Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Биохимическая характеристика различных по продуктивности аллоцитоплазматических гибридов пшеницы

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Биохимическая характеристика различных по продуктивности аллоцитоплазматических гибридов пшеницы"

- ; ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАсОВАЕИЮ

РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖШ НАРОДОВ

На правах рукописи

МОХАШЕЗ ШАХИДУЛ ХОК

УДК 633.11:577.112

ШОЖМЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЗЛИЧНЫХ ПО ПРОДУКТИВНОСТИ АЛГОЩТОтЗМТИЧЕСКИХ ГИБРИДОВ ПШЕНИЦЫ

(06.01.05 - селекция и семеноводство)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва. - 1994

Работа выполнена в 1990-1953 гг. на кафедре генетики к селекции Российского университета дружбы народов и в лаборатории биохимии хлоропластов Института биохимии ш.А.Н.Баха Российской Акадегдш наук

Научные руководители:

доктор биологических наук старший научный сотрудник Н.П.Юрша,

кандидат биологических наук доцент О.Г.Семенов

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук старики научный сотрудник З.А.Морозова,

кандидат сельскохозяйственных наук старший научный сотрудник П.П.Деыкин

Ведущая организация: НИИ сельского хозяйства центральных районов нечернозёмной зоны

Защита диссертации состоится " февраля 1984 г. в /д \ на заседании диссертационного совета К 053.22.22 в Российском университете друнбы народов по адресу: 117158 Москва, ул. Миклухо-Маклая, 8, ауд. ЗУ? .

С диссертацией мокно ознакомиться в Научной библиотеке Российского университета дружбы народов по адресу: 117198 Москва, ул.Миклухо-Маклая, 6

Автореферат разослан " 0.9 " февраля 1994 г.

Ученый чекретарь диссертационного совета

кандидат доцент

общая характеристика работы

Актуальность работы.Рост урожайности сельскохозяйственных культур в процэссе интенсификации земледелия происходит как благодаря улучшению условий их возделывания, так и за счёт использования новых, более продуктивных сортов. Главное нривди -шальное отличие сорта или гибрида, как средства производства, заключается в том, что эти создаваемые человеком новые самоуправляющиеся биологические системы, обеспечивают получение долее высокого урожая лучшего качества в результате эффективного использования факторов окружающей среди.

Среди общеизвестных методов получения нового исходного материала для селекции (мутагенез, внутривидовая и отдалённая гибридизация, полиплоидия и др.) до сих пор недостаточно используется вяеядерная наследственность, как фактор индукции новых хозяйственно ценных признаков. Между тем, сочетание в одном сорте комплекса ценных признаков с широким диапазоном адаптивных реакций возмокно лишь при умелом использовании богатых генофондов, в том числе диких видов в качестве доноров ценных признаков. В этом отношении особый интерес представляют алло-цитоплазматические гибриды ЦЩЗГ), получаемые метода« беккрсс-сироваяЕя, у которых ядро ToBeettvum функционирует в чужеродной цитоплазме. У АЦПГ направленность и динамика процессов роста и развитая обусловлены, в первую очередь, взаимодействием ядерной ( от отцовской формы) и вдтопяазматической (от материнской формы) генетических систем.

В связи с этим спектр количественных и качественных характеристик А1ЩГ отражает специфику ядерно-плазменных взаимодействий и макет быть использован в селекции с целью направленного создания новых высокопродуктивных (|юрм с комплексом хозяйственно ценных признаков.

Созданные в Российском университете дружбы народов новые формы аллоцитоплазматическоЁ пшеницы свидетельствуют о том,что используя их в селекции можно создавать новые сорта (на цито-шзазматической основе) с ценным сочетанием хозяйственно важных признаков.

Цель и задачи исследований. Главная цель исследований, заключалась в комплексной биологической оценке хозяйственных признаков аллопитсплазматических гибридов шеищ с различными бкологичэ екими о со бенностями.

В связи с этим были проведены детальные исследования формирования элементов продуктивности, оценка хозяйственных показателей зерна, устойчивости к болезням и т.д., а тайге был проведен биохимический анализ. Особое внимание было уделено исследованию компонентного состава запасных белков, в частности,гди-адинов. Поскольку с запасными белками часто сцеплены хозяйственно ценные признаки сельскохозяйственных'растений, они могут служить генетическими кернерами, что позволяет селекционерам ускорить процесс совершенствования старых и создания новых сортов.

Конкретными задачами исследований являлись:

X. Изучение роста и развития растений различных генотипов озимой алловдтоплазматкческой пшеницы (АЩГ).

2. Изучение формирования элементов продуктивности у различных генотипов озимой аллоцитогшазыатической пшеницы (АЦПГ).

3. Изучение хлебопекарных показателей зерна аллоцитоялаз-матичвской пшеницы (АЦПГ).

