Анализ и отбор генотипов. Рубрика в журнале - Сельскохозяйственная биология
Статья научная
Лен-долгунец ( Linum usitatissimum L.) - единственная техническая культура, которая возделывается в Республике Беларусь на площади свыше 50 тыс. га для получения волокна. Наряду с традиционными направлениями селекционной работы, большое значение приобретает создание сортов, экологически адаптированных к различным условиям выращивания. В настоящей работе нами впервые в условиях Беларуси установлена реакция родительских и гибридных форм льна-долгунца на абиотические факторы внешней среды и доля влияния последних на высоту растений, техническую длину и массу стебля, содержание волокна. Целью стало морфобиологическое изучение, выделение источников по каждому из основных признаков и поиск экологически адаптированных генотипов среди 36 гибридных популяций. В период наблюдений (опытное поле, Оршанский р-н, Витебская обл., Республика Беларусь, 2012-2014 годы) метеорологические условия различались по количеству выпавших осадков (16,7-27,1 мм) и среднесуточной температуре воздуха (12,4-16,4 °С). Оценивали сорта и коллекционные образцы различного эколого-гео-графического происхождения, гибридные формы получили при межсортовых скрещиваниях. Скрининг выявил раннеспелые комбинации (11 шт.), высокорослые формы (15 шт.), с высокими значениями технической длины стебля (10 шт.), массы стебля (4 шт.), содержания волокна (3 шт.). Установлена достоверность (уровень значимости 95 и 99 %) влияния факторов А (генотип) (Fфакт. > Fтеор.), В (среда) и С (взаимодействие А × В). В результате проведенных исследований с применением метода S.A. Eberhart и W.A. Russell получена новая информация о стабильности и отзывчивости к условиям среды каждого из изученных генотипов льна-долгунца. Высокоотзывчивыми на улучшение условий выращивания по высоте растения оказались сорта и гибридные формы Alizee (bi = 1,12), Upite 2 (bi = 1,22), Львiвський 7 (bi = 1,02), Львiвський 7 × Ярок (bi = 1,79), Львiвський 7 × Восход (bi = 3,07); по технической длине стебля - К-65 (bi = 1,33), Велiч (bi = 1,12), Upite 2 (bi = 1,22), Львiвський 7 (bi = 1,32), Ярок × К-65 (bi = 1,87), К-65 × Ласка (bi = 1,37), Велiч × Ярок (bi = 2,09); по массе стебля - Восход (bi = 2,38), Ласка (bi = 1,85), К-65 (bi = 1,76), Ярок (bi = 2,32), Ярок × Ласка (bi = 1,87), Ласка × Восход (bi = 2,16), Восход × Alizee (bi = 1,17), К-65 ½ Ласка (bi = 1,31); по содержанию волокна - Ласка (bi = 1,14), Восход (bi = 1,27), Drakkar (bi = 1,59), К-65 (bi = 1,32), Василек (bi = 1,39), Ярок × Ласка (bi = 2,54), Ярок × Восход (bi = 1,78), Велiч × Восход (bi = 3,11), Львiвський 7 × Ярок (bi = 1,31). Низкие показатели варианс стабильности установлены у следующих сортов: по высоте растения - Велiч (S2di = 2,33), Львiвський 7 (S2di = 4,62), Drakkar (S2di = 6,18); по технической длине стебля - Велiч (S2di = 5,37), Львiвський 7 (S2di = 4,62), Drakkar (S2di = 6,20); по массе стебля - Upite 2 (S2di = 1438,68), Ярок (S2di = 3465,94), Львівський 7 (S2di = 2268,62); по содержанию волокна - Василек (S2di = 1,47), Upite 2 (S2di = 0,85), Drakkar (S2di = 3,98), Восход (S2di = 3,65), Ярок (S2di = 2,29). Число генотипов льна-долгунца, характеризующихся высокой адаптивностью, стабильностью и сочетающих эти признаки с продуктивностью, оказалось невелико, что требует продолжения исследований с использованием различных подходов при создании исходного материала.
