Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Генетическое разнообразие исходного материала для селекции гороха (Pisum sativum L.) в условиях Предуральской степи Башкортостана

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Генетическое разнообразие исходного материала для селекции гороха (Pisum sativum L.) в условиях Предуральской степи Башкортостана"

На правах рукописи

ГАЙНУЛЛПНА КАРИНА ПЕТРОВНА

ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА

ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ ГОРОХА (PISVMSATIVUM L.) В УСЛОВИЯХ ПРЕДУРАЛЬСКОЙ СТЕПИ БАШКОРТОСТАНА

Специальность 06.01.05. - Селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

2 я НОЯ 2013

005540422

Санкт - Петербург 2013

005540422

Диссертационная работа выполнена в лаборатории селекции и семеноводства зернобобовых культур и лаборатории молекулярно-генетической экспертизы Государственного научного учреждения Башкирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Россельхозакадемии в 2009-2012 гг.

Научный руководитель

доктор сельскохозяйственных наук Фирзинат Аглямович Давлетов

заведующий лабораторией селекции и семеноводства

зернобобовых культур

ГНУ БНИИСХ Россельхозакадемии

Официальные оппоненты

доктор отологических наук Ирина Николаевна Анисимова ведущий научный сотрудник отдела генетики ГНУ ВИР Россельхозакадемии

кандидат сельскохозяйственных наук Светлана Михайловна Синицына

главный специалист Северо-Западного регионального научного центра Россельхозакадемии

Ведущая организация

ГНУ Татарский НИИСХ Россельхозакадемии

Защита диссертации состоится 18 декабря 2013 г. в 11 часов на заседании диссертационного совега Д 006.041.01 при ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт растениеводства im. Н.И. Вавилова Россельхозакадемии по адресу: 190000, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 44; факс 812-571-87-28; e-mail: v.gavrilova@vir.nw.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВИР Россельхозакадемии.

Автореферат разослан и размещен на официальном сайте ВАК Минобрнауки РФ http://vak.ed. gov.ru и на сайте ГНУ ВИР Россельхозакадемии 17 ноября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук

Вера Алексеевна Гаврилова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Одна из важнейших зернобобовых культур в мире -горох посевной (Pisum sativum L.). Российская Федерация занимает второе место в мире по посевным площадям зернового гороха - И 60,2 тыс. га при средней урожайности 1,43 т/га (www.faostat.fao.org).

Сравнительно низкие урожаи зерна гороха в нашей стране связаны с несовершенством технологий возделывагаы, отсутствием комплекса уборочных машин. Выращиваемые сорта в производстве еще недостаточно устойчивы к неблагоприятным условиям возделывания, болезням и вредителям, нуждаются в улучшении по целому ряду признаков и свойств. Актуальной задачей селекции на современном этапе является создание новых, высокотехнологичных сортов зернового гороха, наиболее полно реализующих почвенно-климатический потенциал региона и отвечающих требованиям сельскохозяйственного производства (Давлетов Ф.А., 2008).

Ключевую роль в создании новых высокопродуктивных и адаптивных сортов должен играть исходный материал для селекции, источником которого служит коллекция гороха ВИР. Генофонд гороха, сохраняемый в коллекции, отражает мировое разнообразие этой ценной, экономически значимой культуры, поэтому его изучение играет большую роль для развития селекции гороха (Макашева Р.Х., 1979; Соболев Д.В., 2009; Вишнякова М.А., 2012). В настоящее время с развитием молекулярной биологии и генетики появились методы, позволяющие проводить оценку полиморфизма на уровне ДНК. Одним из наиболее современных методов ДНК-анализа является изучение микросателлитных локусов. В геноме гороха посевного было обнаружено большое число микросателлитов, однако распределение их аллелей в генотипах отдельных линий и сортов практически не исследовано (Loridon К. et al., 2005). Титрование с помощью микросателлитных маркеров позволяет создавать базы данных для идентификации и паспортизации сортов и лилий гороха, а также для дальнейшего планирования эффективных скрещиваний, в которых выявляется наибольший генетический полиморфизм (Дрибноходова О.П., 2009).

В Республике Башкортостан, в Чшпминеком селекционном центре по растениеводству селекцией гороха занимаются более 70 лет. Здесь создана целая серия сортов, отвечающих требованиям своего времени. Современная селекция сталкивается с узкой генетической основой исходного материала и необходимостью оценки его генетического разнообразия. Ранее в Республике Башкортостан оценка исходного материала гороха проводилась только по биологическим и агрономическим признакам. Широкое использование в гибридизации получил принцип подбора родительских пар на основе генетической отдаленности сортов, которую определяют по расчетам фенотшпгческой и генотшшческой вариансы и коэффициента наследуемости (Давлетов Ф.А., 1996, 2006). Эта методика крайне трудоемка, поскольку требует оценки структуры урожая у больших выборок образцов. Для выявления генетического разнообразия исходного материала необходимо привлечение качественно новых, в частности, молекулярно-генетических методов, многократно снижающих трудоемкость и время анализа.

Цель работы - выявление генетического разнообразия и оценка селекционной ценности образцов зернового гороха из коллекции ВИР для дальнейшего их использования при создании сортов в условиях Предуральской степи Башкортостана. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить фенологгао образцов гороха;

2. Изучить важнейшие морфоструктурпые признаки, установить их связь с продуктивностью;

3. Оценить образцы по ряду биологических признаков: засухоустойчивость, содержание белка в семенах, разваримость;

4. Выявить образцы со стабильной продуктивностью в меняющихся условиях среды,

выделить источники денных признаков, перспективные для селекции;

5. Изучить генетический полиморфизм образцов гороха и выявить дифференциацию

изученного генофонда на основе ДНК-типирования;

6. Составить генетические паспорта изученных сортов и линий.

Научная новизна. Впервые в Республике Башкортостан проведен анализ молекулярно-генетнческого полиморфизма коллекционного материала зернового гороха с помощью микросателлитных маркеров. Установлен характер распределения аллелей микросателлитных локусов у изученных образцов, проведена оценка их генетического разнообразия. Показана возможность быстрой идентификации ряда коллекционных образцов гороха по наличию у них уникальных аллелей.

Установлены достоверные связи ряда качественных признаков с частотами аллелей изученных микросателлитных локусов.

По результатам комплексной оценки образцов гороха, впервые изученных в условиях Предуральской степи Башкортостана, выделены источники для селекции по ряду хозяйственно-ценных признаков и свойств.

Практическая значимость исследования. Выделены и рекомендованы для использования в селекции источники пенных свойств и признаков: продуктивности, скороспелости, неполегаемости, засухоустойчивости, высокого качества зерна. Составлена база данных, представляющая собой молекулярно-генетическое описание исследованных образцов гороха. Полученные генетические паспорта сортов и линий гороха могут быть в дальнейшем использованы в селекции, при передаче сортов в Госкомиссию и для контроля чистоты посевного материала, а также для поиска маркеров хозяйственно-пенных признаков.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на Всероссийской научно-практической конференции «Роль науки в инновационном развитии сельского хозяйства», посвященной 75-леппо со дня рождения У.Г. Гусманова (Уфа, 2010), Шатиловских чтениях «Новые сорта сельскохозяйственных культур -составная часть инновационных технологий в растениеводстве», посвященных 115-летию Шатиловской СХОС (Орел, 2011), Всероссийской молодежной конференции «Актуальные проблемы генетики и молекулярной биологии» (Уфа, 2012), Региональном конкурсе молодых ученых «Современные научные исследования в свеге учений Н.И. Вавилова и П.Н. Константинова», посвященном 125-летию со дня рождения Н.И. Вавилова и 135-летию со дня рождения П.Н. Константинова (Усть-Кинельский, 2012), Конкурсе на лучшую научную работу молодых ученых вузов и научных учреждений Республики Башкортостан (Уфа, 2013).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 4 публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 156 страницах, содержит 17 рисунков и 12 таблиц и состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследований, результатов исследований и их обсуждений, заключения, выводов, списка цитированной литературы, включающего 200 работ, и 14 приложений.

УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛЫ II МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводили в 2009-2012 гг. в ГНУ Башкирский НИИ сельского хозяйства РАСХН. Полевые опыты закладывали на опытном поле Чшдминского селекционного центра по растениеводству. Молекулярно-генетическое изучение образцов гороха осуществлялось в лаборатории молекулярно-генетической экспертизы.

Почвы опытного участка - карбонатные черноземы средней мощности, среднесуглшшстые. Содержание гумуса в верхнем слое почвы - 8,3-8,5%, общего азота -0,4%, подвижного калия на 100 г почвы - 42,1 мг, окиси фосфора - 23,7 мг. Почва имеет

нейтральную реакцию (рН=6,5-7,0). Предшественник в опытах - озимые культуры. Агроклиматические условия в годы проведения исследований были контрастными: от засушливо-жарких в 2010 г. до относительно благоприятных по гидротермическому режиму в 2009, 2011, 2012 гг. Таким образом, погодные условия в годы проведения исследований дали возможность всесторонне оценить изучаемый селекционный материал по адаптивной возможности к условиям региона.

Материалом исследования служили 77 образцов гороха посевного (Pisum sativum L.) нз коллекции мировых генетических ресурсов ВИРа, Башкирского НИИСХ и других научно-исследовательских учреждентш. В 2009-2011 гг. в изучении находилось 68 образцов гороха, в том числе 34 местной, 19 ииорапонной отечественной и 15 зарубежной селекции. В 2010-2012 гг. дополнительно было изучено 9 образцов зарубежной селекции. Посев проводили селекционной сеялкой СКС-6-10. Площадь делянки - 3 м . В качестве стандарта использовали сорт Чшпмииский 95. Площадь питания растений - 20><5 см.

Фенологические наблюдения, учеты и измерения проводили по методике ГНУ Всероссийский НИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова (1985), принятой для коллекционного питомника. Отмечали даты всходов, цветения и полной спелости. За начало каждой из этих фаз принимался день, когда в нее вступали 10-15% растений, а за полное наступление фазы - когда она наблюдалась примерно у 75% растений. На основании полученных данных по каждому образцу определяли продолжительность вегетационного периода от всходов до полной спелости.

Ежегодно для характеристики и сравнения образцов по морфологическим признакам и элементам структуры урожая отбирали во время уборки пробные снопы. После просуппси растений в снопах проводили структурный анализ по селекционно-ценным признакам 20 растений каждого сорта.

Коэффициент устойчивости образцов к полеганию рассчитывали как отношение высоты стеблестоя перед уборкой к высоте растений. Чем ближе данная величина к единице, тем более устойчив сорт к полеганию (Хухлаев И.И., 2009).

Оценку коллекционных образцов гороха на засухоустойчивость проводили методом контрастных лет (Абрамов В.К., Корпев А.И, 1984). За критерий засухоустойчивости принимали степень снижения продуктивности растений в засушливый 2010 г. (опытный вариант - засуха) по сравнению со средней продуктивностью растений за остальные годы изучения.

Для определения процентного содержания белка использовали метод микро-Кьельдаля. Разваримость семян определяли по методике A.B. Сосгагаа (1927). Учет урожая семян проводили по методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1985).

Результаты исследований подвергали математической обработке общепринятыми методами (Молостов A.C., 1966; Доспехов Б.А., 2011). Дисперсионный, корреляционный и кластерный анализ проводили с помощью программы StatSoft Statistica 6.0.

Для молекулярно-генетического анализа было отобрано 33 образца гороха посевного, в том числе 12 образцов местной, 4 инорайонной отечественной и 17 зарубежной селекции. Анализ полиморфизма исследованных образцов проводили с помощью метода SSR-ПЦР.

Тотальную ДНК выделяли из молодой слабопигментированной ткани пророщенных растений гороха с помощью коммерческого набора «Genomic DNA Purification Kit» («Fermentas»), Для анализа было использовано 5 микросателлитных локусов, которые ранее применялись для исследования межлинейного полиморфизма у линий, сортов и мутантов гороха посевного (Дрибноходова О.П., 2009). Полимеразную цепную реакцию проводили в амплификаторе «ДТ-322» фирмы «ДНК-Технология» по программе: денатурация при 94°С - 1 мин.; 3 цикла: денатурация при 94°С - 30 сек., отжиг праймеров при 58°С - 20 сек., элонгация при 72°С - 5 сек.; 33 цикла: денатурация

при 94°С - 15 сек., отжиг праймеров при 58°С - 20 сек., элонгация при 72°С - 1 мин.; конечная элонгация при 72°С - 30 мин.

Продукты амплификации с длиной амплифшшруемого фрагмента менее 250 п.н. разделяли электрофоретически в 6% неденатурирующем иолиакриламидном геле, а с длиной фрагмента более 250 п.н. - в 3% агарозном геле. Горизонтальный электрофорез проводили при напряжешюсти электрического поля 120 В течение 3-4 часов, вертикальный электрофорез - при 300 В в течение 3-3,5 часов.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ Оценка коллекционных образцов гороха по морфобнологическнм и хозяйственно-ценным признакам н свойствам

Продолжительность вегетационного периода. Продолжительность вегетационного периода у каждого образна изменялась по годам в зависимости от обеспеченности теплом и количеством осадков в период от цветения до созревания. Так, засушливо-жаркие условия, сложившиеся в период вегетации гороха в 2010 г. несколько сократили продолжительность вегетационного периода у изученных образцов.

В наших исследованиях в среднем за 2009-2012 гг. продолжительность периода всходы - созревание находилась в пределах 59,3±2,й - 64,3±3,3 сут (НСРо5=3,9). Наименьшая продолжительность вегетационного периода (59,3*2,6 - 60,3±3,2 сут) отмечена V образцов Чишминский 80, Л-26335 (Орел 11 х Л-18253), Л-27312 (КСЗ/89 х Чишминский 95), Л-28158 (ПВГ1156 х уСач), Л-29477 (Усач х Кормовой 5), Л-29825 (Л-27264 х Кормовой 5), Л-29865 (Усач х Чшпминский 95), Л-30346 (Чишминский 229 х Л-27266), К-6753 (Чехия). В селекции на раннеспелость представляют интерес образцы Чишминский 95, Чишминский 75, Чишминский 80, Л-23654 (Поп. 15-79 х Труженик), 8247НО, К-8750 (Португалия), имеющие короткий вегетационный период и сочетающие скороспелость с высокой продуктивностью семян.

Высота растении. Известно, что высота стебля определяет технологичность сорта, влияет на устойчивость к полеганию. Высокорослые сорта, как правило, дают более высокие урожаи по сравнению с низкорослыми сортами, но склонны к полеганию. Поэтому в селекционном плане особую ценность представляют короткостебельные формы. В наших исследованиях в течение ряда лет (2009-2012 гг.) высота растений варьировала от 24,0±0 см до 75,3±22,9 см (НСРоз=15,6).

Для практической селекции представляют интерес образцы с высотой стебля не менее 55 см с усатым типом листа, а именно: Л-26335 (Орел 11х Л-18253) - 55,7±5,8 см, Л-26742 ((Улад. юб. х Шнхан) х Шихан) - 55,7±12,3 см, Л-27591 (К-6369 х Усач) -65,3±8,8 см, Л-27592 (К-6369 х Усач) - 62,7±9,3 см, Л-27593 (К-6369 х Усач) - 65,0±9,8 см, Л-27602 (КС4/89НПО Дон х Л-23148) - 63,0±7,2 см, Л-28158 (ГВГ1156 х Усач) -60,0±8,4 см, Л-28724 (Чишминский 80 х Усач) - 58,0±12,2 см, Л-29477 (Усач х Кормовой 5) - 55,0±17,6 см, Л-29825 (Л-27264 х Кормовой 5) - 65,7±19,3 см, Л-29865 (Усач х Чишминский 95) - 58,3±19,5 см, Л-30346 (Чишминский 229 х Л-27266) - 60,0±18,5 см, Орел 11 - 58,0±6,0 см, Спрут - 65,3±10,4 см, Флагман 9 - 55,3±7,4 см, И-0141086 Тюмень (ВИР) - 60,3±10,2 см, К-8393 Орел 2144 - 69,0±7,2 см, К-8396 Орел 2141 - 66,3±4,7 см. Усатый 90 - 61,0±11,2 см, К-9109 Харвус 1 (Украина) - 57,3±10,7 см (НСР05=15,6).

Число продуктивных узлов. В среднем за 2009-2012 гг. число продуктивных узлов у образцов варьировало от 1,6±0,2 шт до 3,3±0,7 шт (НСРо5~0,7).

В 2009 г. статистически достоверно превысили стандарт - сорт Чишминский 95 образцы Мелкосемянный 2, 8247НО, Зеленозерный 1, Красноуфимский 93, К-8396 Орел 2141, Уладовский 287 (Украшш) (2,6±0,2 - 3,3±0,2 шт, НСР05=0,4), в 2010 г. - Ирэндек, Кормовой 5, Уфа 75, Чштпшский 75, Шихан, Л-27201 (КСЗ/89НПО Дон х Чишминский 75), Л-27602 (КС4/89НПО Дон х Л-23148), Батрак, Красноуфимский, Кузбасс, Белковая гроздь (Украина), Труженик (Украшга), К-6753 (Чехия), К-7992 (Корея) (2,2±0,2 - 4,0±0,3

пгг, НСРО5=0,3), в 2011 г. - Чшпмииский 75 (5,2±0,3 пгг, НСР05=0,7), в 2012 г. - К-8814 (США), К-7044 (Ливия) (2,9±0,2 - 3,0±0,2 пгг, НСР05=0,5).

Число бобов на растении зависит от числа продуктивных узлов и бобов на продуктивном узле. В среднем в 2009-2012 гг. в наших опытах число бобов на растении у изученных образцов изменялось от 2,1±0,3 пгг до 4,8±1,7 шт (НСРо5=0,9).

Достоверно высокими значениями по данному признаку на 5% уровне значимости в 2009 г. отличались образцы Красноуфимский 93, Флаванда, К-8396 Орел 2141 (3,9±0,3 -4,5±0,3 шт, НСРоз=0,5), в 2010 г. - Кормовой 5, Чшпминский рагапш, Чшпминский 75, Чишминский 80, Чишминский 229, Шихан, Л-27259 (К-7779 х Труженик), Л-27262 (К-7779 х Труженик), Л-28158 (ГВГ1156 х Усач), 8247НО, Казанец, Красноуфимский 93, Спрут, Флаванда, И-0141086 (ВИР), К-8393 Орел 2144, К-8396 Орел (3,0±0,4 - 5,8±0,3 шт, НСР05=0,6), в 2011 г. - Чшпминский 75 (8,2±0,5 шт, НСР05=0,9), в 2012 г. - К-6548 (Индия), К-7779 (Англия) (2,9±0,2 -3,1±0,1 пгг, НСР05=0,5).