4. Изучение устойчивости к болезням аллоцитоплазматичес -ких гибридов.

5. Определение пигментного состава у различных генотипов АЦПГ пшеницы.

6. Изучение некоторых те рыо лшинесценгннх характеристик АЦПГ пшеницы.

7. Изучение аминокислотного состава запасных белков АЦПГ шешщы.

8. Фракционирование и электрофоретический анализ запас -них балков АЦДГ пшеницы,

9. Изучение полиморфизма миаданов у А1ШГ пшеницы.

Научная новизна.Впервые в,условиях Московской области проведено комплексное исследование биологических и биохимических свойств, а также хозяйственно ценных признаков у б озимых гибридов алдодатоплазматической пшенищ т.аев^-улт и показана их зависимость от ядерно-плазмеиных отношений.

Впервые у гибридов аллоцитоплазматической пшеницы разработаны биохимические тест-показатели, применив которых позволяет идентифицировать геномные различия гибридов.

Практическая ценность. В результате комплексной оценки найдены ценные генотипы, сочетающие высокую урожайность с хорошими хле бопекарными показателями, и которые целесообразно ие~

пользовать так доноры этих признаков при создании гибридов ал-лоцитошшзматической шонзцы с новым типом ядерно-плазменных отношений.

Показано, что белковый полиморфизм глобулинов, глиадинов и глютешяов может быть использован для характеристики ценных генотипов АЦДГ с целью дальнейшего их использования в селекции.

Установлены существенные различия между гибридами А1ЩГ по аминокислотному составу белков, которые могут быть использованы (наряду с другими биохимическими характеристиками) для' идентификации гибридов.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на конференции "Структурно-функциональная организация фотосин-тегических мембран и их моделей" (М.ДЭЭЗ) и научной ко лае ренин профессорско-преподавательского состава с.-х. факультета РУДН (М.,1992), на научных семинарах лаборатории биохимии хло-ропластов Института биохимии им.А.Н.Баха Российской АН.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано четыре работы.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, результатов исследований, выводов, практических рекомендаций, списка литературы и приложения. Работа изложена на 125 страницах машинописи и содержит 12 рисунков и 13 таблиц. Список литературы состоит из 144 наименований, в том числе 47 иностранных авторов.

оодйшние работы

Материал и методы проведения исследовании.

В качестве объектов исследования в 1990-1932 гг. использовали аллоцитоплазматические гибриды пшешщ с различными типами цитоплазмы: АЦДГ на цитоплазме Ае.<т^а„

АЩГ пшеницы были получены на кафедре генетики и селекции Российского университета дружбы народов, путем сочетания цитоплазмы дикорастущего злата Ае.стЛа с ядерным генотипом 'Г. аев-Шгит.Были проведены многократные беккроссы с отбором само-фертилышх растений, имеющих хозяйственно-гдеиные признаки, у которых в большом числе поколении устойчиво сохраняется гетерозис. Схема получения алловдтоплазматических гибридов пшеницы представлена в таблице I Как видно из таблицы, АЦШ? Иген-3 получен в результата 6 беккроссов и, таким образом, содержит

практически полностью ядерный генотип 'Г. аез^тгит сорта Игея-3 и цитоплазму Ае.ота^е • В остальных случаях исследованию под -вергала , полученные путем скрещивания АЩГ Иген-3 ($ ) с различном сортами пшеницы (сГ) с дальнейшим их пересевом до девятого поколения. В качестве стандартных районированных сортов были использованы сорта Заря, Мироновская 808.

Таблица I

Схема

получения алловдтоплазматических гибридов пшеницы

доноры

ядро

цитоплазма

Число скрещиваний

Зисдо лет

пересева

Наименование гибридов в тексте

1. Т„аеа,Ы'\гш1 (йген-З)

2. Т.веа'Ьз.уша (Иген-3 х

Мироновская 808)

3. Т.аей-Ытит (Иген-3 х

Лльичевка)

4. Е.веа^тит

(Иген-3 х Павловка)

Ае.оуа1;а

Ае »отеЛа (АЩГ Иген-3)

ВСр

I1,

г.

12

лЦПГ Иген-3

АЦПГ Иген-3 х Мироновская 808

А1ЩГ Иген-3 х Ильичевка

АЦПГ Иген-3 х Павловка

9

9

9

Метеорологические и агротехнические условия полевых исследований

Условия 1990-1931 гг.

Сорта и гибриды испытывались в питомнике предварительного изучения (ПСИ). Досев проводился семирядной тракторной сеялкой СМ-Ю Д. Повторность 4-кратная, учетная площадь делянки - 100 и?. Норма высева - 5,5 млн всхожих зерен на I га (10=5,5). Уборка проводилась I августа 1991 г. комбайном "Сампо 130".

Б 1990-1991 гг. селекционные посевы озимых пшениц были проведены в поде В 3 научного отдела НЭХ »Снегири" ГБС РАН.

Предшественник - черный, пар, агротехника возделывания -общепринятая. Дод основную обработку вносился навоз (60 т/га). В марте 1991 г. проведена подкормка посевов нитроашофосом из расчета 46 кг д.в. азота и 46 кг на I га.

Относительно теплая зима 19У0/1У91 гг. и погодные условия

а весенний и летний периоды вегетации били в целом благоприятными для роста и развития озимой шюяицы, что позволило сформировать высокую биологическую массу с хорошим стеблестоем.Урожай зерна достигал по некоторым сортам (ПСИ) оу-ьО ц/га. Прошедиий 20.06.1931 г. довдь с сильным ветром и градом вызвал полегание высокорослых сортов, что привело к снихеяшо у ник урожая зерна. Условия 19^)1-1392 гг.

Предшественник - черный пар. иод культивацию (перед посевом вкосились минеральные удобрения из расчета P40K4Q д.в. на I га. Весной в марте 1992 г. проведена подкормка селитрой из расчета SÜ кг д.з. на I га. Агротехника - общепринятая.

Погоднне условия осенью 19Л г. оказались благоприятными для роста к развития озимой шеиицы, растения имели нормальную густоту и "ушли" в зимовку в хорошем состоянии.

Прохладные весна и лето вызвали удлинение вегетационного периода (по сравнению с 1951 г.).

Выделение и характеристика запасных белков АДПГ пшеницы фракционирование? запасшос белков зерна АЩГ. Фракционирование балков эндосперма АЩГ вели по модифицированному методу Осбор-на (Jones et al.,1959) да основе их растворимости в разных растворителях. Ьцли получены 4 фракции: водорастворимая - альбумины; растворимая в NaCI - глобулины; растворимая в 40% этаноле - глиадяны и растворимая в 2% ДДС- На; 0,125 М трис-HCI, pH 6,8 - глютеншш.

Определение аминокислотного состава запасных белков АцНГ. проводили по распространенному методу штейна и Мура (stein, ■Moore ,1954).

Электрофорез запасных белков АЛДГ в градиентном ПААГ в ттпттпууотяид MC-Na (ЛаАГ 10-20$), по модифицированному методу Лэмшш (Laemmli ,1979) в гелевкх блоках размером 200 х 135 щ х 1,5 мм. Электрофорез вели в присутствии ингибитора лротеиназ феншилетшгсульфзяилфторида (ФМОФ) и без него, поскольку нэ было обнаружено различий в качестве электрофореграш в обоих случаях.

Электрофорез глиадияов в алюмшмй-лактагном буцвре(дш1 pH 3,1) .Злектрофоретическяй анализ глиадинов проводили в блоках полиакриламидного геля в А1_лаК-гатной буферной системе ( №а-chuk , Metlish ,1960).

Определение содержания хлороцшиа и каротиноидоз проводили

спектрофотомвтрически по методике,изложенной в работе Шульгина, Ничипоровича, 19*74.

Определение термолюшеспенции к медленной индукции цшуо-ресцешши проводили в высечках из середины хорошо развитых ниа-них листьев проростков пшеницы. Термолюминесценцию регулировали на установке, подробно описанной, в (Pliguett.Solnzev ,1978).

Определение белка по окрашиванию Кумасои Q-250. Для приготовления окрашивающего реагента 100 Кумасси бриллиантового голубого g-250 растворяли в 50 ш этанола, добавляли 100 мл 85% фосфорной кислоты и полученный раствор доводили дистиллированной водой до I л. Смешивали 100 шел опытного образца к 2,5 мл окрашивающего реагента и через 2-3 мин измеряли шглоце- • ние образовавшегося комплекса при 595 ям. Содержание белка рассчитывали по калибровочной кривой, построенной по бычьему сывороточному альбумину. Диапазон чувствительности метода 1-100 мкг белка в пробе.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССиЩОБАНШ

Особенности роста и развития растений различных генотипов озимой аллоцитоплазматическои шшяивд

Сравнение продолжительности периода от всходов до восковой спелости выявило значительные отличия по скороспелости у некоторых гибридов. Исходная гибридная форма AiiüT йген-3, на основе которой получены остальные гибриды, характеризуется наиболее длительным вегетационным периодом (средняя продолжительность за

2 года составила 323 дня), что больше, чем у стандартного сорта ыироновская 808 на 5 дней, а по сравнению с другим стандартным сортом Заря - на 4 дня.

У гибридов, полученных на основе исходной АЦПГ Иген-3,путем её скрещивания с другими сортами, этот период короче ( за исключением ¿ЩДГ-линия 2) и составляет от 315 дней (АЦПГ йген-

3 х Павловка) до 321 дня (А1ЩГ ¡'1ген-3 х йльичевка).

Стандартные сорта (.¿ироновская 803 и Заря) практически имеют одинаковую продолжительность вегетационного периода (318 и 319 дней). Таким образом, большинство изучаемых гибридов (за исключением АЦПГ Яген-3 к АШГ-линия 2) по продолжительности вегетационного периода находятся на уровне районированных сортов, а АЦПГ Иген-3 х Павловка оказался ла 3-4 дня более скороспелым по сравнения со стандартными сортами.

¡■¿ежфазный период колошение-восковая спелость (Л1_ХП этапы

органогенеза) у отдельных изучаемых гибридов имеет довольно значительные отличия. Так, если у стандартных сортов Ыироновс-кая о08 и Заря этот период равен 40 дн, а у большинства гибридов колеблется от 39 до 42 дн, то у гибрида лЩП? ¿1ген-3 х Павловка он составил 35 дн. Эга особенность в прохождении мзжфаз-ного периода, возмоядо, нашла отражение в важных качественных показателях зерна у данного гибрида.

Высота растений, изучаемых гибридов характеризуется довольно значительными колебаниями от 89,0 д0 117,0 см при высоте растений стандартных сортов 105,3 см (Заря) и 121,3 см (Мироновская 603).

Индекс урожая у больаиЕ^тва изучаемых генотипов, а таюш у стандартных сортов колеблется незначительно от 0,311

до 0,341. Этот показатель выгодно выделяется лишь в комбинации А1ЩГ Иген-3 х Павловка (0,423), что является косвенным показателем его продуктивности.

Гибрид АЦШ? Иген-3 х Павловка характеризуется тем, что удачно сочетает скороспелость, о чем было сказано выше,с укороченной длиной соломины (39,0 см). Бысота других гибридов колеблется незначительно - от Ш.З до 117,0 см. При этом следует отметить высокую устойчивость гибридов к -полеганию, несмотря на высокорослость, в силу ряда морфологических особенностей соломины.

¿1так, анализ межфазных периодов к высоты растений показал, что тип ядерно-плазменных отношений у АЦПГ пшеницы в значительной степени зависит от генотада сорта-опылителя.

Определение пигментного состава у различных генотипов

ацпг

Как водно из таблицы 2, все изученные АЦПГ характеризуются довольно высокую содержанием пигментов. Особый интерес представляет высокое содержание фотосинтетических пигментов - хлорофил-лов, принимающих непосредственное участие в работе 1-й и П-й фотосистем. Наиболее высокое содергхаяиэ хлорофилла "а" обнаружено у стандартного сорта Заря и гибрида лген-3 х Павловка. Это позволяет предположить высокую активность фотосистемы I у этих растений. Зсе АЦПГ характеризуются довольно близким содержанием хлорофилла "в" и, следовательно, близкой способностью к фотопереносу электронов от воды к НАДФ, т.е. довольно высокой активностью аютосистемы II. .3 этой связи интересно измерить активности фотосистем I и П с помощью биофизических методов. По этому

показателю АЦПГ превосходят стандартный сорт Заря.. У изученных гибридов преобладают хлорофпдлы над каротиноидами, что свидетельствует о высокой эЗфектхшности фотосинтеза у этих растений.

'1'дддшщ 2

Пигментный состав листьев у различных генотипов АЦПГ

Вариант Хлорофилл, • амоль/г сырой массы Хлоро-шилл, Кароти- тиновды, ншль/г ш! Хшройклл /кароги-

а в а/в нощи

Стандарт Заря 811,9 318,5 2,5 478,1 2,4

АЦПГ Кген-З 689,1 517,1 1,3 378,1 3,18

АЦПГ Кген-З х Мироновская ЬС6 АЦПГ Лген-З х Ильичевка 762,7 748,7 531,0 535,5 1.4 1.4 365,3 357 ,0 3,53 3,59

АЦПГ Иген-3 х Павловка 806,0 576,3 1.4 404,8 3,4

Исследование термолюминесценции и переменной йлуоресценщш АЦПГ шентгк

Исследование 4 типов АЦПГ и двух сортов обычной пшеницы показали, что между объектами имеются вполне достоверные и скоррелированные по методам ;ЛИФ и ТЛ различия в люминесцентных параметрах, позволяющих оценить активность фотосштетического аппарата растения. По этим данным, наиболее высокой фотосинтетической активностью, наилучшими адаптивными свойствами фото -синтетического аппарата и наибольшей комплексной устойчивостью обладает АЦЯГ йген-3 х Мироновская 6ОБ. Наихудшие аналогичные показатели у обычной районированной шениш сорта Заря. У остальных исследованных АЦПГ указанные параметры примерно та -кие же, как у пшеницы сорта Московская 35. Как известно, фотосинтетическая активность является одним из существенных факторов, влияющих на продуктивность растений и определявших возможность получения высоких урогаев. Б связи с этим, по-видимоь-му, имеется определенная взаимосвязь между относительно высокими "фотосинтетическими" показателями АЦПГ шешщы и теми ее хозяйственно-ценными признаками, которые бклл отмечены во введем нш.

Особенности Формирования элементов продуктивности у различных генотипов озимой зллоцитоплазматической шеницы Как показали исследования в 1301 и 19ь:2 гг. сроднее чис-

Таблица 3

Структура урожая аллоцнтошазматических гибридов пшеницы в опытах 1989-1990гг., ТСХА

Вариант Цродук-я Высота Дгнна Число (Чюмга зер- Чьсло зер- Масса Масса Индекс Уро-

куст-ть раст,, гд.коло- кодос-новок с новок с зерна с 1000 урожая ж-ть,

си са, С15 ков гл.колоса раст., г раст.,г Зёр.,Г ц/га

Сорт Баря 4,0 127 9,0 19,0 31,0 120 4,8 40,0 0,341 44,0

ЫЩГ йген-3 5,0 134,8 10,2 22,5 41,9 158,4 4,6 30 Д 0,336 42,0

АЦПГ Иген-ЗхМир-ая 808 6,3 128,6 9,6 19,5 34,8 166,4 6,6 39,8 0,337 43,0

АВДГ Игвн-ЗхИдыгеёвка 4,6 134,8 9,4 20,7 31,3 105 3,8 36,2 0,311 47,0

АЦПГ Иген-ЗхПавловка 4,4 89,4 7,7 17,8 29,8 107 4,2 39,3 0,429 44,0

Таблица 4

Урожай зерна озимых гибридов АЦПГ в питомника предварительного соргоясшнания (ПСИ) в 1991г. ж в 1992г. (НЭХ "Снегири")

Гибриды, сорта Уроаай~ кость п/тв. Откя.от ст, "Миронов-я 808" Группа Откл.от "Варя." ст. ь- К р> Урожайность ц/га Откл.от ст. "Миронов-я 808" Группа

1991 год 1992 год

"Мироновская 808я, ст. 42,8 - - -1,8 II 62,1 - II

"Заря", ст. 44,6 +1,8 и - - 73,3 +11,2 I

АЦПГ Игеа-3 40,4 -2,4 II -4,2 II 61,0' -1Д II

АЦПГ Иген-ЗхЫир-ая 808 42,5 -0,3 II -2,1 II 63,2 +1Д II

АЩГ Игеп-ЗхИлыгеёвка 42,8 0,0 - -1,8 II 63,5 +1,4 II

АЦПГ Игбн-ЗхПавловка 48,6 +5,8 Г +4,0 II 52,3 -9,8 II

АЦПГ (линия I) 43,5 +0,7 II -1Д II 67,3 +5,2 II

АЦПГ (линия 2) 46,0 +3,2 II +1,4 II 58,6 -3,5 II

Для сравнения с контролем НСР05 - 4,3 ц/га НСР05 - 7,3ц/га

о

ло зорновок в колосе у изучаемых гибридов (табл.3) выше по сравнению со стандартными сортами и колеблется от 41 до 43 зерновок. йшь у гибрида А1ЩГ Лген-З х Г1авловка этот показатель ниже, чем у стандартных сортов (33,0).

По такому показателю, как число зерновок с растения, два гибрзда (АЦПГ Лген-3 и АЩ1Г Иген-3 х Мироновская 808) также имеют значительные преимущества по сравнению со стандартом. 7 других гибридов этот показатель ниже,чем у стандарта.

Среднее число зерновок на I растение у гибридов колебалось от 105 до Кб, тогда как у стандартного сорта этот показатель равен 120. 1лело зерновок в колосе является одним из определяющих факторов, повышающих продуктивность колоса, что в свои очередь существенно определяет урожай и его стабильность.

Одним из факторов, обусловливающим многозерность гибридных растений-, является их довольно высокая продуктивная кустисто сть.

Так, в опытах 1989-1930 гг.(табл.3) продуктивная кустисто* сть у гибридных растении колебалась от 4,4 до 6,3 побегов,тогда как этот показатель у сорта Заря был равен 4,0. Очевидно это и обусловило хорошую оззряенность гибридных растений, у которых среднее число зерновок аа одно растение колебалась в пределах 105-166,4, тогда как у стандартного сорта оно равно 120.

Гибридные растеши в опытах 1990-91 гг. и 1931-92 гг. не уступали также и по такому важному биологическому свойству,как степень перезимовки, которая у них была вше 4 баллов.

До устойчивости к полеганию большинство гибридов в условиях испытания были на уровне стандартных сортов (4,5-5,5 баллов). Но этому показателю выделялись два гибрида. Это высокорослый гибргщ А1ЩГ Иген-3, средняя высота растений которого в опытах 19^10-1991 гг. и 1991-1952 гг. была ХГ7 см, а устойчи -вость к полеганию этого гибрида составила 6 баллов (по 10-ти балльной шкале).

Второй гибрид, отличавшийся повышенной устойчивостью к полеганию, был среднерослый гибрид АЦПГ Лген-3 х Павловка (средняя высота растении 89,0 ок), у которого устойчивость к полеганию достигла 8 баллов.

'Хаким образом,чужеродная цитоплазма (Ае.стЛа ) у АЩГ может индуцировать повышенную устойчивость к полеганию у высокорослых растении.Такие растения можно рассматривать в качестве ценного донора этого признака. 10

Как показали наши исследования, уровень урогайности изучаемых гибридов и стандартных сортов подвержен значительным колебаниям в различные годы выращизааия.

Так, если в 1991 г. уро;каи всех изучаемых гибридов и сортов колебался от 40,4 до 40,6 u/га, то в 1992 г. эта амплитуда уро:;сая была 52,3-73,3 ц/га, т.е. нижний предел урожая в 19Э2 г. был вше верхнего предела урожая в 1991 г. (табл„4),

В условиях Ш1 г. у АЩГ Иген-3 х Павловка отмечено достоверное превышение урожая по отношена» к одному из стандарт -ных сортов (шроновская oOd), которое составило 5,8 ц/га, что позволяет отнести его к 1-й группе сортов по урслгаю (достоверное превышение).

Бее ост&иьнке генотипы находятся в группе контроля.

Итак, в услов;шх 1990-ГЭ91 гг. щзешлуцество по урокаю проявил среднерослый генотип (АЩ1Г ¡/¡ген-3 х Павловка), высота растений которого составила <¿9,0 см.

В условиях же I99I-I902 гг. более предпочтительными были высокорослые генотипы, как, например, А1ЩГ (линия I) - высота растений которого - 117,0 ил. Его преимущество по урожаю по отношений к стандарту Мироновская UG8 составило -t- ,5,2 ц/га,однако оно не является достоверным (HCPf = ± 7,3 ц/га).

Гибриды А1ЩГ (за исключением АЩГ Иген-3 х Павловка) по урожаю зерна находятся в группе стандарта,т.е. их отличия (от - 1,1 до +5,2) но достоверны и находятся в пределах наименьшей существенной разницу (П-группа).

Технологические показатели качоства зерна у АЩ1Г Как показали наши исследования качества зерна у аллоцито-плазматкческих гибридов пшеницы, проведенные в лаборатории технологии оценка зерна (Снегири), отдельные генотипы АЦШ7 удачно сочетают высокую урожайность с хорошими хлебопекарными показателями.

Так,как отмечалось ранее, в I9ul г. у лЩТГ Иген-3 х Павловка получены неплохие урожайные данные,превышающие стандартные. В этом же году,как видно из результатов анализа, зерно этого гибрида АЦДГ имело наилучшие показатели среди всех изучаемых гибридов и стандартных сортов. Например, содержание белка в зерне - 13,4% (у стандартных сортов 12,00-13,17$), содержание клейковины 34,5;? (у стандартных сортов 33,0-31,0%) и, наконец, сила муки, определяемая на альвеографе, составила 118 е<а. ( у стандартных сортов 99 и 105 е.а.). При этом зорно гибрида ше-

II

до довольно выскоую стекловидность (55;«). Рассматриваемые показатели превышают требования на пшеницу средней силы и лишь незначительно уступаю требованиям,предъявляемым к сильным пшеницам. Интересно, что данная гибридная комбинация (АЦПГ Иген-3 х Павловка) сохранила отмеченные неплохие качественные показатели и в других условиях 1992 г.

Изуч§ние аминокислотного состава белков семян АЦПГ и их родительских йорм

Запасные белки исследуемых гибридов характеризуются высоким содержанием глютамина и глютаминово£ кислоты (29-38 моль -пых процентов), а такие пролина (10-14 мольных процентов), что свойственно запасным белкам злаков. При этом заметны и существенные различия между гибридами. Так, максимальное содержание глютамина обнаруживается у Иген-3 х Пльичевка и йген-3 х Паз-ловка и минимальное у Иген-3. Мак сигнальное содержание пролина у йген-3 х Мироновская 008 и Пген 3 х Илъичевка и минимальное у Иген-3 х Павловка к сорта Заря. Основность запасных белков исследованных гибридов такие варьирует в довольно широких пределах от 0,16 у Иген-3 х йльичевка до 0,25 у Иген-3 х Мироновская 808. Соотношение лизина и аргинина также различно. Оно наибольшее у сорта Заря и наименьшее у Иген-3 х Павловка. Очевидны различия и по содержанию других аминокислот . Обнаруженные различия свидетельствуют о разном аминокислотном составе входяащх в клейковину запасных белков, и могут быть использованы наряду с другими биохимическими характеристиками для идентификации гибридов. Однако, более точные сведения модно получить при характеристике индивидуальных запасных белков, а именно глиадинов и глятелинов.

