Применение методов количественного цифрового фенотипирования для анализа параметров клубнеобразования диких клубненосных видов картофеля актуально для аннотации коллекций и для отбора оптимального донорного материала в работах по селекции культурного картофеля. На сегодняшний день в литературе не описано методов, позволяющих объективно количественно оценить морфологические параметры клубней дикого картофеля. В настоящей работе был проведен эксперимент по оценке морфологических характеристик клубней диких видов секции Petota Dumort. рода Solanum L. при помощи мобильного приложения SeedCounter, анализирующего изображения объектов, размещенных на стандартном листе бумаги. Двенадцать образцов генотипов из коллекции ВИР, относящихся к девяти диким видам, были выращены в вегетационных сосудах, расположенных в парнике, обтянутом укрывным материалом, в сроки вегетации культурного картофеля (Новосибирская область). Урожай клубней получен с представителей девяти генотипов. Измерена масса клубней с одного растения, урожай каждого растения проанализирован при помощи настольной версии приложения SeedCounter (http://wheatdb.org/seedcounter). Произведен подсчет клубней, для каждого клубня получены следующие характеристики: длина, ширина, площадь проекции на лист бумаги, отношение длины к ширине, округлость, закругленность, шероховатость и компактность. При попарном сравнении девяти видов по перечисленным параметрам были выявлены достоверные различия в 86 % исследуемых пар. На основании показателей отношения длины к ширине и площади проекции клубня предложена формула для вычисления объема урожая клубней с одного куста. Вычисленные значения объема урожая имеют высокую корреляцию со значениями массы урожая с одного куста. Показатель объема урожая предлагается использовать для общей характеристики клубнеобразования дикого картофеля по четырехбалльной шкале (от 0 до 3). В исследуемой группе образцов выявлены генотипы, обладающие нулевым, слабым, средним и высоким клубнеобразованием. Полученные данные частично соответствуют оценке клубнеобразования, проведенной по критериям ВИР. Различие в результатах оценки, вероятно, связано с условиями выращивания материала. Результаты применения метода позволяют рассматривать его как перспективный способ стандартного фенотипирования образцов коллекций диких видов картофеля.
The development of quantitative digital phenotyping methods for evaluation of wild potato (section Petota Dumort., genus Solanum L.) tuberization is required for annotation of genebank collections and selection of the suitable donor material for potato breeding. There are no available methods specifically designed for the quantitative analysis of wild potato tuber morphology. The current study is devoted to evaluation of wild potato tubers’ morphological characteristics using a digital image processing technique. For this purpose, the mobile application SeedSounter developed previously for grain analysis was specifically adapted for tuber phenotyping. The application estimates the number and shape of objects scattered on a standard sheet of white paper (i. e. A3 or A4). Twelve accessions from the VIR genebank collection belonging to nine Petota species were grown in pots protected with garden fabric during the growing season of cultivated potato (Novosibirsk region). Tubers were collected form plants of nine genotypes. Three genotypes did not produce tubers. The weight of tubers collected from each plant was measured. The tuber yield from each plant was analyzed using SeedCounter (http://wheatdb.org/seedcounter). The number of tubers per plant was counted; the following characteristics were extracted from the images of individual tubers: length, width, projected area, length to width ratio, сircularity, roundness, rugosity and solidity. One-way ANOVA showed a significant effect of genotype on all measured characteristics. A pairwise comparison of nine Petota accessions using all measured parameters revealed statistically significant differences between 86 % of pairs. The overall tuber yield volume for each plant was calculated as a sum of volumes of individual tubers; tuber volume was calculated from its length to width ratio and projected area. A strong correlation between the evaluated tuber yield volume and yield weight was shown. We propose tuber yield volume as a characteristic for a general evaluation of tuberization for wild potato, implementing the four-step scale from 0 to 3. According to this characteristic, the twelve wild potato accessions studied could be divided into four groups with different tuberization abilities. The evaluated tuberization ability is partially in accordance with previously obtained VIR data. The results presented demonstrate the possibility to use SeedCounter for wild potato collections phenotyping.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.