ovoshchiОвощи РоссииVegetable crops of Russia2072-91462618-7132Федеральный научный центр овощеводства10.18619/2072-9146-2022-5-29-34ovoshchi-2029Research ArticleСЕЛЕКЦИЯ, СЕМЕНОВОДСТВО И БИОТЕХНОЛОГИЯ РАСТЕНИЙBREEDING, SEED PRODUCTION AND PLANT BIOTECHNOLOGYПрименение методов биотехнологии в безвирусном семеноводстве картофеляBiotechnology methods in virus-free potato seed productionhttps://orcid.org/0000-0002-0656-0645КимИ. В.KimI. V.

Ирина Вячеславовна Ким – ведущий научный сотрудник отдела картофелеводства и овощеводства, кандидат сельскохозяйственных наук

692539, Приморский край, г. Уссурийск, пос. Тимирязевский, ул. Воложенина, 30б

Irina V. Kim – Cand. Sci. (Agriculture), Leading Researcher 

30 B, Volozhenina st., Timiryazevsky stl., Ussuriysk, Primorsky krai, 692539

kimira-80@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1204-0515ШищенкоЕ. В.ShishchenkoE. V.

Елена Васильевна Шищенко – младший научный сотрудник лаборатории сельскохозяйственной биотехнологии

692539, Приморский край, г. Уссурийск, пос. Тимирязевский, ул. Воложенина, 30б

Elena V. Shischenko – Junior Researcher at the Laboratory of Agricultural Biotechnology 

30 B, Volozhenina st., Timiryazevsky stl., Ussuriysk, Primorsky krai, 692539

https://orcid.org/0000-0003-1727-4641ФисенкоП. В.FisenkoP. V.

Петр Викторович Фисенко – ведущий научный сотрудник лаборатории селекционно-генетических исследований полевых культур, кандидат биологических наук

692539, Приморский край, г. Уссурийск, пос. Тимирязевский, ул. Воложенина, 30б

Petr V. Fisenko – Cand. Sci. (Biology), Leading Researcher, Acting Head of the Laboratory of Breeding and Genetic Research of Field Crops 

30 B, Volozhenina st., Timiryazevsky stl., Ussuriysk, Primorsky krai, 692539

https://orcid.org/0000-0003-2160-5589ЧибизоваА. С.ChibizovaA. S.

Алена Сергеевна Чибизова – младший научный сотрудник лаборатории сельскохозяйственной биотехнологии

692539, Приморский край, г. Уссурийск, пос. Тимирязевский, ул. Воложенина, 30б

Alena S. Chibizova – Junior Researcher at the Laboratory of Agricultural Biotechnology 

30 B, Volozhenina st., Timiryazevsky stl., Ussuriysk, Primorsky krai, 692539

https://orcid.org/0000-0002-2390-3486КлыковА. Г.KlykovA. G.

Алексей Григорьевич Клыков – заведующий отделом селекции и биотехнологии сельскохозяйственных культур, доктор биол. наук, академик РАН

692539, Приморский край, г. Уссурийск, пос. Тимирязевский, ул. Воложенина, 30б

Alexey G. Klykov – Head of the Department of Breeding and Biotechnology of Agricultural Crops, Doctor Sci. (Biology), Academician of the Russian Academy of Sciences 

30 B, Volozhenina st., Timiryazevsky stl., Ussuriysk, Primorsky krai, 692539

ФГБНУ «Федеральный научный центр агробиотехнологий Дальнего Востока им. А.К. Чайки»РоссияFSBSI “Federal Scientific Center of Agricultural Biotechnology of the Far East A.K. Chaiki”Russian Federation202225092022052934Copyright © Ким И.В., Шищенко Е.В., Фисенко П.В., Чибизова А.С., Клыков А.Г., 20222022Ким И.В., Шищенко Е.В., Фисенко П.В., Чибизова А.С., Клыков А.Г.Kim I.V., Shishchenko E.V., Fisenko P.V., Chibizova A.S., Klykov A.G.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/2029

Актуальность. Растения сортов картофеля являются носителями вирусных патогенов в латентной форме, которые передаются клоновому потомству. Освобождение семенного картофеля от вирусной инфекции и сохранение высокопродуктивных качеств сортов обеспечивается системой безвирусного семеноводства картофеля. Цель исследований – разработать схему оздоровления картофеля с использованием методов биотехнологии и применить ее в безвирусном семеноводстве в условиях Приморского края.Материал и методика. В качестве объекта исследования был взят перспективный сорт картофеля Моряк (селекционный номер При-08-11-1), созданный в ФГБНУ «ФНЦ агробиотехнологий Дальнего Востока им. А.К. Чайки». Средняя урожайность нового генотипа – 34,1 т/га, потенциальная – 40,1 т/га. Содержание сухого вещества – 18,13…23,85 %, крахмала – 12,10…17,24%, витамина С – 17,46…23,12 мг/100 г. Обладает устойчивостью к переувлажнению почвы, характеризуется высокой лежкоспособностью (92,2…94,4%). В процессе оздоровления применяли метод культуры ткани in vitro с химиотерапией, используя противовирусные препараты рибавирин (концентрация 0,02…0,03 %) и хитозан (0,01…0,1%). Проростки исходных клубней и микрорастения тестировали методами ИФА и ПЦР анализа RQ/Ct на скрытую зараженность такими хозяйственно значимыми вирусами, как PVX, PVY, PVA, PVS, PVM, PLRV.Результаты. Последовательное увеличение концентрации противовирусных препаратов рибавирина (с 0,02 до 0,03%) и хитозана (с 0,01 до 0,1%) и их чередование в разных пассажах – эффективный прием в оздоровлении микрорастений. В результате исследований разработана и применена схема по освобождению картофеля от хозяйственно значимых вирусов и получен оздоровленный материал.

Relevance. Plants of potato varieties are carriers of viral pathogens in a latent form. These viruses can be transmitted to clonal progeny of the carriers. The system of virus-free seed production facilitates the elimination of the viruses in seed potatoes and preserves the high productivity of potato varieties. The research goal was to develop a scheme for virus elimination in potato using biotechnological methods and to introduce this scheme in the production of virus-free tubers under the conditions of Primorsky krai.Material and methods. New promising variety Moryak (breeding number Pri-08-11-1), which was created in FSBSI “FSC of Agricultural Biotechnology of the Far East named after A.K. Chaiki”, was used as the research object. The mean yield of the new genotype is 34.1 t/ha, the potential yield is 40.1 t/ha. The dry matter content is 18.13-23.85%, the starch content is 12.10-17.24%, and the content of vitamin C is 17.46-23.12 mg/100 g. This variety has a high keeping quality of tubers (92.2-94.4%) and resistance to excessive soil moisture. Tissue culture and chemotherapy in combination with ribavirin (a concentration of 0.02-0.03%) and chitosan (0.01-0.1%) were used for virus elimination. Sprouts from the original tubers and plantlets were tested by EIA and qPCR for latent infection (PVX, PVY, PVA, PVS, PVM, PLRV).Results. A sequential increase in the concentration of ribavirin (from 0.02 to 0.03%) and chitosan (from 0.01 to 0.1%) and their alternation in different passages proved to be an effective method for virus elimination in plantlets. As the result of the research, the new scheme for the elimination of the most economically important potato viruses was developed and introduced, and virus-free seed material was obtained.

картофельсортоздоровлениеПЦРкультура тканиin vitropotatovarietyvirus eliminationPCRtissue culturein vitroReferencesРябцева Т.В., Куликова В.И., Илькевич О.Г. Оздоровление картофеля методом химиотерапии в культуре in vitro. Международный научноисследовательский журнал. 2015;10(41)3:66-68. https://doi.org/10.18454/IRJ.2015.41.127Ryabtseva T.V., Kulikova V.I., Khilkevich O.G. Potato health improvement by chemotherapy in in vitro culture. International Scientific Research Journal. 2015;10(41)3:66-68. (In Russ.) https://doi.org/10.18454/IRJ.2015.41.127Симаков Е.А., Анисимов Б.В., Жевора С.В., Митюшкин А.В., Журавлев А.А., Митюшкин А.В., Гайзатулин А.С. Актуальные направления развития селекции и семеноводства картофеля в России. Картофель и овощи. 2020;(12):22-26. https://doi.org/10.25630/PAV.2020.49.70.005Simakov E.A., Anisimov B.V., Zhevora S.V., Mityushkin A.V., Zhuravlev A.A., Mityushkin A.V., Gaizatulin A.S. Current trends in the development of potato breeding and seed production in Russia. Potatoes and vegetables. 2020;(12):22-26. (In Russ.) https://doi.org/10.25630/PAV.2020.49.70.005Ким И.В., Клыков А.Г. Результаты и направления исследований по картофелеводству на Дальнем Востоке России. Достижения науки и техники АПК. 2017;(10):36-39.Kim I.V., Klykov A.G. Results and directions of research on potato growing in the Russian Far East. Achievements of science and technology of the agroindustrial complex. 2017;(10):36-39. (In Russ.)Гнутова Р.В. Разнообразие вирусов растений в Восточно-азиатском регионе России: итоги 50-летнего изучения. Сельскохозяйственная биология. 2014;(5):16-27. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2014.5.16rusGnutova R.V. Diversity of plant viruses in the East Asian region of Russia: results of 50 years of study. Agricultural biology. 2014;(5):16-27. (In Russ.) https://doi.org/10.15389/agrobiology.2014.5.16rusVolkov Y.G., Kakareka N.N., Kozlovskaya Z.N., Balabanova L.A., Sapotskij M.V. Characterization of a Novel Far Eastern Potato Virus Y. Isolates. Plant Pathology Journal. 2009;8(2):62-67.Volkov Y.G., Kakareka N.N., Kozlovskaya Z.N., Balabanova L.A., Sapotskij M.V. Characterization of a Novel Far Eastern Potato Virus Y. Isolates. Plant Pathology Journal. 2009;8(2):62-67.Плешакова Т.И. Мониторинг вирусных инфекций картофеля на юге Приморского края / Материалы II Международной научной конференции «Современные исследования в естественных науках», Владивосток, 26–28 августа 2015 г. [Электронный ресурс] / под общ. ред. В.А. Семаль ; Электрон. дан. Владивосток: Изд-во Дальневост. ун-та, 2015. С.186-189. ISBN 978-5-906739-79-7Pleshakova T.I. Monitoring of potato viral infections in the south of Primorsky Krai / Proceedings of the II International Scientific Conference "Modern research in Natural Sciences", Vladivostok, August 26-28, 2015 [Electronic resource] / edited by V.A. Semal ; Electron. dan. Vladivostok: Publishing House of the Far East. 2015. pp. 186-189. ISBN 978-5-906739-79-7. (In Russ.)Овэс Е.В., Гаитова Н.А. Новые элементы технологии оздоровления и получения базовых клонов перспективных сортов и гибридов картофеля. Достижения науки и техники АПК. 2016;30(11):60-62.Oves E.V., Gabitova N.A. New elements of technology for improving and obtaining basic clones of promising potato varieties and hybrids. Achievements of science and technology of the agro-industrial complex. 2016;30(11):60-62. (In Russ.)Жевора С.В., Анисимов Б.В., Симаков Е.А., Овэс Е.В., Зебрин С.Н. Картофель: проблемы и перспективы. Картофель и овощи. 2019;(7):2-7.Zhevora S.V., Anisimov B.V., Simakov E.A., Oves E.V., Zebrin S.N. Potatoes: problems and prospects. Potatoes and vegetables. 2019;(7):2-7. (In Russ.)Овэс Е.В., Гаитова Н.А., Шишкина О.А., Фенина Н.А. Результаты отбора базовых клонов картофеля в условиях европейского севера и высокогорья Северного Кавказа. Земледелие. 2020;(4):29-32.Oves E.V., Gaitova N.A., Shishkina O.A., Fenina N.A.Results of selection of basic potato clones in the conditions of the European North and the highlands of the North Caucasus. Agriculture. 