Оценка и отбор исходного материала для селекции солеустойчивых сортов риса в Республике Казахстан
Автор: Батаева Д.С., Усенбеков Б.Н., Рысбекова А.Б., Мухина Ж.М., Казкеев Д.Т., Жанбырбаев Е.А., Сартбаева И.А., Гаркуша С.В., Волкова С.А.
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Рубрика: Зерновые: генетический потенциал, селекционное улучшение, агробиотехнологии
Статья в выпуске: 3 т.52, 2017 года.
Бесплатный доступ
Около 25 % всей поверхности суши представлены засоленными почвами, а в отдельных регионах Средней Азии, Закавказья, Украины и Казахстана - до 90 % всей орошаемой площади. Область рисосеяния Республики Казахстан также находится в зоне с повышенной засоленностью. Одна из проблем рисоводства Казахстана - ухудшения гумусного и мелиоративного состояния почв, усиление их вторичного засоления и деградации. В Кызылординской области загрязнение солевыми остатками поверхностных (до 3-5 г/л) и подземных (до 6-7 г/л) вод доходит до критической отметки. При этом по химическому составу преобладает сульфатно-хлоридно-нат-риевый тип засоления, который особо токсичен для сельскохозяйственных культур. Акдалинский и Каратальский массивы орошения в Алматинской области тоже находятся в пределах провинций сульфатно-содового и борного биогеохимического засоления почв. По данным Казахского НИИ рисоводства, в последние годы резко снизилась урожайность риса (с 50 до 35-48 ц/га) и качество производимой продукции (выход крупы - с 65 до 45-50 %). В этой связи селекция риса на солеустойчивость - важнейшая задача обеспечения продовольственной безопасности республики. Целью нашего исследования были оценка и отбор перспективного исходного материала для селекции риса на устойчивость к разным типам засоления. Объектом исследований служили сорта и сортообразцы (включая потомства гибридных комбинаций разных поколений) риса ( Oryza sativa L.) российской, казахстанской и филиппинской селекции (всего 34 генотипа). Для первоначальной оценки на стадии проростков был проведен лабораторный скрининг устойчивости к различным типам засоления: хлоридному, сульфатному и карбонатному. Солевой стресс оказывал негативное влияние на прирост общей биомассы проростков у исследованных образцов. Выявлено, что наиболее токсичен для растений риса карбонатный тип засоления; меньший эффект оказывали хлоридное и сульфатное. Гибрид F2 сорт Ханкайский 429 × коллекционный образец 4-09, а также сорта Маржан и Мадина накапливали наибольшую (в процентном соотношении) биомассу при всех трех типах засоления. Следовательно, указанные генотипы представляют ценность как исходный материал в схемах селекции на солеустойчивость. Молекулярный скрининг хромосомных участков ДНК, сцепленных с QTL солеустойчивости ( Saltol QTL), проводили с помощью ПЦР-анализа. Применяли микросателлитные маркеры RM 493 и AP 3206, тесно сцепленные с целевыми хромосомными регионами. Маркер RM 493 оказался наиболее информативным для ранжирования генетической плазмы риса по признаку солеустойчивости, выявляя полиморфизм между генотипами, контрастными по изучаемому признаку.
Хлоридное засоление, сульфатное засоление, карбонатное засоление, молекулярно-генетический скрининг, солеустойчивость, селекционные образцы
Короткий адрес: https://sciup.org/142214050
IDR: 142214050 | DOI: 10.15389/agrobiology.2017.3.544ru
Список литературы Оценка и отбор исходного материала для селекции солеустойчивых сортов риса в Республике Казахстан
- Ткаченко Ю.А., Досеева О.А. Содержание натрия, калия и кальция в органах растений риса в разные фазы их вегетации в условиях хлоридного засоления. Рисоводство, 2007, 10: 59-66.
- Benduhn F., Renard P. A dynamic model of the Aral Sea water and salt balance. J. Marine Syst., 2004, 47: 35-50.
- Умирзаков С.И. Инновационный путь развития рисоводства Казахстана: проблемы и перспективы. Мат. Межд. науч.-практ. конф. «Научно-инновационные основы развития рисоводства в Казахстане и странах зарубежья». Кызылорда, 2012: 17.
- Cтроганов Б.П., Клышев Л.К., Азимов Р.А. Проблемы солеустойчивости растений. Ташкент, 1989.
- Hosseini S.J., Tahmasebi S.Z., Pirdashti H. Screening of rice (Oryza sativa L.) genotypes for NaCl tolerance at early seedling stage. International Journal of Agronomy and Plant Production, 2012, 3(8): 274-283.
- Abbas M.K., Ali A.S., Hasan H.H., Ghal R.H. Salt tolerance study of six cultivars of rice (Oryza sativa L.) during germination and early seedling growth. J. Agr. Sci., 2013, 5(1): 250-258 ( ) DOI: 10.5539/jas.v5n1p250
- Bhowmik S.K., Titov S., Islam M.M., Siddika A., Sultana S., Shahidul Haque M.D. Phenotypic and genotypic screening of rice genotypes at seedling stage for salt tolerance. Afr. J. Biotechnol., 2009, 8(23): 6490-6494.
- Белецкий Ю.Д., Шевякова Н.И., Карнаухова Т.Б. Пластиды и адаптация растений к засолению. Ростов-на-Дону, 1990.
- Tiwari S., Krishnamurthy S.L., Kumar V., Singh B., Rao A.R., Mithra A., Rai V., Singh A.K., Singh N.K. Mapping QTLs for salt tolerance in rice (Oryza sativa L.) by bulked segregant analysis of recombinant inbred lines using 50K SNP chip. PLoS ONE, 2016, 11(4): e0153610 ( ) DOI: 10.1371/journal.pone.0153610
- Удовенко Г.В. Особенности различных методов оценки солеустойчивости расте-ний. В сб.: Методы оценки устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды. Л., 1976: 228-238.
- Akbar M., Yabuno T., Nakao S. Breeding for saline resistant varieties of rice. I. Variability for salt tolerance among some rice varieties. Jpn. J. Breed., 1977, 22: 277-284.
- Ерыгин П.С., Красноок Н.П. Основы биологии риса. М., 1965: 15-33.
- Скаженник М.А., Воробьев Н.В., Досеева О.А. Методы физиологических исследований в рисоводстве. Краснодар, 2009: 23.
- Singh R.K., Gregorio G.B., Ali S., Arceta M., Mohammadi R., Vispo N.A., Amas J., Thomson M., Gautam R., Brar D.S., Ismail A. Molecular screening and diversity of salt tolerance in rice genotypes. FSC Brief No 9. Food Security Center, Germany, 2011.
- Murray M.G., Thompson W.F. Rapid isolation of high molecular weight plant DNA. Nucleic Acids Res., 1980, 8(19): 4321-4325 ( ) DOI: 10.1093/nar/8.19.4321
- Huyen L.T.N., Cuc L.M., Ismail A.M., Ham L.H. Introgression the salinity tolerance QTLs Saltol into AS996, the elite rice variety of Vietnam. American Journal of Plant Sciences, 2012, 3: 981-987.
- Амирова С. Влияние различных типов засоления на проницаемость мембран клеток корней риса. Тез. докл. IV Всес. симп. «Физиологические и биохимические основы солеустойчивости растений». Ташкент, 1986: 76.
- Строганов Б.П. Физиологические основы солеустойчивости растений. М., 1962.
- Леонова И.Н. Молекулярные маркеры: использование в селекции зерновых культур для идентификации, интрогрессии и пирамидирования генов. Вавиловский журнал генетики и селекции, 2013, 17(2): 314-325.
- Gregorio G.B., Senadhira D., Mendoza R.D., Manigbas N.L., Roxas J.P., Guerta C.Q. Progress in breeding for salinity tolerance and associated abiotic stresses in rice. Field Crops Res., 2002, 76: 91-101 ( ) DOI: 10.1016/S0378-4290(02)00031-X
- Yamaguchi Y., Blumwald E. Developing salt-tolerant crop plants: challenges and opportunities. Trends Plant Sci., 2005, 10: 615-620 ( ) DOI: 10.1016/j.tplants.2005.10.002
- Ismail A.M., Heuer S., Thomson M.J., Wissuwa M. Genetic and genomic approaches to develop rice germplasm for problem soils. Plant Mol. Biol., 2007, 65: 547-570 ( ) DOI: 10.1007/s11103-007-9215-2
- Hu S., Tao H., Qian Q., Guo L. Genetic and molecular breeding for salt-tolerance in rice. Rice Genomics and Genetics, 2012, 3(7): 39-49 ( ) DOI: 10.5376/rgg.2012.03.0007
- Blumwald E., Grover A. Salt tolerance. In: Plant biotechnology: current and future uses of genetically modified crops/N.G. Halford (ed.). UK, John Wiley & Sons, Ltd, 2006: 206-224 ( ) DOI: 10.1002/0470021837.ch11
- Linh L.H., Linh T.H, Xuan T.D., Ham L.H., Ismail A.M., Khanh T.D. Molecular breeding to improve salt tolerance of rice (Oryza sativa L.) in the Red River Delta of Vietnam. International Journal of Plant Genomics, 2012: Article ID 949038 ( ) DOI: 10.1155/2012/949038
- Waziri A., Kumar P., Purty R.S. Saltol QTL and their role in salinity tolerance in rice. Austin J. Biotechnol. Bioeng., 2016, 3(3): 1067.
- Islam M.R., Salam M.A., Hassan L. QTL mapping for salinity tolerance at seedling stage in rice. J. Agric. Food Technol., 2011, 23: 137-146.
- Sabouri H., Rezai A.M., Moumeni A. QTLs mapping of physiological traits related to salt tolerance in young rice seedlings. Biologia Plantarum, 2009, 53: 657-662 ( ) DOI: 10.1007/s10535-009-0119-7
- Hien Thi Thu Vu, Duc Duy Le, Abdelbagi M. Ismail, Ham Huy Le. Marker-assisted backcrossing (MABC) for improved salinity tolerance in rice (Oryza sativa L.) to cope with climate change in Vietnam. Australian Journal of Crop Science, 2012, 6(12): 1649-1654.
- Thomson M.J., de Ocampo M., Egdane J., Rahman M.A., Sajise A.G., Adorada D.L., Tumimbang-Raiz E., Blumwald E., Seraj Z.I., Singh R.K., Gregorio G.B., Ismail A.M. Characterizing the Saltol quantitative trait locus for salinity tolerance in Rice. Rice, 2010, 3: 148-160 ( ) DOI: 10.1007/s12284-010-9053-8