К экспериментальному подтверждению гипотезы об эколого-генетической природе феномена "взаимодействие генотип-среда" у древесных растений

К экспериментальному подтверждению гипотезы об эколого-генетической природе феномена "взаимодействие генотип-среда" у древесных растений

Автор: Драгавцев В.А., Драгавцева И.А., Ефимова И.Л., Кузнецова А.П., Моренец А.С.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Генетические и физиологические основы селекции

Статья в выпуске: 1 т.53, 2018 года.

Бесплатный доступ

Гипотеза об эпигенетической (эколого-генетической) природе феномена «взаимодей-ствие генотип-среда» (ВГС) была выдвинута российскими учеными (В.А. Драгавцев с соавт., 1984) после открытия на однолетних культурах нового эпигенетического феномена - смены наборов продуктов генов, детерминирующих один и тот же количественный признак, при изменении лимитирующего фактора внешней среды. Многолетние плодовые культуры - идеальный объект для исследования механизмов ВГС: генетическое разнообразие по детерминации признаков внутри сортов практически равно нулю (каждый сорт представляет собой генетически однородный клон); саженцы одного возраста высаживаются одновременно; все деревья в саду имеют одинаковую площадь питания (отсутствуют шумы генетической и экологической конкуренции). Годичные приросты по толщине (диаметру) штамба или по толщине ветвей разных порядков у плодовых несут важную информацию о качестве условий роста в конкретный год на протяжении многих лет. Целью исследований была расшифровка эпигенетической природы взаимодействия генотип-среда (ВСГ) посредством экспе-риментального подтверждения гипотезы о природе ВГС. Объектом исследования были сорта яблони и абрикоса северного и южного происхождения, обладающие различной устойчивостью к лим-факторам среды. Для выявления фактов смены продуктов генов, детерминирующих годичный прирост штамбов или ветвей 1-го порядка в толщину, проводили анализ сортов с разной генетической адаптивностью. В базе метеоданных выбирали годы с разным сочетанием температурного и влажностного режима (влажные и холодные; сухие и жаркие). Выявлено, что во влажный холодный год прирост ветвей в толщину был больше у сорта яблони Краса Севера, созданного в Екатеринбурге и имеющего лучшие генетико-физио-логические системы холодостойкости, а в сухой жаркий год - у южного сорта Бахорн (Узбекистан). Поскольку такие компонентные признаки, вносящие вклад в повышение засухоустойчивости, как опушение листьев и толщина кутикулы, в принципе не могут участвовать в повышении холодостойкости, значит, смена рангов по толщине годичного прироста древесины говорит о смене набора компонентных признаков адаптивности и наборов продуктов генов, детерминирующих эти признаки, при изменении лим-фактора среды. Таким образом, посредством выбора контрастных по лим-факторам лет и подбора разных по происхождению и адаптивности сортов удалось обнаружить факты, которые были предсказаны гипотезой о природе явления «взаимодействие генотип-среда».

Еще

Гипотеза о природе взаимодействия

Короткий адрес: https://sciup.org/142214114

IDR: 142214114   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2018.1.151rus

Список литературы К экспериментальному подтверждению гипотезы об эколого-генетической природе феномена "взаимодействие генотип-среда" у древесных растений

  • Драгавцев В.А., Литун П.П., Шкель Н.М., Нечипоренко Н.Н. Модель эколого-генетического контроля количественных признаков растений. Доклады АН СССР, 1984, 274(3): 720-723.
  • Драгавцев В.А., Цильке Р.А., Рейтер Б.Г., Воробьев В.А., Дубровская А.Г., Коробейников Н.И., Новохатин В.В., Максименко В.П., Бабакишиев А.Г., Илющенко В.Г., Калашник Н.А., Зуйков Ю.П., Федотов А.М. Генетика признаков продуктивности яровых пшениц в Западной Сибири. Новосибирск, 1984.
  • Saini P., Sandhya C. A review on genotype environment interaction and its stability measures. International Journal of Science and Research (IJSR), 2015, 4(1): 1210-1213 ( ) DOI: 10.15373/22778179
  • Greenfield M.D., Danka R.G., Gleason J.M., Harris B.R., Zhou Y. Genotype × environment interaction, environmental heterogeneity and the lek paradox. J. Evolution Biol., 2012, 25(1): 1-13 ( ) DOI: 10.1111/j.1420-9101.2012.02450.x
  • Kosev V., Georgieva N. Evaluation of genotypic and genetic variances of quantitative traits in pea (Pisum sativum L.). Emir. J. Food Agr., 2016, 28(11): 755-763 ( ) DOI: 10.9755/ejfa.2016-06-677
  • Синская Е.Н. О категориях и закономерностях изменчивости в популяциях высших растений. Проблемы популяций у высших растений. Л., 1963.
  • Инге-Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции. М., 1989.
  • Roeder A.H. Use it or average it: stochasticity in plant development. Curr. Opin. Plant Biol., 2018, 41: 8-15 ( ) DOI: 10.1016/j.pbi.2017.07.010
  • Schmiedel J.M., Klemm S.L., Zheng Y., Sahay A., Blueyhen N., Marcs D.S., van Oud-enaarden A. MicroRNA control of protein expression noise. Science, 2015, 348: 128-132 ( ) DOI: 10.1126/science.aaa1738
  • Rinott R., Jaimivich A., Friedman N. Exploring transcription regulation through cell-to-cell variability. PNAS USA, 2011, 108(15): 6329-6334 ( ) DOI: 10.1073/pnas.1013148108
  • Raj A., Rifkin S.A., Andersen E., van Oudenaarden A. Variability in gene expression underlies incomplete penetrance. Nature, 2010, 463: 913-918 ( ) DOI: 10.1038/nature08781
  • Kaern M., Eiston T.C., Blake W.J., Collins J.J. Stochasticity in gene expression: from theories to phenotypes. Nat. Rev. Genet., 2005, 6(6): 451-464 ( ) DOI: 10.1038/nrg1615
  • Пирсон К. Грамматика науки. М., 1905.
  • Fisher R.A. The genetics theory of natural selection: 2nd ed. NY, 1958.
  • Genet T. Genotype-environment interactions in Vernonia galamensis. Ethiopian Journal of Science and Technology, 2006, 3(2): 1-14.
  • Saleem N., Ahmad M., Wani S.A., Vashnavi R., Dar Z.A. Genotype-environment interaction and stability analysis in Wheat (Triticum aestivum L.) for protein and gluten contents. Journal of Scientific Research and Essays, 2015, 10(7): 260-265 ( ) DOI: 10.5897/SRE2015.6180
  • Yang R.C., Crossa J., Cornelius P.L., Burgueсo J. Biplot analysis of genotype × environment interaction: proceed with caution. Crop Sci., 2009, 49(5): 1564-1576 ( ) DOI: 10.2135/cropsci2008.11.0665
  • Tariku S., Lakew T., Bitew M., Asfaw M. Genotype by environment interaction and grain yield stability analysis of rice (Oryza sativa L.) genotypes evaluated in north western Ethiopia. Net Journal of Agricultural Science, 2013, 1(1): 10-16.
  • Mustapha M., Bakari H.R. Statistical evaluation of genotype by environment interaction for grain yield in Millet (Penniisetum glaucum (L.) R. Br). The International Journal оf Engineering and Science, 2014, 3(9): 7-16.
  • Ashwinin K.T., Gulshan L. Genotype-environment interaction and stability analysis in tomato (Solanum lycopersicum L.). Indian Journal of Hill Farming, 2014, 27(2): 16-18.
  • Драгавцев В.А. Уроки эволюции генетики растений. Биосфера, 2012, 4(3): 251-262.
  • Драгавцев В.А., Драгавцева И.А., Ефимова И.Л., Моренец А.С., И.Ю. Савин. Управление взаимодействием «генотип-среда» -важнейший рычаг повышения урожаев сельскохозяйственных растений. Мат. 2-й Всерос. науч.-практ. конф. «Современное состояние и перспективы развития селекции, семеноводства и размножения растений в связи с импортозамещением в агропромышленном комплексе РФ». Труды Кубанского государственного аграрного университета, 2016, 2(59): 105-121.
  • Crossa J. From genotype × environment interaction to gene × environment interaction. Curr. Genomics, 2012, 13: 225-244 ( ) DOI: 10.2174/138920212800543066
  • Теренько Г.Н. Продуктивность плодовых деревьев. Краснодар, 2003.
  • Драгавцева И.А., Бандурко И.А., Ефимова И.Л. Лимитирующие факторы среды, определяющие продуктивность многолетних садовых насаждений. Новые технологии, 2013, 2: 110-114.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp