Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Наследование признака "розовая окраска венчика" у крупноплодной земляники Fragaria x ananassa Duch.

ВАК РФ 03.02.07, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Наследование признака "розовая окраска венчика" у крупноплодной земляники Fragaria x ananassa Duch."

На правах рукописи

(\ КУЗНЕЦОВА ЛЮБОВЬ ЛЕОНИДОВНА

НАСЛЕДОВАНИЕ ПРИЗНАКА «РОЗОВАЯ ОКРАСКА ВЕНЧИКА» У КРУПНОПЛОДНОЙ ЗЕМЛЯНИКИ РЯАСАША хАШШЯЗА 1ШСН.

03.02.07 - генетика

005013641

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

1 5 идр 2012

Новосибирск 2012

005013641

Работа выполнена в лаборатории популяционной генетики растений Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института цитологии и генетики СО РАН, г. Новосибирск.

Научный руководитель:

кандидат биологических наук Батурин Сергей Олегович

Официальные оппоненты:

Дорогина Ольга Викторовна, доктор биологических наук, профессор, заведующая лабораторией интродукции редких и исчезающих видов, Центральный сибирский ботанический сад СО РАН, г. Новосибирск

Мочалова Ольга Владимировна, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории селекции и генетики плодовых культур, ГНУ НИИ Садоводства Сибири им. М.А. Лисавенко, г. Барнаул

Ведущее учреждение:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный аграрный университет", г. Новосибирск

Защита диссертации состоится « 11 _»(WPC/tJ 2012 г. на утреннем заседании диссертационного совета Д 003.011.01 по защите диссертаций на соискание учёной степени доктора наук в ИЦиГ СО РАН в конференц-зале Института по адресу: 630090, г. Новосибирск, проспект Ак. Лаврентьева, 10, тел/факс: (383) 333-12-78, e-mail: dissov@bionet.nsk.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИЦиГ СО РАН.

Автореферат разослан чРЬ » ГЩМйу 2012 г.

Учёный секретарь JP

диссертационного совета, \

доктор биологических наук U Хлебодарова Т.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Крупноплодная (садовая) земляника Fragaria ananassa Duch. (2n = 8x = 56) возникла в Европе в первой половине осемнадцатого века при спонтанной гибридизации октоплоидных икорастущих американских видов F. virginiana Duch. и F. chiloensis (L.) Mill. Darrow, 1966). В настоящее время преобладающее число сортов октоплоидной рупноилодной земляники F. х ananassa имеет белую окраску венчика, [оявление розовоцветковых образцов в сортименте F. * ananassa произошло остаточно спонтанно, в результате удачных экспериментов J. Ellis (1962) по (сжродовому скрещиванию садовой земляники F. х ananassa (2п = 8х = 56) и апчатки болотной Potentilla palustris L. (Comarum palustre (L.) Scop.) (2n = 6x = 2), имеющей лепестки бордового цвета. Мировой сортимент земляники с озовыми цветками насчитывает около 20 сортов и гибридов. Все они находят сключителыю декоративное применение и не способны давать довлетворительный урожай плодов с приемлемыми вкусовыми качествами Mabberley, 2002). Именно поэтому в селекционной работе с розовоцветковой емляникой наиболее важной является задача повышения продуктивности и лучшения качества плодов. Однако, несмотря на все недостатки, •уществующие розовоцветковые сорта пользуются большим спросом садоводов-нобителей, и, кроме того, находят широкое применение в ландшафтном изайне (Bentvelsen, Bouw, 2006). Одним из перспективных направлений елекции крупноплодной земляники стало создание розовоцветковых сортов с емонтантным типом плодоношения, которые имели бы ценность не только как екоративные, но и как ягодные культуры. Именно это двойное назначение елает розовоцветковые сорта земляники особо привлекательными для спользования в садоводстве, хотя их создание затруднено последствиями ежродового происхождения, такими как повышенная женская стерильность, фиводящая к развитию деформированных плодов и гибель проростков и овенильных растений при семенной репродукции (Батурин, Кузнецова, 2010). Несмотря на все трудности, в Европе, Америке, Канаде уже достигнут определенный успех в этом направлении (Khanizaden, 2000; Bentvelsen, Bouw, 2006).

В известных нам научных публикациях не упоминается о генетическом анализе признака «розовая окраска венчика» у F. * ananassa. Отсутствие понимания характера наследования нового для октоплоидной крупноплодной земляники признака «розовая окраска венчика» делает работу селекционеров скорее поисково-экспериментаторской, чем планомерной, базирующейся на прогнозируемых результатах скрещиваний. Именно поэтому возникла необходимость проведения данного исследования. Настоящее исследование представляет интерес для частной генетики крупноплодной земляники и изучения наследования признаков у полиплоидов в целом.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы являлось изучение характера наследования розовой окраски венчика в потомствах F. х ananassa при различных способах семенной репродукции и создание исходного материала для селекции розовоцветковой земляники ягодно-декоративного назначения в сибирском регионе.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить репродуктивные особенности сорта Pink Panda и гибрида F! С 141, имеющих розовую окраску венчика.

2. Изучить наследование признака «окраска венчика» при анализирующем скрещивании розовоцветковых форм с белоцветковыми образцами F. х ananassa.

3. Выявить характер наследования признака «розовая окраска венчика» в семенных потомствах розовоцветковых доноров при самоопылении.

4. Провести отбор перспективных гибридов, сочетающих декоративные свойства и высокую продуктивность, для создания исходного материала в селекции розовоцветковых форм F. * ananassa.

Научная новизна

В настоящей диссертационной работе:

• Впервые проведен генетический анализ признака «розовая окраска венчика» при различных способах семенной репродукции.

• Показано, что наследование изучаемого признака осуществляется в соответствии с моделью полисомического наследования с хроматидной сегрегацией аллелей в гаметах.

• Впервые определен генотип, а также семенная продуктивность и качество пыльцы у доноров розовой окраски венчика F. * ananassa.

• Разработаны эффективные схемы скрещиваний, позволяющие получать гибриды с желаемыми фенотипами с заранее известной частотой.

• Создана уникальная коллекция генотипов розовоцветковой земляники, включающая более 50 зимостойких ремонтантных образцов, приспособленных к условиям Западной Сибири.

Практическая значимость работы

Селекция F. х ananassa с участием первых розовоцветковых сортов чаще строилась на использовании их в качестве опылителей в поисковых экспериментах и отборе удачных фенотипов в потомствах (Khanizaden, 2000). Понимание особенностей наследования признака «розовая окраска венчика» оптимизирует схемы скрещиваний за счет возможности прогнозирования появления в гибридном потомстве растений с желаемым фенотипом, что позволит вести с большей эффективностью отбор по декоративным качествам и продуктивности.

Основные положения, выносимые на защиту:

Розовая окраска венчика у í * ananassa (2п=8х=56) детерминируется юногешю с полисомическим характером сегрегации аллелей в гибридных отомствах;

Интенсивность окраски лепестков у F. * ananassa зависит от числа оминантных аллелей (/') в генотипе растения.

Апробация работы. Основные результаты диссертационного «¡следования были представлены на Международной конференции «FOOD-IMICS: A Science for Nutrition, Health and Wellness in the Post-Genomic Era» Италия, Чезена, 2009), Всероссийской молодежной научной конференции Фундаментальные и прикладные аспекты современной биологии» (Россия, омск, 2010), Всероссийской молодежной научно-практической конференции Перспективы развития и проблемы современной ботаники» (Россия, [овосибирск, 2010), Международной конференции «Генетика, геномика и иотехнология растений» (Россия, Новосибирск, 2010), Международном онгрессе растениеводов «Science and Horticulture for People» (Португалия, 1иссабон, 2010).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 12 ечатных работ, в том числе 3 статьи в рецензируемых отечественных журналах, екомендованных ВАК.

Вклад автора. Основная часть работы выполнена автором амостоятелыю. Анализ образцов растительной ткани был выполнен отрудниками лаборатории Молекулярной биологии и цитометрии факультета енетики и селекции растений Университета технологии и естественных наук, г. ыдгощ, Польша, под руководством профессора сельскохозяйственных наук октора Эльвиры Сливинска.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, бзора литературы, описания материалов и методов, результатов, обсуждения, ыводов, библиографического списка, списка публикаций по теме диссертации, абота изложена на 109 листах машинописного текста, содержит 16 рисунков и 13 таблиц. Список литературы включает 109 источников (27 отечественных и 82 арубежных).

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Экспериментальная работа была выполнена в лаборатории популяционной генетики ИЦиГ СО РАН. Материал выращивался на участке селекционно-генетического комплекса ИЦиГ СО РАН (г. Новосибирск), а также в условиях закрытого грунта в 2007-2011 годах.

Объектом исследования являлись сеянцы поколений F) и I). полученные с участием розовоцветковых доноров - сорта английской селекции Pink Panda (синоним Frei) и голландского гибрида Fi С141, представленного тремя сеянцами: № 61-1 - темно-розовый венчик, регистрационный номер цвета - 15 RHS 63В, согласно мини-атласу цветов Королевского садоводческого общества

3

(Royal Horticultural Society mini color chart); № 61-2 - пурпурный венчик, цвет 19 RHS 67А; № 61-3 - темно-пурпурный венчик, цвет 19 RHS 58А.

Предметом исследования являлся признак «розовая окраска венчика». В качестве материнских родительских форм в анализирующих скрещиваниях были использованы высокоурожайные зимостойкие гибриды F. * ananassa семьи № 7 [96/10-78-4 х Крымская ремонтантная], из коллекционного фонда лаборатории популяционной генетики растений ИЦиГ СО РАН. Также в эксперименты вовлекались следующие образцы и сорта F. х ananassa: 58д [матроморфный сеянец сорта Комсомолка], Д-3-3-1 [матроморфный сеянец сорта Пурпуровая], JI-1-15-1 [образец, полученный в режиме свободного опыления сеянца агамоспермного происхождения - Н-4-4-2] и растения сорта Elin.

Определение фертильности пыльцы проводили на препаратах пыльцевых зерен, извлеченных из предварительно фиксированных в растворе Фармера полураскрытых бутонов (Барыкина, 2004). Препараты окрашивали солянокислым спиртовым кармином по методике Snow (1965).

Подсчет числа хромосом у сорта Pink Panda проводили при помощи микроскопа Zeiss Axiostar Plus на временных препаратах меристематической зоны корешков, окрашенных лактопропионовым орсеином по методике Preeda et al. (2007) с модификациями.

Для определения плоидности сеянцев, полученных от самоопыления сорта Pink Panda, использовали проточный цитометр CyFlow Green Partee (Münster, Германия). Анализ проведен в Университете технологии и естественных наук (г. Быдгощ, Польша) по методике Galbraith et al., (1983). Гистограммы анализировали с использованием компьютерной программы DPAC v.2.2.

Завязываемость семян (семенификация, %) определяли как отношение нормально выполненных семян к общему числу завязей в цветке. Вычисление средней арифметической, среднего квадратического отклонения и ошибки средней проводили стандартными методами с использованием программы MS Excel.

Зимостойкость и устойчивость гибридов к пятнистостям листьев оценивали согласно методике A.A. Зубова и И.В. Поповой (1995).

Для интерпретации результатов использована модель полисомической сегрегации аллелей, основанная на гипергеометрическом распределении частот гамет у автополиплоидов, в частности, у октоплоидной земляники (Feller, 1967; Малецкий, 2000). Частота гамет (qk) с к доминантными аллелями и (п-к) рецессивными аллелями находится по формуле:

где 2п - число хроматид в полиплоидной клетке перед началом первого мейотического деления, 2п, - число хроматид с доминантным аллелем Р,

Чк= —~- П к-

(1)

(2п-2п1) - число хроматид с рецессивным аллелем р. К примеру, у октоплоидной гетерозиготы с семью доминантными аллелями (генотип Р7р') распределение генотипов гамет запишется как:

(У)0*У + (У)(Р^У + (УХ-, т

(?) '

Соотношение аутотетраплоидных гамет будет следующим:

0,55 Р*р °+0,40Р3р ;+0,05 Р2р2= 1 (3)

Используя формулу (1) были рассчитаны частоты гамет, образуемых родительскими формами, различающимися по соотношению доминантных и рецессивных аллелей (табл.1).

