Труды Кубанского государственного аграрного университета


<<<  Back

2016, № 59

UDC: 633.63: 631.522: 631.531
GSNTI: 68.35.33; 68.03.03; 68.35.03

Innovation technologies in breeding and seed production of sugar beets

In the paper the problems of the reproductive biology and their connection with the methods of breeding and the seed production of sugar beet (Beta vulgaris L.) are discussed. Sugar beet have a two distinctive modes of seed reproduction - biparental and uniparental. Existing breeding technologies are based on biparental mode of seed reproduction in beets. In our opinion, the establishment of the ms-hybrids of sugar beet on well-known breeding and seed production technology in research institutions of Russia and CIS countries that do not have sufficient financial, organizational, human and intellectual support from the state or business, is practically almost impossible. In the article, uniparental or parthenogenetic mode of seed reproduction in sugar beet are consider. Discusses several advantages of the uniparental modes of seed reproduction concerning of the biparental from the point of view of breeding and seed production. Uniparental mode of seed reproduction allows to: a) use of ms-hybrids as starting material for the breeding, thereby dramatically expanding available for breeding the gene pool; b) parthenogenetic offsprings - a convenient source for the isolation of haploids; c) in parthenogenetic progenies segregated by any marker characters, including the characters of monogerm sowing units; d) new modes of reproduction allows the use of hybrid seeds within not one but several generations (fixing of heterosis). New biotechnologies for reproduction of seeds, which will underpin breeding and seed production of hybrids of sugar beet significantly simplified the schemes of breeding and is able to provide them with technological advantages in front of the classic, created by biparental scheme of seed reproduction. The implementation of new breeding technologies is possible in the framework of the project, combining the efforts of breeders, genetics, epigenetics and seed producers from the CIS countries, including employees of seed and sugar plants. The problem of import substitution of foreign varieties breeding, in our opinion, can be done through the use of new biotechnologies in plant breeding and seed production of sugar beet.
Keywords: Biotechnology in vivo, haploids, ms-hybrids, uniparental and bi-parental modes of seeds reproduction, parthenogenesis, reproductive biology

References:

  1. Балков, И. Я. К истории отечественной селекции сахарной свеклы / И. Я. Балков // Энциклопедия рода Beta: биология, генетика и селекция свеклы. - Новосибирск: Сова, 2010. - С. 20-38.
  2. Бордонос, М. Г. Характер расщепления и некоторые особенности свекловичных высадков с одноцветковыми семенами / М. Г. Бордонос // Селекция и семеноводство. - 1938. - № 6. - С. 24-27.
  3. Вавилов, Н. И. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости / Н. И. Вавилов // Теоретические основы селекции растений. - М.: Сельхозгиз, 1935. - Т. 1. - С. 75-128.
  4. Добрецова, Т. Б. Спонтанные полиплоидные и гаплоидные формы сахарной свеклы у близнецовых растений / Т. Б. Добре-цова, А. Н.Лутков, А. М. Манжос // ДАН СССР. - 1965. - Т. 160, № 2. - С. 454-457.
  5. Зайковская, Н. Э. Особенности апомиксиса у анеуплоидных форм сахарной свеклы / Н. Э. Зайковская, Г. И. Ярмолюк, З. А. Болелова // Докл. ВАСХНИЛ. - 1978. - № 9. - С. 11-13.
  6. Карпеченко, Г. Д. Экспериментальная полиплоидия и гаплоидия / Г. Д. Карпеченко // Теоретические основы селекции растений. - М.; Л.: Сельхозгиз, 1935. - Т. 1. - С. 397-434.
  7. Малецкая, Е. И. Гаплоидия в апози-готических семенных потомствах сахарной свеклы Beta vulgaris L. / Е. И. Малецкая, С. С. Юданова, С. И. Малецкий // Доклады АН. - 2009. -Т. 426. - С. 710-713.
  8. Малецкий, С. И. Биология размножения сахарной свеклы / С. И. Малецкий // Биномиальные распределения в генетических исследованиях на растениях. - Новосибирск : ИЦиГ СО РАН, 2000. - С. 75-89.
  9. Малецкий, С. И. Семенное размножение сахарной свеклы / С. И. Малецкий // Энциклопедия рода Beta. Биология, генетика и селекция свёклы. - Новосибирск: Сова, 2010. - С. 52-62.
  10. Малецкий, С. И. Получение самоопыленных линий у самонесовместимых растений сахарной свеклы / С. И. Малецкий, Э. В. Денисова, А. Н. Лутков // Генетика. - 1970. - Т. 6. - № 6. - С. 180-184.
  11. Малецкий, С. И. Энциклопедия рода Beta. Биология, генетика и селекция свёклы / С. И. Малецкий, Е. В. Левитес, С. С. Юда-нова, С. С. Кирикович, И. Ю. Ануфриева // Сб. науч. трудов ИЦиГ СО РАН, Россия, Институт сахарной свеклы, Украина. - Новосибирск: Сова, 2010. - 686 с.
  12. Малецкий, С. И. Самофертильность и агамоспермия у сахарной свеклы (Beta vulgaris L.) / С. И. Малецкий, Е. И. Малецкая // Генетика. - 1996. - Т. 32. - № 12. - С. 1643-1650.
  13. Малецкий, С. И. Апозиготический способ репродукции семян в системе рода Beta и гомологические ряды Н. И. Вавилова / С. И. Малецкий, Е. И. Малецкая, С. С. Юда-нова // Вавиловский журнал генетики и селекции. - 2011. - Т. 15. - № 1. - С. 66-79.
  14. Малецкий, С. И. Новая технология воспроизводства семян у сахарной свеклы (партеногенетический способ) / С. И. Ма-лецкий, Е. И. Малецкая, С. С. Юданова // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - Краснодар, 2015. - № 3 (54). - С. 204-213.
  15. Малецкий, С. И. Сохранение гибридной мощности в апозиготических потомствах сахарной свёклы (Beta vulgaris L.) / С. И. Ма-лецкий, С. А. Мелентьева, И. С. Татур, С. С. Юданова, Е. И. Малецкая // Весцы НАН Белоруссии. - 2013. - № 1. - С. 65-72. - (Серыя Аграрных навук).
  16. Малецкий, С. И. Третья изменчивость, типы наследственности и воспроизводства семян у растений / С. И. Малецкий, Н. В. Роик, В. А. Драгавцев // Сель-скохозяйственная биология. - 2013. - № 5. - С. 3-29.
  17. Орловский, Н. И. Односемянная сахарная свекла / Н. И. Орловский, О. К. Коломиец, А. В. Попов, С. П. Севостьянов // Биология и селекция сахарной свеклы. - М.: Колос, 1968. - С. 662-672.
  18. Петров, Д. Ф. Апомиксис в природе и опыте / Д. Ф. Петров // Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1988. - 214 с.
  19. Роик, Н. В. Создание одноростковых сортов и гибридов сахарной свеклы в Советском Союзе / Н. В. Роик // Энциклопедия рода Beta. Биология, генетика и селекция свеклы. - Новосибирск: Сова, 2010. - С. 248-264.
