Оценка селекционно значимых морфологических признаков в популяции удвоенных гаплоидов Brassica rapa L. в контролируемых условиях регулируемой агроэкосистемы
Автор: Егорова Ксения Вадимовна Аспирант, Синявина Надежда Георгиевна, Кочетов Алексей Александрович, Чесноков Юрий Валентинович
Журнал: Овощи России @vegetables
Рубрика: Селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений
Статья в выпуске: 4 (54), 2020 года.
Бесплатный доступ
Актуальность. К роду Brassica (семейство Капустные) относятся важнейшие овощные, масличные, пряные и кормовые сельскохозяйственные культуры. Многие представители капустных широко используются в качестве модельных объектов для изучения хозяйственно ценных признаков. Ограниченность публикаций, посвященных изучению генетических аспектов реализации морфологических количественных признаков Brassica rapa и отсутствие данных о влиянии параметров среды на их реализацию делают весьма актуальной задачей исследование этих признаков в регулируемых условиях агроэкосистемы (РАЭС). Материал и методика. Особенность нашего исследования - изучение линий картирующих популяций B. rapa в строго контролируемых условиях РАЭС. Целью настоящей работы является изучение в РАЭС влияния световых факторов среды на проявление хозяйственно ценных признаков в картирующих популяциях B. rapa. Исследуемые популяции выращивали в оптимальных условиях при 12-часовом фотопериоде. В работе были использованы 21 линия DH 30 и 31 линия DH 38. Проведено изучение нескольких типов хозяйственно ценных признаков: сроки перехода к цветению, темпы роста растения, габитус и морфологические признаки листа и листовой розетки. Результаты. Выявлена высокая степень вариации в проявлении изучаемых признаков между линиями внутри популяции, что согласуется с ранее опубликованными данными [1, 2]. Отобраны высокопродуктивные генотипы, которые могут быть использованы в дальнейшей генетико-селекционной работе, в том числе для получения генотипов, линий, и сортов, адаптированных для выращивания в светокультуре. Полученные данные также могут быть использованы для дальнейшего изучения влияния физических факторов среды на проявление селекционно значимых количественных признаков у капустных.
Популяция удвоенных гаплоидов, морфологические признаки, регулируемые условия
Короткий адрес: https://sciup.org/140250299
IDR: 140250299 | УДК: 635.127:631.527.8:631.95 | DOI: 10.18619/2072-9146-2020-4-28-31
Assessment of significant for breeding morphological traits in the double haploid population of Brassica rapa L. in controlled conditions of a regulated agroecosystem
Relevance. The genus Brassica includes the most important vegetable, oilseed, spice and forage crops. Many representatives of cabbage are widely used as model objects for studying economicaly valuable traits. Limited publications devoted to the study of genetic aspects of the implementation of morphological quantitative features of B. rapa and the lack of data on the influence of environmental parameters on their implementation make it a very urgent task to study these features in the RAES. Material and methods. The purpose of this work is to study the influence of environmental light factors on the manifestation of economically valuable features in the mapping populations of B. rapa in the RAES. The peculiarity of our research is the study of lines of mapping populations of B. rapa in strictly controlled conditions of the RAES. The studied populations were grown under optimal conditions with a 12-hour photoperiod. 21 DH 30 lines and 31 DH 38 lines were used. Several types of economically valuable traits were studied: the timing of transition to flowering, the growth rate of the plant, the habit and morphological characteristics of the leaf and leaf rosette. Results. A high degree of variation in the expression of the studied traits between lines within the population was revealed, which is consistent with previously published data [1, 2]. Highly productive genotypes, which can be used in further genetic selection work, including for obtaining genotypes, ines, and varieties adapted for growing in light culture, have been selected. The obtained data can also be used for further study of the influence of physical environmental factors on the manifestation of selectively significant quantitative traits in cabbage plants.
Текст научной статьи Оценка селекционно значимых морфологических признаков в популяции удвоенных гаплоидов Brassica rapa L. в контролируемых условиях регулируемой агроэкосистемы
Род Brassica (Капустные) успешно и широко используется для генетических и молекулярных исследований. К капустным относятся большое количество овощных, масличных, пряных и кормовых сельскохозяйственных культур [1], что делает многих представителей этого рода удачными модельными объектами. В состав B. rapa входят экономически значимые культуры разнообразных морфотипов и различного направления использования [2]. Почти все работы по изучению морфологических признаков у B. rapa осуществлялись в основном в полевых условиях, которые не позволяли четко моделировать действие физических факторов. Такие работы проводились и в различных эколого-географических зонах на территории РФ [1, 2, 3].
