RUDN Journal of Agronomy and Animal IndustriesRUDN Journal of Agronomy and Animal IndustriesВестник Российского университета дружбы народов. Серия: Агрономия и животноводство2312-797X2312-7988Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba1952610.22363/2312-797X-2019-14-4-403-422Genetics and plant breedingГенетика и селекция растенийReview ArticleВiotechnological approaches to reduce biogenic risks in crop production: potato caseБиотехнологические подходы, снижающие биогенные риски в растениеводстве, на примере картофеляLenivkoSvetlana MikhailovnaЛенивкоСветлана Михайловна

Candidate of Biological Sciences, Associate Professor, Department of Zoology and Genetics

кандидат биологических наук, доцент кафедры зоологии и генетики

lenivko@brsu.brest.byBoykoVladimir IvanovichБойкоВладимир Иванович

Candidate of Biological Sciences, Associate Professor, Department of Botany and Ecology

кандидат биологических наук, доцент кафедры ботаники и экологии

boikobio@yandex.byBrest State A.S. Pushkin UniversityБрестский государственный университет имени А.С. Пушкина15122019144VOL 14, NO4 (2019)ТОМ 14, №4 (2019)40342229122019Copyright ©; 2019, Lenivko S.M., Boyko V.I.Copyright ©; 2019, Ленивко С.М., Бойко В.И.2019Lenivko S.M., Boyko V.I.Ленивко С.М., Бойко В.И.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://agrojournal.rudn.ru/agronomy/article/view/19526

The article presents an overview of the biogenic agro-ecological risks in crop production, to reduce which it is possible to use biotechnological approaches. Ways to reduce the negative impact of the two most common harmful objects, the сolorado potato beetle ( Leptinotarsa decemlineata Say) and phytophthoras ( Phytophthora infestans (Mont.) De Bary), which lead to significant losses of potato yield, are considered. It is shown that the currently used methods of plant cell engineering (somatic hybridization and microclonal reproduction) are environmentally sound biotechnological methods of controlling black eye rot potato. The need to develop genetically engineered methods is associated with an exacerbation of biogenic agroecological risks, the reduction of which is an important approach is a proactive introgressive breeding strategy based on cell engineering and molecular methods.

Приведен обзор биогенных агроэкологических рисков в растениеводстве, для снижения которых возможно использование биотехнологических подходов. Рассмотрены пути, предлагаемые современной биотехнологией, для снижения негативного влияния двух наиболее распространенных вредоносных объектов: колорадского жука ( Leptinotarsa decemlineata Say) и фитофторы ( Phytophthora infestans (Mont.) de Bary), приводящих к значительным потерям урожая картофеля. Проведен анализ возможных потенциальных рисков, связанных с использованием трансгенных организмов. Показано, что применяемые в настоящее время методы клеточной инженерии растений (соматическая гибридизация и микроклональное размножение) являются экологически оправданными биотехнологическими способами борьбы с фитофторозом. Потребность разработки генно-инженерных методов связана с обострением биогенных агроэкологических рисков, для снижения которых эффективна стратегия упреждающей интрогрессивной селекции, основанной на клеточноинженерных и молекулярных методах.

biogenic agro-ecological risksmicroclonal propagationtransgenic plantsSolanum tuberosum LLeptinotarsa decemlineata SayPhytophthora infestans (Mont.) de BarySolanum tuberosum LLeptinotarsa decemlineata SayPhytophthora infestans (Mont.) de Baryбиогенные агроэкологические рискимикроклональное размножениетрансгенные растенияBELSTAT. Available from: http://www.belstat.gov.by/ofitsialnaya-statistika/ [Accessed 1st August 2019].Национальный статистический комитет Республики Беларусь. Режим доступа: http://www.belstat.gov.by/ofitsialnaya-statistika/. Дата обращения: 01.08.2019.FAOSTAT. Available from: http://www.fao.org/faostat/ru/#data/QC [Accessed 29th October 2019].FAOSTAT // Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН. Режим доступа: http://www.fao.org/faostat/ru/#data/QC Дата обращения: 29.10.2019.Khavkin EE. Resistance of potatoes to black eye rot by view of molecular biotechnologist. In: Kharchenko PN. (ed.) Problemy agrobiotekhnologii [Problems of agrobiotechnology]. Moscow: VNIISB Publ.; 2012. p. 69-92. (In Russ).Хавкин Э.Е. Устойчивость картофеля к фитофторозу глазами молекулярного биотехнолога // Проблемы агробиотехнологии / под ред. П.Н. Харченко. М.: ВНИИСБ, 2012. С. 69—92.Dyakov YT, Elanskiy SN. Population genetics Phytophthora infestans. In: Dyakov YT, Sergeeva YV. (ed.) Mikologiya segodnya [Mycology today]. Moscow: National Mycology Academy Publ.; 2007. 1:107-139. (In Russ).Дьяков Ю.Т., Еланский С.Н. Популяционная генетика Phytophthora infestans // Микология сегодня / под ред. Ю.Т. Дьякова, Ю.В. Сергеева. М.: Национальная академия микологии, 2007. Т. 1. С. 107—139.Chashinskiy AV. Mexican varieties S. stoloniferum and S. polytrichon for creation of initial material resistant to black eye rot. In: Turko SA. (ed.) Kartofelevodstvo [Potato Growing]. Minsk: Research and Practical Centre of National Academy of Sciences of Belarus for Potato, Fruit and Vegetable Growing; 2015. 23:56-68. (In Russ).Чашинский А.В. Использование мексиканских видов S. stoloniferum и S. polytrichon при создании исходного материала, устойчивого к фитофторозу // Картофелеводство: сб. науч. тр. / под ред. С.А. Турко. Минск: Науч.-практ. центр Нац. акад. наук Беларуси по картофелеводству и плодоовощеводству, 2015. Т. 23. С. 56—68.Fadina OA, Beketova MP, Sokolova EA, Kuznetsova MA, Smetanina TI, Rogozina EV, Khavkin EE. Anticipatory breeding: molecular markers as a tool in developing donors of potato (Solanum tuberosum L.) late blight resistance from complex interspecific hybrids. Agricultural Biology.2017; 52(1):84-94. (In Russ). doi: 10.15389/agrobiology.2017.1.84rusФадина О.А., Бекетова М.П., Соколова Е.А., Кузнецова М.А., Т.И. Сметанина Т.И., Рогозина Е.В., Хавкин Э.Е. Упреждающая селекция: использование молекулярных маркеров при создании доноров устойчивости картофеля (Solanum tuberosum L.) к фитофторозу на основе сложных межвидовых гибридов // Сельскохозяйственная биология. 2017. Т. 52. № 1. С. 84—94. doi: 10.15389/agrobiology.2017.1.84rusYakovleva GA. Somatic hybridization and cell selection of potatoes (Solanum tuberosum L.). In: Kilchevskij AV, Khotyleva LV. (ed.) Biotekhnologiya v selektsii rastenii. Kletochnaya inzheneriya [Biotechnology in plant breeding. Cell engineering]. Minsk: Belorusskaya nauka Publ.; 2012. 3:217-250. (In Russ).Яковлева Г.А. Соматическая гибридизация и клеточная селекция картофеля (Solanum tuberosum L.) // Биотехнология в селекции растений. Клеточная инженерия / науч. ред. А.В. Кильчевский, Л.В. Хотылева. Минск: Белорусская наука, 2012. Т. 3. С. 217—250.Yakovleva GA, Semanyuk TV, Kondratyuk AV, Bashko DV, Rodkina IA. Genital breeding of somatic hybrids and new potatoes initial forms creation. In: Turko SA. (ed.) Kartofelevodstvo [Potato Growing]. Minsk: Research and Practical Centre of National Academy of Sciences of Belarus for Potato, Fruit and Vegetable Growing; 2017. 