Generate QR code
Open Access
Subscription Access
Current trends in apple tree breeding (Malus Mill.)
https://doi.org/10.31676/0235-2591-2020-6-5-11
Abstract
Apples are among the most significant fruit crops in Russian horticulture. The wide variety, as well as the prominent economic potential of the crop, both enable its cultivation across many climate zones and bring orchard farming in general to the attention of investors in the agro-industrial sector. Breeders have met the rising challenges inherent in creating varieties that are superior in terms of productivity, abiotic- and biotic stress resistance, fruit quality and competitive fast-return capacity. In the present article, current research in apple breeding including methods for intensive selection is reviewed with a focus on breeding programmes for creating adaptive varieties having a high commercial and consumer value. Classical breeding can be complemented with modern techniques for an earlier selection of commercially valuable genotypes, identification of primary genotypes, as well as the creation of new donors and cultivars. The research achievements of leading national institutions in the development of apple varieties reflect additions to the Catalog of State-Permitted Cultivars of Agricultural Crops over the last decade. Most of the 422 permitted adapted apple cultivars are highly marketable due to having best-before-consumption dates in the winter. Despite current success in national orchard farming, further endeavours in crop breeding remain relevant today. Comprehensive research engaging genetics, physiology, phytopathology, virology, agrochemistry and nursery is essential for improving modern breeding programmes with the aim of supplying producers with high-quality planting material for a cost-effective, low pesticide, environmentallystable product.
About the Authors
O. V. Kalinina
Federal Horticultural Center for Breeding, Agrotechnology and Nursery
Russian Federation
Russian Federation
Olga V. Kalinina - Research Analyst, Postgraduate Student, Department of Fruit and Berry Crop Genetics and Breeding
4, Zagorevskaya str., Moscow, 115598
Yu. V. Burmenko
Federal Horticultural Center for Breeding, Agrotechnology and Nursery
Russian Federation
Russian Federation
Cand. Sci. (Biol.), Senior Researcher, Head of the Department of Fruit and Berry Crop Genetics and Breeding
Moscow
N. Yu. Svistunova
Federal Horticultural Center for Breeding, Agrotechnology and Nursery
Russian Federation
Russian Federation
Researcher, Cand. Sci. (Biol.), Department of Fruit and Berry Crop Genetics and Breeding
Moscow
References
1. Гудковский В. А. Научные основы устойчивого садоводства России: Перспективы развития садоводства ЦЧЗ, опыт развития отрасли других стран и регионов: сб. мат. междунар. науч.-практ. конференции молодых ученых (Воронеж, 13-15 октября 2004 г.). Воронеж, 2004: с. 45-50. Gudkovsky V. A. Scientific foundations of sustainable horticulture in Russia: Prospects for the development of horticulture CChZ, experience in the development of the industry in other countries and regions: collection of articles. mat. int. scientific-pr. conference of young scientists (Voronezh, 13-15 October 2004). Voronezh, 2004: p. 45-50. (In Russ.)
2. Алферов В. А., Говорущенко Н. В. Современные конструкции крон. Стройное веретено: рекомендации. Краснодар: СКЗНИИСиВ, 2007, 14 с. Alferov V. A., Govorushchenko N. V. Modern designs of crowns. Slender spindle: recommendations. Krasnodar: SKZNIISiV, 2007, 14 p. (In Russ.)
3. Shanshan He, Gaopeng Yuan, Shuxun Bian et al. Major Latex Protein MdMLP423 Negatively Regulates Defense against Fungal Infections in Apple, International journal of molecular sciences. 2020;21(5):1879. DOI: 10.3390/ijms21051879
4. http://www.fao.org/faostat/ru/#data/QC/visualize. Ссылка активна на 06.11.2020. Link active on 06.11.2020 (In Russ.)
5. Красова Н. Г., Галашева А. М. Экономическая эффективность возделывания новых сортов яблони, выращенных на слаборослых вставочных: Инф. листок № 53-001-76. Орел: ЦНТИ, 2006, 50 с. Krasova N. G., Galasheva A. M. Economic efficiency of cultivation of new varieties of apple-trees grown on low-growing interstitial rootstocks: Inf. listok № 53-001-76. Orel: TSNTI, 2006, 50 р. (In Russ.)
