Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Изучение интрогрессивных линий Triticum aestivum L. для использования в селекции мягкой пшеницы

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Изучение интрогрессивных линий Triticum aestivum L. для использования в селекции мягкой пшеницы"

На правах рукописи

Давоян Ованес Румикович

ИЗУЧЕНИЕ ИНТРОГРЕССИВНЫХ ЛИНИЙ ТгШсит аехИгит Ь. ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СЕЛЕКЦИИ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ

Специальность: 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидат биологических наук

Краснодар - 2012

л г-. Г-

2

005018315

005018315

Работа выполнена в отделе биотехнологии ГНУ Краснодарского НИИСХ им. П.П. Лукьяненко Россельхозакадемии в 2008-2011г.г.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

академик РАСХН,

Романенко Александр Алексеевич

Официальные оппоненты:

Щеглов Николай Иванович,

доктор биологических наук, ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный университет», профессор кафедры генетики, микробиологии и биотехнологии

Зеленцов Сергей Викторович,

доктор сельскохозяйственных наук, ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур» Россельхозакадемии, заведующий лабораторией генетики и иммунитета

Ведущая организация: Государственное научное учреждение

«Всероссийский научно-исследовательский институт риса» Россельхозакадемии

Защита состоится «„¿Г» апреля 2012 года в часов на заседании диссертационного совета Д 220.038.03 созданного на базе ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» по адресу: 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13, (главный корпус, 1этаж, конференц-зал), тел./факс(8-861)221-57-93.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет». С авторефератом на сайтах http://www.vak.ed.gov.ru и http://www.kubsau.ru

Автореферат разослан «^7-?» <^¿¿¿¿/¿¿¿¿1- 2012г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук, профессор II (ЯчСМ&сп*~ Цаценко Л.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Мягкая пшеница (Triticum aestivum L) является важнейшей продовольственной культурой. Несмотря на большие успехи в ее селекции, актуальной проблемой остаётся создание сортов, которые наряду с высокой потенциальной урожайностью, будут иметь гены, эффективно защищающие их от неблагоприятных абиотических и биотических факторов внешней среды. Большое значение имеет также повышение качества зерна.

Генетического разнообразия самой мягкой пшеницы недостаточно для решения этой проблемы [Feldman, Sears, 1981; Kimber, 1984]. Значительный резерв хозяйственно-ценных признаков сосредоточен в генофонде многочисленных родственных мягкой пшенице видов и родов [Вавилов, 1935; Shepherd, Islam, 1988]. В связи с этим расширение генетического разнообразия мягкой пшеницы на основе использования генофонда диких сородичей относится к числу наиболее актуальных проблем генетики и селекции.

Для передачи ценных признаков от Triticum militinae, Aegilops tauschii, Aegilops umbellulata, Aegilops speltoides и Agropyron glaucum мягкой пшенице были использованы синтетические формы Т. miguschovae, Авродес, Авролата и Аврокум [Жиров, 1989; Давоян, 2006]. Получено большое число интрогрессивных линий озимой мягкой пшеницы, характеризующихся устойчивостью к болезням, высоким содержанием белка и другими ценными для селекции морфо-биологическими признаками. С использованием некоторых из них к настоящему времени создано шесть сортов озимой мягкой пшеницы. В то же время целый ряд линий из-за слабой их изученности не включены в селекционный процесс.

Для того чтобы эти линии представляли интерес для селекции, они должны иметь достаточное генетическое разнообразие, быть цитологически стабильными и обладать необходимыми хозяйственно-биологическими признаками. Очень важно и в какой форме генетический материал диких сородичей будет представлен в геноме пшеницы.

Следовательно, актуальным является всестороннее изучение интрогрессивных линий, позволяющее определить наиболее приемлемые пути их использования в селекционной практике.

Цель и задачи исследования. Основной целью настоящего исследования являлось селекционно-генетическое изучение интрогрессивных линий Triticum aestivum L. с генетическим материалом Т. miguschovae, Ае. speltoides, Ае. umbellulata и Ag. glaucum для эффективного их использования в селекции мягкой пшеницы. В связи с этим были поставлены следующие задачи:

1. Провести цитологический анализ и на его основе определить наличие мейотически стабильных линий.

2. Установить форму передачи генетического материала Т. miguschovae, Ае. speltoides, Ае. umbellulata и Ag. glaucum мягкой пшенице.

3. Исследовать полиморфизм интрогрессивных линий по аллелям

глиадинкодирующих локусов.

4. Изучить наследование и идентифицировать на основе ПЦР-анализа

гены устойчивости к бурой ржавчине у исследуемых линий.

5. Дать оценку интрогрессивных линий по хозяйственно-ценным

признакам.

Научная новизна. Выявлены новые мейотически стабильные линии мягкой пшеницы с генетическим материалом Т. miguschovae, Ае. speltoides, Ае. umbellulata и Ag. glaucum. Определено, что от синтетических форм Т. miguschovae и Авродес генетический материал в большинстве случаев передаётся посредством транслокаций, от Авролата и Аврокум -посредством замещенных хромосом. Впервые методом дифференциального окрашивания хромосом установлены кариотипы у четырех линий с генетическим материалом Т. miguschovae и двух - Ag. glaucum. Идентифицировано новое замещение 5D/5Ag у линии Д17 с генетическим материалом Ag. glaucum. Установлен широкий спектр изменений и выявлены новые, ранее не идентифицированные глиадинкодирующие аллели. Впервые методом ПЦР-анализа проведен скрининг изучаемых линий на наличие генов устойчивости к бурой ржавчине. Линии, полученные на основе синтетической формы Т. miguschovae, несут гены Lr39 от Ае. tauschii и Lr 50 от Т. militinae. Выявлены линии, у которых гены устойчивости к бурой ржавчине отличатся от Lr39 и Lr50. У устойчивых интрогрессивных линий мягкой пшеницы с генетическим материалом Ае. umbellulata, Ае. speltoides, Ag. glaucum не идентифицированы гены устойчивости к бурой ржавчине Lr9, Lrl9, Lr24, Lr29, Lr35, Lr47. Отобраны новые линии, сочетающие устойчивость к комплексу болезней с высоким содержанием белка и клейковины и хорошими хлебопекарными качествами зерна.

Практическая ценность работы. Изученные интрогрессивные линии являются ценным исходным материалом для селекции мягкой пшеницы на устойчивость к болезням, повышения содержания белка и клейковины, улучшения технологических качеств зерна. Линии Д15, Д29 и Д37, сочетающие устойчивость к комплексу болезней с высоким содержанием белка и хорошей хлебопекарной оценкой, включены в селекционную работу отдела селекции и семеноводства пшеницы и тритикале КНИИСХ.

Апробация работы. Основные результаты исследований ежегодно докладывались на заседаниях методического совета КНИИСХ с 2008 по 2011 год, а также были представлены: на II Вавиловской международной конференции (Санкт-Петербург, 2007 г.); конференции грантодержателей регионального конкурса РФФИ и администрации Краснодарского края (Краснодар, 2008г.); V съезде ВОГиС (Москва, 2009 г.); Научно-практической конференции Кубанского отделения ВОГиС (Краснодар, 2009); III Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых (Краснодар, 2009 г.); IV Всероссийской научно-практической конференции

молодых ученых (Краснодар, 2010г.); международной конференции «Генетические ресурсы и геномика пшеницы» (Новосибирск, 2011г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе 4 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 155 страницах машинописного текста, состоит из введения, 6 глав, выводов, рекомендаций, списка литературы, содержит 37 таблиц, 15 рисунков и 11 приложений. Список литературы содержит 243 источника, из них - 60 отечественных и 183 - зарубежных.

1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕНОФОНДА ДИКИХ СОРОДИЧЕЙ

ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ (Triticum aestivum L.).

В обзоре литературы, состоящем из 6 разделов, приведены современные знания и результаты по использованию генофонда диких сородичей в улучшении мягкой пшеницы. Описаны методы, используемые для идентификации чужеродного генетического материала в геноме пшеницы.

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились с 2008 по 2011 год в лаборатории биотехнологии ГНУ Краснодарского НИИСХ им. П.П. Лукьяненко, на опытном поле лаборатории, расположенном в центральной почвенно-климатической зоне Краснодарского края.

Исходным материалом служили 68 ранее не изученных интрогрессивных линий мягкой пшеницы, полученных на основе синтетических форм T. miguschovae, Авродес, Авролата и Аврокум.

В качестве реципиентов использовались сорта озимой мягкой пшеницы Безостая 1, Кавказ и Аврора.

Подсчёт числа хромосом в соматических клетках выполняли на временных давленых препаратах кончиков первичных корешков, [Waninge,1965]. Конъюгацию хромосом в мейозе изучали в материнских клетках пыльцы (МКП). Пыльники фиксировали и окрашивали в ацетокармине [Паушева, 1988], либо в уксуснокислом гематоксилине [Щербитченко, 1981].

Дифференциальную окраску хромосом (С-метод) проводили в Институте общей генетики им. Н.И. Вавилова по методике, разработанной в лаборатории функциональной морфологии хромосом Института молекулярной биологии имени В.А. Энгельгардта РАН [Badaeva et al., 1994].

