vetpressАграрная наукаAgrarian science0869-81552686-701XРедакция журнала "Аграрная наука"10.32634/0869-8155-2024-387-10-154-158vetpress-3312Research ArticleАГРОНОМИЯAGRONOMYКонструирование новых геномов колонновидной яблони во Всероссийском НИИ селекции плодовых культурConstruction of new genomes of columnar apple trees in the Russian research institute of fruit crop breedinghttps://orcid.org/0000-0003-2772-5311КорнееваС. А.KorneevaS. A.

Светлана Александровна Корнеева, кандидат сельскохозяйственных наук

дер. Жилина, Орловская обл., 302530

Svetlana Aleksandrovna Korneeva, Candidate of Agricultural Sciences

village Zhilina, Orel region, 302530

ksv81_57@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2067-1894СедовЕ. Н.SedovE. N.

Евгений Николаевич Седов, академик РАН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

дер. Жилина, Орловская обл., 302530

Evgeny Nikolaevich Sedov, Academician of the Russian Academy of Sciences, Doctor of Agricultural Sciences, Professor

village Zhilina, Orel region, 302530

sedov@orel.vniispk.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4077-7095ЯнчукТ. В.YanchukT. V.

Татьяна Владимировна Янчук, кандидат сельскохозяйственных наук

дер. Жилина, Орловская обл., 302530

Tatyana Vladimirovna Yanchuk, Candidate of Agricultural Sciences

village Zhilina, Orel region, 302530

yanchuk@orel.vniispk.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4269-4250ПикуноваА. В.PikunovaA. V.

Анна Викторовна Пикунова, кандидат биологических наук

дер. Жилина, Орловская обл., 302530

Anna Viktorovna Pikunova, Candidate of Biological Sciences

village Zhilina, Orel region, 302530

pikuanna84@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8985-8967ЛаврусевичН. Г.LavrusevichN. G.

Наталья Геннадьевна Лаврусевич, кандидат сельскохозяйственных наук

дер. Жилина, Орловская обл., 302530

Natalya Gennadievna Lavrusevich, Candidate of Agricultural Sciences

village Zhilina, Orel region, 302530

lavrusevich@orel.vniispk.ruВсероссийский научно-исследовательский институт селекции плодовых культурРоссияAll-Russian Scientific Research Institute of Fruit Crop BreedingRussian Federation202424102024110154158Copyright © Корнеева С.А., Седов Е.Н., Янчук Т.В., Пикунова А.В., Лаврусевич Н.Г., 20242024Корнеева С.А., Седов Е.Н., Янчук Т.В., Пикунова А.В., Лаврусевич Н.Г.Korneeva S.A., Sedov E.N., Yanchuk T.V., Pikunova A.V., Lavrusevich N.G.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vetpress.ru/jour/article/view/3312Актуальность

Актуальность. В статье представлены данные по созданию новых генотипов колонновидной яблони на основе интервалентных скрещиваний типа 2х × 4х с использованием методов традиционной селекции и элементов ускоренной оценки гибридных форм цитоэмбриологическими и молекулярногенетическими методами.

Результаты

Результаты. Цитологическая оценка сеянцев, полученных от изученных интервалентных скрещиваний шести колонновидных сортов яблони и отборной колонновидной формы 29-35-123 с тетраплоидными формами 30-47-88 и 25-37-45, являющимися донорами диплоидных гамет, показала, что сеянцы с тройным набором хромосом преобладают и их доля составляет 83,0%. На долю диплоидов приходится 17,0%. Сравнительная оценка плоидности потомства показала, что разница между показателями выхода триплоидных сеянцев в потомстве семей, где в качестве отцовских форм были взяты разные доноры диплоидных гамет (25-37-45 и 30-47-88), несущественна. От тетраплоида 30-47-88 получено 81,7% триплоидного потомства, от 25-37-45 — 91,3%.

Данные молекулярно-генетического анализа подтверждают, что в комбинациях, где оба родителя обладают геном Rvi6 устойчивости к парше (Поэзия × 30-47-88, Приокское × 30-47-88, Созвездие × 30-47-8), выход иммунных сеянцев высокий (70,7%) и соответствует расщеплению по этому признаку в соотношении 3:1. В семьях, где только один из родителей несет в своем генотипе ген Rvi6, иммунные сеянцы встречались реже (52%). Уникальная комбинация в одном генотипе колонновидности, гена Rvi6 и тройного набора хромосом характерна для 23,1% сеянцев.

Relevance

Relevance. The article presents data on the creation of new genotypes of columnar apple trees based on interval crossings of the 2x × 4x type using traditional breeding methods and elements of accelerated assessment of hybrid forms using cytoembryological and molecular genetic methods.

Results

Results. Cytological assessment of seedlings obtained from the studied interval crossings of six columnar apple varieties and the selected columnar form 29-35-123 with tetraploid forms 30-47-88 and 25-37-45, which are donors of diploid gametes, showed that seedlings with a triple set of chromosomes prevail and their share is 83.0%. The share of diploids accounts for 17.0%. A comparative assessment of the ploidy of offspring showed that the difference between the yield of triploid seedlings in the offspring of families where different donors of diploid gametes (25-37-45 and 30-47-88) were taken as paternal forms is insignificant. From the tetraploid 30-47-88, 81.7% of triploid offspring were obtained, from 25-37-45 — 91.3%.

The data of molecular genetic analysis confirm that in combinations where both parents have the scab immunity gene, the yield of immune seedlings is high (70,7%) and corresponds to the splitting on this basis in a ratio of 3:1. n families where only one of the parents carries the Rvi6 gene in its genotype (Garland × 25-37-45, 29-35-123 × 25-37-45, Moscow necklace × 30-47-88 and Constellation × 25-37-45) immune seedlings were less common (52%). A unique combination of columnarity, the Rvi6 gene and a triple set of chromosomes in one genotype is characteristic of 23.1% of seedlings.