  20. Сеилова, Л. Б. Апомиксис у сахарной свеклы и его использование в практической селекции / Л. Б. Сеилова: автореф. дис.. д-ра биол. наук. - Алматы, 1996. - 44 с.
  21. Фаворский, Н. В. Материалы по биологии и эмбриологии сахарной свеклы / Н. В. Фаворский // Труды научного института селекции. В.С.Н.Х. - К., 1928. - Вып. II. Сортоводно-семенное управление сахаротреста. - С. 3-11.
  22. Харечко-Савицкая, Е. И. Метод полу-чения семян при самоопылении аутосте-рильных рас свеклы / Е. И. Харечко-Савицкая // ДАН СССР. - 1938. - Т. 18. - С. 469-474.
  23. Харечко-Савицкая, Е. И. Цитология и эмбриология сахарной свеклы / Е. И. Харечко-Савицкая // Свекловодство. - К.: Гос-сельхозиздат,1940. - Т. 1. - С. 453-550.
  24. Цильке, Р. А. Завязываемость плодов у гибридов сахарной свеклы при апозиго-тической репродукции в контрастных условиях выращивания / Р. А. Цильке, С. И. Позняк, Е. И. Малецкая, С. С. Юданова, С. И. Малец-кий // Вестник НГАУ, 2010. - Т. 5. - № 3. - С. 19-25.
  25. Ширяева, Э. И. Апомиксис у самоопыленных линий сахарной свёклы и использование его в селекции / Э. И. Ширяева, Г. И. Ярмолюк, А. Г. Кулик, В. В. Червякова // Цитология и генетика. - 1989. - Т. 23. - № 3. - С. 39-44.
  26. Юданова, С. С. Миксоплоидия клеточных популяций сахарной свеклы и ее связь с репродуктивными признаками : дис.. канд. биол. наук / С. С. Юданова. - СПб., Всероссийский НИИ растениеводства, 2004. - 126 с.
  27. Юданова, С. С. Миксоплоидия клеточных популяций у сахарной свёклы / С. С. Юданова // Энциклопедия рода Beta. Биология, генетика и селекция свёклы. - Новосибирск : Сова, 2010. - С. 63-86.
  28. Юданова, С. С. Связь эпигеномной изменчивости с семенной продуктивностью при апозиготическом способе размножения сахарной свеклы (Beta vulgaris L.) / С. С. Юда-нова, Е. И. Малецкая // Досягнення и проблеми генетики, селекции та био-технологии: збiрник наукових праць. - К. : Логос, 2007. - Т. 2. - С. 221-225.
  29. Юданова, С. С. Использование однородительского размножения гибридов для получения исходного материала в селекции сахарной свёклы (Beta vulgaris L.) / С. С. Юда-нова, С. А. Мелентьева, И. С. Татур // Земледелие и защита растений. - 2012. - № 1 (80). - С. 57-60.
  30. Bosemark, N. O. Haploids and homozygous diploids, triploids and tetraploids in sugar beet / N. O. Bosemark // Hereditas. - 1971. - Vol. 69. - P. 193-204.
  31. Frese, L. Conservation and Access to Sugar beet Germplasm / L. Frese // Sugar Tech. - 2010. - Vol. 12. - №3-4. - P. 207-219.
  32. Jassem, B. Embriology and genetics of apomixis in the section Corollinae of the genus Beta / В. Jassem // Acta Biol. Cracovensis. - 1976. - Vol. 19. - P. 151-172.
  33. Hosemans, D. Induction of haploid plant from in vitro culture of unpollinated beet ovules (B. vulgaris) // D. Hosemans, D. Bossoutrot // Z. Pflanzenzücht. - 1983. - Bd. 91, № 1. - S. 74-77.
  34. Kockelmann, Al. Seed Production and Processing / Al. Kockelmann, R. Tilcher, U. Fischer // Sugar Tech. - 2010. - Vol. 12(3-4). - P. 267-275.
  35. Lux, H. Production of haploid sugar beet (Beta vulgaris L.) by culturing unpollinated ovules / H. Lux, L. Herrmann, C. Wetzel // Plant Breeding. - 1990. - Vol. 104. - № 3. - P. 177-183.
  36. Owen, F. V. Inheritance of cross- and self-sterility and self-fertility in Beta vulgaris L. / F. V. Owen // Jour. Agric. Res. - 1942. - Vol. 64. - P. 679-698.
  37. Savitsky, V. F. Inheritance of the number of flowers in flowers clusters of Beta vulgaris L. // V. F. Savitsky // Proc. Amer. Soc. Sugar Beet Technol. - 1954. - Vol. 8, № 2. - P. 3-15.

Authors:

  1. Maletskii Stanislav Ignatievich, doctor science, professor, Head of laboratory plant population genetics, The Federal Research Center Institute of Cytology and Genetics SB RAS.