izvestiiatimacadИзвестия Тимирязевской сельскохозяйственной академииIZVESTIYA OF TIMIRYAZEV AGRICULTURAL ACADEMY0021-342XФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева10.26897/0021-342X-2024-6-64-74izvestiiatimacad-816Research ArticleГЕНЕТИКА, БИОТЕХНОЛОГИЯ, СЕЛЕКЦИЯ И СЕМЕНОВОДСТВОGENETICS, BIOTECHNOLOGY, BREEDING AND SEED PRODUCTIONВлияние экзогенных фитогормонов на развитие семязачатков при гибридизации Solanum lycopersicum и Solanum sisymbriifoliumEffect of exogenous phytohormones on the ovule development in the hybridization of Solanum lycopersicum and Solanum sisymbriifoliumhttps://orcid.org/0000-0002-9160-1164ВишняковаА. В.VishnyakovaA. V.

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

127434, г. Москва, Тимирязевская ул., 49

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

49 Timiryazevskaya St., Moscow, 127550

a.vishnyakova@rgau-msha.ruhttps://orcid.org/0009-0007-8481-6179МартиросянА. З.MartirosyanA. Z.

Мартиросян Алина Заликоевна, студент 4 курса Института садоводства и ландшафтной архитектуры

127434, г. Москва, Тимирязевская ул., 49

Alina Z. Martirosyan, 4th year student of the  Institute  of  Horticulture and Landscape Architecture

49 Timiryazevskaya St., Moscow, 127550

alina1martirosyan@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0002-6867-0249КобяшоваА. Д.KobyashovaA. D.

Кобяшова Алена Дмитриевна, студент 4 курса Института садоводства и ландшафтной архитектуры

127434, г. Москва, Тимирязевская ул., 49

Alena D. Kobyashova, 4th year student of the  Institute  of  Horticulture and Landscape Architecture

49 Timiryazevskaya St., Moscow, 127550

alyoni.kobyashova@gmail.comhttps://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

127434, г. Москва, Тимирязевская ул., 49

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

49 Timiryazevskaya St., Moscow, 127550

s.monakhos@rgau-msha.ruРоссийский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. ТимирязеваРоссияRussian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural AcademyRussian Federation202424102024066474Copyright © Вишнякова А.В., Мартиросян А.З., Кобяшова А.Д., Монахос С.Г., 20252025Вишнякова А.В., Мартиросян А.З., Кобяшова А.Д., Монахос С.Г.Vishnyakova A.V., Martirosyan A.Z., Kobyashova A.D., 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/816

Томат – культура, подверженная большому числу заболеваний, снижающих урожай и качество продукции, что предполагает усовершенствование генетического разнообразия и создание генетически устойчивого сортимента. Источниками устойчивости к заболеваниям и абиотическому стрессу становятся дикие виды томата и другие виды семейства Solanaceae. Solanum sisymbriifolium Lam. является источником устойчивости к бактериальному вилту, вертицилезному увяданию, корневым нематодам и карминовым паутинным клещам, фитофторозу. Гибридизация томата и паслена гулявниколистного возможна, но сопряжена со сложностями преодоления презиготических и постзиготических барьеров нескрещиваемости. Данная работа посвящена изучению влияния экзогенных фитогормонов зеатина и абсцизовой кислоты на завязываемость плодов и количество развивающихся семязачатков при скрещиваниях Solanum lycopersicum×Solanum sisymbriifolium.

В гибридизации использовали 6 линий томата с функциональной мужской стерильностью и образец паслена гулявниколистного, предоставленные ООО «Селекционная станция имени Н.Н. Тимофеева». Обработку рыльца пестика кастрированных в стадии лимонно-желтого бутона линий томата проводили за 10 минут и 2 часа до опыления растворами зеатина и абсцизовой кислоты (АБК).

