Создание высокопродуктивного сорта винограда столового направления на основе биотехнологий in vitro и молекулярного маркирования

1. Название проекта:
Создание высокопродуктивного сорта винограда столового направления на основе биотехнологий in vitro и молекулярного маркирования
2. Руководитель: ведущий научный сотрудник ИББР, к.б.н., ассоц. проф. Ромаданова Н.В.
Исполнители:
- Ведущий научный сотрудник ТОО «Казахский научно-исследовательский институт плодоовощеводства» к.с-х.н., Казыбаева С.Ж.
- Старший научный сотрудник, Института молекулярной биологии и биохимии им. М.А. Айтхожина, PhD, Александрова А.М.
- Научный сотрудник, ИББР, Аралбаева М.М.
- Научный сотрудник, ИББР, Алтаева Н.А.
- Младший научный сотрудник, ИББР, Земцова А.С.
- Лаборант, ИББР, Михайленко Н.В.
3. Цель: Создание нового высокопродуктивного сорта винограда столового направления на основе биотехнологий in vitro и молекулярного маркирования. Задачи проекта:
4. Объект исследований:
Отобранные образцы (гибриды) винограда, полученные в ТОО «Казахский научно-исследовательский институт плодоовощеводства» (КазНИИПО)
5. Методы исследований:
- методы селекции (гибридизация, сортоизучение, сортоиспытание);
- метод культуры тканей,
- производство саженцев in vitro растений;
- выделение ДНК,
- ПЦР-анализ
6. Промежуточные результаты за 2023 г.:
- Создан гибридный фонд винограда столового направления. Проведены фенологические наблюдения и по комплексу хозяйственно-ценных признаков, отобраны гибридные формы, отличающиеся наилучшими показателями.
- В результате исследований по проращиванию побегов из спящих почек у гибридов винограда установлено, что после 3 месяцев хранения при температуре 4°С процент прорастания выше (50,4%.), чем у черенков после 2 месяцев хранения (30,1%). Наиболее оптимальной длительностью стерилизации побегов, полученных из пророщенных черенков, является обработка в течение 5 мин в 0,1% HgCl2 (27,2%). Для побегов, проросших в питомнике, оптимальная длительность стерилизации – 7 мин (20,0%). Максимальный процент введения в культуру in vitro был получен из микрочеренков после обработки в течение 7 мин (41,8%).
- При тестировании растений на наличие эндофитной инфекции установлено, что в среднем 45,2% побегов были поражены.
- Для микроклонального размножения были протестированы 10 вариантов питательных сред. Выделена питательная среда №7, на которой качество растений и КР были наилучшими.
- В результате тестирования грибных заболеваний винограда с помощью молекулярных маркеров было установлено, что во всех образцах винограда, кроме DV 10/11 и XII 9/3, были обнаружены грибы рода Venturia, возбудителя милдью Plasmopara viticola ни в одном образце обнаружено не было.
- Подготовлены документы и переданы в ГСИ 1 сорт винограда Назерке (селекционный номер DV-10/11), заявка на сорт винограда для получения патента на селекционное достижение.
7. Публикации и продукция по теме проекта:
- Ромаданова Н.В., Кушнаренко С.В. Сохранение биоразнообразия растений методами биотехнологии // Труды по прикладной ботанике/ Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. – 2023 – Т. 184. - № 1. – С. 239-248. DOI: 10.30901/2227-8834-2023-1-239-248
- Ромаданова Н.В., Кушнаренко С.В. Сохранение биологического разнообразия растений, восстановление природных популяций саженцами, полученными биотехнологическим путем // Научный вестник Самаркандского государственного университета. – 2023 г. – № 2. – С. 26-31. https://doi.org/10.59251/2181-3973.v2.2.2169
- Ромаданова Н.В., Аралбаева М.М., Земцова А.С., Михайленко Н.В., Казыбаева С.Ж., Тәуірбаева Ж.Т., Кушнаренко С.В. Создание коллекции in vitro гибридов винограда для проведения молекулярного маркирования и получения высокопродуктивного сорта столового направления // Вестник КазНУ, серия биологическая. – 2023 г. (в печати)
- Ромаданова Н.В., Кушнаренко С.В. Cохранение биологического разнообразия растений, восстановление природных популяций саженцами, полученными биотехнологическим путем // «Cохранение биоразнообразия и перспективы устойчивого использования» научно-практическая конференция (посвященная 100-летию со дня рождения доктора биологических наук, профессора М.И. Икрамова). – 2023 г., 5-6 мая. – С. 16-20.
- Аралбаева М.М., Земцова А.С., Михайленко Н.В. Разработка технологии введения в культуру in vitro гибридов винограда казахстанской селекции // Международная конференция студентов и молодых ученых «Фараби Әлемі». 6-8 апреля, 2023. – С. 11.
- Заявка на государственное испытание. Сорт винограда «Назерке» / Казыбаева С.Ж., Тәуірбаева Ж.Т., Кадирсизова Ж.К., Ромаданова Н.В. (подано)
- Международная научно-практическая конференция, посвященная 100-летию со дня рождения доктора биологических наук, профессора М.И. Икрамова, г. Самарканд, Республика Узбекистан. (устный доклад.)

