Биотехнологические и молекулярно-генетические методы в селекции винограда

На сегодняшний день одно из самых актуальных направлений в селекции винограда – это создание новых сортов с высокими качественными показателями и устойчивостью к стресс-факторам среды для расширения сортимента и импортозамещения с использованием биотехнологических методов. Вследствие большой гетерогенности сортов винограда методики регенерации растений из проэмбриогенного каллуса путем соматического эмбриогенеза разработаны для незначительного количества генотипов. В результате проведенных исследований с применением культур колхицинированных проэмбриогенных клеточных суспензий и соматических глобулярных эмбриоидов гибридной формы Е-342 в вариантах жидких сред разработана универсальная методология развития глобулярных, сердцевидных и торпедовидных эмбриоидов у различных генотипов винограда. Методология позволяет эффективно улучшать протоколы эмбриогенеза и индукции полиплоидии. Универсальность разработанной методологии индукции полиплоидии и соматического эмбриогенеза у винограда обеспечивается снижением концентрации неорганического азота и витаминов в средах NN и PG в четыре раза и добавлением органического азота и других биологических активных веществ на этапах развития проэмбриогенного каллуса, колхицинирования и развития соматических эмбриоидов в жидких средах. Изучены и освоены методы косвенного анализа плоидности по свойствам эпидермиса листьев винограда. По комплексу четырех признаков предварительно выделено девять перспективных сомаклонов. Установлено, что только способ трансформации, предполагающий получение из листового экспланта эмбриогенного каллуса, пассаж его в жидкую культуру с получением жидкой эмбриокультуры и трансформацию этой культуры позволяет получить полноценные трансгенные растения винограда. Трансформации подвергнуто 300 листовых эксплантов сорта Ливия и 1 100 глобулярных эмбриоидов сорта Подарок Магарача. В результате экспериментов отселектированы три каллусных канамицинустойчивых линий сорта Ливия и шесть линий трансгенных растений сорта Подарок Магарача. По результатам генотипирования по 9 ядерным микросателлитным локусам идентифицированы 7 неизвестных форм с бессемянным фенотипом. При помощи маркеров бессемянности MAS-селекции VMC7f2 и p3_VvAGL11 в популяции гибридных сеянцев выявлены гибриды, имеющие аллели, сцепленные с признаком бессемянности.

1. Клименко В. П., Павлова И. А. Генетические основы создания сортов винограда при участии источников ценных признаков с низкой фертильностью, «Магарач». Виноградарство и виноделие. 2015:3;47-49.

2. Зленко В. А., Лиховской В. В., Волынкин В. А., Хватков П. А., Васылык И. А., Долгов С. В. Индукция соматического эмбриогенеза в культуре in vitro винограда (Vitis vinifera L.) отечественной и зарубежной селекции. Биотехнология. 2017;5:35-44. DOI:10.21519/0234-2758-201733-5-35-44.

3. Acanda Y., Martinez O., Ganzalez M. U., Prado M.J., Rey M. Highly effi cient in vitro tetraploid plant production via colchicine treatment using embriogenic suspension cultures in grapevine (Vitis vinifera cv. Mencia). Plant Cell Tissue rend Organ Culture. 2015;123:547. DOI:10.1007/s11240-015-0859-3.

4. Chen J., Tang X., Ma X., Zhao Q., Dong Z., Li D. Generation of a new polyploidy grape cultivar by a new strategy that combines crossbreeding with colchicine-induced mutation, Program and Abstracts 10th International conference on Grapevine Breeding and Genetics, 1-5 august 2010 Geneva, New York, USA, 2010, 161.

5. Решетников В. Н., Спиридович Е. В., Носов А. М. Биотехнология растений и перспективы ее развития. Физиология растений и генетика. 2014;46(1):3-18.

6. Скабкин М. А., Скабкина О. В., Овчинников Л. П. Мультифункциональные белки с доменом холодового шока в регуляции экспрессии генов. Успехи биол. химии. 2004;44:3-52.

7. Рыжова Н. Н., Филюшин М. А., Артемьева А. М., Бердникова М. В., Таранов В. В., Бабаков А. В., Кочиева Е. З. Идентификация и анализ нуклеотидного полиморфизма генов Brassica rapa (репа), кодирующих белки с доменом холодового шока (CSDP). Молекулярная биология. 2013;47(1):107-115.

8. Castiglioni P., Warner D., Bensen R. J., Anstrom D. C., Harrison J., Stoecker M., Abad M., Kumar G., Salvador S., D’Ordine R., Navarro S., Back S., Fernandes M., Targolli J., Dasgupta S., Bonin C., Luethy M. H., Heard J. E. Bacterial RNA Chaperones Confer Abiotic Stress Tolerance in Plants and Improved Grain Yield in Maize under Water-Limited Conditions. Plant Physiology. 2008;147:446-455.

9. Kim M. H., Sasaki K., Imai R. Cold shock domain protein 3 regulates freezing tolerance in Arabidopsis thaliana. J. Biol. Chem. 2009;284:23454-23460.

10. Mejía N., Soto B., Guerrero M., Casanueva X., Houel C., Ángeles Miccono M., Ramos R., Cunff L., Boursiquot J.-M., Hinrichsen P., Adam-Blondon A.-F. Molecular, genetic and transcriptional evidence for a role of VvAGL11 in stenospermocarpic seedlessness in grapevine. BMC Plant Biology. 2011;11:57. DOI:10.1186/1471-2229-11-57.

11. Rubio B., Lalanne-Tisné G., Voisin R., Tandonnet J.-P., Portier U., Van Ghelder C., Lafargue M., Petit J.-P., Donnart M., Joubard B. et al. Characterization of Genetic Determinants of the Resistance to Phylloxera, Daktulosphaira Vitifoliae, and the Dagger Nematode Xiphinema Index from Muscadine Background. BMC Plant Biol. 2020;20:213.

12. Smith H. M., Clarke C. W., Smith B. P., Carmody B. M., Th omas M. R., Clingeleff er P. R., Powell K. S. Genetic identifi cation of SNP markers linked to a new grape phylloxera resistant locus in Vitis cinerea for marker-assisted selection. BMC Plant Biol. 2018;18:360.

13. Vasylyk I., Gorislavets S., Matveikina E., Lushchay E., Lytkin K., Grigoreva E., Karzhaev D., Volkov V., Volodin V., Spotar G. et al. SNPs Associated with Foliar Phylloxera Tolerance in Hybrid Grape Populations Carrying Introgression from Muscadinia. Horticulturae. 2022;8 (16):16. DOI:10.3390/horticulturae8010016.

14. Клименко В. П., Лущай Е. А., Абдурашитова А. С. Идентификация уровня плоидности растений в селекции винограда, «Магарач». Виноградарство и виноделие. 2021;23(4):322-329. DOI:10.35547/IM.2021.23.4.003.

15. Edwards K., Johnstone C., Th ompson C. A simple and rapid method for the preparation of plant genomic DNA for PCR analysis, Nucleic Acids Res. 1991;19:349.

16. Rogers S. O., Bendich A. J. Extraction of DNA from milligram amounts of fresh, herbarium and mummifi ed plant tissues. Plant molecular biology. 1985;5(2):69-76.

17. This P., Jung A., Boccacci P. et al. Development of a standard set of microsatellite reference alleles for identifi cation of grape cultivar. Theoretical and Applied Genetics. 2004;109(7):1448-1458.

18. Vitis International Variety Catalogue VIVC. Julius Kuhn-Institut. [Electronic resource]. http://www.vivc.de/index.php. Date of application: 15.05.2022.

19. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М.: Агропромиздат, 1985, 351 с.