Об особенностях селекции фиолетовозерной пшеницы на основе сортов с антоциановой окраской колеоптиля и стебля

Природные антоцианы, которые накапливаются в вегетативных и генеративных органах растений, выполняя защитные функции при биотических и абиотических стрессах, представляют интерес для производства функциональных продуктов питания с лечебно-профилактическими свойствами. Получение форм зерновых культур с повышенным содержанием антоцианов - одно из быстро развивающихся направлений в современной селекции. Образование антоцианов в перикарпе зерновки мягкой пшеницы контролируется совместно генами Pp-1 и Pp3 . В отличие от уникального доминантного аллеля Pp3 , унаследованного мягкой пшеницей от эндемичного вида Triticum aethiopicum Jakubz., доминантные аллели генов Рр-1 широко распространены среди сортов пшеницы и, помимо окраски зерновки, контролируют биосинтез антоцианов в колеоптиле и стебле. Следовательно, лимитирующим фактором накопления антоцианового пигмента как в вегетативных органах, так и в перикарпе зерновки пшеницы является доминантный аллель гена Рр-D1. Цель исследования заключалась в создании фиолетовозерных гибридов с доминантными аллелями гена Рр-D1, привнесенными из разных сортов, и в сравнительном изучении влияния этих новых аллелей на биосинтез антоцианов в вегетативных и генеративных тканях растений (в колеоптилях и в перикарпе зерновок). Для доказательства наличия у сортов с антоциановой окраской колеоптилей доминантных аллелей гена Pp-D1 , необходимых для создания фиолетовозерных гибридов пшеницы, мы провели скрещивания сортов Сибирская 21, Терция, Эритроспермум 4-16, имеющих данный признак окраски колеоптилей, с почти-изогенными линиями С29 Рр3 P и С29 Рр3 PF, созданными ранее на основе сорта Саратовская 29, не имеющими антоциановой окраски зерновки, но несущими доминантные аллели гена Pp3 . Отбор проводился с использованием внутригенного ДНК-маркера Pp3-diagnostic и сцепленных с геном Pp-D1 SSR-маркеров Xgwm0044 и Xgwm0111. Прошедшие отбор фиолетовозерные гибридные растения с доминантными аллелями целевых генов в гомозиготном состоянии характеризовались наличием антоциановых пигментов в колеоптиле и в зерновке, содержание которых при выращивании в теплице варьировало в пределах соответственно 35,4-69,0 и 34,1- 84,2 мкг/г и не отличалось от показателя у контрольных фиолетовозерных линий фС29Р и фС29PF, несущих оба гена Pp . Коэффициент корреляции между суммарным содержанием антоцианов в зерне и в колеоптиле составил rs = 0,83 (p = 0,0003). Новые фиолетовозерные гибриды с наибольшим содержанием антоцианов в зерновках, полученные в комбинациях скрещивания Терция × 29 Рр3 P и Эритроспермум 4-16 × С29 Рр3 P, были протестированы в полевых условиях по признакам урожайности и содержанию антоцианов в зерновках. Обе линии не отличались от сорта Саратовская 29 по числу и массе зерен с растения и превосходили этот контрольный сорт по числу колосков в главном колосе (13,8 и 13,0 против 12,3), а линия на основе сорта Терция имела статистически достоверно большую массу 1000 зерен (41,6 против 37,5). Содержание антоцианов в зерновках у этой линии составило 244,3 мкг/г и практически не отличалось от такового у ранее полученной темно-фиолетовозерной линии фBW49880P (221,4 мкг/г), наследующей доминантный ген Pp-D1 от сорта Purple. Полученные нами темно-фиолетовозерные линии являются перспективными предсортами и донорами для дальнейшей селекции богатых антоцианами сортов мягкой пшеницы. Кроме того, имеется возможность использовать упрощенную схему моногенного наследования гена Pp3 в скрещиваниях фиолетовозерных растений пшеницы с широко распространенными сортами пшеницы с окрашенным колеоптилем и стеблем, уже содержащими в геноме доминантные аллели генов Pp-1 (Pp-B1 или Pp-D1), для получения новых гибридов и сортов с повышенным содержанием антоцианов в перикарпе зерновки. Разработанный нами полиморфный внутригенный диагностический маркер гена Pp3-diagnostic позволяет уже на ранних стадиях развития выявить гомозиготные растения поколения F2 и повышает точность отбора.