ovoshchiОвощи РоссииVegetable crops of Russia2072-91462618-7132Федеральный научный центр овощеводства10.18619/2072-9146-2020-2-43-46ovoshchi-1031Research ArticleСЕЛЕКЦИЯ И СЕМЕНОВОДСТВО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙBREEDING AND SEED PRODUCTION OF AGRICULTURAL CROPSЗавязываемость семян у растений-регенерантов капусты брокколи различных генотипов при гейтеногамном опыленииBroccoli various genotypes regenerated plants (R0) seed set after geitonogamyhttps://orcid.org/0000-0003-1177-4696ЗаблоцкаяЕ. А.ZablotskayaE. A.

кандидат с.-х. наук, м.н.с. лаб. селекции и семеноводства капустных культур

143072, Россия, Московская область, Одинцовский район, п. ВНИИССОК, ул. Селекционная, д.14

Cand. Sci. (Agriculture), Junior Researcher of Laboratory Cole Crop Breeding and Seed Production

14, Selectsionnaya str., VNIISSOK, Odintsovo district, Moscow region, Russia, 143072

stevijaelena@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9864-1137МинейкинаА. И.MineykinaA. I.

кандидат с.-х. наук, н.с. лаб. репродуктивной биотехнологии в селекции с.-х. растений

143072, Россия, Московская область, Одинцовский район, п. ВНИИССОК, ул. Селекционная, д.14 

Cand. Sci. (Agriculture), Researcher of Laboratory of Reproductive Biotechnology in Crop Breeding

14, Selectsionnaya str., VNIISSOK, Odintsovo district, Moscow region, Russia, 143072

anna-batmanova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2695-190XДомблидесЕ. А.DomblidesE. A.

Cand. Sci. (Agriculture), Head of Laboratory of Reproductive Biotechnology in Crop Breeding

14, Selectsionnaya str., VNIISSOK, Odintsovo district, Moscow region, Russia, 143072

edomblides@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9342-9628ПасловаТ. О.PaslovaT. O.

Junior Researcher of Laboratory Cole Crop Breeding and Seed

14, Selectsionnaya str., VNIISSOK, Odintsovo district, Moscow region, Russia, 143072

https://orcid.org/0000-0002-0912-5913БондареваЛ. Л.BondarevaL. L.

Doc. Sci. (Agriculture), Head of Laboratory of Cole Crop Breeding and Seed Production 

14, Selectsionnaya str., VNIISSOK, Odintsovo district, Moscow region, Russia, 143072

lyuda_bondareva@mail.ruФедеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр овощеводства" (ФГБНУ ФНЦО)РоссияFederal State Budgetary Scientific Institution Federal Scientific Vegetable Center (FSBSI FSVC)Russian Federation202011052020024346Copyright © Заблоцкая Е.А., Минейкина А.И., Домблидес Е.А., Паслова Т.О., Бондарева Л.Л., 20202020Заблоцкая Е.А., Минейкина А.И., Домблидес Е.А., Паслова Т.О., Бондарева Л.Л.Zablotskaya E.A., Mineykina A.I., Domblides E.A., Paslova T.O., Bondareva L.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vegetables.su/jour/article/view/1031Актуальность

Актуальность: Капуста брокколи (Brassica oleracea L. convar. botrytis (L.) Alef. var. cymosa Duch.) распространена по всему миру благодаря своим диетическим, лечебно-профилактическим качествам и  легкости приготовления. В настоящее время в селекции сельскохозяйственных культур приоритетным  направлением является создание F1 гибридов, которые отличаются от сортов выравненностью и качеством продуктовых органов. Однако, для получения чистых линий, пригодных для создания таких гибридов, требуется затратить до 6 лет на инбридинги. В связи с этим необходимо вовлекать в селекционный процесс методы биотехнологии, а именно технологии получения удвоенных гаплоидов. С помощью них можно получить в одном поколении 100% гомозиготную линию. Но, как показывают более ранние исследования, у таких растений наблюдается низкая завязываемость семян, что затрудняет использование их в производстве. Поэтому важным этапом при работе с линиями, полученными в культуре in vitro, является определение степени завязываемости семян при опылении.

