Авторы: Остапенко Анна Валерьевна, Тоболова Галина Васильевна

Рубрика: Биология

Опубликовано в Молодой учёный №26 (130) декабрь 2016 г.

Дата публикации: 01.12.2016

Статья просмотрена: 4 раза

Библиографическое описание:

Остапенко А. В., Тоболова Г. В. Исследование полиморфизма авенин-кодирующих локусов в коллекции культурных гексаплоидных видов рода Avena L. // Молодой ученый. — 2016. — №26. — С. 178-181.



Проведено электрофоретическое разделение авенина культурных гексаплоидных видов рода AvenaL. Идентифицированы аллели авенин-кодирующих локусов исследованных образцов. По локусу AvnA максимальную частоту встречаемости у исследованных видов и гибридов между A. sativa и A. byzantina имел аллель А2, по локусу AvnB – аллель В1, а по локусу Avn С – С3.Установлено, что коллекции A. sativa, A. byzantina и межвидовых гибридов отличаются по частоте встречаемости отдельных аллелей, что может быть связано с разными центрами формообразования гексаплоидных видов овса.

Ключевые слова: овёс, электрофорез, электрофоретический спектр, авенин, авенин-кодирующие локусы.

В соответствии с современной классификацией род AvenaL. объединяет 26 однолетних и многолетних видов, которые имеют три уровня плоидности и представлены группами с числом хромосом 2n = 14, 28 и 42, в каждой их которых есть культурные виды [1, 2]. В России возделывается два гексаплоидных вида овса – A. sativaL. и A. byzantina C. Koch. Для уточнения геномного состава видов,установления родства видов и геномов, распознавания видовой принадлежности растений, а также оценки генетического разнообразия овса широко используются высокополиморфные запасные спирторастворимые белки – авенины. В растениеводстве авенины применяются для идентификации образцов коллекций, сортов, биотипов, линий, а также для оценки генетической дифференциации генофонда и регистрации генетических ресурсов [3, 4]. При анализе генетического контроля и характера наследования компонентов электрофоретических спектров авенина установлено, что они наследуются блоками и контролируются тремя независимыми локусами: Avn A, Avn B и Avn C [5].

Целью наших исследований была оценка полиморфизма авенин-кодирующих локусов в коллекциях посевного, византийского овса и их межвидовых гибридов.

Для электрофоретического анализа проламинов использовали образцы культурных гексаплоидных видов рода AvenaL. из коллекции ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова» и ФГБНУ «НИИСХ Северного Зауралья». В ходе работы было исследовано 12 образцов вида AvenabyzantinaC. Koch., 223 образца вида AvenasativaL., а также 25 образцов, относящихся к гибридам между A. sativaL. иA. byzantinaC. Koch.

Одномерный электрофорез авенинов проводили по стандартной методике [6, 7]. Аллели по локусам Avn A, Avn B, Avn Cидентифицировали согласно каталогу генетической номенклатуры для посевного овса [5]. В качестве стандарта использовали зерновки овса посевного сорта Астор (2.4.2).

В результате анализа установлено, что 45,4% образцов коллекции были однотипными. Среди образцов вида A. sativa максимальное число биотипов в гетерогенных образцах достигало 9. Наиболее полиморфные образцы относились к виду A. byzantina и насчитывали до 12 биотипов. Общее число биотипов, обнаруженных в результате анализа коллекции, составило 667 шт.

Частоты встречаемости аллелей авенин-кодирующих локусов рассчитывались отдельно для каждого вида овса.

По локусу Avn A в каталоге представлено 8 вариантов блоков компонентов. Все эти варианты были обнаружены при анализе компонентного состава авенина биотипов посевного овса. В коллекции византийского овса не выявлено биотипов с аллелями А1, А3, А5 и А7 в спектрах, а среди межвидовых гибридов отсутствовали биотипы с вариантами А7 и А8. Самым распространённым вариантом аллеля у исследованных видов и гибридов между A. sativaиA. byzantinaбылА2. Вторым по частоте встречаемости у сортов посевного овса был аллель А1 (9,1%). Биотипов византийского овса с этим аллельным вариантом не обнаружено, а в коллекции гибридов он был самым редким из аллелей по локусу Avn A (1%).

Наименьшей частотой встречаемости у сортов посевного овса характеризовались аллели А3, А6 и А8, выявленные менее чем у 1% биотипов. В коллекции межвидовых гибридов аллели А3 и А6 также были мало распространены.

Византийский овёс отличался от других исследованных гексаплоидов более высокой частотой встречаемости биотипов с аллелем А8 (6,5%) и более низкой – с аллелем А4 (1,6%).

На сегодняшний день разнообразие аллельных состояний авенин-кодирующих локусов изучено недостаточно, поэтому не для всех биотипов удалось провести полную идентификацию аллелей. Наибольшее количество биотипов с не идентифицированными аллелями по локусу Avn A было в коллекции византийского овса (50%).

По локусу Avn В в каталоге прописаны 5 вариантов блоков компонентов. Частота встречаемости аллелей по этому локусу была примерно одинаковой среди биотипов A. sativa, A. byzantinaи межвидовых гибридов. Исключение составил аллель В2, который был самым редким в коллекции посевного овса (5,4%), а в коллекциях византийского овса и межвидовых гибридов обнаружен у 22,6% и 15,8 % биотипов, соответственно.

Чаще всего у гексаплоидных видов встречались биотипы с аллелем В1 (25,6-29,7%), а самыми малочисленными оказались биотипы с вариантами В3 и В5, частота встречаемости которых не превышала 6,2%.