В результате исследований обнаружена генотип-специфичная реакция на обработку фитогормонами. У двух генотипов томата обработка зеатином в течение двух часов привела к увеличению завязываемости плодов в 2 раза, кратковременная обработка зеатином также положительно влияла на завязываемость плодов всех генотипов.  Обработка АБК имела разнонаправленное влияние на завязываемость плодов: снижение завязываемости плодов наблюдали у генотипа Роз.сон2-6, у генотипа st8 обработка АБК в течение 2 часов привела к отсутствию завязываемости плодов, а при обработке в течение 10 минут плоды завязывались из всех опыленных цветков. Влияние фитогормонов на среднее количество развивающихся семязачатков было существенно у крупноплодных томатов: обработка зеатином увеличивала количество развивающихся семязачатков, реакция на обработку АБК зависела от генотипа и времени обработки. У томатов черри обработка фитогормонами оказала существенный эффект на число развивающихся семязачатков только у генотипа st8, длительная обработка фитогормонами негативно влияла на количество развивающихся семязачатков, в то время как обработка в течение 10 минут зеатином позволила повысить среднее число развивающихся семязачатков в плоде в 3 раза.

Tomato crops are susceptible to a significant number of diseases that reduce both yield and product quality, requiring the improvement of genetic diversity and the creation of genetically resistant varieties. Solanum sisymbriifolium Lam. is a source of resistance to bacterial wilt, verticillium wilt, root nematodes, carmine spider mites and late blight. The hybridization of tomato and sticky nightshade is feasible, but involves difficulties in overcoming prezygotic and postzygotic barriers to non-crossing. This study investigates the effect of exogenous phytohormones, specifically zeatin and abscisic acid, on fruit set and the number of developing ovules in crosses between Solanum lycopersicum and Solanum sisymbriifolium. Six tomato lines with functional male sterility and a sample of sticky nightshade (OOO Breeding Station named after Timofeyeva) were used in the hybridization process. The stigmas of tomato lines, which had been emasculated at the lemon-yellow bud stage, were treated with zeatin and abscisic acid (ABA) solutions for ten minutes and for two hours before pollination. The studies showed that the phytohormone treatment induced a genotype-specific response. Application of zeatin for two hours doubled fruit set in two of the tomato genotypes. In addition, short-term treatment with zeatin had a positive effect on fruit set in all genotypes. The application of ABA had a multidirectional effect on fruit set. A significant decrease in fruit set was observed in the Roz.son2–6 genotype. In contrast, in the st8 genotype, two hours of ABA treatment resulted in no fruit set, whereas ten minutes of exposure facilitated successful fruit set from all pollinated flowers. The effect of phytohormones on the mean number of developing ovules was remarkable in large-fruited tomatoes. Zeatin treatment increased the number of developing ovules, while the response to ABA treatment depended on genotype and time of treatment. In cherry tomato, phytohormone application had a statistically significant effect on the number of developing ovules only in the st8 genotype. However, prolonged phytohormone treatment decreased the number of developing ovules. Conversely, a brief 10-minute zeatin treatment showed a threefold increase in the average number of developing ovules in the fruit.