Бесплатно
Статья научная
Интерес к изучению способности полифенольных продуктов переработки винограда (ПППВ) снижать риск сердечно-сосудистых патологий возрастает в связи с ростом кардиоваскулярной смертности и развитием представлений о роли здорового питания в профилактике болезней и реабилитации. Несмотря на то, что этой популярной проблеме посвящено много исследований, актуальной и заслуживающей особого внимания задачей остается определение безопасных и эффективных доз ПППВ, поскольку увеличение потребления ПППВ может привести к дисфункции эндотелия и оксидативному стрессу. Молодые побеги виноградной лозы, листья, ягоды, сок и вино издавна использовались в народной медицине как гигиенические и лечебные средства при терапии многих заболеваний человека. В последнее время отмечается всплеск научного интереса к целебным свойствам винограда, обусловленным биологически активными полифенолами, локализованными в кожице, мякоти, семечках виноградной ягоды, гребнях виноградной грозди. Полифенолы винограда, которые экстрагируются в процессе спиртового брожения, попадая в вино, определяют антиоксидантный статус, биологическую активность вин и других продуктов переработки винограда. Мы сравнили влияние двух полученных по оригинальной рецептуре лечебных продуктов - вина столового красного (ВСК) и экстракта полифенолов винограда (ЭПВ), насыщенных полифенолами до заданной концентрации, на показатели сердечно-сосудистой системы, состояние перекисного окисления липидов и липидного метаболизма у больных ишемической болезнью сердца (ИБС) и гипертонической болезнью (ГБ), находящихся на санаторно-курортном лечении. Клинические испытания лечебно-профилактических свойств экспериментальных образцов, проведенные на группе пациентов ( n = 259), показали, что применение этой продукции в составе комплексной терапии способствует более выраженному улучшению показателей липидного метаболизма и снижению активности свободно-радикального окисления, чем в случае, когда больные не получали ПППВ (контроль). Так, содержание общего холестерина в крови уменьшалось на 22 %, коэффициент атерогенности - на 10 %, количество вторичных продуктов перекисного окисления липидов оказалось ниже на 30,3 % при использовании ВСК и на 32,3 % - при применении ЭВП. У большинства пациентов нормализовались показатели сердечно-сосудистой системы, на 22,4 % повышалась толерантность к физической нагрузке. Установлено, что достижение указанных клинических результатов обеспечивает суточное потребление ПППВ, поступающих при дозировке ВСК 3,6 мл/кг, ЭПВ - 0,45 мл/кг (курс лечения - 14 сут). Обсуждаются механизмы действия испытанных полифенольных продуктов и возможность их применения для первичной и вторичной профилактики нарушений у больных с кардиоваскулярной патологией.
Бесплатно
Применение многомерных методов для разделения сортов риса по реакции на изменение условий среды
Статья научная
Большую часть посевных площадей под рисом в настоящее время занимает ограниченное число сортов. Для расширения их генетического разнообразия необходимо повысить эффективность оценки и отбора уникальных генотипов, определения экологической адресности каждого сорта. Кроме того, сложившаяся система не предусматривает детального изучения образцов, передаваемых на конкурсное сортоиспытание. Изучение продуктивности созданных сортов проводят на одном фоне минерального питания, что приводит к браковке высокопродуктивных образцов, для которых он не оптимален. В настоящей работе на основе синтеза ранее предложенных методов мы разработали систему оценки селекционного материала, включающую контрастные сроки посева, различные фоны минерального питания, стрессовые фоны. В многофакторном лизиметрическом опыте с 19 вариантами исследовали продуктивность 24 сортов риса ( Oryza sativa L.) российской селекции. Растения выращивали на оптимальном (N120P60K60) и повышенном (N240P120K120) фонах минерального питания; при разреженном (200 растений на 1 м2) и загущенном (300 растений на 1 м2) посеве; контрастных сроках сева (15 апреля, 15 мая, 15 июня); засолении (создавалось искусственно в фазу кущения посредством внесения в почву NaCl до концентрации 0,35 %), недостатке поливной воды (полив прекращали в фазу выметывания). Обработку данных проводили с использованием кластерного и дискриминантного анализов. Применение многомерных методов для обработки результатов повысило информативность данных. Сорта были кластеризованы на группы с наиболее близкими характеристиками при воздействии различных факторов; выделены условия среды, которые позволяют максимально точно дифференцировать образцы с минимальными затратами на проведение эксперимента. Установлено, что стандартные условия выращивания в меньшей степени дифференцируют образцы. Корректно сравнить образцы позволяют условия среды, благоприятные для реализации потенциала продуктивности. Создание стресса на фоне других благоприятных факторов расширяет варьирование признаков и увеличивает дисперсию в опыте, что делает разделение сортов на группы более достоверным. В рамках модуля дискриминантного анализа «пошаговый анализ назад» решается задача максимального сокращения числа вариантов опыта (или изучаемых признаков) при сохранении точности выделения характерных представителей кластера. Установлено, что даже два выделенных варианта опыта (высокий фон минерального питания и недостаток влаги) обеспечивают верную классификацию 88 % образцов, что приемлемо для генетических исследований, где необходимо отобрать наиболее характерных представителей группы. В наших экспериментах при сокращении числа вариантов до двух образцы первой и третьей групп из четырех, выделившихся по разной реакции на изучаемые факторы окружающей среды, были классифицированы правильно, и только три сорта из второй группы попали в другой кластер. Дискриминантный анализ также показывает расстояние каждого сорта от центроида группы. Образцы с минимальным расстоянием от него - наиболее характерные представители группы, которые могут использоваться как источники генов по изучаемому признаку, контрастные формы при подборе пар для гибридизации или молекулярном маркировании и локализации генов количественных признаков (QTL). У риса максимальный вклад в разделение групп сортов по реакции на условия среды вносили варианты с ранним посевом, загущением, повышенным фоном минерального питания, недостатком влаги. Модель идеального сорта кластеризовалась с сортом Курчанка. Сорта первой группы были близки к модельному сорту по реакции на условия среды. Несмотря на высокую продуктивность представителей третьего класса (сорт Курчанка и модельный сорт), дисперсия в этой группе более чем в 3 раза превышала таковую в других. Следовательно, представители этой группы характеризовались меньшей стабильностью, чем образцы первого и второго кластеров.
Бесплатно
Статья научная
Для успешного использования растительно-микробных систем на основе бобовых в сельском хозяйстве необходимо создавать принципиально новые культурные сорта, способные эффективно взаимодействовать с полезными почвенными микроорганизмами. Для селекции сортов бобовых предлагается рассматривать интегральный признак эффективность взаимодействия с полезными почвенными микроорганизмами (ЭВППМ), который рассчитывается как прибавка ряда агрономически значимых параметров (биомасса растений, число и общая биомасса семян, а также масса 1000 семян) при обработке микробиологическими препаратами по сравнению с необработанным контролем. Целью нашего исследования была оценка эффективности взаимодействия двух генотипов гороха ( Pisum sativum L.) (высокоэффективного и низкоэффективного в условиях полевого опыта) с полезными почвенными микроорганизмами в модельном вегетационном эксперименте. В работе использовали высокоэффективный в симбиозе с клубеньковыми бактериями и арбускулярно-микоризными грибами генотип к-8274 (Франция, сорт Vendevil) и низкоэффективный к-3358 (Саратовская обл., Россия) из коллекции культурного гороха ВИР (Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова, г. Санкт-Петербург). Растения выращивали в летний сезон 2012 года в вегетационных домиках в сосудах объемом 5 л на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве. Применяли следующие варианты обработки: контроль (необработанная почва); клубеньковые бактерии + арбускулярно-микоризные грибы (КБ + АМГ); КБ; минеральные удобрения (NPK). Сравнивали также эффект низкой (с поливом 30 % от полной влагоемкости, ПВ) и оптимальной (60 % от ПВ) увлажненности. Повторность опыта 6-кратная для оптимального полива и 3-кратная для варианта 30 % от ПВ. Минеральные удобрения (NPK) вносили в виде чистых солей в дозе 0,1 мг д.в. на 1 кг почвы. Для инокуляции КБ использовали эффективный штамм Rhizobium leguminosarum bv. viciae RCAM1026. Микоризные грибы для инокуляции выращивали на корнях сорго ( Sorghum sp.). Применяли смешанный инокулюм, содержащий три изолята АМГ: Rhizophagus irregularis (syn. Glomus intraradices ) RCAM8 (= BEG144), R. irregularis BEG53 и Glomus sp. ST3. Образцы отбирали на стадии бутонизации-цветения через 1 мес после посадки (для подсчета клубеньков и определения сухой биомассы растений) и в конце вегетации примерно через 3 мес после посадки (для определения сухой биомассы растений, биомассы и числа семян). При выращивании в сосудах высокоэффективные и низкоэффективные генотипы гороха демонстрировали ожидаемые различия по признаку ЭВППМ. Так, сухая биомасса надземной части растений, собранных после 1 мес вегетации, у высокоэффективного генотипа к-8274 достоверно повышалась относительно контроля в вариантах КБ и NPK. В то же время у низкоэффективного генотипа к-3358 этот показатель достоверно увеличивался только под действием минеральных удобрений, но не клубеньковых бактерий. Также при обработке КБ у генотипа к-8274 увеличивалась масса 1000 семян, в то время как у генотипа К-3358 она несколько уменьшалась. Выявлено статистически достоверное негативное действие низкой увлажненности почвы на все оцененные параметры у к-3358 и на большинство показателей у к-8274. Таким образом, растения, выращенные в условиях вегетационного эксперимента, эквивалентны полученным в полевых условиях и могут использоваться для определения физиолого-биохимических маркеров функционирования симбиотических систем с целью выявления молекулярных основ признака ЭВППМ. Для моделирования признака ЭВППМ на горохе в условиях вегетационных экспериментов рекомендуется использовать не менее 6 повторностей для каждого генотипа. Необходимо также тщательно контролировать увлажненность почвы.
Бесплатно
Статья научная
Тяжелые металлы - один из самых распространенных загрязнителей сельскохозяйственных земель. Очистка (ремедиация) таких территорий затруднительна или невозможна. Перспективным подходом для получения экологически чистой продукции растениеводства на загрязненных почвах может быть селекция сортов с пониженной аккумуляцией тяжелых металлов. Целью представленной работы было изучение изменчивости гороха посевного ( Pisum sativum L.) по способности аккумулировать и транспортировать из побега в семена тяжелые металлы и отбор сортов с низкой аккумуляцией тяжелых металлов из загрязненных почв. Объектом исследований стали 30 образцов из коллекции ВИР (Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова, г. Санкт-Петербург). Вегетационный опыт проводили в летний период в теплице с естественными освещением и температурой (Всероссийский НИИ сельскохозяйственной микробиологии, г. Санкт-Петербург). Семена гороха поверхностно стерилизовали и скарифицировали концентрированной H2SO4 в течение 30 мин, после чего проращивали течение 3 сут при 22 °С в чашках Петри на влажной фильтровальной бумаге. Проростки (по 5 шт.) высаживали в сосуды (3 сосуда на каждый генотип) с 5 кг дерново-подзолистой залежной почвы. За 10 сут до посева семян почву обогащали тяжелыми металлами в форме хлоридов (мг/кг): Cd - 5, Co - 25, Cr - 60, Cu - 10, Ni - 15, Pb - 100, Sr - 50, Zn - 50. Одновременно с этим вносили удобрения (мг/кг): NH4NO3 - 15, KNO3 - 200, KH2PO4 - 200, MgSO4 - 30, CaCl2 - 20, H3BO3 - 3, MnSO4 - 3, ZnSO4 - 3, Na2MoO4 - 1,5. Растения выращивали до фазы созревания семян, высушивали и размалывали до порошкообразного состояния. Образцы (отдельно побеги и семена) сжигали в смеси концентрированной азотной кислоты и 38 % Н2О2. Содержание тяжелых металлов и питательных элементов определяли на спектрометре ICPE-9000 («Shimadzu», Япония). Изученные образцы существенно различались по накоплению тяжелых металлов в побегах и семенах, что свидетельствует о высокой вариабельности гороха посевного по аккумуляции тяжелых металлов и их транспорту из вегетативных органов в репродуктивные. Значения вариабельности для побегов и семян были сопоставимы по величине, но не коррелировали друг с другом. Содержание в побегах или семенах тяжелых металлов, а также питательных элементов во многих случаях положительно коррелировало, что могло быть связано с многообразием молекулярных транспортных каналов у растений и их низкой специфичностью. Между количеством Cd, Co, Cr, Ni, Р, Sr в побегах и семенах выявлена положительная корреляция, Zn и К - отрицательная. Полученные результаты свидетельствуют о специфичности механизмов, определяющих транспорт индивидуальных элементов из побега в семена, и барьера для транспорта абиогенных металлов из вегетативных органов в репродуктивные. Эффективность этих механизмов существенно зависит от генотипа растения. Показана возможность селекции сортов гороха с низким содержанием одновременно многих тяжелых металлов. Образцы гороха к-188, к-1027, к-1250, к-2593, к-3445, к-4788, к-5012, к-6468, к-8093 и к-8543 рекомендуется использовать в селекционных программах с целью получения экологически чистой продукции.
