Современные аспекты изучения свеклы (Beta L.) молекулярно-генетическими методами для селекции в пищевых и кормовых целях
УДК 58.002+575.174.4
Ключевые слова:
Геном свеклы, семейство Амарантовые, транскриптом, устойчивость к стрессу, филогенетика, Amaranthaceae
Аннотация
Свекла является традиционной сельскохозяйственной культурой, которая находит применение не только в пищевой промышленности, но и используется в кормовых и технических целях. Начиная с древних времен люди употребляли в пищу дикую свеклу, ценившуюся за питательные листья и черешки, богатые витаминами, минералами и аминокислотами, также за лекарственные свойства. Первой человеком стала использоваться листовая разновидность свеклы (мангольд). По мере продвижения культуры на север появились корнеплодные формы – примитивная кормовая и столовая свекла. Наиболее молодая сахарная разновидность возникла в начале XVIII в. в результате отбора из естественных гибридов листовой и кормовой корнеплодной свеклы. Она является основным источником сахара в странах с умеренным климатом, побочные продукты переработки используются для получения спирта, в производстве кормов и силоса, биотоплива и др. Несмотря на обширные посевные площади культуры в Российской Федерации, урожайность часто уступает зарубежным показателям. Урожайность свеклы зависит от множества факторов, включая погодно-климатические условия, патогены, болезни и качество семенного материала. Методы молекулярной генетики и селекции играют ключевую роль в создании высокоурожайных и устойчивых сортов, сокращая время и затраты на селекционный процесс. В статье приведены актуальные направления исследований сахарной свеклы различными методами, включающими использование полиморфных ДНК-маркеров различных типов и маркер-опосредованной селекции (MAS), разработку геномных ресурсов и дальнейшее расширение геномной селекции, идентификацию генов устойчивости к биотическим и абиотическим стресс-факторам.
Скачивания
Данные скачивания пока недоступны.
Литература
Буренин В. И. Генетические ресурсы рода Веtа L. (Свекла). – СПб.: ВНИИ растениеводства, 2007. – 274 с.
Государственный реестр сортов и гибридов сельскохозяйственных растений, допущенных к использованию: официальное издание. – М.: ФГБНУ «Росинформагротек», 2024. – 620 с.
Корниенко А. В., Подвигина О. А., Жужжалова Т. П., Федулова Т. П., Богомолов М. А., Ошевнев В. П., Буторина А. К. Приоритетные направления исследований по генетике и селекции сахарной свеклы (Beta vulgaris L.) в ХХI веке // Генетика, 2014. – Т. 50. – № 11. – С. 1286–1298.
Красочкин В. Т. Корнеплодные растения (семейство Маревых – свекла, семейство Зонтичных – морковь, петрушка, сельдерей, пастернак) // Культурная флора СССР. – Л.: Колос, 1971. – Т. 19. – 436 с.
Крупина А. Ю., Крупин П. Ю., Карлов Г. И., Дивашук М. Г. Цветушность сахарной свеклы: причины, генетические механизмы и предотвращение // Сельскохозяйственная биология, 2024. – Т. 29. – № 1. – С. 73–91. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2024.1.73rus
Кузьмин В. Н., Валеева А. И., Горяева А. В., Маринченко Т. Е., Юданова А. В., Моторин О. А. Технологии в развитии комплексных научно-технических проектов в контексте ФНТП // Агрориск, 2023. – Вып. 50. https://doi.org/10.53988/24136573-2023-04-10
Налбандян А. А., Федулова Т. П., Хуссейн А. С. Молекулярный отбор селекционного материала сахарной свеклы с генами устойчивости к биотическим стрессорам // Российская сельскохозяйственная наука, 2019. – № 1. – С. 16–20. https://doi.org/10.31857/S2500-26272019116-20
Орлова Ж. И. Всё об овощах. – Москва: Агропромиздат, 1986. – 222 c.
Соколова Д. В., Шеленга Т. В., Соловьева А. E. Сравнительная характеристика биохимического состава образцов мангольда и свеклы столовой коллекции ВИР // Овощи России, 2019. – Вып. 5. – С. 77–83. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2019-5-77-83
ФАОСТАТ. URL: https://www.fao.org/faostat/ru/#data/QCL (Дата обращения 05 августа 2025).
Федулова Т. П., Хуссейн А. С., Налбандян А. А. Перспективная стратегия применения молекулярных маркеров в селекции Beta vulgaris L. (обзор) // Аграрный вестник Урала, 2023. – № 2 (231). – С. 71‒82. https://doi.org/10.32417/1997-4868-2023-231-02-71-82
Cai D., Kleine M., Kifle S., Harloff H. J., Sandal N. N., Marcker K. A., Klein-Lankhorst R. M., Salentijn E. M., Lange W., Stiekema W. J., Wyss U., Grundler F. M., Jung C. Positional cloning of a gene for nematode resistance in sugar beet // Science, 1997. – Vol. 275. – Р. 832–834. https://doi.org/10.1126/science.275.5301.832.