томатпаслен гулявниковолистныйотдаленная гибридизацияфитогормонызеатинабсцизовая кислотазавязываемость плодовtomatosticky nightshadedistant hybridizationphytohormoneszeatinabscisic acidfruit setovule developmentРабота выполнена за счет средств тематического плана-задания на выполнение научно-исследовательских работ по заказу Минсельхоза России за счет средств федерального бюджета в 2024 годуReferencesДаминова Д.М., Рахманкулов С., Семенихина Л.В. Влияние экзогенных фитогормонов на преодоление нескрещиваемости при межгеномной гибридизации хлопчатника // Генофонд и селекция растений: Доклады и сообщения I Международной научно-практической конференции. – Новосибирск, 2013. – Т. 1. – С. 137–143.Daminova D.M., Rakhmankulov S., Semenikhina L.V. Effect of exogenous phytohormones on overcoming non-crossability in intergenomic hybridization of cotton. I Mezhdunarodnaya nauchno-prakticheskaya konferentsiya ‘Genofond i selektsiya rasteniy’. November 23–25, 2022. Novosibirsk, Russia: Federal’niy issledovatel’skiy tsentr Institut tsitologii i genetiki Sibirskogo otdeleniya Rossiyskoy akademii nauk, 2013;1:137–143. (In Russ.)Монахос Г.Ф., Нгуен Т.Л. Томат: селекция на устойчивость для весенних теплиц // Картофель и овощи. – 2014. – № 12. – С. 28–29.Monakhos G.F., Nguen T.L. Tomato: selection for resistance in spring greenhouses. Potato and Vegetables. 2014;12:28–29. (In Russ.)Монахос С.Г. и др. Селекция растений на устойчивость – основа защиты от болезней в органическом земледелии // Картофель и овощи. – 2019. – Т. 6. – С. 38–40.Monakhos S.G., Voronina A.V., Baidina A.V., Zubko O.N. Plant breeding for disease resistance is a base of plant protection in organic farming. Potato and Vegetables. 2019;6:38–40. (In Russ.) https://doi.org/10.25630/PAV.2019.92.83.009Огнев В.В., Терешонкова Т.А., Ховрин А.Н. Томат: селекция на страже здоровья // Известия ФНЦО. – 2020. – № 2. – С. 32–37.Ognev V.V., Tereshonkova T.A., Khovrin A.N. Tomato: selection on health guard. News of FSVC. 2020;2:32–37. (In Russ.) https://doi.org/10.18619/2658-4832-2020-2-32-37Alconero R. et al. Verticillium wilt resistance in eggplant, related Solanum species, and interspecific hybrids. // HortScience. – 1988. – Vol. 23, № 2. – Pр. 388–390.Alconero R. et al. Verticillium wilt resistance in eggplant, related Solanum species, and interspecific hybrids. HortScience. 1988;23(2):388–390.Bal U., Abak K. Attempts of haploidy induction in tomato (Lycopersicon esculentum Mill.) via gynogenesis I. pollination with Solanum sisymbriifolium Lam. pollen // Pakistan Journal of Biological Sciences. – 2003. – Vol. 6, № 8. – Pр. 745–74.Bal U., Abak K. Attempts of haploidy induction in tomato (Lycopersicon esculentum Mill.) via gynogenesis I. pollination with Solanum sisymbriifolium Lam. Pollen. Pakistan Journal of Biological Sciences. 2003;6(8):745–749. https://doi.org/10.3923/pjbs.2003.745.749Chambonnet D. Essaisd’haploidisation de la tomate // Report D’ Activite 1995–1996 Station D’Amelioration Des Plantes Maraicheres D; Avignon-Montfavet. – 1996. – Pр. 84–85.Chambonnet D. Essaisd’haploidisation de la tomate. Report D’Activite 1995–1996 Station D’Amelioration Des Plantes Maraicheres D; Avignon-Montfavet. 1996:84–85.Collonnier C. et al. Somatic hybrids between Solanum melongena and S. sisymbrifolium, as a useful source of resistance against bacterial and fungal wilts // Plant Science. – 2003. – Vol. 164, № 5. – Pр. 849–861.Collonnier C. et al. Somatic hybrids between Solanum melongena and S. sisymbrifolium, as a useful source of resistance against bacterial and fungal wilts. Plant Science. 2003;164(5):849–861. https://doi.org/10.1016/S0168-9452(03)00075-XGhani M.A. et al. Production and characterisation of tomato derived from interspecific hybridisation between cultivated tomato and its wild relatives // The Journal of Horticultural Science and Biotechnology. – 2020. – Vol. 95, № 4. – Pр. 506–520.Ghani M.A. et al. Production and characterisation of tomato derived from interspecific hybridisation between cultivated tomato and its wild relatives. The Journal of Horticultural Science and Biotechnology. 2020;95(4):506–520. https://doi.org/10.1080/14620316.2019.1689182Gultom T., Silitonga D.Y. Effect of hormones gibberelin (Ga3) to produce parthenocarpy fruit on tomato tree (Solanum Betaceum, Cav) // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – IOP Publishing. – 2018. – Vol. 420, № 1. – Art. 012074. DOI: 10.1088/1757-899X/420/1/012074.Gultom T., Silitonga D.Y. Effect of hormones gibberelin (Ga3) to produce parthenocarpy fruit on tomato tree (Solanum Betaceum, Cav). IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. IOP Publishing, 2018;420(1):012074. https://doi.org/10.1088/1757-899X/420/1/012074Kovaleva L.V., Voronkov A.S., Timofeeva G.V., Zakharova E.V. Auxin abolishes inhibitory effects of methylcyclopropen and amino oxyacetic acid on pollen grain germination, pollen tube growth, and the synthesis of ACC in petunia // Russian Journal of Developmental Biology. – 2017. – Vol. 48, № 2. – Рр. 122–129. DOI: 10.1134/S1062360417020059.Kovaleva L. V. Auxin abolishes inhibitory effects of methylcyclopropen and amino oxyacetic acid on pollen grain germination, pollen tube growth, and the synthesis of ACC in petunia / L. V. Kovaleva, A. S. Voronkov, G. V. Timofeeva, E. V. Zakharova // Russian Journal of Developmental Biology. – 2017. – Т. 48, №. 2. – С. 122-129. – DOI 10.1134/S1062360417020059Kovaleva L.V., Voronkov A.S., Minkina Y.V. et al. Exogenous IAA and ABAstimulate germination of petunia male gametophyte by activating Ca2+-dependent K+-channels and by modulating the activity of plasmalemma H+-ATPase and actin cytoskeleton // Russian Journal of Developmental Biology. – 2016. – Vol. 47, № 3. – Pр. 109–121. DOI: 10.1134/S1062360416030036.Kovaleva L.V., Voronkov A.S., Minkina Yu.V. et al. Exogenous IAA and ABA stimulate germination of petunia male gametophyte by activating Ca2+-dependent K+-channels and by modulating the activity of plasmalemma H+-ATPase and actin cytoskeleton. Russian Journal of Developmental Biology. 2016;47(3):109–121. https://doi.org/10.1134/S1062360416030036Kovaleva L.V., Zakharova E.V., Minkina Yu.V. et al. Germination and In Vitro Growth of Petunia Male Gametophyte are Affected by Exogenous Hormones and Involve the Changes in the Endogenous Hormone Level // Russian Journal of Plant Physiology. – 2005. – Vol. 52, № 4. – Pр. 521–526. DOI: 10.1007/s11183-005-0077-7.Kovaleva L.V., Zakharova E.V., Minkina Yu.V. et al. Germination and In Vitro growth of petunia male gametophyte are affected by exogenous hormones and involve the changes in the endogenous hormone level. Russian Journal of Plant Physiology. 2005;52(4):521–526. https://doi.org/10.1007/s11183-005-0077-7Matsuo S. et al. Roles and regulation of cytokinins in tomato fruit development // Journal of Experimental Botany. – 2012. – Vol. 63, № 15. – Pр. 5569–5579.Matsuo S. et al. Roles and regulation of cytokinins in tomato fruit development.Journal of Experimental Botany. 2012;63(15):5569–5579. https://doi.org/10.1093/jxb/ers207Piosik Ł. et al. Development of interspecific hybrids between Solanum lycopersicum L. and S. sisymbriifolium Lam. via embryo calli // Euphytica. – 2019. – Vol. 215. – Pр. 1–20.Piosik Ł. et al. Development of interspecific hybrids between Solanum lycopersicum L. and S. sisymbriifolium Lam. via embryo calli. Euphytica. 2019;215:1–20. https://doi.org/10.1007/s10681-019-2358-9Rezk A., Abhary M., Akhkha A. Tomato (Solanum lycopersicum L.) breeding strategies for biotic and abiotic stresses // Advances in Plant Breeding Strategies: Vegetable Crops. – 2021. – Vol. 9. Fruits and Young Shoots. – Pр. 363–405.Rezk A., Abhary M., Akhkha A. Tomato (Solanum lycopersicum l.) breeding strategies for biotic and abiotic stresses. In: Advances in Plant Breeding Strategies: Vegetable Crops: Volume 9: Fruits and Young Shoots. Springer, Cham., 2021:363–405. https://doi.org/10.1007/978-3-030-66961-4_10Serrani J.C. et al. Effect of gibberellin and auxin on parthenocarpic fruit growth induction in the cv Micro-Tom of tomato // Journal of Plant Growth Regulation. – 2007. – Vol. 26. – Pр. 211–221.Serrani J.C. et al. Effect of gibberellin and auxin on parthenocarpic fruit growth induction in the cv Micro-Tom of tomato. Journal of Plant Growth Regulation. 2007;26:211–221. https://doi.org/10.1007/s00344-007-9014-7Srivastava A., Handa A.K. Hormonal regulation of tomato fruit development: a molecular perspective // Journal of plant growth regulation. – 2005. – Vol. 24. – Pр. 67–82.Srivastava A., Handa A.K. Hormonal regulation of tomato fruit development: a molecular perspective. Journal of plant growth regulation. 2005;24:67–82. https://doi.org/10.1007/s00344-005-0015-0

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