Создание высоколикопиновых гибридов томата для теплиц с использованием традиционных методов селекции и молекулярных маркеров

Актуальность. Высокое содержание ликопина в плодах томата является важным селекционным признаком при создании новых сортов и гибридов. Использование молекулярных маркеров к аллелям, детерминирующим биосинтез ликопина, в сочетании с традиционными методами селекции на высокоесодержаниекаротиноидов,ценныетехнологические ивкусовыекачестваплодов,атакже на устойчивость к комплексу патогенов, позволяет оценить потенциал накопления антиоксиданта и более эффективно составлять программы по селекции высоколикопиновых форм для условий защищенного грунта.

Методика. Представлены результаты оценки селекционного материала с различными комбинациями аллелей, детерминирующих накопление каротиноидов, и создания гибридов томата с комплексом ценных признаков – высокой продуктивности, устойчивости к болезням, технологических характеристик и биохимического состава плодов. Метод интрогрессии спонтанных или индуцированных мутаций был использован для повышения уровня каротиноидов (og и hp) и улучшения технологических качеств (nor, alc, rin) плодов. Материалом для исследований являлся коллекционный, мутантный, селекционный, гибридный материал томата и внесенные в Госреестр РФ гибриды томата селекции СС Агрофирмы «Ильинична» – ВНИИО филиал ФГБНУ ФНЦО. ДНК-типирование генов качества плодов выполняли в Институте генетики и цитологии НАН Беларуси.

Результаты. Созданы отечественные гибриды для промышленных теплиц с высокими вкусовыми и технологическими качествами с использованием поэтапных скрещиваний, позволивших объединить гены nor, rin, alc, приводящие к удлинению сроков хранения с генами B, og, hp1 и др., способствующими увеличению содержания каротиноидов в плодах. Установлено, что при целенаправленном отборе и гибридизации, несмотря на негативное влияние генов nor, rin, alc возможно поднять уровень каротиноидов до средних величин. Подтверждена корреляция уровня ликопина в плодах с повышением температуры и уровня инсоляции. Показано, что розовоплодные формы содержат значительно большее количество ликопина, чем красноплодные. Определены сочетания аллелей структурных генов биосинтеза коротиноидов и регуляторных генов, обеспечивающих максимальное накопление ликопина у гибридов с красными и розовыми плодами, формулы которых различались по составу аллелей генов качества плодов. Выделены гибриды с сочетанием высоких концентраций сахара (°Brix), сухого вещества и максимальных значений ликопина, совместно определяющих отличные вкусовые качества: Прекрасная леди, Оля, Кадриль, Виктория. Новые гибриды F₁ для промышленных теплиц: Г950, Г956, Г960, Магистраль и розовоплодный Г12897, превосходили голландский стандарт по продуктивности до 21%, а по вкусовым качествам на 11,8 балла.

1. Tan H.L. et al. Tomato-based food products for prostate cancer prevention: what have we learned? Cancer Metastasis Rev. 2010;29(3):553-568. doi: 10.1007/s10555-010-9246-z.;

2. Sporn M.B., Liby K.T. Is lycopene an effective agent for preventing prostate cancer? Cancer Prev. Res. 2013;6(5):384-386. doi: 10.1158/1940-6207.CAPR13-0026.

3. Nisar N., Li Li, Lu S., Khin N.C., Pogson B.J. Carotenoid metabolism in plants. Mol Plant. 2015 Jan;8(1):68-82. doi: 10.1016/j.molp.2014.12.007.

4. Sun, T., Yuan, H., Cao, H., Yazdani, M., Tadmor, Y., and Li, L. Carotenoid metabolism in plants: the role of plastids. Mol. Plant. 2018;(11):58–74. doi: 10.1016/j.molp.2017.09.010

5. Ilan Levin, C.H. Ric de Vos, Yaakov Tadmor, Arnaud Bovy, Michal Lieberman, Michal OrenShamir, Orit Segev, Igor Kolotilin, Menachem Keller, Rinat Ovadia, Ayala Meir, and Raoul J. Bino High pigment tomato mutants— more than just lycopene (a review). Israel Journal of Plant Sciences. 2006;(54):179–190.

6. Labate J.A., Grandillo S., Fulton T., Munos S. Tomato. Genome mapping and molecular breeding in plants. Vol. 5. Vegetables, ed. C. Kole. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2007:1–126.

7. GenBank. Available at: (accessed 1 Aug 2019).

8. Solgenomics. Available at: https://solgenomics.net/ (accessed 1 Aug 2019).

9. Кильчевский А.В., Бабак О.Г., Малышев С.В., Аджиева В.Ф., Некрашевич Н.А., Яцевич К.К., Кондратюк А.В. ДНК-типирование генов качества плодов и устойчивости к болезням томата. Методические рекомендации. Министерство сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь, Национальная академия наук Беларуси, Институт генетики и цитологии Национальной академии наук Беларуси. Минск, 2016. 41 с.

10. Babak O.G., Nekrashevich N.A., Yatsevich K.K., Мalyshev S.V., Kilchevsky A. V. Genetic bases of tomatо marker-assisted selection in Belarus. Eurobiotech. J. 2018;2(2):128-135, doi:10.2478/ebtj-2018-0017

11. Ronen, G., Carmel-Goren L. , Zamir D. Hirschberg J. An alternative pathway to β-carotene formation in plant chromoplasts discovered by mapbased cloning of Beta and old-gold color mutations in tomato. PNAS. 2000;97(20):11102-11107.

12. Vrebalov, J., Ruezinsky D., Padmanabhan V., White R., Medrano D., Drake R., Schuch W., Giovannoni J. A MADS-box gene necessary for fruit ripening at the tomato ripening-inhibitor (Rin) locus. Science. 2002;(296):343–345.

13. Tigchelaar, E.C., M.L. Tomes, E.A. Kerr, and R.J. Barman. A new fruit ripening mutant, nonripening (nor). Rep. Tomato Genet. Coop. 1973. P.23-33.

14. Kolotilin, I., Koltai H., Tadmor Y., Bar-Or C., Reuveni M., Meir A., Nahon S., Shlomo H., Chen L., Levin I. Transcriptional profiling of high pigment-2dg tomato mutant links early fruit plastid biogenesis with its overproduction of phytonutrients. Plant Physiology. 2007;(145):389–401.

15. Yen, H.C., Shelton B.A., Howard L.R., Lee S. , Vrebalov J., Giovannoni J. J. The tomato highpigment (hp) locus maps to chromosome 2 and influences plastome copy number and fruit quality. Theor Appl Genet.1997;(95):1069–1079.

16. Kim B., Kim N., Kang J., Choi Y., Sim S.-C., Min S.R., Park Y. Single Nucleotide Polymorphisms linked to the SlMYB12 Gene that Controls Fruit Peel Color in Domesticated Tomatoes (Solanum lycopersicum L.). Kor. J. Hort. Sci. Technol. 2015;33(4):566-574.

17. Veerappan K., Jung H.J., Hwang I., Kho K.H., Chung M.Y., Nou I.S. Sequence Variation in SlMYB12 is Associated with Fruit Peel Color in Pink Tomato Cultivar. Hortic. Environ. Biotechnol. 2016;57(3):274-279.

18. Голубкина Н.А., Молчанова А.В., Тареева М.М., Бабак О.Г., Некрашевич Н.А., Кондратьева И.Ю. Количественная тонкослойная хроматография в оценке каротиноидного состава томата. Овощи России. 2017;(5):96-99. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2017-5-96-99

19. Методические указания по селекции сортов и гибридов томата для открытого и защищенного грунта. М.: ВАСХНИЛ, ВНИИССОК, 1986. 98 с.

20. Методика селекции томата на устойчивость к мучнистой росе (Oidium lycopersicum Cooke et Massee). РАСХН, ВНИИО, 2005. 28 с.

21. Куземинский А.В. Селекционно-генетические исследования мутантных форм томата. Харьков, 2004. 392 с.

22. Багирова С.Ф., Игнатова С.И. Молекулярные методы в селекции растений. Гавриш. 2012;(2):33-38.

23. Bramley P. Regulation of carotenoid formation during tomato fruit ripening and development (Review). Journal of Experimental Botany. 2002;53(377):2107-13 • November 2002, DOI: 10.1093/jxb/erf059

24. Ilahy R., Imen T., Siddiqui M.W., Montefusco A. When color really matters: horticultural performance and functional quality of high-lycopene tomatoes. Plant Sciences. 2018, DOI: 10.1080/07352689.2018.1465631