ovoshchiОвощи РоссииVegetable crops of Russia2072-91462618-7132Федеральный научный центр овощеводства10.18619/2072-9146-2019-4-8-12ovoshchi-845Research ArticleСЕЛЕКЦИЯ И СЕМЕНОВОДСТВО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙBREEDING AND SEED PRODUCTION OF AGRICULTURAL CROPSУскоренное создание гомозиготных линий листовых культур семейства Brassicaceae Burnett в культуре микроспор in vitroRapid development of homozygous lines through culture of isolated microspores in leafy crops of Brassicaceae Burnetthttps://orcid.org/0000-0002-2695-190XДомблидесЕ. А.DomblidesElena A.

Домблидес Елена Алексеевна – кандидат с.-х. наук, зав. лабораторией репродуктивной биотехнологии в селекции сельскохозяйственных растений

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

Ph.D. in Agriculture, Head of Laboratory of Reproductive Biotechnology in Crop Breeding

Selectionnaya str., 14, p. VNIISSOK, Odintsovo district, Moscow region, 143072

edomblides@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5297-2969ЧичваринаО. А.ChichvarinaOlga A.

Чичварина Ольга Александровна – м.н.с. лаборатории репродуктивной биотехнологии в селекции сельскохозяйственных растений

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

Junior Researcher of Laboratory of Reproductive Biotechnology in Crop Breeding

Selectionnaya str., 14, p. VNIISSOK, Odintsovo district, Moscow region, 143072

https://orcid.org/0000-0001-9864-1137МинейкинаА. И.MinejkinaAnna I.

Минейкина Анна Игоревна – кандидат с.-х. наук, н.с. лаборатории репродуктивной биотехнологии в селекции сельскохозяйственных растений

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

Ph.D. in Agriculture, Researcher of Laboratory of Reproductive Biotechnology in Crop Breeding

Selectionnaya str., 14, p. VNIISSOK, Odintsovo district, Moscow region, 143072

КурбаковЕ. Л.KurbakovEvgeniу L.

Курбаков Евгений Леонидович – кандидат с.-х. наук, с.н.с. лаборатории селекции и семеноводства зеленных, пряно-вкусовых и цветочных культур

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

Ph.D. in Agriculture, Senior Researcher, Aromatic and Leafy Vegetable Crops

Selectionnaya str., 14, p. VNIISSOK, Odintsovo district, Moscow region, 143072

https://orcid.org/0000-0003-2775-9140ХарченкоВ. А.KharchenkoViktor A.

Харченко Виктор Александрович – кандидат с.-х. наук, зав. лабораторией селекции и семеноводства зеленных, пряно-вкусовых и цветочных культур

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

Ph.D. in Agriculture Head of Laboratory of Aromatic and Leafy Vegetable Crops

Selectionnaya str., 14, p. VNIISSOK, Odintsovo district, Moscow region, 143072

https://orcid.org/0000-0002-5617-9498ДомблидесА. С.DomblidesArthur S.

Домблидес Артур Сергеевич – кандидат с.-х. наук, зав. лабораторией генетики и цитологии

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

Ph.D. in Agriculture, Head of Laboratory of Genetics and Cytology

Selectionnaya str., 14, p. VNIISSOK, Odintsovo district, Moscow region, 143072

https://orcid.org/0000-0002-9492-6845СолдатенкоА. В.SoldatenkoAlexey V.

Солдатенко Алексей Васильевич – доктор с.-х. наук, проф. РАН, главный н.с., директор

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

doctor of agricultural Sciences, Professor of the Russian Academy of Sciences, chief researcher

Selectionnaya str., 14, p. VNIISSOK, Odintsovo district, Moscow region, 143072

ФГБНУ «Федеральный научный центр овощеводства»РоссияFederal State Budgetary Scientific Institution Federal Scientific Vegetable CenterRussian Federation20190709201904812Copyright © Домблидес Е.А., Чичварина О.А., Минейкина А.И., Курбаков Е.Л., Харченко В.А., Домблидес А.С., Солдатенко А.В., 20192019Домблидес Е.А., Чичварина О.А., Минейкина А.И., Курбаков Е.Л., Харченко В.А., Домблидес А.С., Солдатенко А.В.Domblides E.A., Chichvarina O.A., Minejkina A.I., Kurbakov E.L., Kharchenko V.A., Domblides A.S., Soldatenko A.V.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/845