Число семян в бобе. В среднем в 2009-2012 гг. число семян в бобе у изученных нами образцов варьировало от 2,7±0,7 пгг до 5,8±0,1 шт (НСРо5=0,4).

В наших опытах в 2009 г. достоверно высокой озерненностью бобов на 5% уровне значимости отличились образцы Мелкосемянный 2, Л-23654 (Поп. 15-79 х Труженик), Л-27201 (КСЗ/89НПО Дон х Чшпминский 75), Л-27218 (К-7779 х Труженик), Л-27313 (КСЗ/89 х Чшпминский 95), Л-27591 (К-6369 х Усач), Л-27592 (К-6369 х усач), Л-27593 (К-6369 х Усач), Л-29477 (Усач х Кормовой 5), Л-30346 (Чшпминский 229 х Л-27266), 8247НО, Батрак, И-0141086 Тюмень (ВИР), Кузбасс, Белковая гроздь (Украина), К-9109 Харвус 1 (Украина) (4,6±0,3 - 5,6±0,2 шт, НСР03=О,7), в 2010 г. - Ирэндек, Мелкосемянный 2, Памяти Хагатшьдипа, Уладовский юбилейный х Усач, Чишминский ранний, Л-27259 (К-7779 х Труженик), Л-27602 (КС4/89НПО Дон х Л-23148), Л-28724 (Чишминский 80 х Усач), Л-29825 (Л-27264 х Кормовой 5), Зеленозерный 1, Казанец, Мультшс, Орел 11, Тюменец, К-8977 Орел, Труженик (Украина), Уладовский 287 (Украта), Усач (Украина), К-4954 (Франция), К-6017 (Франция), К-6299 (Марокко), К-7992 (Корея) (4,2±0,6 - 6,2±0,5 шг, НСР05=1,0), в 2011 г. - Л-27602 (КС4/89НПО Дон х Л-23148), Л-29825 (Л-27264 х Кормовой 5), Зеленозерный 1, Уладовский 287 (Украина), К-6017 (Франция), К-7779 (Англия) (5,0±0,7 - 5,8±0,3 шт, НСР05=1,0), в 2012 г. - К-6017 (Франция) (6,2±0,6 шт, НСР05=1,0).

Число семян с растения. Один из наиболее важных признаков в структуре урожая гороха - число семян на растении. В среднем за 2009-2012 гг. в наших опытах число семян с растения у изученных образцов находилось в пределах от 8,0±2,0 шт до 17,9±5,9 шт (НСРоз-3,5).

В 2009 г. наибольшее число семян с растеши, достоверно превышающее стандарт, имели образцы Мелкосемянный 2, Чшпминский 229, Л-23654 (Поп.15-79 х Труженик), Л-27259 (К-7779 х Труженик), Л-27591 (К-6369 х Усач), Л-27592 (К-6369 х Усач), Л-27602 (КС4/89НПО Дон х Л-23148), Арендатор, Красноуфимский 93, Флагман 9, К-8393 Орел 2144, К-8396 Орел 2141 (15,0±1,2 - 18,7±1,6 шт, НСР05=2,6), в 2010 г. - Ирэндек, Кормовой 5, Мелкосемяшшй 2, Памяти Хангилъдина, Уладовский юбилейный х Усач, Чишминский рашшй, Чишмпнский 75, Чишминский 80, Чшпмииский 229, Шихан, Л-27259 (К-7779 х Труженик), Л-27262 (К-7779 х Труженик), Л-27602 (КС4/89НПО Дон х Л-23148), Л-28158 (ГВГ1156 х Усач), 8247 НО, Зеленозерный 1, Казанец, Красноуфимский 93, Кузбасс, Мультик, Тюменец, К-8393 Орел 2144, К-8977 Орел, Смарагд (Германия), Труженик (Украина), Уладовский 287 (Украина), К-4954 (Франция), К-6017 (Франция), К-6299 (Марокко), К-6548 (Индия), К-6753 (Чехия), К-7992 (Корея), К-8289 (Нидерланды), К-8500 (Белоруссия), К-8750 (Португалия), К-9109 Харвус 1 (Украина) (10,0±1.0 - 17,2-1=0,9 шт, НСР05=2,5), в 2011 г. - Чишмипский 75 (29,6±2,7, НСР05=3,9), в 2012 г. - К-8814 (США) и К-7779 (Англия) (11,8±0,9 - 13,5±1,3 шт, НСРоз=2,1).

Масса 1000 семян. В среднем за 2009-2012 гг. у изученных образцов масса 1000 семян колебалась от 117,3±12,0 г до 292,3±33,4 г (НСР05=21,5). Однофакторный дисперсионный анализ показал наличие достоверных отличий лет изучения (2009-2011 гг.) на 5% уровне значимости: в среднем за 2009 г. масса 1000 семян составила 242,9 ! 4,8 г, за 2010 г. - 234,1±4,1 г, за 2011 г. - 206,2±3,8 г (НСР05-0,7). Таким образом, крупность семян зависит не только от сорта, но и от условий среды.

Масса семян с растения (продуктивность). Семенная продуктивность растений гороха - поликомпонентньш признак и слагается из различных элементов структуры урожая. В 2009 году в наших опытах по продуктивности достоверно превысили стандарт образцы Л-23654 (Поп. 15-79 * Тружешшк), Арендатор, Флаванда, Флагман 9, К-8396 Орел 2141 (4,0±0,2 - 4,9±0,3 г/растение, НСР05=0,7), в 2010 г. - Памяти Хангильдина, Уладовский юб1шейньга х Усач, Чшпминский рашшй, Чшпминский 80, Чишминский 229, Шихан, Л-27259 (К-7779 х Труженик), Л-27262 (К-7779 х Труженик), Л-27602 (КС4/89НПО Дон > Л-23148), Л-28158 (ГВГ1156 * Усач), 8247НО, Казанец, Тюменец, Смарагд (Германия), Топаз (Украина), Топаз 2 (Укршша), Труженик (Украина), Уладовский 287 (Украина), К-4954 (Франция), К-6299 (Марокко), К-6753 (Чехия), К-7992 (Корея), К-8289 (Нидерланды), К-8500 (Белоруссия), К-8750 (Португалия), К-8814 (США) (2,5±0,3 - 4,1±0,4 г/растение, НСР05=0,6), в 2011 г. Ч1ппм1шский 75, К-7779 (Англия) (5,0±0,3 - 6,4±0,6 г/растеш1е, НСР05=0,8), в 2012 г. - К-8814 (США) (2,8±0,2 г/растение, НСРо5~0,5).

По результатам изучения образцов гороха посевного в 2009-2011 гг. нами был проведен корреляционный анализ полученных данных, результаты которого представлены в таблице 1.

Таблица 1

Коэффициенты корреляции средних значений морфобиологических и хозяйственно-ценных признаков изученных образцов в 2009-2011 гг. _

Признак масса 1000 семян, г период всходы -цветение, сут период цветение -созревание, сут период всходы -созревание, сут высота растения, см число продуктивных узлов, шт число бобов на растении, шт число семян с растения, шт число семян в бобе, шт

масса семян с растения, г 0.45 -0,20 0,17 -0.01 0,21 0.42 Г 0,65 0,59 -0,02

масса 1000 семян, г -0,34 0,23 -0,08 0,01 -0,09 0,05 -0,44 -0,55

период всходы -цветение, сут -0,53 0,40 -0,16 -0,24 -0,10 0,12 0,25

период цветение -созревание, с\т 0,57 0,05 0,18 0,04 0,06 -0,08

период всходы -созревание, сут -0,10 -0,04 -0,05 0,05 0,16

высота растеши, см 0,23 0,15 0,18 -0,03

число продуктивных узлов, шт 0,69 0.52 -0,15

число бобов на растении, шт 0.62 -0,37

число семян с растения, шт 0,47

Примечаете: подчеркиванием выделены статистически значимые коэффициенты корреляции.

Установлено, что масса семян с растения в большей степени зависит от числа бобов и семян с растения: за годы изучения между этими показателями наблюдались положительные корреляции (г=0,65 и г=0,59 соответственно). В меньшей степени продуктивность зависела от массы 1000 семян (г=0,45) и от числа продуктивных узлов (г=0,42). Результаты наших исследований показали, что масса 1000 семян имеет отрицательную связь с числом семян с растения (г=-0,44), числом семян в бобе (г=-0,55) и с продолжительностью периода всходы - цветение (г--0,34). Продолжительный период цветение - созревание способствует повышению массы 1000 семян (г=0,23). Между длиной периода всходы - цветение и периода цветение - созревание была выявлена отрицательная связь (г=-0,53). Также продолжительность межфазного периода всходы -цветение отрицательно коррелировала с числом продуктивных узлов на растении (г= -0,24). Напротив, удлинение периода всходы - цветение приводило к увеличению числа семян в бобе (г=0,25). Продолжительность полного вегетационного периода зависит от продолжительности межфазных периодов всходы - цветение (г=0,40) и цветение -созревание (г=0,57). Средние коэффициенты корреляции были отмечены между числом продуктивных узлов и числом бобов на растении (г=0,69), числом продуктивных узлов и числом семян с растения (г=0,52), числом бобов на растении и числом семян с растения (г=0,62). Число продуктивных узлов в наших исследованиях положительно зависело от высоты растения (г=0,23), а число семян с растения - от числа семян в бобе (г=0,47). Отрицательная связь (г=-0,37) была установлена между числом бобов на растении и числом семян в бобе.

