Мужская фертильность растений сортов картофеля с различным типом цитоплазм

Для картофеля как вегетативно размножаемой культуры характерно преобладание сортов и родительских линий с пониженной мужской фертильностью. В последние годы отмечается рост доли мужски стерильных сортов, что связывают с широким использованием в селекции межвидовых гибридов, имеющих цитоплазмы стерильного типа. Это ведет к сужению генетической базы современных сортов картофеля, так как ограничивает выбор опылителей для комбинативной селекции. Целью работы являлась оценка показателей мужской фертильности 130 сортов картофеля из коллекции Института генетики и цитологии НАН Беларуси и определение типа их цитоплазм с помощью набора молекулярных маркеров. Результаты исследования предполагается использовать для выделения сортов-опылителей для традиционной селекции картофеля, а также отбора сортов для получения первичных дигаплоидов картофеля с фертильным типом цитоплазмы, пригодных для гетерозисной селекции на диплоидном уровне. Установлено, что в коллекции преобладают образцы с цитоплазмой T- и D-типа (46,0 и 35,4 % соответственно), доля образцов с типом цитоплазмы W составила 18,5 %. Наибольшее число эффективных опылителей выделено среди образцов с цитоплазматическим типом T/β (44,6 %). По комплексу селекционных признаков выбраны как наиболее перспективные для названных выше целей сорта с цитоплазмой этого типа Аксамит, Бриз, Дубрава, Уладар, Alwara, Ausonia, Carlita, Fresco, Labadia, Latona, Liu, Lyra, Quarta, Satina, Sissi. В изученной нами коллекции представлены сорта с цитоплазмой D/α. Около трети из них (32,6 %) были способны образовывать функционально фертильную пыльцу (ФФП), однако уровень ФФП был, как правило, невысоким. Тем не менее, сорта Башкирский, Дельфин, Olga, Ponto формировали пыльцу с фертильностью, достаточной для гарантированного получения семян. Большинство изученных сортов с типами цитоплазмы W/α, W/β и W/γ были мужски стерильны. Однако и среди них выявлены сорта Атлант и Весна Белая, способные образовывать функционально фертильную пыльцу.

1. Carroll, C. P. Aspects of male fertility in group Tuberosum dihaploids / C. P. Carroll, R. J. Low // Potato Research. ‒ 1976. ‒ Vol. 19, N 2. – P. 109–121. https://doi.org/10.1007/bf02360411

2. Diploid potato germplasm derived from wild and land race genetic resources / K. Watanabe [et al.] // American Potato J. ‒ 1994. ‒ Vol. 71, N 9. ‒ P. 599–604. https://doi.org/10.1007/bf02851525

3. Sanetomo, R. Cytoplasmic genome types of European potatoes and their effects on complex agronomic traits / R. Sanetomo, C. Gebhardt // BMC Plant Biology. ‒ 2015. – Vol. 15, N 6. – Art. 162. https://doi.org/10.1186/s12870-015-0545-y

4. Использование молекулярных маркеров R генов и типов цитоплазмы при интрогрессивной гибридизации диких полиплоидных мексиканских видов картофеля / Н. М. Зотеева [и др.] // Сельскохозяйственная биология. ‒ 2017. ‒ Т. 52, № 5.‒ С. 964–975. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2017.5.964rus

5. Cytoplasmic diversity in potato breeding: case study from the International Potato Center / E. Mihovilovich [et al.] // Mol. Breed. – 2015. – Vol. 35, N 6. – Art. 137. https://doi.org/10.1007/s11032-015-0326-1

6. Towards F1 hybrid seed potato breeding / P. Lindhout [et al.] // Potato Research. ‒ 2011. ‒ Vol. 54, N 4. ‒ P. 301–312. https://doi.org/10.1007/s11540-011-9196-z

7. Yeh, B. P. Meiosis in Solanum tuberosum haploids and haploid–haploid F1 hybrids / B. P. Yeh, S. J. Peloquin, R. W. Hougas // Canadian J. Genet. Cytol. – 1964. – Vol. 6, N 4. – P. 393–402. https://doi.org/10.1139/g64-050

8. Hosaka, K. Development of a rapid identification method for potato cytoplasm and its use for evaluating Japanese collections / K. Hosaka, R. Sanetomo // Theor. Appl. Genet. ‒ 2012. ‒ Vol. 125, N 6. ‒ P. 1237–1251. https://doi.org/10.1007/s00122-012-1909-4

9. Grun, P. Evolution of cytoplasmic factors in tetraploid cultivated potatoes (Solanaceae) / P. Grun, C. Ochoa, D. Capage // American J. of Botanic. – 1977. – Vol. 64, N 4. – P. 412–420. https://doi.org/10.1002/j.1537-2197.1977.tb12363.x

10. Dionne, L. A. Cytoplasmic sterility in derivatives of Solanum demissum / L. A. Dionne // American Potato J. ‒ 1961. ‒ Vol. 38, N 4. – P. 117–120. https://doi.org/10.1007/bf02870217

11. Molecular markers for cytoplasm in potato: male sterility and contribution of different plastid- mitochondrial configurations to starch production / A. Lőssl [et al.] // Euphytica. – 2000. – Vol. 116, N 3. – P. 221–230. https://doi.org/10.1023/a:1004039320227

12. Ермишин, А. П. Создание исходного материала для маркер-опосредованной селекции родительских линий картофеля (Solanum tuberosum L.) на диплоидном уровне / А. П. Ермишин, Е. В. Воронкова // Сельскохозяйственная биология. ‒ 2017. – Т. 52, № 1. ‒ С. 50−62. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2017.1.50rus

13. Pallais, N. Research on the physiology of potato sexual seed production / N. Pallais, N. Fong, D. Berrios // Proc. int. conf. “Innovative methods for propagating potatoes”. CIP Rep. 28th Planning Conf. – Lima, CIP, 1984. – P. 149–168.

14. Hosaka K., Sanetomo R. Application of a PCR-based cytoplasm genotyping method for phylogenetic analysis in potato / K. Hosaka, R. Sanetomo // American J. Potato Research. – 2014. – Vol. 91, N 3. – P. 246–253. https://doi.org/10.1007/s12230-013-9344-x