Заражение и оценку по устойчивости к болезням проводили по общепринятым методикам [Пересыпкин, 1979; Методы селекции и оценки устойчивости пшеницы и ячменя к болезням в странах-членах СЭВ, 1988].

Технологические качества зерна изучали в отделе технологии и биохимии зерна КНИИСХ.

Электрофорез глиадина проводили в крахмальном геле по методике А. Созинова и Попереля [Созинов, Попереля, 1976].

Дпя выяснения генетической природы устойчивости к бурой ржавчине использовали гибридологический анализ [Одинцова и др., 1986]. Полученные данные обрабатывали с использованием критерия^.

Идентификацию Ьг-генов осуществляли на основе ПЦР-анализа. Праймеры для ПЦР отбирали на основании литературных данных.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 3. ЦИТОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИНТРОГРЕССИВНЫХ ЛИНИЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ ,

Одним из основных критерий ценности интрогрессивных линий является их цитологическая стабильность, поскольку она тесно связана с нормальным онтогенезом растений. Существенное значение для интрогрессивной линии имеет, в какой форме в ней представлен генетический материал дикого вида с необходимыми признаками.

3.1. Оценка изучаемых линий по их цитологической стабильности

Для установления цитологической стабильности изучали конъюгацию хромосом в метафазе I мейоза в материнских клетках пыльцы (МКП) у двух растений от каждой линии. Число просмотренных клеток на одну линию варьировало от 104 до 132. К цитологически стабильным относили линии, у которых количество изученных клеток с бивалентной конфигурацией хромосом (2111) превышала 90%.

В результате проведенного цитологического анализа в комбинации Т. т 'щтскочаеП.аевНтт было идентифицировано 87 % цитологически стабильных линий, в комбинации Авродес/Аврора - 75%, в комбинациях с участием синтетических форм Авролата и Аврокум - 80 и 96%, соответственно.

В целом из 68 исследуемых линий 87% представляют собой мейотически сбалансированные линии (табл. 1).

Таблица 1 - Результаты цитологического анализа М1 МКП мейоза интрогрессивных линий мягкой пшеницы

Комбинация Всего линий Количество линий с ассоциацией хромосом в М1 мейоза Цитологнческ и стабнльные линии, %

2Г отличные от 21"

Т. ті^иасіаахае ГГ.аезйшт 15 13 2 87

Авродес /Аврора 8 6 2 75

Авролата / Аврора 20 16 4 80

Аврокум / Аврора 25 24 1 96

Всего 68 59 9 87

3. 2. Определение формы передачи генетического материала Т. miguscIwvae, Ае. >чре1Ш(№, Ае. итЬеИиШа и Ац. glaucшn в интрогрессивных линиях

Для того чтобы выяснить, в какой именно форме был передан генетический материал от синтетических форм, предварительно отобранные цитологически стабильные линии (2111) были скрещены с сортом мягкой пшеницы Краснодарская 99 с целью изучения мейоза у гибридов Б,. Предполагалось, что если у исследуемых линий материал синтетиков представлен как транслокационный сегмент, то в М1 мейоза у более, чем 50% клеток, будут формироваться биваленты и мультиваленты. Если же в виде целой хромосомы - то, как правило, ассоциация хромосом будет представлена как 20й +21. В таблице 2 представлены результаты анализа мейоза в метафазе IМКП у гибридов Иь полученных от скрещивания стабильных линий Т. тг^исИоуае / Т. ае.чп\<ит сорта Безостая 1 с сортом Краснодарская 99.

Таблица 2 - Анализ мейоза в М1 МКП у гибридов Бь полученных от

скрещивания линий Т. тщисИоуае / Т. аеайшт с сортом Краснодарская 99

Линия, сорт Просмотрело клеток Число клеток ( %) с ассоциацией хромосом в М1

21" 20"+2' более чем 2' мультивалентамп

79 98 82,7 7,1 2,0 8,2

Д81 75 61,3 32 2,7 4,0

Д91 70 72,9 21,4 - 5,7

Д93 82 79,3 12,1 3,7 4,9

Д273 70 78,7 12,6 3,0 5,7

Д297 85 75,3 17,6 1,2 5,9

Д407 92 25 63 3,3 8,7

Д421 78 68 25,6 2,6 3,8

Р452 75 22,7 66,7 5,3 5,3

Р533 67 73,1 16,4 3,0 7,5

Р565 73 60,3 31,5 2,7 5,5

Р2348 72 58,4 34,7 1,4 5,5

Р2507 80 66,3 23,7 1,3 8,7

Безостая! 86 90,7 7 - 2,3

Количество клеток с 2111 у гибридов в процентном отношении колебалось от 22,7 у линии Р452 до 82,7 % (Д79). Процент клеток с мультивалентной ассоциацией хромосом у всех линий значительно выше, чем у сорта- реципиента Безостая 1. Мультиваленты у изучаемых растений были представлены тривалентами, квадривалентами как закрытого, так и открытого типа (рис.1, а). Число мультивалентов, приходящихся на одну клетку, не превышало двух. У линий Д79, Д81, Д91, Д93, Д273, Д297, Р421, Р533, Р565, Р2348, Р2507 в М1 мейоза у более чем 50% изученных клеток

формируют биваленты и мультиваленты. Следовательно, генетический материал Т. miguchovae в этих линиях представлен как транслокационный сегмент.

У линии Р452 генетический материал Т. т1^сИоуае представлен в виде целой хромосомы, так как в М1 мейоза ассоциация хромосом представлена как 20п +21 (рис. 1, б). У гибрида Б, линии Д407 с Краснодарской 99 в метафазе I МКП наряду с клетками 20п +21 формируется относительно большой процент клеток с мультивалентами (8,7%). Можно предположить, что эта линия наряду с замещением целой хромосомы несет также транслокацию от Т. /т'^скогае.

И

В

I

■ ■ • и

I

Рисунок 1- Ассоциация хромосом в метафазе I мейоза у гибридов р|:

а) Краснодарская 99хД297, 18" +1|У (квадривалент указан стрелкой);

б) Краснодарская 99 х Р452, 2011+2|.

Аналогичным способом был проведен анализ линий, несущих генетический материал Ае. $ре1тйе&. В пяти линиях: Д125, Д129, Р742, Р785 и Р803 генетический материал синтетической формы Авродес представлен в виде транслокационного сегмента, так как большинство клеток имеют ассоциацию хромосом 21й. В линии Р661 генетический материал синтетика представлен в виде целой хромосомы (в М I мейоза формируется 20ц+2!).

Для определения формы передачи генетического материала Ае. итЪеЫаШ от синтетической формы Авролата был проведен анализ 16 цитологически стабильных линий (2111). Анализ мейоза в М1 МКП у гибридов Б) линий Авролата / Аврора с сортом Краснодарская 99, показал, что ассоциация хромосом в клетках в большинстве случаев представлена как 2011+21, что соответствует передаче генетического материала в виде целой хромосомы. Только у линии Д591 генетический материал представлен в виде транслокационного сегмента (76,3% клеток формируют 21").

Для того чтобы определить форму передачи генетического материала Ag. g1аисит, анализировались 24 цитологически стабильные линии, отличающиеся по фенотипу от сорта Аврора. Изучение ассоциации хромосом в М1 мейоза у гибридных растений Б, позволило определить у 18 линий замещения по одной паре хромосом пшеницы. Выявлены также линии (ДЗ, Д21 и Д23) с транслокациями. Линии Д7, Д43 и Д49 наряду с

замещенными хромосомами, предположительно, несут транслокации, так как у гибридов с ними в метафазе I мейоза формируется относительно большое количество клеток с мультивалентной ассоциацией хромосом - 6; 5,8 и 5,9 процентов, соответственно. Это свидетельствует о том, что хромосомы %1аисит могут в достаточной степени компенсировать отсутствие хромосом пшеницы, а также успешно конъюгировать с ними.

В целом из 59 изученных мейотически стабильных линий выявлено 35 с замещениями пары пшеничных хромосом, 20 с транслокациями и 4 -несущих одновременно и замещения и транслокации (табл.3).

Таблица 3 - Результаты анализа мейотически стабильных линий (2111) на

наличие замещенных хромосом и транслокаций

Комбинация скрещивания Количество линий

всего с замешенными хромосомами с транслоканними с замещенными хромосомами и транслокациями

Т. тІ£іізсІїо\ае /Т.аевй\'ит 13 1 11 1

Авродес/Аврора 6 1 5 -

Авролата/ Аврора 16 15 1 -

Аврокум/ Аврора 24 18 3 3

Всего 59 35 20 4

Наибольшее количество линий с транслокациями выявлено в комбинациях Т. пщи$с1ю\'ае /Т. аеъйхит и Авродес/Аврора. Очевидно, это связано, в случае использования Т. miguschovae, с наличием у неё двух гомологичных (А и Б) и одного частично гомологичного (й) с мягкой пшеницей геномов, а в случае геномно-замещенной формы Авродес, -наличием у неё гена(ов), способных стимулировать гомеологичную конъюгацию.

Таким образом, передача генетического материала от Т. т1§и$сИоуае и Авродеса в основном происходит через транслокации. В то же время она может осуществляться через замещение целых хромосом. Генетический материал Ае. итЬеИиШа и %1аисит у большинства исследуемых линий представлен в виде целой хромосомы.