Результат за первое полугодие 2024 года
по проекту «Создание высокопродуктивного сорта винограда столового направления на основе биотехнологий in vitro и молекулярного маркирования»:

В результате многолетней селекционной работы в ТОО «КАЗНИИИПО» создан гибридный фонд винограда столового направления. Проведены фенологические наблюдения и по комплексу хозяйственно-ценных признаков гибридных форм винограда для передачи на сортоиспытание.
В результате исследований по проращиванию побегов из спящих почек у гибридов винограда было установлено, что после 3 месяцев хранения при температуре 4°С процент прорастания выше (50,4%.), чем у черенков после 2 месяцев хранения (30,1%).
Наиболее оптимальной длительностью стерилизации побегов, полученных из пророщенных в лабораторном помещении черенков, является обработка в течение 5 мин в (0,1%) HgCl₂ (процент регенерации – 27,2%). При обработке в HgCl₂ длительностью 7 мин и 10 мин отмечен высокий процент некроза: 78,9% и 95,4% соответственно. Для побегов, проросших в питомнике оптимальной длительностью стерилизации, была обработка в течение 7 мин в (0,1%) растворе HgCl₂ (20,6% жизнеспособных побегов). Максимальный процент введения в культуру in vitro был получен из черенков размером 2-3 см со спящими почками, которые помещали в культуру in vitro после обработки в HgCl2 в течение7 мин – 41,8%.
При скрининге эндофитов с использованием бактериологиче-ской среды 523 обнаружено, что 45% всех очевидно чистых культур содержат эндофитные патогены, которые ранее не были обнаружены в стандартных средах для культивирования тканей растений. Наибольшие уровни контаминации отмечены в образцах VII-6/72 (73%), III-7/15 (67%), XII-17/2 (64%) и V-7/9 (60%), а наименьшие уровни наблюдались у образцов КV-2/35 (10%), DV-10/11 (15%) и IV-14/9 (17%).
Была проведена оптимизация питательных сред для получения максимального коэффициента размножения (КР), для разработки биотехнологии in vitro масс-клонального размножения. Проведен поиск баланса фитогормонов в среде на основе MС для раз-множения винограда in vitro. Установлено, что питательная среда с добавлением 1 мг/л 6-бензиламинопурина, 0,1 мг/л индолилмасляной кислоты, 0,1 мг/л гибберелловой кислоты при pH 5,7 приводит к самому высокому КР – 4,2 гибридов винограда in vitro. В результате создана коллекция in vitro винограда, которая сохраняется при 24°С±1 и 4°С, интенсивность света 10 µE·m-2·s-1, 8-часовой фотопериод.
По результатам ПЦР-анализа с использованием микросателлитного маркера UDV-737, выявлены образцы устойчивые к локусам Rpv3: DV-10/11, КII-1/29, КVI-1/10, XII-9/3, III-7/15, III-02/22, V-7/9, XI-13/90 и IV-4/74, а также небольшие количества в образце XII-17/2. Использование микросателлитного маркера UDV-305 было менее эффективным при обнаружении присутствия локусов устойчивости к Rpv3, где только его присутствие было обнаружено в образце III-02/22. Локус устойчивости Rpv12, выявленный по маркеру UDV-343, наблюдался у 13 об-разцов: KV-2/9, DV-10/11, IV-6/9, КII-1/29, КVI-1/10, XII-17/2, VII-6/72, VII-3/15, XI-14/9, III-02/22, V-7/9, XI-13/90 и КIY-1/64.
Начата работа по созданию генетических паспортов для гибридов винограда несущие аллели Rpv3 и Rpv12, представляющие собой важные генетические ресурсы для будущих селекционных целей в Казахстане.
Передан новый высокопродуктивный сорт винограда Назерке (селекционный номер DV-10/11) столового направления на Государственное сортоиспытание, получена заявка на патент РК на селекционное достижение № 2023/075.4 от 30 января 2024 г. «Виноград «Назерке».
Получены саженцы в контейнерной культуре перспективных гибридов винограда, устойчивых к грибным заболеваниям. Саженцы будут переданы для посадки на опытном участке.
1. Ромаданова Н.В., Аралбаева М.М., Земцова А.С., Михайленко Н.В., Казыбаева С.Ж., Тәуірбаева Ж.Т., Кушнаренко С.В. Создание коллекции in vitro гибридов винограда для проведения молекулярного маркирования и получения высокопродуктивного сорта столового направления // Вестник КазНУ. Серия биологическая. – 2023. – № 4(97). – С. 156-166. https://doi.org/10.26577/eb.2023.v97.i4.014
2. Казыбаева С.Ж., Тәуібаева Ж.Т., Кадирсизова Ж.К., Ромаданова Н.В. «Виноград «Назерке». Заявление о выдаче патента РК на селекционное достижение (сорт растения). Регистрационный № заявки 2023/075.4. Дата поступления 30 января 2024 г.