Маш и урд: перспективы возделывания и селекции в Российской Федерации

Расширение разнообразия продукции растениеводства в Российской Федерации может быть отчасти достигнуто интродукцией и привлечением в производство малораспространенных и недооцененных сельскохозяйственных культур. Маш (Vigna radiata (L.) R. Wilczek) и урд (V. mungo (L.) Hepper) – зернобобовые культуры, возделываемые на ограниченных площадях в РФ. Между тем маш занимает около 8.5 % мировых производственных площадей под зернобобовыми культурами (без сои). Его культивируют преимущественно в странах ЮгоВосточной Азии, однако в настоящее время возделывание культуры расширяется на весь субтропический пояс земного шара. В Российской Федерации эти культуры можно с успехом выращивать на поливе в ряде регионов юга Европейской части страны и Дальнего Востока, где температуры во время их вегетации около 28–30 °C и всегда выше 15 °C. Цель этой статьи – обобщение мирового опыта возделывания и селекционного улучшения маша и урда как культур, перспективных для выращивания в определенных почвенно-климатических зонах Российской Федерации. Освещаются мировое производство, направления использования этих высокобелковых культур, история и особенности селекции, в том числе в СССР. Для расширения культивирования обеих культур в РФ необходимы их популяризация и развитие селекции. Основные требования к современным сортам включают устойчивость к биотическим и абиотическим стрессорам, которая может быть интрогрессирована из диких родичей. Большое значение обеих культур в странах Азии привело к бурному развитию там молекулярных исследований. Геном урда секвенирован, геном маша секвенирован частично. Маркированы и картированы некоторые гены и QTL признаков адаптивности у ряда диких видов рода Vigna. Обсуждается роль диких родичей в селекции маша и урда. В мировых генбанках накоплены значительные генетические ресурсы обеих культур. Все это создает предпосылки для развития маркер-опосредованной и геномной селекции.

1. Бурляева М.О., Гуркина М.В., Тихонова Н.И. Маш, урд. Исходный материал для селекции при орошении в условиях Прикаспийской низменности. Каталог мировой коллекции ВИР. Вып. 818. СПб., 2014.

2. Бурляева М.О., Гуркина М.В., Чебукин П.А. Виды рода Vigna Savi в коллекции ВИР: эколого-географическое разнообразие и перспективы использования. Труды XIV Съезда Русского ботанического общества и конференции «Ботаника в современном мире». Махачкала, 2018;2:371-373.

3. Бурляева М.О., Гуркина М.В., Чебукин П.А., Киселева Н.А. Международный классификатор видов рода Vigna Savi. СПб., 2016.

4. Вишнякова М.А., Буравцева Т.В., Булынцев С.В., Бурляева М.О., Семенова Е.В., Сеферова И.В., Александрова Т.Г., Яньков И.И., Егорова Г.П. Стратегия и тактика мобилизации генетических ресурсов зернобобовых в коллекцию ВИР на рубеже XX–XXI веков. Тр. по прикл. ботан., генет. и селекции. СПб., 2012;169:41-52.

5. Гафуров Б.Г. Таджики (древнейшая, древняя и средневековая история). Душанбе, 1989;Т. 1.

6. Дитмер Э.Э., Иванов Н.Р., Попова Г.М. Phaseolus L.– Фасоль. Культурная флора СССР. Зерновые бобовые. М.; Л., 1937;IV:457-621.

7. Иванов Н.Р. Новые зерновые бобовые культуры для южных районов СССР. Достижения и перспективы в области прикладной ботаники, генетики и селекции. Л., 1929;267-278.

8. Иванов Н.Р. Фасоль. М.; Л., 1949.

9. Курьянович А.А. Изменение параметров водного режима маша (Vigna radiata L. (R) Wilczek) как показателя адаптационных возможностей маша к условиям Среднего Поволжья. Матер. III Междунар. конф. «Роль физиологии и биохимии в интродукции и селекции овощных, плодово-ягодных и лекарственных растений», Москва, 15–17 февраля, 2017;289-292.

10. Носирова М.Д. Влияние приемов возделывания на фотосинтетические, симбиотические параметры и продуктивность маша (Vigna radiate (L.) R. Wilczek). Изв. Калинингр. гос. техн. ун-та. 2012;27:200-205.

11. Павлова А.М. Сорта маша для новых районов орошаемого земледелия. Тр. по прикл. ботан., генет. и селекции. 1952;29:67-70.

12. Павлова А.М. Итоги изучения исходного материала зерновых бобовых культур на Среднеазиатской опытной станции ВИР. Селекция, агротехника зерновых в Средней Азии: Материалы научно-производственной конференции по увеличению производства зерна в Средней Азии. Ташкент, 1966;118-124.

13. Павлова А.М., Глушенкова Н.И. Бобовые культуры в пожнивных посевах в Узбекистане. Тр. по прикл. ботан., генет. и селекции. 1962;34:63-71.

14. Adsule R.N., Kadam S.S., Salunkhe D.K. Chemistry and technology of green gram (Vigna radiata [L.] Wilczek). Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 1986;25(1):73-105.

15. Afzal M.A., Murshad A.N.M.M.M., Bakar M.A., Hamid A., Salahuddin A.B.M. Mungbean Cultivation in Bangladesh. Pulse Research Station, Bangladesh Agricultural Research Institute: Gazipur, Bangladesh, 2008.

16. Akpapunam M. Mung bean (Vigna radiate (L.) Wilczek). Eds. E. Nwokolo, J. Smartt. Food and Feed from Legumes and Oilseeds. New York: Chapman and Hall, 1996;209-215.

17. Ali M., Gupta S. Carrying capacity of Indian agriculture: Pulse crops. Curr. Sci. 2012;102(6):874-881.

18. Anwar F., Latif S., Przybylski R., Sultana B., Ashraf M. Chemical composition and antioxidant activity of seeds of different cultivars of mungbean. J. Food Sci. 2007;72(7):503-510.

19. Arumuganathan K., Earle E.D. Nuclear DNA content of some important plant species. Plant Mol. Biol. Rep. 1991;9:208-218.

20. Aykroyd W.R., Doughty J. Legumes in human nutrition. FAO Nutritional Studies No. 19. Rome: Food and Agriculture Organization of the United Nations, 1964.

21. Baligar V.C., Fageria N.K. Agronomy and physiology of tropical cover crops. J. Plant Nutr. 2007;30(8):1287-1339.

22. Bisht I.S., Singh M. Germplasm utilization. Genetic and Genomic Resources of Grain Legume Improvement. London: Elsevier Science, 2013;248-253. DOI 10.1016/B978-0-12-397935-3.00010-4.

23. Castillo C., Fuller D. Still too fragmentary and dependent upon chance? Advances in the study of early Southeast Asian archaeobotany. Eds. B. Bellina, E.A. Bacus, O. Pryce, J. Weissman Christie. Fifty Years of Archaeology in Southeast Asia: Essays in Honour of Ian Glover. Bangkok; London: River Books, 2010; 91-111.

24. Chaitieng B., Kaga A., Tomooka N., Isemura T., Kuroda Y., Vaughan D.A. Development of a black gram [Vigna mungo (L.) Hepper] linkage map and its comparison with an azuki bean [Vigna angularis (Willd.) Ohwi and Ohashi] linkage map. Theor. Appl. Genet. 2006; 113(7):1261-1269.

25. Chandel K.P.S., Lester R.N.F., Starling R.J. The wild ancestors of urid and mung beans (Vigna mungo (L.) Hepper and V. radiate (L.) Wilczek). Bot. J. Linn. Soc. 1984;89:85-96. DOI 10.1111/j.1095-8339.1984.tb01002.x.

26. Chankaew S., Isemura T., Naito K., Ogiso-Tanaka E., Tomooka N., Somta P., Kaga A., Vaughan D.A., Srinives P. QTL mapping for salt tolerance and domestication-related traits in Vigna marina subsp. oblonga, a halophytic species. Theor. Appl. Genet. 2014;127(3):691- 702. DOI 10.3390/ijerph120605685.

27. Chivenge P., Mabhaudhi T., Modi A.T., Mafongoya P. The potential role of neglected and underutilised crop species as future crops under water scarce conditions in Sub-Saharan Africa. Int. J. Environ. Res. Public. Health. 2015;12:5685-5711. DOI 10.3390/ijerph120605685.

28. CRN (Core Road Network) India, 2011. http://www.crnindia.com/commodity/urad.html.

29. Dana S. The cross between Phaseolus aureus Roxb. and P. mungo L. Genetica. 1966;37:259-274.

30. Dе D.N., Krishnan R. Cytological studies of the hybrid Phaseolus aureus ×P. mungo. Genetica. 1966;37:588-600.

31. Dempewolf H., Baute G., Anderson J., Kilian B., Smith C., Guarino L. Past and future use of wild relatives in crop breeding. Crop Sci. 2017;57:1070-1082. DOI 10.2135/cropsci2016.10.0885.

32. Dikshit H.K., Jhang T., Singh N.K., Koundal K.R., Bansal K.C., Chandra N., Tickoo J.L., Sharma T.R. Genetic differentiation of Vigna species by RAPD, URP and SSR markers. Biol. Plant. 2007;51(3): 451-457.

33. Ebert A. Ex situ conservation of plant genetic resources of major vegetables. Eds. M.N. Normah, H.F. Chin, B.M. Reed. Conservation of Tropical Plant Species. New York: Springer Science+Business Media, 2013;373-417.

34. Establishing the International Mungbean Improvement Network, 2016. https://avrdc.org/intl-mungbean-network (date of the application 29.09.2018).

35. Fuller D.Q. Contrasting patterns in crop domestication and domestication rates: recent archaeo-botanical insights from the Old World. Ann. Bot. 2007;100(5):903-924.

36. Fuller D.Q., Harvey E. The archaeobotany of Indian pulses: identifcation, processing and evidence for cultivation. Env. Archaeol. 2006; 11(2):219-246.

37. Guleria P., Kumar V. Understanding the phenylpropanoid pathway for agronomical and nutritional improvement of mungbean. J. Hort. Sci. Biotech. 2017;92:335-348.

38. Gupta S.K., Souframanien J., Gopalakrishna T. Construction of a genetic linkage map of black gram, Vigna mungo (L.) Hepper, based on molecular markers and comparative studies. Genome. 2008;51:628- 637. DOI 10.1139/G08-050.

39. Ignacimuthu S., Babu C.R. Breeding potential of Vigna sublobata (Roxb.) in the improvement of mung bean. Curr. Sci. 1984;53:786-788.

40. ILDIS World Database of Legumes. 2009. International Legume Database & Information Service. http://www.ildis.org.

41. Indira M., Kurup P.A. Blackgram a hypolipimic pulse. Nat. Prod. Radiance. 2003;2(5):240-242.

42. Iseki K., Takahashi Y., Muto C., Naito K., Tomooka N. Diversity and evolution of salt tolerance in the genus Vigna. PLoS One. 2016; 1(10):e0164711.

43. Iseki K., Takahashi Y., Muto C., Naito K., Tomooka N. Diversity of drought tolerance in the genus Vigna. Front. Plant Sci. 2018;9:729. DOI 10.3389/fpls.2018.00729.

44. Jaaska V., Jaaska V. Isoenzyme differentiation between Asian beans Vigna radiate and V. mungo. Biochem. Physiol. Pflanzen. 1989;185: 41-53.

45. Jansen P.C.M. Vigna mungo (L.) Hepper. Record from Protabase. PROTA (Plant Resources of Tropical Africa. Wageningen, 2006.

46. Javed I., Ahmad H.M., Ahsan M., Ali Q., Ghani M.U., Iqbal M.S., Rashid M., Akram H.N. Induced genetic variability by gamma radiation and traits association study in mung bean (Vigna radiata L.). Life Sci. J. 2014;11(8s):530-539.

47. Kang J.K., Kim S.K., Kim M.Y., Lestari P., Kim K.H., Ha B.K., Jun T.H., Hwang W.J., Lee T., Lee J., Shim S., Yoon M.Y., Jang Y.E., Han K.S., Taeprayoon P., Yoon N., Somta P., Tanya P., Kim K., Gwag J.G., Moon J.K., Lee Y.H., Park B.S., Bombarely A., Doyle J.J., Jackson S.A., Schafleitner R., Srinives P., Varshney R.K., Lee S-H. Genome sequence of mungbean and insights into evolution within Vigna species. Nat. Commun. 2014;5:5443.

48. Kang Y.J., Satyawan D., Shim S., Lee T., Lee J., Hwang W.J., Kim S.K., Lestari P., Laosatit K., Kim K.H., Ha T.J., Chitikineni A., Kim V.Y., Ko J.-M., Gwag J.-G., Moon J.-K., Lee Y.-H., Park B.-S., Varshney R.K., Lee S-H. Draft genome sequence of adzuki bean, Vigna angularis. Sci. Rep. 2015;5:8069.

49. Keatinge J.D.H., Easdown W.J., Yang R.Y., Chadha M.L., Shanmugasundaram S. Overcoming chronic malnutrition in a future warming world: the key importance of mungbean and vegetable soybean. Euphytica. 2011;180:129-141.

50. Kim S.K., Nair R.M., Lee J., Lee S.-H. Genomic resources in mungbean for future breeding programs. Front. Plant Sci. 2015;6:626.

51. Krishna K.R. Agroecosystems of South India: Nutrient Dynamics, Ecology and Productivity. Boca Raton, Fla.: Brown Walker Press, 2010.

52. Kumar V.L., Singhal A. Germinating seeds of the mung bean, Vigna radiata (Fabaceae), as a model for the preliminary evaluation of cytotoxic effects of drugs. Biocell. 2009;33(1):19-24.

53. Lawn R.J., Ahn C.S. Mungbean (Vigna radiate (L.) Wilczek Vigna mungo (L.) Hepper). Eds. R.J. Summerfeld, E.H. Roberts. Grain Legume Crops. London: William Collins Sons & Co. Ltd, 1985;584-623.

54. Lawn R.J., Cottrell A. Wild mungbean and its relatives in Australia. Bilogist. 1988;35:267-273.

55. Liu C., Wu J., Wang L., Fan B., Cao Z., Su Q., Zhang Z., Wang•Y., Tian J., Wang S. Quantitative trait locus mapping under irrigated and drought treatments based on a novel genetic linkage map in mungbean (Vigna radiata L.). Theor. Appl. Genet. 2017. DOI 10.1007/s00122-017-2965-6.

56. Marechal R., Mascherpa J.M., Stainier F. Etude taxonomique d’un groupe complexe d’especes des genres Phaseolus et Vigna (Papilionaceae) sur la base de donnees morphologiques et polliniques, traitees par l’analyse informatique. Boissiera. 1978;28:1-273.

57. Mathivathana M.К., Jagadeeshselvam N., Madhumitha B., Karthikeyan A., Pandiyan M., Karthikeyan G., Vanniarajan C., Raveendran M., Senthil N., Sudha M. Screening and identifcation of SSR markers for genetic diversity for Mung bean [Vigna radiata (L.) Wilczek]. Int. J. Curr. Microbiol. Appl. Sci. 2018;7(04):789-793.

58. McCouch S., Baute G.J., Bradeen J., Bramel P., Bretting P.K., Buckler E., Burke J.M., Charest D., Cloutier S., Cole G., Dempewolf H., Dingkuhn M., Feuillet C., Gepts P., Grattapaglia D., Guarino L., Jackson S., Knapp S., Langridge P., Lawton-Rauh A., Lijua Q., Lusty C., Michael T., Myles S., Naito K., Nelson R.L., Pontarollo R., Richards C.M., Rieseberg L., Ross-Ibarra J., Rounsley S., Hamilton R.S., Schurr U., Stein N., Tomooka N., van der Knaap E., van Tassel D., Toll J., Valls J., Varshney R.K., Ward J., Waugh R., Wenzl P., Zamir D. Agriculture: Feeding the future. Nature. 2013; 499:23-24. DOI 10.1038/499023a.

59. Mogotsi K.K. Vigna radiate (L.) R. Wilczek. PROTA 1: Cereals and pulses/Céréales et légumes secs. PROTA, Wageningen, Netherlands, 2006.

60. Nath A., Maloo S.R., Barman K.K., Meena B.L., Devi G., Yadav G.S., Tak S. Molecular characterization of green gram [Vigna radiata (L.) Wilczek] for future breeding programme. Int. J. Curr. Microbiol. Appl. Sci. 2017;6(6):1385-1398.

61. Oghbaei M., Prakash J. Nutritional, ling on total and bioaccessible nutrients and bioactive components. J. Food Sci. Technol. 2017;54(4): 871-879.

62. Padulosi S., Hodgkin T., Williams J.T., Haq N. Underutilized crops: trends, challenges and opportunities in the 21th century. Managing Plant Diversity. Wallingford, U K, CAB International, 2002;323-338.

63. Pandiyan M., Senthil N., Ramamoorthi N., Muthiah A.R., Tomooka N., Duncan V., Jayaraj T. Interspecifc hybridization of Vigna radiata×13 wild Vigna species for developing MYMV donar. Electron. J. Plant Breed. 2010;1:600-610.

64. Protein quality evaluation: report of the Joint FAO/WHO Expert Consultation, Bethesda, Md., USA, 4–8 December 1989. Rome, Italy: Food and Agricultural Organization of the United Nations. 1991.

65. Purseglove J.W. Tropical Crops: Dicotyledons. London, 1977.

66. Ravi J., Singh J.P., Minocha J.L. Meiotic behaviour of interspecifc hybrids V. radiata×V. mungo. Proc. First Symp. Crop Improvement. Coimbatore, India, 1987;58-59.

67. Schafleitner R., Nair R., Rathore A., Wang Y., Lin C., Chu S.H., Lin P.Y., Chang J.C., Ebert A.W. The AVRDC – The world vegetable center mungbean (Vigna radiata) core and mini core collections. BMC Genomics. 2015;16(1):344. DOI 10.1186/s12864-015-1556-7.

68. Sen N.K., Ghosh A.K. Interspecifc hybridization between Phaseolus aureus Roxb. (green gram) and Ph. mungo L. (black gram). Bull. Bot. Soc. Bengal. 1963;14:1-4.

69. Sharma O.P., Bambawale O.M., Gopali J.B., Bhagat S., Yelshetty S., Singh S.K., Anand R., Singh O.M. Field guide mung bean and urd bean. Government of India, Department of Agricultural and Cooperation, NCIPM, ICAR, New Delhi, India, 2011.

70. Sharma P., Mishra N.K. Ethno-medicinal uses and agro-biodiversity of Barmana region in Bilaspur district of Himachal Pradesh, Northwestern Himalaya. Ethnobotanical Leaflets. 2009;13:709-721.

71. Singh B.V., Ahuja M.R. Phaseolus sublobata Roxb: A source of resistance to yellow mosaic virus for cultivated mung. Indian J. Genet. 1977;37:130-132.

72. Souframanien J., Dhanasekar P. Advances in greengram and blackgram genomics. Legumes in the Omic Era. New York, 2014;155-184. DOI 10.1007/978-1-4614-8370-0_8.

73. Souframanien J., Gopalakrishna T. ISSR and SCAR markers linked to the mungbean yellow mosaic virus (MYMV) resistance gene in blackgram [Vigna mungo (L.) Hepper]. Plant Breed. 2006;125: 619-622.

74. Souframanien J., Reddy K.S. De novo assembly, characterization of immature seed transcriptome and development of genic-SSR markers in black gram [Vigna mungo (L.) Hepper]. PLoS One. 2015;10(6): e0128748. DOI 10.1371/journal.pone.0128748.

75. Srinives P., Somta P., Sompta Ch. Genetics and breeding of resistance to bruchids (Callosobruchus spp.) in Vigna crops: A review. NU Int. J. Sci. 2007;4(1):1-17.

76. Stagnari F., Maggio A., Galieni A., Pisante M. Multiple benefts of legumes for agriculture sustainability: an overview. Chem. Biol. Technol. Agric. 2017;4(2):1-13.

77. Takahashi Y., Somta P., Muto C., Iseki K., Naito K., Pandiyan M., Natesan S., Tomooka N.. Novel genetic resources in the genus Vigna unveiled from gene bank accessions. PLoS One. 2016;11(1):e0147568.

78. Tomooka N., Naito K., Kaga A., Sakai H., Isemura T., Ogiso-Tanaka E., Iseki K., Takahashi Y. Evolution, domestication and neo-domestication of the genus Vigna. Plant Genet. Resour. 2014;12:S168-S171. DOI 10.1017/S1479262114000483.

79. Tomooka N., Vaughan D.A., Moss H., Mixted N. The Asian Vigna: Genus Vigna Subgenus Ceratotropis Genetic Resources. New York: Kluwer, 2003.

80. Tresina P.S., Daffodil D.E., Lincy P., Mohan V.R. Assesment of biochemical composition and nutritional potential of three varieties of Vigna radiata (L.) Wilezek. Biolife. 2014;2(2):655-667.

81. Tresina P.S., Kamatchi A., Kala B., Mohan V.R., Vadivel V. The biochemical composition and nutritional potential of three varieties of Vigna mungo (L.) Hepper. Adv. Biores. 2010;1(2):6-16.

82. Verdcourt B. Studies in the Leguminosae – Papilionoideae for the “Flora of Tropical East Africa”: IV. Kew Bull. 1970;24.

83. Verma R.P.S., Singh D.P. Problems and prospects of interspecifc hybridization involving green gram and black gram. Indian J. Agric. Sci. 1986;56:535-537.

84. Vishalakshi B., Umakanth B., Shanbhag A.P., Ghatak A., Sathyanarayanan N., Madhav M.S., Krishna G.G., Yadla H. RAPD assisted selection of black gram (Vigna mungo L. Hepper) towards the development of multiple disease resistant germplasm. 3 Biotech. 2017; 7(1):1.

85. Watt E.E., Marechal R. The differences between mung and urid beans. Trop. Grain Bull. 1977;7:31-33.

86. Yoshida Y., Marubodee R., Ogiso-Tanaka E., Iseki K., Isemura T., Takahashi Y., Somta P., Muto C., Iseki K., Naito K., Pandiyan M., Natesan S., Tomooka N. Salt tolerance in wild relatives of adzuki bean, Vigna angularis (Willd.) Ohwi et Ohashi. Genet. Resour. Crop Evol. 2016;63:627. DOI 10.1007/s10722-015-0272-0.