3. 3 Идентификация генетического материала диких видов в ннтрогресснвных линиях методом дифференциальной окраски хромосом

Одним из эффективных методов идентификации чужеродного генетического материала является дифференциальная окраска хромосом.

К наиболее широко используемым относится метод С-окрашивания хромосом растений и, в частности, злаковых культур, разработанный в лаборатории функциональной морфологии хромосом Института молекулярной биологии имени В.А. Энгельгардта РАН [Ва(1аеуа е1 а1., 1994]. Этот метод был использован для идентификации чужеродных хромосом либо

их сегментов у четырех интрогрессивных линий с генетическим материалом Т. miguschovae и двух - Ag. glaucum. Дифференциальная окраска хромосом проведена в Институте общей генетики им. Н.И. Вавилова.

На рисунке 2 представлен С-окрашенный кариотип линии Р2507 с генетическим материалом Т. Линия несет в себе транслокации

5BS.5BL.5GL и 1ВЬ.1Я8.

Т5В3.5В1_-501_

«а

Т1В1-. и^э

\ * 4

Рисунок 2 - С-окрашенный кариотип линии Р2507

Такие же транслокации выявлены у линий Д407 и Д79 (табл. 4). У линии Д407 идентифицировано дополнительно замещение хромосомы Ш мягкой пшеницы на Ш Т. miguschovae (Ш-ШМЩ;). Транслокация 5BS.5BL-5GL выявлена также у линии Д297. Следует отметить, что данная транслокация является одной из часто встречающихся при использовании в качестве источника устойчивости к болезням пшеницы вида Т. Пторкееуи, либо амфидиплоидов с его участием [Салина и др., 2008; Бадаева и др., 2010]. Транслокация 1BL.1RS получена от сорта-реципиента Кавказ.

Таблица 4 - Интрогрессивные линии мягкой пшеницы с

идентифицированными транслокациями и замещениями

Линия Источник Транслокация Замещение

Р2507 Т. miguschovae Бесак сегеа1е 5В8.5ВЬ-5СЬ тияБ

Д407 Т. miguschovae 8еса1е сегеа1е 5В8.5ВЬ-5СЬ ть.тБ

Д79 Т. т1§и5сИоше Беса1е сегеа1е 5BS.5BL-5GL тьдБ^

Д297 Т. miguschovae 5BS.5BL-5GL

Д17 Ag. glaucum 5Б- 5Ае

Д53 Ag. glaucum 7В-7Аё

Линии с транслокацией 5BS.5BL-5GL, за исключением Р2507, восприимчивы к бурой ржавчине. Очевидно, ген(ы) устойчивости,

локализованные в данной транслокации, потеряли эффективность к местной популяции этого патогена. Линия Д407 проявляет устойчивость к мучнистой росе, что, вероятно, связано с замещением 1D-1 DMig.

Линии с генетическим материалом Ag.glaucum (Аврора/Аврокум) имеют замещения по 5D и 7D хромосомам. Замещение 5D - 5Ag идентифицировано впервые. Данное замещение придало восприимчивому сорту Аврора высокую устойчивость к бурой и желтой ржавчине, и среднюю устойчивость к мучнистой росе.

4. ЭЛЕКТРОФОРЕТИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ГЛИАДИНА ИНТРОГРЕССИВНЫХ ЛИНИЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ

В результате электрофоретического изучения глиадина у инторогрессивных линий были идентифицированы формулы глиадина как сходные с сортами-реципиентами, так и отличные от них (табл. 5).

Таблица 5 - Характеристика линий по формуле глиадина, содержанию

белка и клейковины

Комбинация скрещивания Линия Формула глиадина Белок, % Клейковина

в% группа LTOCT

Т. miguschovae х Кавказ Д407 4.3.2.1.1.1. 15,3 32.6 II

Р2349 5.3.5.H.I.H.* 14,5 30,7 I

Авродес х Apopa Д125 5.3.2.1.1.1. 14,4 30,7 I

Д129 4.3.5.нЛ.н. 15,1 31,6 II

Аврокум х Аврора Д 1 4.3.1.1.1.2. 18,1 38,4 II

Д25 4.1.2.1.1.2. 16,2 34,1 I

Д37 4.3.2.1.1.1. 16,2 33,3 I

Авролата х Аврора Д620 4.3.2.1.1.1. 15,1 30.1 I

Д611 5.1.3.1.1.2. 14,9 29,2 II

Д627 4.Н.1.1.1.1. 17,9 37,4 II

Кавказ 4.3.2,1.1.1. 14,1 29,4 I

Аврора 4.3.2.1.1.1. 14,0 28,2 I

н.* - неизвестная аллель

Из семи линий с генетическим материалом Т. пи^шсЬоуае у 4 линий выявлены изменения в глиадинкодирующих аллелях. Из комбинации Т. т1^$скочае / Кавказ одинаковую с сортом-реципиентом формулу глиадина (4.3.2.1.1.1.) имеют линии Д407 и Р2507. У линии Р2349 изменения затронули хромосомы 1 А, Ю, 6 А и 6Д причем в двух последних выявлены ранее не известные аллели. У всех трех анализируемых линий из комбинации Авродес/Аврора идентифицированы изменения глиадинкодирующих аллелей. Линия Д129 с формулой глиадина 4.3.5.н.1.н. имеет измененную аллель СШ ВЗ и две новые аллели по хромосомам 6 А и 60.

У 7 из 13 изученных линий с генетическим материалом Ag. glaucum изменились формулы глиадина по сравнению с сортом-реципиентом Аврора. Изменения затронули хромосомы как 1-ой гомеологичной группы пшеницы ОШтЦлинии Д23, Д25, Д53), GldlD2 (линия Д29), так и шестой Gld6A3 (Д29), Gld6B2 (ДЗ1, Д51), Gld6D2 (Д1 и Д25).

Шесть линий из 7 изученных с генетическим материалом Ае. umbellulaía имеют изменения по глиадинкодирующим аллелям. У линии Д611 выявлены три аллеля, отличающиеся от таковых сорта Аврора, а у линии Д627, наряду с измененной аллелью GldlDl, идентифицирована новая неизвестная по хромосоме 1В. В целом из 30 проанализированных линий выявлено 18 с измененными и 3 - с новыми глиадинкодирующими аллелями.

Некоторые линии (Д37, Д407 и Д620) при одинаковой формуле глиадина с сортами-реципиентами имеют значительные отличия от них по содержанию белка, клейковины и качеству клейковины. Очевидно, что не только хромосомы 1-ой и 6-ой гомеологичных групп влияют на формирование белкового комплекса.

Широкий спектр изменений глиадинкодирующих аллелей, содержания белка и клейковины полученных линий, подтверждает возможность существенного изменения белкового комплекса мягкой пшеницы за счет интрогрессии в нее генетического материала диких сородичей.

5. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ К БУРОЙ

РЖАВЧИНЕ

Бурая ржавчина пшеницы (Puccinia triticina Erikss.) является одной из самых распространенных и вредоносных болезней пшеницы. Поэтому определение генетической природы устойчивости к бурой ржавчине, идентификация генов резистентности к этому патогену у линий мягкой пшеницы с интрогрессиями от диких сородичей - одна из актуальнейших задач современной селекции.

5.1. Гибридологический анализ устойчивости линий к бурой ржавчине

В связи с тем, что генетика устойчивости линий, полученных на основе синтетических форм Т. miguschovae, Авродес и Авролата, ранее была в достаточной степени изучена [Давоян, 2006], гибридологический анализ проводили у линий, несущих генетический материал от Ag. glaucum. Для этого нами были отобраны две линии Д17 и Д31 [Давоян и др., 2011]. Эти линии имеют одинаковый тип реакции - 01 на поражение бурой ржавчиной. Линия Д17 проявляет устойчивость к желтой ржавчине и мучнистой росе, тогда как линия Д31 восприимчива к этим патогенам. Исходя из этого, мы предполагали, что устойчивость к болезням, и в том числе к бурой ржавчине, у этих линий связана с замещением разных хромосом пшеницы на соответствующие хромосомы от Ag. glaucum.

Число генов, контролирующих устойчивость у исследуемых линий, определяли на основе расщепления по этому признаку в популяциях F2, полученных от скрещивания с восприимчивым сортом Аврора (табл. 6).

Таблица б - Расщепление по устойчивости к бурой ржавчине в Р2 от скрещивания линий между собой, с восприимчивым сортом Аврора и тестерами с известными генами устойчивости Ьг19 и Ьг24__

Комбинация скрещивания Всего растений Соотношение устойчивых и поспрннмчнвых растений / Р

фактическое теоретическое

Д17/Аврора 210 153:57 3:1 0,51 0,50-0,25

Д31/Аврора 237 174:63 3:1 0,31 0,75-0,50

Д17/ и-19 188 173:15 15:1 0,95 0,50-0,25

Д\7/Ьг24 211 201:10 15:1 0,82 0,50-0,25

Д31 Иг 19 176 162:14 15:1 1,35 0,20-0,25

ЛЪ\Иг24 234 216:18 15:1 0,83 0,50-0,25

Д31/Д17 258 245:13 15:1 0,64 0,50-0,25

Гибридные растения Р2 от скрещивания линии Д17 с сортом Аврора достоверно (/- 0,51) расщеплялись в соотношении, близком к теоретически ожидаемому 3:1. В комбинации Д31 х Аврора также получено соотношение, близкое к теоретическому 3:1 (^-0,31). Следовательно, устойчивость к бурой ржавчине у обеих линий контролируется одним доминантным геном.