Для изучения количественных признаков капустных наиболее перспективно использовать картирующие популяции, представляющие собой набор генетически фиксированных информативных рекомбинантных линий, удвоенных гаплоидов (double haploid, DH), все локусы которых находятся в гомозиготном состоянии [4]. Технология получения удвоенных гаплоидов применяется как один из способов генетического улучшения сельскохозяйственных растений. Удвоенные гаплоиды являются так называемыми “бессмертными”, то есть генетически не изменяются, поэтому требуют только однократного генотипирования [1]. Использование линий удвоенных гаплоидов имеет ряд преимуществ перед традиционной схемой селекции: сокращение временных и трудовых затрат в несколько раз [5, 6], стабильность полученных линий, их однородность по фенотипу и генотипу (все гены удвоенных гаплоидов, в том числе и рецессивные, находятся в гомозиготном состоянии и проявляются, что необходимо для стабильного закрепления комплекса полезных признаков на генетическом уровне), отсутствие летальных форм, так как такие растения погибают на стадии создания, и, наконец, возможность получить большое количество высокопродуктивных и генетически стабильных линий, устойчивых к биотическим и абиотическим стрессам. Популяции линий DH идеально подходят для генетического анализа количественных признаков благодаря своей генетической однородности [4]
Отдельные генотипы могут быть воспроизведены в разных условиях среды для предоставления фенотипических данных, которые позволяют разделить фенотипические изменения на экологические и генетические эффекты [2, 3]. Результативность и эффективность использования технологии DH в селекции овощных капустных теоретически может быть улучшена путем сочетания ее с маркер-вспомогательной селекцией (Marker Assisted Selection, MAS).
Особенностью нашего исследования является изучение линий картирующих популяций B. rapa в условиях РАЭС при заданных параметрах окружающей среды (длина светового дня, освещенность, температура, условия в корнеобитаемой среде). Результатом изучения генотипов в РАЭС служит четкое выявление реакции генотипа на действие определенных факторов среды и ее оценка, которая позволяет целенаправленно исследовать влияние конкретных параметров окружающей среды на реализацию селектируемых признаков. Особенно это важно для количественных признаков, которые в большой мере зависят от взаимодействия генотип-среда. В РАЭС также имеется возможность оценки вклада генотипа и окружающей среды в реализацию селектируемых признаков [7]. До сих не было проведено ни одного исследования по выявлению и локализации на группах сцепления генетических детерминант, определяющих проявление хозяйственно ценных количественных признаков B. rapa в условиях РАЭС.
Материалы и методы
Выращивание растений в условиях регулируемой агроэкосистемы
Изучение селекционно значимых морфологических признаков проводилось в строго контролируемых условиях светокультуры на биополигоне ФГБНУ АФИ.
Пророщенные семена высаживали в горшочки для рассады 10x9x9 см, заполненные субстратом на основе верхового торфа с минеральными добавками, рН субстрата 6,0-6,2. Размер выборки – 4-5 растений для каждой линии. Растения выращивали в оригинальной вегетационной светоустановке, оборудованной в качестве источника света лампами ДНаТ-400 (производитель ООО «Рефлакс»). Освещенность растений в опытах составляла 15-20 клк, продолжительность светового периода – 12 часов в сутки. Полив осуществляли водой, подкормку – раствором Кнопа три-четыре раза в неделю. Температуру поддерживали на уровне 23±3oС в течение суток (днем и ночью). Внешний вид растений на разных стадиях развития показан на рисунке 1.
Рис.1. Растения DH линий B. rapa на разных стадиях развития:
1 – горшочки с высаженными семенами; 2 – всходы; 3 – середина вегетационного периода; 4 – цветение
Fig.1. DH line plants B.rapa at different stages of development:
1 – pots with planted seeds; 2 – seedlings; 3 -– mid-vegetation period; 4 – flowering
Список литературы Оценка селекционно значимых морфологических признаков в популяции удвоенных гаплоидов Brassica rapa L. в контролируемых условиях регулируемой агроэкосистемы
- Артемьева А.М., Соловьева А.Е., Кочерина Н.В. и др. ДНК маркированные линии двойных гаплоидов Brassica rapa L. и идентифицированные QTL, контролирующие хозяйственно ценные признаки для использования в селекции листовых капустных культур. Каталог мировой коллекции ВИР. 2012;(810):174
- Артемьева А.М., Соловьева А.Е., Кочерина Н.В. и др. Картирование хромосомных локусов, определяющих проявление морфологических и биохимических признаков качества у культур вида Brassica rapa L. Физиология растений. 2016;63(2):275-289. DOI: 10.7868/S0015330316020044
- Артемьева А.М., Руднева Е.Н., Кочерина Н.В., Чесноков Ю.В. QTL анализ морфологических признаков качества у Brassica rapa L. Овощи России. 2014;(2):14-17. DOI: 10.18619/2072-9146-2014-2-14-17
- Pink D., Bailey L., McClement S. et al. Double haploids, markers and QTL analysis in vegetable brassicas. Euphytica. 2008; 164(2):509-514. DOI: 10.1007/s10681-008-9742-1
- da Silva Dias, Joao Carlos. Effect of incubation temperature regimes and culture medium on broccoli microspore culture embryogenesis. Euphytica. 2001;119(3):389-394.
- Шмыкова Н.А., Шумилина Д.В., Супрунова Т.В. Получение удвоенных гаплоидов у видов рода Brassica L. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2015;19(1):111-120. DOI: 10.18699/VJ15.014
- Кочетов А.А., Макарова Г.А., Мирская Г.В., Синявина Н.Г. Агрофизический подход к созданию новых форм культурных растений. Агрофизика. 2012;(1):40.
- Zhao J., Wang X., Deng B., et al. Genetic relationships within Brassica rapa as inferred from AFLP fingerprints. Theoretical and applied genetics. 2005;110(7):1301-1314. DOI: 10.1007/s00122-005-1967-y
