Генетические основы селекции. Рубрика в журнале - Сельскохозяйственная биология
Статья научная
В клубнях картофеля крахмал - основной метаболит, поэтому структурно-функцио-нальный анализ генов его биосинтеза и распада и оценка их вариабельности имеет как фундаментальное, так и прикладное значение. Конечное содержание крахмала в гетеротрофных органах растений (плодах, семенах, клубнях) зависит не только от скорости биосинтеза составляющих крахмала - амилозы и амилопектина, но и от работы катаболических ферментов. Ферменты биосинтеза крахмала достаточно хорошо описаны, в то время как о механизмах разрушения крахмала мало что известно. На сегодняшний день накапливается все больше данных о важной роли крахмалфосфорилаз в этом процессе. Фосфорилазы крахмала широко распространены среди представителей растительного мира. Структура и полиморфизм гена крахмалфосфорилазы слабо изучены у двудольных растений. В клубнях картофеля разрушение крахмала осуществляется за счет L-формы крахмалфосфорилазы, которую кодирует ген Pho1a ( STP23 ). В настоящей работе у растений картофеля впервые проведен анализ участка гена Pho1a (экзоны II-IV), кодирующего регуляторную часть функционального гликозилтрансферазного домена, в состав которого входят глюкозо-6-фосфат-связывающий сайт, сайт связывания с пиродоксальфосфатом и активный сайт связывания с глюкозой...
Бесплатно
Статья научная
В полевых и лабораторных опытах изучали жизнеспособность семян у сортов яровой мягкой и яровой твердой пшеницы, у гибридных комбинаций F 1 и F 2, полученных от скрещивания Triticum aestivum x T. durum, а также у пентаплоидов F 1 и ВС 1. Выявлена достаточно сложная система генетического контроля анализируемого признака, происхождение которой может быть связано с особенностями эволюции геномов А и В твердой и мягкой пшеницы. На основании сравнительного анализа всхожести семян у гибридов первого и второго поколения выявлены два базисных гена, доминантные аллели которых принадлежат T. durum, рецессивные — T. aestivum. Сделано предположение о наличии специфических генов, связанных с сортовыми особенностями родительских форм, использованных при получении первого поколения гибридов.
Бесплатно
Статья научная
Один из эффективных методов оценки инбредных линий озимой ржи - диаллельный анализ, позволяющий разложить генотипическую вариансу на общую (ОКС) и специфическую (СКС) комбинационную способности и количественно оценить вклад основных видов генных взаимодействий в экспрессию признаков. Целью настоящего исследований было изучение генетических особенностей инбредных линий посредством диаллельных скрещиваний. Испытывали 5 инбредных линий озимой ржи ( Secale cereale L.) и 10 межлинейных гибридов F 1, полученных по неполной диаллельной схеме (B. Griffing, 1956). Родительские линии и гибриды F 1 сравнивали в 2011-2012 годах в полевом опыте по схеме латинского прямоугольника (6*3*3) на делянках 8,8 м 2 в 3 повторениях при норме высева 500 зерен на 1 м 2. Сравнительную оценку генных эффектов проводили по 17 признакам. Определяли генетические параметры D, H 1, H 2, √H 1/D, Н 2/4Н 1 и h 2 по B.I. Hayman (1954), а также вклад эффектов ОКС и СКС в генотипическую вариансу. Показано, что по соотношению эффектов ОКС:СКС изучаемые признаки разделяются на две группы. Первую группу составили 5 признаков с низкой (h 2 = 0,10-0,22) наследуемостью (урожайность, число продуктивных стеблей на 1 м 2, число зерен в колосе, высота растений и содержание крахмала). Вклад эффектов ОКС в этой группе был относительно низким и варьировал от 7,0 до 36,4 %, а экспрессия признаков сильно зависела от эффектов доминирования и эпистаза. Вторую группу составили 12 признаков с относительно высокой наследуемостью (h 2 = 0,28-0,62), у которых аддитивная дисперсии превышала компоненту доминирования и варьировала от 50,3 до 82,0 %. Таковыми оказались зимостойкость, масса 1000 зерен, натура зерна, число падения, высота амилограммы, вязкость водного экстракта, температура клейстеризации крахмала, формоустойчивость подового хлеба, объем формового хлеба, содержание белка в зерне, поражение снежной плесенью и бурой ржавчиной. Шесть признаков из этой группы выделялись сильным взаимодействием генотип-среда. Сделано заключение, что селекционное улучшение инбредных линий по этим признакам целесообразно проводить по принципу кумулятивного накопления ценных генов с помощью рекуррентного отбора.