Таблица 1. Ожидаемые частоты аутотетраплоидных гамет у октоплоида при хроматидном типе сегрегации аллелей по локусу, контролирующему розовую окраску венчика у Г. х апапазза

Родительский генотип Частоты гамет

Р°р4 Р'р3 Р'Р1 Р'р1 Р'р0

п0 8 Р р 1,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000

Р'Р' 0,5500 0,4000 0,0500 0,0000 0,0000

Р2р6 0,2720 0,4835 0,2176 0,0264 0,0005

Р3Р> 0,1154 0,3956 0,3709 0,1099 0,0082

Р4Р4 0,0385 0,2462 0,4306 0,2462 0,0385

0,0082 0,1099 0,3709 0,3956 0,1154

РбР3 0,0005 0,0264 0,2176 0,4835 0,2720

Р'Р' 0,0000 0,0000 0,0500 0,4000 0,5500

Р*Р° 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 1,0000

Соответствие теоретических и эмпирических частот распределения при оценке сегрегации по признаку «окраска венчика» в семенных потомствах оценивали при помощи статистического критерия согласия G (Weber, 1986; Sokal, Rohlf, 1995). В таблицах, представляющих результаты генетического анализа, теоретически ожидаемые частоты определенных фенотипов по окраске венчика обозначены буквой Е, а частоты фенотипов, полученные в опыте, обозначены буквой О.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Изучение репродуктивных особенностей доноров розовой окраски венчика - сорта Pink Panda и гибрида Fi С-141

При самоопылении сорт Pink Panda формирует мелкие безвкусные ягоды на небольшом числе цветков; плодовитость варьирует от 21% до 34%. Доля полноценных семянок на ягоду составила 33,9 ± 1,8%. Всхожесть семян Pink Panda, развившихся в условиях инбридинга, в различные годы колебалась от 12,5% до 71,3%. Проростки часто погибали, и до цветения доживала незначительная часть сеянцев - в среднем 3,5% от числа взошедших семян.

При самоопылении образца С 141 завязываемость семян составила 51,5 ± 4,1 %. Всхожесть семян оказалась довольно высокой - 93,3 %, хотя большая часть растений (87,3 %) погибала на разных стадиях развития, вероятно, вследствие инбредной депрессии. При использовании гибрида ?! С 141 в качестве опылителя в анализирующих скрещиваниях, всхожесть семян варьировала от 85,7% до 97,8%. Выживаемость ювенильных растений варьировала от 31,2% до 91,0%.

<а ж А VJP * ф • • -••

f и • т w

® ' % ф • • • •

« т в

»6 • от

Рис. 1. Пыльцевые зёрна: а) - растений сорта Pink Panda, стрелками указаны крупные пыльцевые зерна (предположительно возникшие из монад); б) - гибрида F, С-141.

Жизнеспособность пыльцевых зерен у сорта Pink Panda составила 90,4 ± 0,73%, что свидетельствует о хорошем качестве пыльцы сорта. Однако наряду с типичными, на препаратах можно было наблюдать очень крупные пыльцевые зерна округлой формы, доля которых составила 1,4 %. Такие пыльцевые зерна могут возникать в результате нарушения нормального течения мейоза из нередуцированных микроспор - диад или монад (рис. 1а). Процент окрашенных зерен у растений гибрида F! С 141 оказался значительно ниже -65,39 ± 2,07%, что свидетельствует о наличии нарушений в микроспорогенезе у данного гибрида (рис. 16).

Число хромосом и содержание ДНК у доноров розовой окраски венчика

Изучение метафазных пластинок в клетках зоны роста корешков сорта ?ink Panda выявило наличие разного числа хромосом от 2п=28 до 2п=70. Лреобладающими были клетки с 2п=35 и 2п=39-49 (рис. 2). Таким образом, в роматических тканях сорта Pink Panda наблюдалась явно выраженная киксоплоидия. Следовательно, потомство Pink Panda от самоопыления и "ибридизации с F. х ananassa может иметь разное число хромосом, что Ьбъяснило бы полную или частичную мужскую и женскую стерильность некоторых из них.

Рис. 2. Метафаза в соматических клетках корня сорта Pink Panda: а) 2п = 28; б) 2п = 42; в) 2п = 56; г) 2п = 70.

Была проведена оценка общего содержания ДНК и его соответствие уровню плоидности у трех случайным образом отобранных сеянцев, полученных от самоопыления сорта Pink Panda и гибрида Fi С 141 с помощью проточной цитометрии. Следуя значению внутреннего стандарта (редька посевная, сорт I Saxa), было определено общее содержание ДНК, выраженное в пикограммах (пг) на клетку. Содержание ДНК у растений крупноплодной земляники сорта Mieze Schindler (стандарт, 2п = 8х = 56) составило 1, 856 ± 0, 011 пг; у сеянцев сорта Pink Panda и гибрида F, С 141 - 1, 886 ± 0, 016 пг и 1,881 ± 0,015 соответственно, что указывает на преобладание октоплоидной группы клеток в исследуемых образцах сеянцев, т.е. 2п = 56.

Сегрегация признака «розовая окраска венчика» при анализирующих

скрещиваниях

Для изучения наследования розовой окраски венчика в анализирующих скрещиваниях с участием гибрида Р] С 141 было осуществлено 18 комбинаций скрещиваний. В целом за время проведения исследования было проанализировано 870 сеянцев. Доля появления белоцветковых сеянцев в потомстве, рассчитанная на основе модели полисомического наследования (табл. 1), позволяет предположить, что розовоцветковые образцы № 61-1 и № 612 имеют генотипы Р'р' и Р'р3, соответственно.

Таблица 2. Сегрегация по интенсивности окраски венчика в потомстве при анализирующих скрещиваниях

Белые Светло-розовые Розовые Темно-розовые Пурпурные Всего G

Fragaria х ananassa х № 61 -1

О 27 134 277 134 15 587 7,48

Е 22,6 144,5 252,8 144,5 22,6 587,0

Fragaria х ananassa х № 61 -2

О 5 31 117 100 30 283 5,20

Е 2,3 31,0 105,0 112,0 32,7 283,0

Go,os = 9,49, df= 4

Среди гибридных потомков наблюдалась непрерывная изменчивость окраски венчика от бледно-розовой до пурпурной. Полученное в эксперименте распределение частот каждого фенотипа согласуется с теоретически ожидаемыми (табл. 2, рис. 3).

1 130 ■

i 1 I ЙЯ Н Я И........

5».ЧЬ:Й Сэетяо-рсз. ?СМ«йЙ TSVH3-J50J. Пур Фенотип

О 3 спяге

; 103 ; ЯОааддэемсе

Ij

се.яый Свто-рог. ?0528ЫЙ "буно-дез. ПуЧ1РУР Фенотип

Рис. 3. Соответствие теоретических частот появления различных фенотипов частотам, полученным в опыте: а — К х апапазза х № 61-1; б - Г. х апапахха ' № 61-2.

При использовании в качестве опылителя растения сорта Pink Panda, доля белоцветковых потомков в F, составила в среднем 63 ± 5,3 % (табл. 3).

Согласно таблице 1, такая доля рецессивных генотипов возможна в том случае, когда родительская розовоцветковая форма имеет один доминантный аллель Р. Однако, следуя логике используемой модели, растению, имеющему венчик с розовой окраской 15 RHS 68С, должен соответствовать генотип с 3 или 4 доминантными аллелями (Р3р4 или Р4р4). Такое несоответствие сегрегации при анализирующих скрещиваниях ожидаемым соотношениям, возможно, обусловлено межродовым происхождением сорта, когда имеет место нарушение парной конъюгации хромосом, гибель зародышей, ювенилов и т.д., что может вызывать изменение ожидаемых частот потомков, например, появление избыточной доли определенных фенотипов (в частности - белоцветковых). Обнаруженная нами у сорта Pink Panda миксоплоидия, а также нарушения в микроспорогенезе - события, которые могут существенно изменять ожидаемую частоту появления гамет определенных генотипов (Кунах, 1995; Allard, 1999).

Таблица 3. Сегрегация по окраске венчика в потомствах F,, полученных с участием сорта Pink Panda (опылитель)

Материнская форма Окраска венчика сеянцев

белый окрашенный всего G

58д О Е 52 9,7 32 74,3 84 120,7

Д-3-3-1 О Е 9 1,4 3 10,6 12 25,9

Л-1-15-1 О Е 15 2,5 7 19,5 22 39,4

сорт Elin О Е 6 1,4 6 10,6 12 10,6

Итого О Е 82 15,0 48 115,0 130 194,6

Go,05= 3,84, df= 1

Сегрегация признака «окраска венчика» в потомствах, полученных в режиме самоопыления

Изучение наследования розовой окраски венчика в потомствах от самоопыления было проведено на трех розовоцветковых образцах: № 61-1, № 61-2 и № 61-3. В целом было проанализировано 138 сеянцев. Согласно полученным результатам, чем больше доминантных аллелей содержит в себе генотип родительской формы, тем больше доля растений с темноокрашенными венчиками в инбредном потомстве. Данные эксперимента хорошо согласуются с теоретически ожидаемыми (табл. 4., рис.4).

Таблица 4. Сегрегация по окраске в потомствах 1( гибрида С 141 р!

Фенотипы по окраске венчика Всего в

Белый Розовые жилки Бледно-розовый Светло-розовые Розовые Темно-розовые Инт,-розовые Пурпурные Бордовые

№61-1 (Генотип Р'р')

О 0 0 8 8 11 7 2 1 0 37 7,26

Е 0,1 0,7 3,5 8,5 11,4 8,5 3,5 0,7 0,1 37

№61-2 (Генотип Р5р3 )

О 0 0 1 3 8 12 8 3 0 35 1,56

Е 0,0 0,1 0,6 3,1 7,9 11,2 8,4 3,2 0,5 35

№61-3 (Генотип Рбр2 )

О 0 0 0 0 3 16 23 20 4 66 3,22

Е 0,0 0,0 0,1 0,8 4,8 14,8 23,2 17,4 4,9 66

С0,о5 = 15,5^=8

Среди инбредных потомков так же, как и в случае с анализирующими скрещиваниями, наблюдалась изменчивость по изучаемому признаку (рис. 5.)

Рис. 4. Соответствие теоретических частот появления фенотипов частотам, полученным в опыте при самоопылении: а - № 61-1 (генотип Р4р4)', б - № 61-2 (генотип Рр3); в - № 61 -3 (генотип Р6р2).

Рис. 5. Варьирование окраски венчика в инбредном потомстве розовоцветковых образцов: а - белая; б - белая, с окрашенными жилками лепестков, в - бледно-I розовая; г - светло-розовая; д - розовая; е - ярко-розовая; ж - темно-розовая; з -пурпурная; и-бордовая.

i i

I

Анализ инбредного потомства сорта Pink Panda

i Генетический анализ потомства от самоопыления сорта Pink Panda

выявил присутствие в семенном потомстве до 30,0% белоцветковых сеянцев. Такая доля сеянцев является избыточной для предполагаемого генотипа Pink Panda - Р!р'. Как и в случае с результатами анализирующего скрещивания, имеется несоответствие полученного распределения ожидаемому (табл. 5). Недостаточно большая выборка растений в данном опыте, обусловленная высокой летальностью проростков, не позволяет в полной мере оценить согласие экспериментальных данных с теоретическими. Тем не менее, среди потомков с окрашенными цветками мы наблюдали изменчивость по интенсивности окраски венчика с наличием сеянцев с ярко-розовыми и даже темно-розовыми цветками. | что свидетельствует о наличии у Pink Panda как минимум трех доминантных аллелей, детерминирующих выработку пигмента.

i 11

I ]

Таблица 5. Сегрегация по окраске венчика в потомствах 1ь полученных с участием сорта Pink Panda

Фенотипы по окраске венчика Всего окрашенных Всего

Белый Розовыеж илки Бледно-розовый Светло-розовые Розовые Темно-розовые ш 3 ■ и h о С ет ,3 о К а, Пурпурн ый Бордо вый

О 6 0 0 5 5 3 1 0 0 14 20

Е 0,3 1,8 4,8 6,4 4,5 1,8 0,4 0,0 0,0 19,7

G = 26,38; df=l;G0,o5 = 3, 84

Сеянцы, полученные от самоопыления Pink Panda, значительно уклонялись от фенотипа исходного сорта. Различия среди потомков наблюдались по таким признакам как высота растений, площадь и степень насыщенности зеленой окраски листа, способность развивать наземные столоны, интенсивность окраски венчика.

Создание исходного материала для селекции крупноплодной розовоцветковой ремонтантной земляники

Скрещивания отборных ремонтантных белоцветковых форм (растения семьи № 7), обладающих рядом ценных признаков, таких как высокая зимостойкость, крупноплодность и хороший вкус плодов, с голландским гибридом Fi С 141 позволили получить в потомстве урожайные ремонтантные крупноплодные растения, имеющие при этом высокие декоративные качества. Конечной целью являлось создание розовоцветковой земляники двойного назначения, удовлетворяющей разнообразным запросам потребителей, преимущественно садоводов-любителей. Среди 870 потомков было отобрано 18 перспективных гибридов из 6 комбинаций скрещиваний - № 7-9 х № 61-2; № 7-1 х № 61-2; № 7-29 х № 61-3; № 7-7 х № 61-1; № 7-25 х № 61-1; № 7-11 х № 61-1. Отобранные гибриды имели крупные цветки различной интенсивности окраски - от светло-розовой (16 RHS 54D) до пурпурной (13 RHS N57A) - и крупные плоды правильной формы. Отдельные гибриды были размножены вегетативным способом и переданы в 2010 году в селекционные учреждения для эколого-селекционного испытания: гибриды № 07/93-3 [№ 7-1 х № 61-2] и № 07/80-19 [05/11 -51 -2 х № 61 -2] в НИИ Садоводства Сибири им. М.А. Лисавенко СО РАН (г. Барнаул), а гибриды 07/93-17 [№ 7-1 х № 61-2] и 07/80-149 [05/11-51-2 х № 61 -2] в ФГУП Новосибирская зональная станция садоводства Россельхозакадемии (г. Бердск). Кроме того, для получения розовоцветковых гибридов были использованы сортолинейные скрещивания, инбридинг и скрещивание отборных гибридов. По результатам отбора был создан гибридный фонд зимостойких розовоцветковых земляник, формирующих достаточно крупные ягоды. Фонд включает 19 перспективных гибридов с насыщенной розовой окраской венчика,

в том числе 3 полумахровые формы (№ 80-57, № 80-134, № 80-149) из 5 комбинаций скрещиваний [№ 7-9 х № 61-2; № 7-1 х № 61-2; № 05/11-51-2 х № 61-2; № 5-11 х № 61-2; № 7-29 х № 61-3], а также 17 гибридов с нежно-розовой окраской цветков из трех комбинаций скрещивания [№ 58-2-1 х № 61-2; № 58-13 х № 61-1], в том числе 6 полумахровых [№ 80-80, № 80-104, № 80-115, № 80135, № 91-19, № 122-11]. Все отобранные гибриды стабильно сохраняли окраску цветков в течение нескольких лет наблюдения.

Таблица 6. Краткая характеристика отборных розовоцветковых гибридов

Гибрид Происхождение Цвет венчика по шкале RHS Максимальная величина ягод, г Вкус плодов, балл Зимостойкость Устойчивость к пятнистостям листьев

07/80-149 №05/11-51-2 х № 61-2 14RHS 61С 20,3 4 Зимостойкий Устойчив

07/93-17 № 7-1 х № 61-2 15RHS 68С 25,1 4 Зимостойкий Устойчив

07/80-19 №05/11-51-2 х № 61 -2 19RI1S 67А 23,3 4,5 Высоко-зимостойкий Устойчив

07/93-3 №7-1 х № 61-2 14RHS N57D 22,6 4,5 Зимостойкий Среднеустойчив

08/15-12-5 Сорт Ruby х № 61-2 I5RHS 68С 21,4 4,3 Высоко-зимостойкий Устойчив

В настоящее время совершенно новым направлением в селекции крупноплодной земляники стало создание сортов, которые сохраняют сортовые особености при семенном размножении. Используя теоретические соотношения частот фенотипов в потомстве рассчитанные на основе используемой модели, были отобраны растения № 47-3 (пурпурный цвет венчика 14 КИЙ Ш7А) и № 4720 (розовый цвет венчика 13 ЯШ 55В), которые при скрещивании между собой формируют в потомстве сеянцы преимущественно с розовыми и темноокрашенными венчиками. Использование форм с большим количеством доминантных аллелей позволяет получать в гибридных потомствах однородные по окраске венчика сеянцы. Так, при скрещивании образца № 47-3 (Р5р3) и гибрида Р, С 141 (Р"р2) удалось получить в семенном потомстве сеянцы преимущественно с темно-розовыми цветками, что открывает перспективы создания сортов с семенным воспроизводством.

выводы

1. У розовоцветковых образцов /•'. * ananassa аллель розовой окраски венчика (Р) является доминантным, наследуется моногенно с полисомическим хроматидным характером сегрегации в гибридном потомстве.

2. При анализирующих скрещиваниях с участием розовоцветковых форм F. х ananassa в потомстве наблюдается два класса сеянцев - белоцветковые и с окрашенным венчиком. Их появление соответствует частотам, описываемым моделью полисомического наследования с хроматидной сегрегацией аллелей в гаметах.

3. Среди розовоцветковых сеянцев гибридного потомства выявлена изменчивость интенсивности окраски венчика от светло-розовой до бордовой. Интенсивность окраски зависит от числа доминантных аллелей в генотипе.

4. Донор розовой окраски лепестков - гибрид С 141 является октоплоидом, а сорт Pink Panda - миксоплоидом, формирующим при самоопылении преимущественно сеянцы с 2п = 8х =56.

5. Использование модели моногенного наследования розовой окраски венчика с полисомическим характером сегрегации позволяет прогнозировать долю гибридных сеянцев с желаемой окраской венчика в направленных скрещиваниях розовоцветковых образцов F. х ananassa, что способствует веденшо эффективного отбора по декоративным качествам и продуктивности.

6. Создан гибридный фонд розовоцветковый земляники, насчитывающий более 50 генотипов с повышенной зимостойкостью. Все отобранные формы обладают способностью к непрерывному цветению и плодоношению в течение летнее-осеннего периода вегетации и пригодны для дальнейшего включения в селекционные программы.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи:

1. Батурин С.О., Кузнецова Л.Л. Состояние и перспективы селекции розовоцветковой крупноплодной земляники (Fragaria х ananassa Duch.) в Западной Сибири // Информационный вестник ВОГиС. - 2010. - Т. 14. - № 1. -С. 165-171.

2. Кузнецова Л.Л., Батурин С.О. Интродукция розовоцветковой крупноплодной земляники (Fragaria * ananassa Duch.) в Западной Сибири // Научные ведомости БелГУ / Серия Естественные науки. - 2011. - Т. 104. - № 9. Выпуск 15/2.-С. 54-59.

3. Батурин С.О., Кузнецова Л.Л. Репродуктивные особенности и перспективы использования розовоцветкового декоративного гибрида Fragaria х Potentilla (сорт Frel) в селекции крупноплодной земляники // Вавиловский журнал генетики и селекции. - 2011, - Т. 15- №4. - С. 800 - 807.