Засухоустойчивость. Для сельскохозяйственного производства республики необходимы сорта гороха, обладающие высокой пластичностью, продуктивностью и засухоустойчивостью. В процессе работы нам удалось выделить образцы гороха, различающиеся по реакции на дефицит влаги (рис. 1).

Очевидно, что у образцов с повышением засухоустойчивости снижается продуктивность. По нашим данным, среди изученного набора образцов выделено два высокопродуктивных и одновременно засухоустойчивых образца. В селекции на засухоустойчивость особый интерес представляют следующие образцы:

1. Высокопродуктивные и высокозасухоустойчивые: Чишминский 229, К-8750 (Португалия).

2. Высокопродуктивные и среднезасухоустойчивые: Чишминский 95, Чишминский 80, Памяти Хангильдина, 8247НО, Топаз (Украина).

3. Среднепродуктивные и высокозасухоустойчивые: Уладовский юбилейный * Усач, Л-27259 (К-7779 * Труженик), Л-27602 (КС4/89НПО Дон х Л-23148), Л-28158 (ГВГ1156 х Усач), Казанец, К-8393 Орел 2144, К-6753 (Чехия), К-7992 (Корея), К-8500 (Белоруссия).

4. Среднепродуктивные и среднезасухоустойчивые: Кормовой 5, Уфа 75, Шихан, Л-26665 (Чишминский 75 х Л-21924), Л-26742 ((Улад. юб. х Шихан) х Шихан), Л-27201 (КСЗ/89НПОДон х Чишминский 75), Л-27218 (К-7779 х Труженик), Л-27262 (К-7779 х Труженик), Л-27312 (КСЗ/89 х Чишминский 95), Л-28724 (Чишминский 80 х Усач), Зеленозерный 1, Красноуфимский 93, Кузбасс, Орловчанин, Тюменец, Смарагд (Германия), Топаз 2 (Украина), Труженик (Украина), Уладовский 287 (Украина), Усач (Украина), К-2601 (Италия), К-8814 (США), К-9109 Харвус 1 (Украина).

30 -] 20 -10 -0 -1а

«69 •23

65 ♦75

0,5

1,5

,5.

57

3,5

' »11 4

4,5

-20 --30 --4»

з

.2.70 5

,„ 49 48 й

7, .22 »21 76 .3

129

41.44. 52. »18 40 19 7. .

7.1

2* «34 .46 »10

6 «

I »13 36 8. .

61. 56 «5

-50 -60 -70

26. И 32»

35* »55

Продуктивность, г/растение

1 - Чишминский 95

2 - Ирэняек

3 - Кормовой 5

4 — Мелкосемянный 2

5 - Памяти Хангильдина

6 - Уладовский юбилейный * Усач

7 - Уфа 75

8 — Чишминский ранний

9 - Чишминский 75

10 - Чишминский 80

11 - Чишминский 229

12 - Шихан

13 - Юрюзань

14 - Л-23654 (Поп. 15-79 * Труженик)

15 - Л-26335 (Орел И * Л-18253)

16 - Л-26665 (Чишминский 75 * Л-21924)

17 - Л-26742 ((Улад. юб. х Шихан) * Шихан)

18 - Л-27201 (КСЗ/89НПОДон * Чишминский 75)

19 - Л-27218 (К-7779 х Труженик)

20 - Л-27259 (К-7779 х Труженик)

21 - Л-27262 (К-7779 х Труженик)

.22 - Л-27312 (КСЗ/89 х Чишминский 95)

23 - Л-27313 (КСЗ/89 * Чишминский 95)

24 - Л-27591 (К-6369 х Усач)

25 - Л-27592 (К-6369 х Усач)

26 - Л-27593 (К-6369 х Усач)

27 - Л-27602 (КС4/89НПО Дон х Л-23148)

28 - Л-28158 (ГВГ1156 х Усач)

29 - Л-28724 (Чишминский 80 х Усач)

30 - Л-29477 (Усач х Кормовой 5)

31 - Л-29825 (Л-27264 х Кормовой 5)

32 - Л-29865 (Усач х Чишминский 95)

33 - Л-30346 (Чишминский 229 х Л-27266)

34 - 8247НО

35 - Арендатор

36 - Батрак (Орловская обл.)

37 - Белковая гроздь (Украина)

38 - Зеленозерный 1 (Воронежская обл.)

39 - Казанец (Татарстан)

40 - Красноуфимский 93 (Свердловская обл.)

41 - Кузбасс (Тюменская обл.)

42 - Мультик (Орловская обл.)

43 - Орел 11 (Орловская обл.)

44 - Орловчанин (Орловская обл.)

45 - Спрут (Орловская обл.)

46 - Топаз (Украина)

47 - Топаз 2 (Украина)

48 - Труженик (Украина)

49 - Тюменец (Тюменская обл.)

50 - Уладовский 287 (Украина)

51 - Усатый 90 (Украина)

52 - Усач (Украина)

53 - Ф лаванда (Кировская обл.)

54 - Флагман (Самарская обл.)

55 - Флагман 9 (Самарская обл.)

56 - И-0141086 (ВИР) (Тюменская обл.)

57 - К-8393 Орел 2144 (Орловская обл.)

58 - К-8396 Орел 2141 (Орловская обл.) 59-К-8714 (Адыгея)

60 - К-8977 Орел (Орловская обл.)

61 - Чарльстон (Англия)

62 - К-£б01 (Италия)

63 - К-4954 (Франция)

64 - К-5054 (Китай)

65 - К-7992 (Корея)

66 - К-8750 (Португалия)

67 - К-9109 Харвус 1 (Украина)

68 - К-6017 (Франция)

69 - К-6299 (Марокко)

70 - К-6548 (Индия)

71 - К-6753 (Чехия)

72 - К-7044 (Ливия)

73 - К-7779 (Англия)

74 - К-8289 (Нидерланды)

75 - К-8500 (Белоруссия)

76 - К-8814 (США)

77 - Смарагд (Германия)

Рисунок 1. Распределение образцов коллекции гороха по засухоустойчивости и продуктивности (2009-2011 гг.).

Устойчивость к полеганию. Среди изученных образцов наибольшей устойчивостью к полеганию (0,75-0,87) отличались: Памяти Хангильдина, Уфа 75, Л-27259 (К-7779 х Труженик), Л-27262 (К-7779 х Труженик), Батрак, Казанец, Мультик, Флагман, Флагман 9, К-8714 (Адыгея), Чарльстон (Англия). Большинство образцов усатого типа характеризовались высокой устойчивостью к полеганию.

Оценка на качество. Содержание белка в семенах гороха в годы изучения варьировало от 19,4% до 22,5%. В среднем по трехлетним данным выделено 12 образцов, превысивших стандартный сорт Чищминский 95. К ним относятся образцы Памяти Хангильдина, Мультик, Л-27602 (КС4/89НПОДон х Л-23148), Л-29012, Л-29108, Л-29476, Л-29477 (Усач х Кормовой 5), Л-29488, Л-29561, Л-29825 (Л-27264 х Кормовой 5), Л-29865 (Усач х Чишминский 95), Л-30050.

Различия между образцами по коэффициенту разваримости семян составляли 0,22,9 единиц, а по продолжительности варки - 0,9-26,5 минут. Образцы Чишминский 95, Памяти Хангильдина, Л-27200, Л-27270, Л-27602 (КС4/89НПОДон х Л-23148), Л-29865 (Усач х Чишминский 95) характеризовались хорошей разваримостью семян.

Кроме перечисленных изученных признаков все образцы были классифицированы по признакам окраски семян, осыпаемости семян и типу листа (усатый и листочковый морфотипы).

Микросателлитный анализ образцов гороха Поиск молекулярно-генегических различий между образцами. В результате молекулярно-генетического исследования 33 образцов гороха посевного методом SSR-PCR нами были получены данные по аллельному состоянию 5 микросателлитных локусов (АА255, АА200, D21, AD147, АВ28). Все проанализированные образцы отличались уникальным сочетанием аллелей, а сами аллели хорошо распознавались при повторных анализах (рис. 2, 3).

Обозначения: М - маркер молекулярной массы (GeneRuler™ 50 bp DNA Ladder, «Fermentas»),

1 - Чарльстон (Англия),

2 - К-7992 (Корея),

3 - К-9109 Харвус 1 (Украина), 4-К-6017 (Франция),

5 - К-6299 (Марокко),

6 -К-6548 (Индия),

7 - К-6753 (Чехия),

8 - К-7044 (Ливия), 9-К-7779 (Англия), 10 - К-8289 (Нидерланды).

М123456789 10 Рисунок 2. ЗБЯ-спектры образцов гороха в агарозном геле, полученные при

амплификации локуса АО 147. Число аллелей, амплифицирующихся в конкретном локусе, менялось от 3 (АА255, АА200) до 7 (021). Число полученных аллелей составило 23, то есть в среднем 4,6 аллелей на локус. Индекс полиморфизма микросателлиных локусов менялся от 0,38 (АА200) до 0,78 (А0147), составляя в среднем 0,63. Полученные нами данные по генотипированию изученных образцов являются основой для расчета уровня внутривидовой изменчивости гороха посевного и определения сортовой принадлежности образцов.

Обозначения: М - маркер молекулярной массы (GeneRuler 50 bp DNA Ladder, «Fermentas»);

1 - Чарльстон (Англия),

2 - К-7992 (Корея),

3 - К-9109 Харвус 1 (Украина), 4-К-6017 (Франция),

5 - К-6299 (Марокко),

6 - К-6548 (Индия),

7 - К-6753 (Чехия),

8 - К-7044 (Ливия),

9 - К-7779 (Англия),

10 - К-8289 (Нидерланды).