АктуальностьДля ускорения селекционного процесса и расширения генетического разнообразия необходимо вовлекать в селекционный процесс биотехнологические методы, одним из которых является метод культуры изолированных микроспор in vitro. Все большую популярность в России приобретают нетрадиционные, малораспространенные зеленные культуры семейства Brassicaceae Burnett.Материал и методикаОбъектами исследования были такие представители данного семейства, как горчица сарептская (Brassica juncea (L) Czern.) и индау посевной (Eruca sativa Mill.). Цель исследований заключалась в оптимизации базового протокола под изучаемые культуры.РезультатыБыли подобраны оптимальные условия культивирования для горчицы сарептской и индау посевного. Опытным путем был определен оптимальный для введения в культуру in vitro размер бутона, который составил у горчицы сарептской 2,5-3,5 мм, а у индау посевного – 7,0-7,5 мм. Показано, что холодовая предобработка бутонов в течение 1 суток значительно повышает выход эмбриоидов. Для большинства образцов наиболее благоприятным оказалось сочетание pH среды NLN-13, равное 6,1, и температурная обработка 32°С в течение 1 суток культивирования. Все вышеперечисленные условия культивирования способствовали успешному развитию эмбриоидов. Первые деления были отмечены на 4 сутки, а уже через 2 недели эмбриоиды находились на начальной семядольной стадии развития. Выход эмбриоидов достигал у горчицы сарептской – до 25-30 шт./5 бутонов, а у индау посевного – до 5-7 шт./5 бутонов. Отмечено, что у горчицы сарептской происходит быстрое укоренение и адаптация к условиям in vivo. То есть весь процесс получения чистой гомозиготной линии составляет 4-5 месяцев, что сокращает селекционный процесс в более чем в 3 раза.

RelevanceBiotechnological methods are generally used to speed up breeding programs and to enhance genetic diversity, so the culture of isolated microspore in vitro can be regarded as one of very suitable methods. Nontraditional and uncommon vegetable crops belonging to Brassicaceae Burnett. are becoming more popular.MethodsAccessions of sarepta mustard (Brassica juncea L. Czern.) and rocket salad (Eruca sativa Mill.) were taken for the study with the aim to optimize the basic protocol for these species.ResultsAs a result of the study the optimum cultivation conditions have been determined for the species. Sizes of buds 2.5-3.5 mm long for sarepta mustard and 7.0-7.5 long for rocket salad which were used for cultivation had been experimentally defined. It was also shown that the cold pretreatment had improved the embryo yield. The nutritional NLN-13 medium with pH 6.1 and pretreatment at 32°C during a cultivation day had been shown to be more favourable for all accessions. All conditions that had been used were suitable for embryo formation. First divisions had been seen after 4 days of cultivation, while the embryos at primary cotyledonary stage only appeared after 2 weeks of cultivation. The embryo yield per 5 buds reached 25-30 and 5-7 in the sarepta mustard and the rocket salad, respectively. It is worth noticing that the root formation and plant adaptation had passed better and faster in sarepta mustard than in rocket salad. Thus, whole process of homozygous line developing can be completed for 4-5 months, making the breeding program 3 times shorter.