Материал и методы

Материал и методы. В наших исследованиях исходным материалом являлись растения-регенеранты капусты  брокколи, полученные методом культуры изолированных микроспор in vitro. Опыление цветков и бутонов проводили в камере искусственного климата.

Результаты

Результаты. В результате изучения 11 DH-линий капусты брокколи отмечено влияние генотипа на  завязываемость семян при опылении в бутонах. Выделены генотипы с низкой завязываемостью семян. В генотипах А и А1.3 у 93,3% и 95,5% стручков соответственно отсутствовали семена. У большинства генотипов завязываемость семян составляла 50,3-85,7%. В основном была отмечена низкая и средняя степень завязываемости семян. Поэтому при работе с растениями-регенерантами необходимо учитывать эти особенности и проводить большое количество скрещиваний для получения потомства.  

Relevance

Relevance. Broccoli cabbage (Brassica oleracea L. convar. botrytis (L.) Alef. var. cymosa Duch.) is widely spread around the world due to its dietetic attribute, preventive and healing effect, cooking simplicity. F1 hybrids production is the main stream in modern crop breeding as they surpass varieties in evenness and yield quality. However, it takes up to 6 years of inbreeding to obtain pure parent lines capable for hybrid creation. Thus biotechnological methods, especially doubled haploids production technology shell be implemented in selection process. 100% homozygous line can be worked out in one generation by this technology. Nevertheless earlier researches revealed such plants low seed set that hinder their application in mass production. Therefore after pollination seed set level identification is an important step in applying lines gained via in vitro process.

Materials and methods

Materials and methods. Broccoli cabbage regenerated plants produced by isolated microspore in vitro culture method were used as raw material in our study. Flower and bud pollination was held in climate cells.

Results

Results. Study of 11 broccoli cabbage DH-lines disclosed genotype influence the ability to set seeds after bud pollination. 93.3% genotype A and 95.5% A1.3 pods were seedless in our experiments. Most genotypes demonstrated 50.3-85.7% seed set level. Low and middle ability to form seeds prevailed mainly. This peculiarity should be considered while dealing with regenerated plants by raising the number of crossings for successful breeding.

апуста брокколилинии удвоенных гаплоидовзавязываемость семянсамонесовместимостьгейтеногамное опылениеDH-технологииbroccolidoubled haploid linesseed setself-incompatibilitygeitonogamic pollinationDH technologiesReferencesCornelis, M.C., El-Sohemy, A., Campos, H. GSTT1 genotype modifies the association between cruciferous vegetable intake and the risk of myocardial infarction. American Journal of Clinical Nutrition. 2007;(86):752–758.Cornelis, M.C., El-Sohemy, A., Campos, H. GSTT1 genotype modifies the association between cruciferous vegetable intake and the risk of myocardial infarction. American Journal of Clinical Nutrition. 2007;(86):752–758.Zhang, X., Shu, X.O., Xiang, Y.B., Yang, G., Li, H., Gao, J., Cai, H., Gao, Y.T., Zheng, W. Cruciferous vegetable consumption is associated with a reduced risk of total and cardiovascular disease mortality. American Journal of Clinical Nutrition. 2011;(94):240-246.Zhang, X., Shu, X.O., Xiang, Y.B., Yang, G., Li, H., Gao, J., Cai, H., Gao, Y.T., Zheng, W. Cruciferous vegetable consumption is associated with a reduced risk of total and cardiovascular disease mortality. American Journal of Clinical Nutrition. 2011;(94):240-246.Кисличенко В.С., Владимирова И.Н. Капуста брокколи - Brassica oleracea L. var italica Plerck. Аналитический обзор. Провизор. 2007;(11):8-11.Kislichenko, V.S., Vladimirova, I.N. Broccoli cabbage - Brassica oleracea L. var italica Plerck. Analytical review. Provisor. 2007;(11):8-11. (In Russ.)Williamson, G., Faulkner, K., Plumb, G.W. Glucosinolates and phenolics as antioxidants from plant foods. Eur. J. Cancer Prev. 1998;(7):17-21.Williamson, G., Faulkner, K., Plumb, G.W. Glucosinolates and phenolics as antioxidants from plant foods. Eur. J. Cancer Prev. 1998;(7):17-21.Finley, J. W., Davis, C., Feng, Y. Selenium from high-selenium broccoli protects rats from colon cancer. J. Nutr. 2000;(130):2384–2389.Finley, J. W., Davis, C., Feng, Y. Selenium from high-selenium broccoli protects rats from colon cancer. J. Nutr. 2000;(130):2384–2389.Голубкина Н.А., Сирота С.М., Пивоваров В.Ф., Яшин Я.И. Биологически активные соединения овощей. М.: ВНИИССОК; 2010. С.133-136.Golubkina, N.A., Sirota S.М., Pivovarov V.F., Iashin I.I. Biologically aktive vegetable compounds. М.: VNIISSOK. 2010. P.133-136. (In Russ.)Рабинович А.М., Борисов В.А. Целебные овощные и пряноароматические растения России. М.: Изд-во «Арнебия», 2008. 511 с.Rabinovich, A.M., Borisov B.A. Healing vegetable and spicy aromatic plants in Russia. М., 2008. 511 p. (In Russ.)Прохасько Л.С., Володина А.И., Кукина С.В., Асенова Б.К., Окусханова Э.К. Продукты питания функционального назначения. Молодой ученый. 2015;(3):205-207.Prokhasyko, L.S., Volodina A.I., Kukina S.V., Asenova B.K., Okuskhanova E.К. Functional food . Young scientist scholarly journal. 2015;(3):.205-207. (In Russ.)Бондарева Л.Л. Научное обоснование и разработка системы методов селекции и семеноводства капустных культур. дис. … д-ра с.-х. наук: 06.01.05. Москва: 2009. 365 с.Bondareva, L.L. Scientific justification and elaboration of cabbage crops breeding and seeds growing methods system: doctoral thesis: 06.01.05. M., 2009. 365 p. (In Russ.)Dunwell J.M. Haploids in flowering plants: origins and exploitation. J. Plant Biotech. 2010;(8):377-424.Dunwell JM. Haploids in flowering plants: origins and exploitation. Plant Biotech. 2010;(8):377-424.Tuvesson, S., Dayteg, C., Hagberg, P., Manninen, O., Tanhuanpaa, P., Tenho laRoininen, T., Kiviharju, E., Weyen, J., Forster, J., Schondelmaier, J., Lafferty, J., Marn, M., Fleck, A. Molecular markers and doubled haploids in European plant breeding. J. Euphytica. 2007;(158):305-312.Tuvesson, S., Dayteg, C., Hagberg, P., Manninen, O., Tanhuanpaa, P., Tenho laRoininen, T., Kiviharju, E., Weyen, J., Forster, J., Schondelmaier, J., Lafferty, J., Marn, M., Fleck, A. Molecular markers and doubled haploids in European plant breeding. Euphytica. 2007;(158):305-312.Forster B.P., Thomas W.T.B. Doubled haploids in genetics and plant breeding. Plant Breed. Rev. 2005; (25): 57-88. DOI 10.1002/9780470650301.ch3Forster B.P., Thomas W.T.B. Doubled haploids in genetics and plant breeding. Plant Breed. Rev. 2005;(25):57-88. DOI 10.1002/ 9780470650301.ch3Lionneton, E., Beuret, W., Delaitre, C., Ochatt, S., Rancillac M. Improved microspore culture and doubled-haploid plant regeneration in the brown condiment mustard (Brassica juncea). Plant Cell Rep. 2001;(20):126-130.Lionneton, E., Beuret, W., Delaitre, C., Ochatt, S., Rancillac M. Improved microspore culture and doubled-haploid plant regeneration in the brown condiment mustard (Brassica juncea). Plant Cell Rep. 2001;(20):126-130.Immonen S., and Antila H. Cold pretreatment to enhance green plant regeneration from rye anther culture. Plant Cell Tissue Organ Culture. 1999;57(2):121-127.Immonen S., and Antila H. Cold pretreatment to enhance green plant regeneration from rye anther culture. Plant Cell Tissue Organ Culture. 1999;57(2):121-127.Forster, B.P., Heberle-Bors, E., Kasha, K.J., Touraev A. The resurgence of haploids in higher plants. Trends Plant Sci. 2007;(12):368-375.Forster, B.P., Heberle-Bors, E., Kasha, K.J., Touraev A. The resurgence of haploids in higher plants. Trends Plant Sci. 2007;(12):368-375.Ockendon, D.J., Horn, W., Jensen, C.J., Odenbach, R.W., Scheider, O. Utilization of anther culture in Breeding Brussels sprouts. In Genetic Manipulation in plant Plant Breeding.: Walter & Gruyter CO. 1986. P.265-272.Ockendon, D.J., Horn, W., Jensen, C.J., Odenbach, R.W., Scheider, O. Utilization of anther culture in Breeding Brussels sprouts. In Genetic Manipulation in plant Plant Breeding.: Walter & Gruyter CO; 1986. P.265-272.Ockendon DJ. The ploidy of plants obtained from anther culture of cauliflowers (Brassica oleracea var. botrytis). Ann. Appl. Biol. 1988;(113):319-325.Ockendon D.J. The ploidy of plants obtained from anther culture of cauliflowers (Brassica oleracea var. botrytis). Ann. Appl. Biol. 1988;(113):319-325.Duijs, J. C., Voorrips, R. E., Visser, D. L., Custers, J.B.M. Microspore culture is successful in most crop types of Brassica oleracea L. J. Euphytica. 1992;(60):45-55.Duijs, J. C., Voorrips, R. E., Visser, D. L., Custers, J.B.M. Microspore culture is successful in most crop types of Brassica oleracea L. Euphytica. 1992;(60):45-55.Lee, S.S., Nam, E. Microspore culture of broccoli (Brassica oleracea var. italica). Korean Soc. Hortic. Sci. 1995;(36):635-640.Lee, S.S., Nam, E. Microspore culture of broccoli (Brassica oleracea var. italica). Korean Soc. Hortic. Sci. 1995;(36):635-640.Осадчая Т.С., Трубачеева Н.В., Кравцова Л.А., Белан И.А., Россеева Л.П., Першина Л.А. Изучение фертильности и цитогенетической изменчивости у андрогенных растений (R0 и R1 ) аллоплазматических интрогрессивных линий мягкой пшеницы. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2016;20(3):370-377. DOI10.18699/VJ16.165Osadchaya T.S., Trubacheeva N.V., Kravtsova L.A., Belan I.A., Rosseeva L.P., Pershina L.A. Study of fertility and cytogenetic variability in androgenic plants (R0 and R1 ) of alloplasmic introgression lines of common wheat. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2016;20(3):370-377. (In Russ.) DOI 10.18699/VJ16.165Deimling S, Flehinghaus-Roux T. Haploidy in rye. In: Mohan Jain S, Sopory SK, Veilleux RE (eds) In vitro haploid production in higher plants: Volume 4: Cereals. Kluwer Academic Publ, Dordrecht, The Netherlands, 1997. P.181–204.Deimling S, Flehinghaus-Roux T. Haploidy in rye. In: Mohan Jain S, Sopory SK, Veilleux RE (eds) In vitro haploid production in higher plants: Volume 4: Cereals. Kluwer Academic Publ, Dordrecht, The Netherlands, 1997. P.181–204.Guo, Y., Pulli, S. Isolated microspore culture and plant regeneration in rye (Secale cereale L.). Plant Cell Reports. 2000;(19):875–880.Guo, Y., Pulli, S. Isolated microspore culture and plant regeneration in rye (Secale cereale L.). Plant Cell Reports. 2000;(19):875–880. https://doi.org/10.1007/s002990000194https://doi.org/10.1007/s002990000194Lashermes, P., Couturon, E. & Charrier, A. Doubled haploids of Coffea canephora: development, fertility and agronomic characteristics. Euphytica. 1993;(74):149–157. https://doi.org/10.1007/BF00033781Lashermes, P., Couturon, E. & Charrier, A. Doubled haploids of Coffea canephora: development, fertility and agronomic characteristics. Euphytica. 1993;(74):149–157. https://doi.org/10.1007/BF00033781Stipic, M., Campion, B. An improved protocol for androgenesis in cauliflowers (Brassica oleracea var. botrytis). J. Plant Breeding. 1997;116(2):153-157.Stipic, M., Campion, B. An improved protocol for androgenesis in cauliflowers (Brassica oleracea var. botrytis). J. Plant Breeding. 1997;116(2):153-157.Chauvin, J.E., Yang, Q., LeJeune, B., Herve Y. Obtention d'embryons par culture d'antheres chez le chou-fleur et le brocoli et evaluation des potentialites du materiel obtenu pour la creation varietale. Agronomie. 1993;(13):579-590.Chauvin, J.E., Yang, Q., LeJeune, B., Herve Y. Obtention d'embryons par culture d'antheres chez le chou-fleur et le brocoli et evaluation des potentialites du materiel obtenu pour la creation varietale. Agronomie. 1993;(13):579-590.Kamiński, P., Dyki, B., Krzyzanowska D., Gуrecka, K. Diversity of diploid androgenic Brussels sprout plants of R0 and R1 generations. J. of Applied Genetics. 2005;46(1):25-33.Kamiński, P., Dyki, B., Krzyzanowska D., Gуrecka, K. Diversity of diploid androgenic Brussels sprout plants of R0 and R1 generations. J. of Applied Genetics. 2005;46(1):25-33.Kaminski P. Gametoclonal and somaclonal variation among head cabbage androgenic lines of R1 and R2 generations obtained from Jaguar F1 hybrid. J. of Agricultural Science. 2011;2(2):119-128.Kaminski P. Gametoclonal and somaclonal variation among head cabbage androgenic lines of R1 and R2 generations obtained from Jaguar F1 hybrid. J. of Agricultural Science. 2011;2(2):119-128.Zablotskaya E.A., Bondareva L.L., Shmykova N.A. Features of seed formation in double haploid lines of broccoli in different generations. Vegetable crops of Russia. 2016;(4):56-59. (In Russ.) https://doi.org/10.18619/2072-9146-2016-4-56-59Заблоцкая Е.А., Бондарева Л.Л., Шмыкова Н.А. Особенности завязывания семян у линий удвоенных гаплоидов капусты брокколи в разных поколениях. Овощи России. 2016;4(33):56-59. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2016-4-56-59Farnham, M.W. Doubled-haploid broccoli production using anther culture: effect of anther source and seed set characteristics of derived lines. J.of American Society for Horticulture Science. 1998;(123):73–77.Farnham M.W. Doubled-haploid broccoli production using anther culture: effect of anther source and seed set characteristics of derived lines. J. of American Society for Horticulture Science. 1998;(123):73–77.Farnham M.W. Doubled-haploid broccoli production using anther culture: effect of anther source and seed set characteristics of derived lines. J. of American Society for Horticulture Science. 1998;(123):73–77.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.