Modern aspects of the study of beets (Beta L.) by molecular genetic methods for breeding for food and feed purposes
UDC 58.002+575.174.4
Keywords:
Amaranthaceae, beetroot genome, phylogenetics, stress resistance, transcriptome
Abstract
Beet is a traditional agricultural crop that is used not only in the food industry, but also for feed and technical purposes. Since ancient times people have eaten wild beet, valued for its nutritious leaves and stalks, rich in vitamins, minerals and amino acids, also for medicinal properties. Later, the root forms were cultivated, the youngest among which was sugar beet – a result of the hybridization of forage and leaf varieties. It is the main source of sugar in temperate countries, by-products are used to produce alcohol, feed and silage production, biofuels, etc. Despite the large area planted in the Russian Federation, yields are often lower than abroad. Beet yield depends on many factors, including weather conditions, pathogens, diseases and seed quality. Molecular genetics and breeding techniques play a key role in creating high-yielding and sustainable varieties, reducing the time and cost of the breeding process. The article gives current directions of research on sugar beet by various methods, including the use of polymorphic DNA markers of different types and marker-mediated selection (MAS), development of genome resources and further expansion of genomic selection, identification of resistance genes to biotic and abiotic stress factors.
Downloads
Download data is not yet available.
Metrics
Metrics Loading ...
References
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
Published
2025-12-30
How to Cite
Panchenko K. S., Silantyeva M. M., Sokolova D. V., Zykov D. I. Modern aspects of the study of beets (Beta L.) by molecular genetic methods for breeding for food and feed purposes // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии, 2025. Vol. 24, № 2. P. 131-135 DOI: 10.14258/pbssm.2025068. URL: https://journal.asu.ru/bpssm/article/view/pbssm.2025068.
Section
Статьи