2020;(4):29-32. (In Russ.)Yang L., Nie B., Liu J., Song B. A Reexamination of the effectiveness of ribavirin on eradication of viruses in potato plantlets in vitro using ELISA and quantitative RTPCR. Am. J. Potato Res. 8 p. (published online 15 November 2013).Yang L., Nie B., Liu J., Song B. A Reexamination of the effectiveness of ribavirin on eradication of viruses in potato plantlets in vitro using ELISA and quantitative RTPCR. Am. J. Potato Res. 8 p. (published online 15 November 2013).Gong H., Igiraneza C., Dusengemungu L. Major In Vitro Techniques for Potato Virus Elimination and Post Eradication Detection Methods. A Review. Am. J. Potato Res. 2019;(96):379–389. https://doi.org/10.1007/s12230-019-09720-Gong H., Igiraneza C., Dusengemungu L. Major In Vitro Techniques for Potato Virus Elimination and Post Eradication Detection Methods. A Review. Am. J. Potato Res. 2019;(96):379–389. https://doi.org/10.1007/s12230-019-09720-Яловик А.В., Федорова Ю.Н., Яловик Л.И. Эффективность действия химиотерапии на растениях картофеля в условиях in vitro. Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2019;10(180):28-33. EDN SWVPLP.Yalovik, A.V., Fedorova Yu. N., Yalovik L. I. The effectiveness of chemotherapy on potato plants under in vitro conditions. Bulletin of the Altai State Agrarian University. 2019;10(180):28-33. EDN SWVPLP. (In Russ.)Беспалова Е.С., Агаханов М.М., Архимандритова С.Б., Ерастенкова М.В., Ухатова Ю.В. Оздоровление сортов картофеля из коллекции ВИР от вирусов. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2020;181(4):164-172. https://doi.org/10.30901/2227-8834-2020-4-164-172Bespalova E.S., Agakhanov M.M., Arkhimandritova S.B., Erastenkova M.V., Uhatova Yu.V. Sanitization of potato varieties from the VIR collection against viruses. Proceedings on applied botany, genetics and breeding. 2020;181(4):164-172. (In Russ.) https://doi.org/10.30901/2227-8834-2020-4-164-172Cassells A.C., Long R.D. The elimination of potato viruses X, Y, S and M in meristem and explant cultures of potato in the presence of Virazole. Potato Res. 1982;(25):165-173.Cassells A.C., Long R.D. The elimination of potato viruses X, Y, S and M in meristem and explant cultures of potato in the presence of Virazole. Potato Res. 1982;(25):165-173.Власов Ю.И., Ларина Э.И., Трускинов Э.В. Сельскохозяйственная фитовирусология СПб.- Пушкин: ВИЗР, 2016. 236 с.Vlasov Yu.I., Larina E.I., Truskinov E.V. Agricultural phytovirusology St. Petersburg- Pushkin: VIZR, 2016. 236 p. (In Russ.)Лапшинов Н.А., Куликова В.И., Рябцева Т.В. и др. Технология оздоровления и ускоренного размножения картофеля (методическое пособие). ФГБНУ «Кемеровский НИИСХ». Кемерово, 2014. 44 с.Lapshinov N.A., Kulikova V.I., Ryabtseva T.V., etc. Technology of improvement and accelerated reproduction of potatoes (methodical manual). FGBNU "Kemerovo Research Institute". Kemerovo, 2014. 44 p. (In Russ.)Овэс Е.В., Гаитова Н.А. Новые элементы технологии оздоровления и получения базовых клонов перспективных сортов и гибридов картофеля. Достижения науки и техники АПК. 2016;30(11):60-62.Oves E.V., Gabitova N.A. New elements of technology for improving and obtaining basic clones of promising potato varieties and hybrids. Achievements of science and technology of the agro-industrial complex. 2016;30(11):60-62. (In Russ.)Mahmoud S.Y.M., Hosseny M.H., Abdel-Ghaffar M.H. Evaluation of some therapies to eliminate Potato Y potivirus from potato plants. Int. J. Virol. 2009;5(2):64-76. https://doi.org/10.3923/ijv.2009.64.76Mahmoud S.Y.M., Hosseny M.H., Abdel-Ghaffar M.H. Evaluation of some therapies to eliminate Potato Y potivirus from potato plants. Int. J. Virol. 2009;5(2):64-76. https://doi.org/10.3923/ijv.2009.64.76Bădărău C.L., Chiru N. Effect of some therapies on potato plantlets infected with potato virus X (PVX). Journal of EcoAgriTourism. 2014;10(1/28):11-17.Bădărău C.L., Chiru N. Effect of some therapies on potato plantlets infected with potato virus X (PVX). Journal of EcoAgriTourism. 2014;10(1/28):11-17.Система ведения агропромышленного производства Приморского края. РАСХН, ДВ НМЦ, ПримНИИСХ. Новосибирск. 