Nomenclatural standards and genetic passports of potato cultivars bred at the Leningrad Research Institute for Agriculture “Belogorka”

Abstract

In the present paper, the potato cultivars bred at the Leningrad Research Institute for Agriculture “Belogorka”, were taken as an example for demonstrating the results of elaboration of methodological approaches that are currently developed at the N.I. Vavilov Institute of Plant Genetic Resources (VIR) for the preparing of nomenclatural standards and their genotyping. In 2018, joint research of VIR scientists and breeders from the Leningrad Research Institute for Agriculture “Belogorka” began in the field of preparing nomenclatural standards for potato cultivars bred at this institute. Nomenclatural standards were prepared according to the ‘International Code of Nomenclature for Cultivated Plants’. Plant material for herbarium specimens was collected in the experimental field of the “Belogorka” Institute in 2018 by cultivar authors and handed over to the VIR Herbarium of cultivated plants, their wild relatives and weeds (WIR). The plant material included stems with inflorescences and later - tubers of 21 cultivars which were bred at the “Belogorka” Institute. Two precultivars undergoing State variety testing and three breeding clones were also included in this study. Just before herbarium preparation, the obtained plant material was photographed, plant morphological characters described, and the results compared with the description given in such official documents as the “Cultivar Questionnaireˮ and “Description of selection achievementˮ. The nomenclatural standards of 21 cultivars registered in the VIR Herbarium Database and transferred for conservation to the VIR herbarium, are published in this paper. Before herbarium preparation, the plant material was sampled for DNA extraction and subsequent genotyping and molecular screening. The genetic passports include information about the polymorphism of 10 chromosome-specific microsatellite loci, as well as the data on the presence/absence of diagnostic fragments of 12 markers of the 11 R-genes conferring resistance to diseases and pests, and for some cultivars – the information about their cytoplasm type. These genetic passports are valuable not only because different types of DNA markers were used in their preparing (SSR, SCAR and CAPS markers of the R genes; markers specific to different loci of the nuclear and organelle genomes), but first of all because of the material itself, as the DNA samples were isolated from the plants with the assigned status of nomenclatural standard for each particular cultivar. Based on the genetic passports data, trueness to type of the “Belogorka” cultivar samples obtained from various sources was verified.

SSR analysis of modern Russian potato varieties using DNA samples of nomenclatural standards

“…Так, в работе Н.А. Швачко (Shvachko, 2012) and Breeding 2020;3(4) STM5114, STM0037 (Ghislain et al, 2009), а также маркеры StI046 (Feingold et al, 2005) и STM2005 (Milbourne et al, 1998 (Klimenko et al, 2020). Следует отметить, что в процессе работы по оформлению генетических паспортов мы отказались еще от двух маркеров -StI001 и StI014.…”

“…В процессе создания генетических паспортов было проведено большое количество дополнительных ПЦР с использованием ДНК-препаратов одноименных образцов, полученных из различных источников -образцы сортов из полевой и in vitro коллекций ВИР, из in vitro коллекций разных институтов и образцы, в разные годы (2016-2019) проходившие эколого-географические испытания в рамках Комплексного плана научных исследований (КПНИ) «Развитие селекции и семеноводства картофеля» (Fomina et al, 2020a;Klimenko et al, 2020;Rybakov et al, в этом выпуске;Fomina et al, 2020b длин фрагментов (в таблице выделены подчеркиванием) в работах разных авторов. Так, для локуса StI032 размеры аллельных интервалов, полученные с применением капиллярного электрофореза, резко отличаются от выявленных в нашей работе.…”

“…В отдельных случаях причиной различий между SSR-спектрами образцов одного сорта могли быть технические ошибки (засорение растительного материала) в выборках КПНИ_ЭГИ (Klimenko et al, 2020;Rybakov et al, в этом выпуске). Однако очевидно, что большая часть разночтений объясняется использованием разных методических подходов.…”

Nomenclatural standards and genetic passports of potato cultivars bred in the A.G. Lorkh All-Russian Research Institute of Potato Farming

“…В настоящее время для генотипирования сортов картофеля, сохраняемых в коллекциях различных генбанков, а также селекционных учреждений как за рубежом, так и в нашей стране, широко используются различные маркеры ДНК, среди них наиболее эффективны AFLР- (Solis et al, 2007;Cicatelli et al, 2014;Dyachenko et al, 2020), ISSR- (Gorji et al, 2011;Onamu et al, 2016;Pechenkina et al, 2018) и SSR-маркеры (Ghislain et al, 2009;Ryzhova et al, 2010;Shvachko et al, 2012;Liao, Guo, 2014;Antonova et al, 2016;Kolobova et al, 2017;Tierno, de Galarreta, 2015;Yessimseitova et al, 2015;Salimi et al, 2016;Diekmann et al, 2017;Tillault, Yevtushenko, 2019;Klimenko et al, 2020;Antonova et al, в этом выпуске;Fomina et al (b), в этом выпуске). Микросателлитные маркеры позволяют получать воспроизводимые результаты, особенно Биотехнология и селекция растений 2020;3(4)…”

Nomenclatural standards, voucher specimens and genetic passports of potato cultivars created in the Siberian and Ural breeding centers

“…Информацию о модификации условий ПЦР и о контрольных образцах, использованных в молекулярном скрининге, см. в статьях предыдущего выпуска (Klimenko et al, 2020;Fomina et al (a), 2020).…”