Бесплатно
Статья научная
Глобальные изменения климата в сторону потепления приводят к тому, что все большие территории периодически подвергаются воздействию засухи. В связи с этим в земледелии возникает необходимость расширения зоны возделывания засухоустойчивых культур, к числу которых относится нут. Во многих сельскохозяйственных регионах Российской Федерации, подверженных периодическим засухам, в последние годы происходит увеличение посевных площадей под этой культурой (до 800 тыс. га в 2013 году) как одной из самых засухоустойчивых и жаростойких среди зерновых бобовых. В Тамбовкой области в производственных масштабах нут ранее не выращивали, но эта зона по географическому расположению и природно-климатическим факторам (тип почвы, сумма активных температур в период вегетации, продолжительность светового дня и др.) может оказаться перспективной для его возделывания. Впервые в условиях Тамбовской области мы исследовали особенности формирования ценных селекционных признаков, определяющих семенную продуктивность, у образцов нута разного происхождения (всего 629 образцов из 44 стран, отобранных по результатам многолетнего изучения в других почвенно-климатических регионах в России и за рубежом и характеризующихся ценными селекционными признаками - высокой семенной продуктивностью, скороспелостью, крупностью семян, высоким прикреплением нижнего боба, устойчивостью к болезням и др.). Анализ корреляций проводили в сезон вегетации, когда погодные условия соответствовали биологическим особенностям культуры (среднемесячные температуры воздуха в период вегетации и ежемесячные суммы осадков выше средних многолетних значений). Количественные характеристики образцов с разной растрескиваемостью бобов сравнивали методом дисперсионного анализа. Признаки, в наибольшей степени дифференцирующие образцы коллекции, выявляли с применением факторного анализа. Отличительные особенности групп образцов из разных стран исследовали методами однофакторного дисперсионного и кластерного анализа. По результатам сравнения выделены формы для дальнейшего исследования. Показано, что в условиях Тамбовской области к селекционно значимым признакам, определяющим продуктивность растений нута, относится число ветвей 2-го порядка, число бобов на одном растении, высота растения, продолжительность вегетационного периода. Масса 1000 семян проявила положительную связь с продолжительностью периода цветение-созревание. Между массой семян с делянки и числом взошедших растений наблюдали существенную связь (максимальный показатель отмечали при 70-80 растениях на делянке). У образцов наибольшую вариабельность ( Сv = 98,3 %) отмечали по массе сухого вещества растения. Показано, что 73 % изменчивости исследованных признаков объясняются тремя факторами. Первый (38 % изменчивости) включает блок коррелированных признаков, связанных с числом семян на растении (число ветвей 1-го и 2-го порядка, число бобов на растении, масса сухого растения), второй (25 %) - такие признаки, как продолжительность периодов всходы-цветение, цветение-созревание, высота прикрепления нижнего боба и высота растения, третий (10 %) - массу 1000 семян. Из изученных коллекционных образцов у 330 показатель растрескивание бобов составлял 10 % и соответствовал стандарту (сорт Волгоградский 10), у 202 превышал 10 % и 96 образцов оказались устойчивыми к растрескиванию бобов и представляют ценность для селекции. Не поражались фузариозом 147 образцов, еще 120 характеризовались очень слабым поражением. По наиболее значимым хозяйственно ценным признакам (масса семян с растения и масса 1000 семян) методом кластерного анализа были выделены три группы стран-оригинаторов. Образцы из США характеризовались большой массой 1000 семян и семян с растения. У образцов из стран бывшего СССР, Болгарии и Афганистана масса 1000 семян и семян с растения была невелика. Для остальных стран-оригинаторов оба показателя у образцов близки к средним значениям. Таким образом, в условиях Тамбовской области наиболее перспективными для селекции на семенную продуктивность оказались образцы к-3720, к-3721, к-3740, к-3771, к-3783, к-3785 из Сирии; к-604, к-2340 из Турции; к-431, к-437, к-2176 из Мексики; к-1188, к-1335, к-1480, к-2197, к-2397 из России; к-2144 из Афганистана; к-1491, к-1724, к-1727 из Узбекистана и к-2597, к-2949 из США (178 наиболее перспективных изучены в 2011-2013 годах).