Dohm J., Minoche A., Holtgrаwe D., Capella-Gutiеrrez S., Zakrzewski F., Tafer H., Rupp O., Sоrensen T. R., Stracke R., Reinhardt R., Goesmann A., Kraft T., Schulz B., Stadler P. F., Schmidt T., Gabaldоn T., Lehrach H., Weisshaar B., Himmelbauer H. The genome of the recently domesticated crop plant sugar beet (Beta vulgaris L.) // Nature, 2014. – Vol. 505. – P. 546–549.
Dohm J. C., Lange C., Holtgrfwe D., Sorensen TR., Borchardt D., Schulz B., Lehrach H., Weisshaar B., Himmelbauer H. Palaeohexaploid ancestry for Caryophyllales inferred from extensive gene-based physical and genetic mapping of the sugar beet genome (Beta vulgaris L.) // Plant Journal, 2012. – Vol. 70 (3). – Р. 528–540. https://doi.org/10.1111/j.1365-313X.2011.04898.x
Flavell R. B., Bennett M. D., Smith J. B., Smith D. B. Genome size and the proportion of repeated nucleotide sequence DNA in plants // Biochemical genetics, 1974. – Vol. 12. – Р. 257–264.
Geng, G., Lv C., Stevanato P., Li R., Liu H., Yu L., Wang Y. Transcriptome analysis of salt-sensitive and tolerant genotypes reveals salt-tolerance metabolic pathways in sugar beet // International Journal of Molecular Sciences, 2019. – Vol. 20. https://doi.org/10.3390/ijms20235910
Grimmer M. K., Bean M. R., Asher M. J. C. Mapping of five resistance genes to sugar-beet powdery mildew using AFLP and anchored SNP markers // Theoretical and Applied Genetics, 2007. – Vol. 115. – P. 67–75.
Holtgrawe D., Sorensen T. R., Viehover P., Schneider J., Schulz B., Borchardt D. Reliable in silico identification of sequence polymorphisms and their application for extending the genetic map of sugar beet (Beta vulgaris L.) // PLoS One, 2014. – Vol. 9. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0110113
Klein M., Voss H., Gai D., Jung C. Evalution of nematode-resistance sugar beet (Beta vulgaris L.) lines by molecular analysis // Theoretical and Applied Genetics, 1998. – Vol. 97. – P. 896–904.
Li X., He W., Fang J., Liang Y., Zhang H., Chen D., Wu X., Zhang Z., Wang L., Han P., Zhang B., Xue T., Zheng W., He J., Bai C. Genomic and transcriptomic-based analysis of agronomic traits in sugar beet (Beta vulgaris L.) pure line IMA1 // Frontiers in plant science, 2022. – Vol. 13. – P. 1028885. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.1028885
Mutasa-Gottgens E. S., Joshi A., Holmes H. F., Hedden P., Gottgens B. A new RNASeq-based reference transcriptome for sugar beet and its application in transcriptome-scale analysis of vernalization and gibberellin responses // BMC Genomics, 2012. – Vol. 13 (99). https://doi.org/10.1186/1471-2164-13-99
Stracke R., Holtgrаwe D., Schneider J., Pucker B., Sörensen T. R., Weisshaar B. Genome-wide identification and characterisation of R2R3-MYB genes in sugar beet (Beta vulgaris L.) // BMC Plant Biology, 2014. – Vol. 14 (249). https://doi.org/10.1186/s12870-014-0249-8
Wang W., Sun Y., Li G., Zhang S. Y. Genome-wide identification, characterization, and expression patterns of the BZR transcription factor family in sugar beet (Beta vulgaris L.) // BMC Plant Biology, 2019. – Vol. 19 (191). https://doi.org/10.1186/s12870-019-1783-1
Weiland J., Yu M. A Cleaved Amplified Polimorphic Sequence (CAPS) Marker Associated with Root-Knot Nematode Resistance in Sugarbeet // Crop Sci., 2003. – Vol. 43. – P. 1814–1818.
Wu G. Q., Li Z. Q., Cao H., Wang J. L. Genome-wide identification and expression analysis of the WRKY genes in sugar beet (Beta vulgaris L.) under alkaline stress // Peer Journal, 2019. – Vol. 7. https://doi.org/10.7717/peerj.7817(2019a)
Xiaodong L., Wenjin H., Jingping F., Yahui L., Huizhong Zh., Duo Ch., Xingrong W., Ziqiang Zh., Liang W., Pingan H., Bizhou Zh., Ting X., Wenzhe Zh., Jiangfeng H., Chen B. Genomic and transcriptomic-based analysis of agronomic traits in sugar beet (Beta vulgaris L.) pure line IMA1 // Frontiers in Plant Sciencе, 2022. – Vol. 13. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.1028885
Zou C., Liu D., Wu P., Wang Y., Gai Z., Liu L., Yang F, Li C., Guo G. Transcriptome analysis of sugar beet (Beta vulgaris L.) in response to alkaline stress // Plant Molecular Biology, 2020. – Vol. 102 (6). – P. 645–657. https://doi.org/10.1007/s11103-020-00971-7
Государственный реестр сортов и гибридов сельскохозяйственных растений, допущенных к использованию: официальное издание. – М.: ФГБНУ «Росинформагротек», 2024. – 620 с.
Корниенко А. В., Подвигина О. А., Жужжалова Т. П., Федулова Т. П., Богомолов М. А., Ошевнев В. П., Буторина А. К. Приоритетные направления исследований по генетике и селекции сахарной свеклы (Beta vulgaris L.) в ХХI веке // Генетика, 2014. – Т. 50. – № 11. – С. 1286–1298.
Красочкин В. Т. Корнеплодные растения (семейство Маревых – свекла, семейство Зонтичных – морковь, петрушка, сельдерей, пастернак) // Культурная флора СССР. – Л.: Колос, 1971. – Т. 19. – 436 с.
Крупина А. Ю., Крупин П. Ю., Карлов Г. И., Дивашук М. Г. Цветушность сахарной свеклы: причины, генетические механизмы и предотвращение // Сельскохозяйственная биология, 2024. – Т. 29. – № 1. – С. 73–91. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2024.1.73rus
Кузьмин В. Н., Валеева А. И., Горяева А. В., Маринченко Т. Е., Юданова А. В., Моторин О. А. Технологии в развитии комплексных научно-технических проектов в контексте ФНТП // Агрориск, 2023. – Вып. 50. https://doi.org/10.53988/24136573-2023-04-10
Налбандян А. А., Федулова Т. П., Хуссейн А. С. Молекулярный отбор селекционного материала сахарной свеклы с генами устойчивости к биотическим стрессорам // Российская сельскохозяйственная наука, 2019. – № 1. – С. 16–20. https://doi.org/10.31857/S2500-26272019116-20
Орлова Ж. И. Всё об овощах. – Москва: Агропромиздат, 1986. – 222 c.
Соколова Д. В., Шеленга Т. В., Соловьева А. E. Сравнительная характеристика биохимического состава образцов мангольда и свеклы столовой коллекции ВИР // Овощи России, 2019. – Вып. 5. – С. 77–83. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2019-5-77-83
ФАОСТАТ. URL: https://www.fao.org/faostat/ru/#data/QCL (Дата обращения 05 августа 2025).
Федулова Т. П., Хуссейн А. С., Налбандян А. А. Перспективная стратегия применения молекулярных маркеров в селекции Beta vulgaris L. (обзор) // Аграрный вестник Урала, 2023. – № 2 (231). – С. 71‒82. https://doi.org/10.32417/1997-4868-2023-231-02-71-82
Cai D., Kleine M., Kifle S., Harloff H. J., Sandal N. N., Marcker K. A., Klein-Lankhorst R. M., Salentijn E. M., Lange W., Stiekema W. J., Wyss U., Grundler F. M., Jung C. Positional cloning of a gene for nematode resistance in sugar beet // Science, 1997. – Vol. 275. – Р. 832–834. https://doi.org/10.1126/science.275.5301.832.
Dohm J., Minoche A., Holtgrаwe D., Capella-Gutiеrrez S., Zakrzewski F., Tafer H., Rupp O., Sоrensen T. R., Stracke R., Reinhardt R., Goesmann A., Kraft T., Schulz B., Stadler P. F., Schmidt T., Gabaldоn T., Lehrach H., Weisshaar B., Himmelbauer H. The genome of the recently domesticated crop plant sugar beet (Beta vulgaris L.) // Nature, 2014. – Vol. 505. – P. 546–549.
Dohm J. C., Lange C., Holtgrfwe D., Sorensen TR., Borchardt D., Schulz B., Lehrach H., Weisshaar B., Himmelbauer H. Palaeohexaploid ancestry for Caryophyllales inferred from extensive gene-based physical and genetic mapping of the sugar beet genome (Beta vulgaris L.) // Plant Journal, 2012. – Vol. 70 (3). – Р. 528–540. https://doi.org/10.1111/j.1365-313X.2011.04898.x
Flavell R. B., Bennett M. D., Smith J. B., Smith D. B. Genome size and the proportion of repeated nucleotide sequence DNA in plants // Biochemical genetics, 1974. – Vol. 12. – Р. 257–264.