6. Куликов И. М., Марченко Л. А. Значение генетических коллекций плодовых культур для инновационного развития отрасли, Вестник Российской академии наук. 2015;85(1):15- 18. Kulikov I. M., Marchenko L. A. The importance of genetic collections of fruit crops for innovative development of the branch, Vestnik Rossiiskoi akademii nauk. 2015;85(1):15-18. DOI: 10.7868/S0869587315010089 (In Russ.)
7. Кичина В. В. Колонновидные яблони: монография. М., 2002, 160 с. Kichina V. V. Columnar apple trees: monograph. Moscow, 2002, 160 p. (In Russ.)
8. Седов Е. Н., Дутова Л. И., Ульяновская Е. В. и др. Двадцать лет совместной работы по селекции яблони: Селекционно-генетическое совершенствование породно-сортового состава садовых культур на Северном Кавказе: темат. сб. Краснодар, 2005: с. 64-71. Sedov E. N., Dutova L. I., Ulyanovskaya E. V. et al. Twenty years of joint work on apple breeding: Breeding and genetic improvement of the breed and varietal composition of garden crops in the North Caucasus: Thematic collection. Krasnodar, 2005: p. 64-71. (In Russ.)
9. Савельев Н. И., Савельева Н. Н., Юшков А. Н. Перспективные иммунные к парше сорта яблони: монография. Мичуринск-наукоград, 2009, 126 с. Savelyev N. I., Savelyeva N. N., Yushkov A. N. Promising apple varieties immune to scab: monograph. Michurinsknaukograd, 2009, 126 p. (In Russ.)
10. Ballard J. Some significant apple breeding stations around the world. Selah: Washington, 1998.
11. Verma S., Peace C. P., Evans K. et al. Two large-effect QTLs, Ma and Ma3, determine genetic potential for acidity in apple fruit: breeding insights from a multi-family study, Tree Genetics & Genomes. 2019;15(2):18. DOI: 10.1007/s11295-019-1324-y
12. Долгов С. В. Система совершенствования сортимента садовых растений методами генетической инженерии: автореф. дис. ... д-ра с.-х. наук. М., 2011, 38 с. Dolgov S. V. The system of improving the assortment of horticultural plants by methods of genetic engineering: author’ abstract of doctoral dissertation in agriculture. Moscow, 2011, 38 p. (In Russ.)
13. Савельева Н. Н. Селекция иммунных к парше сортов яблони, проблема стабильной устойчивости и возможные способы ее решения (обзор), Сельскохозяйственная биология. 2010;1:13-21. Savel’eva N. N. Breeding of scab immune apple varieties, a problem of durable resistance and the possible ways of its solution (review), Selskokhozyaistvennaya biologia. 2010;1:13-21. (In Russ.)
14. Каширская Н. Я. Повышение продуктивности яблоневых садов на основе совершенствования системы защиты от вредных организмов в условиях экологических стрессов: автореф. дисс. ... канд. с.-х. наук. Мичуринск, 2004, 51 с. Kashirskaya N. Ya. Increasing the productivity of apple orchards based on improving the system of protection against harmful organisms in conditions of environmental stress: author’s abstract of PhD in agriculture. Michurinsk, 2004, 51 p. (In Russ.)
15. Сюков В. В., Менибаев А. И. Экологическая селекция растений: типы и практика (обзор), Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2015;17(3):463-466. Syukov V. V., Menibaev A. I. Ecological plant breeding: types and practice (review), Bulletin of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. 2015;17(3):463-466. (In Russ.)
16. Седов Е. Н., Серова З. М. Селекция и совершенствование сортимента яблони в России, Садоводство и виноградарство. 2011;3:6-10. Sedov E. N., Serova Z. M. Breeding and improvement of apple assortment in Russia, Sadovodstvo i vinogradaestvo. 2011;3:6-10. (In Russ.)
17. Pereira-Lorenzo S., Ramos-Cabrer A. M., Fischer M., Castro I. Advances in Plant Breeding Strategies: Fruits: Springer International Publishing, 2018;3:3-29. DOI: 10.1007/978-3-319-91944-7_1
18. Седов Е. Н. История, задачи, методы и результаты селекции яблони, Сельскохозяйственная биология. 2007;42(1):3-15. Sedov E. N. Apple breeding history, goals, methods and results. 2007;42(1):3-15. (In Russ.)
19. Юшков А. Н. Адаптивный потенциал и селекция плодовых растений на устойчивость к абиотическим стрессорам: автореф. дисс. ... докт. с.-х. наук. Мичуринск, 2017, 38 с. Yushkov A. N. Adaptive potential and breeding of fruit plants for resistance to abiotic stressors: author abstract of doctoral dissertation in agriculture. Michurinsk, 2017, 38 p. (In Russ.)
20. Гончарова Э. А. Стратегия диагностики и прогноза устойчивости сельскохозяйственных растений к погодноклиматическим аномалиям, Сельскохозяйственная биология. 2011;1:24-31. Goncharova E. A. Strategy of diagnostics and prognosis of resistance of agricultural plants to weather-climatic abnormalities. Selskokhozyaistvennaya biologia. 2011;1:24-31. (In Russ.)
21. Супрун И. И., Ушакова Я. В., Токмаков С. В. и др. Изучение генетического разнообразия современных сортов яблони (Malus×domestica Borkh.) отечественной селекции с использованием микросателлитных локусов, Сельскохозяйственная биология. 2015;50(1):37-45. Suprun I. I., Ushakova Ya. V., Tokmakov S. V. Genetic diversity study of modern Russian apple (Malus×domesticaBorkh.) varieties by the SSR loci analysis. Selskokhozyaistvennaya biologia. 2015;50(1):37-45. DOI: 10.15389/agrobiology.2015.1.37rus (In Russ.)
22. Козловская З. А., Кондратенок Ю. Г., Гашенко Т. А., Ярмолич С. А. Выявление новых комплексных источников устойчивости к болезням яблони с использованием молекулярных методов в Беларуси, Садоводство и виноградарство. 2018;5:23-29. Kozlovskaya Z. A., Kondratenok Ju. G., Gashenko T. A., Yarmolich S. A. Identification of new complex sources of resistance to apple diseases using molecular methods in Belarus, Sadovodstvo i vinogradarstvo. 2018;5:23-29. (In Russ.). https://doi.org/10.31676/0235-2591-2018-5-23-29
23. Шамшин И. Н., Кудрявцев А. М., Савельев Н. И. Анализ генетического полиморфизма генома яблони с использованием микросателлитных последовательностей ДНК: Сб. науч. тр. ГНУСКЗНИИСиВТ, Краснодар, 2013: с. 39-42. Shamshin I. N., Kudryavtsev A. M., Saveliev N. I. Analysis of genetic polymorphism of the apple genome using microsatellite DNA sequences: Work collection of GNUSKZNIISiVT, Krasnodar, 2013: p. 39-42. (In Russ.)
24. Zhen Q., Fang T. et al. Developing gene-tagged molecular markers for evaluation of genetic association of apple SWEET genes with fruit sugar accumulation, Horticulture research. 2018;5(1):1-12. DOI: 10.1038/s41438-018-0024-3
25. Куликов И. М., Кудрявцев А. М., Марченко Л. А. и др. Полиморфизм микросателлитных локусов сортов яблони (Malus×domestica Borkh.) современной селекции ФГБНУ ВСТИСП, Садоводство и виноградарство. 2018;1:6-10. Kulikov I. M., Kudryavtsev A. M., Marchenko L. A. et al. Polymorphism of microsatellite loci of apple varieties (Malus×domestica Borkh.) of ARHIBAN contemporary breeding, Sadovodstvo i vinogradarstvo. 2018;1:6-10. (In Russ.) DOI: 10.25556/VSTISP.2018.1.10495
26. Leforestier D., Ravon E., Muranty H. et al. Genomic basis of the differences between ciderand dessert apple varieties, Evol Appl. 2015;8:650-661. DOI: 10.1111/eva.12270
27. Silfverberg-Dilworth E. Microsatellite markers spanning the apple (Malus×domestica Borkh.) genome. Tree Genetics & Genomes. 2006;2:202-224.
28. Khajuria Y. P., Kaul S., Dhar M. K., Wani A. A. Genetics of resistance in apple against Venturia inaequalis (Wint.) Cke, Tree genetics & genomes. 2018;14(2):16-18. DOI: 10.1007/s11295-018-1226-4
29. Лыжин А. С., Савельева Н. Н. Полиморфизм сортов яблони по локусам моногенной устойчивости к парше. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2020;181(1):64-72. Lyzhin A. S., Savel`eva N. N. Polymorphism of apple varieties by loci of monogenic resistance to scab. Trudy po prikladnoy botanike, genetike i selektsii. 2020;181(1):64-72. (In Russ.)