Бесплатно
Статья научная
Генетическое разнообразие растений и увеличения набора используемых культур необходимы для повышения устойчивости сельскохозяйственного производства при ухудшении условий окружающей среды и обеспечения качественными экологически безопасными продуктами. Эти задачи требуют быстрой оценки получаемых форм растений и обработки информации о биологии их развития. Лен - одна из перспективных сельскохозяйственных культур, однако в Тюменской области он сейчас практически не выращивается, здесь не проводятся государственные сортоиспытания культуры. В выполненном нами исследовании для группы российских и иностранных сортов льна выявлены наиболее информативные морфометрические критерии, определяющие адаптивный потенциал генотипов в условиях региона, впервые дополненные экспресс-оценкой динамики накопления и деградации хлорофилла в листьях, выполненной неинвазивно с использованием оптического счетчика SPAD 502. Целью работы было изучение реакции генотипов Linum usitatissimum L. на воздействие факторов окружающей среды и выявление признаков для использования в качестве индикаторов адаптационных свойств...
Бесплатно
Статья научная
Линии мягкой пшеницы с интрогрессией чужеродного генетического материала - важный источник и донор генов устойчивости к грибным патогенам. Однако для эффективного вовлечения линий в селекционный процесс необходима информация об их экологической пластичности и продуктивности в различных условиях произрастания. В этой работе впервые приведены оценки адаптивных реакций, стабильности и селекционной ценности линий мягкой пшеницы с чужеродными замещениями и транслокациями, полученные в географически отдаленных регионах. Нашей целью был сравнительный анализ проявления хозяйственно ценных признаков у линий мягкой пшеницы, содержащих чужеродный генетический материал, при выращивании на участках, расположенных в различных эколого-географических зонах - в Западной Сибири в Российской Федерации и в Республике Беларусь. В работе использовали 21 интрогрессивную линию Triticum aestivum / T. timopheevii (BC1F22-24, 2 n = 42), полученную от скрещивания пяти сортов мягкой пшеницы (Саратовская 29, Скала, Иртышанка 10, Целинная 20 и Новосибирская 67) с тетраплоидной пшеницей T...
