Библиографическое описание:

Гулаева Н. В., Сюков В. В., Чесноков Ю. В., Чернов В. Е., Бёрнер А., Ловассер У. Влияние репродукций семян на экспрессию генов, детерминирующих количественные признаки у яровой мягкой пшеницы // Молодой ученый. — 2015. — №22.2. — С. 22-24.



 

Генетика количественных признаков на протяжении многих лет развивалась в основном в границах биометрии и опиралась на постулаты о полигенном наследовании, многофакторности и сильной зависимости от «генотип-средовых эффектов» и законах вариационной статистики [3,2].

Существенные изменения в генетике связаны с достижениями молекулярной биологии (1980), и возможности картирования локусов количественных признаков (quatitativetraitloci) [1,2,4].

Многочисленными исследованиями различных отечественных и зарубежных ученых, было установлено, что для одного и того признака в различных экологических условиях проявляются разные QTL (PatersonA.Н. etal. на томатах, StuberC.Wet. аl. на кукурузе, UngererM.C. et. аl. на арабидобсисе, BörnerA. et. аl. и Чесноков Ю.В. на пшенице). Эти данные хорошо согласуются с концепцией В.А. Драгавцева перераспределения генетических формул, основанную на представлениях о сложной эколого-генетической организации количественных признаков, ведущую роль в которых играет система регуляторных генов [3,2,5,6].

Хотя сами авторы этой концепции и утверждают, что «эколого-генетическая модель лишает обоснованности идею использования маркерных генов для целей селекции количественных признаков, именно использование молекулярно-генетического подхода картирования QTL, в различных эколого-географических регионах Российской Федерации позволило возвести модель эколого-генетического контроля в ранг теории [2,6].

Материал и методика исследований. В работе использовали картирующую популяцию ITMI (InternationalTriticeaeMappingInitiative), которая была получена скрещиванием яровой пшеницы сорта Opata 85 и синтетического гексаплоида W7984, (AegilopstauschiixAltar 84). Опыты закладывались на опытном поле Самарского НИИСХ в 2014-2015 гг. Высевали по 50 семян каждой линии в два рядка с расстоянием между рядками 10 см, между растениями в рядке 5 см. Анализ признаков проводили по принятым в ВИР методикам [4]. При проведении статистической обработки анализировали 22 различных признака на 56 линиях ITMI.

QTL анализ был выполнен с помощью программ: MAPMARKER/QTL, MAPMARKER/EXP, QGENE. Достоверность взаимосвязи между выявленными локусами и полиморфизмом по тому или иному признаку оценивали на основе порогового значения логарифма шансов LOD-score. Во внимание принимались только те локусы с LOD≥ 3,0 (P<0,001) и LOD >2,0, но <3,0 (P<0,05).

Результаты исследований.

На модельном объекте – картирующей популяции ITMI в условиях засушливой степи Среднего Поволжья в течение 2014г. выявлены QTL по двум репродукциям (семена из Безенчука и Оригинальные семена, Gatersleben), детерминирующие ряд количественных признаков у яровой мягкой пшеницы. Показано переопределение генетических формул по шести количественным признакам и установлены молекулярные маркеры генетически сцепленные с идентифицированными QTL (таблица 1).

Таблица 1

Локализация кандидатов в гены и QTL, определяющие количественные признаки у яровой мягкой пшеницы (Безенчук, 2014г.)

 

семена из Безенчука

Оригинальные семена, Gatersleben

Признак

Хромосома

Маркер

Хромосома

Маркер

Продолжительность периода всходы - колошение, дн (VSH).

5A

Xrz395b

5A

Xgwm1057, Xgwm129a, Xrz395b

Высота растений (PH)

5A

Xgwm415*, Xgwm129a

5A

Xgwm129a, Xgwm415, Xbcd1871b

Устойчивость к P.recondita (LRRb)

4B

Xgwm149, Xgwm935b

3B

Xksug53a, Xgwm779b, Xgwm533a

Устойчивость к P.recondita (LRRn)

4B

Xgwm149, Xgwm368

3B

Xksug53a, Xgwm779b, Xgwm533a

Длина верхнего междоузлия (StLuI)

5A

Xgwm415

5A

Xgwm129a, Xgwm415, Xgwm1057

5D

Xgwm639a

7D

Xgwm780, Xgdm84, Xgwm1154

Число зерен в колосе

(NSeSp)

6B

Xgwm219 Xgwm1076

7A

Xfba097

5A

Xgwm1171a

Масса 1000 зерен (1000GM)

3A

Xpsr903b

1A

Xmwg55, Xgwm778

5A

Xabg391, Xgwm415

* -жирным шрифтом выделены маркеры с оценкой LOD> 3,0

 

В таблице 2 представлены данные на основе двух контрастных лет (2014-2015 гг.) о влиянии репродукции семян на проявление количественных признаков яровой мягкой пшеницы. В течение 2014г. наблюдались выраженные отличия фенотипических признаков, между двумя репродукциями по многим линиям ITMI. Однако, оценка генотипа показала отсутствие каких-либо мутаций и идентичность всех образцов.