Чтобы подтвердить предположение о наличии или отсутствии у исследуемых линий идентичных генов устойчивости к бурой ржавчине они были скрещены между собой.

Доминантный ген устойчивости линии Д17 независим от гена, имеющегося у линии Д31. Расщепление гибридов в Р2 соответствовало ожидаемом)' "15:1 при взаимодействии двух доминантных дупликатных генов (■/ - 0,64).

Для идентификации генов устойчивости к бурой ржавчине в качестве тестеров были взяты линии с эффективными генами 1г19 и Ьг24. Во всех комбинациях скрещивания наблюдалось расщепление близкое к теоретически ожидаемому 15:1, что указывает на независимое наследование

двух доминантных генов.

Таким образом, гены устойчивости исследуемых линий различаются между собой, отличаются от используемых известных эффективных генов 1г19 и 1г24, которые могут нести линии, исходя из их родословной.

5. 2. Идентификация генов устойчивости к бурой ржавчине у интрогрессивиых линий пшеницы методом ПЦР-анализа

В настоящее время для идентификации и дифференциации генотипов широко используется метод ПЦР-анализа. Исследуемые нами линии, исходя из родословной, могут нести следующие гены: от Т.пщжскочае - Ьг18, Ьг21, и-32, Ьг39, Ьг41, Ьг42 и Ьг50; от Авродеса - Ьг28, 1г35, ЬгЗб, Ьг47п Ьг51; Авролаты - Ь>9; Аврокума- Ьг19; 1г24; Ш9 и Ьг38.

В работу по идентификации были включены гены устойчивости, к которым в настоящее время разработаны молекулярные маркеры (табл. 7).

Таблица 7 - Происхождение генов устойчивости к бурой ржавчине и характеристика сцепленных с ними праймеров_

Ген Источник-гена Праймеры Литературный источник

Ьг9 Ае. итЬейиШа РЛЗ/1\ ЯЛ 3/2 БЬасЬегшауг, 1997

Ьг19 Ag. е1о^а(ит РСЬ/; ШЗЪг РппБе, 2001

Ш4 « « 309/1,309/2 БЬасЬегшауг, 1997

1г29 « « Ьг29Р24\ 1г29Р24 Ргосишег, 1995

1г35 Ае. вреЪогйез ВС0260РР, 35Я2 ЗеуГаПЬ й а!.. 1999

1г47 « « РЯЮК, Р8101 ОиЬсоУБку, 2000

и-39 Ае. 1аизскИ СВМ35-Ь; СОМ35-Я Рез150Уа, 2000

Ьг 50 Т. ИторИее\>И й ИМ8 7-1; СБМ87-г Ябйег, 198$

Большой интерес как источник устойчивости к бурой ржавчине представляет синтетическая форма Т. т'щшсЬохае.

Нами было отобрано 14 линий для идентификации генов устойчивости к бурой ржавчине и-39 от Ае. тшски и Ьг50 от Т. тИШпае. ПЦР-анализ выявил наличие в Т. miguschovae маркеров, сцепленных с генами устойчивости к бурой ржавчине Iг39 и ¿г 50.

Маркер к гену Ьг39 был идентифицирован в двух высокоустойчивых к бурой ржавчине линиях Р452 и Р2348. (рис. 3).

Рисунок 3 - Продукты амплификации с использованием праймеров СОМ35-Ц ООМЗЗ-Я к диагностическому маркеру, сцепленному с геном устойчивости к бурой ржавчине Ьг39. 1 - маркер длины; 2 - Безостая 1, 3^4 - Т. пщшсИоуае; 5-18 линии, созданные с участием Т. тщшсИоте; 12-линия Р452; 14-линия Р2348.

Линии Д79, Д91, Д93, Д273, Р421, Р533, Р584, Р2348 и Р2507 проявляли устойчивость к бурой ржавчине, что предполагает в них наличие дополнительного гена(ов) отличных от Ьг39.

Маркер, сцепленный с геном 1г50, был выявлен в линиях Д79, Д81 Д93, Д273, Д297, Д407, Р533, Р565 и Р2507 (рис. 4). В то же время в устойчивых линиях Д91, Р421, Р584, Р452 и Р2348 он не обнаружен. Линии Д297, Д407 восприимчивы к бурой ржавчине.

110 п.н.

Рисунок 4 - Продукты амплификации с использованием праймеров GDM87-L, GDM87-R к диагностическому маркеру, сцепленному с геном устойчивости Lr50. 1 - маркер длины; 2-Безостая 1, 3-4 - Т. miguschovae; 5-Д79; 6-Д81; 7-Д91; 8-Д93; 9-Д273; 10-Д297; 11-Д407; 12-Р2348; 13-Р421; 14-Р452; 15- Р533; 16- Р565; 17-Р584; 18-2507.

По всей видимости, ген Lr50 не эффективен к местной популяции бурой ржавчины. Устойчивость в остальных линиях с геном Lr50, вероятно, контролируется либо другим геном, либо их взаимодействием. Так как в устойчивых линиях Д91, и Р421, Р584 не идентифицирован также ген устойчивости Lr39, можно предположить, что они несут гены устойчивости к бурой ржавчине отличные от Lr39 и Lr 50 .

ПЦР-анализ был использован также для идентификации генов устойчивости к бурой ржавчине у линий с генетическим материалом Ае. speltoides, Ае. umbellulata и Ag. glaucum. В анализ были включены маркеры к генам Lr35, Lr47 от Ае. speltoides, Lr9 -Ае. umbellulata и Lrl9, Lr24 и, Lr29 от Ag. glaucum. Результаты анализа представлены в таблице 8.

Таблица 8 - Результаты ПЦР-анализа линий на присутствие генов устойчивости к бурой ржавчине____

Синтетик Источник Идентифици- Число линий Число линий

руемые гены всего несущих ген

Triticum T.militinae Lr 39 14 2

miguschovae Ае. tauschii Lr 50 14 9

Авродес Ае. speltoides Lr 35 8 -

Lr 47 8 -

Авролата Ае. umbellulata Lr 9 20 -

Lr 19 22 -

Аврокум Ag. glaucum Lr 24 22 -

Lr 29 22 -

Ни в одной из 8 линий полученных с участием синтетической формы Авродес не выявлены маркеры к генам устойчивости Ьг35, Ьг47 от Ае. speltoides. Высокоэффективный ген Ьг9 не выявлен ни в одной из 20 устойчивых линий, полученных на основе синтетической формы Авролата.

Все 22 протестированные устойчивые линии с генетическим материалом Ag. glaucum не несут гены устойчивости к бурой ржавчине Ьг19, 1г24 и, 1г29.

Таким образом, ПЦР-анализ на наличие у линий, исходя из их родословной, известных генов устойчивости к бурой ржавчине установил,

что линии, полученные на основе синтетической формы Т. miguschovae, несут гены Lr39 от Ае. tauschii (Р2348 и Р452) и Lr 50 от T.militinae (Д79, Д81, Д93, Д273, Д297, Д407, Р533, Р565 и Р2507).

Линии Д91, Р421 и Р584 могут нести гены устойчивости к бурой ржавчине, отличные от Lr39 и Lr 50 .

В устойчивых линиях мягкой пшеницы с генетическим материалом Ае. umbelliilata, Ае. speltoides, Ag. glaucum не идентифицированы гены устойчивости к бурой ржавчине Lr9, Lrl9, Lr24, Lr29, Lr35, Lr47. Можно предположить, что устойчивость в этих линиях контролируется другими генами, а в случае с линиями, полученными на основе синтетической формы Авролата, - возможно, новыми генами.

6. ХОЗЯЙСТВЕННО-БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИНТРОГРЕССИВНЫХ ЛИНИЙ.

Для практического использования в селекции ^прогрессивные линии должны иметь относительно неплохие агрономические и биологические характеристики. В связи с этим проводилась оценка линий по следующим признакам: устойчивость к комплексу болезней, продуктивность, высота растений, продолжительность вегетационного периода, технологические качества зерна и другим. В целом, наблюдался большой полиморфизм по всем признакам.

6.1. Устойчивость интрогресснвных линий к болезням

Линии наследуют устойчивость от синтетических форм. При этом для многих линий характерно проявление резистентности к комплексу болезней. Так, анализ по устойчивости к бурой и желтой ржавчинам и мучнистой росе за 2008-2010 годы показал, что из 68 линий, 20 были устойчивы к двум и 21 -ко всем трем болезням (табл. 9).

Таблица 9 - Число интрогресснвных линий, устойчивых к бурой ржавчине, желтой ржавчине и мучнистой росе, 2008-2010 г.

Комбинация скрсшиваинн Всего ліпшії Устойчивых к одной болезни Устойчивых к двум болезням Устойчивых к трем болезням

Т. miguschovae / Т. aestivum 15 7 3 5

Авродес/Аврора 8 5 2 1

Аролата/Аврора 20 9 6 5

Арокум/Аврора 25 6 9 10

Всего 68 27 20 21

Из комбинации скрещивания Т. пп^скоте х Т. аехИгит из 15 линий устойчивость к двум болезням несут три - Д79, Д93 и Д407. Линии Р452, Р539, Р565, Р584 и Р2348 устойчивы к трем болезням.

Среди 8 линий комбинации Авродес х Аврора устойчивостью к двум болезням обладают две линии (Р760 н Р803), к трем - одна линия (Р757). При этом линия Р757 отличается высокой устойчивостью ко всем трем болезням.

В комбинации скрещивания Аролата /Аврора групповой устойчивостью к двум болезням обладают 6 линий и к трем -5 (Д603, Д620, Д625, Д627 и ДбЗ 1).

Двадцать пять линий комбинации скрещивания Аврокум/Аврора распределились следующим образом: устойчивость одновременно к двум болезням проявили 9 и к трем - 10 линий (Д1, Д12, Д15, Д17, Д29, Д37, Д41, Р97, Р115 и Р271). Следует отметить линии Д12 и Д37, обладающие высокой устойчивостью ко всем трем болезням.

Наибольшая доля линий с групповой устойчивостью выявлена в комбинации Аврокум/Аврора , 40% линий устойчивы к трем болезням и 36 -к двум. Относительно высока доля таких линий и в комбинации Аролата/Аврора 25 и 30%, соответственно. Такие результаты, вероятно, связаны с тем, что линии в приведенных комбинациях несут целые хромосомы от диких видов и по своей форме являются замещенными.

6. 2. Оценка линий по морфо-биологическнм признакам

Изучаемые линии имеют широкий полиморфизм по своим морфо-биологическим признакам.

Высота линий варьировала от 114 до 132 см. В целом, большинство линий превышают по этому признаку сорта-реципиенты Аврора и Безостая 1, что является, по-видимому, характерным для интрогрессивных линий. Наименьшую высоту имеют линии, полученные на основе синтетической формы Т. migllschovae, от 112 до 124 см, - линии Д91 и Д407, соответственно. Линии Д125 и Д129 из комбинации Авродес х Аврора имеют практически одинаковую высоту с Авророй - 116 см. Наибольшей высотой характеризуются линии из комбинаций Аролата/Аврора и Арокум/Аврора, где у многих из них она превышает 120см и доходит до 132 см (линия Д23).

Вегетационный период исследуемых линий достаточно различается и варьирует от 270 до 283 суток. В целом, линии по этому признаку также превышают сорта-реципиенты, на основе которых они получены.

Длина колоса у линий варьирует от 9 (Д91) до 14 (Д620) см. Число колосков в колосе варьирует от 19 у линии Д79 до 25 штук у Д407 и Д603. По признаку «число зёрен в колосе», линии варьируют от 36 у Д631 до 59 у Д39. Линии Д79, Д129, Д603, Д23 и Д39 достоверно превышают стандартный по этому показателю сорт Аврора (50 зерен).

6. 3. Оценка интрогрессивных линий по продуктивности

Для изучения продуктивности использовали следующие показатели: массу 1000 зерен, массу зерна и количество колосьев с одной делянки.

Масса 1000 зерен у линий варьировала от 29,0 (Д407) до 45,4 г, у линии Д29 при среднем значении у сорта Аврора 38,1 грамма (табл. 10).

Таблица 10 - Компоненты урожайности линий озимой мягкой пшеницы,

Масса Количество

Ли ння 1000 зерен,г колосьев Масса зерна

на 1м2, шт. сім2,г

Д79 35,9 491,5 546,5

Д91 44,0 273,8 349,0

Д93 36,7 359,2 455,6

Д273 36,6 380,5 444,2

Д407 29,0 329,2 358,6

Д125 33,0 428,2 203,3

Д579 36,4 429,5 478,8

Д581 39,6 329,0 487,7

Д603 43,9 289,7 281,1

Д620 37,1 289,0 375,3

Д631 29,7 306,2 398,3

Д1 35,0 393,7 397,1

Д21 37,6 379,0 435,3

Д23 38,0 470.7 539,0

Д29 45,4 327,5 570,5

Аврора 38,1 357,5 364,1

НСРо.5 1,99 56,3 28,99

Кроме линии Д29, достоверно превышают по этому показателю сорт Аврора линии Д91 и Д603. К линиям, достоверно имеющим меньшую массу 1000 зерен относятся Д1, Д79, Д125, Д407 и Д631.

По массе зерна с 1 м2 восемь линий: Д79, Д93, Д273, Д579, Д581, Д21, Д23 и Д29 достоверно превышали взятый в качестве стандарта сорт Аврора, у которого этот показатель составляет 364,1 грамма. Наивысшие значения имеют линии Д79, Д23 и Д29 (546,5; 539 и 570,5 г, соответственно).

Превышение у линий Д79 и Д23, очевидно, связано с тем, что эти линии сформировали больше продуктивных колосьев (491 и 471 штук, соответственно), чем сорт Аврора (358), а у линии Д29 - за счет более крупного зерна (масса 1000 зёрен - 45,4 г). Остальные линии или незначительно превышали, или имели более низкие значения массы зерна с одной делянки.

В целом, наиболее перспективными для селекции следует считать линии Д79, Д23 и Д29.

6. 4. Оценка линий по содержанию белка и клейковины

Чужеродные интрогрессии могут существенно влиять на технологические качества зерна и муки [ВосЬеу, 1983; Лапочкина и др., 2000; Аксельруд, Рыбалка, 2002].

Содержание белка у линий в сильной степени зависит от условий вегетационного периода. В основном наблюдается увеличение содержания белка, что весьма характерно при передаче генетического материала диких сородичей [Жиров и др., 1990; Уиуеп е1 а1., 1990, Давоян,2001].

Анализ 44 линий урожая 2010 года показал, что за исключением двух линии Д579 и Д586 все остальные превышали сорта-реципиенты.

Доля линий, существенно превышающих лучший по этому показателю сорт Кавказ (14,1%) составила 21%. Выявлено 16 линий с содержанием белка 15-16%, 6 - с 16-17% и 3 - с 17-18 % (табл.11). Наивысшие показатели по содержанию белка имеют линии, полученные на основе синтетических форм Авролата и Аврокум.

Таблица 11 - Анализ линий по содержанию белка, 2010 г.

Источник Число ЛИНИЙ В том числе с содержанием белка (%)

14-15 1 15-16 16-17 17-18

T.miguschovae 10 8 2 - -

Авролата 16 6 6 3 1

Аврокум 18 5 8 3 2

Всего 44 19 16 6 3

Процент 43 36 14 7

* Содержание белка (%) у сортов-реципиентов: Аврора - 14,0;

Безостая1 - 13,5; Кавказ -14,1.

Следует отметить, что высокое содержание белка, как правило, отрицательно коррелирует с урожайностью. Ряд авторов считает, что отрицательная корреляция между этим признаками являются причиной того, что вследствие интенсивной селекции мягкая пшеница утратила генетическое разнообразие по этому признаку [Johnson et al., 1973; Жиров, 1989]. Поэтому очевидна необходимость поиска генотипов, обладающих достаточно высокими показателями, как по содержанию белка, так и по урожайности в популяциях интрогрессивных линий. В нашем случае такие генотипы, вероятнее всего, можно отобрать среди линий с содержанием белка 15-17%. Из таблицы 12 видно, что половина линий (50%) относятся к этой категории.

Генетические системы, детерминирующие количество клейковины, также как и содержание белка, в значительной степени подвержены влиянию внешних условий.

Как и ожидалось, большинство линий превышает по этому показателю сорта-реципиенты.

Из 44 проанализированных линий урожая 2010 года 28 имели содержание клейковины боле 30%, 7 более 35% и одна - более 40%. Содержание клейковины у сортов-реципиентов Аврора, Безостая1 и Кавказ составило 28,2; 29,3; 29,4 процента.

В целом, из 44 линий выделено 26 (59%) с первой группой клейковины, при этом 5 из них - Д12, Д29, Д37, Д615 и Д620 - несут комплексную устойчивость бурой, желтой ржавчинам и мучнистой росе.

Полученные результаты свидетельствуют о возможности создания интрогрессивных линий мягкой пшеницы с высоким содержанием белка, количеством и качеством клейковины, устойчивые к двум и более грибным болезням.

6. 5. Оценка линий по хлебопекарным качествам

Анализ хлебопекарных качеств зерна у 22 отобранных линий выявил значительное их разнообразие. Так, варьирование по объемному выходу хлеба у линий составило от 610мл (Д620) до 880мл (Д7), при этом 15 из 22 линий превышают лучший по этому показателю родительский сорт Безостая 1.

Исследуемые линии различались между собой и по таким признакам, как сила муки, твердозерность, эластичность, пористость, форма хлеба и др.

Семь линий: Д1, Д31, Д43, Д81, Д93, Д609, Д620 и Д627 имеют более низкую общую хлебопекарную оценку (3,9-4,3 балла) по сравнению с сортом Аврора (4,4 балла).

Пять линий: Д7, Д21, Д25, Д37 и Д273 имеют более высокую, чем у сорта Аврора оценку, но уступают одному из лучших по этому показателю сортов мягкой пшеницы Безостая 1 (4,7 балла).

Выделены 3 линии: Д23, Д91и Д579, имеющие хлебопекарную оценку, равную с сортом Безостая 1 и 4 линии: Д29 , Д49, Д53 и Д79 - с несколько высшей (табл. 12).

Таблица 12 - Характеристика линий по технологическим качествам зерна

Название линии Содержание протеина в абс. сухом веществе, % Содержание сырой клейковины, % Качество клейковины ИДК-І Объёмный выход хлеба, мл. Общая оценка, (балл)

Д23 14,6 29,9 67 730 4,7

Д29 16,3 33,3 67 805 4,8

Д49 15,5 32,8 75 820 4,8

Д53 14,2 29,0 61 730 4,8

Д79 14,7 30,8 68 770 4,8

Д91 14,8 30,7 66 745 4,7

Д579 14,0 30,2 63 770 4,7

Безостая 1 13,5 29,3 53 705 4,7

Аврора 14,0 28,2 75 640 4,4

Следует отметить, что линии Д49 и Д79 несут транслокацию от ржи ТШЬЛЯБ, которая может отрицательно сказываться на качестве зерна. Очевидно, в этих линиях присутствуют генетические системы, нивелирующие негативный эффект данной транслокации.

Линии Д29 и Д37 сочетают хорошую хлебопекарную оценку с устойчивостью к комплексу болезней.

Таким образом, отобраны линии, сочетающие комплексную устойчивость к болезням с хорошими хлебопекарными качествами. Особого внимания заслуживает линия Д29, сочетающая хорошие технологические качества зерна с высокими компонентами продуктивности и устойчивостью к комплексу болезней.

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что большинство (87%) из 68 исследуемых интрогрессивных линий имеют стабильный мейоз. Генетический материал Т. п^шсИочае и Ае. Брек^скз представлен в них в основном в виде транслокаций, а Ае. итЬеШйаШ и А§. glaucum - целой хромосомы.

2. Определены кариотипы у четырех линий с генетическим материалом Т. пщаБсЬохае и двух - А%. %1аисит. Линии Д79, Д297, Д407 и Р2507 несут в себе транслокации 5В5.5ВЬ-50Ь от Т. miguschovae. У линии Д407 выявлено также замещение

Линии Д17 и Д53 с генетическим материалом Ag. glaucum имеют замещения по 50 и 7Э хромосомам, соответственно. Замещение 5Б/5А§ идентифицировано впервые.

3. Изученный материал является ценным источником устойчивости к грибным болезням. Отобрана 21 линия с комплексной устойчивостью к бурой ржавчине, желтой ржавчине и мучнистой росе.

4. ПЦР-анализ установил большое разнообразие линий по устойчивости к бурой ржавчине. Линии, полученные на основе синтетической формы Т. miguschovae, несут гены Ьг39 от Ае. (аизсИИ (Р2348 и Р452) и и-50 от Т. тИШпае (Д79, Д81, Д93 и др.). Линии Д91, Р421 и Р584 могут нести гены устойчивости к бурой ржавчине отличные от 1г39 и Ьг 50.

В устойчивых интрогрессивных линиях мягкой пшеницы с генетическим материалом Ае. итЬеИиШа, Ае. 8ре1Шс1ез, glaucum не идентифицированы гены устойчивости к бурой ржавчине Ьг9, Ьг19, Ьг24, Ьг29, ¿г35 и 1г47. Можно предположить, что устойчивость в этих линиях контролируется другими генами, а в случае с линиями, полученными на основе синтетической формы Авролата, возможно, новыми генами.

5. Передача генетического материала диких сородичей может существенно влиять на белковый комплекс зерна линий. Линии имеют более высокое содержание белка и клейковины относительно сортов-реципиентов. Выделено 6 линий с содержанием белка 16-17% иЗ- с содержанием 17-18 % при 14,1% у лучшего по этому показателю сорта-реципиента Кавказ.

Выявлен широкий спектр изменений глиадинкодирующих аллелей, идентифицированы новые, ранее не известные аллели у анализируемых линий.

6. Исследуемые интрогрессивные линии имеют большой полиморфизм по хозяйственно-биологическим признакам. Отобраны линии, сочетающие комплексную устойчивость к болезням с неплохими показателями продуктивности и хорошими технологическими качествами зерна.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКИ

1. Линии, производные от Т. пщшскоте-. Д91, Д93, Р421. Р452 Р533 Р584, Р565, Р2348 и Р2507; производные от синтетической формы Авродес: Р661, Р757, Р760 и Р785; от Авролата - Д589, Д617, Д620, Д627 и Д631; от Аврокум Д17, Д31, Д33/Д37, Д39, Д41 и Д43 рекомендуется использовать в качестве доноров устойчивости к бурой ржавчине.

2. Высокоустойчивые линии Р2348 и Р452 с идентифицированным у них эффективным геном Ш9, рекомендуется включить в МАБ-селекцию по устойчивости к бурой ржавчине;

3. Включить в селекционную работу в качестве источников комплексной устойчивости к болезням линии Р452, Р539, Р565 Р584 и Р2348 Р757 Д603, Дб 15, Д617, Д627 и Д631, Д1, Д12 и Д37.

4. Использовать в селекционных программах линии Д1, Д15 и Д627 в качестве доноров высокого содержания белка и клейковины, а линии Д29, Д49, Д53 - для улучшения хлебопекарных качеств.

5. Линии Д15, Д29 и Д37, сочетающие хорошие хлебопекарные качества с комплексной устойчивостью к болезням, рекомендуется включить в конкурсное сортоиспытание с целью возможного их использования в качестве сортов.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Г. Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ на соискание ученой степени кандидата наук:

1. Давоян, O.P. Использование методов цитогенетики в селекции мягкой пшеницы / P.O. Давоян, И.В. Бебякина, O.P. Давоян, А.Н. Зинченко// Земледелие, 2011 .-№¡4.- С. 8-10.

2. Давоян, О. Р. Оценка интрогрессивных линий мягкой пшеницы с генетическим материалом Agropyron glaucum по устойчивости к листовой ржавчине / О. Р.Давоян, И.В. Бебякина, Э.Р. Давоян, А.Н. Зинченко, P.O. Давоян // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского аграрного университета [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/201 l/08/pdf26.pdf.- № 72(08). - 2011.

3. Давоян, О. Р. Синтетические формы как основа для сохранения и использования генофонда диких сородичей мягкой пшеницы / P.O. Давоян, И.В. Бебякина, O.P. Давоян и др.//Вавиловский журнал генетики и селекции, 2012.-Т.16.№ 1.-С.5

4. Давоян, О. Р. Идентификация генов устойчивости к листовой ржавчине в видах Aegilops L ., синтетических формах и интрогрессивных линиях мягкой пшеницы / Э.Р. Давоян, P.O. Давоян, И.В. Бебякина, O.P. Давоян и др.// Вавиловский журнал генетики и селекции, 2012.-Т.16.№ 1.-С.13.

И. Статьи в аналитических сборниках, материалах конференции:

5. Давоян, О. Р. Генофонд дикорастущих сородичей, как источник генетического разнообразия мягкой пшеницы / Р.О.Давоян, И.В. Бебякина, O.P. Давоян // Генетические ресурсы культурных растений в XXI веке: Тезис, докл. II Вавиловской международной конф.- Санкт-Питербург, 2007.-С.63-64.

6. Давоян, О. Р. Изучение интрогрессивных линий мягкой пшеницы / P.O. Давоян, И.В. Бебякина, O.P. Давоян, А.Н. Зинченко // Конференция грантодержателей регионального конкурса РФФИ и администрации Краснодарского края,- Краснодар, 2008.-С.46-47.

7. Давоян, О. Р. Создание и изучение серий замещенных линий мягкой пшеницы с генетическим материалом Aegilops umbellulata и Agropyron glaucum/ И.В. Бебякина, Э.Р. Давоян, O.P. Давоян //V съезд ВОГиС: Тезис. докл.-Москва, 2009.-С.180.

8. Давоян, О. Р. Синтетические формы как основа для сохранения и использования генофонда диких сородичей мягкой пшеницы/ P.O. Давоян, И.В. Бебякина, O.P. Давоян, А.Н. Зинченко//У съезд ВОГиС: Тезис. докл.-Москва, 2009.-С.214.

9. Давоян, О. Р. Получение и изучение замещенных линий озимой мягкой пшеницы Аврора с хромосомами эгилопса зонтичного Aegilops umbellulta / И.В. Бебякина, O.P. Давоян, А.Н. Зинченко//Материалы Научно-практической конференции Кубанского отделения ВОГиС, Краснодар, 2009.- С.66-67.

10. Давоян, О. Р. Изучение новых интрогрессивных линий озимой мягкой пшеницы / О. Р. Давоян, А.Н. Зинченко, И.В. Бебякина // Материалы III Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. -Краснодар, 2009.-С.24-26.

11. Давоян, О. Р. Замешенные линии мягкой пшеницы с хромосомами Agropyron glaucum/ А.Н. Зинченко, О. Р.Давоя^ И.В. Бебякина//Материалы III Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых.-Краснодар, 2009,- С.33-34.