фракционирование и элоктроДоретический анализ запасных белков АЩ' пшеницы

Электрофоретическое распределение компонетов фракций альбуминов, глобулинов, глиадинов и глюташов при электрофорезе в ПАдГ из АЦПГ и родительских форм пшеница, во фракции альбуминов обнаружено 26-29 ^лковых полос,во фракции глобулинов -22-28, в0 фракции глкадинов 3-11 и во фракции глютенинов 15-16 белковых полос. Профили распределения белков во всех четырех фракциях различны и практически не содержат общих полос.

Электрофоретический анализ альбуминов четырех изученных АЦПГ выявил их значительное сходство. Во фракции альбуминов об-наружевы белки с мол.массой от 12 до 90 КД. Альбумины АЦПГ от-12

дичаются от одной из родительских фор« Ае.оуагаПо сравнению с А1ЩГ во фракция альбуминов Ае.ата±а обнаружены два дополнительных белка с мол.массой 24 кД и 43 кД.

Сравнение электрофоретических спектров солерастворимых белков семян АЦПГ позволило обнаружить наряду с общими сходными белковыми полосами наличие гетерогенности по молекулярной массе отдельных белковых компонентов. Белки с мол.массой от 15 кД до 50 кД.были практически идентичными у всех АЦПГ, при этом наблюдалось сходство как в расположении белковых полос, так и в относительном содержании отдельных белковых фракций. Эта область, по-видимому, является характерной для изученных АЦПГ. В высокомолекулярной области белкового спектра (50-90 кД) выявлены небольшие различия. АЦПГ Иген-3 х Павловка отличается от других А1ЩГ отсутствием белка с мол.массой 80 кД у АЦГГГ и Иген-3 х Павловка по сравнению с другими АЦПГ.

Белковый полиморфизм наиболее четко продемонстрирован для глобулинов, глиадинов и глютеинов, что может быть использовано для характеристики АЦПГ. дальнейшие исследования с помощью двумерного гелевого электрофореза могут дать полную информацию о запасных белках АЦДГ.

Изучение полиморфизма глиадинов у АДПГ пшенник

Бее изученные АЦПГ обнаруживают заметное сходство компонентного состава в различных зонах спектра и особенно в зонах у и £ глиадинов. На электрофореграммах выявлено от 13 до Г? компонентов. Однако, несмотря на большое сходство, обнаруживается определенный полиморфизм белковых компонентов глиадинов АЦПГ. Наибольшие вариации в составе глиадинов наблюдаются в зоне О) -глиадинов. При сравнении спектров удалось показать, что компонентно/ -глиадинов АЦПГ Иген-3 и Иген-3 х Ильичевка присутствуют в более низкой концентрации, чем у А1ЩГ Иген-3 х Миронове -кая 808 и особенно АЦШ' Иген-3 х Павловка. Различия в окраске одного и того же компонента у разных сортов могут свидетельствовать о различном уровне экспрессии генов, кодирующих биосинтез этих белков. Наибольшее число компонентов (пять) в этой зоне выявлено у АцПГ Иген-3 х Мироновская <308. Наиболее сходен компонентный состав и> -глиадинов у /ЩИТ Иген-3 х Ильичевка и АЦПГ Иген-3.

Наибольшие отличия обнаружены среди компонентов глиадинов в и -зоне спектра и они, го-видимому, шх'ут быть использованы для идентификации генотипов АЦПГ пшеницы.

Сравнительная устойчивость к болезням разлитых

генотипов аллоцитоплазматичеокой пшеницы

По устойчивости растения АЦЯГ не уступали стандартным сортам. Особый интерес представляет сравнение устойчивости АЦПГ с такш.5 популярным сортом озимой пшеницы как Мироновская ¿303, поскольку этот сорт представляет большой интерес по устойчивости к мучнистои росе и гессенской мухе (Дорофеев,1976).

Среди изученных АЦПГ несколько предпочтительнее выглядит АЦПГ Иген-3 х Павловка, у которого устойчивость к такому раса« ространенному заболеванию, как бурая ржавчина, оценена 8,0 баллами (у стандартного сорта 7,0 баллов), а устойчивость к мучнистой росе у ного составила 9 баллов (устойчивость у стандартных сортов 8 баллов).

вывода

1. Создание разнообразных ядерно-плазменных гибридных комбинаций аллоцитоплазматической пшеницы (АЦПГ) позволяет расширить генетическое разнообразие, необходимое для обогащения исходного генофонда и селекции новых сортов пшеницы с ценными признаками.

2. Особенности ядерно-плазменных отношений у АЩ1Г пшеницы по так™ признакам,как урожай, продолжительность межфазных периодов и высота растений в значительной степени зависят от генотипа сорта-опылителя.

