doi: 10.15389/agrobiology.2017.5.905rus
УДК 635.655:631.527.8
Работа поддержана субсидией в целях реализации Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы»
(соглашение № 14.575.21.0136 от 26.09.2017)
ТРЕБОВАНИЯ К ИСХОДНОМУ МАТЕРИАЛУ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ СОИ
В КОНТЕКСТЕ СОВРЕМЕННЫХ БИОТЕХНОЛОГИЙ (обзор)
М.А. ВИШНЯКОВА1, И.В. СЕФЕРОВА1, М.Г. САМСОНОВА2
Соя — стратегическая культура многоцелевого назначения. Производство и потребление сои возрастают год от года. Появляются инновационные отрасли ее использования. Соя может стать одним из ключевых растительных объектов развивающейся биоэкономики. Использование культуры в продовольственных, кормовых, технических, медицинских и фармацевтических целях диверсифицируется и требует создания специализированных сортов с целевыми признаками, затребованными той или иной сферой применения. Это ставит новые задачи перед селекционерами и, соответственно, перед держателями коллекций гермоплазмы, поставляющими исходный материал для селекции. Коллекция сои ВИР (Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова) многие годы служит источником такого материала. На основе многолетнего фенотипирования она систематизирована по целому ряду признаков. Бурное развитие в мире новых молекулярных технологий — маркер-опосредованной (marker-assisted selection, MAS) и геномной селекции, пока еще находящихся в стадии становления в нашей стране, оптимизирует как процесс создания новых сортов, так и поиск нужных генотипов в коллекции. У сои найдено множество локусов количественных признаков (QTL), важных для селекции (Y. Xu, J.H. Crouch, 2008; D.C. Leite с соавт., 2016; Y. Ma с соавт., 2016; H. Liu с соавт., 2017), выявлены потенциальные гены-кандидаты (E.Y. Hwang с соавт., 2014; J. Zhang с соавт., 2015; J. Zhang с соавт., 2016) целого ряда селекционно значимых признаков. Все это открывает перспективы для быстрого и целевого поиска генотипов в коллекции, но делает еще более актуальным знание возможностей генофонда: размаха изменчивости признаков, отрасли индустрии, в которой они могут быть применены, включая использование их альтернативных значений. Цель этой статьи — сделать обзор генетического разнообразия коллекции сои ВИР в связи с современными потребностями селекции, в частности создания сортов целевого использования, с учетом мировых достижений в изучении и диверсификации применения культуры, а также развивающихся новых селекционных технологий. Показано наличие в коллекции материала для селекции сортов с высоким качеством зерна: с повышенным содержанием белка и низким накоплением антипитательных веществ, сортов для производства масла с улучшенными характеристиками, соевого молока и т.п. Создание скороспелых сортов для всех соесеющих районов страны как одна из насущных потребностей и поиск необходимого исходного материала уже давно в центре внимания кураторов коллекции сои ВИР. Для всех рассмотренных в обзоре признаков приводятся современные данные их генетической детерминированности, степени изученности геномной организации соответствующих генов, сведения об определенных QTL и их картировании. Сделано заключение, что основное требование к исходному материалу для современной селекции сои заключается в том, что спектр направлений использования культуры должен базироваться на разнообразии специализированных сортов с заданными параметрами для конкретных целей применения и с разными адаптационными возможностями.
Ключевые слова: Glycine max (L.) Merr., соя, коллекция ВИР, исходный материал, QTL, гены, селекция, направления использования, качество зерна, скороспелость.
GENETIC SOURCES REQUIRED FOR SOYBEAN BREEDING
IN THE
CONTEXT OF NEW BIOTECHNOLOGIES
(review)
M.A. Vishnyakova1, I.V. Seferova1, M.G. Samsonova2
Soybean is a strategic crop of multipurpose use. Production and consumption of soybeans are increasing year by year, with new uses appeared. Soybean can become one of the key plants in bioeconomics. Food, fodder, technical, medical and pharmaceutical use of soybeans is diversified and requires specialized varieties with the target traits. This poses new challenges for breeders and, accordingly, for holders of germplasm collections that supply source material for breeding. VIR soybean collection for many years serves as a genetic source for breeding. Based on long-term phenotyping, the accessions are systematized by a number of traits. Rapid development of new molecular technologies, e.g. marker-assisted selection (MAS) and genomic breeding are targeted to optimize both creation of new varieties and searching for the necessary genotypes. A number of agronomically important quantitative trait loci (QTL) have been found for soybean (Y. Xu, J.H. Crouch, 2008; D.C. Leite et al., 2016; Y. Ma et al., 2016; H. Liu et al., 2017), and putative candidate genes have been determined (E.Y. Hwang et al., 2014; J. Zhang et al., 2015; J. Zhang et al., 2016). This allows quick and targeted search for genotypes in germplasm collections, and necessitates relevant knowledge of the gene pool, i.e. the trait variability, the industrial uses, including the use of alternative values, etc. The purpose of this paper is an overview of the genetic diversity of VIR soybean collection in the context of modern breeding needs, in particular the creation of specialized varieties for target use, taking into account the crop studying and diversifying in the world, as well as developing new breeding technologies. It is shown that the VIR soybean collection contains genetic sources for high grain quality, i.e. high in protein and low in antinutritional substances, improved in oil and soy milk characteristics, etc. Breeding early maturated varieties for all soybean producing regions based on relevant gene sources is urgent. For all the traits discussed, the paper gives the modern data on genetic control, genomic organization and mapping genes and QTL. It is concluded that the range of soybeans uses should be based on a diversity of specialized varieties with specified parameters for target use and different adaptive abilities.
Keywords: Glycine max (L.) Merr., soybean, VIR collection, genetic resources, initial material, QTL, genes, breeding, specific uses, grain quality, early maturation.
| 1ФГБНУ ФИЦ Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова, 190000 Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 42-44, e-mail: m.vishnyakova.vir@gmail.com; 2ФГАОУ ВО Санкт-Петербургский политехнический университет им. Петра Великого, 195251 Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29, e-mail: m.g.samsonova@gmail.com |
Поступила в редакцию 11 июня 2017 года |
Оформление электронного оттиска
