авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 7 |

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ К.Д. ГЛИНКИ КАФЕДРА СЕЛЕКЦИИ И СЕМЕНОВОДСТВА ...»

-- [ Страница 2 ] --

Очевидно, в связи с селекцией пшеницы следует ожидать появления генетических из менений на различных уровнях организации растительного организма - от морфологического до молекулярного. Для контроля изменчивости организмов в ходе селекционной работы при меняется большое количество морфологических и физиологических показателей. В послед ние годы для изучения генетических систем применяются новые методы, основанные на про явлении полиморфизма и генетической роли молекулярных маркерных систем: изофермен тов, ДНК-маркеров, специфических запасных белков. В настоящее время считается твердо установленным, что аллельные варианты запасных белков злаков служат информационными маркерами различных признаков и свойств. Отмечается связь структуры и электрофоретиче ских свойств запасных белков с эволюцией злаков и функционированием адаптивных про цессов в ходе активизации защитно-приспособительных функций (6, 3, 5, 2).

Однако протекающие на уровне запасных белков микроэволюционные процессы, со провождающие селекцию пшеницы, не изучены, что существенно сдерживает применение белковых маркеров в селекции. В связи с этим нами был проведен генетико-статистический анализ глиадинов по группам сортов твердой пшеницы различной селекционной подвинуто сти (местные и стародавние;

районированные;

перспективные), и сортов озимой мягкой пше ницы на различных этапах селекции (т.е. во временнм градиенте). Материалом для исследо ваний послужила коллекция Всероссийского НИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова, иден тифицированная по электрофоретическим спектрам глиадинов (1). Всего выделено 410 сор тов, которые были разбиты на 9 групп по времени поступления сортообразцов в мировую коллекцию. При этом в первую группу вошли сорта, поступившие в ВИР на заре селекции пшеницы (т.е. по существу, столетней давности). Эти 9 групп и отражают 9 этапов селекции.

Исследования позволили впервые вскрыть на микроэволюционном уровне наличие у глиадинов ряда существенных генетических процессов (явлений), сопровождающих селекцию пшеницы. Экспериментально на уровне белковых молекул установлено наличие следующих ге нетических явлений. В результате селекции произошло существенное изменение компонентного и фракционного состава,,, – глиадинов, экспрессии компонентов. Выявлено общее умень шение среднего числа генов (компонентов) в генетическом пуле глиадинов твердой пшеницы. У твердой пшеницы практически исчезли компоненты 1, 8, &6&. В ряде случаев селекция сопро вождалась увеличением частот отдельных компонентов (3, 4, 6,, 1, 2, 7) и уменьшением других (2, 5, 3, 5). У твердой пшеницы выявлены существенные изменения соотношения час тот электрофоретически более подвижных (более легких) компонентов и менее подвижных – в сторону увеличения первых (- и -фракций) и уменьшения вторых (-фракции).

Существенное изменение числа компонентов электрофоретического спектра в резуль тате селекции установлено не только у твердой пшеницы, но и мягкой. Так, если соотноше ние числа многокомпонентных и малокомпонентных спектров сортов ранней селекции (I-II этапы в начале ХХ века) составляло 3,1, то у сортов поздней селекции (IX этап) (конец ХХ века) оно снизилось до 0,94, т.е. в 3,3 раза (табл. 1, рис. 1).

Проведен тотальный анализ корреляционных связей индивидуальных компонентов по различным группам сортов, по 9-ти этапам селекции. По отдельным группам сортов для каж дого индивидуального компонента составлены профили его сопряженности со всеми осталь ными компонентами спектра. Выявлено, что каждый компонент характеризуется своей обла стью крупномасштабной сопряженности. При изучении этих областей в градиенте подвижно сти компонентов от анода к катоду (т.е. «вдоль» спектра) обнаружено смещение участков крупномасштабной сопряженности. Это явление названо нами корреляционной волной в обобщенном электрофоретическом спектре глиадинов. Она связана с кластерной организаци ей глиадинкодирующих генов, вследствие чего родственные компоненты (сцепленные или аллельные гены) в обобщенном спектре глиадинов статистически размещаются близко.

Таблица 1 – Соотношение частот малокомпонентных - и -фракций спектров глиадина к многокомпонентным Фракции глиадинов Этапы селекции ранние средние поздние 6,27 4,12 2,46 8, 0,82 1,25 2,10 6, для – 2 = 15,8 2001 (2) = 13, 3, Соотношение 2, 1, 0, 1-2 этапы 3-4 этапы 5-6 этапы 7-8 этапы 9 этап Этапы селекции Рис. 1. Изменение соотношения числа много- и малокомпонентных электрофоретических спектров сортов озимой пшеницы в результате вековой селекции (~1910-1990 гг.) Как указывалось, в процессе селекции у сортов озимой пшеницы произошло общее снижение числа компонентов в белковом спектре. Однако представляет интерес выяснить, за счет каких фракций произошло это изменение. Для ответа на этот вопрос у групп сортов на разных этапах селекции были раздельно подсчитаны число компонентов различных фракций глиадинов. Затем определяли соотношение частот «малокомпонентные : многокомпонент ные». Результаты показывают, что под влиянием фактора селекции у озимой пшеницы суще ственно уменьшилась доля сортов, имеющих малокомпонентные -глиадины, и увеличилась доля сортов, имеющих многокомпонентные -глиадины. Этот вывод существенен по высше му порогу вероятности безошибочных прогнозов.

Таким образом, селекция «действовала» на фракции - и -глиадинов разнонаправ ленно, уменьшая долю первых и увеличивая долю вторых. Любопытно, что это происходило на фоне общего уменьшения числа компонентов белкового спектра. Отметим также, что у твердой пшеницы отмечается обратная картина: увеличилось число более подвижных, более низкомолекулярных и более «катодных» (электроположительных) компонентов.

В свете полученных данных представляет интерес краткий анализ структуры - и глиадинов. -глиадины характеризуются очень высоким содержанием глютамина, глютами новой кислоты (до 56%) и пролина (до 30%), большим числом гидрофобных групп. Необы чайно высокое содержание глютамина и пролина ставит -гладины в разряд самых специали зированных и совершенных запасных белков. Они заключают в себе богатый резерв NH2 групп, легко мобилизуемый на синтез аминокислот при прорастании зерна. К тому же глюта миновая кислота играет первостепенную роль в синтезе многих аминокислот (4). Исключи тельно важную роль в метаболизме белков и нуклеиновых кислот играет пролин. Обилие гидрофобных и амидных групп придает -глиадинам высокую способность к гидрофобным взаимодействиям. Они дают развернутые конфигурации, облегчающие межмолекулярные взаимодействия. Очевидно, с этим связаны особые свойства клейковины зерна пшеницы. Та ким образом, селекция пшеницы на высокое содержание клейковины привела к увеличению числа компонентов -глиадинов. В то же время уменьшение доли -глиадинов у твердой пшеницы очевидно привело в целом к ухудшению посевных качеств семян твердой пшеницы, о чем говорят относительно низкий уровень всхожести семян твердой пшеницы.

Впервые обнаружено явление изменения частот аллельных состояний генов (компонен тов), которые в ряде случаев были настолько сильными, что для характеристики явления уместно использование термина аллельное замещение (исключение) генов. Так, в аллельной системе 1- у мягкой озимой пшеницы соотношение частот аллелей на заре селекции составляло 0,61 : 0,39 = 1,564. На последних этапах селекции это соотношение равнялось 0,066 : 0,934 = 0,0707 (рис. 2).

Таким образом, для аллельного состояния генов, контролирующих систему 1-2, соотношение аллелей изменилось более чем на порядок (в 22,1 раза!). Изменение частот аллелей установлено и для аллельной пары 2-5. В то же время для ряда компонентов соотношение аллелей было отно сительно стабильным на протяжении всей селекции (9- &9&10 ).

Частота встречаемости, % 1-2 3 этап 4 этап 5 этап 6 этап 7 этап 8 этап 9 этап этапы Этапы селекции (1910-1990 гг.) Рис. 2. Аллельное замещение (исключение) в аллельной паре генов (компонентов) 1 – глиадинов. Видно последовательное исключение аллели 1 (пунктир) и замещение его (сплошная) в результате вековой селекции озимой пшеницы Очевидно, что подобные изменения на макромолекулярном уровне небезразличны для пшеницы, поскольку нами установлена существенная и весьма значительная связь аллельной системы 1-2 с адаптивностью (зимостойкостью) озимой пшеницы. Тем более, анализ пока зывает общее снижение зимостойкости селектируемых сортов.

У пшеницы нами обнаружено явление ассоциации неаллельных генов и, что очень важно, удалось проследить в ряде случаев появление ассоциации, нарастание уровня ассо циированности, а также ее последующие изменения, вплоть до исчезновения связи и даже ее инверсии. Для анализа ассоциаций были специально подобраны компоненты, контролируе мые монохромосомно (моногенно): 2, 4 (хромосомы 6А) и 9, &9&10 (хромосома 1D).

Следует отметить, что уровень сопряженности между неаллельными генами зависит от направления селекции, региона, экотипа и т.д., что, очевидно, указывает на связь этого «взаимо действия» с уровнем адаптивности. Покажем это на примере пшениц Передней Азии (табл. 2).

Так, сцепленная пара компонентов 24 (контролируемая хромосомой 6А) ассоциирует ся с компонентом &9& и статистически квазааллельна (исключение «антиассоциация») с ком понентой 9 (хромосома 1D). Далее дадим анализ ассоциированности неаллельных генов в эволюционном аспекте.

Таблица 2 – Состояние ассоциированности и взаимного исключения неаллельных генов, контролируемых хромосомами 6А и 1D у пшениц Передней Азии Состояние ком- Состояния компонет поненты 24 && 9 - + - + - + - -* 9 21 22 8 20 -+ 0 0 0 0 0 +- 0 0 0 0 0 ++ 32 7 7 32 7 Примечание: минус означает нульаллельность (отсутствие), плюс – присутствие.

На первоначальном этапе селекции ассоциация (оцениваемая по уровню сопряженно сти) для указанной системы компонентов равнялась 0,05-0,07 (т.е. она отсутствовала). Даль нейшая селекция благоприятствовала созданию ассоциированных комплексов, при этом уро вень ассоциированности, хотя и колебался по этапам, но поддерживался на протяжении всего периода селекции. А именно, для системы 2-10 он доходил до 0,54. Данный вывод был су щественен по третьему порогу вероятности безошибочных прогнозов.

Представляет интерес анализ ассоциаций на уровне аллелей неаллельных генов. Рас смотрим связь между аллельной парой 1 – 2 (детерминируется хромосомой 1В) и парой 9 &9&10 (хромосома 1D). Установлено, что ассоциация имеет место не между любыми аллелями, а определенными парами аллелей. Так, 2 ассоциирована с 9, в то время как 1 – со сцепленной парой компонентов &9&10 (напомним, что 9 аллелен сцепленному комплексу &9&10 ) (рис. 3).

II 1, I 1, 0, 2 – 9 1 – &9& 0, 0, 0, Уровень ассоциации 0, Уровень ассоциации 0, 0, 0, 0, 0, -0,20 -0, -0,40 -0, 1 – 2 – &9& -0, -0, -0, -0, I II III IV V VI VII VIII IX I II III IV V VI VII VIII IX Этапы селекции Этапы селекции Рис. 3. Инверсная ассоциация аллелей неаллельных пар генов глиадинов (1-2, 9- &9& ) Выявлено не только изменение компонентного и аллельного состава белков, установ лено также изменение состояний экспрессии (рис. 4, 5, табл. 3). Например, существенно уве личилась экспрессия аллели 2 по сравнению с 1. В аллельной паре 9 – &9&10 средняя экс прессия 9 увеличилась с 2,10 до 2,8. Представляет интерес анализ сопряженной изменчиво сти компонент -глиадинов 456.

2, 1, 1, Экспрессия 1, 0, 0, 0, 0, -0, I II III IV V VI VII VIII IX Этапы селекции (1910-1990 гг.) Рис. 4. Динамика изменения экспрессии аллельных компонентов 2 1 в результате вековой селекции озимой пшеницы (1910-1990 гг.) Таблица 3 – Изменение экспрессии компонент 456 электрофоретического спектра глиадинов в процессе вековой селекции озимой пшеницы (1910-1990 гг., частота, %) Генотипы 456 по со- Этапы селекции (1910 – 1990 гг.) стояниям экспрессии I, II III – IV V VI VII VIII IX 0 3 1*) 14,8 21,5 14,0 17,6 20,6 11,5 16, 231 25,5 26,2 12,3 3,9 5,9 6,6 1, 232 21,2 30,8 20,3 51,0 50,0 41,0 42, 313 4,2 7,7 7,0 5,9 10,3 18,0 21, Разности между:

1) 2 3 1 и 0 3 1 – 10,7 – 4,7 + 2,3 + 14,3 15,3 4,9 14, 2) 2 3 2 и 2 3 1 – 4,3 + 0,6 + 14,0 + 46,1 + 44,1 43,4 + 41, Примечание: *) – нульаллельность (отсутствие);

1 – слабая экспрессия;

2 – средняя экспрессия;

3 – сильная экспрессия.

Частота, % I, II III – IV V VI VII VIII IX Этапы селекции (I-IX) "0 3 1" "2 3 1" "2 3 2" "3 1 3" Рис. 5. Изменение частот генотипов по экспрессии компонентов 456 по этапам селекции.

Представлены генотипы 456 по состояниям экспрессии соответствующих компонент (см. табл. 3) На рисунке 5 представлены частоты генотипов сортов по экспрессии этих компонен тов. Выявлено нарастание частот генотипов 456 с экспрессией «232» и уменьшение с экс прессией «231». Это указывает на увеличение экспрессии 5 в сравнении с экспрессией ком понент 4 и 6. Эти данные позволяют сделать вывод об изменении частот определенных кла стеров с этими компонентами.

Таким образом, селекция пшениц привела к существенному изменению компонентно го и фракционного состава белков, изменению экспрессии компонентов, уровня ассоцииро ванности неаллельных генов. Наиболее вероятным является ненаправленный характер изме нений глиадинов, поскольку селекция проводилась на другие признаки. Полученные данные необходимо использовать для научно обоснованной селекции пшеницы, поскольку глиадины определяют основное свойство пшеничного зерна – качество клейковины, и они также через метаболические процессы оказываются связанными с адаптивностью сортов и, очевидно, с процессами прорастания семян.

Литература 1. Каталог мировой коллекции, выпуск 368. – Ленинград – 1983 – 58 с.

2. Конарев А. В. Использование молекулярных маркеров в работе с генетическими ре сурсами растений. – С.х. биология – 1998 - № 5 – с. 3 - 3. Конарев В.Г. Белки растений как генетические маркеры. – М.: Колос, 1983. – 320 с.

4. Кретович В.Л. Обмен азота в растениях. – М.: Наука, 1972, – 528 с.

5. Семихов В.Ф., Арефьева Л.П., Новожилова О.А. Адаптивные типы проламинов, специализированных белков семян злаков. – Физиология растений, -2000 - №3 – 321.

6. Созинов А.А. Генетические маркеры у растений //Цитология и генетика. – 1993. – Т.

27, № 5. – С. 3-14.

ГНУ НИИСХ ЦЧП им. В.В.Докучаева РАСХН 397463, Воронежская область, Таловский р-н, п/о Институт Докучаева, уч. т.: 8(47352) 4-55-37, e-mail: kstep@klon.vrn.ru УДК 581.19:633.41. ЭЛЕКТРОФОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ БЕЛКОВ СЕМЯН, ПОЛУЧЕННЫХ ПРИ МЕЖВИДОВОЙ ГИБРИДИЗАЦИИ (BETA VULGARIS L. BETA COROLLIFLORA Z.) Богачева Н.Н., Усачева Р.В.

Метод белковых маркеров дает возможность выявлять в геномах и отдельных хромо сомах сортов и линий чужеродный генетический материал (Конарев, 1998). За счет большого числа характеристик белковые маркеры позволяют определять генетическую изменчивость в морфологически однородных популяциях. С целью изучения генетической структуры исход ных родительских форм и выявления скрытой генетической изменчивости, возникающей при проведении отдаленной гибридизации культурной сахарной свеклы и дикой свеклы (Beta corolliflora), был изучен электрофоретический состав белков семян (11S глобулинов) исход ных родительских форм и семян, полученных при скрещивании (B.vulgarisB.corolliflora).

В качестве материнских компонентов в гибридизации использовались: МС-растения, выделенные из сортов Льговской одн.52 и Белоцерковской одн.34, мужскостерильная линия гамма-МС-70;

фертильное тетраплоидное растение (селекционный образец №02274). В каче стве отцовской формы использовалась дикая свекла B.corolliflora. Белковые спектры получа ли методом DDS-электрофореза в ПААГ (Конарев, 2000). В работе использовались белки метчики молекулярных масс: лизоцим (mM 14,3кД), БСА (mM 69кД), яичный альбумин (mM 45кД). Молекулярные массы, полученных на электрофореграммах белков, определяли по ка либровочной кривой логарифмической зависимости молекулярной массы от электрофорети ческой подвижности белков (Гааль и др.,1982).

Изучение электрофоретического состава белков семян (11S-глобулинов) родительских форм, использовавшихся в гибридизации (B.vulgarisB.corolliflora), показало, что наиболь шим полиморфизмом по белковому признаку характеризуется дикий вид B.corolliflora (выяв лено 14 основных типов спектров). Для B.corolliflora характерно увеличение количества бел ковых зон и усиление их интенсивности. Широкий спектр генетической изменчивости по данному белковому признаку у дикой свеклы, возможно, связан с отсутствием применения к этому дикому виду искусственного отбора.

У культурных форм свеклы с ЦМС, выделенных из Льговской одн.52, Белоцерковской одн.34;

гамма-МС-70, наблюдалось 5-6 типов спектра. Для семян тетраплоидной фертильной (селекционный образец №02274) выявлено 5 основных типов спектров. Для дикой и куль турной свеклы общих типов спектра не было обнаружено.

Семена от всех комбинаций скрещиваний, характеризовались наличием новых типов спектров – гибридных. Белковые формулы гибридных семян включают материнские, отцов ские и общие компоненты, а так же в некоторых случаях характеризуются усилением белко вых зон: №17(Rf=0,05;

mM 74кД), №18(Rf=0,02;

mM 77кД), №9(Rf=0,54;

mM 39кД), №10(Rf=0,47;

mM 44кД). В гибридных спектрах наблюдалось присутствие компонентов № (Rf=0,95;

mM 13кД), №4(Rf=0,85;

mM 17кД), №16(Rf=0,07;

mM 73кД), №13(Rf=0,30;

mM 56кД), характерных только для дикой свеклы B.corolliflora и отсутствующих у соответствую щих материнских форм сахарной свеклы.

В отдельных белковых спектрах семян (от гибридизации Льговской одн.34B.corolliflora) встречались новые компоненты, присущие только гибридным семенам, а некоторые полипептиды, характерные для родительских форм, не выявлялись. По видимому, скрещивание отдаленных видов влечет за собой изменения в геноме, связанные с регуляцией синтеза белка (Герасимова, 1985;

Родин, 1989). Изменчивость по белковому при знаку в гибридных семенах наблюдается как в зоне кислых, так и основных полипептидов.

Смешение генов разных видов при отдаленной гибридизации, (которой всегда сопут ствуют глубокие рекомбинации и массированные интрогрессии), часто ведет к образованию дисгармоничных комбинаций (Конарев,1998). В семенах, полученных при использовании тетраплоидной сахарной свеклы (селекционный образец № 02274) в качестве материнской исходной формы, отмечено снижение интенсивности электрофоретических зон и отсутствие компонента №4 (Rf=0,85;

mM 17кД), характерного для обеих исходных родительских форм.

Таким образом, выявленные нами электрофоретические компоненты дикой свеклы B.corolliflora, встречающиеся в гибридных спектрах, возможно, могут быть использованы для выявления чужеродного генетического материала в межвидовых гибридах.

Литература 1. Гааль Э. Электрофорез в разделении биологических макромолекул / Э.Гааль, Г.

Медьеши, Л. Верецкеи // М. : Мир,1982.-446с.

2. Герасимова Т.И. «Транспозиционные взрывы» при дестабилизации генома у Dro sofila melanogaster/ Т.И. Герасимова // Молекулярные механизмы генетических процессов. М.: Наука,1985.- С.13-20.

3. Конарев В.Г. Идентификация сортов и регистрация генофонда культурных расте ний по белкам семян / В.Г. Конарев // С.Пб.-2000.- 185с.

4. Конарев В.Г. Морфогенез и молекулярно-биологический анализ растений / В.Г. Ко нарев // С.Пб.-1998.- 37 с.

5. Лесневич Л.А. Электрофоретическое и иммунохимическое изучение белков семян свеклы / Л.А. Лесневич // Физиология и биохимия культурных растений. - Т.29, №3. -1997.

С.200-207.

6. Родин С.Н. Закон гомологических рядов Н. И. Вавилова в свете некоторых данных теории эволюции / С.Н. Родин // Вавиловское наследие в современной биологии.-М.: Наука, 1989.- с.38-71.

ВНИИ сахарной свёклы и сахара им. А.Л. Мазлумова 396030, Воронежская область, Рамонский район, п. Рамонь т.р.: (47340) 2-18- УДК 633.63:575:631. ОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ НОВЫХ ЗАКРЕПИТЕЛЕЙ СТЕРИЛЬНОСТИ У САХАРНОЙ СВЕКЛЫ (BETA VULGARIS L.) Богомолов М.А.

Одним из важных элементов повышения продуктивности сахарной свеклы является возделывание гетерозисных гибридов на стерильной основе, которые отличаются повышен ной продуктивностью и высокой раздельноплодностью. Использование в гибридной селекции цитоплазматической мужской стерильности (ЦМС) позволяет эффективно контролировать скрещивания и получать с материнского компонента 100 % гибридных семян.

Наследование ЦМС у сахарной свеклы открыл Ф.Оуэн (1942) и показал, что это свой ство передается по материнской линии. С этого момента накоплено достаточно данных, по зволяющих проанализировать эффект стерильной цитоплазмы. Однако, работу с мужской стерильностью затрудняет рецессивное состояние ядерных генов Х-х и Z-z, обеспечивающих стерильный фенотип растений с S- цитоплазмой. Еще Ф.Оуэн (1948) отмечал неравнознач ность локусов Х-х и Z-z: первый из них основной, а второй имеет более слабое действие и подвержен сильной модификации под влиянием условий внешней среды. Отсюда часто труд но отличать стерильные растения от частично стерильных и это, порой, ставит неразрешимые задачи при классификации фенотипов на стерильные и фертильные при проведении генети ческих исследований и в практической селекции при гибридизации.

Кроме того, сложность селекционной работы с мужской стерильностью у сахарной свеклы заключается в том, что в обычных сортах-популяциях имеется ограниченное число растений - закрепителей стерильности. Так, установлено, что доля растений “О”- типа была всегда ниже 20 % и составляла 3,3 - 15,5 % (3), 0 - 20 % (4), 14,4 % (5), 4,2 - 16,4 % (6;

7).

К более трудным проблемам селекции сахарной свеклы относятся явления самофер тильности опылителей и перекрестной совместимости компонентов. Однако, частота встре чаемости самофертильных рас у сахарной свеклы обычно не превышает 1 % (8, 9, 10). Говоря о самофертильности, следует отметить, что линии, обладающие этим свойством, являются весьма ценными в гибридной селекции, поскольку служат хорошими опылителями для сте рильных по пыльце растений.

Авторы (11,12.) и другие связывают явление самофертильности с апомиксисом, что делает бесценным этот признак при закреплении гетерозиса у сахарной свеклы.

Среди новых приемов, позволяющих увеличить частоту встречаемости самофертиль ных закрепителей “О” - типа является индукция их с помощью облученной пыльцы.

Цель настоящей работы заключалась в разработке метода создания самофертильных форм сахарной свеклы на основе индуцированного партеногенеза и использования их в каче стве опылителей - закрепителей ЦМС с повышенной частотой встречаемости.

Методика. Получение форм растений сахарной свеклы с разными типами цитоплазмы осуществлялось путем принудительного опыления МС-растений, имеющих рецессивный признак зеленой окраски гипокотиля (r).В качестве отцовского родителя использовали мате риалы коллекции ВИР: дикие формы свеклы - Bеta corolliflora L. (2n=36), Вeta trigyna (2n=54), имеющие доминантный признак красной окраски гипокотиля (R).

Пыльцу опылителя подвергали воздействию - лучей в дозах 1000-2000 Грeй на уста новке РХМ -20 с источником излучения 60Со. Принудительное опыление проводили вруч ную, после чего опыленные растения изолировали бязевыми изоляторами. Гомозиготность полученных растений определяли методом изоферментного анализа по генам Mе-I, Mdh-I, Adh-I, контролирующим ферменты малатдегидрогеназу НАДФ и НАД - зависимую и алко гольдегидрогеназу по методике Е.В. Левитеса (13).

Анализирующие скрещивания и гибридологический анализ потомств осуществляли по методике И.Я. Балкова (9). Оценку фертильности пыльцевых зерен осуществляли по Юр цеву В.Н. и Пухальскому В.А. (14).

Результаты исследований. В наших исследованиях при получении гамма-линий с ис пользованием облученной пыльцы различных опылителей, включая дикие формы свеклы, были получены материалы, различающиеся по генам самостерильности и самофертильности. Количе ство самофертильных (SfSf) растений, выделенных из гамма-индуцированного потомства М1, достоверно оказалось наибольшим при опылении облученной пыльцой дикой формы свеклы Bеtа corolliflora (2n=36) в дозах 1000-1500 Грей и составило, соответственно, 45,3-52,6 % (табл.1).

Таблица 1-Частота встречаемости растений с различными типами цитоплазмы у потомства М Комбинация Изучено Частота встречаемости Критерий скрещиваний растен. самостерильных самофертильных шт. шт. % шт. % МС х B.corol., контр. 53 51 96,2 2 3,8 МС х B.corol.,1000Гр. 139 76 54,7 63 45.3 36, МС х B.corol.,1500Гр. 114 54 47,4 60 52.6 37, МС х B.corol.,2000Гр. 26 24 92,3 2 7,7 1, МС х B.trig., контр. 16 16 100,0 0 0,0 МС х B.trig.,1000Гр. 151 127 84,2 24 15,5 9, МС х B.trig.,1500Гр. 116 83 72,0 33 28,0 16, Примечание: 2 st при Р0,05 = 3, Наблюдаемый полиморфизм по типу цитоплазмы (S u N), по-видимому, является резуль татом трансформации генов самофертильности от диких форм путем передачи части отцовской ДНК материнской яйцеклетке посредством растительного вектора-пыльцевых трубок (15, 16).

Изоферментный анализ подтвердил гипотезу “трансформации” по аллелям маркерно го гена Mdh - 1, контролирующего фермент малатдегидрогеназу - НАД - зависимую, с повы шенной электрофоретической подвижностью(NN-O), присущей отцовскому родителю B.сorolliflora. Это дает основание предположить о внедрении чужеродной плазмы в гамма индуцированное потомство, в результате чего в одном случае образуется потомство со сте рильной плазмой (S - цитоплазма), в другом случае - с нормальной фертильной плазмой (N цитоплазма). Передача генов самофертильности гамма-индуцированному потомству от опы лителей, осуществленная по типу “трансформация”, согласуется с данными, полученными рядом исследователей на других культурах (17, 18, 19, 20).

При анализе растений - опылителей оказалось, что в ряде поколений при самоопыле нии они завязывали семена, т.е. имели гены самофертильности, обеспечивающие хорошую завязываемость семян. Проведение закрепительных скрещиваний гамма-индуцированных са мофертильных линий с их МС-аналогами показало в потомстве F1 высокую закрепительную способность линий - кандидатов в закрепители стерильности (табл.3).

Таблица 3 - Результаты закрепительных скрещиваний потомств гамма-индуцированных опылений на закрепление признака ЦМС Комбинации скрещиваний Изучено расте- Частота встречаемости ний, шт. фенотипов, % МС+1/2МС-1 1/2МС-2+ферт.

МС-455-12 х РФ-455-11 49 85.7 14. МС-455-2 8 х РФ-455-27 40 90.0 МС-455-32 х РФ-455-30 46 78.3 21. МС-463-89 х РФ-463-109 48 100.0 0. МС-467-42 х РФ-463-36 42 100.0 0. МС-508-3 х РФ-508-2 13 100.0 0. МС-446-9 х РФ-446-13 41 100.0 0. МС-446-25 х РФ-446-27 43 100.0 0. МС-2093-6-2 х РФ-2093-6-5 43 100.0 0. МС-2093-9-4 х РФ-2093-9-6 40 100.0 0. МС-2113-3-1 х РФ-2113-3-4 34 100.0 0. МС-2113-3-5 х РФ-2113-3-6 23 100.0 0. МС-498-8-2 х РФ-498-8-3 42 100.0 0. МС-499-2-3 х РФ-499-2-4 45 100.0 0. Полученные результаты свидетельствуют о высокой закрепительной способности фертильных гамма-линий. Фертильное гамма-индуцированное потомство, полученное в ре зультате опыления различных МС-форм облученной пыльцой, является для испытуемых ли ний закрепителями стерильности. Полученные в результате гамма-индуцированных опыле ний самофертильные линии подтвердили полученные нами ранее результаты и показали до вольно высокую закрепительную способность, и склонность размножаться семенами при ин цухтировании (табл. 4).

Таблица 4 - Характеристика гамма-индуцированных самофертильных линий закрепителей полной стерильности “О”- типа Наименование ли- Годы оценок Закрепительная Получено семян с Раздельно ний способность, % 1 изолятора, шт плодность, % гамма-РФ-68 2001 100,0 289 83, 2003 100,0 2780 90, 2005 - 506 100, своб.опылен 2005 - 591 95, гамма-РФ-94 2001 100,0 669 84, 2003 100,0 2384 94, 2005 100,0 231 100, своб.опылен 2005 - 236 100, гамма-РФ-109 2001 100,0 234 81, 2003 100,0 1341 92, 2005 - 405 100, своб.опылен 2005 - 513 100, Таким образом, результаты проведенных исследований дают основание полагать, что по лученные нами гамма-индуцированные самофертильные линии сахарной свеклы можно исполь зовать в качестве закрепителей полной стерильности “О”- типа, а полученные стерильные гамма линии - в качестве новых источников стерильной - цитоплазмы (S - цитоплазмы).

Литература 1. Owen F.V. Inheritance of cross - and selfsterility in Beta vulgaris L.// J.Agric.Research. 1942. - V.64, 12. - P. 679-698.

2. Owen F.V. Utilization of male sterility in breeding superioryiebding sugar beet // Proc.Amer.Soc. Sugar Beet Technol. - 1948. 1. - P. 156-161.

3. Peterson D.F. Inbred seed production in progeny classification for type O-plants in open pollinated varieties // Proc. Amer. Soc. Sugar Beet Technol. - 1952. - V. 7. - P. 351-356.

4. Knapp E. Zur plasmonisch kontrollierten pollen sterilitut der Zuckerruben // Der Zuchter.

- 1955. - 25, 7/9. - S. 231-236.

5. Иорданский А.В., Лутков А.Н. Цитоплазматическая мужская стерильность у сахар ной свеклы // Экспериментальная полиплоидия в селекции растений. - Новосибирск: Наука, 1966. - С. 147-151.

6. Балков И.Я., Ошевнев В.П., Прохорова Л.Н. Получение и использование мужско стерильных линий сахарной свеклы в селекции на гетерозис // Тр. ВНИИСС. - 1973. - Т. IV. С. 61-71.

7. Ошевнев В.П. Научные основы интенсификации селекционного процесса раздель ноплодной сахарной свеклы с использованием признака генной и цитоплазматической муж ской стерильности: Автореф. дис.... д.с.- х.н. - Рамонь, 1999. - 40 с.

8. Балков И.Я., Ошевнев В.П., Черепухин Э.И., Прохорова Л.Н. Наследование призна ка самофертильности и раздельноплодности у сахарной свеклы // С.-х. биология. - 1976. - T.

III, № 3. - С. 360-364.

9. Балков И.Я. Селекция сахарной свеклы на гетерозис. - М.: Россельхозиздат, 1978. - 167с.

10. Балков И.Я. ЦМС сахарной свеклы. - М.: Агропромиздат, 1990. - 239с.

11. Малецкий С.И. Введение в популяционную биологию и генетику растений. - Но восибирск, 1995. - С. 62-73.

12. Сеилова Л.Б., Коновалов А.А., Балков И.Я. Пути формирования апомиктического потомства у сахарной свеклы с факультативным апомиксисом // Цитология и генетика. - 1994.