Geng, G., Lv C., Stevanato P., Li R., Liu H., Yu L., Wang Y. Transcriptome analysis of salt-sensitive and tolerant genotypes reveals salt-tolerance metabolic pathways in sugar beet // International Journal of Molecular Sciences, 2019. – Vol. 20. https://doi.org/10.3390/ijms20235910
Grimmer M. K., Bean M. R., Asher M. J. C. Mapping of five resistance genes to sugar-beet powdery mildew using AFLP and anchored SNP markers // Theoretical and Applied Genetics, 2007. – Vol. 115. – P. 67–75.
Holtgrawe D., Sorensen T. R., Viehover P., Schneider J., Schulz B., Borchardt D. Reliable in silico identification of sequence polymorphisms and their application for extending the genetic map of sugar beet (Beta vulgaris L.) // PLoS One, 2014. – Vol. 9. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0110113
Klein M., Voss H., Gai D., Jung C. Evalution of nematode-resistance sugar beet (Beta vulgaris L.) lines by molecular analysis // Theoretical and Applied Genetics, 1998. – Vol. 97. – P. 896–904.
Li X., He W., Fang J., Liang Y., Zhang H., Chen D., Wu X., Zhang Z., Wang L., Han P., Zhang B., Xue T., Zheng W., He J., Bai C. Genomic and transcriptomic-based analysis of agronomic traits in sugar beet (Beta vulgaris L.) pure line IMA1 // Frontiers in plant science, 2022. – Vol. 13. – P. 1028885. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.1028885
Mutasa-Gottgens E. S., Joshi A., Holmes H. F., Hedden P., Gottgens B. A new RNASeq-based reference transcriptome for sugar beet and its application in transcriptome-scale analysis of vernalization and gibberellin responses // BMC Genomics, 2012. – Vol. 13 (99). https://doi.org/10.1186/1471-2164-13-99
Stracke R., Holtgrаwe D., Schneider J., Pucker B., Sörensen T. R., Weisshaar B. Genome-wide identification and characterisation of R2R3-MYB genes in sugar beet (Beta vulgaris L.) // BMC Plant Biology, 2014. – Vol. 14 (249). https://doi.org/10.1186/s12870-014-0249-8
Wang W., Sun Y., Li G., Zhang S. Y. Genome-wide identification, characterization, and expression patterns of the BZR transcription factor family in sugar beet (Beta vulgaris L.) // BMC Plant Biology, 2019. – Vol. 19 (191). https://doi.org/10.1186/s12870-019-1783-1
Weiland J., Yu M. A Cleaved Amplified Polimorphic Sequence (CAPS) Marker Associated with Root-Knot Nematode Resistance in Sugarbeet // Crop Sci., 2003. – Vol. 43. – P. 1814–1818.
Wu G. Q., Li Z. Q., Cao H., Wang J. L. Genome-wide identification and expression analysis of the WRKY genes in sugar beet (Beta vulgaris L.) under alkaline stress // Peer Journal, 2019. – Vol. 7. https://doi.org/10.7717/peerj.7817(2019a)
Xiaodong L., Wenjin H., Jingping F., Yahui L., Huizhong Zh., Duo Ch., Xingrong W., Ziqiang Zh., Liang W., Pingan H., Bizhou Zh., Ting X., Wenzhe Zh., Jiangfeng H., Chen B. Genomic and transcriptomic-based analysis of agronomic traits in sugar beet (Beta vulgaris L.) pure line IMA1 // Frontiers in Plant Sciencе, 2022. – Vol. 13. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.1028885
Zou C., Liu D., Wu P., Wang Y., Gai Z., Liu L., Yang F, Li C., Guo G. Transcriptome analysis of sugar beet (Beta vulgaris L.) in response to alkaline stress // Plant Molecular Biology, 2020. – Vol. 102 (6). – P. 645–657. https://doi.org/10.1007/s11103-020-00971-7
Опубликован
2025-12-30
Как цитировать
Панченко К. С., Силантьева М. М., Соколова Д. В., Зыков Д. И. Современные аспекты изучения свеклы (Beta L.) молекулярно-генетическими методами для селекции в пищевых и кормовых целях // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии, 2025. Т. 24, № 2. С. 131-135 DOI: 10.14258/pbssm.2025068. URL: https://journal.asu.ru/bpssm/article/view/pbssm.2025068.
Раздел
Статьи