Бесплатно
Углеводный состав слизи из семян льна и его связь с морфологическими признаками
Статья научная
Слизь из семян льна, - ценный продукт для пищевой промышленности и медицины, а также сырье при производстве биокомпозитов. Она образуется во вторичной клеточной стенке эпидермальных клеток оболочки семян и способствует их распространению животными, адгезии с почвой, привлечению почвенных микроорганизмов в ризосфере, а также используется в питании проростка. В слизи льна на полисахариды приходится 83,3 %, на белки - 4,6 %, на зольные вещества - 11,8 %. Для изучения состава углеводов (в отличие от белков) не разработано стандартной методики. Генотип льна существенно влияет на количество и соотношение компонентов слизи. Кроме того, химический состав полисахаридов слизи, получаемой из семян, зависит от способа экстракции. Целью настоящей работы было установление полиморфизма льна ( Linum usitatissimum L.) по углеводному составу слизи, а также оценка связи этого показателя с окраской семян и плейотропным действием контролирующих ее генов. Для выявления закономерностей впервые были использованы линии генетической коллекции с известными генами окраски семян, а также методы многомерной и непараметрической статистики. Исследовали 28 линий и 3 сорта льна. Образцы различались по окраске семян: 15 - c красно-коричневой (дикий тип), 9 - с желтой, 7 - с модифицированной коричневой. Из 8 желтосемянных линий 4 - гомозиготы по гену s1, 4 - по гену YSED1, 5 линий с желтым оттенком семян - гомозиготы по гену pf1. Водную экстракцию слизи проводили в течение 2 ч при 20 °С. Моносахаридный состав полученного раствора слизи (долю арабинозы Ara, ксилозы Xyl, рамнозы Rha, галактуроновой кислоты GalA, фукозы Fuc, галактозы Gal, глюкозы Glc) определяли с помощью газовой хроматографии после лиофильной сушки, метанолиза и силилирования по стандартной методике. Рассчитывали долю разных полисахаридов - скелетной цепи рамногалактуронана 1 (RG1b = 2 ½ Rha), гомогалактуронана (HGA = GalA - Rha), пектина (pect = Rha + GalА), арабиноксилана (AX = Ara + Xyl), а также соотношение сахаров Ara:Xyl и RG1b:AX. В целом по выборке слизь содержала больше пектина (38-64 %), чем арабиноксилана (10-38 %). У большинства линий как максимальное, так и минимальное количество pect было обусловлено содержанием рамногалактуронана 1, за исключением сорта Оршанский 2, имеющего высокое содержание GalA и, соответственно, HGA. Количество AX повышалось за счет удлинения основной цепи (рост доли Xyl), но были линии, где происходило увеличение ветвления (доля Ara) или пропорционально всей молекулы. Соотношение Ara:Xyl, характеризующее степень ветвления AX, составляло в среднем 0,23 (при колебаниях от 0,05 до 0,30). Его экстремальные значения не всегда соответствовали содержанию АХ. Доля RG1b в основном оказалась примерно в 2 раза больше, чем AX, однако у некоторых линий отмечали превышение количества AX относительно RG1b. В целом по выборке галактоза составляла в среднем 15,3 % ( Cv = 21 %) от сахаров слизи, фукоза - 3,5 % ( Cv = 20 %), глюкоза (Glc) - 3,6 %, но ее содержание сильно варьировало (от 1,3 до 11,2 %, Cv = 79 %). Методом главных компонент было выявлено влияние двух факторов: первый показал антагонизм пентозанов (AX), Ara, Xyl с GalA и Gal, второй - антагонизм HGA с Fuc и Ara:Xyl. С помощью рангового U-критерия Манна-Уитни установили, что у коричневых семян доля AX, Ara и Xyl достоверно меньше (вероятность сходства альтернативных групп - p
Бесплатно