12. Давоян, О. Р. Передача устойчивости к болезням от диких сородичей мягкой пшеницы с использованием синтетических форм / P.O. Давоян, И.В. Бебякина, О.Р. Давоян, А.Н. Зинченко, Э.Р. Давоян// Тр. по прикл. бот. генет. и селекции, 2009.-166.- С.519-523.

13. Давоян, О. Р. Изучение устойчивости к листовой ржавчине интрогрессивных линий мягкой пшеницы с генетическим материалом Aegilops umbellulata /О.Р. Давоян, И.В. Бебякина, P.O. Давоян, А.Н. Зинченко // Материалы IV Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. - Краснодар, 2010.- С.661-662.

14. Давоян, О. Р. Идентификация хромосом Agropyron glaucum у замешенных линий сорта мягкой пшеницы Аврора / А.Н. Зинченко, P.O. Давоян, И.В. Бебякина, О.Р. Давоян // Материалы IV Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. - Краснодар, 2010.-С.665-667.

15. Davoyan, О. R. Synthetic forms: a basis for preservation and using of a gene pool of wild relatives of common wheat / R.O. Davoyan, I.V. Bebyakina, E.R. Davoyan, A.M. Kravchenko, O. R. Davoyan//Abstract book Intern. Conference Wheat Genetic resources and genomics, august 28- September 1, 2011, Novosibirsk, Russia, P 37.

Подписано в печать 22.03.2012 г. Бумага офсетная Печ. л. 1 Тираж 100 экз.

Формат 60x84 1/16 Офсетная печать Заказ № 232

Отпечатано в типографии КубГАУ 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата биологических наук, Давоян, Ованес Румикович, Краснодар

61 12-3/1240

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ГНУ КРАСНОДАРСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА им. П.П. Лукьяненко

На правах рукописи Г7-М--

Давоян Ованес Румикович

ИЗУЧЕНИЕ ИНТРОГРЕССИВНЫХ ЛИНИЙ Triticum aestivum L. ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СЕЛЕКЦИИ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ

Специальность: 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель Романенко A.A. Д. с.-х. н., академик РАСХН

Краснодар - 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................................4

Глава 1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕНОФОНДА ДИКИХ СОРОДИЧЕЙ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ СТгМсит аезПуит Ь.).......... 11

1.1. Дикие сородичи мягкой пшеницы, как потенциальные источники ценных признаков......................................................................................^ ^

1.2. Передача ценных признаков от видов рода ТгМсит........................ 13

1.3. Передача ценных признаков от видов рода Aegilops........................ 18

1.4. Передача ценных признаков от видов рода А^оругоп...................... 23

1.5. Передача ценных признаков от видов рода БесаЬ........................... 29

1.6. Методы идентификации чужеродного генетического материала

в геноме пшеницы....................................................................................^

1.6.1. Влияние чужеродных хромосом на фенотипические признаки мягкой пшеницы......................................................................................^

1.6.2. Цитологические методы идентификации чужеродных хромосом

в геноме пшеницы......................................................................................^

1.6.3. Молекулярные методы идентификации чужеродного генетического материала в геноме пшеницы................................. 39

Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ........................ 44

2.1. Характеристика сортов-реципиентов и синтетических форм, на

основе которых получены интрогрессивные линии пшеницы................. 44

2.2. Полевые методы исследований........................................................................47

2.3. Цитологические методы исследований.................................. 49

2.4. Метод электрофореза глиадина в крахмальном геле........................ 50

2.5. Проведение полимеразной цепной рекции (ПЦР) и электрофореза

продуктов амплификации ..............................................................................^ I

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Глава 3. ЦИТОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИНТРОГРЕССИВНЫХ

ЛИНИЙ МЯГКОЙ ШЕНИЦЫ................................................... 55

3.1. Оценка изучаемых линий по их цитологической стабильности........... 55

3.2. Определение формы передачи генетического материала Т. miguschovae, Ае. зреиогйея, Ае. итЪеНиЫа и Ag. glaucum в интрогрессивных линиях .... 61 3.3 Идентификация генетического материала диких видов в интрогрессивных линиях методом дифференциальной окраски хромосом............... 69

Глава ^ ЭЛЕКТРОФОРЕТИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ГЛИАДИНА ИНТРОГРЕССИВНЫХ ЛИНИЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ........................72

4.1. Идентификация формулы глиадина и оценка по содержанию белка и клейковины у интрогрессивных линий с генетическим материалом

Т. miguschovae и Авродес................................................................73

4.2. Идентификация формулы глиадина и оценка по содержанию белка и клейковины линий с генетическим материалом Agropyron glaucum и

Aegilops итЪеИиШа...................................................................... 74

Глава 5. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ К БУРОЙ РЖАВЧИНЕ............................................................................... 77

5.1. Гибридологический анализ устойчивости линий к бурой ржавчине..... 79

5.2. Идентификация генов устойчивости к бурой ржавчине у нтрогрессив-

ных линий пшеницы методом ПЦР-анализа....................................... 83

6. ХОЗЯЙСТВЕННО-БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИНТРОГРЕССИВНЫХ ЛИНИЙ.............................................................................. 93

6.1. Устойчивость интрогресивных линий к болезням........................... 94

6.2. Оценка линий по морфо-биологическим признакам....................... 103

6.3. Оценка интрогрессивных линий по продуктивности...................... 107

6.4. Оценка линий по содержанию белка и клейковины........................ 109

6.5. Оценка линий по хлебопекарным качествам................................. 112

ВЫВОДЫ................................................................................. 116

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКИ...................... 117

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ............................... 119

ПРИЛОЖЕНИЕ......................................................................... 144

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Мягкая пшеница (Triticum aestivum L) является важнейшей продовольственной культурой. Несмотря на большие успехи в ее селекции, актуальной остаётся проблема создания сортов, которые наряду с высокой потенциальной урожайностью, будут иметь гены, эффективно защищающие их от неблагоприятных абиотических и биотических факторов внешней среды. Большое значение имеет также повышение качества зерна [Knott D.R.,1987; Ячевская Г.Л., 1990].

Генетического разнообразия самой мягкой пшеницы недостаточно для решения этой проблемы [Feldman М., Sears E.R., 1981; Норе Н. J. et al., 1984; Kimber G., 1984]. Более того, ее генофонд был в значительной степени обеднен из-за широкого распространения однотипных сортов с перекрывающимися родословными. В особенности это касается генов устойчивости к болезням, ограничение разнообразия которых является одним из основных лимитирующих факторов селекции.

Значительный резерв хозяйственно-ценных признаков, представляет собой генофонд многочисленных родственных мягкой пшенице видов и родов [Вавилов Н.И., 1935; Мигушова Э.Ф., 1973; Чикида Н. Н., 2001; Fedak G., 1985; Shepherd К., Islam А., 1988]. Многие из них были с успехом использованы для передачи полезных признаков в мягкую пшеницу [Knott D.R., 1987; Jiang J. et al., 1994]. Так, в настоящее время большая часть эффективных генов устойчивости к болезням происходит из этого генофонда [Mcintosh R.A. et al., 1998, 2006].

Существует лишь небольшое число сородичей, чьи хромосомы способны конъюгировать с хромосомами пшеницы и, следовательно, чьи полезные гены могут быть переданы ей путем прямого скрещивания.

Для большинства же необходимо использование специальных приемов геномной и хромосомной инженерии с тем, чтобы их генетическое разнообразие преобразовать в форму, доступную для традиционной селекции [Sears E.R., 1972; Knott D.R., 1987; Feldman М., 1988].

Одним из таких методов является создание и использование синтетических геномно-замещенных и геномно-добавленных форм в качестве «мостиков» для передачи генетического материала диких сородичей [Жиров Е.Г., Терновская Т.К., 1984].

Для передачи ценных признаков от Triticum militinae, Aegilops tauschii, Aegilops umbellulata, Aegilops speltoides и Agropyron glaucum мягкой пшенице были использованы геномно-добавленная форма Т. miguschovae и геномно-замещенные формы Авродес, Авролата и Аврокум. [Жиров Е.Г., 1989; Давоян P.O., 2006].

С использованием этих форм, было получено большое число интрогрессивных линий озимой мягкой пшеницы, характеризующихся устойчивостью к болезням, высоким содержанием белка и другими интересными для селекции морфо-биологическими признаками. Кроме того, к настоящему времени на основе этих линий получено шесть новых сортов мягкой пшеницы - Жировка, Фишт, Восторг, Евгения, Гром и Баграт, отличающихся качественно новыми характеристиками: новой генетической базой устойчивости к грибным болезням, устойчивостью к вирусным заболеваниям, высоким содержанием белка и клейковины.

В то же время целый ряд линий из-за слабой их изученности не включены в селекционный процесс.

Для того чтобы полученные интрогрессивные линии представляли интерес для селекции, они должны иметь достаточное генетическое разнообразие, быть цитологически стабильными и обладать необходимыми хозяйственно-биологическими признаками. Очень важно и в какой форме (замещений хромосом, чужеродной транслокации или рекомбинации) генетический материал диких сородичей будет представлен в геноме пшеницы.

Постоянно актуальными являются идентификация и локализация генов устойчивости у производных линий, изучение и характеристика их в отношении других ценных хозяйственно- биологических признаков.

Всестороннее селекционно-генетическое изучение полученных интрогрессивных линий позволит определить закономерности передачи чужеродной генетической информации мягкой пшенице, наиболее приемлемые пути их использования в селекционной практике.