2001. 364 с.The system of conducting agro-industrial production of Primorsky Krai / RASKHN, DV NMC, PRIMNIISKH. Novosibirsk. 2001. 364 p. (In Russ.)ГОСТ 33996-2016 Картофель семенной. Технические условия и методы определения качества. Введ. 2018.01-01. М.: Стандартинформ. 2017. 41 с.GOST 33996-2016 Seed potatoes. Technical conditions and methods for determining quality. Introduction. 2018.01-01. Moscow: Standartinform. 2017. 41 p. (In Russ.)Диагностика вирусов и бактериозов в процессе оздоровления и размножения семенного картофеля в оригинальном семеноводстве: метод. рекомендации. сост. В.И. Куликова и др. ; Кемеровский НИИСХ. Кемерово, 2008. 36 с.Diagnostics of viruses and bacterioses in the process of improvement and reproduction of seed potatoes in the original seed production : method. recommendations. Comp. V.I. Kulikova et al. ; Kemerovo Research Institute. Kemerovo, 2008. 36 p. (In Russ.)Bekesiova I., Nap J.-P., Mlynarova L. Isolation of high quality DNA and RNA from leaves of the carnivorous plant Drosera rotundifolia. Plant Mol. Biol. Rep. 1999;(17):269-277.Bekesiova I., Nap J.-P., Mlynarova L. Isolation of high quality DNA and RNA from leaves of the carnivorous plant Drosera rotundifolia. Plant Mol. Biol. Rep. 1999;(17):269-277.Барсукова Е.Н., Чекушкина Т.Н., Ким И.В. Оздоровление и микроразмножение in vitro сортов картофеля для безвирусного семеноводства. Дальневост. аграр. вестн. 2018;4(48):20-26.Barsukova E.N., Chekushkina T.N., Kim I.V. Improvement and micro-reproduction in vitro of potato varieties for virus-free seed production. Far East. agrarian. vestn. 2018;4(48):20-26. (In Russ.)Юрьева Н.О., Воронкова Е.В., Терешонок Д.В. и др. Введение в асептическую культуру дигаплоидов картофеля с использованием адвентивных побегов и химиотерапии. Защита картофеля. 2017;(2):23-27.Yuryeva N.O., Voronkova E.V., Tereshonok D.V. et al. Introduction to the aseptic culture of potato digaploids using adventitious shoots and chemotherapy. Potato protection. 2017;(2):23-27. (In Russ.)Рябцева Т.В., Куликова В.И., Ходаева В.П. Оценка питательных сред при размножении сортов картофеля в культуре in vitro. Международный научно-исследовательский журнал. 2018;12(66)3:134-137. https://doi.org/10.23670/IRJ.2017.66.099Ryabtseva T.V., Kulikova V.I., Khodaeva V.P. Evaluation of nutrient media during propagation of potato varieties in culture in vitro. International Research Journal. 2018;12(66)3:134-137. (In Russ.) https://doi.org/10.23670/IRJ.2017.66.099Dhital S.P., Sakha B.M., Lim H.T. Utilization of shoot cuttings for elimination of PLRV and PVY by thermotherapy and chemotherapy from potato (Solanum tuberosum L.). Nepal J. Sci. Technol. 2006;(7):1-6.Dhital S.P., Sakha B.M., Lim H.T. Utilization of shoot cuttings for elimination of PLRV and PVY by thermotherapy and chemotherapy from potato (Solanum tuberosum L.). Nepal J. Sci. Technol. 2006;(7):1-6.Беспалова Е.С., Агаханов М.М., Архимандритова С.Б., Ерастенкова М.В., Ухатова Ю.В. Оздоровление сортов картофеля из коллекции ВИР от вирусов. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2020;181(4):164-172. https://doi.org/10.30901/2227-8834-2020-4-164-172Bespalova E.S., Agakhanov M.M., Arkhimandritova S.B., Erastenkova M.V., Uhatova Yu.V. Sanitization of potato varieties from the VIR collection against viruses. Proceedings on applied botany, genetics and breeding. 2020;181(4):164-172. (In Russ.) https://doi.org/10.30901/2227-8834-2020-4-164-172Kim I.V., Chibizova A.S., Shischenko E.V., Fisenko P.V., Chekushkina T.N., Barsukova E.N., Volkov D.I., Klykov A.G. Methods of biotechnology in the improvement of promising potato hybrids (Solanum tuberosum L.). Research on Crops. 2021;(22):96-99. https://doi.org/10.31830/2348-7542.2021.023.Kim I.V., Chibizova A.S., Shischenko E.V., Fisenko P.V., Chekushkina T.N., Barsukova E.N., Volkov D.I., Klykov A.G. Methods of biotechnology in the improvement of promising potato hybrids (Solanum tuberosum L.). Research on Crops. 2021;(22):96-99. https://doi.org/10.31830/2348-7542.2021.023.

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