4. Батурин С.О., Аполинарьева И.К., Кузнецова Л.Л. Некоторые достижения в решении проблем семенной репродукции ремонтантных сортов крупноплодной земляники // Материалы Международной научно-методической дистанционной конференции «Актуальные проблемы размножения ягодных культур и пути их решения». - Мичуринск, 2010. - С. 32-39.

5. Батурин С.О., Амброс Е.В., Кузнецова Л.Л. Матроклинное наследование при скрещиваниях Fragaria х Potentilla II Фактори експериментальнош еволюцш оргашзм1в: 36. наук.пр./ Укр. т-во генетикт ¡селекцюнерш ¡м. M.I. Вавилова / К.:Логос, 2010. - Т. 8. - С. 303-307.

6. Батурин С.О., Кузнецова Л.Л. Наследование розовой окраски венчика у полиплоидов земляники (Fragaria L.) // Досягнення i проблеми генетики, селекцщ та бпотехнолопп: 36. наук.праць. - КиПв: Логос.- 2007, - Т. 2. -С. 16-20.

Тезисы:

1. Kuznetsova L.L., Zielke R.A., Grout B.W., Baturin S.O. Improving double-usage (ornamental and fruiting) strawberry (Fragaria x ananassa Duch.) in Western Siberia // Abstract book of the International Conference on FoodOmics "A Science for Nutrition, Health and Wellness in the Post-Genomic Era".- Cesena (Italy), 2009.-P. 69-70.

2. Grout В., Kuznetsova L., Baturin S., Zielke R. Breeding of pink-flowering ornamental strawberries in Siberia // Book of abstracts of the 28th International Congress "Science and Horticulture for People", Lisbon (Portugal), 2010. -P. 455.

3. Аполинарьева И.К., Кузнецова Л.Л. Особенности завязываемости и прорастания семян при ремонтантном плодоношении крупноплодной земляники (Fragaria * ananassa Duch.): Труды IV международной научной конференции молодых учёных «Новейшие направления развития аграрной науки в работах молодых ученых». - Краснообск, 2010. - С. 217-220.

4. Кузнецова Л.Л., Батурин С.О. Breeding pink-flowering everbearing strawberry adapted to the variable conditions of West Siberia // Abstract book of the International Conference "Plant genetics, genomics and biotechnology". -Novosibirsk, 2010. - P. 67.

5. Кузнецова Л.Л. Наследование розовой окраски венчика у крупноплодной земляники (Fragaria х ananassa Duch.) в бэккроссных скрещиваниях // Труды Томского государственного университета «Фундаментальные и прикладные аспекты современной биологии». - 2010. - Т. 125.-С. 363-366.

6. Кузнецова Л.Л., Батурин С.О. Дозовый эффект гена при наследовании розовой окраски венчика у потомков межродовых гибридов Fragaria * ananassa Duch. * Comarum palustre L. // Перспективы развития и проблемы современной ботаники / Материалы II (IV) Всероссийской молодежной научно-практической конференции. Новосибирск: Изд-во СО РАН. -2010.-С. 272-274.

Подписано к печати 28.02.2012 г. Формат бумаги 60 х 90 1/16 Печ. л. 1. Уч. изд. л. 0,7 Тираж 110 экз. Заказ № 25

Ротапринт Института цитологии и генетики СО РАН 630090, Новосибирск, пр. акад. Лаврентьева, 10

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Кузнецова, Любовь Леонидовна, Новосибирск

61 12-3/1284

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ЦИТОЛОГИИ И ГЕНЕТИКИ СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РАН

На правах рукописи

КУЗНЕЦОВА ЛЮБОВЬ ЛЕОНИДОВНА

НАСЛЕДОВАНИЕ ПРИЗНАКА «РОЗОВАЯ ОКРАСКА ВЕНЧИКА» У КРУПНОПЛОДНОЙ ЗЕМЛЯНИКИ FRAGARIA х ANANASSA DUCH.

03.02.07 - генетика

Диссертация на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: кандидат биологических наук Сергей Олегович Батурин

Новосибирск 2012

Основная часть работы выполнена в Лаборатории популяционной генетики растений Института цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук. Цитологический анализ частично выполнялся на базе Факультета естественных наук Университета Копенгагена (LIFE Sciences Department, University of Copenhagen).

Автор выражает глубокую благодарность руководителю к.б.н. Сергею Олеговичу Батурину за чуткое руководство, ценные замечания, помощь и поддержку на всех этапах работы. Автор искренне признателен профессору, д.б.н. Регинальду Александровичу Цильке и д.б.н., профессору Станиславу Игнатьевичу Малецкому за ценные замечания и советы при обсуждении статистической обработки результатов, а также коллективу лаборатории популяционной генетики растений Института цитологии и генетики СО РАН за советы и моральную поддержку. Большая благодарность профессору Брайану Вильяму Грауту, главе Отдела растениеводства Факультета естественных наук (Университет Копенгагена), за всестороннее содействие и неоценимую помощь при проведении цитологических исследований и подготовке публикаций на английском языке. Особая благодарность профессору сельскохозяйственных наук доктору Эльвире Сливинска из Университета технологии и естественных наук, г. Быдгощ (Польша) за проведение цитометрического анализа экспериментальных образцов земляники.

Автор благодарит всех сотрудников кафедры селекции и генетики Новосибирского государственного аграрного, в отдельности к. с.-х. н. Кондратьеву Инессу Витальевну за советы и поддержку при выполнении отдельных этапов данной работы.

Исследование выполнено благодаря частичной финансовой поддержке интеграционного гранта № 99 СО РАН и гранта Европейского Союза в рамках программы Erasmus Mundus IAMONet-Ru.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ...............................................................................5

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ..................................................12

1.1 Систематическое положение и геномная структура

F.x ananassa..............................................................................12

1.2 Наследование признаков у F. х ananassa..................................14

1.3 Межродовая гибридизация Fragaria х Potentilla.........................22

1.3.1 Систематическое родство Fragaria и Potentilla.......................22

1.3.2 Скрещивания F. х ananassa с видами рода Potentilla..............23

1.3.3 Интрогрессия розовой окраски в генофонд F. х ananassa..........30

1.4 Использование признака «розовая окраска венчика»

в селекции крупноплодной земляники»......................................33

1.5 Наследование окраски венчика у растений.............................35

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ...................40

2.1 Исходный материал...............................................................40

2.2 Изоляция и опыление при гибридизации....................................43

2.3 Получение сеянцев.................................................................44

2.4 Анализ фертильности пыльцы..................................................44

2.5 Окраска хромосом..................................................................45

2.6 Проточная цитометрия............................................................45

2.7 Определение завязываемости семян...........................................46

2.8 Генетический анализ признака «розовая окраска венчика».......47

2.9 Модель полисомического наследования с хроматидным типом расщепления аллелей в гаметах...................................................49

2.10 Оценка и отбор гибридных сеянцев..........................................57

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ.............................................................58

3.1 Изучение репродуктивных особенностей доноров розовой окраски венчика - сорта Pink Panda и гибрида F! С-141....................58

3.1.1 Семенификация и прорастание семянок...................................58

3.1.2 Фертильность пыльцы..........................................................59

3.2 Число хромосом и содержание ДНК...........................................61

3.3 Анализ генотипической структуры доноров...............................64

3.3.1 Сегрегация признака «розовая окраска венчика» при анализирующих скрещиваниях......................................................64

3.3.1.1 Скрещивания с участием розовоцветкового

образца С 141..............................................................................64

3.3.1.2 Генетический анализ розовоцветкового сорта Pink Panda..........70

3.3.2 Сегрегация признака «окраска венчика в потомствах, полученных в режиме самоопыления...............................................................71

3.2.2.1 Анализ инбредного потомства гибрида Fi С 141.......................71

3.3.2.2 Анализ инбредного потомства сорта Pink Panda......................75

3.4 Создание исходного материала для селекции крупноплодной розовоцветковой ремонтантной земляники.....................................78

3.4.1 Отбор среди потомков анализирующих скрещиваний................78

3.4.2 Создание доноров розовой окраски венчика..............................85

3.4.3 Создание розовоцветковых гибридов с возможностью

воспроизводства семенным способом.............................................86

Глава 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.......................................89

ВЫВОДЫ..................................................................................93

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК..............................................95

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ..................107

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы

Крупноплодная (садовая) земляника Fragaria х ananassa Duch. (2n = 8х = 56) возникла в Европе в первой половине восемнадцатого века при спонтанной гибридизации октоплоидных дикорастущих американских видов F. virginiana Duch. и F. chiloensis (L.) Mill. (Darrow, 1966). В настоящее время существует свыше 5000 сортов F. * ananassa (Зубов, 2004). Она является одной из самых перспективных ягодных культур благодаря высокой экономической эффективности реализации урожаев (Говорова, Говоров, 2004). Гибридное происхождение и высокий уровень плоидности крупноплодной земляники обуславливает высокую гетерозиготность и экологическую пластичность вида. Многолетний онтогенез и сочетание интенсивного вегетативного и полноценного семенного размножения поддерживают и распространяют наиболее приспособленные фенотипы земляник в природных условиях. Вегетативное размножение обеспечивает длительное сохранение и неограниченное воспроизведение отборных генотипов с удачными комбинациями признаков в селекции (Розанова, 1935; Scott, Lawrence, 1975).

Появление розовоцветковых образцов в сортименте F. х ananassa произошло достаточно спонтанно, в результате удачных экспериментов J. Ellis (1962) по межродовому скрещиванию Fragaria х ananassa (2п = 8х = 56) и Potentilla palustris L. (Comarum palustre (L.) Scop.) (2n = 6x = 42). Первые

розовоцветковые сорта быстро стали популярными среди садоводов-любителей благодаря оригинальности окраски венчика, однако эффективность использования их в селекции была низка из-за достаточно высокой женской стерильности. В дальнейшем селекция К х апапазха с участием первых розовоцветковых сортов чаще строилась на использовании их в качестве опылителей в поисковых экспериментах и отборе удачных фенотипов в потомствах (КЪашгасЬп, 2000; Веп^еЬеп, Вои\у, 2006).

В настоящее время преобладающее число сортов крупноплодной земляники имеет белую окраску венчика. Мировой сортимент земляники с розовыми цветками насчитывает около 20 сортов и гибридов. Все они находят исключительно декоративное применение и не способны давать удовлетворительный урожай плодов с приемлемыми вкусовыми качествами (МаЬЬег1еу, 2002), именно поэтому в селекционной работе с розовоцветковой земляникой наиболее важной является задача повышения продуктивности и улучшения качества плодов. К настоящему времени одним из современных перспективных направлений селекции крупноплодной земляники стало создание розовоцветковых сортов с ремонтантным типом плодоношения, которые имели бы ценность не только как декоративные, но и как ягодные культуры. Именно это двойное назначение делает розовоцветковые земляники особо привлекательными для использования их в садоводстве. Однако создание декоративного сорта культурной земляники с розовыми лепестками, имеющего при этом хорошо выполненные плоды с отличными вкусовыми качествами, является затруднительным, так как признаку

окрашенного венчика зачастую сопутствует ряд нежелательных характеристик, таких как суховершинность плода, его несовершенная форма, плохой вкус и низкий процент образования ягод. Несмотря на все трудности, в этом направлении уже достигнут определенный успех. В Европе, Америке, Канаде получены первые сорта и гибриды крупноплодной земляники с розовыми лепестками, среди них можно отметить такие сорта как Franor, Rosaline, Roseberry, Frisan Fb Gasana Fb Toscana Fi и др. (Khanizaden, 2000; Bentvelsen, Bouw, 2006).

Создание розовоцветковых сортов крупноплодной земляники совершенно новое направление в селекции F. х ananassa. Однако успешность этого направления зависит от преодоления последствий межродового происхождения, таких как частичная женская стерильность, приводящая к развитию деформированных плодов, низкое качество пыльцы, а также летальность проростков и ювенильных растений при семенной репродукции розовоцветковых форм (Батурин, Кузнецова, 2010). Кроме того, отсутствует понимание характера наследования нового для крупноплодной земляники признака - «розовая окраска венчика», что делает работу селекционеров скорее поисково-экспериментаторской, чем планомерной, базирующейся на прогнозируемых результатах в гибридных потомствах. Именно поэтому возникла необходимость проведения исследования, вскрывающего характер наследования розовой окраски венчика в семенных потомствах при разных способах семенной репродукции.

Настоящее исследование представляет интерес для частной генетики земляники и изучения наследования признаков у полиплоидов в целом. Понимание особенностей наследования данного признака позволит разрабатывать оптимальные схемы скрещиваний и прогнозировать появление в гибридном потомстве растений с желаемым фенотипом по окраске венчика, что способствует повышению эффективности отбора при создании новых розовоцветковых сортов.