Рисунок 3. SSR-спектры образцов гороха в полиакриламидном геле, полученные при амплификации локуса D21.

Идентификация образцов гороха. Проведение генетической паспортизации считается актуальной задачей современной селекции. Наиболее быстрый и эффективный метод идентификации сортов - определение сортовой принадлежности по ДНК-маркерам. Мы определяли возможность идентификации 33 образцов гороха посевного местной, инорайонной отечественной и зарубежной селекции с помощью пяти микросателлитных маркеров. На основе полученных данных были составлены генетические формулы, характеризующие полиморфизм каждого из 33 проанализированных образцов по 5 использованным микросателлитным локусам. При составлении генетического паспорта записывали название микросателлитного маркера, номер аллеля указывали в виде правого верхнего индекса, размер самого короткого аллеля - в виде правого нижнего индекса (табл. 2).

Таблица 2

Генетические паспорта образцов гороха посевного_

Название образца Генетическая формула

Ирэндек АА255 3295 АА200105 D21 9200 AD 147 |ю АВ28 34„

Кормовой 5 АА255 L АА200 3205 D21AD147 ^ АВ28 35„

Чишминский 80 АА255 295 АА200 320S D212Ш AD147 ^ АВ28 3575

Чишминский 95 - стандарт АА255295 АА200 3205 D21 200 AD147 ]т АВ28 475

Чишминский 229 АА255 2295 АА200 3205 D21 2200 AD147' м АВ28 3275

Шихан АА255'„ АА200 205 D21 200 AD147300 АВ28 4„

Л-26742 ((Улад. юб. * Шихан) х Шихан) АА255 395 АА200 D 2 1 300 AD 147 2т АВ28 375

Л-27262 (К-7779 х Труженик) АА255 295 АА200 305 D212M AD147 300 АВ28 ;75

Л-29477 (Усач х Кормовой 5) АА255 295 АА200 205 D21 5200 AD147 ^ АВ28 3575

Л-29825 (Л-27264 х Кормовой 5) АА255 29S АА200 205 D21 200 AD147 зсю АВ28 3275

Л-29865 (Усач х Чишминский 95) АА255 29i АА200 320ä D2122СЙ AD147 5т АВ28 275

Л-30346 (Чишминский 229 х Л-27266) АА255 39i А А200 305 D21 200 AD 147 2Ж АВ28 2„

Зеленозерный 1 АА255 295 АА200 3205 D21 200 AD147 U АВ28 3\5

Флаванда АА25 5 39S АА200 205 D2 1 200 AD147 ¡ю АВ28 4„

Флагман АА255 295 АА200 3205D21 7200 AD147 4М АВ28 *75

—

В ■ '

шш

шШФШшЯшШмвщш.

м

1 234 56789 10

Продолжение таблицы 2

К-8714 (Адыгея) АА25 5 ж АА200 30JD21 ^ AD147 4300 АВ28 *75

Топаз (Украина) АА255 229S АА200 505D21 j™ AD147 300 АВ28 \15

Тружешпс (Украина) АА255 АА200 3205 D21 AD147 ;00 АВ28 {„

Усатый 90 (Украина) АА255 595 АА200 505D21 ^ AD147 зда АВ28 3475

Усач (Украина) АА255 АА200',g5D21 ^ AD147 ^,АВ28

Чарльстон (Англия) АА255 *,5AA200^5D21 AD147300AB28;75

К-6017 (Франция) АА25 5 59; АА200 3205 D21 AD147 ;00 АВ28 375

К-6299 (Марокко) AA255;95AA2003205D21^0AD147;00AB2 8 375

К-6548 (Индия) АА25 5 5,3 АА200 305 D21 200 AD147 300 АВ28

К-6753 (Чехия) АА255 '95 АА200 505D21 AD147 300АВ28 \15

К-7044 (Ливия) АА255 АА200 2№5D21 ¡ю AD1473S00AB28 J75

К-7779 (Англия) АА255 595 АА200 3M5D215Ю AD147 ¡т АВ28 J75

К-7992 (Корея) АА255 2295 АА200 '05Ш12tH) AD147 ;„„ АВ283375

К-8289 (Нидерланды) АА25 5 '295 АА200 305 D2 1 200 AD147 300 АВ28 {„

К-8500 (Белоруссия) АА255 295АА200 305D211т АШ4732даАВ28375

К-8750 (Португатия) АА255 5„ АА200 305D215Ш AD1471300 АВ28 {„

К-8814 (США) АА255 295АА200 205D21 200 AD147 300АВ28375

К-9109 Харвус 1 (Украина) АА255 3295 АА200 305D21 AD147 ^АВгв ]73

Поиск взаимосвязей между данными молекулярно-генетического анализа и опенки хозяйственно-ценных признаков. Урожайность семян - сложный признак, слагающийся из многих элементов. Среди изученных нами количественных признаков наибольший вклад в продуктивность растений гороха вносит число бобов с растения, а также масса и число семян с растения. Попытки определить количество генов, обусловливающих сортовые различия по признаку продуктивности, не дали результата. Это свидетельствует о наличии сложного взаимодействия между генами (Давлетов Ф.А., 2008). В литературных источниках имеется ряд публикаций, в которых микросателлиты рассматриваются как маркеры, дающие возможность определять корреляцию между хозяйственно-ценными признаками и определяющими их генетическими структурами и вести отбор сельскохозяйственных растений и животных с желательным генотипом. (Ogorevc J. et al., 2009)

В результате проведенных опытов нами были установлены достоверные связи некоторых качественных признаков с частотами аллелей изученных микросателлитных локусов (табл. 3).

При анализе ДНК-полиморфизма у выделенных памп двух высокопродуктивных и одновременно засухоустойчивых образцов - Чишминский 229 и К-8750 (Португалия) выявлено специфическое сочетание аллелей по локусам АА200, D21 и AD147, отсутствующее у других изученных нами образцов. Дачное сочетание аллелей по 3 SSR-локусам (АА200 205 D21 200 AD147 300) может служить дополнительным критерием при отборе и прогнозировании высокой продуктивности и засухоустойчивости гороха посевного.

Таблица 3

Частоты аллелей некоторых БЭЛ-покусов у образцов, различающихся по признакам _окраски семян, осыпаемости семян и типу листа _

Микросателлитный локус Номер аллеля Признак Частота аллеля, %

2 осыпающиеся семена 33,3

АВ28 2 неосыпающиеся семена 5,6

4 усатый морфотип 53,8

4 листочковый морфотип 15,0

А0147 1 зеленые семена 42,9

1 розовые семена 7,7

Исследование молекулярно-генетических различий между образцами. Средний уровень межгруппового полиморфизма мтосросателлитных локусов среди образцов местного, инорайонного отечественного и зарубежного происхождения составил 58,37%. Максимальный уровень различий был равен 100%, минимальный - 20%.

Анализ частот встречаемости аллелей среди изученных образцов. Данные по распределению частот аллелей по исследованным микросателлитным локусам отражены в диаграммах (рис. 4-8).

18%

■¡1 аллель Ш2 аллель □3 аллель

70°о

Рисунок 4. Распределение аллелей локуса АА255 у исследованных образцов гороха.

Диаграмма, представленная на рис. 4 свидетельствует, что у исследованных нами образцов гороха по локусу АА255 наиболее часто встречается аллель 2 (70%). Аллели I и 3 являются менее распространенными.

На рис. 5 представлена диаграмма, отражающая распределение аллелей локуса АА200. По данному локусу у изученных образцов гороха преобладал аллель 3 (76%). С меньшей частотой встречался аллель I (21%). Аллель 2 был выявлен только у образца Шихан, что позволяет использовать локус АА200 для экспресс-диагностики данного сорта.

21 "<>

ю,

ЗП аллель Е12 аллель □ 3 л л лель

............

Рисунок 5. Частоты аллелей локуса АА200 у изученных образцов гороха. По локусу 021 (рис. 6) нами было выявлено наибольшее число аллелей по сравнению с другими локусами, использованными в работе для молекулярно-генетического анализа. По частоте встречаемости преобладали аллели 2 (39%) и 9 (21%). Реже встречались аллели 3 (9%), 6 (12%) и 7 (12%). Наименее распространенными

оказались аллели 8 (3%) и 4 (3%). По данному локуеу было выявлено несколько соргоспецифических маркеров: аллель 4 обнаружен только у образца К-6548 (Индия), а аллель 8 - только у образца К-8289 (Нидерланды). Таким образом, локус D2I можно использовать для экспресс-диагностики указанных образцов.

21%

112 аллель □3 аллель Е34 аллель Об аллель ЕЕ? аллель ■8 аллель ЕЭ9 аллель

Рисунок 6. Процентное соотношение аллелей локуса В21 у исследованных образцов гороха. На рис. 7 представлена диаграмма, отражающая процентное соотношение аллелей локуса АС 147 у изученных образцов. Очевидно, что аллели данного локуса распределены относительно равномерно.

12% 15%

18°

30%

Рисунок 7. Распределение аллелей локуса А13147 у изученных образцов гороха. Аллели локуса АВ28 также встречались с приблизительно одинаковой частотой, за исключением аллеля 1, распространенность которого среди исследованных нами образцов гороха составила 6% (рис. 8).