- Т. 28, № 4. - С. 44-47.

13. Левитес Е.Н. Генетика изоферментов растений. - Новосибирск: Наука, 1986.-144с.

14. Юрцев В.Н., Пухальский В.А. Методическое руководство к лабораторно практическим занятиям по цитологической и эмбриологической микротехнике. - М.: ТСХА, 1968.- 113 с.

15. Pandey K.K. Future evidence for gene transformation in Nicotiana // Heredity. - 1980. V. 45, 1.- P. 15-29.

16. Calligari P.D., Ingrem N.R., Ginks G.L. Gene transfer in Nicotiana rustica using irradi ated pollen// Nature. - 1981. - 291. - Р. 586-588.

17. Картель Н.А. Эффекты экзогенной ДНК у высших растений. - Минск: Наука и техника, 1981.

18. Картель Н.А. Генетическая трансформация у растений: проблемы и перспективы // Известия АН БССР. Сер. биол. наук. - 1983. - № 1. - С. 20-26.

19. Дрягина И.В. Радиационный мутагенез при селекции вегетативно размножаемых растений // Радиационный мутагенез вегетативно размножаемых растений. - М.: Агропромиз дат, 1985. - С.100-107.

20. Pandey K.K. “Egg-transformation” induced by irradiated pollen in Nicotiana: critical appraisal of Chyi and Sanford’s observations // Theor. Appl. Genet. - 1986. - 72. - P. 739-742.

21. Семин В.С. Применение облученной ионизирующими излучениями пыльцы в се лекции винограда // Цитология и генетика, 1988. - Т. 22, № 2. - С. 73-76.

ВНИИ сахарной свёклы и сахара им. А.Л. Мазлумова 396030, Воронежская область, Рамонский район, п. Рамонь т.р.: (47340) 2-18-03;

ф.: 2-19-93, т.д.: (47340) 5-28-70;

e-mail: bodemy@vmail.ru УДК 633.63 : 575 : 631. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ИНДУЦИРОВАННЫЙ АПОМИКСИС У САХАРНОЙ СВЕКЛЫ (BETA VULGARIS L.) Богомолов М.А.

Под апомиксисом многие исследователи понимают однородительский (апозиготиче ский) способ семенной репродукции, который происходит без участия мужских гамет (“по томство без отцов”). В настоящее время исследование проблем апомиксиса у покрытосемен ных растений стало одним из важных направлений в познании процессов, происходящих в живой природе, что необходимо для установления генетических закономерностей селекции растений. Большинство современных исследователей придают эволюционную роль апомик сису, признавая необходимость взаимодействия апо- и амфимиксиса (Savidan, 1978;

1992;

Asker, 1981;

Nogler, 1984;

Shishkinskaya, 1991;

Koltunov, 1993;

Cai, Wang, Carman, 1995 и др.).

Это делает систему размножения апомиктичной популяции динамичной, гибкой, что способ ствует процветанию агамных комплексов.

У сахарной свеклы, как и у многих культурных растений, способность к апомиктиче скому способу размножения в естественных условиях выражена слабо. Впервые образование апомиктических зародышей до цветения у сахарной свеклы наблюдал Фаворский в 1928 году.

Наличие полного или частичного апомиктичного размножения установлено у некоторых ди ких видов свеклы: Beta lomatogona L., Beta corolliflora L., Beta trigyna L. (Jassem B., Jassem M., 1978). При гибридизации культурной свеклы с дикими апомиктичными полиплоидами были получены апомикты обладающие апоспорией (Jassem B., 1976).

Анализ литературных данных показал, что апомиксис чаще проявляется там, где воз никают различного рода нарушения в генеративном развитии организма, приводящие к пере комбинации генов, он может проявляться там, где нарушается нормальный половой процесс или в случае его временной утраты (Гусейнова, Курбанов, 1994).

А.С.Кашин и П.Т.Куприянов (1994) утверждают, что дестабилизация облигатно ам фимиктичной или облигатно апомиктичной системы размножения происходит под воздейст вием различных эндо- и экзогенных факторов преимущественно или исключительно стрессо вого характера. Они задействуют регуляторные системы переключения семенной репродук ции. В результате чего устанавливается динамическое равновесие амфи- и апомиктических способов размножения.

В наших опытах диплоидный апомиксис у сахарной свеклы индуцировали путем опыления мужскостерильных растений сахарной свеклы пыльцой диких видов свеклы: Beta corolliflora L. (2n=36) и B.trigyna L. (2n=54), облученной высокими дозами (1500-2000 Грей) гамма радиации. Облученная пыльца блокирует нормальное оплодотворение и стимулирует яйцеклетку к апомиктическому развитию (Богомолов, 2000;

2004).

Морфо-генетический анализ семенного потомства (М1) на стадии проростков позво лил выделить растения, наследующие признаки материнской и отцовской форм. Наличие в потомстве М1 форм с рецессивным геном окраски гипокотиля (r), указывает на апомиктиче ский способ его формирования, что подтверждено данными генетического анализа пророст ков методом электрофореза, контролирующих у растений синтез ферментов - малатдегидро геназы НАД- зависимой, малик-фермента и алкогольдегидрогеназы (табл.1).

Таблица 1 - Характеристика семенного потомства, выделенных гамма-линий Номер, Генотип по генам Тип цито плаз- Раздельно Получено се линия мы плодность, % мян, шт.

Me-1 Mdh-1 Adh- 68 SS NN FF фертильная 83,7 71 FF NN FF -”- 97,5 95 SS NN FF стерильная 99,4 96 FF NN FF -”- 90,4 102 FF PP FF -”- 99,1 107 FF PP SS -”- 92,0 154 FF PP FF фертильная 100,0 159 FF PP FF -”- 83,3 186 FF NP FF -”- 83,3 194 SS PP FF стерильная 92,6 В потомстве некоторых растений обнаружено появление нулевых генотипов по мар керным ферментам с повышенной электрофоретической подвижностью, что согласуется с результатами исследований Е.В.Левитеса и С.С.Кирикович (2004), объясняющих разнообра зие в агамоспермном потомстве, образовавшемся из клеток не прошедших мейоз, явлением эпигенетической изменчивости (табл.2).

У исследованных нами апомиктичных гамма-линий сахарной свеклы наблюдались неко торые нарушения в развитии мегаспороцита. Так, начальные этапы мегаспорогенеа, связанные с заложением археспория и выделением мегаспороцита происходили аналогично с амфимиктич ными растениями. Но в процессе дальнейшего развития у апомиктичных гамма-линий были вы явлены некоторые отклонения от нормы, выражающиеся в нарушении (или отсутствии) процесса мейоза (Фоменко, Жужжалова, Федулова, Богомолов, 2003). В результате образования тетрады мегаспор не происходило и одноядерный зародышевый мешок формировался непосредственно из мегаспороцита. Об этом свидетельствовало отсутствие остатков дегенерирующих мегаспор у по добных зародышевых мешков. Данные нарушения были обнаружены у 17% зародышевых меш ков изучаемых апомиктичных линий (Фоменко, 2003).

Согласно литературным данным (Hogler, 1984;

Наумова, 2002), подобное явление на блюдается при таком типе апомиксиса, как диплоспория, в результате чего формируются за родышевые мешки, все ядра которых имеют нередуцированное число хромосом. Это позво лило нам предположить, что зародышевый мешок изучаемых апомиктичных форм развивает ся из нередуцированного мегаспороцита, вследствие диплоспории.

Таблица 2 - Результаты оценки потомств индуцированных скрещиваний по гену MDH - Происхождение Генотип по Ген окраски вегета гену Mdh-1 тивных органов мс-104 NN rr мс-152 NN rr Beta corolliflora NN-O Rr мс-152 х B.corolliflora, 1500 Гр. растение № 13 NN rr мс-152 х B.corolliflora, 1500 Гр. растение № 15 NN-O Rr мс-152 х B.corolliflora, 1000 Гр. растение № 14 NN rr мс-152 х B.corolliflora, 1000 Гр. растение № 16 NN-O Rr мс-152 х B.corolliflora, 1000 Гр. растение № 25 NN-O Rr мс-104 х B.corolliflora, 1500 Гр. растение № 8 NN-O Rr мс-104 х B.corolliflora, 2000 Гр. растение № 10 NN-O Rr Изучение процессов эндоспермогенеза позволило установить, что апомиксис у иссле дуемых гамма-линий носит автономный характер, на что указывает формирование эндоспер ма без оплодотворения.

Наряду с нормально развивающимися эндоспермом, у апомиктов отмечались анома лии в его формировании, что выражалось в замедлении развития, преждевременной дегене рации. Характерной особенностью было образование ценоцитов, которые, согласно литера турным данным (Ширяева и др, 1989), являются эмбриологическими признаками апомиксиса.

В ряде случаев у изучаемых апомиктичных форм отмечалось развитие эндосперма без зародышей. Подобные нарушения связаны, вероятно, с тем, что при апомиксисе такие явле ния, как выпадение мейоза, автономность, неслияние полярных ядер существенно меняют плоидность эндосперма.

В результате проведенных нами исследований установлено, что у растений апомик тичных -линий сахарной свеклы наблюдается автономный факультативный апомиксис, про являющийся в форме гаметофитного апомиксиса и адвентивной эмбрионии. В единичных случаях отмечалась синергидная и антиподальная апогаметия, образование дополнительных соматических и гаметофитных зародышей путем адвентивной эмбрионии, апогаметии, что приводило к явлению полиэмбрионии Наряду с эмбриологическими исследованиями проводилось селекционное изучение апомиктичных гамма-линий. Было установлено, что средняя сахаристость у них варьировала от 14,1 до 20,2 % при массе корнеплода от 750 до 1200 г. Практическое использование апо миктичных гамма-линий заключалось в создании пробных гибридов на основе проведения парных скрещиваний с различными опылителями.

Согласно проведенным исследованиям, селекционная ценность апомиктичных гамма линий заключается в их способности давать высокопродуктивные гибриды, что показано на примере линии - МС-2113. Продуктивность гибридов, полученных с использованием этой линии, колебалась в сравнении со стандартом от 96,7% до 120,6% по урожайности корнепло дов и от 99,4% до 104,3% - по сахаристости. Сбор сахара у них составил от 95,6% до 119,7% от стандарта (табл.3).

Наилучшие результаты были отмечены в комбинации с опылителем 15676, который превосходит стандарт по урожайности корнеплодов на 10,5%, сахаристости на 1,2% и сбору сахара на 11,3%. По сахаристости выделилась гибридная комбинация с использованием опы лителя № 15153, превышающая стандарт на 4,3%.Кроме того, предварительные испытания гибридной комбинации - МС-2113х15465 в F1 и F2 показали, что ожидаемого расщепления в F2 по продуктивным показателям не происходило (табл.4).

Это позволяет использовать созданные нами формы в селекционном процессе не только как доноры апомиксиса, но и для получения высокопродуктивных гибридов. Так, на основе апомиктичной линии - МС-2113 создан гибрид РМС-90, внесенный в 2001 г. в Гос реестр селекционных достижений с потенциальной урожайностью 65,6 т/га, сахаристостью 20,2%, сбором сахара 12,07 т/га.

Таблица 3 - Результаты сравнительного испытания пробных гибридов (среднее 2003-2004 гг.) Комбинации скрещи- Урожай-ность Сахарис- Сбор саха- В % от стандарта ваний корнеплодов, т/га тость, % ра, т/га урожай- сахарис- сбор ность тость сахара стандарт 42,8 16,4 7,1 - - - МС-2113х15465 45,1 16,7 7,6 105,4 101,3 107, - МС-2113х15153 43,9 17,1 7,6 102,5 104,3 107, - МС-2113х15508 14,4 16,3 6,8 96,7 99,4 95, - МС-2113х15676 47,3 16,6 7,9 110,5 101,2 11, стандарт 33,6 16,2 5,5 - - - МС-2113х15202 39,9 16,4 6,5 118,6 100,9 119, НСР0,05 4,16 0,38 0,24 - - Таблица 4 - Продуктивность гибридных комбинаций с использованием апомиктичных гамма-линий Комбинации скре- Урожай Сахарис Сбор са В % от стандарта щиваний ность,т/га тость,% хара, т/га урожай- сахари- сбор са ность стость хара среднее 2000 - 2001 годы стандарт 41,6 16,4 6,9 - - - МС- 43,5 16,8 7,4 104,6 102,4 107, 2113х15465F среднее 2002-2003 годы стандарт 42,8 16,4 7,1 - - - МС- 45,1 16,6 7,6 105,4 101,2 107, 2113х15465F среднее 2003-2004 годы стардарт 48,7 17,4 8,5 - - - МС- 49,7 18,0 8,9 102,0 103,2 105, 2113х15465F 51,7 17,6 9,1 106,3 100,9 107, - МС 2113х15465F НСР05 4,5 0,2 0, Основываясь на результатах собственных исследований и литературных данных (Ноглер, 1990;

Терехин, 1994;

Жужжалова, 2002). мы полагаем, что апомиксис и сексуаль ность не являются альтернативными, а представляют собой независимые типы размножения, которые могут существовать совместно, и находятся в состоянии динамического равновесия.

Наличие у сахарной свеклы апомиктического размножения выполняет определенную роль в эволюции пола, изменяя его пути и формы.

Таким образом, роль апомиксиса многообразна и не ограничивается сохранением и вос произведением ценных генотипов. Факультативный апомиксис у сахарной свеклы расширяет границы геномной рекомбинации, приводит к возрастанию генетического полиморфизма попу ляции. Следовательно, апомиктичная система размножения является двигателем эколюционного процесса. Как считают многие современные авторы, эволюция может идти за счет мутаций регу ляторных генов, под контролем которых осуществляется морфогенез. Именно такой вариант эво люции имеет место при переходе растений сахарной свеклы к апомиктичному размножению. Это согласуется с идеей существования общей для апомиксиса и амфимиксиса системы генетическо го контроля, которая может функционировать путем переключения генов.

Использование апомиктичных гамма-линий при создании гибридов сахарной свеклы может привести к коренному перелому в ее селекции. Поскольку при этом можно будет за крепить и довести до производства удачное сочетание высокой урожайности и высокого со держания сахара, ликвидировать сложную проблему поддержания компонентов, удовлетво рить потребность промышленного производства в подборе отвечающих ему генотипов, а се меноводство сделать проще и дешевле.

ВНИИ сахарной свёклы и сахара им. А.Л. Мазлумова 396030, Воронежская область, Рамонский район, п. Рамонь т.р.: (47340) 2-18-03;

ф.: 2-19-93, т.д.: (47340) 5-28-70;

e-mail: bodemy@vmail.ru УДК 633.16:631.52: 632.938. ХАРАКТЕРИСТИКА ДОНОРОВ УСТОЙЧИВОСТИ ЯЧМЕНЯ К ГОЛОВНЕВЫМ БОЛЕЗНЯМ Ершова Л.А., Велибекова Е.И.

Наиболее слабым местом современных сортов является их восприимчивость к возбу дителям болезней, что, наряду с достаточно слабой в большинстве случаев адаптивностью к лимитирующим экологическим факторам, не позволяет им реализовать высокий потенциал продуктивности. В целях повышения иммунологической адаптивности вновь создаваемых сортов для ЦЧП селекционная работа ведется в направлении повышения устойчивости к бо лезням в конкретных агроклиматических условиях.

Среди экономически значимых болезней ячменя в зоне стабильно доминируют пыль ная и каменная головня. Целью наших исследований являлось создание признаковой коллек ции продуктивных источников и доноров с групповой устойчивостью к пыльной и каменной головне для использования в практической селекции. Для этого нами проводился постоянный контроль за расовым составом (вирулентностью) популяции возбудителей пыльной и камен ной головни;

для выявления новых источников устойчивости к местной популяции изучались образцы коллекции ВИР, новые и перспективные сорта и селекционные линии;

выделенные источники устойчивости оценивались по хозяйственно ценным признакам;

изучались донор ские свойства эффективных источников устойчивости.

В условиях 1997 -2006 годов на инфекционных фонах и в естественных условиях бы ло изучено более 180 сортообразцов генетического фонда ВИР и оценено около 1000 селек ционных линий и гибридных популяций. В качестве инокулюма был использован споровый материал, собранный с восприимчивых сортов, районированных в ЦЧЗ.

Ежегодный контроль за расовым составом на сортах дифференциаторах показал, что за последние 10 лет в местной популяции пыльной головни встречалось 9 рас, причем 5 из них были высоковирулентными, 2 – средневирулентными. Популяция каменной головни за это же время была представлена 5 расами в основном средневирулентными;

лишь в 1997 и 2004 годах проявились высоковирулентные расы 2 и 12, вызвавшие высокое поражение не только на инфекционном, но и на естественном фоне. Закономерности в периодичности встречаемости рас в популяциях не было.

Изучение моногенных линий при искусственном заражении возбудителем пыльной го ловни подтвердило высокую эффективность в условиях Каменной Степи генов Un 8, Un 12, Un 13, сочетание генов Un3 + Un 6. Источники, защищенные генами Un 6 и Un 15, характеризуются как слабопоражающиеся высоковирулентными расами. Так, поражение сорта Keystone (Un 6) на 10,6-15,0% отмечено в годы преобладания высоковирулентной расы 16;

защищенные геном Un 15 сорта поражались вирулентными расами 17 на 19,6% (Биос-1), 15 – на 8,5% (Раушан).

Все выделенные по резистентности к пыльной и каменной головне сорта и линии для более полной иммунологической характеристики изучались на провокационном фоне корне вых гнилей. Результаты приведены в сводной таблице 1. Распределение на группы устойчи вости по шкале ВИР велось по максимальному проценту поражения за годы изучения.

Источников устойчивости к возбудителю корневых гнилей не найдено, но сорта су щественно различаются по степени поражения данным патогенном. Комплексной устойчиво стью к головневым болезням и корневым гнилям в условиях Каменной Степи обладали ис точники Fox, Corniche, Суздалец, Ci 13664, Ingve, Омский 89, Рахат, ОВ 160-3.

Сорт Омский 89 характеризуется еще и высокой устойчивостью к поражению швед ской мухой (балл поражения 3 по 9 бальной системе). Остальные источники являются средне и высоковосприимчивыми к этому вредителю.

Источники со слабой и даже средней (при наличии других хозяйственно ценных при знаков) восприимчивостью часто используются в схемах скрещивания отдела селекции ячме ня, поскольку хорошо известен факт, что в разных генетических средах одни и те же гены устойчивости действуют по-разному.

Таблица 1 - Иммунологическая характеристика источников устойчивости к пыльной и каменной головне Корневые гнили Пыльная Каменная высоковоспри головня головня слабовосприимчивые средневосприимчивые имичивые Fox(2), Corniche(2), Ogalitsu(2), Баган(3), Суздалец (2), Олимпиец х Dovsett(2), практически Ci 13664(2), Ci устойчивые [(Космос х Дворан) х Высоко и Ingve (5), практически Кейстон] ВС Омский 89(2) устойчивые слабо ОВ 160-3(5), Уреньга (2), воспри- Зерноградский 492(3) Рахат (2) КМ-1192(0) имчивые Золак (4), Ci 11003(4), Роланд (4), Ci 9825(2), Айдас (1), Эльф(4), Кредит (4), Рау практически CalciJNTA(4), Биос-1(4), шан (2), Кринич устойчивые Кейстон х Докучаевский Mink (5), Tirana(1), ный (3) Слабо- 1(2), Первенец (2) воспри- А4 (Одесский 100 х имчивые Хайпроли) х Джет (3) Ca 111430(2) Московский 3/125(5), Ca 10974(3) слабо воспри- WW7542(3), Зазерский 85(3) имчивые Arimont (3) (Ci 13664 х Од.36) ВС2(4) Средне- слабо воспри- воспри- MGA 9-1(5) Казер(3) имчивые имчивые Примечание: В скобках дана оценка по 5 бальной шкале реакции на стеблевую ржавчину в естественных условиях в год ее массового проявления.

Примером служат линии отдела селекции ячменя: от скрещивания эффективного ис точника Кейстон с восприимчивым сортом Докучаевский 1 и средневосприимчивого сорта Олимпиец с источником Dorsett, несущим низкоэффективный ген резистентности, были по лучены высокоустойчивые к головневым болезням линии, являющиеся и эффективными до норами. Линия от скрещивания средневосприимчивых засухоустойчивого сорта Зерноград ский 385 и источника Казер в настоящее время проходит конкурсное сортоиспытание и ха рактеризуется слабой восприимчивостью на инфекционном фоне пыльной головни.

С целью изучения донорских свойств у новых источников устойчивости к головневым болезням были проведены топкроссные скрещивания. Высокая степень устойчивости гибрид ных популяций первого и второго поколений во всех комбинациях скрещивания с сортами Ом ский 89, Раушан, Зерноградский 492, Уреньга, Баган указывает на наличие доминантных генов резистентности и свидетельствует о том, что функциональная активность генов устойчивости этих источников не снижается в разных генетических средах. Источники Золак, Эльф (с иден тифицированными генами устойчивости) и Казер, Ingve, Айдас, Tirana (устойчивые по данным ВИР) также несут доминантные гены устойчивости, но эффективность их ниже предыдущих (проявление признака устойчивости зависит от генотипа восприимчивого сорта).


Анализ поражения популяций и линий от скрещивания источников устойчивости к головневым болезням с селекционными линиями и сортами разной степени устойчивости по казал, что широкий спектр изменчивости по степени резистентности наблюдался в гибридных популяциях с высокоустойчивыми донорами или если оба компонента скрещивания были средневосприимчивыми;

при создании резистентного исходного материала не эффективны скрещивания восприимчивых сортов со среднеустойчивыми источниками.

Наибольшую селекционную ценность представляют доноры, сочетающие признак ус тойчивости к болезни с высокой продуктивностью, адаптивностью к местным условиям.

Адаптивность сортов к условиям среды в первую очередь характеризует пластичность и ста бильность их урожайности. Нами были рассчитаны индекс экологической пластичности (ИЭП), показатель гомеостатичности (Ноm), показатель урожайности и стабильности сорта (Пусс), которые представлены в таблице 2.

Индекс экологической пластичности (А.Н.Грязнов, 1996) позволяет судить об отно шении сортов к комплексу экологических факторов присущих каждому опыту. Лимитирую щие факторы погодных условий Каменной Степи хорошо переносят сорта Зерноградский 492, Айдас, Баган, Раушан, Омский 89, Уреньга, Линии (Ci 13664 х Од.36)ВС2, [(Космос х Дворан) х Кейстон] ВС1.

Таблица 2 - Характеристика доноров устойчивости по урожайности Донор устойчивости к головневым Средняя урожайность ИЭП Ноm Пусс в % к st болезням в % к st Зерноградский 492 105,08 1,12 1,85 1, Айдас 108,75 1,11 1,86 1, Jngve 89,23 0,86 1,58 0, WW 7542 78,85 0,70 0,69 0, Баган 103,62 1,08 3,06 1, Рахат 96,33 0,87 1,20 0, Раушан 111,0 1,09 1,97 1, Первенец 115,63 1,03 3,60 1, Ci 13664 х Од.36) ВС2 112,83 1,08 2,38 1, Уреньга 125,42 1,10 1,67 1, Суздалец 102,6 0,95 1,14 0, Tirana 99,92 1,05 1,97 0, Fox 87,48 0,84 1,08 0, Омский 89 115,38 1,11 2,29 1, Роланд 79,32 0,76 1,28 0, КМ-1192 90,45 0,88 1,04 0, Ogalitsu 92,92 0,86 2,36 0, Криничный 94,07 0,84 1,49 0, [(Космос х Дворан) х Кейстон] ВС1 103,22 1,15 2,48 1, [(Сi 13664 х Од.36)ВС2]х Носов 6 97,07 1,02 1,80 0, Олимпиец х Dorsett 98,53 1,02 2,02 1, Corniche 86,82 0,83 2,00 0, Золак 77,9 0,69 0,98 0, Ci 13664 88,82 0,94 1,98 0, Гонар (стандарт) - 0,98 2,17 Наиболее сильно реагировали на изменение погодных условий и показывали наи меньшую экологическую пластичность сорта западноевропейского типа Jngve, WW 7542, Fox, Роланд, Криничный, Золак, Corniche, формировавшие высокий урожай в годы с высокой влагообеспеченностью. Сорт степного экотипа Первенец, сорта и линии западноевропейского экотипа Суздалец, Tirana, [(Ci 13664 х Од.36)ВС2] х Носовский 6, Олимпиец х Dorsett были среднепластичными.

Для определения стабильности признака была использована формула В.В.Хангильдина (1978). Высокогомеостатичными были сорта Первенец, Баган, Омский 89, Ogalitsu, линии (Сi13664 х Од. 36)ВС2, [Космос х Дворан) х Кейстон] ВС1;

низкогомеостатич ными – Ingve, WW7542, Рахат, Fox, КМ-1192, Криничный, Золак. Для получения более со держательных и пригодных в селекционной практике количественных характеристик Э.Д.Неттевичем (1985) был предложен метод оценки стабильности сортов в сравнении со стандартным сортом (Пусс), учитывающий одновременно уровень и стабильность признаков.

Среди доноров устойчивости в условиях Каменной Степи стабильность урожайности стан дарта Гонар превышает сорта Зерноградский 492, Айдас, Баган, Раушан, Уреньга, Омский 89, линии (Ci13664 х Од. 36)ВС2, [(Космос х Дворан) х Кейстон] ВС1;

на уровне стандарта были Первенец, [(Ci13664 х Од. 36) ВС2] х Носовский 6, Олимпиец х Dorsett, у остальных сортов этот показатель был ниже.

Результаты анализа стекловидности зерна позволили условно разделить доноры на группы пивоваренного типа (Уреньга, Раушан, Айдак, Роланд, Fox Кредит, Зазерский 85, Кейстон х Докучаевский 1, [(Космос х Дворан) х Кейстон]ВС1, ((Ci 13664 х Од.36)ВС2) и кормового типа (А4 (Од.100 х Хайпроли) х Джет, Омский 89, Ci 10974, Jngve, Казер, Москов ский 3/125), что также учитывается при подборе родительских пар.

Итогом проведенных работ стало создание признаковой коллекции доноров устойчи вости к пыльной и каменной головне, обладающих комплексом хозяйственно-ценных при знаков, которые активно используются в практической селекции ячменя.

ГНУ НИИСХ ЦЧП им. В.В.Докучаева РАСХН 397463, Воронежская область, Таловский р-н, п/о Институт Докучаева, уч. т.: 8(47352) 4-55-37, e-mail: kstep@klon.vrn.ru УДК 633.11:631.523:575.181.

ИЗУЧЕНИЕ НАСЛЕДОВАНИЯ ВЫСОТЫ РАСТЕНИЯ И ДЛИНЫ КОЛОСА У ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ В ДИАЛЛЕЛЬНЫХ СКРЕЩИВАНИЯХ Малокостова Е.И., Хорин А.Н.

Эффективность селекции во многом зависит от ценности родительских форм вовлекае мых в скрещивания. Оценка комбинационной способности изучаемых сортов (линий) позволя ет исследователю прогнозировать результат будущих скрещиваний и сконцентрировать свое внимание на перспективном материале, избегая при этом ненужных затрат времени и сроков на получение и испытание большого числа гибридов, не имеющих практической ценности.

Применение математических методов оценки комбинационной способности исходно го материала не только ускоряет селекционный процесс, но и ставит его на более высокую качественную ступень.

Определение комбинационной способности сортов яровых пшениц, вовлекаемых в гибридизацию, выявление характера наследования и аллельного взаимодействия в гибридном материале, а также ранний прогноз отбора являются важными моментами в селекционной работе. Среди многообразия генетических методов для этих целей широко используется ди аллельный анализ (Турбин Н.В., Хотылева Л.В., Тарутина Л.А. 1974г., Драгавцев В.А. Шкель Н.М. 1984г., Усикова А.А. 1975г. и др.). Результаты этих работ, проведенные с использовани ем диаллельного анализа, свидетельствует о его перспективности, так как он дает оценку ва рианс общей и специфической комбинационной способности сортов, а также отвечает на многие другие вопросы, позволяющие вести целенаправленную селекционную работу.

Наши исследования проводились в полевых условиях на Опорном пункте «Митрофа новский» НИИ с.-х. ЦЧП им В.В. Докучаева, в благоприятном по метеоусловиям в 2003 году.

Материалом для исследования служили 20 межсортовых гибридов полученных по схеме пол ных диаллельных скрещиваний с участием пяти сортов яровой мягкой пшеницы. Это два сор та селекции НИИ с.-х. ЦЧП им В.В. Докучаева: Крестьянка [Саратовская 36 Х Merit (США)], Воронежская 10 – [(F1 (Славянка Х и. о. Камышинская 3, Л 8592) Х Харьковская 93], два сор та Саратовской селекции: Саратовская 29 - (Альбидум 24 Х Лютесценс 55/11), Прохоровка (Омская 9 Х Ершовская 32), сорт из Нечерноземья - Приокская – [F1(линия 1833-76Н427 Х Московская 35) Х Саратовская 54].

При статистическом анализе всех признаков использовали индивидуальные данные по каждому растению на делянке. Анализ комбинационной способности проводили по методике сибирских ученых (2,3).

Гибриды и родительские формы высевались в трех кратной повторности в рендоми зированных блоках с площадью питания (5х20см2). Схема посева: [F1].

Изучение сортов и гибридов по признакам высота растения и длина колоса показало сохранение достоверных различий. По оценкам ОКС, сорта разделись на три группы: с высо кой, средней и низкой комбинационной способностью (табл. 1).

Таблица 1 - Характеристика сортов по комбинационной способности, по признаку высота растения Константы СКС (sij) Эффект Варианса Варианса ОКС СКС Сорт ОКС Сорт (2s) (gi) ( g) 1 2 3 4 1.Воронежская 10 - 1,84 3,27 10, 2.Саратовская 29 1,515 - 3,92 15,27 4, 3.Крестьян-ка 3,230 13,547 - -0,1 -0,01 5, 4.Приокская 32,0,43 2,910 0,914 - -1,54 2,26 14, 5.Прохоров-ка 4,078 1,683 6,016 22,619 - -4,14 17,06 8, НСР0,05 gi = 0,84 НСР0,05 (gi-gJ) = 0.35 НСР0,05 sij = 0. НСР0,01 gi = 1,11 НСР0,01 (gi-gJ) = 0.47 НСР0,01 sij = 0. Высокую ОКС имеют сорта: Воронежская 10 (g = 1.84), Саратовская 29 (g = 3.92), среднюю – Крестьянка (g = -0.1), Приокская (g = - 1.54), низкую ОКС – сорт Прохоровка (g = - 4.14). У сортов Саратовская 29 и Прохоровка преобладающую роль при наследовании при знака «высота растения» играют гены с аддитивными эффектами, так как у них 2g 2s. У сортов Крестьянка, Воронежская 10, Приокская значительную роль при наследовании рас сматриваемого признака играют гены с доминантными и возможно эпистатическими эффек тами (2s 2g). Относительное высокое значение 2s у сортов Воронежская 10 (2s=10,22) и Приокская (2s=14,62), показывает, что указанные сорта образуют гибридные комбинации, которые относительно выше или ниже, чем ожидалось на основе средней ценности сортов.

1 0 10 2 20 30 - - - - - Рис 1. График регрессии Wr / Vr для признака «высота растения» гибридов F1 яровой мягкой пшеницы 2003г. (1 - Воронежская 10;

2 – Саратовская 29;

3 – Крестьянка;

4 – Приокская;

5 – Прохоровка) При рассмотрении графического анализа можно сделать вывод, что в детерминации признака участвуют гены с аддитивно-доминантными эффектами. Пересечение линией рег рессии отрицательной полуоси Wr указывает на сверхдоминирование (рис. 1). Это подтвер ждает соотношение H1/D = 17,80, которое при сверхдоминировании всегда больше единицы.

Величина H1/D = 4,22, характеризующая среднюю степень доминирования в отдельных локусах, также подтверждает сверхдоминирование. Наибольшим числом доминантных алле лей по данному признаку обладает сорт Саратовская 29, у сортов Крестьянка, Воронежская 10, Прохоровка большее число рецессивных аллелей детерминирующих признак «высота растения». Положительно и отрицательно определяющие признак аллели распределены меж ду сортами не одинаково, соотношение H2/4H1 = 0,16. У родительских форм в большинстве локусов преобладают рецессивные аллели F = - 0.14 (табл. 3) Изучение комбинационной способности по признаку «длина колоса» представлено в таблице 2.


