In order to preserve the genetic diversity of cultivars, it is recommended to develop documentation approaches through the registration of cultivar nomenclatural standards in accordance with the International Code of Nomenclature for Cultivated Plants. The N.I Vavilov Institute of Plant Genetic Resources keeps developing this approach along with the DNA marker technologies: SSR genotyping and molecular screening with DNA markers of genes controlling valuable traits. In 2018, VIR, together with the leading national centre for potato breeding – the A.G. Lorkh All-Russian Scientific-Research Institute of Potato Farming (now the A.G. Lorkh Russian Potato Research Center), initiated the preparation of nomenclatural standards for potato cultivars bred both at the A.G. Lorkh institute and in co-authorship with other breeding institutions. This paper presents 30 nomenclatural standards which are maintained in the Nomenclature standard fund of the Herbarium of cultivated plants and their wild relatives and weeds (VIR Herbarium, WIR). Also, the paper presents genetic passports of the mentioned 30 cultivars, developed using DNA samples extracted from the plant material of nomenclatural standards. Genetic passports include information about the polymorphism of the 8 chromosome-specific microsatellites and data on the results of molecular screening with 15 markers of 11 genes conferring resistance to the most dangerous pathogens and pests: potato viruses Y and X, late blight and potato cyst nematodes. A comparison of SSR-profiles of nomenclatural standards with those of 66 cultivar samples obtained from various sources made it possible to verify authenticity and homogeneity of the latter.
The present paper discusses methodological approaches to the creation of nomenclatural standards and genetic passports for Russian cultivars, currently being developed at the N.I. Vavilov Institute of Plant Genetic Resources (VIR) in collaboration with different breeding research centers. Plant material of potato cultivars bred in the Siberian Research Institute of Plant Cultivation and Breeding was collected by the cultivar creator A.D. Safonova in the experimental field of this institute and transferred to the VIR herbarium for preparation of their nomenclatural standards. Plant shoots and tubers of potato cultivars bred in other Siberian research centers in collaboration with the A.G. Lorkh All-Russian Research Institute of Potato Farming (VNIIKH) was collected by the representative of this institute in the experimental field of VNIIKH. As a result of joint research, nomenclatural standards were accomplished for 11 cultivars, namely ‘Аntonina’, ‘Zlatka’, ‘Lina’, ‘Lûbava’, ‘Nakra’, ‘Pamâti Rogačeva’, ‘Sarovskij’, ‘Safo’, ‘Solnečnyj’, ‘Tuleevskij’, ‘Ûna’** bred in five different Siberian breeding institutes including cultivars developed in collaboration with VNIIKH. Nomenclatural standards were prepared according to the ‘International Code of Nomenclature for Cultivated Plants’. DNA samples isolated from nomenclatural standards were used for preparation of genetic passports of these 11 cultivars. These genetic passports include information of the polymorphism of eight chromosome-specific microsatellites, data on the markers of 11 R-genes conferring resistance to various harmful organisms, as well as the information about cytoplasm types. Voucher specimens of additional three Siberian cultivars ‘Kemerovčanin’, ‘Kuznečanka’, ‘Tanaj’ and five Ural cultivars ‘Аlâska’, ‘Bravo’, ‘Irbitskij’, ‘Lûks’, ‘Terra’ from the Ural Research Institute for Agriculture were also registered in the VIR herbarium collection. For these eight cultivars, the genetic passports were not issued, but the results of SSR genotyping and molecular screening of voucher specimens performed with the same set of the DNA markers are presented in this report. A similar set of DNA markers was used for genotyping cultivar accessions from the in vitro and field collections of various institutes as well as cultivar specimens from eco-geographical tests performed within the framework of the Comprehensive Research Plan of the subprogram “Development of potato breeding and seed production in the Russian Federation”. The comparison of cultivar genetic passport data with genotyping results of specimens having the same name, but obtained from different sources made it possible to verify this plant material.
The N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources (VIR) is developing new approaches to documentation of national cultivars, taking into account recommendations of the International Code of Nomenclature for Cultivated Plants in parallel with methods of genetic certification. The nomenclatural standard of a particular cultivar represented by a herbarium specimen can be used as a reference for verifying authenticity and uniformity of cultivar specimens obtained from various sources. The verification requires fast and reliable methods for cultivar genotyping. This paper presents protocols for modified methods of DNA extraction, PCR-analysis and SSR-genotyping, which allow potato cultivars identification without the use of expensive reagent kits. A set of ten chromosome-specific microsatellite markers was used to study polymorphisms in 66 modern Russian potato cultivars, as well as in 11 pre-cultivars and breeding clones, represented by nomenclatural standards and voucher specimens, respectively. This subset of 77 specimens has demonstrated a high level of polymorphism in ten studied microsatellite loci. The SSR analysis identified 73 alleles; 7.3 alleles per locus were observed on average, the number of which varied from 3 (STG0025 locus) to 11 (locus StI046). The PIC values varied from 0.544 (STG0025 locus) to 0.836 (StI046 locus). The alleles, unique for this subset, were found at six studied loci. The high level of polymorphism at the SSR loci made it possible to unambiguously identify almost every cultivar, with the exception of the expected coincidence of microsatellite profiles of two cultivars, which are somaclonal variants. Using an optimized set of eight microsatellite markers, the genetic relationships of modern Russian potato cultivars were studied.
Успех селекционных исследований во многом определяется удачным подбором родительских форм для гибридизации. В последние годы при подборе пар в комбинациях скрещиваний наряду с традиционными подходами активно используются результаты маркер-опосредованного отбора (marker assisted selection, MAS) для комбинирования ценных аллелей родительских генотипов. Такой методический прием широко распространен в селекционных программах для различных сельскохозяйственных растений во многих странах, в том числе в России. Применение MAS перспективно как на начальном этапе при подборе родительских сортов для скрещиваний, так и при оценке расщепляющихся гибридных популяций. В представленной работе пары для межсортовых скрещиваний подбирали таким образом, чтобы они дополняли друг друга, объединяя у гибридов доминантные аллели разных R-генов устойчивости к различным болезням и вредителям и хозяйственно ценные признаки родительских сортов. Для повышения результативности отбора перспективных гибридных генотипов использовали комплексный подход, сочетающий MAS c маркерами R-генов устойчивости к разным болезням и вредителям с традиционными методами оценки хозяйственно ценных признаков гибридных популяций. Полученные межсортовые гибриды трех комбинаций (Гусар ½ Чароит), (Гусар ½ Алый парус), (Гусар ½ Сиреневый туман) также участвовали в MAS с 8 маркерами шести R-генов: устойчивости к Y-вирусу картофеля PVY (Rysto) и Xвирусу картофеля PVX (Rx1), к золотистой Globodera rostochiensis (Wollenweber) Behrens (H1) и бледной G. pallida (Stone) Behrens (Gpa2) картофельным нематодам, расоспецифической устойчивости к фитофторозу (R1, R3а) (возбудитель Phytophthora infestans Mont. de Bary). Фактически все полученные гибриды обладали различными комбинациями ДНК маркеров R-генов. Для выявления аллельного состава R-генов у родительских форм был изучен характер наследования ДНК маркеров в каждой комбинации, что позволило определить уровень гетерозиготности маркированных локусов родительских сортов. По результатам оценки 144 гибридов в полевых и лабораторных условиях выделили 31 генотип с теми или иными хозяйственно ценными признаками (продуктивность, товарность, выравненность гнезд и клубней в гнезде, крахмалистость, полевая устойчивость к фитофторозу), 113 гибридов были забракованы. В отобранной группе, включающей 31 генотип, 23 гибридных генотипа имели относительно высокую продуктивность, которая варьировала от 600 до 1525 г/растение, и 12 из них характеризовались комплексом хозяйственно ценных признаков (высокие показатели продуктивности и товарности клубней, выравненность гнезд и клубней в гнезде), а также обладали различными комбинациями маркеров генов Rysto, Rx1, H1, Gpa2, R1 и R3а. Таким образом, использование комплексного подхода, сочетающего традиционные методы селекции и MAS, повышает результативность отбора перспективных межсортовых гибридов с заданным набором признаков. Отобранные гибридные генотипы представляют интерес для создания конкурентоспособных по продуктивности и качеству сортов с комплексной устойчивостью к различным возбудителям забо...
Активная экспансия зарубежных сортов картофеля на территорию Российской Федерации привела к смене доминирующих видов патогенов этой культуры и появлению новых патотипов возбудителей вредоносных болезней. Целью работы была оценка устойчивости к возбудителям фитофтороза и глободероза современного сортимента картофеля и определение поражаемости возделываемых сортов картофеля грибными и оомицетными болезнями в различных агроклиматических зонах России. Проведена оценка устойчивости 41 сорта зарубежной селекции, разрешенного к использованию на территории РФ, к патотипу Ro1 Globodera rostochiensis и к изоляту VZR17 Phytophthora infestans, включающего гены вирулентности 1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11. Устойчивыми к золотистой картофельной нематоде оказались 38 сортов. У 96.6 % изученных нематодоустойчивых сортов выявлен маркер гена Н1 устойчивости к патотипу Ro1 G. rostochiensis, восприимчивые сорта этим маркером не обладали. Абсолютной устойчивостью к возбудителю фитофтороза отличались сорта Alouette и Sarpo Mira (балл 9); высоким уровнем устойчивости (баллы 6 и 7) характеризовались сорта Evolution, Red Fantasy и Ricarda.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.