Ш аллель

□ 3 аллель

04 аллель

Ш5 аллель

Рисунок 8. Частоты аллелей локуса АВ28 у исследованных образцов гороха.

Кластерный анализ на основе данных молекулярно-генетической оценки образцов. На основе общей матрицы полученных и обработанных данных 8511-анализа ДНК образцов гороха была построена дендрограмма, отображающая генетическое разнообразие и кластеризацию изученных образцов (рис. 9).

Для интерпретации такой дендрограммы нужно обладать данными о родословных и подробными характеристиками образцов. Педигри доступны нам только для сортов

местной селекции (Давлетов Ф.А., 2006), поэтому постараемся проанализировать их положение в этой дендрограмме.

А1аЯЯ |-• К°рмоесй5 (Ирэндас х Неосыпающийся 1)

А1аа[ '-'Читинский 80 (Зеленозерный 1 х Шихан)

А1аяЬ[-.К-6548 (Индия)

А 1а

AI

А И) г

А2а

А2

А2Ьг

Blaa

Bla B1

ыъ

В2

В2я

-•Л-27262 (Е-7779 (Англия)хТруженик (Украина))

—•Усач (Украина) ■«К-6753 (Чехия)

-< Ирзндек(Межосешиный 2 х Торсдаг (Швеция))

-■ К-9Ш9Харвус 1 (Украина)

-'Д-29865(Усач (Украина) х Чишминский 95)

-■ Чишминский 229 (Чишминский 95 х Зелен озерный 1)

_. Г-8714 (Адыгея)

*Д-2982.5 (Д-272с4(К-7779 (Англия)хТруженж(Укршна)хКсЕМовой_5) -«Чарльстон (Англия)

<Л-3034б (Чишшнсдй 229 х Д-27 266(1-7779 (Англия) х Труженик (Украина))

-»Труженик (Украина)

-■ Л-29477(У сач (Укр айна) х Кормовой 5

• Флагман

—*Л-2Ш2((Упад ю6.(Украина)х Шихан) х Шихан) -•K-S500 (Белоруссия)

-•£-6017 (Франция)

_(К-8814 (США)

1Е-7992 (Корея) —• Зеленгаерный 1

С1аГ

С1

-• К -875 0 (Псртугалия)

»К-7779 (Англия) ' Топаз(Ук

«Чишминский 95 (Топаз (Украина) X Шихан)

Clbr

С2г

-•Шихан (Чишминский 210 х Приекульский 380)

-«1-7М4(Лгам)

-'Усатый 90 (Украина)

ОI-10.1

Рисунок 9. Дендрограмма генетических различий 33 образцов гороха, построенная на основе 58Я-анализа (подчеркиванием выделены образцы .местной селекции). На дендрограмме четко обособлены 3 большие группы (А. В и С), которые, в свою очередь, делятся на несколько минорных.

Большинство изученных образцов местной селекции (8 из 12) сгруппировались в большом кластере А. Все эти образцы имеют в своих родословных наряду с инородным материал местной селекции. Очень тесную близость обнарз'живают линия Л-29865 (Усач х Чишминский 95) и сорт Чишминский 229 - оба образца созданы методом гибридизации на основе сорта Чишминский 95. В свою очередь сорт Чишминский 229, участвующий в создании линии местной селекции Л-30346 (Чишминский 229 х Л-27266), находится по отношению к ней в соседнем минорном кластере: А2а и А2Ь соответственно. Сложнее

объяснить тесную близость укосно-зернового сорта местной селекции Кормовой 5 и зернового сорта Чипшинский 80, созданных на разной генетической основе, но имеющих признак неосыпаемости, белые цветки, желто-розовые округлые семена и относящихся к одной ботанической разновидности - var. ecaducum Makash. - неопадающая.

В большом кластере В оказались две литот местной селекции, созданные на основе украинских сортов и сортов местной селекции Кормового 5 и Шихана, которые также относятся к одной ботагаиеской разновидности ecaducum.

В большом кластере С в соседних минорных кластерах С 1а и Clb сосредоточились 2 сорта местной селекции: Шихан и Чипшинский 95 (оба разновидности ecaducum), очень близкие по своей генетической природе. Сорт Шихан создан на основе отборов из гибрида Чипшинский 210 х Приекульсмш 380, а сорт Чипшинский 95 имеет в своей родословной и сорт Чипшинский 210, и сорт Шихан. В соседнем подкдастере В находится линия местной селекции J1-26742 ((Улад. юб. х Шихан) х Шихан), в родословной которой также присутствует сорт Шихан.

Благодаря наличию разнообразного исходного материала, поставляемого ВИРом в течение многих лет в Башкирский НИИСХ, в родословной каждого сорта и линии можно увидеть самый различный по происхождению материал. На наш взгляд, главный смысл анализируемой дендрограммы - визуализация генетической близости/удаленности образцов. Используемый ранее в Чишминском селекцентре принцип - подбор пар для гибридизации по наличию контрастных признаков и по расчетам генетической удаленности образцов на основе полевой оценки может быть дополнен результатами молекулярно-генетическнх исследований.

ВЫВОДЫ

1. В результате изучения в 2009-2012 годах в условиях Республики Башкортостан 77 образцов гороха посевного из коллекции Всероссийского НИИ растениеводства им. И. И. Вавилова и других научно-исследовательских учреждений выделены и рекомендованы следующие перспективные для селекции источники:

-скороспелости: Чипшинский 80, Л-26335 (Орел 11 х Л-18253), Л-27312 (КСЗ/89 х Чшпминский 95), Л-28158 (ГВГ1156 х Усач), Л-29477 (Усач х Кормовой 5), Л-29825 (Л-27264 х Кормовой 5), Л-29865 (Усач х Чишмииский 95), Л-30346 (Чипшинский 229 х Л-27266), К-6753 (Чехия);

- высокой семенной продуктивности: Л-23654 (Поп. 15-79 х Труженик), Л-27259 (К-7779 х Труженик), Л-27602 (КС4/89НПО Дон х Л-23148), Чипшинский ранний, Чштпгаский 75, Чшпминский 229, Арендатор, Казанец, Флаванда, Флагман 9, К-8396 Орел 2141, К-7779 (Англия), К-7992 (Корея), К-8289 (Нидерланды), К-8500 (Белоруссия), К-8750 (Португалия), К-8814 (США);

- сочетающие скороспелость с высокой семенной продуктивностью: Чипшинский 75, Чшпминский 80, Чшпминский 95, Л-23654 (Поп. 15-79 х Труженик), 8247НО, К-8750 (Португалия);

- высокопродуктивные и высокозасухоустойчивые: Чипшинский 229, К-8750 (Португалия);

- устойчивые к полеганию и осыпанию семян: Памяти Хангшшцша, Л-27259 (К-7779 х Труженик), Л-27262 (К-7779 х Труженик), Батрак, Казанец, Мультик, Флагман 9, К-8714 (Адыгея);

- с относительно высоким в условиях Республики Башкортостан и стабильным содержанием белка и хорошей разваримостью семян: Л-27602 (КС4/89НПО Дон х л-23148), Л-29865 (Усач * Чипшинский 95).

2. Выявлены достоверные корреляции между хозяйстве!шо-цешшми признаками, определяющими продуктивность гороха:

- масса семян с растешгя зависит от числа бобов на растении (г=0,65) и числа семян с растения (г=0,59);

- период цветете - созревание имеет отрицательную связь с периодом входы -цветение (i=-0,53) и положительную связь с полным вегетационным периодом (г=0,57);

- число бобов на растении и число семян с растеши положительно связаны с числом продуктивных узлов (г=0,69 и г=0,52 соответственно);

- число семян с растения зависит от числа бобов на растении (г=0,62).

3. Молекулярно-генетичесюш анализ 33 образцов гороха по 5 микросателлитным локусам показал наличие у mix выраженной генетической дифференциации. В каждом из 5 изученных микросателлитных локусов идентифицировано от 3 до 7 аллелей, в среднем 4,6 аллелей на локус. Средний уровень полиморфизма по SSR-маркерам среда изученных форм составляет 63%.

4. Выявлены достоверные связи между признаками осыпаемости семян, окраски семян и Tima листа с аллелями микросателлитных локусов АВ28, AD147. У образцов Чишминский 229 и К-8750 (Португалия), выделившихся как засухоустойчивые и высокопродуктивные, обнаружено специфическое сочетание аллелей -AA200'O3D2l2OOAD14713ce, отсутствующее у других изученных образцов. Данное сочетание аллелей по 3 микросателлитным локусам может служить дополнительным критерием при отборе и прогнозировании высокой продуктивности и засухоустойчивости гороха посевного.

5. Для однозначной идентификации нсследовашгых образцов гороха достаточно использовать 5 микросателлитных локусов - АА255, АА200, D21, AD147, АВ28. Наибольшую эффективность для генетической паспортизации показали микросателлитные локусы D21, AD147, АВ28, характеризующиеся высоким индексом полиморфности (Р1С=0,76-0,78).

6. Для зарубежных образцов К-6548 (Индия) и К-8289 (Нидерланды) установлено наличие уникальных аллелей по локусу D21, а для сорта местной селекции Шихан - по локусу АА200, что дает возможность проводить их быструю идентификацию.

7. Составлены генетические паспорта, позволяющие идентифицировать 33 образца местной, инорайонпой отечественной и зарубежной селекции.

РЕКОМЕНДАЦИИ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКЕ

1. При селекции гороха на скороспелость, высокую продуктивность в условиях Республики Башкортостан целесообразно вовлекать в гибридизацию образцы Чнщминский 75, Чишминский 80, Чишминский 95, Л-23654 (Поп.15-79 х Труженик), 8247НО, К-8750 (Португалия).

2. Для селекции на высокую урожайность и засухоустойчивость рекомендуется использовать образцы Чишминский 229, К-8750 (Португалия).

3. Оценку генетического разнообразия и сортовую идентификацию гороха посевного следует проводить с помощью микросателлитных маркеров.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В журналах из перечня ВАК:

1. Давлетов, Ф.А. Особенности роста и развития сортов и линий гороха различных морфотипов в условиях Южного Урала / Ф.А. Давлетов, К.П. Гайнуллина, А.Р. Ашпев // Зерновое хозяйство России - Зерноград, 2011. - № 5. - С. 22-31.

2. Давлетов, Ф.А. Влияние метеорологических условий на результаты гибридизации / Ф.А. Давлетов, К.П. Гайнуллина // Аграрный вестник Урала. - Екатеринбург, 2011. -№4. -С. 5-6.

3. Давлетов, Ф.А. Высокотехнологичный сорт гороха Памяти Хангильдина / Ф.А. Давлетов. К.П. Гайнуллина, А.Р. Ашиев // Зерновое хозяйство России. - Зерноград, 2012.-№5. -С. 28-32.

4. Давлетов, Ф.А. Изучение полиморфизма .микросателлитных локусов гороха посевного (Pisum sativum L.) / Ф.А. Давлетов, К.П. Гайнуллина // Вестник

Башкирского государственного аграрного университета. - Уфа, 2013. - № 2. - С. 10-12.

В других изданиях:

5. Давлетов, Ф.А. Наследование морфологических признаков у гороха / Ф.А. Давлетов, К.Г1. Гайнуллина // Сб. науч. тр., посвященный 75-летию со дня рождения У.Г. Гусманова «Роль науки в инновационном развитии сельского хозяйства. Часть 2. Инновационные технологии - основа конкурентоспособности сельского хозяйства». - Уфа, 2010. - С. 83-87.

6. Гайнуллина, К.П. Использование метода гибридизации в селекции гороха / Ф.А. Давлетов, К.П. Гайнуллина // Сб. науч. тр., посвященный 75-летшо со дня рождения У.Г. Гусманова «Роль науки в инновационном развитии сельского хозяйства. Часть 2. Инновационные технологии - основа конкурентоспособности сельского хозяйства». - Уфа, 2010. - С. 52-55.

7. Давлетов, Ф.А. Горох - культура традиционная и перспективная / Ф.А. Давлетов, К.П. Гайнуллина, Э.А. Гиззатуллина // Сельские узоры. - Уфа, 2010. - № 2. - С. 12.

8. Давлетов, Ф.А. Меры борьбы с гороховой зерновкой / Ф.А. Давлетов, К.П. Гайнуллина// Сельские узоры. - Уфа, 2010. - № 5. - С. 31.

9. Давлетов, Ф.А. Результаты селекции гороха в Башкортостане / Ф.А. Давлетов, К.П. Гайнуллина, А.Р. Ашиев // Сб. науч. тр. ГНУ ВНИИЗ и К «Новые сорта сельскохозяйственных культур - составная часть инновационных технологий в растениеводстве». - Орел: ГНУ ВНИИЗБК, 2011. - С. 286-291.

10. Давлетов, Ф.А. Горох Чишминский 229 / Ф.А. Давлетов, К.П. Гайнуллина, А.Р. Ашиев, М.К. Азналин, Д.А. Шарипов // Агропаспорт. - Чишмы, 2011. -2 с.

11. Давлетов, Ф.А. Горох Чишминский 95 / Ф.А. Давлетов, К.П. Гайнуллина, А.Р. Ашиев, М.К. Азналин, Д.А. Шарипов // Агропаспорт. - Чишмы, 2011. - 2 с.

12. Давлетов, Ф.А. Наследование признаков продуктивности гибридов гороха посевного (Pisum sativum L.) / Ф.А. Давлетов, К.П. Гайнуллина, А.Р. Ашиев // Вестник Академии наук РБ. - Уфа, 2013. - Т. 18, № 1. - С. 25-34.

I Г

Подписано в печать 14/11/13. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать ризографическая. ТираЮО экз. Заказ 1175. Гарнитура «TimesNewRoman». Отпечатано в типографии «ПЕЧАТНЫЙ ДОМЪ» ИП ВЕРКО. Объем 1 п.л. Уфа, Карла Маркса 12 корп. 5. т/ф: 8(347) 27-27-600, 27-29-123

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата биологических наук, Гайнуллина, Карина Петровна, Санкт-Петербург

ГНУ БАШКИРСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

На правах рукописи

04201452455

ГАЙНУЛЛИНА КАРИНА ПЕТРОВНА

ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА

ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ ГОРОХА {PIS UM SATIVUM L.) В УСЛОВИЯХ ПРЕДУРАЛЬСКОЙ СТЕПИ БАШКОРТОСТАНА

06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

Давлетов Ф. А.

Санкт-Петербург - 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

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

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ................................................................................................................................................................................7

1.1. Народнохозяйственное значение гороха................................................................................................................7

1.2. История культуры, распространение и перспективы развития........................................9

1.3. Морфологические особенности гороха посевного................................................................................11

1.4. Биологические особенности гороха................................................................................................................................14

1.4.1. Отношение к условиям среды..............................................................................................................................................14

1.4.2. Этапы органогенеза..............................................................................................................................................................................16

1.4.3. Биология цветения и оплодотворения..................................................................................................................17

1.5. Горох посевной: генетические особенности, состояние изученности..................20

1.5.1. Размер и структура генома высших растений..........................................................................................20

1.5.2. История изучения генетики гороха............................................................................................................................23

1.5.3. Частная генетика гороха................................................................................................................................................................26

1.5.4. Применение маркеров в генетических исследованиях............................................................30

1.5.4.1. ДНК-маркеры, основанные на анализе рестрикционного полиморфизма....................................................................................................................................................................................................................32

1.5.4.2. ДНК-маркеры, основанные на полимеразной цепной реакции............................34

1.5.4.3. Микросателлитные маркеры..........................................................................................................................................38

2. УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ................................................42

2.1. Материалы исследований..................................................................................................................................................................42

2.2. Условия вегетации гороха......................................................................................................................................................42

2.3. Методы исследований..................................................................................................................................................................46

2.3.1. Молекулярные методы исследований....................................................................................................................47

2.3.1.1. Выделение геномной ДНК гороха..........................................................................................................................47

2.3.1.2. Проведение полимеразной цепной реакции..........................................................................................48

2.3.1.3. Проведение электрофореза и визуализация результатов................................................49

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ........................................................................................................................................51

3.1. Оценка коллекционных образцов гороха по морфобиологическим и 51 хозяйственно-ценным признакам и свойствам.....................................................

3.1.1. Продолжительность вегетации гороха и составляющих ее периодов............52

3.1.2. Морфологические признаки..................................................................................................................................................57

3.1.3. Урожайность и элементы структуры урожая............................................................................................61

3.1.4. Оценка на засухоустойчивость..........................................................................................................................................72

3.1.5. Устойчивость к полеганию......................................................................................................................................................74

3.1.6. Оценка на качество................................................................................................................................................................................76

3.2. Микросателлитный анализ образцов гороха....................................................................................................77

3.2.1. Поиск молекулярно-генетических различий между образцами................................77

3.2.2. Идентификация образцов гороха....................................................................................................................................80

3.2.3. Поиск взаимосвязей между данными молекулярно-генетического анализа и оценки хозяйственно-ценных признаков гороха................................................................83

3.2.4. Исследование молекулярно-генетических различий между образцами.. 84

3.2.5. Анализ частот встречаемости аллелей среди изученных образцов....................85

3.2.6. Кластерный анализ на основе данных молекулярно-генетической

оценки образцов..............................................................................................................................................................................................................88

ЗАКЛЮЧЕНИЕ................................................................................................................................................................................................................91

ВЫВОДЫ....................................................................................................................................................................................................................................94

РЕКОМЕНДАЦИИ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКЕ....................................................................................96

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ............................................................................................................................................................................97

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..............................................................................................................................................................................99

ПРИЛОЖЕНИЯ................................................................................................................................................................................................................122

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Одна из важнейших зернобобовых культур в мире - горох посевной (Pisum sativum L.). Российская Федерация занимает второе место в мире по посевным площадям зернового гороха - 1160,2 тыс. га при средней урожайности 1,43 т/га.

Сравнительно низкие урожаи зерна гороха в нашей стране связаны с несовершенством технологий возделывания, отсутствием комплекса уборочных машин. Выращиваемые сорта в производстве еще недостаточно устойчивы к неблагоприятным условиям возделывания, болезням и вредителям, нуждаются в улучшении по целому ряду признаков и свойств. Актуальной задачей селекции на современном этапе является создание новых, высокотехнологичных сортов зернового гороха, наиболее полно реализующих почвенно-климатический потенциал региона и отвечающих требованиям сельскохозяйственного производства (Давлетов Ф.А., 2008).