горчица сарептскаяиндау посевнойкультура микроспор in vitroгомозиготные линииsarepta mustardrocket saladculture of isolated microspores in vitrohomozygous linesReferencesЕлисеева О.В., Елисеев А.Ф. Химический состав Eruca sativa (Mill.) и Diplotaxis tenuifolia (L.) DC. // Доклады ТСХА. Рос. гос. аграр. ун-т - МСХА им. К. А. Тимирязева, 2018; в.290. ч.4. - С.352-353.Eliseeva O.V., Eliseev A.F. The chemical composition of Eruca sativa (Mill.) and Diplotaxis tenuifolia (L.) DC. // Reports of the TAA. Moscow Timiryazev Agricultural Academy Rep. 2018; v.290, p.4. – P.352-353. (In Russ.)Лудилов В.А., Иванова М.И. Редкие и малораспространенные овощные культуры (биология, выращивание, семеноводство): производственнопрактическое издание. – М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2009. – 196 с.Ludilov V.A., Ivanova M.I. Rare and rare vegetables (biology, cultivation, seed production): Instructional Edition. – M.: FGNU "Rosinformagrotekh", 2009. – 196 p. (In Russ.)Пивоваров В.Ф. Овощи России. – М.: ГНУ ВНИИССОК, 2006. – 384 с.Pivovarov V.F. Vegetable crops of Russia. M.: VNIISSOK, 2006. – 384 p. (In Russ.)Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Т.1. «Сорта растений» (официальное издание). – М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2019.The state register of breeding achievements approved for use. T.1. "Plant Varieties" (official publication). – M.: RosInformagrotekh, 2019. (In Russ.)Гиренко М.М., Зверева О.А. Зеленные овощи. М.: Издательство «НиолаПресс»; Издательский дом «ЮНИОН-паблик», 2007. – 176 с.Girenko M.M., Zvereva O.A. Green vegetables. M.: Publishing house "NiolaPress"; Publishing house "UNION-Public", 2007. – 176 p. (In Russ.)iFarm project. Всё пучком. Российский рынок свежей зелени и овощей благоприятен для вложения инвестиций. URL: http://www.ifarmproject.ru/russiangreenmarket.iFarm project. The Russian market of fresh herbs and vegetables is favorable for investments. URL: http://www.ifarmproject.ru/russiangreenmarket. (In Russ.)ROIF EXPERT, 6 ДЕКАБРЯ 2018. Рынок свежей зелени в России: импорт свежей зелени приблизится к 100 млн. $ отметке // РБК Магазин исследований. URL: https://www.marketing.rbc.ru/articles/10602/.ROIF EXPERT, DECEMBER 6, 2018. Market for fresh greens in Russia: imports of fresh greens close to $ 100 million. // РБК Магазин исследований. URL: https://www.marketing.rbc.ru/articles/10602/. (In Russ.)Pechan, P.M., Keller W.A. Identification of potentially embryogenic microspores in Brassica napus. Physiol Plant.; 1988. Vol.74. – P. 377-384.Pechan, P.M., Keller W.A. Identification of potentially embryogenic microspores in Brassica napus. Physiol Plant. – 1988. – Vol.74. – P.377-384.Agnihotri A., Seguin-Swartz G., Dovney R.K. Microspore embryogenesis in B. juncea. In: Pareek L.K., ed. Trends in plant tissue culture and biotechnology. Rajasthan, India: Agrobotanical Publishers; 1996: 218-221.Agnihotri A., Seguin-Swartz G., Dovney R.K. Microspore embryogenesis in B. juncea. In: Pareek L.K., ed. Trends in plant tissue culture and biotechnology. Rajasthan, India: Agrobotanical Publishers; 1996: 218-221.Hiramatsu M.; Odahara K.; Matsue Y. A survey of microspore embryogenesis in leaf mustard (Brassica juncea). Acta Hort. 392:139–145; 1995.Hiramatsu M.; Odahara K.; Matsue Y. A survey of microspore embryogenesis in leaf mustard (Brassica juncea). Acta Hort. 392:139–145; 1995.Lionneton E.; Beuret W.; Delaitre C.; Ochatt S.; Rancillae M. Improved microspore culture and doubled haploid plant regeneration in the brown condiment mustard (B. juncea). Plant Cell Rep. 20:126–130; 2001.Lionneton E.; Beuret W.; Delaitre C.; Ochatt S.; Rancillae M. Improved microspore culture and doubled haploid plant regeneration in the brown condiment mustard (B. juncea). Plant Cell Rep. 20:126–130; 2001.Prem, D., Gupta, K., Agnihotri, A. Effect of various exogenous and endogenous factors on microspore embryogenesis in Indian mustard (Brassica juncea (L.) Czern and Coss). In Vitro Cell.Dev.Biol.-Plant (2005) 41: 266.Prem, D., Gupta, K., Agnihotri, A. Effect of various exogenous and endogenous factors on microspore embryogenesis in Indian mustard (Brassica juncea (L.) Czern and Coss). In Vitro Cell.Dev.Biol.-Plant (2005) 41: 266.Leskovsek L., Jakse M., Bohanec B. Doubled haploid production in rocket (Eruca sativa Mill.) through isolated microspore culture. Plant. Cell. Tiss. Organ. Cult. (2008) 93:181–189.Leskovsek L., Jakse M., Bohanec B. Doubled haploid production in rocket (Eruca sativa Mill.) through isolated microspore culture. Plant. Cell. Tiss. Organ. Cult. (2008) 93:181–189.Alexander M.P. Differential staining of aborted and non-aborted pollen. Stain technol. – 1969. – Vol.44. – P.117-122.Alexander M.P. Differential staining of aborted and non-aborted pollen. Stain technol. – 1969. – Vol.44. – P.117-122.Домблидес Е.А., Шмыкова Н.А., Шумилина Д.В., Заячковская Т.В., Минейкина А.И., Козарь Е.В., Ахраменко В.А., Шевченко Л.Л., Кан Л.Ю., Бондарева Л.Л., Домблидес А.С. Технология получения удвоенных гаплоидов в культуре микроспор семейства капустные (методические рекомендации) / Коллектив авторов. /Изд-во ВНИИССОК. – 2016. – 40 с.Domblides E.A., Shmykova N.A., Shumilina D.V., Zayachkovskaya T.V., Mineykina A.I., Kozar E.V., Akhramenko V.A., Shevchenko L.L., Kan L.Yu., Bondareva L.L., Domblides A.S. Technology for producing doubled haploids in the culture of microspores of the cabbage family (methodical recommendations) / Publishing house VNIISSOK. – 2016. – 40 p. (In Russ.)Gamborg, O.L. Nutrients requirements of suspension cultures of soybean root cells / Gamborg O.L., Miller R.A., Ojima K. // Exp Cell Res. – 1968. – Vol.50. – P. 151–158.Gamborg, O.L. Nutrients requirements of suspension cultures of soybean root cells / Gamborg O.L., Miller R.A., Ojima K. // Exp Cell Res. – 1968. – Vol.50. – P.151–158.Huang B., Bird S., Kemble R., Simmonds D. Effects of culture density, conditioned medium feeder cultures on microspore embryogenesis in Brassica napus L. cv. Topas / B. Huang, // Plant Cell Rep. – 1990. – Vol.8. – P.594-597.Huang B., Bird S., Kemble R., Simmonds D. Effects of culture density, conditioned medium feeder cultures on microspore embryogenesis in Brassica napus L. cv. Topas / B. Huang, // Plant Cell Rep. – 1990. – Vol.8. – P.594-597.Touraev A., Brian P. Forster, S. Mohan Jain. Advances in Haploid Production in Higher Plants. Springer Science, Business Media B.V. – 2009. – P. 347.Touraev A., Brian P. Forster, S. Mohan Jain. Advances in Haploid Production in Higher Plants. Springer Science, Business Media B.V. – 2009. – P.347.Бутенко, Р.Г. Биология клеток высших растений in vitro и биотехнологии на их основе: учебное пособие / Р.Г. Бутенко. – М.: ФБК-ПРЕСС, 1999. – 160 с.Butenko, R.G. Biology of cells of higher plants in vitro and biotechnologies based on them: a tutorial / R.G. Butenko. – M.: FBK-PRESS, 1999. – 160 p. (In Russ.)Yuan, S.X. Effects of pH, MES, arabinogalactan-proteins on microspore cultures in white cabbage / S.X. Yuan, Y.B. Su, Y.M. Liu // Plant Cell Tiss Organ Cult. – 2012. – Vol.110. – P.69-76.Yuan, S.X. Effects of pH, MES, arabinogalactan-proteins on microspore cultures in white cabbage / S.X. Yuan, Y.B. Su, Y.M. Liu // Plant Cell Tiss Organ Cult. – 2012. – Vol.110. – P.69-76.

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