колонновидный сортгибридполиплоидиядонор диплоидных гаметинтервалентные скрещиванияиммунитетcolumnar cultivarhybridpolyploidydonor of diploid gametesintervalent crossesimmunityИсследования выполнены в рамках государственного задания по теме «Создание новых конкурентоспособных, адаптивных сортов семечковых культур с использованием инновационных методов селекции и разработка экологически безопасных элементов технологии выращивания, переработки и хранения» (FGZS-2022-0008).The Research completed as part of a security assignment on the topic “Creation of new competitive, adapted varieties of pome crops using innovative methods of selection and development of environmentally friendly elements, technologies for cultivation, processing and storage” (FGZS-2022-0008).ReferencesКачалкин М.В. Яблоня XXI века. Колонны, которые плодоносят. Москва. 2013; 64.Kachalkin М.V. Apples of the 21st century. Columnars that bear fruit. Moscow. 2013; 64 (in Russian).Talwara S., Grout B.W.W., Toldam-Andersen T.B. Modification of leaf morphology and anatomy as a consequence of columnar architecture in domestic apple (Malus × domestica Borkh.) trees. Scientia Horticulturae. 2013; 164: 310–315. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2013.08.025Talwara S., Grout B.W.W., Toldam-Andersen T.B. Modification of leaf morphology and anatomy as a consequence of columnar architecture in domestic apple (Malus × domestica Borkh.) trees. Scientia Horticulturae. 2013; 164: 310–315. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2013.08.025Vávra R., Vejl P., Blažek J. Growth characteristics of columnar apple tree genotype. ISHS Acta Horticulturae. 2021; 1307: 83–90. https://doi.org/10.17660/actahortic.2021.1307.13Vávra R., Vejl P., Blažek J. Growth characteristics of columnar apple tree genotype. ISHS Acta Horticulturae. 2021; 1307: 83–90. https://doi.org/10.17660/actahortic.2021.1307.13Шибзухов З.Г.С., Кумахов А.А., Кишев А.Ю., Езиев М.И., Ханцев М.М. Продуктивность колонновидных сортов яблони в условиях КБР. International Agricultural Journal. 2021; 64(6): 53. https://doi.org/10.24412/2588-0209-2021-10437Shibzukhov Z.G.S., Kumakhov A.A., Kishev A.Yu., Eziev M.I., Khantsev M.M. Productivity of columnar apple varieties in CBD conditions. International Agricultural Journal. 2021; 64(6): 53 (in Russian). https://doi.org/10.24412/2588-0209-2021-10437Blažek J., Křelinová J. Tree growth and some other characteristics of new columnar apple cultivars bred in Holovousy, Czech Republic. Horticultural Science (Prague). 2011; 38(1): 11–20.Blažek J., Křelinová J. Tree growth and some other characteristics of new columnar apple cultivars bred in Holovousy, Czech Republic. Horticultural Science (Prague). 2011; 38(1): 11–20.Otto D., Petersen R., Brauksiepe B., Braun P., Schmidt E.R. The columnar mutation (“Co gene”) of apple (Malus × domestica) is associated with an integration of a Gypsy-like retrotransposon. Molecular Breeding. 2014; 33(4): 863–880. https://doi.org/10.1007/s11032-013-0001-3Otto D., Petersen R., Brauksiepe B., Braun P., Schmidt E.R. The columnar mutation (“Co gene”) of apple (Malus × domestica) is associated with an integration of a Gypsy-like retrotransposon. Molecular Breeding. 2014; 33(4): 863–880. https://doi.org/10.1007/s11032-013-0001-3Dar J.A., Zargar S.M., Rather R.N., Wani A.A. Mining new scab resistance alleles in apple (Malus × domestica Borkh.) germplasm of Kashmir: Towards breeding scab free apple cultivars. Indian Journal of Genetics and Plant Breeding. 2020; 80(01): 112–114.Dar J.A., Zargar S.M., Rather R.N., Wani A.A. Mining new scab resistance alleles in apple (Malus × domestica Borkh.) germplasm of Kashmir: Towards breeding scab free apple cultivars. Indian Journal of Genetics and Plant Breeding. 2020; 80(01): 112–114.Zelmene K., Kārkliņa K., Ikase L., Lācis G. Inheritance of Apple (Malus × domestica (L.) Borkh) Resistance against Apple Scab (Venturia inaequalis (Cooke) Wint.) in Hybrid Breeding Material Obtained by Gene Pyramiding. Horticulturae. 2022; 8(9): 772. https://doi.org/10.3390/horticulturae8090772Zelmene K., Kārkliņa K., Ikase L., Lācis G. Inheritance of Apple (Malus × domestica (L.) Borkh) Resistance against Apple Scab (Venturia inaequalis (Cooke) Wint.) in Hybrid Breeding Material Obtained by Gene Pyramiding. Horticulturae. 2022; 8(9): 772. https://doi.org/10.3390/horticulturae8090772Седов Е.Н., Корнеева С.А., Янчук Т.В. Роль отечественной селекции в совершенствовании сортимента яблони в России. Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2021; 4: 17‒19. https://doi.org/10.30850/vrsn/2021/4/17-19Sedov E.N., Korneeva S.A., Yanchuk T.V. The role of domestic breeding in improving the apple assortment in Russia. Vestnik of the Russian agricultural science. 2021; 4: 17‒19 (in Russian). https://doi.org/10.30850/vrsn/2021/4/17-19Ikase L., Drudze I., Lācis G. Current achievements of the Latvian apple breeding, programme. Proceedings of the Latvian Academy of Sciences. Section B: Natural Exact and Applied Sciences. 2022; 76(4): 424–431. https://doi.org/10.2478/prolas-2022-0066Ikase L., Drudze I., Lācis G. Current achievements of the Latvian apple breeding, programme. Proceedings of the Latvian Academy of Sciences. Section B: Natural Exact and Applied Sciences. 2022; 76(4): 424–431. https://doi.org/10.2478/prolas-2022-0066Седов Е.Н., Корнеева С.А., Янчук Т.В. Продолжительность периода создания сортов яблони и задачи по его сокращению. Аграрная наука. 2021; 7–8: 104–108. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2021-351-7-8-104-108Sedov E.N., Korneeva S.A., Yanchuk T.V. Duration of the period for creating apple cultivars and tasks on reducing it. Agrarian science. 2021; 7–8: 104–108 (in Russian). https://doi.org/10.32634/0869-8155-2021-351-7-8-104-108Podwyszyńska M., Markiewicz M., Klamkowski K., Broniarek A., Marasek-Ciołakowska A. The genetic background of the phenotypic variability observed in apple autotetraploids. ISHS Acta Horticulturae. 2021; 1307: 177‒186. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2021.1307.28Podwyszyńska M., Markiewicz M., Klamkowski K., Broniarek A., MarasekCiołakowska A. The genetic background of the phenotypic variability observed in apple autotetraploids. ISHS Acta Horticulturae. 2021; 1307: 177‒186. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2021.1307.28Švara A., Ilnikar K., Carpentier S., De Storme N., De Conincke B., Keulemansab W. Polyploidy affects the development of Venturia inaequalis in scab-resistant and -susceptible apple cultivars. Scientia Horticulturae. 2021; 290: 110436. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2021.110436Švara A., Ilnikar K., Carpentier S., De Storme N., De Conincke B., Keulemansab W. Polyploidy affects the development of Venturia inaequalis in scab-resistant and -susceptible apple cultivars. Scientia Horticulturae. 2021; 290: 110436. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2021.110436Горбачева Н.Г., Седов Е.Н., Клименко М.А. Цитологический контроль в селекции яблони на полиплоидном уровне. Современное садоводство. 2018; 1: 18‒23. https://doi.org/10.24411/2312-6701-2018-10103Gorbacheva N.G., Sedov E.N., Klimenko M.A. Cytological control in apple breeding with polyploidy using. Contemporary horticulture. 2018; 1: 18‒23 (in Russian). https://doi.org/10.24411/2312-6701-2018-10103Савельева Н.Н., Земисов А.С. Успехи селекции яблони колонновидной в ФГБНУ ФНЦ им. И.В. Мичурина. Селекция и сорторазведение садовых культур. 2020; 7(1‒2): 134‒137. https://doi.org/10.24411/2500-0454-2020-11235Saveleva N.N., Zemisov A.S. The success of selection of columnar apple trees in FSSI I.V. Michurin FSC. Breeding and variety cultivation of fruit and berry crops. 2020; 7(1‒2): 134‒137 (in Russian). https://doi.org/10.24411/2500-0454-2020-11235Корнеева С.А., Седов Е.Н., Янчук Т.В. Селекция колонновидных сортов яблони на суперкомпактный габитус. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2022; 183(2): 129‒136. https://doi.org/10.30901/2227-8834-2022-2-129-136Korneeva S.A., Sedov E.N., Yanchuk T.V. Breeding columnar apple-tree cultivars for supercompact growth habit. Proceedings on applied botany, genetics and breeding. 2022; 183(2): 129‒136 (in Russian). https://doi.org/10.30901/2227-8834-2022-2-129-136Есичев С.Т. Оценка сортов и гибридов колонновидных форм яблони. Плодоводство и ягодоводство России. 2012; 32(1): 132‒138. https://elibrary.ru/owgwwxEsichev S.T. Evaluation of varieties and hybrids of columnar apple trees. Pomiculture and small fruits culture in Russia. 2012; 32(1): 132‒138 (in Russian). https://elibrary.ru/owgwwxPetersen R., Krost C. Tracing a key player in the regulation of plant architecture: the columnar growth habit of apple trees (Malus × domestica). Planta. 2013; 238(1): 1–22. https://doi.org/10.1007/s00425-013-1898-9Petersen R., Krost C. Tracing a key player in the regulation of plant architecture: the columnar growth habit of apple trees (Malus × domestica). Planta. 2013; 238(1): 1–22. https://doi.org/10.1007/s00425-013-1898-9Baldi P., Wolters P.J., Komjanc M., Viola R., Velasco R., Salvi S. Genetic and physical characterisation of the locus controlling columnar habit in apple (Malus × domestica Borkh.). Molecular Breeding. 2013; 31(2): 429–440. https://doi.org/10.1007/s11032-012-9800-1Baldi P., Wolters P.J., Komjanc M., Viola R., Velasco R., Salvi S. Genetic and physical characterisation of the locus controlling columnar habit in apple (Malus × domestica Borkh.). Molecular Breeding. 2013; 31(2): 429–440. https://doi.org/10.1007/s11032-012-9800-1

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