Создание межвидового гибрида Capsicum annuum L. и C. frutescens L. с использованием биотехнологических подходов

Актуальность. В последнее время вместе с возрастающей популярностью перца C. annuum L. увеличивается интерес и к другим видам этого рода, которые обладают рядом селекционно важных свойств. Важнейшим методом обогащения генофонда культурных растений является отдаленная гибридизация, посредством которой идет передача ценных признаков от диких видов к культурным. Создание нового сорта – длительный процесс, который растягивается во времени на несколько лет. В связи с этим перед селекционерами стала задача получить чистые линии для создания гибрида перца с заданными свойствами, применяя современные биотехнологические методы, которые ускорят этот процесс. Одним из них является метод культуры микроспор, позволяющий массово получать гаплоидные растения, что сокращает время создания константных родительских линий.
Материал и методика. Целью работы было создание межвидового гибрида острого перца (C. annuum L. х C. frutescens L.) с высокими декоративными свойствами, комплексом хозяйственно ценных признаков, с хорошими вкусовыми качествами. Исследования проводили в пленочной теплице ФГБНУ ФНЦО в Московской области. Материалом исследований явилась сортопопуляция острого перца Capsicum frutescens Cz-544-14, использованная в качестве отцовской линии, которая была гетерогенной и чистая линия C.annuum L. (Рб-551), созданная методом классической селекции.
Результаты. Гибрид перца острого F1 Рождественский букет был создан в результате гибридизации видовых родительских форм, полученных различными методами (биотехнологическими и классическими). Для ускорения получения выровненной отцовской формы С. frutescens L. была использована технология удвоенных гаплоидов через культуру микроспор. В результате чего получены удвоенные гаплоидные растения, отвечающие запланированной модели (компактный низкий габитус, фиолетовая окраска плода в технической спелости и красная в биологической). Полученный гибрид сочетал все необходимые хозяйственные признаки: высокую декоративность, компактность, букетное расположение плодов, высокие вкусовые качества и аромат. Таким образом, использование в селекционном процессе отдаленной межвидовой гибридизации в сочетании с биотехнологическими подходами позволяет ускорить получение новых, форм перца острого, отвечающих запросам рынка.

1. Moscone E.A., Scaldaferro M.A., Grabiele M.A., Cecchini N.M., Sa´nchez G.Y., Jarret R., Davin˜a J.R., Ducasse D.A., Barboza G.E., Ehrendorfer F. The evolution of chili peppers (Capsi-cum-Solanaceae): a cytogenetic perspective. Acta Hort. 2007;(745):137-170. http://dx.doi.org/10.17660/ActaHortic.2007.745.5

2. Ibiza V.P., Blanca J., Can˜izares J., Nuez F. Taxyonom and genetic diversity of domesti-cated Capsicum species in the Andean region. Genetic Resources and Crop. 2012;(59):1077-1088. https://doi.org/10.1007/s10722-011-9744-z.

3. Carvalho S.I.C., C.F. Ragassi, Faleiro F.G., Buso G.S.C., Bianchetti L.B., Lima M.F., Re-ifschneider F.J.B. and Ribeiro C.S.C. Establishment of Capsicum frutescens core collections based on morphological and molecular descriptors and on virus incidence. Genetics and Molec-ular Research. 19(1):gmr18503:1-19.

4. Sudre´ C.P., Gonc¸alves S.A., Rodrigues R., do AmaralJu´nior A.T., Riva-Souza E.M., Bento S.C. Genetic variability in domesticated Capsicum spp. as assessed by morphological and agronomic data in mixed statistical analysis. Genetics Mol Res. 2010;9(1):283-94. https://doi.org/10.4238/vol9-1gmr698

5. Henrique Kuhn Massot Padilha, Rosa Lía Barbieri, Crop Science Dept., Capão do Leão. Plant breeding of chili peppers (Capsicum, Solanaceae) – A review. Australian Journal of Basic and Applied Sciences. 2016;10(15):148-154

6. Silva S.A.M., Rodrigues R., Goncalves L.S.A., Sudre C.P., Bento C.S., Carmo M.G.F., Medeiros A.M. Resistance in Capsicum spp. to anthracnose affected by different stages of fruit development during pre-and post-harvest. Tropical Plant Pathology. 2014;39(4):335-341. https://doi.org/10.1590/S1982-56762014000400009

7. Ilodibia C.V., C.E. Ugwoke T.P. Egboka E.E. Akachukwu U.M. ChukwumaandB.O. Aziagba. Breeding Pepper for Enhanced Food Nutrients. Asian Journal of Crop Science. 2015;7(3):214-218. DOI: 10.3923/ajcs.2015.214.218

8. Gémes Juhász A. and Sági Zs. Strategies in pepper (Capsicum annuum L.) hybrid breed-ing. Acta Hortic. 2020;(1282):441-446. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2020.1282.66

9. Kuo J.S., Wang Y.Y., Chien N.F., et al. Investigation on the anther culture in vitro of Ni-cotiana tabacum L. and Capsicum annuum L. Acta Bot. Sinica. 1973;(15):43-47.