30. Ульяновская Е. В., Седов Е. Н., Супрун И. И. и др. Ускоренное создание иммунных к парше сортов яблони с использованием молекулярно-генетических методов исследования: монография. Краснодар, 2011, 56 с. Ulyanovskaya E. V., Sedov E. N., Suprun I. I. et al. Accelerated creation of apple varieties immune to scab using molecular genetic research methods: monograph. Krasnodar, 2011, 56 p. (In Russ.)
31. Velasco R., Cestaro A., Fontana P. et al. The genome of the domesticated apple (Malus×domestica Borkh.), Nature genetics. 2010;42(10):833-839. DOI: 10.1038/ng.654
32. Liang W., Dondini L., De Franceschi P., Paris R. et al. Genetic diversity, population structure and construction of a core collection of apple cultivars from Italian germplasm. Plant Mol. Biol. Rep. 2015;33:458-473. DOI: 10.1007/s11105-014-0754-9
33. Baumgartner I., Kellerhals M., Costa F. et al. Development of SNP-based assays for disease resistance and fruit quality traits in apple (Malus×domestica Borkh.) and validation in breeding pilot studies, Tree Gen. Genom. 2016;12:1-21. DOI:10.1007/s11295-016-0994-y
34. Седов Е. Н., Ульяновская Е. В., Седышева Г. А., Серова З. М., Дутова Л. И. Селекция яблони на продуктивность и качество с использованием метода полиплоидии, Сельскохозяйственная биология. 2008;3:33-37. Sedov E. N., Ulianovskaya E. V., Sedysheva G. A., Serova Z. M., Dutova L. I. Apple breeding for productivity and quality with the use of polyploidy method, Selskokhozyaistvennaya biologia. 2008;3:33-37. (In Russ.)
35. Daccord N., Celton J.-M., Guérif P. et al. High-quality de novo assembly of the apple genome and methylome dynamics of early fruit development, Nature genetics. 2017;49(7):1099-1106. DOI: 10.1038/ng.3886
36. Вавилов Н. И. Проблемы иммунитета культурных растений: избран. тр. в 5 т.. М.-Л.: Наука, 1964, 918 с. Vavilov N. I. Problems of the immunity of cultivated plants: Selected works in 5 vol. Moscow-Leningrad: Nauka, 1964, 918 p. (In Russ.)
37. Витковский В. Л. Плодовые растения мира: монография. Краснодар: Лань, 2003, 592 с. Vitkovsky V. L. Fruit Plants of the World: Monograph. Krasnodar: Lan, 2003, 592 p. (In Russ.)
38. Красова Н. Г. Использование генофонда ВНИИСПК в селекции сортов яблони. Селекция и сорторазведение садовых культур. 2016;3:77-83. Krasova N. G. The use of the VNIISPK gene pool in the breeding of apple varieties. Selektsiya i sortorazvedeniye sadovykh kul‘tur. 2016;3:77-83. (In Russ.)
39. Ульяновская Е. В., Седов Е. Н., Дутова Л. И. и др. Новые формы яблони, устойчивые к основным стрессорам южного региона: Проблемы агроэкологии и адаптивность сортов в современном садоводстве России: Сб. науч. статей. Орел, ВНИИСПК, 2008: с. 263-265. Ulyanovskaya E. V., Sedov E. N., Dutova L. I. et al. New forms of apple trees, resistant to the main stressors of the southern region: Problems of agroecology and adaptability of varieties in modern gardening in Russia: Sat. scientific articles. Orel, VNIISPK, 2008: p. 263-265.
40. https://reestr.gossortrf.ru/search/ Ссылка активна на 06 ноября 2020 года. Link active on 06.11.2020
Review
For citations:
Kalinina O.V., Burmenko Yu.V., Svistunova N.Yu. Current trends in apple tree breeding (Malus Mill.). Horticulture and viticulture. 2020;(6):5-11. (In Russ.) https://doi.org/10.31676/0235-2591-2020-6-5-11
Views:
1267
Email this article 