Ключевую роль в создании новых высокопродуктивных и адаптивных сортов должен играть исходный материал для селекции, источником которого служит коллекция гороха ВИР. Генофонд гороха, сохраняемый в коллекции, отражает мировое разнообразие этой ценной, экономически значимой культуры, поэтому его изучение играет большую роль для развития селекции гороха (Макашева Р.Х., 1979; Соболев Д.В., 2009; Вишнякова М.А., 2012). В настоящее время с развитием молекулярной биологии и генетики появились методы, позволяющие проводить оценку полиморфизма на уровне ДНК. Одним из наиболее современных методов ДНК-анализа является изучение микросателлитных локусов. В геноме гороха посевного было обнаружено большое число микросателлитов, однако распределение их аллелей в генотипах отдельных линий и сортов практически не исследовано (Loridon К. et al., 2005). Типирование с помощью микросателлитных маркеров позволяет создавать базы данных для идентификации и паспортизации сортов и линий гороха, а также для

дальнейшего планирования эффективных скрещиваний, в которых выявляется наибольший генетический полиморфизм (Дрибноходова О.П., 2009).

В Башкортостане, в Чишминском селекционном центре селекцией гороха занимаются более 70 лет. Здесь создана целая серия сортов, отвечающих требованиям своего времени. Современная селекция сталкивается с узкой генетической основой исходного материала и необходимостью оценки его генетического разнообразия. Ранее в Башкортостане оценка исходного материала гороха проводилась только по биологическим и агрономическим признакам. Необходимо привлечение качественно новых, в частности, молекулярно-генетических методов.

Цель работы - выявление генетического разнообразия образцов гороха местной и инорайонной (в том числе зарубежной) селекции для оценки и паспортизации источников ценных признаков, актуальных при создании сортов в условиях Предуральской степи Башкортостана.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Определить характер и продолжительность основных фаз развития у образцов гороха;

2. Изучить важнейшие морфоструктурные признаки и выделить ценные источники, перспективные для селекции;

3. Оценить образцы по продуктивности и устойчивости к полеганию;

4. Изучить генетический полиморфизм образцов гороха и выявить дифференциацию изученного генофонда на основе ДНК-типирования;

5. Составить генетические паспорта изученных сортов и линий.

Научная новизна. Впервые в Республике Башкортостан проведен анализ молекулярно-генетического полиморфизма коллекционного материала гороха зернового направления использования с помощью микросателлитных маркеров. Установлен характер распределения аллелей микросателлитных локусов у изученных образцов, проведена оценка их генетического разнообразия. По результатам комплексной оценки образцов гороха, впервые изученных в условиях

Предуральской степи Башкортостана, выделены источники для селекции по ряду хозяйственно-ценных признаков и свойств.

Практическая значимость исследования. В результате проведенной работы были выделены и рекомендованы для использования в селекции источники ценных свойств и признаков. Составлена база данных, представляющая собой молекулярно-генетическое описание исследованных образцов гороха. Полученные генетические паспорта сортов и линий гороха могут быть в дальнейшем использованы в селекции, при передаче сортов в Госкомиссию и для контроля чистоты посевного материала, а также для поиска маркеров хозяйственно-ценных признаков.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на Всероссийской научно-практической конференции «Роль науки в инновационном развитии сельского хозяйства», посвященной 75-летию со дня рождения У.Г. Гусманова (Уфа, 2010), Шатиловских чтениях «Новые сорта сельскохозяйственных культур - составная часть инновационных технологий в растениеводстве», посвященных 115-летию Шатиловской СХОС (Орел, 2011), Всероссийской молодежной конференции «Актуальные проблемы генетики и молекулярной биологии» (Уфа, 2012), Региональном конкурсе молодых ученых «Современные научные исследования в свете учений Н.И. Вавилова и П.Н. Константинова», посвященном 125-летию со дня рождения Н.И. Вавилова и 135-летию со дня рождения П.Н. Константинова (Усть-Кинельский, 2012), Конкурсе на лучшую научную работу молодых ученых вузов и научных учреждений Республики Башкортостан (Уфа, 2013).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 4 публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 157 страницах, содержит 17 рисунков и 12 таблиц и состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследований, результатов исследований и их обсуждений, заключения, выводов, списка цитированной литературы, включающего 216 работ, и 14 приложений.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Народнохозяйственное значение гороха

Горох - хорошо известная издавна культура. Благодаря большой приспособленности к различным условиям произрастания, он широко распространен во многих странах мира. В России горох культивируется на обширной территории.

Почти во всех зонах страны, за исключением районов с крайне засушливым климатом, при соблюдении правильной агротехники горох дает высокие устойчивые урожаи, относительно слабо повреждается вредителями.

Горох - высокобелковая культура. По данным Всероссийского института растениеводства, в зерне гороха содержится в среднем 27,8% сырого белка с колебаниями от 20,4% до 35,7%, 1,2% жира, 3,3% золы, 43,2% крахмала и 4,5 % клетчатки на абсолютно сухой вес. Кроме того, в семенах гороха находится большое количество ферментов, а также витаминов (ретинол - витамин А, тиамин - Вь рибофлавин - В2, ниацин - В3, пантотеновая кислота - В5, пиридоксин - Вб, фолацин - В9, аскорбиновая кислота - С) и минеральных веществ (кальций, железо, магний, фосфор). По количеству таких витаминов, как В! и В2, горох в 3-5 раз превосходит томаты и морковь (Вербицкий Н.М., 1970; Макашева Р.Х., 1973, 1979; Ложкина О.В., 2010; Зотиков В.И. с соавт., 2010, 2011; Кондыков И.В с соавт., 2011; Лысенко A.A., 2011; Шурхаева К.Д., 2011). Горох содержит все незаменимые аминокислоты (метионин, триптофан, лизин, валин, лейцин, изолейцин, треонин, фенилаланин), особенно важные для нормальной жизнедеятельности живого организма. Сбалансированность их у гороха значительно выше, чем у зерновых злаковых. Водорастворимая фракция, наиболее легко усваиваемая организмом, составляет большую часть белка семян, достигая в отдельных случаях 36-87% и 80-85% в зеленой массе, в зависимости от сортовых особенностей и условий возделывания. (Неклюдов Б.М. с соавт., 1968; Сереньев В.М. с соавт., 1970; Володин В.И., 1981; Соболев H.A., 1983). Это свидетельствует о том, что по сравнению с зерновыми колосовыми культурами

горох намного богаче белком (Федотов B.C., 1960; Ермаков А.И. с соавт., 1972; Макашева Р.Х., 1973, 1979).

Горох дает высокобелковый продовольственный продукт, удобный при хранении и перевозках. В питании населения в настоящее время растительный белок занимает значительное место, он более дешевый в сравнении с белками животного происхождения.

Горох - хороший концентрированный корм для скота. Килограмм его зерна приравнивается к 1,17 кормовой единицы и содержит 191 г переваримого протеина. Мука из гороха используется с большей эффективностью при выпойке молодняка сельскохозяйственных животных. Скармливание свиньям и другим животным гороха в виде дерти в смеси с другими кормами увеличивает качество сала и мяса (Вербицкий Н.М., 1970; Бенкен И.И. с соавт., 1977).

Гороховая солома по своим кормовым достоинствам не уступает сену среднего качества. В ней содержится до 9% белка - в 2 раза больше, чем в овсяной. Солома гороха может служить ценным компонентом при силосовании кукурузы, т.к. увеличивает содержание белка в силосе.

Горох, как и все бобовые растения, усваивает с помощью клубеньковых бактерий, живущих на его корнях, свободный азот воздуха. По количеству усваиваемого таким образом азота среди других бобовых горох занимает одно из первых мест.

Академик Д.Н. Прянишников приравнивал бобовое растение к работающему на даровой энергии солнечного луча миниатюрному заводу по производству соединений азота, которые служат полноценным источником питания растений (Макашева Р.Х., 1971а, 19716, 1979).

После уборки гороха, в зависимости от урожая, в почве остается от 60 до 80 килограмм азота на 1 га, что соответствует 0,25-0,4 т минерального азотного удобрения. Кроме того, его корни обладают сильной растворяющей способностью, благодаря чему он хорошо усваивает питательные вещества из труднорастворимых соединений почвы. Горох хорошо усваивает, например, фосфор из фосфоритной муки, которая для многих культур оказывается

недоступной. Корни гороха, проникая в глубокие почвенные слои, извлекают оттуда недоступные для других растений питательные вещества.

В связи с указанными выше особенностями, горох является отличным предшественником для зерновых, технических и других сельскохозяйственных культур. Многочисленные данные научно-исследовательских институтов и практика передовых хозяйств показывают, что занятые горохом на зерно пары эффективнее не только в чистых, но и в некоторых занятых парах (например, викоовсяных). Замена чистых паров занятым горохом паром позволяет значительно увеличить сбор зерна с гектара, повысить содержание белка в урожае и обогатить почву азотом (Хангильдин В.Х. с соавт., 1986).

Современные методы биотехнологии открывают новые возможности использования гороха в технике (получение спирта, биодеградирующих полимеров и др.), в медицине и фармацевтике (Соболев Д.В., 2009).

1.2. История культуры, распространение и перспективы развития

Происхождение начального комплекса, породившего современное разнообразие форм рода Pisum, уходит в глубокую древность. Ранее весь род Pisum по комплексу морфологических признаков и экологических свойств, по генотипической обоснованности подразделялся на 6 видов. Так, JI. И. Говоров выделял в роде Pisum два возделываемых вида - P. sativum (L.) sensu amplissimo и Р. abyssinicum Braun, и четыре диких вида - P. formosum (Stev.) Boiss., P. fiilvum Sibth. et Sm., P. humile Boiss. et Noe и P. elatius (MB.) Stev. Вид P. formosum считался наиболее резко обособленным от других видов, представляющим собой связующее з