Межвидовые гибриды лука как генетический источник увеличения биоресурсной коллекции

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. 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. 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. 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.

1. Huo 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-x

2. Kiani 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/agriculture13030697

3. Havey M.J. Onion breeding. Plant Breed. Rev. 2018;42:39-85. https://doi.org/10.1002/9781119521358.ch2

4. Benke 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/s10722-021-01283-5

5. Cramer 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/agronomy11030482

6. Priyanka V., Kumar R., Dhaliwal I., Kaushik P. Germplasm conservation: Instrumental in agricultural biodiversity - A review. Sustainability. 2021;13:6743. https://doi.org/10.3390/su13126743

7. Khosa 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.12330

8. Manjunathagowda 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/s10722-020-01077-1

9. Scholten 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/s10681-007-9383-9

10. Chuda 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/v10182-012-0016-9

11. Wohleb 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.26.2.230

12. Пивоваров В.Ф., Ершов И.И., Агафонов А.Ф. Луковые культуры. М. ВНИИССОК. 2001. 500 с. https://elibrary.ru/wqdcmj

13. Manjunathagowda 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-z

14. Rivera 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/10.1080/01140671.2016.1150308

15. Villano 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/s11032-018-0912-0

16. Scholten 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/s12870-016-0879-0

17. Романов 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/fmnubc

18. Khrustaleva 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/s001220050003

19. Титова 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.

20. 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.

21. Методические указания по селекции луковых культур. М., ВНИИССОК, 1997. 125 с.

22. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.