10. George L, Narayanaswamy S. Haploid Capsicum through experimental androgenesis. Protoplasma. 1973;(78):467–470.

11. Wang Y.Y., Sun C.S., Wang C.C., et al. The induction of the pollen plantlets of triticale and Capsicum annuum from anther culture. Sci. Sinica. 1973;(16):147-151.

12. Kristiansen K., Andersen S.B. Effects of donor plant temperature, photoperiod, and age on anther culture response of Capsicum annuum L. Euphytica. 1993;(67):105-109.

13. Mityko´ J., Andra´sfalvy A., Csille´ry G., Fa´ri M. Anther culture response in different genotypes and F1 hybrids of pepper (Capsicum annuum L.). Plant Breed. 1995;(114):78–80. https://doi.org/10.1111/j.1439-0523.1995.tb00764.x

14. Rodeva V., Koleva-Gudeva L., Grozeva S., Traikova F. Obtaining of haploids in anther culture of pepper Capsicum annuum L. and their including in the breeding process. Goce Delchev Univ Stip Fac Agric Yearbook. 2007;(7):7–17.

15. Dolcet-Sanjuan R., Claveira E., Huerta A. Androgenesis in Capsicum annuum L. effects of carbohydrate and carbon dioxide enrichment. J Am SocHortSci. 1997;(122):468–475. https://doi.org/10.21273/JASHS.122.4.468

16. Gyulai G., G´emesn´e J.A., S´agi Z.S., Venczel G., Pint´er P., Krist´of Z., T¨orj´ek O., Heszky L., Bottka S., Kriss J., Zatyk´o L. Doubled haploid development and PCRanalysis of F1 hy-bridderived DH-R2 paprika (Capsicum annuum L.) lines. J PlantPhysiol. 2000;(156):168–174.

17. Supena E.D.J., Muswita W., Suharsono S., Custers J.B.M. Evaluation of crucial factors for implementing shedmicrospore culture of Indonesian hot pepper (Capsicum annuum L.) cul-tivars. Sci Hortic (Amsterdam). 2006b;(107):226–232. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2005.08.006

18. Parra-Vega V., Renau-Morata B., Sifres A., Seguı´-Simarro J.M. Stress treatments and in vitro culture conditions influence microspore embryogenesis and growth of callus from an-ther walls of sweet pepper (Capsicum annuum L.). Plant Cell Tiss Org Cult. 2013;(112):353–360. https://doi.org/10.1007/s11240-012-0242-6

19. Пышная О.Н., Шумилина Д.В., Супрунова Т.П. Получение удвоенных гаплоидных линий перца (Capsicum annuum L.) через культуры пыльников/микроспор in vitro: Методические рекомендации. Москва: Всероссийский научноисследовательский инсти-тут селекции и семеноводства овощных культур Россельхозакадемии, 2012. 36 с. ISBN 9785901695555

20. Nitsch J.P., Nitsch C. Haploid plants from pollen grains. Science. 1969;(163):85–85.

21. Gamborg O., Eveleigh D. Culture methods and detection of glucanases in suspension cultures of wheat and barley. Canadian Journal of Biochemistry. 1968. https://doi.org/10.1139/o68-063

22. Masuda K., Kikuta Y., Okazawa Y. A revision of the medium for somatic embryogenesis in carrot suspension culture. Journal of the Faculty of Agriculture, Hokkaido University. 1981;60(3):183-193.

23. Murashige S., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobac-co tissue cultures. PhysiolPlant. 1962;(15):473–497. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x

24. Shumilina D., Kornyukhin D., Domblides E., Soldatenko A., Artemyeva A. Effects of Genotype and Culture Conditions on Microspore Embryogenesis and Plant Regeneration in Brassica rapa ssp. rapa L. Plants. 2020; 9(2):278. https://doi.org/10.3390/plants9020278

25. Алпатьев А.В. Перцы и баклажаны. М., 1952. 80 с.

26. Кружилин А.С., Шведская З.М. Помидоры, перцы, баклажаны. Биология и аг-ротехника. М.: Россельхозиздат, 1972. 144 с.

27. Мамедов М.И., Пивоваров В.Ф., Пышная О.Н. Селекция томата, перца и бакла-жана на адаптивность. Москва: Всероссийский научно-исследовательский институт се-лекции и семеноводства овощных культур Россельхозакадемии, 2002. 441 с.

28. Официальный сайт Госсорткомиссии. Режим доступа: http://gossort.com/22-metodiki-ispytaniy-na-oos.html

29. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1975. 315 с.

30. Lichtenthaler H.K., Buschmann C. Chlorophylls and carotenoids: Measurement and characterisation by UV-VIS. Current Protocols in Food Analytical Chemistry (CPFA), (Supplement 1), F4.3.1 - F 4.3.8 (2001) (John Wiley, New York). DOI: 10.1002/0471142913.faf0403s01

31. Hornero-Mendez D., Minguez-Mosquera M.I. Rapid spectrophotometric determination of red and yellow isochromic fractions in paprika and red pepper oleoresins. J. Agric. Food Chem. 2001;(49):3584-3588. DOI: 10.1021/jf010400l