Максимальным количеством не идентифицированных аллелей по данному локусу характеризовалась коллекция посевного овса (41,1%). В коллекции византийского овса аллели по локусу Avn В не были определены у 29,0% биотипов.

Для локуса Avn Св каталоге генетической номенклатуры приведено 7 вариантов блоков компонентов. Кроме того, нами были выявлены образцы с вариантами 4*, 6*, 6a и 6b, которые, предположительно, являются ранее не описанными блоками компонентов локуса Avn С (рис. 1).

F:\ДИССЕР\рисунки в 3 главу\новые блоки локуса Avn C.jpg

Рис. 1. Новые варианты блоков компонентов, контролируемых локусомAvnС, обнаруженные при анализе коллекции гексаплоидных образцов рода AvenaL. 1 – К-14959, 2. – К-14771, 3. – К-14438, 4. – К-1766, St – Astor (стандарт).

Преобладал в спектрах образцов A. sativa, A. byzantina и их межвидовых гибридов аллель С3. Частота встречаемости этого варианта блока проламинов в коллекциях разных видов овса варьировала от 19,8% до 37,2%.

Вторым по распространённости был аллель С2, имеющий примерно одинаковую частоту встречаемости во всех исследованных коллекциях гескаплоидов (17,7-18,8%). Немного реже встречались образцы с аллелями С1 (13,9-14,9%) и С6* (7,7-14,9%).

Самыми редкими в спектрах образцов посевного овса были аллели С5 и С6а с частотой встречаемости 2,8%. В коллекции византийского овса реже остальных встречался аллель С5 (1,6%), а в коллекции межвидовых гибридов – аллели С6 и С6b. Ни у одного из исследованных биотипов не был обнаружен аллель С4. Вариант С6 отсутствовал в коллекциях посевного и византийского овса, С6a – у образцов A. byzantinaи в коллекции межвидовых гибридов. В коллекции византийского овса также не были обнаружены биотипы с вариантом C6b. Для локуса AvnC было характерно самое низкое число не идентифицированных аллелей (от 3,2% до 10,8%).

Таким образом, установлено, что коллекции A. sativa, A. byzantinaи межвидовых гибридов отличаются как по количеству аллельных вариантов авенин-кодирующих локусов, так и по частоте встречаемости отдельных аллелей. Возможно, эти отличия вызваны тем, что посевной и византийский овёс имеют разные центры формообразования [1]. В процессе эволюционного развития каждого из видов появлялись особи с ассоциациями генов, дающими им преимущества в определённых природно-климатических условиях. Со временем количество особей с таким генотипом увеличивалось, что привело к повышению частоты встречаемости маркирующих этот генотип аллелей авенин-кодирующих локусов.

Наличие у биотипов разных видов овса одинаковых аллелей может быть связано с происхождением культурных гексаплоидов от одной родоначальной формы – A. sterilis [1, 8]. При этом, среди не идентифицированных аллелей авенин-кодирующих локусов могут быть как общие для всех исследованных гексаплоидных видов, но отличающиеся по частоте встречаемости, так и видоспецифичные аллельные варианты.

Литература:

  1. Лоскутов, И.Г. Итоги и перспективы исследований мировой коллекции овса, ржи и ячменя / И.Г. Лоскутов, В.Д. Кобылянский, О.Н. Ковалева // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. – 2007. – Т.164. – С.80-100.
  2. Сурин, Н.А. Адаптивный потенциал сортов зерновых культур сибирской селекции и пути его совершенствования (пшеница, ячмень, овёс) / Н.А. Сурин. – Новосибирск: Красноярский НИИСХ, 2011. – 708 с.
  3. Конарев, А.В. Использование полиморфизма проламинов в изучении исходного материала и семеноводстве кормовых злаковых трав / А.В. Конарев, И.Н. Перчук, С. Накаяма // Аграрная Россия. – 2002. – №3. – С.63-65.
  4. Лоскутов, И.Г. Роль молекулярно-биологических исследований в познании генофонда овса и его эффективном использовании в селекции / И.Г. Лоскутов // Аграрная Россия. – 2008. – №3. – С. 14-19.
  5. Портянко В.А. Генетический контроль авенинов и принципы их классификации / А.А. Поморцев, Н.А. Калашник, В.И. Богачков, А.А. Созинов // Генетика – 1987. – Т.23. – № 5. – С.584-590.
  6. Bushuk, W. Wheat cultivar identification by gliadin electrophoregrams. I. Apparatus, method and nomenclature / W. Bushuk, R.R. Zillman // Canadian Journal of Plant Science. – 1978. – V 58 (2). – P. 505-515.
  7. Остапенко, А.В. Анализ частоты встречаемости аллелей авенин-кодирующих локусов у сортов овса / А.В. Остапенко, Г.В. Тоболова // Аграрный научный журнал. – 2015. – №12. – С.24-26.
  8. Шишлова, А.М. Генетико-биотехнологические основы создания межвидовых гетероплоидных гибридов овса / А.М. Шишлова. – Минск: Беларус. навука, 2011. – 195 с.
Основные термины (генерируются автоматически): византийского овса, межвидовых гибридов, посевного овса, коллекции византийского овса, локусу avn, частоте встречаемости, встречаемости аллелей, видов овса, гексаплоидных видов, коллекции межвидовых гибридов, встречаемости отдельных аллелей, сортов посевного овса, Avn A, разных видов овса, вида овса, частотой встречаемости, частоте встречаемости отдельных, гексаплоидных видов рода, культурных гексаплоидных видов, коллекции a.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос