ДИКИЕ КЛУБНЕНОСНЫЕ ВИДЫ РОДА SOLANUM L. И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СЕЛЕКЦИИ КАРТОФЕЛЯ НА УСТОЙЧИВОСТЬ К ПАТОГЕНАМ

• Автор: Рогозина, Елена Вячеславовна
• Шифр специальности: 06.01.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 299 с. : 16 ил.

1. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2. ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ ДИКИХ КЛУБНЕНОСНЫХ ВИДОВ РОДА SOLANUM L. И ИХ РОЛЬ В СЕЛЕКЦИИ КАРТОФЕЛЯ

2.1. Интродукция картофеля в Европу и Россию и селекция в период 19-20 веков

2.2. Межвидовая гибридизация - основной метод селекции картофеля

2.3. Проблемы и перспективы развития новых методов селекции. MAS - технология

3. ОСОБЕННОСТИ БИОЛОГИИ ДИКИХ КЛУБНЕНОСНЫХ ВИДОВ РОДА SOLANUM.

3.1. Система и ареал диких клубненосных видов рода Solanum

3.1.1. Классификация рода Solanum секции Petota

3.1.2. Ареал диких клубненосных видов рода Solanum

3.1.2.1. Распространение диких видов картофеля в Северной и Южной Америке

3.1.2.2. Вертикальная зональность и условия произрастания диких видов картофеля

3.1.2.3. Связь местообитания диких видов картофеля с устойчивостью к патогенам
3.2. Вегетативное и генеративное размножение диких видов картофеля в местах естественного обитания и ex situ.
3.2.1. Цветение и клубнеобразование
3.2.2. Влияние внешних факторов на онтогенез сеянцев
3.2.3. Особенности роста и развития диких видов картофеля в умеренных широтах восточного полушария
3.2.4. Системы полового размножения и генетическая структура популяций дикого картофеля
3.3. Скрещиваемость диких клубненосных видов рода Solanum
3.3.1. Гибридизация диких видов в естественных условиях
3.3.2. Скрещиваемость видов картофеля разных серий
3.4. Иммунологическая характеристика диких клубненосных видов рода Solanum
3.4.1. Взаимодействие с Phythophtora infestons (Mont.) de Вагу - возбудителем фитофтороза картофеля
3.4.1.1. Биология развития и вредоносность P. infestons на картофеле
3.4.1.2. Взаимодействие возбудителя фитофтороза и растения картофеля
3.4.1.3. Генетика устойчивости картофеля к фитофторозу ЗАЛА. Генотипический потенциал диких видов картофеля по
устойчивости к фитофторозу
3.4.2. Взаимодействие с фитопатогенными вирусами
3.4.2.1. Биология и вредоносность фитопатогенных вирусов, особенности X и Y-вирусов картофеля
3.4.2.2. Генетика устойчивости картофеля к вирусам
3.4.2.3. Генотипический потенциал диких видов картофеля по устойчивости к ХВК, YBK
3.4.3. Поражаемость видов картофеля раком
3.4.3.1. Биология и вредоносность Synchytrium endobioticum (Schilb.) Percival - возбудителя рака картофеля
3.4.3.2. Встречаемость устойчивых к раку форм среди диких видов картофеля
3.4.4. Взаимодействие растений картофеля с цистообразующими нематодами.
3.4.4.1. Биология и вредоносность золотистой картофельной нематоды
Globodera rostochiensis Woll.

I
3.4.4.2.Генетика устойчивости картофеля к золотистой картофельной нематоде
и встречаемость резистентных форм среди диких видов картофеля
4. СОЗДАНИЕ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ УСТОЙЧИВОГО К ПАТОГЕНАМ КАРТОФЕЛЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЕНЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА ДИКИХ КЛУБНЕНОСНЫХ ВИДОВ SOLANUM
4.1. Ценность для селекции диких видов картофеля из разных центров происхождения
4.1.1. S. demissum, S. stoloniferum и другие североамериканские виды картофеля как источники устойчивости к фитофторозу
4.1.2. Значение видов южноамериканского происхождения для селекции картофеля
4.1.3. Селекционный потенциал видов серии Bukasoviana - S. alandiae, S. avilesii, S. doddsii,
S. hondelmannii, S. multidissectum, S. okadae, серии Simpliciora-S. gandarillasii
4.2. Характеристика первого поколения межвидовых гибридов от скрещивания видов серий Bukasoviana, Simpliciora с дигаплоидами сортов и видом - посредником
4.2.1. Морфологические признаки и способность сеянцев формировать клубни 191 4.2.2.Закономерности наследования межвидовыми гибридами картофеля
устойчивости к патогенам
4.2.2.1.Устойчивость к фитофторозу
4.2.2.2.Устойчивость к нематоде патотипа Ro 1
4.2.2.3.Устойчивость к мозаичным вирусам
4.2.2.4. Устойчивость к возбудителю рака картофеля
4.3. Стратегия поиска среди диких клубненосных видов Solanum генетических источников
и создания исходного материала для селекции картофеля устойчивого к патогенам
5. МЕЖВИДОВЫЕ ГИБРИДЫ КАРТОФЕЛЯ КАК ИСТОЧНИКИ И ДОНОРЫ УСТОЙЧИВОСТИ К ПАТОГЕНАМ
5.1. Клоны межвидовых гибридов картофеля устойчивые к фитофторозу, вирусам, золотистой картофельной нематоде патотипа Roi, возбудителю рака картофеля и с групповой устойчивостью к вредным организмам
5.2. Наследование устойчивости к фитофторозу, золотистой картофельной нематоде
и Y-вирусу в генеративном потомстве межвидовых гибридов картофеля
5.3. Использование ДНК-маркеров в селекционно-генетических исследованиях
культуры картофеля
5.3.1. Генетика устойчивости межвидовых гибридов картофеля к нематоде патотипа Ro 1
5.3.2. Генетика устойчивости межвидовых гибридов картофеля к фитофторозу
5.4. Селекционная ценность созданных доноров устойчивости картофеля к патогенам
5.4.1. Экологическое испытание клонов межвидовых гибридов картофеля
5.4.2. Применение доноров в селекционных программах России и стран ближнего зарубежья (Белоруссия, Казахстан)
ВЫВОДЫ
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Актуальность исследований. Картофель - одна из ведущих культур в аграрном секторе: по объему производимой продукции занимает в мировом земледелии пятое место после сахарного тростника, кукурузы, пшеницы и риса. Валовой сбор картофеля в 2010 г в мире составил более 324 млн. т., в России - более 21 млн. т. (faostat.fao.org). Актуальными задачами картофелеводства в нашей стране являются повышение урожайности до 20 т/га и переход на современные технологии возделывания высокопродуктивных сортов, устойчивых к неблагоприятным абиотическим и биотическим факторам среды (Симаков и др.. 2008).
Наиболее опасные патогены картофеля: возбудитель фитофтороза - оомицет Phytophthora infestans (Mont.) de Вагу, и вирусы, из которых повсеместно распространен Y вирус. Потери урожая восприимчивых сортов в годы эпифитотий фитофтороза могут достигать 50-70% (Филиппов и др., 2005). Для защиты от Y вируса, особенно в семеноводстве, необходимы большие дополнительные затраты (Шпаар, 2004). Объектами карантинного надзора на территории России являются возбудитель рака картофеля (Synchylrium ertdobioticum (Schilb.) Percival) и золотистая картофельная нематода патотип Rol (Globodera rostochiensis (Woll.) Behrens.). Эти почвообитающие патогены даже в отсутствии растения-хозяина, не утрачивают инфекционности несколько десятилетий. Выращивание картофеля на инфицированном участке приводит к потерям от 50-70% урожая до полной гибели культуры (Ермакова и др., 2006; Ваауеп et al.. 2006).
Мировое сельскохозяйственное производство испытывает серьезное влияние изменяющегося климата: усилилась нестабильность температурного режима и осадков, изменился характер распространения вредителей и патогенов. Изменения фитосанитарной ситуации отмечены в российском аграрном секторе (Павлюшин, 2011), в том числе в картофелеводстве (Elansky et al., 2001; Патрикеева и др., 2010; Гуськова, 2005; Зейрук и др.. 2008). Источником устойчивости картофеля к широкому кругу вредных организмов являются дикие клубненосные виды рода Solanum L, но в селекции использовано небольшое число источников ценных признаков и идентифицированных генов устойчивости (Будин, 1998). Известно, что генетическая однородность культуры приводит к нарушениям популяционного гомеостаза фитопатогенов и способствует массовому размножению вредных организмов (Дьяков, 1977; Балашова, 1988). Дальнейшее развитие селекции должно быть связано с расширением генетического разнообразия исходного материала и систематическим его обновлением.
Коллекция картофеля ВИР в конце 20 века благодаря экспедиционным сборам и взаимному обмену с зарубежными странами пополнилась новым исходным материалом, в

3.2. Вегетативное и генеративное размножение диких видов картофеля в местах естественного обитания и ex situ.
3.2.1. Цветение и клубнеобразование
Дикие виды картофеля способны размножаться, как половым, так и неполовым путем. За счет вегетативного размножения в стабильных и благоприятных для произрастания условиях дикие клубненосные виды Solanum распространяются на значительной территории экологической ниши. В случае экстремального изменения окружающей среды виды выживают благодаря разнообразию возникающих при половом воспроизведении генотипов, часть из которых может адаптироваться к новым условиям существования. Виды различаются по способности приспосабливаться к условиям окружающей среды (
глава 3 раздел 1). Генетическая природа адаптивных реакций дикого картофеля не исследована. Система размножения растений является наиболее чувствительным экологическим индикатором генетических программ онтогенетической и филогенетической адаптации (Жученко. 2004).
Характер и особенности прохождения процессов вегетативного и генеративного размножения у различных видов картофеля в условиях умеренных широт восточного полушария определяют возможности их привлечения для целей селекции. Технология селекции и предселекции (создания родительских форм на основе диких и культурных видов) основана на гибридизации рационально подобранных родительских пар. При межвидовой гибридизации одной из основных и трудоемких работ, по мнению всех исследователей (Букасов, Камераз, 1972; Будин, 1986; Росс, 1989), является подбор компонентов для скрещивания. Анализируя накопленные материалы по изучению видов картофеля, Камераз отмечал, что селекционно-ценный признак, как правило, свойственен отдельным образцам в пределах вида, более того: «различные ценные качества, обнаруживаемые у вида, могут быть найдены не в комплексе у того или иного образца, а свойственны разным образцам» (Камераз и др., 1973). Поэтому при межвидовой гибридизации им рекомендовано проводить в пределах диких или культурных видов картофеля отбор отдельных клонов (носителей ценных для селекции признаков), при этом «большое значение имеет предварительный неоднократный посев семян от самоопыления с целью отбора для скрещивания клона, гомозиготного по нужному признаку» (Букасов, Камераз, 1972). Очевидно, что знание особенностей протекания процессов вегетативного и генеративного размножения растений разных видов секции Petota является одним из ключевых моментов в принятии решения о выборе источников ценных признаков для межвидовой гибридизации.
У диких родичей картофеля обнаружены различия в активности процессов цветения и