3. Изучение продолжительности периода от всходов до восковой спелости позволило установить значительные отличия по скороспелости изучаемых гибридов. Наиболее длительный период у исходной формы АЦПГ йген-3. У остальных гибридов, полученных ка ее основе путем ее скрещивания с другими сортами этот период короче (за исключением АЦПГ лдаия 2) и соответствует стандартным сортам,

4. Изученные гибриды аллоцитоплазматической пшеницы характеризуются более высокой эффективностью фотосинтеза по сравнению со стандартным сортом, о чем свидетельствует активность фотосистем I и Л, а также преобладание у гибридов хлорофилла над каротиноидами.

Ь. Изучаемые гибриды АЦПГ по такому ваяяому свойству как устойчивость к наиболее важным и распространенным болезням находятся на одном уровне с районированными сортами озимой пшеницы.

6. В результате комплексной оценки найдены ценные генотипы, удачно сочетающие высокую урожайность с хорошими хлебопекарными показателями.

7. Обнаружены существенные различия между гибридами АЦПГ по аминокислотному составу белков, которые могут быть использованы (наряду с другими биохимическими характеристиками) для идентификации гибридов.

8. Белки исследованных гибридов характеризуются высоким содержанием глюташновой кислоты и пролияа, что типично для запасных белков злаков. По содержанию лизина большинство АЦПГ близки к районированным сортам.

9. С помощью электройоретического анализа продемонстрирован полиморфизм запасных белков АЦПГ, наиболее выраженный во фракциях глобулинов, глиадгаов и глютенинов. Во фракции глобулинов более вариабельны белки с молекулярной массой о0-90 кД. Среди изученных АЦПГ наибольшие отлжчия в составе глобулинов и глютенинов обнаружены у гибрида АЦПГ Пген-З х Павловка, который отличается от других изученных АЦПГ отсутствием трах высокомолекулярных компонентов (73t 69 и 64 кД). Среди компонентов глиадинов наибольшие отличия наблюдаются в и -зоне спектра.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕВДйВДАЦИИ

1. На основании комплексной оценки гибридов аллоцитоплазма-тической пшеницы (АЦПГ) для селекционной работы мояно рекомендовать гибридную комбинацию АЦПГ йген-3 х Павловка, как донор высокой урожайности и хороших хлебопекарных показателей.

2. В селекционной работе с пшеницами целесообразно использовать некоторые биохимические тест-показатели, которые оказались эффективными при идентификация аллоцитоплазматических гибридов пшенивд.

Список работ по теш диссертации

1. М.Ш.Хок, О.Г.Семенов. Особенности формирования продуктивности у аллоцитоплазматических форд озимой пшеницы //Материалы доклад.науч.конф.проф.-преп.сост. с.-х.ф-та РУДН.-М. :Изд-во УДН. 1990.-С,35-36.

2. М.Ш.Хок, Н.П.Юрина. М.С.Одинцова, О.Г.Семенов. Характеристика полипептидного состава тилалкоздов и растворимой фракции хлоропластов аллоцитоплазматических гибридов озимой пшеницы. // Материалы III конф."Применение физико-химических методов исследований в науке и технике". - 1990, издательство УДП,ч.П,С.163,

3. Хок М.Ш. .Белкина Г.Г,,Юрина Н.П. ..Семенов О .Г. .Одинцова М.С.

15

Фракционирование и электро-ретический анализ запасных белков алдоцктоплазматических гибрадов пшеницы. //Докл.Российской академии с.-х.наук.-1993.-JS3.- C.II-I5.

4. Г.Г.Белкина, У.Ш.Хок, Н.ПЛОрина, О .Г.Семояов.М,С.Одш-цоЕа Изучение шлиморфизма гляадинов у алло цитоплазматических гибридов пшеница, //докл.РАСЖ. - IS34 (в печати).

The significance of allocytoplasmic hybrids of wheat combining genome of Tri.eestivuin with foreign cytoplasm of wild-cereal Ae.ovata far the selection of new wheat varieties v/ss established in this study.

The foreign cytoplasm was found to induce & number of biological properties and economic values, which are important for plant breeding of new wheat varieties.

Biochemical analysis of allocytoplasmic hybrids of wheat has shown the polymorphic character of storage proteins: globulins, gliadins and glutenino. This protein polymorphism can be used for identification of hybrids and selestion of valuable genotypes. The significant differences between the hybrids were found by analysis of amino acid composition of their stal-age proteins. These, in turn, can be also used as teat-indices in plant breeding»

KD о SKAHID'JL HO QUE

BIOCHEMICAL CHARACTERISTICS OP AI10CYTOPLASMIC HYBRIDS OP WHEAT WITH DIFFERENT PRODUCTIVITY

06.01,05 - Selection, and Seed-growing

ANNOTATION

Бак - W

Объем. I пг,д..

Тирах I0.Q

Типография РУДЕ „ Орджоникидзе;,3