Цель и задачи исследования. Основной целью настоящего исследования являлось селекционно-генетическое изучение интрогрессивных линий ТгШсит аезШит Ь. с генетическим материалом Т. тщшсНоуае, Ае. зреШс1ез, Ае. итЪеНиЫа и Аё. ё1аисит для эффективного их использования в селекции мягкой пшеницы. В связи с этим были поставлены следующие задачи:

1. Провести цитологический анализ и на его основе определить наличие мейотически стабильных линий.

2. Установить форму передачи генетического материала

Т. т1%тс}юше, Ае. *ре1Ы(1е5, Ае. итЪеПиЫа и Аё. ё1аисит мягкой пшенице.

3. Исследовать полиморфизм интрогрессивных линий по аллелям глиадинкодирующих локусов.

4. Изучить наследование и идентифицировать на основе ПЦР-

анализа гены устойчивости к бурой ржавчине у полученных линий.

5. Дать оценку интрогрессивных линий по хозяйственно-ценным признакам Изучить линии по морфо-биологическим признакам.

Объект исследований - интрогрессивные линии мягкой пшеницы с генетическим материалом ТгШсит тИШпае, Ае&1орз здиаггоза, Ае§Иорз итЪеНиШа, Ае§йорз хреШйез и А^оругоп glaucum.

Предмет исследований. Цитологические особенности изучаемых интрогрессивных линий мягкой пшеницы; полиморфизм интрогрессивных линий по аллелям глиадинкодирующих локусов; наследование и идентификация генов устойчивости к бурой ржавчине у исследуемых линий; характеристика линий по хозяйственно-ценным признакам.

Методы исследований. Общенаучные: анализ литературы, планирование опытов, наблюдение, сравнение, определение цели, постановка задач и выборе методов, оптимальных для их решения. Специальные: цитологический, гибридологический, метод ПЦР, стандартные методы определения технологических качеств зерна и электрофореза запасных белков, методы оценки на устойчивость к болезням, статистический.

Современное состояние. В настоящее время получено довольно

большое количество линий мягкой пшеницы с интрогрессиями генетического

материала от родственных ей видов и родов [Fiebe В., Jiang J. et al., 1996;

Mcintosh et al., 2006]. В основном они созданы и изучены зарубежными

исследователями. Однако лишь немногие из них были успешно

использованы в селекционной работе. Это связано с рядом причин, среди

которых немаловажное значение имеет отсутствие комплексной

селекционно-генетической оценки полученных линий, позволяющей

определить наиболее приемлемые пути их использования в селекционной практике.

Научная новизна. Впервые проведена комплексная селекционно-генетическая оценка 68 ранее не изученных линий мягкой пшеницы, полученных на основе синтетических форм Т. miguschovae, Авродес, Авролата и Аврокум.

С помощью цитологического анализа отобраны новые мейотически стабильные линии мягкой пшеницы с генетическим материалом Т. miguschovae, Ае. speltoides, Ае. umbellulata, и Ag. glaucum. Определено, что от синтетических форм Т. miguschovae и Авродес он в большинстве случаев передаётся посредством транслокаций, от Авролата и Аврокум -посредством замещенных хромосом.

Впервые методом дифференциального окращивания хромосом установлены кариотипы у четырех линий с генетическим материалом Т. miguschovae и двух - Ag. glaucum. Линии Д79, Д297, Д407 и Р2507 несут в себе транслокации 5BS.5BL-5GL от Т. miguschovae и 1BL.1RS от

сорта- реципиента Кавказ. У линии Д407 идентифицировано дополнительно замещение хромосомы Ш мягкой пшеницы на Ш Т. miguschovae (Ш/ШМ^). Линии Д17 и Д53 с генетическим материалом А^. glaucum имеют замещения по 50 и 7Б хромосомам, соответственно. Замещение 5Б/5А£ идентифицировано впервые.

Установлен широкий спектр изменений глиадинкодирующих аллелей. У линий Д129, Д627 и Р2349 выявлены новые, ранее не идентифицированные аллели.

Впервые проведен гибридологический анализ устойчивости к бурой ржавчине двух линий Д17 и Д31 с генетическим материалом Ag. glaucum. Исследуемые линии имеют по одному доминантному гену, различающихся между собой и отличающихся от Ьг19 и Ьг24.

Впервые методом ПЦР-анализа проведен скрининг изучаемых линий на наличие генов устойчивости к бурой ржавчине. Установлено, что линии, полученные на основе синтетической формы Т. miguschovae, несут гены Ьг39 от Ае. 1ашскИ и Ьг50 от Т. тИШпае. Выявлены линии, у которых гены устойчивости к бурой ржавчине отличатся от Ьг39 и Ьг50 .

В устойчивых интрогрессивных линиях мягкой пшеницы с генетическим материалом Ае. итЪеИиШа, Ае. хреко1с1е$, Ag. glaucum не идентифицированы гены устойчивости к бурой ржавчине Ьг9, Ьг19, Ьг24, Ьг29, Ьг35, Ьг47. Вероятно, что устойчивость в этих линиях контролируется другими генами, а в случае с линиями, полученными на основе синтетической формы Авролата, - возможно, новыми генами.

Проведена оценка интрогрессивных линий по хозяйственно-ценным признакам. Отобраны линии, сочетающие устойчивость к комплексу болезней с высоким содержанием белка и клейковины с хорошими морфо-биологическими признаками и хлебопекарными качествами зерна.

Практическая ценность работы. Изученные инторогрессивные линии являются ценным исходным материалом для селекции мягкой пшеницы на устойчивость к болезням, повышения содержания белка и клейковины,

улучшения технологических качеств зерна. Линии с идентифицированными генами устойчивости к бурой ржавчине могут быть использованы в селекционных программах по устойчивости к этому фитопатогену. Установленные формулы глиадина могут служить маркерами интрогрессивных линий при включении их в селекционный процесс. Линия Д17 с хромосомным замещением 5Б/5А§ может быть использована для получения новой транслокации от вида glaucum в мягкую пшеницу.

Линии Д15, Д29 и Д37, сочетающие устойчивость к комплексу болезней с высоким содержанием белка и хорошей хлебопекарной оценкой, включены в селекционную работу отдела селекции и семеноводства пшеницы и тритикале КНИИСХ.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту.

1. Большинство интрогрессивных линий, представляют собой цитологически стабильный материал.

2. Генетический материал Т. miguschovae и Ае. яреЬо^Лез в линиях представлен в основном в виде транслокаций, а Ае. итЪеИиШа и Ag. glaucum - замещенных хромосом.

3. Изученные линии имеют полиморфизм и широкий спектр изменений глиадинкодирующих аллелей.

4. Гены устойчивости к бурой ржавчине у исследуемых линий могут отличаться от известных, ранее переданных мягкой пшенице от видов Ае. speltoid.es, Ае. итЪеИиШа и Ag. glaucum.

5. ^прогрессивные линии отличаются генетическим разнообразием, обладают целым рядом ценных признаков и представляют большой интерес для селекции.

Апробация работы. Исследования проведены в соответствии с планом научно-исследовательских работ КНИИСХ, по теме Н.01.01. «Разработать, усовершенствовать и применить методы геномной и хромосомной инженерии для улучшения и создания ценного селекционного материала мягкой пшеницы», номер государственной регистрации 01.200.1. 15506.

Основные результаты исследований ежегодно докладывались на заседаниях методического совета КНИИСХ с 2008 по 2011 год, а также были представлены на: II Вавиловской международной конференции (Санкт-Петербург, 2007 г.); конференции грантодержателей регионального конкурса РФФИ и администрации Краснодарского края (Краснодар, 2008г.); V съезде ВОГиС (Москва, 2009 г.); Научно-практической конференции Кубанского отделения ВОГиС (Краснодар, 2009); III Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых (Краснодар, 2009 г.); IV Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых (Краснодар, 2010 г.); международной конференции «Генетические ресурсы и геномика пшеницы» (Новосибирск, 2011г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе 4 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 155 страницах машинописного текста, состоит из введения, 6 глав, выводов, предложений для селекционной практики, списка литературы, содержит 37 таблиц, 15 рисунков и 11 приложений. Список литературы содержит 243 источника, из них - 60 отечественных и 183 зарубежных.

Личный вклад автора. Все результаты исследований получены при непосредственном участии автора. Автор выражает искреннюю благодарность сотрудникам отдела биотехнологии КНИИСХ: к.б.н. Бебякиной И.В. за помощь при проведении цитологического анализа, к.б.н. Давояну Э.Р. за помощь в проведении ПЦР-анализа, д.б.н. Бадаевой Е.Д. (Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН) за проведение дифференциальной окраски хромосом, своему руководителю д.с.-х.н., академику РАСХН A.A. Романенко за помощь и поддержку в проведении настоящего исследования.

1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕНОФОНДА ДИКИХ СОРОДИЧЕЙ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ {Triticum aestivum L.)

Пшеница наиболее широко распространённая на земном шаре зерновая культура. Ареал её охватывает пять континентов от северных широт до южных окраин Африки и Америки. Возделывается она на землях, расположенных ниже уровня моря, и поднимается до высоты четырех тысяч метров (в горах Перу). Всё это св