Таблица 2 - Характеристика сортов по комбинационной способности, по признаку длина колоса Константы СКС (sij) Эффект Варианса Варианса ОКС СКС Сорт ОКС Сорт (2s) (gi) ( g) 1 2 3 4 1.Воронежская 10 - -0,029 -0,009 0, 2.Саратовская 29 0,441 - -0,713 0,498 0, 3.Крестьянка 0,067 0,181 - 0,331 0,099 0, 4.Приокская 0,249 0,010 0,015 - 0,741 0,539 0, 5.Прохоровка 0,029 0,041 0,002 0,904 - -0,329 0,098 0, НСР0,05 gi = 0,25 НСР0,05 (gi-gJ) = 0,03 НСР0,05 sij = 0, НСР0,01 gi = 0,33 НСР0,01 (gi-gJ) = 0,04 НСР0,01 sij = 0, Высокую ОКС имеют сорт Приокская (g = 0,741), Крестьянка (g = 0,331), низкую Саратовская 29 (g = - 0,713), Прохоровка (g = - 0,329), среднюю – Воронежская 10 (g = 0.029). У сортов Крестьянка, Саратовская 29, Приокская, Прохоровка преобладающую роль при наследовании длины колоса играют гены с аддитивными эффектами, так как у них 2g 2s. У сорта Воронежская 10 значительную роль при наследовании признака играют гены с доминантными эффектами (2s 2g).

В детерминации изучаемого признака участвуют гены, как с аддитивными, так и с до минантными эффектами. Наибольшим количеством доминантных аллелей по изучаемому признаку обладает сорт Прохоровка, меньшее число доминантных аллелей несет сорт Кре стьянка, сорта Саратовская 29, Приокская обладают примерно равным числом доминантных и рецессивных аллелей, самое высокое число рецессивных аллелей у сорта Воронежская 10.

Пересечение линией регрессии положительной полуоси Wr показывает, что средняя степень доминантности по всем локусам не полная (рис. 2), то есть в определении признака длина главного колоса преобладающая роль принадлежит аддитивным эффектам генов, так как DH1. Это подтверждает соотношение H1/D = 0,87, которое при частичном доминировании всегда меньше единицы. Средняя степень доминирования в отдельных локуса H1/D = 0,93, т.е. также не полная. Положительно и отрицательно определяющие признак аллели распреде лены между сортами не одинаково, соотношение H2/4H1 = 0,20. У родительских форм в большинстве локусов преобладают доминантные аллели F = 0.23.(табл. 3).

Таблица 3 - Генетические параметры гибридов яровой мягкой пшеницы Признак Генетические параметры h2/H D H1 H2 F H1/D H2/4H H1/D Высота растения 5,24 93,29 60,69 -0,14 17,80 4,22 0,16 0, Длина колоса 1,24 1,08 0,85 0,23 0,87 0,93 0,20 0, 1, 1, 0,8 0, 0, 0, 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1, -0, Рис 2. График регрессии Wr / Vr для признака «длина колоса» гибридов F1 яровой мягкой пшеницы 2003г. (1-Воронежская 10;

2–Саратовская 29;

3 – Крестьянка;

4 – Приокская;

5 – Прохоровка) В качестве практического вывода из наших исследований следует, что:

Сорт Саратовская 29, целесообразно использовать при скрещивании с гибридными формами имеющими меньшую ОКС, если нужно преодолеть низкорослость ценной гибрид ной популяции.

Гибриды между сортом Приокская и сортами с более низкой или средней ОКС пер спективны для селекции, так как в последующих поколениях возможно проявление положи тельных трансгрессий, превосходящих по длине колоса родительский сорт.

Для большинства сортов Саратовская29, Крестьянка, Приокская 2g 2s. Следовательно при наследовании длины колоса основную роль для каждого гибрида играют гены с аддитивны ми эффектами, что позволяет рекомендовать отбор в селекционном процессе по фенотипу.

Литература 1. Драгавцев В.А., Шкель Н.М. Современное состояние генетических количественных признаков по отношению к задачам селекции //Проблемы отбора и оценки селекционного ма териала. - Киев.: «Наукова думка», 1980. - С.5-12.

2. Присяжная Л.П. Садыкова С.А. Белецкая Е.Я. Методика диаллельного анализа исходного материала по количественным признакам //Методические рекомендации. – Омск, 1976. - С. 3. Присяжная Л.П., Стецова Н.Г., Садыкова С.А., Белецкая Е.Я., Кагур О.Т. Методика оценки исходного материала по общей и специфической комбинационной способности в ди аллельных скрещиваниях// Методические рекомендации. - Омск. 1976. - С. 4. Турбин Н.В., Хотылева Л.В., Тарутина Л.А. Диаллельный анализ в селекции расте ний. – Минск.: «Наука и техника», 1974. - С. 180-184.

5. Усикова А.А. Изучение генетических свойств сортового ячменя с использованием диаллельных скрещиваний. Сообщ. 1// «Цитология и генетика». – 1975. - Т. 9. - № 2. - С. 110 115. - Сообщ 2// «Цитология и генетика». – 1975. - Т. 9. - № 4. - С. 332-337.

6. Цильке Р.А., Качур О.Т., Садыкова С.А. Изменчивость генетических параметров при диаллельном анализе количественных признаков мягкой яровой пшеницы. // Генетика. 1978. - Т. 14. - № 8. - С. 1409-1419. // Генетика. - 1979. - Т. 15. - № 2. - С. 286-294. // Генетика.

- 1979. - Т. 15. - № 3. - С. 488-497. // Генетика. - 1979. - Т. 15. - № 5. - С. 872-882. // Генетика. 1979. - Т. 15. - №7. - С. 1213-1254.

ГНУ НИИСХ ЦЧП им. В.В.Докучаева РАСХН 397463, Воронежская область, Таловский р-н, п/о Институт Докучаева, уч. т.: 8(47352) 4-55-37, e-mail: kstep@klon.vrn.ru УДК 633.11:575. ПОЯВЛЕНИЕ СТРУКТУРНЫХ ПЕРЕСТРОЕК ХРОМОСОМ У РАСТЕНИЙ ОЗИМОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ Моцный И.И.

Важнейшей задачей цитогенетики пшеницы является создание интрогрессивных форм, содержащих в своем геноме разные объемы чужеродного генетического материала.

Создание линий с хромосомами дикорастущих видов требует непрерывного цитологического контроля и все же не застраховано от артефактов. Цель настоящей работы – изучить появле ние структурных перестроек хромосом у рекуррентного сорта озимой пшеницы и объяснить некоторые казусы, возникающие при создании цитологически маркированного материала.

Материал и методика. Материалом для исследования послужили гибриды ВС6-ВС от скрещивания озимой мягкой пшеницы Одесская 267 с оригинальным амфиплоидом ЧЕ1345/98 (2n=42, AABBStSt), выделенным ранее в результате скрещивания сорта Triticum durum Desf. Черномор с октоплоидным неполным пшенично-элимусным амфидиплоидом (НПЭА) Elytricum fertile (AABBDDStSt, T. aestivum L. x Elymus sibiricus L.) [1], а также рекур рентный родитель – сорт Одесская 267.

При создании замещенных хромосомами St генома E. sibiricus линий сорта Одесская 267 путем многократного насыщения гибридов Одесская 267 х ЧЕ1345/98 генетическим ма териалом рекуррентного родителя [2] проводился параллельный цитологический контроль нескольких случайно отобранных растений самого сорта. При этом, независимо от фиксаций, в течение многих лет изолировались одно типичное растение Одесской 267, колосья которого находились под изолятором до уборки. Для дальнейшей работы высевались зерна только этого изолированного растения. Во все годы материал сеялся в широкорядном посеве рядко выми делянками с помощью ручной сажалки.

Зима 2002/2003 г. была очень суровой, с сильными морозами при отсутствии снега, а весной проявилась сильная засуха. Условия остальных лет исследования не отличались каки ми-либо экстремальными проявлениями.

Исследования мейоза проводились на материале, зафиксированном в 2003-2006 гг. в фиксаторе Карнуа (6:3:1). Пыльники окрашивались 2 %-ным раствором ацетокармина. С каж дого образца изучалось от 2 до 20 растений и не менее, чем 30 четких пластинок на стадии метафазы І (МІ), 40-272 диады и 83-648 тетрад на растение. Число точек хромосомной ассо циации (ТХА) на материнскую клетку пыльцы (МКП) определялось с учетом того, что каж дое соединение двух плеч хромосом соответствует одной ТХА. Показатель уровня конъюга ции – с определялся как отношение экспериментального числа ТХА/МКП к максимально возможному для данной клетки [3]. Статистическая обработка данных проводилась после со ответствующих преобразований с во вспомогательную величину Фишера [4]. Считается, что в отличие от с, величина имеет близкое к нормальному распределение и, таким образом, подлежит обработке параметрическими методами статистики.

Результаты и обсуждение. Весной 2003 г. было зафиксировано несколько растений линии сорта Одесская 267, полученных из зерен одного изолированного колоса. В материале обнаружена очень высокая для контроля частота микроядер в диадах (15,5 % диад с микрояд рами, 0,24+0,06 микроядер на диаду), по сравнению с данными благоприятного 2004 года (5, % диад с микроядрами и 0,10+0,03 микроядер на диаду, соответственно), что свидетельствует о существенных нарушениях клеточного деления в I фазе мейоза. Следовательно, в процессе нарушений веретена в анафазе I (АI) могли возникнуть различные структурные перестройки хромосом, например: делеции, дефишенси, разрывы-слияния по центромере, реже инверсии.

Однако, к моменту окончания II мейотического деления частота нарушений мейоза (количе ство микроядер в тетрадах) соответствовала норме (6,6 % тетрад с микроядрами, 0,13+0, микроядер на тетраду), по сравнению с данными других годов (в среднем – 8,4 % тетрад с микроядрами и 0,15+0,02 микроядер на тетраду, соответственно), что свидетельствует о включении всех возможных хромосомных мутаций в ядра тетрад, а в последующем – гамет.

Таким образом, вследствие критических условий зимы и весны 2002/2003 г. могли возникать и, видимо, возникали структурные перестройки хромосом, которые передавались потомству.

В 2004 г. среди 4 исследованных контрольных растений каких-либо отклонений выяв лено не было. В 2005 г. в потомстве изолированного растения 583-1/04 линии Одесской было исследовано 10 растений, 9 из которых показали нормальную для сорта конъюгацию хромосом в МI мейоза (рис. 1 а, табл. 1). Вместе с тем, обнаружено одно растение (812-2/05), в МI которого постоянно наблюдалось 2 унивалента (рис. 1 б-г, е). Кроме того, наблюдались линейные мультиваленты (в 10 % МКП, рис. 1 г) и снижение уровня конъюгации хромосом (табл. 1). Однако, в 3 клетках из 70 изученных (4,3 %) эти униваленты были способны конъю гировать с образованием открытого бивалента (рис. 1 д). Высшая ассоциация хромосом у рас тения 812-2/05 составляла 20IIз+2I (рис. 1 е).

а б г в д е Рисунок 1. Хромосомные ассоциации в МI у типичных растений Одесской 267 (а) и нетипичного растения 812-2/05 (б-е): а) высшая ассоциация – 21IIз;

б) 17IIз+3IIo+2I;

в) 16IIз+3IIo+4I;

г) клетка с тривалентом – 19IIз+1III+1I;

д);

18IIз+3IIo;

е) высшая ассоциация – 20IIз+2I. Стрелкой указаны униваленты и мультивалент.

Одним из возможных объяснений появления этого растения может быть возникновение структурных перестроек хромосом (мутаций) под влиянием крайне жестких условий зимы и весны 2002/2003 г. Другим возможным объяснением, поскольку переопыление исключается из за очень тщательной изоляции материала, может быть засорение Одесской 267 зерновкой гиб ридного материала при посеве в 2004 г. Следует отметить, что растение 812-2/05 фенотипиче ски выглядело совершенно как типичная Одесская 267, в частности, оно поражалось листовой ржавчиной на уровне Одесской 267. В то время как рядом с делянкой Одесской 267 росли уме ренно устойчивые к листовой ржавчине гибриды F6 (Одесская 267 х ЧЕ1341/98). Ранее было установлено [2], что элимусная хромосома, маркируемая признаком шероховатости стебля (очень короткое жесткое линейное опушение листового влагалища) является гаметоцидной.

Изучение мейоза у гибридов с ее наличием показало, что гаметоцидная хромосома E. sibiricus в моносомно-замещенном состоянии не конъюгирует с пшеничными хромосомами (не опубли ковано). Из литературы известно, что гаметоцидные хромосомы могут вызывать хромосомные перестройки [5]. В родословной упомянутых гибридов (как и всех гибридов с амфиплоидами ЧЕ1341/98 и ЧЕ1345/98) находились растения с шероховатым стеблем, поэтому нельзя исклю чить, что появление растения 812-2/05 обусловлено отдаленными последствиями действия га метоцидной хромосомы или ее присутствием. Кроме того, в пользу последнего предположения свидетельствует изрядное снижение уровня конъюгации гомологичных хромосом у растения 812-2/05, по сравнению с типичными растениями Одесской 267 (табл. 1).

x ± t0,05 S x Таблица 1 – Частота хромосомных ассоциаций ( ) в МI мейоза у типичных растений Одесской 267 и растения 812-2/ Год Изучено, шт. Ассоциации, шт./МКП Уровень конъюга ции, растений клеток I II III 2003 2 62 0,10+0,11 21,0+0,1 0 2,726+0, 2004 4 173 0,27+0,11 20,9+0,1 0 2,741+0, 2005 9 303 0,21+0,07 20,9+0,1 0 2,748+0, 1* 70 2,03+0,20 19,8+0,1 0,09+0,07 2,619+0, Примечания: I – униваленты, II – биваленты, III – триваленты;

* – растение 812-2/ Поскольку мейоз изучался гораздо позже гибридизации, учета признаков, уборки и даже посева материала (зимой 2005/2006 г.), некоторые колосья растения 812-2/05 были ис пользованы в качестве опылителя при очередном насыщении гибридов ВС6, другие изолиро ваны и посеяны для работы на следующий год. В результате этого, в 2006 г. из 20 изученных растений Одесской 267 16 оказались нетипичными с наличием структурной перестройки, вы являемой цитологически – их высшие ассоциации существенно отличались от 21IIз (рис. 2 а, б;

табл. 2). Из них 2 растения имели 41 хромосому (высшая ассоциация – 20IIз+1I, без мульти валентов) (рис. 2 в), 1 – 43 хромосомы, одна из которых была представлена телоцентриком (рис. 2 г) и 1 растение было миксоплоидом (2n=41-44).

а б г в Рисунок 2. Хромосомные ассоциации в МI у потомков растения 812-2/05:

а) высшая ассоциация – 19IIз+2IIo;

б) высшая ассоциация – 19IIз+1IIo+2I;

в) гипоанеуплоид – 17IIз+3IIo+1I;

г) гиперанеуплоид с телоцентрической хромосомой – 15IIз+4IIo+2I+1t I. Стрелкой указаны униваленты и телоцентрик.

Среди 9 гибридов ВС7, отбиравшихся по наличию пшенично-элимусной транслока ции, с участием фрагмента St хромосомы E. sibiricus (маркируется опушением верхней части листовой пластинки флагового листа и сильной устойчивостью к листовой ржавчине) 1 рас тение имело типичную высшую хромосомную ассоциацию в МI мейоза – 20IIз+1IIo (рис. 3 а), растения имели – 19IIз+2IIo, 2 – 18IIз+3IIo и 2 гибрида (потомки растения ВС6 с формулой 20IIз+1IIo) имели высшую ассоциацию – 19IIз+1IIo+2I (рис. 3 б), сниженный уровень конъюга ции хромосом и наличие мультивалентов в 23,9 % МКП. При этом, у двух последних расте ний в 2,2 % изученных клеток унивалентные хромосомы были способны конъюгировать с образованием открытого бивалента. Анеуплоидных растений не наблюдалось.

Таблица 2 – Высшие ассоциации хромосом в МI мейоза у 20 изолированных потомков растения 812-2/05 (2006 г.) Высшая Сопутствующие Растений, Высшая Сопутствующие Растений, ассоциа- особенности шт. ассоциация особенности шт.

ция 21IIз 20IIз+2I или частые триваленты типичный для 4 19IIз+2IIo пшеницы мейоз 20IIз+1IIo нет мультивалентов, 19IIз+1IIo+2I частые триваленты 2 редкие униваленты 20IIз+1IIo частые триваленты и 20IIз+1I 3 нет мультивалентов, униваленты редкие избыточные униваленты 20IIз+2I есть триваленты 20IIз+1IIo+1tI частые триваленты, 3 или редкие избыточные 19IIз+1III+1tI униваленты 19IIз+2IIo есть триваленты, 20IIз+1I;

2 частые триваленты;

20IIз+1IIo;

частые униваленты миксоплоид 17IIз+3IIo+ +1III+1I Примечания. Нижние индексы: з – закрытые биваленты, о – открытые биваленты;

t – телоцентрическая хромосома.

Анализ представленных данных свидетельствует о том, что у растения 812-2/05 – хромосома является пшеничной, а одна хромосома – необычная. Она способна, в отличие от интактной гаметоцидной элимусной хромосомы, конъюгировать с пшеничными хромосома ми (рис. 1 д) и вызывает структурные перестройки последних, приводящие к снижению уров ня конъюгации и существенным нарушениям мейоза. У гибридов ВС7 с формулой 20IIз+1IIo – 41 хромосома является пшеничной и одна – транслокантной, содержащей фрагмент пшенич ной неизвестной хромосомы и фрагмент контролируемой St хромосомы. У гибридов ВС7 с формулой 19IIз+1IIo+2I – в кариотипе содержится 19 пар пшеничных гомологичных хромосом, 1 негомологичная, 1 транслокация + 1 частично конъюгирующая с ней пшеничная хромосома и 1 неизвестная, переданная с пыльцой от растения 812-2/05.

а б Рисунок 3. Высшие ассоциации хромосом в МI мейоза у типичных (а – 20IIз+1IIo) и нетипич ных (б – 19IIз+1IIo+2I) гибридов ВС7. Стрелкой указан открытый бивалент.

Высшие ассоциации хромосом отражают кариотипические классы, многообразие кото рых свидетельствует в пользу, скорее, второго предположения о происхождении растения 812 2/05. Поэтому, исходя из результатов исследования гипотеза о наличии в материале чужерод ной хромосомы в результате засорения кажется более состоятельной. Морфологический анализ растения 812-2/05 и его потомков показал отсутствие у них шероховатости стебля – маркерного признака гаметоцидной хромосомы в этом материале. Возможно в данном случае она пред ставлена крупным сегментом, присоединившемся к небольшому фрагменту пшеничной хромо сомы, сохранившим гаметоцидные гены и утратившим маркерный признак. К сожалению, не представляется возможным существующими методами выявить действительную природу (му тация или засорение) цитологически нетипичных растений Одесской 267.

Таким образом, при создании беккроссированных линий с замещениями, дополне ниями или транслокациями хромосом необходим непрерывный цитологический контроль не только гибридов ВС, но и рекуррентного родителя. Также, кроме изоляции гибридов и рекур рентного родителя необходима пространственная изоляция рекуррентного родителя от очень похожих на него гибридов ВС при посеве во избежание засорения самого родителя гибрид ным материалом.

Автор признателен фотохудожнику Елене Василевич («Eva») за помощь при подго товке иллюстраций.

Литература 1. Motsnyy I.I., Procopovich E.L. Development of bread wheat-Elymus sibiricus substitution stocks as a result of crosses between tetraploid wheats and octoploid amphiploid PWEA Elytricum fertile // Genetic collections, isogenic and alloplasmic lines: Th. rep. Int. Conf. 30 July-3 August, 2001. – Novosibirsk, 2001. – Р. 198-200.

2. Моцный И.И. Создание и цитогенетическое изучение гибридов НПЭА Elytricum fer tile с тетраплоидными пшеницами // Отдаленная гибридизация. Современное состояние и перспективы развития: Тр. Международн. конференц. по отдаленной гибридизации 16-17 де кабря 2003 г. – М.: Изд-во МСХА, 2003. – С. 169-174.

3. Alonco L.C., Kimber G. The analysis of meiosis in hybrids. 2. Triploid hybrids // Can. J.

Genet. Cytol. – 1981. – V. 23, № 2. – P. 221-234.

4. Лакин Г.Ф. Биометрия. – М.: Высшая школа, 1973. – 343 с.

5. Endo T.R. Induction of chromosomal structural changes by a chromosome of Aegilops cylindrica L. in common wheat // J. Hered. – 1988. – V. 79, № 5. – P. 366-370.

Селекционно-генетический институт – Национальный центр семеноводства и сортоизучения, Овидиопольская дорога, 3, 65036, г. Одесса, Украина т.: +380-482-395-186 (дом.), e-mail: fayt@paco.net УДК 633.11:575. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИДЕНТИФИКАЦИИ И ОТБОРА ГЕНОТИПОВ ПО ГЕНАМ ТИПА И СКОРОСТИ РАЗВИТИЯ ПШЕНИЦЫ Файт В.И., Балашова И.А.

Продолжительность вегетационного периода и темпы индивидуального развития рас тений являются одними из важнейших признаков, которые обуславливают степень адаптив ности к конкретным условиям выращивания. Они обеспечивают растениям возможность ухо да от неблагоприятных факторов среды (мороз, засуха, поражение вредителями и возбудите лями болезней) и более полного использования оптимального комплекса условий в благопри ятный период. Учитывая большое биологическое значение продолжительности вегетацион ного периода для формирования продуктивности, основоположник многих научных направ лений Николай Иванович Вавилов неоднократно в своих трудах затрагивал данный вопрос (1, 2) и указывал на необходимость генетического изучения скороспелости (3). Первые шаги в изучении генетического контроля скороспелости были предприняты самим Н.И. Вавиловым.

В одной из работ саратовского периода жизни и деятельности он, совместно с Е.С. Кузнецо вой, показал наличие генетических различий озимых и яровых сортов мягкой пшеницы по нескольким генам типа развития (4).



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 7 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.