Цели и задачи исследования

Цель работы - изучение характера наследования розовой окраски венчика в потомствах F. х ananassa при различных способах семенной репродукции и создание исходного материала для селекции розовоцветковой земляники ягодно-декоративного назначения в сибирском регионе. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить репродуктивные особенности сорта Pink Panda и гибрида F] С 141, имеющих розовую окраску венчика.

2. Изучить наследование признака «окраска венчика» при анализирующем скрещивании розовоцветковых форм с белоцветковыми образцами F. х ananassa.

3. Выявить характер наследования признака «розовая окраска венчика» в семенных потомствах розовоцветковых доноров при самоопылении.

4. Провести отбор перспективных гибридов, сочетающих декоративные свойства и высокую продуктивность, для создания исходного материала в селекции розовоцветковых форм К х ашгаш.

Научная новизна работы и практическая значимость

Селекция Е. х апапаьаа с участием первых розовоцветковых сортов чаще строилась на использовании их в качестве опылителей в поисковых экспериментах и отборе удачных фенотипов в потомствах (КИаг^аёеп, 2000). Понимание особенностей наследования признака «розовая окраска венчика» оптимизирует схемы скрещиваний за счет возможности прогнозирования появления в гибридном потомстве растений с желаемым фенотипом, что позволит вести с большей эффективностью отбор по декоративным качествам и продуктивности.

О генетическом анализе признака «розовая окраска венчика» у Р. х апапаят в известных нам научных публикациях не упоминается. В настоящей диссертационной работе:

• Впервые проведен генетический анализ признака «розовая окраска венчика» при различных способах семенной репродукции.

• Показано, что наследование изучаемого признака осуществляется в соответствии с моделью полисомического наследования с хроматидной сегрегацией аллелей в гаметах.

• Впервые определена генетическая структура признака «окраска венчика», а также семенная продуктивность и качество пыльцы у доноров розовой окраски венчика F. х ananassa.

• Разработаны эффективные схемы скрещиваний, позволяющие получать гибриды с желаемыми фенотипами с заранее известной частотой.

• Создана уникальная коллекция генотипов розовоцветковой земляники, включающая более 50 зимостойких ремонтантных образцов, приспособленных к условиям Западной Сибири.

Личный вклад автора

Основная часть работы выполнена автором самостоятельно. Цитометрический анализ образцов растительной ткани был выполнен сотрудниками лаборатории Молекулярной биологии и цитометрии факультета Генетики и селекции растений Университета технологии и естественных наук (г. Быдгощ, Польша) под руководством профессора сельскохозяйственных наук доктора Эльвиры Сливинска.

Апробация результатов исследования

Основные результаты диссертационного исследования были представлены на Международной конференции «FOOD-OMICS: A Science for Nutrition, Health and Wellness in the Post-Genomic Era» (Италия, Чезена, 2009), Всероссийской молодежной научной конференции «Фундаментальные и прикладные аспекты современной биологии» (Россия, Томск, 2010),

Всероссийской молодежной научно-практической конференции «Перспективы развития и проблемы современной ботаники» (Россия, Новосибирск, 2010), Международной конференции «Генетика, геномика и биотехнология растений» (Россия, Новосибирск, 2010), Международном конгрессе растениеводов «Science and Horticulture for People» (Португалия, Лиссабон, 2010), семинарах и отчетных сессиях Института цитологии и генетики СО РАН, Университета Копенгагена и Новосибирского государственного аграрного университета.

Публикации

По материалам диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ, в том числе 3 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК (Информационный вестник ВОГиС, Вавиловский журнал генетики и селекции, Научные ведомости БелГУ).

Структура диссертации

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, результатов, обсуждения, выводов, библиографического списка, содержащего 109 ссылок, списка публикаций по теме диссертации. Работа изложена на 109 листах машинописного текста, содержит 16 рисунков и 13 таблиц.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1 Систематическое положение и геномная структура F. х ananassa

Род Fragaria характеризуется четко выраженным полиплоидным рядом. В пределах рода среди природных форм цитологическими исследованиями установлено четыре группы видов - диплоидная (2п = 14), тетраплоидная (2п = 28), гексаплоидная (2п = 42), октоплоидная (2п = 56) (Лозина-Лозинская, 1926). В шестидесятые годы XX столетия G. Staudt (1961, 1962) проведен тщательный анализ материалов по таксономии рода. Кроме литературных данных он изучил гербарии, собранные Линнеем и Дюшеном, а также использовал живые образцы. G. Staudt (1962) выделил три европейских вида, два американских и один вид, созданный в культуре - Fragaria х ananassa Duch.

Геном крупноплодной октоплоидной (2п = 8х = 56) земляники, F. х ananassa, считается одним из сложнейших среди геномов прочих культурных видов (Davis et al., 2007). До сих пор попытки определить геномный состав этого вида сводились к классическому цитологическому анализу конфигураций хромосомного материала в мейозе, включающего определение количества образующихся би- и мультивалентов у межвидовых гибридов и искусственных полиплоидов. Такие методы зачастую оказывались малоэффективными, поскольку в значительной мере затруднялись крайне малыми размерами и слабой дифференциацией хромосом земляники (Folta, Davis, 2006). Предложенная Н.Я. Федоровой (1946) первая модель генома

ААВВВВСС была заменена моделью ААА'А'ВВВВ Y. Senanayake и R. Bringhirst (1967), которые интерпретировали наличие квадривалентов у гексаплоидных гибридов, полученных путем скрещивания колхицинированных форм F. vesca L. с F. chiloensis (L.) Duch. и F. virginiana Mill., как доказательство частичной гомологии между геномами А и С (последний был обозначен как А'). Впоследствии, после тщательного цитологического анализа поведения хромосом F. х ananassa в мейозе, которое обнаружило исключительно бивалентную конъюгацию (Byrne, Jelenkovic, 1976), стали рассматриваться преимущественно дисомические схемы наследования, и 1990 году R. Bringhirst была предложена полностью диплоидизированная модель ААА'А'ВВВ'В' (2А2А'2В2В') (Bringhirst, 1990). Предположения о том, сколько диплоидных источников включено в сложный геном, неодинаковы для двух последних моделей. Однако обе они подразумевают, что октоплоидная земляника сочетает в себе два отдаленных генома (А тип и В тип), с последующей дифференциацией каждого. Y. Senanayake, R. Bringhirst (1967) считали, что F. vecsa имеет геномную композицию АА. Такое заключение было позже подтверждено филогенетическими исследованиями (Folta, Davis, 2006).

Значительным шагом вперед для понимания геномной структуры октоплоидной земляники ста