izvestiiatimacadИзвестия Тимирязевской сельскохозяйственной академииIZVESTIYA OF TIMIRYAZEV AGRICULTURAL ACADEMY0021-342XФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева10.26897/0021-342X-2022-5-77-91izvestiiatimacad-333Research ArticleГЕНЕТИКА, БИОТЕХНОЛОГИЯ, СЕЛЕКЦИЯ И СЕМЕНОВОДСТВОGENETICS, BIOTECHNOLOGY, BREEDING AND SEED PRODUCTIONГенотипирование устойчивости к киле и оценка комбинационной способности капусты пекинскойChinese cabbage clubroot resistance genotyping and evaluation of combining abilityhttps://orcid.org/0000-0003-4115-0606ЗаставнюкА. Д.ZastavnyukA. D.

Заставнюк Анастасия Дмитриевна, аспирант кафедры ботаники селекции и семеноводства садовых растений, младший научный сотрудник селекционно-семеноводческого центра овощных культур

127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49

тел.: (910) 409–67–83

ResearcherID: ADP-6159–2022

Anastasiya D. Zastavnyuk, post-graduate student, Department of Botany, Plant Breeding and Seed Technology, Junior Research Associate of Vegetable Crops Breeding and Seed Technology Center

49 Timiryazevskaya Str., Moscow, 127434

phone: (910) 409–67–83

a.zastavnuk@rgau-msha.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6603-6933МонахосГ. Ф.MonakhosG. F.

Монахос Григорий Федорович, канд. с.-х. наук, генеральный директор

127550, г. Москва, ул. Пасечная, 5

тел.: (499) 977–11–74

Grigoriy F. Monakhos, PhD (Ag), Chief Executive Officer of Breeding Stationnamed after N.N. Timofeev

5 Pasechnaya Str., Moscow, 127434

phone: (499) 977–11–74

breedst@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9160-1164ВишняковаА. В.VishnyakovaA. V.

Вишнякова Анастасия Васильевна, канд. с.-х. наук, доцент кафедры ботаники, селекции и семеноводства садовых растений

127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49

тел.: (499) 976–41–71

Researcher ID: AAX-8791–2021

Scopus Author ID: 57302370100

Anastasiya V. Vishnyakova, Ph.D (Ag), Associate Professor of the Department of Botany, Plant Breeding and Seed Technology

49 Timiryazevskaya Str., Moscow, 127434

phone: (499) 976–41–71

a.vishnyakova@rgau-msha.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0297-500XМироновА. А.MironovA. A.

Миронов Алексей Александрович, канд. с.-х. наук, доцент кафедры ботаники, се-лекции и семеноводства садовых растений

127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49

тел.: (499) 976–41–71

Researcher ID: AAD-1773–2022

Scopus Author ID: 57214231613

Aleksey A. Mironov, Ph.D (Ag), Associate Professor of the Department of Botany,Plant Breeding and Seed Technology

49 Timiryazevskaya Str., Moscow, 127434

phone: (499) 976–41–71

a.mironov@rgau-msha.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9404-8862МонахосС. Г.MonakhosS. G.

Монахос Сократ Григорьевич, д-р с.-х. наук, профессор, заведующий кафедрой ботаники, селекции и семеноводства садовых растений

127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49

тел.: (499) 976–41–71

Researcher ID: L-5962–2013

Scopus Author ID: 56052882900

Sokrat G. Monakhos, DSc (Ag), Professor, Head of the Department of Botany, Plant Breeding and Seed Technology

49 Timiryazevskaya Str., Moscow, 127434

phone: (499) 976–41–71

s.monakhos@rgau-msha.ruРоссийский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. ТимирязеваРоссияRussian State Agrarian University - Moscow Timiryazev Agricultural AcademyRussian FederationООО «Селекционная станция имени Н.Н. Тимофеева»РоссияLTD Breeding Station named after N.N. TimofeevRussian Federation202228032023057791Copyright © Заставнюк А.Д., Монахос Г.Ф., Вишнякова А.В., Миронов А.А., Монахос С.Г., 20232023Заставнюк А.Д., Монахос Г.Ф., Вишнякова А.В., Миронов А.А., Монахос С.Г.Zastavnyuk A.D., Monakhos G.F., Vishnyakova A.V., Mironov A.A., Monakhos S.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestiia.timacad.ru/jour/article/view/333

Капуста пекинская – поливитаминная овощная культура, которая пользуется неизменным спросом благодаря своим высоким вкусовым и диетическим качествам, а также возможности получать по два урожая в год ввиду короткого вегетационного периода. В Госреестре менее 70 сортов и гибридов, и многие из них восприимчивы к киле (возбудитель P.brassicae Wor.), от которой гибнет до 60% урожая. В России необходимо удовлетворить потребительский спрос новыми конкурентоспособными гибридами с устойчивостью к важнейшим заболеваниям – таким, как кила. Цель исследований заключалась в оценке коллекции инбредных линий капусты пекинской с устойчивостью к киле и в отборе перспективных гибридных комбинаций для дальнейшего создания F1-гибридов культуры.Полевые испытания были проведены в летне-осенний период 2021 г. В качестве расти- тельного материала были использованы 25 инбредных линий капусты пекинской (B.rapa ssp. pekinensis) и 154 гибридные комбинации от скрещивания этих линий. Для достижения цели применены следующие методы: оценка комбинационной способности (ОКС и СКС) в системе скрещиваний двух групп генотипов; оценка устойчивости/восприимчивости к киле на искусственном инфекционном фоне; молекулярное генотипирование с использованием молекулярных маркеров генов устойчивости к киле. В результате полевого испытания гибридных комбинаций капусты пекинской выделены 14, превосходящих стандарты по признаку «Масса кочана» не менее чем на 20% и формирующие кочаны с закрытой вершиной. Выявлены три килоустойчивые линии: К7, К19 и П1д4 с высокими значениями ОКС по признаку «Масса кочана», рекомендованные для создания перспективных гибридных комбинаций. На основе данных молекулярного генотипирования генов устойчивости к киле CRa, CRb и CRA05 и оценки линий капусты пекинской на устойчивость на искусственном инфекционном фоне произведена дифференциация коллекции линий по генам устойчивости к киле. Это позволит использовать их в качестве доноров устойчивости при пирамидировании генов устойчивости.

Chinese cabbage is a multivitamin vegetable crop and it is in constant demand due to its taste and dietary qualities, as well as the ability to harvest this crop twice a year due to the short growing season. There are less than 70 cultivars and hybrids in the State Register of Russia, many of them are susceptible to clubroot caused by soil pathogen P.brassicae Wor. In Russia, consumer demand needs to be met with new competitive hybrids that are resistant to major diseases such as clubroot. The aim of the study to evaluate the collection of inbred Chinese cabbage lines with clubroot resistance and to select promising hybrid combinations for further creation of F1 hybrids of the crop.Field trials were carried out in the summer-autumn period of the year 2021. Twenty five Chinese cabbage inbred lines (B.rapa ssp. pekinensis) and 154 hybrid combinations from crossing these lines were used as plant material. To achieve the goal, the following methods were applied: evaluation of combining ability (GCA and SCA) in the system of crossings of two groups of genotypes; clubroot disease test; molecular genotyping using molecular markers of clubroot resistance genes. As a result of a Chinese cabbage hybrids field trials, 14 were identified that exceed the standards in terms of “mass of head” by at least 20%. Three CR inbred lines K7, K19 and P1d4 with high values of GCA were identified, which are recommended for development of a new hybrid combinations. Based on the data of molecular genotyping of the clubroot resistance genes CRa, CRb, and CRA05 and the disease resistance of Chinese cabbage lines, the genetic collection of lines was differentiated by clubroot resistance genes. This will make it possible to use them as resistance donors when pyramiding resistance genes.

капуста пекинскаяB.rapa ssp. pekinensisкилаP.brassicae Wor.комбинационная способностьСКСОКСустойчивостьмолекулярно-генетический анализгенотипированиеChinese cabbageB.rapa ssp. pekinensisclubrootP.brassicaecombining abilitySCAGCAresistancemolecular analysisDNA genotypingReferencesМонахос Г.Ф., Монахос С.Г. Капуста пекинская Brassica rapa L.Em. Metzg. Ssp. Pekinensis (Lour.) Hanelt. Биологические особенности, генетика, селекция и семеноводство: Монография. – М.: Изд-во РГАУ-МСХА, 2009. – 182 с.Monakhos G.F., Monakhos S.G. Kapusta pekinskaya Brassica rapa L.Em. Metzg. ssp. pekinensis (Lour.) Hanelt. Biologicheskie osobennosti, genetika, selektsiya i semenovodstvo. Monografiya [Chinese cabbage Brassica rapa L.Em. Metzg. ssp. pekinensis (Lour.) Hanelt. Biological characteristics, genetics, breeding and seed production. Monograph]. M.: Izd-vo RGAU-MSKhA imeni K.A. Timiryazeva, 2009: 182. (In Rus.)Нгуен М.Л., Монахос Г.Ф., Комахин Р.А., Монахос С.Г. Новый локус устойчивости к киле в хромосоме А05 капусты пекинской (Brassica rapa L.) // Генетика-2018. – Т. 54, № 3. – С. 306–315.Nguen M.L., Monakhos G.F., Komakhin R.A., Monakhos S.G. Noviy lokus ustoychivosti k kile v khromosome A05 kapusty pekinskoy (Brassica rapa L.) [A new locus of clubroot resistance in chromosome A05 of Chinese cabbage (Brassica rapa L.)]. Genetika. 2018; 54 (3): 306–315. DOI: 10.7868/s0016675818030037 (In Rus.)Производство гибридных семян овощных культур: Учебное пособие / М.С. Бунин, Г.Ф. Монахос, В.И. Терехова. – М.: Изд-во РГАУ-МСХА, 2011. – 182 с.Bunin M.S., Monakhos G.F., Terekhova V.I. Proizvodstvo gibridnykh semyan ovoshchnykh kul’tur: Uchebnoe posobie [Hybrid Vegetable Seed Production: textbook]. M.: Izd-vo RGAU-MSKhA imeni K.A. Timiryazeva, 2011: 182. (In Rus.)Савченко В.К. Метод оценки комбинационной способности генетически разнокачественных наборов родительских форм // Методики генетико-селекционного и генетического эксперимента. – Минск, 1973. – С. 48–77.Savchenko V.K. Metod otsenki kombinatsionnoy sposobnosti geneticheski raznokachestvennykh naborov roditel’skikh form [Method for evaluating the combining ability of genetically diverse sets of parental forms]. Metodiki genetiko-selektsionnogo i geneticheskogo eksperimenta. Minsk. 1973: 48–77. (In Rus.)Турбин Н.В., Хотылева Л.В., Тарутина Л.А. Диаллельный анализ в селекции растений. – Минск: Наука и техника, 1974. – С. 5–20.Turbin N.V., Khotyleva L.V., Tarutina L.A. Diallel’niy analiz v selektsii rasteniy [Diallel analysis in plant breeding]. Minsk: Nauka i tekhnika, 1974: 5–20. (In Rus.)Buczacki S., Toxopeus H., Mattusch P., Johnston T., Dixon G. & Hobolth L. Study of physiologic specialization in Plasmodiophora brassicae: proposals for attempted rationalization through an international approach // Trans. Br.mycol. Soc. – 1975. – P. 295–303.Buczacki S., Toxopeus H., Mattusch P., Johnston T., Dixon G., Hobolth L. Study of physiologic specialization in Plasmodiophora brassicae: proposals for attempted rationalization through an international approach. Trans. Br.mycol. Soc. 1975: 295–303. DOI: 10.1016/S0007–1536(75)80013–1Griffing B.А. Concept of general and specific combining ability in relation to diallel crossing systems // Australian J. Biol. Sci. – 1956 – Vol. 9. – P. 463–493.Griffing B.А. Concept of general and specific combining ability in relation to diallel crossing systems. Australian J. Biol. Sci. 1956; 9: 463–493. DOI: 10.1071/BI9560463Hatakeyama K, Niwa T., Kato T., Ohara T., Kakizaki T. & Matsumoto S.(2017). The tandem repeated organization of NB-LRR genes in the clubroot-resistant CRb locus in Brassica rapa L. // Molecular genetics and genomics. – 2017. – № 292 (2). Рр. 397–405.Hatakeyama K., Niwa T., Kato T., Ohara T., Kakizaki T., Matsumoto S. The tandem repeated organization of NB-LRR genes in the clubroot-resistant CRb locus in Brassica rapa L. Molecular genetics and genomics. 