Бесплатно
Продуктивность и клубенькообразующая способность у сортов фасоли обыкновенной в условиях Предуралья
Статья научная
Фасоль обыкновенная ( Phaseolus vulgaris L.) обладает высокой питательностью, в ее семенах содержится значительное количество белка, а также незаменимые аминокислоты и витамины. Кроме того, она может накапливать в почве биологический азот за счет азотфиксации. На территории лесостепной зоны Предуралья (Республика Башкортостан) в мелкоделяночных опытах в течение пяти лет изучали элементы структуры урожая у четырех сортов фасоли обыкновенной (Горналь, Уфимская, Золотистая и Эльза). В разных почвенно-климатических условиях сравнивали характер распределения признаков семенной продуктивности и клубенькообразования, а также определяли корреляционные связи между агрометеорологическими факторами, нодуляционной активностью и продуктивностью. В одном из этих опытов использовали полив и внесение стартовых доз удобрений (PK) 45, остальные опыты проводили на естественном агрофоне без полива. Урожайность зерна районированных сортов (Горналь, Уфимская, Золотистая) в однородных почвенных условиях на черноземе выщелоченном (Уфимский район) составляла от 18 до 22 ц/га. Отмечен высокий потенциал продуктивности по числу семян у нового сорта Эльза. В опытах без полива (Уфимский, Иглинский, Чишминский, Бакалинский районы) масса семян разных сортов колебалась в зависимости от агрометеорологических условий от 4 до 17 г/рас-тение, при поливе увеличиваясь вдвое. Размах варьирования признака семенной продуктивности в среднем по всем годам для сорта Золотистая составил 50, Эльза - 53, Уфимская - 57, Горналь - 76 %. Показана тесная связь ( r = 0,61) между продуктивностью фасоли и суммой активных температур выше 15 °С. Большую пластичность по этому признаку проявили сорта местной селекции Золотистая и Уфимская ( r = 0,46, r = 0,59), меньшую - сорта Горналь и Эльза ( r = 0,78, r = 0,84). Сходные закономерности выявлены и при анализе коррелятивных связей между продолжительностью периода выше 15 °С и семенной продуктивностью: для сорта Золотистая r = 0,42, Уфимская - r = 0,20, Горналь - r = 0,51, Эльза - r = 0,69. В различных условиях на растении образовывалось от 5 до 29 клубеньков. Межсортовое варьирование средней клубенькообразующей способности по годам составило 15,3 %. Однако отдельно для каждого сорта в разных почвенно-климатических условиях средние коэффициенты вариации составили: 44,0 % - Горналь, 59,3 % - Золотистая, 65,0 % - Уфимская, 18,4 % - Эльза. В большинстве опытов у растений разных сортов преобладала правосторонняя асимметрия ( As > 0) по числу клубеньков и продуктивности. Нормальное распределение и отрицательная асимметрия по этим признакам для всех сортов наблюдались в опыте с поливом, а также встречались чаще других у растений сорта Золотистая. Число клубеньков на растении и семенная продуктивность коррелировали ( r = 0,75-0,87) только в опыте при оптимальных условиях водного режима и минерального питания. На серой лесной почве растения опытных сортов образовывали симбиоз с местными ризобиями, на черноземе симбиотрофный тип азотного питания уступал автотрофному. Высокая внутрисортовая изменчивость растений фасоли, а также асимметричность распределения признаков симбиотической активности и продуктивности свидетельствуют о возможности отбора линий на повышение эффективности симбиоза. Найден спонтанный супернодулирующий гибрид Л20 сорта Эльза, перспективный для последующей селекционной работы.
Бесплатно
Ржаные транслокации у некоторых сортов озимой мягкой пшеницы
Статья научная
Методом электрофореза исследовали 20 сортов озимой мягкой пшеницы (конкурсное испытание, Белгородский НИИ сельского хозяйства) по локусам запасных белков — проламинов и высокомолекулярных субъединиц (HMW) глютенинов. Особое внимание уделялось районированным в 2008-2009 годах сортам Синтетик и Богданка с генетическим материалом от ржи. Среди исследуемой группы интрогрессия по глиадинкодирующим локусам ржаного происхождения была обнаружена у трех сортов — Синтетик, Крыжинка и Богданка. Установлено, что сорта Синтетик и Крыжинка несут транслокацию 1BL/1RS, сорт Богданка — транслокацию 1AL/1RS. Эти данные также подтвердил проведенный цитогенетический анализ. Определены аллели генов глиадинов Gli -1 ( Gld ) и HMW субъединиц глютенинов Glu -1 у изученного набора сортов. Уточнена генеалогия сорта Богданка — первого сорта озимой мягкой пшеницы российской селекции с транслокацией 1AL/1RS.
Бесплатно
