ovoshchiОвощи РоссииVegetable crops of Russia2072-91462618-7132Федеральный научный центр овощеводства10.18619/2072-9146-2025-2-30-35ovoshchi-2608Research ArticleСЕЛЕКЦИЯ, СЕМЕНОВОДСТВО И БИОТЕХНОЛОГИЯ РАСТЕНИЙBREEDING, SEED PRODUCTION AND PLANT BIOTECHNOLOGYМежвидовые гибриды лука как генетический источник увеличения биоресурсной коллекцииInterspecific hybrids Allium as a genetic source of increasing the bioresource collectionhttps://orcid.org/0000-0002-3287-1914РомановВ. С.RomanovV. S.

Валерий Станиславович Романов – кандидат с.-х. наук, старший научный сотрудник

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

Valeriy S. Romanov – Cand. Sci. (Agriculture), Senior Scientist

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

romanov_valera@mail.ruФедеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр овощеводства" (ФГБНУ ФНЦО)РоссияFederal Scientific Vegetable Center (FSBSI FSVC)Russian Federation202518042025023035Copyright © Романов В.С., 20252025Романов В.С.Romanov V.S.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/2608Цель

Цель. Получить и оценить по хозяйственно-полезным признакам и устойчивости к перонос- порозу селекционные формы межвидовых гибридов лука для пополнения биоресурсной коллекции рода Allium L.

Материал и методы

Материал и методы. Исследования проводили на растениях потомств I1-5 от ВС1 межвидовых гибридов лука комбинаций скрещивания F5 (A. cepa × A. vavilovii) и F5 (A. cepa × A. fistulosum). Морфологическую оценку проводили по признакам луковицы. Растения в полевых условиях выращивали по технологии возделывания культуры лука репчатого для данной почвенно-климатической зоны. Фитопатологическая оценка включала выявление характера устойчивости растений лука к пероноспорозу.

Результаты

Результаты. В комбинации скрещивания видов A. cepa × A. fistulosum и A. cepa × A. vavilovii растения сформировали луковицы массой 54,4-100,0 г. Максимальное значение по массе луковицы более 85,0 г у растений I5BC1(F5(A.cepa×A.vavilovii)). У растений лука в основном отмечалось расщепление на жёлтую и красную окраску луковицы. Среди комбинации скрещивания видов A. cepa × A. fistulosum и A. cepa × A. vavilovii красная окраска луковицы составляла от 44,0 до 97,0%. У комбинации скрещивания видов A. cepa × A. fistulosum пре- обладала широкоэллиптическая форма луковицы (15-85%). В комбинации скрещивания видов A. cepa × A. vavilovii растения I3BC1(F5(A.cepa×A.vavilovii)) сформировали 95,0% эллип- тические луковицы, а 5,0% – круглые луковицы. У растений комбинации скрещивания видов A. cepa × A. fistulosum количество устойчивых растений к ЛМР варьировало в инбредных поколениях от 42,0 до 49,0%. В комбинации скрещивания видов A. cepa × A. vavilovii с уве- личением инбредного поколения с I1 до I5 возрастало число устойчивых растений к перонос- порозу с 50,0 до 74,0%. В контроле отмечали 90,0% неустойчивых растений, а также их гибель.

Заключение

Заключение. Анализ растений межвидовых гибридов лука из инбредных потомств I1-5 комбинаций скрещивания видов A. cepa × A. vavilovii и A. cepa × A. fistulosum показал возможность увеличения биоресурсов лука, за счет полученных с помощью межвидовой гибридизации, насыщающих скрещиваний и инбридинга селекционных форм. Морфологическая оценка по качественным и количественным характеристикам полученных растений лука позволила выделить перспективные для селекции формы из потомства I3BC1(F5(A. cepa × A. fistulosum)) массой луковицы около 100,0 г эллиптической и широкоэллиптической формы. На основании фитопатологической оценки выделены рекомбинантные формы лука как генетические источники в потомстве I5BC1(F5(A. cepa ×A. vavilovii)) с 74,0% растений устойчивых к пероноспорозу.

Purpose

Purpose. To obtain and evaluate breeding forms of interspecific allium hybrids based on econom- ically useful characteristics and resistance to downy mildew to replenish the bioresource collection of the genus Allium L.

Material and Methods

Material and Methods. The studies were carried out on plants of progeny I1-5 from BC1 interspecif- ic allium hybrids of crossing combinations F5 (A. cepa × A. vavilovii) and F5 (A. cepa × A. fistulosum). Morphological assessment was carried out according to the signs of the bulb. Plants in the field were grown using the technology of onion cultivation for this soil and climatic zone. The phytopathological assessment included identifying the nature of onion plants resistance to downy mildew.

Results

Results. In a combination of crossing species of A. cepa × A. fistulosum and A. cepa × A. vavilovii, the plants formed bulbs weighing 54.4-100.0 g. The maximum bulb weight is more than 85.0 g in plants, I5BC1(F5(A. cepa × A. vavilovii)). Onion plants mainly showed splitting into yellow and red bulbs. Among the crossing combinations species of A. cepa × A. fistulosum and A. cepa × A. vavilovii, the red coloration of the bulb ranged from 44.0 to 97.0%. In the combination species of A. cepa × A. fistulosum, the broadly elliptical bulb shape prevailed (15-85%). In a combination species crossing of A. cepa × A. vavlovii, plants I3BC1(F5(A. cepa × A. vavilovii)) 95.0% formed elliptical bulbs, and 5.0% formed round bulbs. In plants of the crossing combination species A. cepa × A. fistulosum, the number of plants resistant to downy mildew varied in inbred generations from 42.0 to 49.0%. In combination with the crossing species of A. cepa × A. vavilovii, with an increase in the inbred generation from I1 to I5, the number of plants resistant to downy mildew increased from 50.0 to 74.0%. In the control, 90.0% of unstable plants were noted, as well as their death.

Conclusion

Conclusion. The analysis of plants of interspecific allium hybrids from inbred progeny of I1-5 combinations of crosses species of A. cepa × A. vavilovii and A. cepa × A. fistulosum showed the pos- sibility of increasing onion biological resources due to interspecific hybridization, saturating crosses and inbreeding of breeding forms. A morphological assessment of the qualitative and quantitative characteristics of the onion plants obtained made it possible to identify promising breeding forms from the progeny of I3BC1(F5(A. cepa × A. fistulosum)) the weight of the bulb is about 100.0 g of elliptical and broadly elliptical shape. Based on a phytopathological assessment, recombinant Allium forms as a genetic source were isolated in the progeny of I5BC1(F5(A. cepa × A. vavilovii)) with 74.0% of plants resistant to downy mildew.

биоресурсная коллекциямежвидовая гибридизациярод Allium L.селекционный признакbioresource collectioninterspecific hybridizationgenus Allium L.breeding traitReferencesHuo Y., Gao L., Liu B., Yang Y., Kong S., Sun Y., Yang Y., Wu X. Complete chloroplast genome sequences of four Allium species: Comparative and phylogenetic analyses. Sci. Rep. 2019;9:12250. https://doi.org/10.1038/s41598-019-48708-xHuo Y., Gao L., Liu B., Yang Y., Kong S., Sun Y., Yang Y., Wu X. Complete chloroplast genome sequences of four Allium species: Comparative and phylogenetic analyses. Sci. Rep. 2019;9:12250. https://doi.org/10.1038/s41598-019-48708-xKiani Z., Mashayekhi K., Golubkina N., Mousavizadeh S.J., Nezhad K.Z., Caruso G. Agronomic, physiological, genetic and phytochemical characteristics of onion varieties influenced by daylength requirements. Agriculture. 2023;13:697. https://doi.org/10.3390/agriculture13030697Kiani Z., Mashayekhi K., Golubkina N., Mousavizadeh S.J., Nezhad K.Z., Caruso G. Agronomic, physiological, genetic and phytochemical characteristics of onion varieties influenced by daylength requirements. Agriculture. 2023;13:697. https://doi.org/10.3390/agriculture13030697Havey M.J. Onion breeding. Plant Breed. Rev. 2018;42:39-85. https://doi.org/10.1002/9781119521358.ch2Havey M.J. Onion breeding. Plant Breed. Rev. 2018;42:39-85. https://doi.org/10.1002/9781119521358.ch2Benke A.P., Mahajan V., Manjunathagowda D.C., Mokat D.N. Interspecific hybridization in Allium crops: Status and prospectus. Genet. Resour. Crop Evol. 2022;69:1-9. https://doi.org/10.1007/s10722-021-01283-5Benke A.P., Mahajan V., Manjunathagowda D.C., Mokat D.N. Interspecific hybridization in Allium crops: Status and prospectus. Genet. Resour. Crop Evol. 2022;69:1-9. https://doi.org/10.1007/s10722-021-01283-5Cramer C.S., Mandal S., Sharma S., Nourbakhsh S.S., Goldman I., Guzman I. Recent advances in onion genetic improvement. Agronomy. 2021;11:482. https://doi.org/10.3390/agronomy11030482Cramer C.S., Mandal S., Sharma S., Nourbakhsh S.S., Goldman I., Guzman I. Recent advances in onion genetic improvement. Agronomy. 2021;11:482. https://doi.org/10.3390/agronomy11030482Priyanka V., Kumar R., Dhaliwal I., Kaushik P. Germplasm conservation: Instrumental in agricultural biodiversity - A review. Sustainability. 2021;13:6743. https://doi.org/10.3390/su13126743Priyanka V., Kumar R., Dhaliwal I., Kaushik P. Germplasm conservation: Instrumental in agricultural biodiversity - A review. Sustainability. 2021;13:6743. https://doi.org/10.3390/su13126743Khosa J.S., McCallum J., Dhatt A.S., Macknight R.C. Enhancing onion breeding using molecular tools. Plant Breed. 2015;135:9-20. https://doi.org/10.1111/pbr.12330Khosa J.S., McCallum J., Dhatt A.S., Macknight R.C. Enhancing onion breeding using molecular tools. Plant Breed. 2015;135:9-20. https://doi.org/10.1111/pbr.12330Manjunathagowda D.C., Muthukumar P., Gopal J., Prakash M., Bommesh J.C., Nagesh G.C., Megharaj K.C., Manjesh G.N., Anjanappa M. Male sterility in onion (Allium cepa L.): Origin: Origin, evolutionary status, and their prospectus. Genet. Resour. Crop Evol. 2021;68:421-439. https://doi.org/10.1007/s10722-020-01077-1Manjunathagowda D.C., Muthukumar P., Gopal J., Prakash M., Bommesh J.C., Nagesh G.C., Megharaj K.C., Manjesh G.N., Anjanappa M. Male sterility in onion (Allium cepa L.): Origin: Origin, evolutionary status, and their prospectus. Genet. Resour. Crop Evol. 2021;68:421-439. https://doi.org/10.1007/s10722-020-01077-1Scholten O.E., van Heusden A.W., Khrustaleva L.I., BurgerMeijer K., Mank R.A., Antonise R.G.C., Harrewijn J.L., Van Haecke W., Oost,E.H., Peters R.J., et al. The long and winding road leading to the successful introgression of downy mildew resistance into onion. Euphytica. 2007;256:345-353. https://doi.org/10.1007/s10681-007-9383-9Scholten O.E., van Heusden A.W., Khrustaleva L.I., BurgerMeijer K., Mank R.A., Antonise R.G.C., Harrewijn J.L., Van Haecke W., Oost,E.H., Peters R.J., et al. The long and winding road leading to the successful introgression of downy mildew resistance into onion. Euphytica. 2007;256:345-353. https://doi.org/10.1007/s10681-007-9383-9Chuda A. Hybridization and molecular characterization of F1 Allium cepa х Allium roylei plants. Acta Biol. Crac. Ser. Bot. 2012;54:25-31. https://doi.org/10.2478/v10182-012-0016-9Chuda A. Hybridization and molecular characterization of F1 Allium cepa х Allium roylei plants. Acta Biol. Crac. Ser. Bot. 2012;54:25-31. https://doi.org/10.2478/v10182-012-0016-9Wohleb C.H., Waters T.D. Yield, quality, and storage characteristics of onion cultivars in the Columbia basin of Washington in 2012-14. HortTechnology. 2016;26:230-243. https://doi.org/10.21273/HORTTECH.26.2.230Wohleb C.H., Waters T.D. Yield, quality, and storage characteristics of onion cultivars in the Columbia basin of Washington in 2012-14. HortTechnology. 2016;26:230-243. https://doi.org/10.21273/HORTTECH.26.2.230Пивоваров В.Ф., Ершов И.И., Агафонов А.Ф. Луковые культуры. М. ВНИИССОК. 2001. 500 с. https://elibrary.ru/wqdcmjPivovarov V.F., Ershov I.I., Agafonov A.F. Onion crops. M. VNIISSOK. 2001. 500 p. (In Russ.) https://elibrary.ru/wqdcmjManjunathagowda D.C. Genetic enhancement of onion germplasm through population improvement. Plant Physiol. Rep. 2022;27:73-80. https://doi.org/10.1007/s40502-022-00646-zManjunathagowda D.C. Genetic enhancement of onion germplasm through population improvement. Plant Physiol. Rep. 2022;27:73-80. https://doi.org/10.1007/s40502-022-00646-zRivera A., Mallor C., Garcés-Claver A., García-Ulloa A., Pomar, F., Silvar C. Assessing the genetic diversity in onion (Allium cepa L.) landraces from northwest Spain and comparison with the European variability. N.Z.J. Crop Hortic. Sci. 2016;44:103- 120. https://doi.org/10.1080/01140671.2016.1150308Rivera A., Mallor C., Garcés-Claver A., García-Ulloa A., Pomar, F., Silvar C. Assessing the genetic diversity in onion (Allium cepa L.) landraces from northwest Spain and comparison with the European variability. N.Z.J. Crop Hortic. Sci. 2016;44:103- 120. https://doi.org/10.1080/01140671.2016.1150308Villano C., Esposito S., Carucci F., Iorizzo M., Frusciante L., Carputo D., Aversano R. High-throughput genotyping in onion reveals structure of genetic diversity and informative SNPs useful for molecular breeding. Mol. Breed. 2019;39:5. https://doi.org/10.1007/s11032-018-0912-0Villano C., Esposito S., Carucci F., Iorizzo M., Frusciante L., Carputo D., Aversano R. High-throughput genotyping in onion reveals structure of genetic diversity and informative SNPs useful for molecular breeding. Mol. Breed. 2019;39:5. https://doi.org/10.1007/s11032-018-0912-0Scholten O.E., van Kaauwen M.P., Shahin A., Hendrickx P.M., Keizer L., Burger K., van Heusden A.W., van der Linden C.G., Vosman B. SNP-markers in Allium species to facilitate introgression breeding in onion. BMC Plant Biol. 2016;16:187. https://doi.org/10.1186/s12870-016-0879-0Scholten O.E., van Kaauwen M.P., Shahin A., Hendrickx P.M., Keizer L., Burger K., van Heusden A.W., van der Linden C.G., Vosman B. SNP-markers in Allium species to facilitate introgression breeding in onion. BMC Plant Biol. 2016;16:187. https://doi.org/10.1186/s12870-016-0879-0Романов В.С., Романова О.В., Тареева М.М. Луковичные формы межвидовых гибридов лука, их создание и оценка. Овощи России. 2019;(1):42-45. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2019-1-42-45 https://elibrary.ru/fmnubcRomanov V.S., Romanova O.V., Tareeva M.M. The bulbous forms of interspecific hybrids of allium, their creation and evaluation. Vegetable crops of Russia. 2019;(1):42-45. (In Russ.) https://doi.org/10.18619/2072-9146-2019-1-42-45 https://elibrary.ru/fmnubcKhrustaleva L.I., Kik C. Introgression of Allium fistulosum into A. cepa mediated by A. roylei. Theor. Appl. Genet. 2000;100:17- 26. https://doi.org/10.1007/s001220050003Khrustaleva L.I., Kik C. Introgression of Allium fistulosum into A. cepa mediated by A. roylei. Theor. Appl. Genet. 2000;100:17- 26. https://doi.org/10.1007/s001220050003Титова И.В., Тимин Н.И., Юрьева Н.А. Межвидовая гибридизация луков с целью получения форм, устойчивых к ложной мучнистой росе. Доклады ВАСХНИЛ. 1983;(8):190.Titova I.V., Timin N.I., Yuryeva N.A. Interspecific hybridization of onions to obtain forms resistant to downy mildew. Reports of VASKhNIL. 1983;(8):190. (In Russ.)Методика проведения испытаний на отличимость, однородность и стабильность лук репчатый (Allium cepa L.) и лук шалот (Allium ascalonicum L.). RTG/46/2, UPOV, 2000. С. 528-547.Methodology for testing the distinctiveness, homogeneity and stability of onions (Allium cepa L.) and shallots (Allium ascalonicum L.). RTG/46/2, UPOV, 2000. Pp. 528-547. (In Russ.)Методические указания по селекции луковых культур. М., ВНИИССОК, 1997. 125 с.Methodical instructions for the selection of onion crops. Moscow, VNIISSOK, 1997. 125 p. (In Russ.)Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.Dospekhov B.A. Methodology of field experiment. Moscow: Agropromizdat, 1985. 351 p. (In Russ.).

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