Nuclear and chloroplast genome variability in leek (Allium porrum L.)

The genus Allium L. (Amaryllidaceae), the most numerous among monocotyledonous plants, includes such economically important vegetable crops as onion (A. cepa), garlic (A. sativum) and leek (A. porrum). Leek has a high taste and proven valuable dietary properties and is one of the most popular vegetable crops in Western Europe. Despite a high importance of leek as a vegetable, this species is rarely the subject of molecular genetic studies. The genetic diversity of leeks has never been studied before. Therefore, in this work, we studied the nuclear variability (AFLP) and the chloroplast (nucleotide sequence analysis) genomes using a broad sample. For this work, 65 leek accessions were selected from the collection of the Scientific Center of Vegetable Crops, which included varieties of domestic and foreign breeding. As a result of an AFLP analysis and processing of the DNA spectra obtained, 760 fragments were identified, of which 716 were polymorphic for the leek accessions being analyzed. The calculated genetic distances between the leek samples varied from 0.4 to 0.76, which is comparable to the intraspecific polymorphism of related Allium species (onions, garlic). Analysis of the genomic structure with STRUCTURE 2.3.4 divided the leek samples into seven groups, which generally coincides with the clustering of these samples. To assess the variability of the chloroplast genome, nine sites of the chloroplast genome were sequenced in the leek samples, both non-coding (intergenic spacers rpl32-trnL, ndhJ-trnL, and intron rps16 gene), and protein coding genes (psaA, psaB, psbA, psbB, psbE, petB). The analysis of the sites of the leek chloroplast genome revealed an extremely low level of their polymorphism, only six SNPs were detected in the studied sequences with a total length of about 10,500 bp. Thus, as a result of this work, a high level of polymorphism of the leek nuclear genome was revealed, while the polymorphism of the chloroplast genome was extremely low

Идентификация патогенных грибов в луковицах чеснока при хранении и в корневой сфере в период роста растений

Relevance and methods. Losses of agricultural crops are associated not only with the development of diseases during the growing season, but also during post-harvest storage. Garlic is a popular vegetable and aromatic crop in world. Significant losses in garlic yield during cultivation and storage are associated with fungal pathogens, the most harmful of which are representatives of the genus Fusarium. In the Moscow region, the defeat of garlic by Fusarium occurs annually, but with varying intensity. At the Federal Scientific Vegetable Center (FSVC), it was shown that rot and wilting of garlic plants is caused by a complex of pathogenic fungi, including mainly different species of Fusarium. At the same time, the ratio of Fusarium species in the pathogenic complex changes from year to year, new Fusarium species and their races are registered. The aim of this study was to identify fungal phytopathogens causing dry rot of garlic cloves during post-harvest storage. To carry out the work, garlic bulbs of cultivars Dubkovsky and Strelets were taken from the FSVC storage.Results. As a result of visual examination, cloves with symptoms of dry rot were identified. The diseased cloves tissues were plated on potato dextrose agar to obtain fungal colonies. Analysis of the morphological and cultural characteristics of fungal isolates, as well as the nucleotide sequences of four DNA regions (ITS spacers, genes EF1α, RPB1, and RPB2) showed that the causative agent of dry rot of garlic cloves is the pathogenic fungus Fusarium proliferatum. In addition, in the field, identification was carried out based on the analysis of the sequences of spacers ITS and the EF1αgene of phytopathogenic fungi inhabiting the root zone of garlic plants. As a result, two species of fungi of the genus Fusarium (F. proliferatum and F. oxysporum f. sp. cepae), as well as the species Rhizoctonia solani, Volutella rosea, and Ceratobasidium sp. were found in the root zone of garlic cultivars.Актуальность, материал и методика.Потери урожая сельскохозяйственных культур связаны не только с развитием болезней в процессе вегетации, но и при послеуборочном хранении. Чеснок является популярной овощной и пряно-ароматической культурой во многих странах мира. Значительные потери урожая чеснока при выращивании и хранении связаны с грибными патогенами, наиболее вредоносными из которых являются представители рода Fusarium. В Московской области поражение посевов чеснока фузариозом проявляется ежегодно, но с различной интенсивностью. В Федеральном научном центре овощеводства (ФНЦО) было показано, что гнили и увядание растений чеснока вызывается комплексом патогенных грибов, включающим преимущественно различные виды Fusarium. При этом соотношение видов Fusarium в патогенном комплексе изменяется от года к году, регистрируются новые виды Fusarium и их расы. Целью данной работы было определение грибных фитопатогенов, вызывающих сухую гниль зубков чеснока при послеуборочном хранении. Для проведения работы из хранилища ФНЦО были взяты луковицы чеснока сортов Дубковский и Стрелец.Результаты. В результате визуального осмотра были выявлены зубки с симптомами сухой гнили. Пораженные ткани зубков были помещены на картофельнодекстрозный агар для получения грибных колоний. Анализ морфолого-культуральных признаков грибных изолятов, а также нуклеотидных последовательностей четырех участков ДНК (спейсеры ITS, гены EF1а, RPB1 и RPB2) показал, что возбудителем сухой гнили зубков чеснока является патогенный гриб Fusarium proliferatum. Дополнительно в полевых условиях была проведена идентификация на основе анализа последовательностей спейсеров ITS и гена EF1 афитопатогенных грибов, обитающих в корневой зоне растений чеснока. В результате в корневой сфере сортов чеснока были обнаружены два вида грибов рода Fusarium (F. proliferatum и F. oxysporum f. sp. сepae), а также виды Rhizoctonia solani, Volutella rosea и Ceratobasidium sp

НОВЫЙ СОРТ ЧЕСНОКА ОЗИМОГО СТРЕЛЕЦ

The article presents the results of breeding of new variety of winter garlic “Strelets” developed as a result of clonal selection from local sample acquired in the Altai Territory. The variety trial revealed high seed production of this cultivar. The cultivar is characterized by the big air bulbils and other valuable features.В статье представлены результаты выведения нового сорта чеснока озимого Стрелец, созданного в результате клонового отбора из местного образца, приобретенного в Алтайском крае. При конкурсном испытании этого сорта отмечена высокая семенная продуктивность. Сорт отличается крупностью воздушных луковичек, обладает ценными признаками

БИОРАЗНООБРАЗИЕ ЛУКОВЫХ КУЛЬТУР: ЛУК АФЛАТУНСКИЙ (Allium aflatunense B. Fedtsch.), ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ

The evaluation of aflatunskiy onion for accumulation level of 25 elements was done. It was found that this crop is a source of potassium, calcium, and phosphorus. It is able to accumulate iodine, magnesium, zinc, ferric, silica. The obtained data shows the nutrition value of the genus of Allium L.Проведена оценка по уровню накопления 25 микроэлементов в луке афлатунском. Выявлено, что кроме высокого содержания калия лук афлатунский является также хорошим источником фосфора и кальция для организма человека. Показано, что лук афлатунский способен накапливать сравнительно высокие концентрации йода. Полученные впервые результаты по определению содержания микроэлементов в луке афлатунском позволяют расширить оценку пищевой значимости рода Allium L. не только как источника калия, кальция, фосфора и магния, но также натрия, цинка, железа и кремния

Engineering of biomimetic mineralized layer formed on the surface of natural dental enamel

The problem of engineering a biomimetic mineralized layer on the surface of native dental tissue (bio-template) was considered in our work. The formation of the mineralized layer on a biotemplate is achieved with the use of nanocrystalline carbonate-substituted calcium hydroxyapatite (HAp), calcium alkali, and a complex of polyfunctional organic and polar amino acids. By applying the set of structural and spectroscopic methods of analysis we have confirmed the formation of a mineralized biomimetic HAp layer on the surface of bio-template with properties resembling those of natural hard tissue. The thickness of the biomimetic mineralized layer varies from 300 to 500 nm, while the direction of some ncHAp nanocrystals coincides with that of the apatite crystals in the enamel. We also demonstrated that the engineered mineralized HAp layer was characterized by homogeneous micromorphology and enhanced nanohardness in the region of the enamel rods exceeding those of native enamel. The development of a strategy for biomimetic engineering and a technique for enamel surface pre-treatment to enable tissue mineralization has huge potential in dental applications. © 2022 The AuthorsRussian Science Foundation, RSF: 21-75-10005; Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation: N 075-15-2021-1351This work was funded by the Russian Science Foundation , grant number 21-75-10005 ;The access to scientific equipment and methodology was provided under support of the Ministry of Science and Higher Education of Russia, Agreement N 075-15-2021-1351

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ АНТИОКСИДАНТНОЙ АКТИВНОСТИ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ МНОГОЛЕТНИХ ЛУКОВ

Evaluation of biochemical characteristics of 8 perennial Allium species is achieved (A. ramosum, A. caeruleum, A. erubescens, A. obliquum, A. moly, A. aflatunense, A. oreophilum and A.ursinum). High nutritional significance of separate decorative species is demonstrated. A. caeruleum is shown to be a leader in the accumulation of ascorbic acid (more than 9000 mg/100 g d.w.) and polyphenols (more than 8000 mg GAE/kg d.v.). Detected ascorbic acid concentration range for 8 studies Allium species was 568 (A. ramosum) – 9980 (A. caerulum) mg/100 g d.w.; polyphenols 1392 (A. obliquum) – 8582 (A. caerulum) mg GAE/kg d.w.; water-soluble compounds 28 (A. aflatunense, A. obliguum) – 69 (A. ramosum) mg/kg d.w.; chlorophyll 0.54 (A.oreophilum) – 1.69 (A. ursinum) mg/100 g d.w.; carotene 0.07 (A. oreophilum) – 0.25 (A.ursinum) mg/100 g d.w.; selenium 72 (A. ursinum) – 245 μg/kg d.w., (A. ramosum). Adequate consumption level of vitamin C may be provides by 6.2 g of A.caerulum leaves. Antioxidant activity of Allium species alcoholic extracts composed a range from 1.5 (A. obliquum) to 6.4 (A. ursinum) mg GAE/g d.w. A. ramosum and A. oreophilum demonstrated the highest content of total soluble solids. The highest content of photosynthetic pigments happened to be typical for A. ursinum. The ratio between antioxidant activity of alcoholic and water extracts of Allium leaves was in the range between 0.89 and 2.21 depending on plant species: the highest value was registered in leaves of A. ursinum, the lowest – in leaves of A. ramosum. In a whole the highest content of antioxidants was demonstrated for leaves of A. caerulum. The highest levels of photosynthetic pigments and antioxidant activity of alcoholic extracts were indicated in leaves of A. ursinum.Проведена оценка биохимических показателей 8 видов многолетних луков (A. ramosum, A. caeruleum, A.erubescens, A.obliquum, A.moly, A.aflatunense, A.oreophilum и A.ursinum) и выявлена высокая пищевая ценность отдельных декоративных видов, особенно лука голубого, отличающегося наибольшим содержание витамина С (более 9000 мг/100 г) и полифенолов (более 8000 мг ГК/100 г). Установленные для исследованных видов луков интервалы концентраций витамина С составили: 568 (A. ramosum) – 9980 (A. caerulum) мг/100 г сухой массы; полифенолов: 1392 (A. obliquum) – 8582 (A.caerulum) мг ГК/100 г сухой массы; водорастворимых минералов: 28 (A.aflatunense, A.obliquum) – 69 (A.ramosum) мг/кг сухой массы; хлорофилла: 0,54 (A.oreophilum) – 1,69 (A.ursinum) мг/100 г сухой массы; каротина: 0,07 (A.oreophilum) – 0,25 (A.ursinum) мг/кг сухой массы; селена: 72 (A.ursinum) – 245 мг/кг с.м. (A.ramosum). Адекватный уровень потребления витамина С человеком может быть обеспечен всего 6,2 г листьев лука голубого. Уровень антиоксидантной активности спиртовых экстрактов составил интервал от 1,5 (A.obliquum) до 6,4 (A.ursinum) мг-экв ГК/г с.м. Лук ветвистый и горнолюбивый отличались наибольшим содержанием водорастворимых минералов. Максимальное количество фотосинтетических пигментов было характерно для черемши. Установлено, что соотношение уровней антиоксидантной активности в спиртовом и водном экстрактах колеблется от 0,89 до 2,21 в зависимости от вида растения: максимально – в черемше и минимально – в A. ramosum. В целом наибольшее содержание антиоксидантов установлено в листьях лука голубого. Наибольший уровень фотосинтетических пигментов и антиоксидантной активности спиртовых экстрактов выявлен в листьях черемши

ОЦЕНКА ПЕРСПЕКТИВНЫХ ОБРАЗЦОВ ЧЕСНОКА ОЗИМОГО ПО УРОВНЮ НАКОПЛЕНИЯ ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА ФОНЕ ЕСТЕСТВЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

The results of estimation of 2 varieties and 6 collection samples of winter garlic (Allium sativum L.) of resistance to accumulation of plumbum, cadmium, cuprum, and mercuric in condition of the Moscow region are presented. The biochemical content of the studied samples of winter garlic is shown.Приведены результаты оценки двух сортов и шести коллекционных образцов чеснока озимого (Allium sativum L.) по устойчивости к накоплению свинца, кадмия, меди и рту ти в условиях Московской области. Также  дана характеристика биохимического со става чеснока озимого

ОЦЕНКА КОЛЛЕКЦИОННОГО ПИТОМНИКА ЛУКА ПОРЕЯ (ALLIUM PORRUM L.) ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ НА СТАБИЛЬНО НИЗКИЙ УРОВЕНЬ НАКОПЛЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ

Studies were conducted in the Moscow region. The object of research is leek (Allium porrum L.). As a result of carrying out an experiment with ten grades of leek of domestic and foreign selection high-quality reaction on accumulation of radionuclides 137Cs and 90Sr is revealed. It is found out that leek is not the fissile accumulator of accumulation of pollyutant in the conditions of the Central Non-black zone. On the average on ten varieties accumulation 137Cs 13.5 made Bq/kg, at a grade 4. However at the study of high quality standards forms that contained less radionuclides in comparison with others were allocated. On maintenance 90Sr distribution on the groups of accumulation of sorts approaches normal. A group is most representative with the middle level of accumulation of radionuclide 90Sr: from 15.4 to 16.5 Bq/kg. It contains two standards from ten studied forms by the high level of maintenance 90Sr sorts differ Goliath and Kazimir. In the conditions of vegetation of 2016 and 2017 indicators on morphological features are received: number of leaves, plant height, leaves length, leaves width. By us it is defined that the varieties of Giraffes, accumulating 137Cs in less as compared to other standards of varieties, excels substantially all standards of varieties 137Cs on such quantitative sign as a "number of leaves". It should be noted that the analysis of the received results demonstrates that at a high level of accumulation 137Cs of a plant created larger leaves and had higher chance stalk in comparison with plants with low level of accumulation of an element (137Cs).Объект исследования – лук порей (Allium porrum L.). В качестве материала для исследований использованы десять сортов. Коллекционный питомник располагался на опытном участке лаборатории селекции и семеноводства луковых культур (ФГБНУ «Федеральный научный центр овощеводства») в Одинцовском районе Московской области. В результате проведения эксперимента выявлена сортовая реакция по накоплению радионуклидов 137Cs и 90Sr. Выяснено, что лук порей не является активным аккумулятором накопления поллютантов в условиях Центральной Нечерноземной зоны. В среднем по десяти сортам накопление 137Cs составило 13,5 Бк/кг, при ранге 4. Выделены формы, которые содержали меньшее количество радионуклидов по сравнению с другими. Наиболее представительна группа со средним уровнем накопления радионуклидов 90Sr: от 15,4 до 16,5 Бк/кг. Высоким уровнем содержания 90Sr отличаются сорта Голиаф и Казимир. В условиях вегетации 2016 и 2017 годов получены показатели по морфологическим признакам: число листьев, высота растения, длина листа, ширина листа. Установлено, что сорт Жираф, накапливающий 137Cs в меньшем количестве по сравнению с другими сортообразцами, превосходит существенно все по такому количественному признаку как «число листьев». Необходимо отметить, что анализ полученных результатов свидетельствует, что при высоком уровне накопления 137Cs растения сформировали более крупные листья и имели более высокий ложный стебель по сравнению с растениями с низким уровнем накопления элемента (137Cs)

ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ЧЕСНОКА ОЗИМОГО (ALLIUM SATIVUM L.) СОРТОВ СЕЛЕКЦИИ ВНИИССОК

Ten varieties of winter garlic were tested for ability to accumulate macroand microelements. Genotype dependence was revealed. The most valuable varieties Strelets, Odintsovskiy Yubileyniy, Podnebesniy, Zaokskiy, and Replikant are characterized by high yield and content of macro- and microelements. The varieties Zaokskiy and Strelets are recommended for next breeding program as an initial breeding material.Проведена оценка десяти сортов чеснока озимого (Allium sativum L.): Дубковский, Юбилейный Грибовский, Заокский, Сармат, Демидов, Поднебесный, Одинцовский Юбилейный, Богатырь, Стрелец по уровню накопления макро- и микроэлементов, установлены сортовые различия. Выявлено, что лидером по накоплению йода является сорт Стрелец, железа – сорт Дубковский. Анализ основных хозяйственно ценных признаков сортов чеснока озимого показал, что наибольший практический интерес имеют сорта Стрелец, Одинцовский Юбилейный, Поднебесный, Заокский и Репликант, которые выделяются как по урожайности, так и по содержанию минеральных веществ. Таким образом, полученные результаты позволяют расширить оценку пищевой значимости чеснока озимого не только как источника калия, кальция, фосфора, магния, натрия, но также железа, цинка, алюминия, кремния, марганца, бора и йода. В качестве исходного материала при селекции на накопление минеральных веществ могут быть использованы сорта Стрелец и Заокский

Состояние и основные направления селекции луковых культур ФГБНУ ФНЦО

The article presents information about the research directions, the results of work and achievements in the selection of onion crops in the Federal State Budgetary Scientific Institution "Federal Scientific Vegetable Center". Brief historical information is given about the work of the outstanding scientists who headed the laboratory – V.V. Ordynsky, A.D. Plinka, I. I. Yershov, A.F. Agafonov. At present, new varieties and hybrids of onion crops of domestic selection that meet all the requirements are required for industrial production.The FSBSI FSVC is working on studying the breeding material of onion crops and identifying promising ones with a complex of economically valuable characteristics for creating fundamentally new, competitive varieties and hybrids for various zones of the Russian Federation. Selection of individual types of bows is carried out: onions – for early maturation, consistently high yield, high dry matter content (17-22%), keeping quality, resistance to peronosporosis, cervical and bacterial rot, with a different rate of reaction to the length of the day, for winter and spring crops, in sowing culture – with a cold method of storing sowing, good keeping quality; perennial onions – winter hardiness, high productivity of green mass, high content of biologically active substances and high resistance to diseases; winter garlic – winter hardiness, yield, resistance to fusarium and bacteriosis, keeping quality during storage; spring garlic – high yield of large cloves, high shelf life; shallots –ultra-fast ripeness, high productivity, keeping quality during storage. The results of the long-term work of the FSVC were 140 varieties of 16 types of onion crops of various uses. Modern varieties of onion for industrial cultivation were created and submitted to the State Variety Testing in 2020: F1 Drakon, AFBAK.В статье представлена информация о направлениях исследований, результаты работы и достижения по селекции луковых культур в Федеральном государственном бюджетном научном учреждении "Федеральный научный центр овощеводства". Даны краткие исторические сведения о работе выдающихся учёных заведовавших лабораторией – В.В. Ордынского, А.Д. Плинки, И.И.Ершова, А.Ф. Агафонова. В настоящее время для промышленного производства требуются новые, отвечающие всем требованиям сорта и гибриды луковых культур отечественной селекции. В ФГБНУ ФНЦО ведется работа по изучению селекционного материала луковых культур и выделение перспективного с комплексом хозяйственно ценных признаков для создания принципиально новых, конкурентоспособных сортов и гибридов для различных зон Российской Федерации. Селекция отдельных видов луков ведется: лук репчатый – на раннеспелость, стабильно высокую урожайность, высокие показатели содержания сухого вещества (17-22%), лежкость, устойчивость к пероноспорозу, шейковой и бактериальной гнилям, с различной нормой реакции на долготу дня, для озимой и яровой культуры, в севочной культуре – с холодным способом хранения севка, хорошей лёжкость; многолетние луки – зимостойкость, высокая продуктивность зелёной массы, высокое содержание биологически активных веществ и высокая устойчивость к болезням; чеснок озимый – зимостойкость, урожайность, устойчивость к фузариозу и бактериозу, лежкость в период хранения; чеснок яровой – высокий выход крупных зубков, высокая лежкость; лук шалот – ультраскороспелость, высокая продуктивность, лежкость в период хранения. Результатами многолетней работы ФНЦО стали 140 сортов по 16 видам луковых культур различного направления использования. Созданы и переданы на Государственное сортоиспытание в 2020 году современные сорта лука репчатого для промышленного выращивания: F1 Дракон, АФБАК