2017; 292 (2): 397–405. DOI: 10.1007/s00438–016–1281–1Kato T., Hatakeyama K., Fukino N. & Matsumoto S. Identificaiton of a clubroot resistance locus conferring resistance to a Plasmodiophora brassicae classified into pathotype group 3 in Chinese cabbage (Brassica rapa L.) // Breed. Sci. – 2012. – № 62. Рр. 282–287.Kato T., Hatakeyama K., Fukino N., Matsumoto S. Identificaiton of a clubroot resistance locus conferring resistance to a Plasmodiophora brassicae classified into pathotype group 3 in Chinese cabbage (Brassica rapa L.). Breed. Sci. 2012; 62: 282–287. DOI: 10.1270/jsbbs.62.282Kuginuki Y., Ajisaka H., Yui M. et al. RAPD markers linked to a clubroot-resistance locus in Brassica rapa L. // Euphytica. – 1997. – Pр. 149–154.Kuginuki Y., Ajisaka H., Yui M. et al. RAPD markers linked to a clubroot-resistance locus in Brassica rapa L. Euphytica. 1997: 149–154. DOI: 10.1023/A:1003147815692Murray M.G. and Thompson W.F. Rapid isolation of high molecular weight plant DNA // Nucl. Acid. Res. – 1980. – № 8. – Рр. 4321–4325.Murray M.G., Thompson W.F. Rapid isolation of high molecular weight plant DNA. Nucl. Acid. Res. 1980; 8: 4321–4325. DOI: 10.1093/nar/8.19.4321Sprague G.F., Tatum L.A. General vs. specific combining ability in single crosses of corn // Jour. Amer. Soc. Agr. – 1942. – Vol. 34. – Pр. 923–932.Sprague G.F., Tatum L.A. General vs. specific combining ability in single crosses of corn. Jour. Amer. Soc. Agr. 1942; 34; 923–932.Ueno H. et al. Molecular characterization of the Cra gene conferring clubroot resistance in Brassica rapa // Plant molecular biology. – 2012. – № 80. Рр. 621–629.Ueno H. et al. Molecular characterization of the CRa gene conferring clubroot resistance in Brassica rapa. Plant molecular biology. 2012; 80: 621–629. DOI: 10.1007/s11103–012–9971–5.Voorips R.E. and Visser D.L. Examination of resistance to clubroot in accessions of Brassica oleracea using a glasshouse seeding test. // Neth. J.PI. Pathol. – 1993. – № 99. – Рp. 269–276.Voorips R.E., Visser D.L. Examination of resistance to clubroot in accessions of Brassica oleracea using a glasshouse seeding test. Neth. J.PI. Pathol. 1993; 99: 269–276. DOI: 10.1007/BF01974308Wallenhammar A.C. Prevalence of Plasmodiophora brassicae in spring oil-seed rape growing area in Central Sweden and factors influencing soil infestation levels // Plant Pathol. – 1996. – № 45. – Pр. 710–719.Wallenhammar A.C. Prevalence of Plasmodiophora brassicae in spring oil-seed rape growing area in Central Sweden and factors influencing soil infestation levels. Plant Pathol. 1996; 45: 710–719. DOI: 10.1046/j.1365–3059.1996.d01–173.xWenjing R., Zhiyuan L., Fengqing H., Bin Z., Xing L., Zhiyuan F., Limei Y., Mu Z., Honghao L., Yumei L., Yong W., Hailong Z. Yangyong Utilization of Ogura CMS germplasm with the clubroot resistance Y. gene by fertility restoration and cytoplasm replacement in Brassica oleracea L. // Hortic Res. – 2020. – № 7. – Р. 61. PMC7193625. Doi: 10.1038/s41438–020–0282–8.Wenjing R., Zhiyuan L., Fengqing H., Bin Z., Xing L., Zhiyuan F., Limei Y., Mu Z., Honghao L., Yumei L., Yong W., Hailong Y., Yangyong Z. Utilization of Ogura CMS germplasm with the clubroot resistance gene by fertility restoration and cytoplasm replacement in Brassica oleracea L. Hortic Res. 2020; 7: 61. PMC7193625. DOI: 10.1038/s41438–020–0282–8Yoshikawa H. Studies on breeding of clubroot resistance in cole crops // Bull Natl Res Inst Veg Ornam Plants Tea Jpn Ser A. – 1993. – № 7. – Рр. 1–165.Yoshikawa H. Studies on breeding of clubroot resistance in cole crops. Bull Natl Res Inst Veg Ornam Plants Tea Jpn Ser A. 1993; 7: 1–165. DOI: 10.1007/s00344–009–9100–0Zhu M., Yang L., Zhang Y., Zhuang M., Ji J., Hou X., Li Z., Han F., Lv H. & Wang Y. Introgression of clubroot resistant gene into Brassica oleracea L. from Brassica rapa based on homoeologous exchange // Horticulture Research. – 2022. – № 9.Zhu M., Yang L., Zhang Y., Zhuang M., Ji J., Hou X., Li Z., Han F., Lv H., Wang Y. Introgression of clubroot resistant gene into Brassica oleracea L. from Brassica rapa based on homoeologous exchange. Horticulture Research. 2022; 9. DOI: 10.1093/hr/uhac195

The authors declare that there are no conflicts of interest present.