25:94-104. (In Russ).Яковлева Г.А., Семанюк Т.В., Кондратюк А.В., Башко Д.В., Родькина И.А. Селекция генеративного потомства соматических гибридов и создание новых исходных форм картофеля // Картофелеводство: сб. науч. тр. / под ред. С.А. Турко. Минск: Науч.-практ. центр Нац. акад. наук Беларуси по картофелеводству и плодоовощеводству, 2017. Т. 25. С. 94—104.Jacobsen E, Schouten HJ. Cisgenesis, a new tool for traditional plant breeding, should be exempted from the regulation on genetically modified organisms in a step by step approach. Potato Research. 2008; 51:75-88. doi: 10.1007/s11540-008-9097-yJacobsen E., Schouten H.J. Cisgenesis, a new tool for traditional plant breeding, should be exempted from the regulation on genetically modified organisms in a step by step approach // Potato Research. 2008. Vol. 51. P. 75—88. doi: 10.1007/s11540-008-9097-yYankovskaya EN, Vojtka DV, Brechko EV, Elisovetskaya DS, Nastas TN. Ontogenetic peculiarities of colorado potato beetle susceptibility to bio-preparation and plant extracts. In: Turko SA. (ed.) Kartofelevodstvo [Potato Growing]. Minsk: Research and Practical Centre of National Academy of Sciences of Belarus for Potato, Fruit and Vegetable Growing; 2014; 22:78-88. (In Russ).Янковская Е.Н., Войтка Д.В., Бречко Е.В., Елисовецкая Д.С., Настас Т.Н. Онтогенетические особенности восприимчивости колорадского жука к воздействию биопрепаратов и растительных экстрактов // под ред. С.А. Турко. Минск: Науч.-практ. центр Нац. акад. наук Беларуси по картофелеводству и плодоовощеводству, 2014. Т. 22. С. 78—88.Perlak FJ, Stone TB, Muskopf YM, Petersen LJ, Parker GB, McPherson SA, Wyman J, Love S, Reed G, Biever D, Fischhoff DA. Genetically improved potatoes: protection from damage by colorado potato beetles. Plant Molecular Biology. 1993; 22(2):313-321. doi: 10.1007/BF00014938Perlak F.J., Stone T.B., Muskopf Y.M., Petersen L.J., Parker G.B., McPherson S.A., Wyman J., Love S., Reed G., Biever D., Fischhoff D.A. Genetically improved potatoes: protection from damage by colorado potato beetles // Plant Molecular Biology. 1993. Vol. 22. No. 2. P. 313— 321. doi: 10.1007/BF00014938James C, Krattiger AF. Global Review of the Field Testing and Commercialization of Transgenic Plants, 1986 to 1995: The First Decade of Crop Biotechnology. ISAAA Briefs No 1. Ithaca, NY: ISAAA; 1996.James C., Krattiger A.F. Global Review of the Field Testing and Commercialization of Transgenic Plants, 1986 to 1995: The First Decade of Crop Biotechnology // ISAAA Briefs No. 1. ISAAA: Ithaca, NY, 1996. 31 p. Available from: http://www.isaaa.org/resources/publications/ briefs/01/download/isaaa-brief-01-1996.pdfISAAA. Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops: 2016. ISAAA Brief No. 52. Ithaca, NY: ISAAA; 2016.Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops: 2016. ISAAA Brief No. 52. ISAAA: Ithaca, NY, 2016. 135 p. Available from: http://www.isaaa.org/resources/publications/briefs/ 52/download/isaaa-brief-52-2016.pdfMozgova GV. Otsenka riskov vozdeistviya GMO na sokhranenie I ustoichivoe ispol'zovanie biologicheskogo raznoobraziya, s uchetom riskov dlya zdorov'ya cheloveka [Risk assessment of the impact of GMOs on the conservation and sustainable use of biological diversity, considering risks to human health]. Minsk: Pravoiekonomika Publ.; 2014. (In Russ).Мозгова Г.В. Оценка рисков воздействия ГМО на сохранение и устойчивое использование биологического разнообразия, с учетом рисков для здоровья человека. Минск: Право и экономика, 2014. 58 с.