В стрессовых условиях 2015г. из-за продолжительного воздействия высоких температур в критические фазы развития растений между тремя репродукциями наблюдались выровненные по всем признакам посевы. Оценка генотипа еще не проводилась.

Из таблицы 2 следует, что помимо условий внешней среды, репродукция семян также оказывает влияние на переопределение генетических формул количественных признаков.

Таблица 2

Влияние репродукций семян на проявление количественных признаков яровой мягкой пшеницы (Безенчук, 2014-2015 гг.)

2014г

2015г

Признак

Ср. значение признака

Ср. значение признака

РС-1*

ОС

РС-1

ОС

РС-3

1

Продолжительность всходы - колошение, дн.

56,29

51,18

43,38

44,03

43,93

Довер.интерв.

2,02

2,19

0,84

0,65

0,92

2

Высота растения, см

50,46

54,96

35,97

35,32

34,66

Довер.интерв.

2,31

2,28

1,31

1,15

1,28

3

Длина верхнего (колосоносного) междоузлия,см

20,87

22,63

10,14

10,13

10,09

Довер.интерв.

1,45

1,15

0,56

0,54

0,56

4

Длина колоса, см

9,85

9,88

8,24

8,30

8,46

Довер.интерв.

0,29

0,33

0,04

0,05

0,04

5

Число зерен в колосе

26,43

30,13

11,31

11,50

12,28

Довер.интерв.

2,65

2,82

0,29

0,37

0,31

6

Масса 1000 зерен, гр

34,64

37,69

29,76

29,70

30,47

Довер.интерв.

1,85

1,54

1,30

1,27

1,19

* РС-1 - репродукция, полученная посредством пересева с предыдущего года;

РС-3 – репродукция семян 2011 г.

 

Выводы. Таким образом, в условиях Среднего Поволжья на основе эколого-генетических испытаний 2014 г. было показано переопределение генетических формул по шести количественным признакам и установлены молекулярные маркеры генетически сцепленные с идентифицированными QTL.

По результатам исследований 2014-2015 гг. трех вариантов репродукций, можно сделать вывод, что помимо условий внешней среды репродукция также оказывает влияние на проявление количественных признаков яровой мягкой пшеницы.

 

Литература:

  1. Сюков, В.В. Перспективы маркер-акссоциированной селекции яровой мягкой пшеницы в Самарском НИИСХ / В.В. Сюков, Ю.В. Чесноков // Тезисы Международной научно-практической конференции «Научное обеспечение устойчивого ведения сельскохозяйственного производства в засушливых условиях европейской части России». Безенчук, 2013. С. 40-41.
  2. Сюков, В.В. Выявление QTL, определяющих количественные признаки у яровой пшеницы в условиях Среднего Поволжья / В.В. Сюков, Д.В. Кочетков, Н.В. Кочерина и др. // Вестник Саратовского ГАУ, 2012. № 12. С.91-94.
  3. Драгавцев, В.А. Переопределение генетических формул количественных признаков в разных условиях среды / В.А. Драгавцев, А.Ф. Аверьянова // Генетика, 1983.Т.19.№11.С.1811.
  4. Хавкин, Э.Е. Молекулярные маркеры в растениеводстве / Э.Е. Хавкин // Сельскохозяйственная биология. – М.: РАСХН, 1997. - № 5. – С. 3-20.
  5. Чесноков, Ю.В. Молекулярно-генетические маркеры и их использование в предселекционных исследованиях/ Ю.В. Чесноков. – СПб.: АФИ, 2013. -116 с.
  6. Чесноков, Ю.В. Эколого-генетическая организация количественных признаков растений и картирование локусов, определяющих агрономически важные признаки у мягкой пшеницы / Ю.В. Чесноков, Н.В. Почепня, А. Бёрнер, У. Ловассер, Э.А. Гончарова, В.А. Драгавцев // Доклады академии наук (Россия), 2008. Т.418.№5. С.693-696.
Основные термины: количественных признаков, яровой мягкой пшеницы, количественных признаков яровой, яровой пшеницы, признаков яровой мягкой, проявление количественных признаков, формул количественных признаков, генетических формул, генетических формул количественных, локусов количественных признаков, Генетика количественных признаков, яровой пшеницы сорта, количественные признаки, переопределение генетических формул, селекции количественных признаков, организации количественных признаков, Влияние репродукций семян, продуктивность яровой пшеницы, ряд количественных признаков, количественных признаков растений

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle