Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Полиморфизм глиадинов и его использование в селекции озимой твердой пшеницы

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Полиморфизм глиадинов и его использование в селекции озимой твердой пшеницы"

На правах рукописи

005008839

Панин Валерий Михайлович

Полиморфизм глиадииов и его использование в селекции озимой твердой пшеницы

06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

2 ОсВ 1СІ2

Саратов 2012

005008839

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Саратовский Государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова и ГНУ Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Юго-Востока Россельхозакадемии

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук Салтыкова Нина Николаевна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

Дьячук Таисия Ивановна доктор биологических наук Кудрявцев Александр Михайлович

Ведущая организация: Государственное научное учреждение “Белгородский научно-исследовательский институт сельского хозяйства” Россельхозакадемии

Защита диссертации состоится « /3 » 2012 года, вчасов на

заседании диссертационного совета Д 006.050.01 при Государственном научном учреждении «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Юго-Востока» Российской сельскохозяйственной академии по адресу: 410010, г. Саратов, ул. Тулайкова, 7, зал заседаний.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГНУ НИИСХ Юго-Востока

Автореферат разослан « 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,____

кандидат сельскохозяйственных наук — И.И. Демакина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Расширение производства высококачественного зерна твёрдой пшеницы является одним из важнейших направлений развития сельского хозяйства России и особенно в Поволжье. В связи с этим уже многие годы в стране ведется селекция сортов озимой твердой и озимой тургидной пшеницы, которую начинали в разных регионах П.П. Лукьяненко, Ф.Г. Кириченко, А.Ф. Шулындин, И.Г. Калиненко [Салтыкова, 1994; Мудрова, 2004]. Активное использование в селекции этой культуры разных видов пшеницы создало уникальный по разнообразию генофонд, значительно повышающий потенциал её распространения. Это становится особенно актуальным в связи с повышением аридности климата и участившимися засухами, что привело к снижению урожая яровой твёрдой пшеницы.

Среди методов изучения и оценки селекционного материала перспективным оказалось использование запасных бачков пшеницы -глиадинов и глютенинов, разделяемых с помощью электрофореза в крахмальном или полиакриламидном гелях, в качестве белковых генетических маркеров хозяйственно-ценных свойств генотипов [Конарев, 1983; Созинов

1985]. ’

Изучение глиадинов мягкой пшеницы показало, что их полиморфизм обусловлен множественным аллелизмом мультигенных локусов кластерного типа, расположенных в коротких плечах первой и шестой гомеологических групп хромосом. Аллели кластеров глиадин-кодирующих генов мягкой пшеницы оказались эффективными генетическими маркерами, используемыми как для создания генетических карт, так и для изучения сопряженных с ними комплексов генов хозяйственно-ценных признаков: устойчивости к болезням и вредителям, к неблагоприятным факторам среды, продуктивности и качества зерна мягкой пшеницы [Созинов, 1985: Копусь, 1998]. Огромная работа проведена по идентификации аллелей глиадин-кодирующих локусов и их геногеографии в сортах мягкой [Метаковский с сотр.,1983-1999] и яровой твёрдой пшеницы [Кудрявцев и сотр., 1987-2010].

В начале наших исследований (1980г.) не было никаких прямых сведений

о генетическом контроле глиадинов не только озимой твёрдой, но и яровой твёрдой пшеницы. Не были известны число и локализация глиадин-кодирующих локусов, а также селекционная ценность и распространённость их аллелей среди сортов и форм этой культуры.

К сожалению, за последние двадцать лет, работа в этом направлении почти не велась, хотя количество сортов озимой твёрдой пшеницы значительно возросло, а её значение не только как источника высококачественного сырья для производства макаронных изделий, но и как одного из доноров хозяйственно-ценных признаков гексапловдного тритикале увеличилось.

Цель и задачи исследований. Целью исследований являлось установление генетического контроля глиадинов озимой твёрдой пшеницы и возможности использования глиадин-кодирующих генов в качестве генетических маркеров хозяйственно-ценных признаков сортов и линий этой культуры. Для этого предусматривалось:

1. Выяснить число и локализацию глиадин-кодирующих локусов, а также

идентифицировать их аллели; .

2. Исследовать сцепление глиадин-кодирующих локусов с генами ряда морфологических признаков и оценить сопряжённость их аллельных вариантов с элементами продуктивности гибридных растений;

3. Определить динамику аллельного состава глиадин-кодирующих локусов в процессе размножения селекционного образца без отбора;

4. Рассмотреть распространенность идентифицированных аллелей среди образцов коллекции озимой твёрдой пшеницы;

5. Сопоставить идентифицированные блоки глиадинов озимой твёрдой пшеницы с блоками озимой мягкой пшеницы.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. У озимой твёрдой пшеницы глиадины контролируются четырьмя основными глиадин-кодирующими локусами; создан каталог блоков глиадинов, контролируемых этими локусами;

2. Глиадин-кодирующие локусы на хромосомах 1А и 1В картированы относительно локусов, контролирующих опушение (Н$ и красную окраску колосковой чешуи (К%1) и чёрный цвет остей (В1а);

3. Ряд блоков глиадинов сопряжен с элементами продуктивности колоса и растения озимой твёрдой пшеницы;

4. При многолетнем пересеве гетерогенного по глиадинам селекционного образца наблюдается накопление одних и элиминация других аллелей глиадин-кодирующих локусов;

5. Десять блоков глиадинов озимой твёрдой пшеницы фенотипически сходны с аналогичными блоками озимой мягкой пшеницы.

6. В сортах озимой твёрдой пшеницы, созданных в семи селекцентрах бывшего Советского Союза, выявлена зависимость состава блоков глиадинов от географической широты и климатических условий селекцентра.

Научная новизна работы. Впервые в генотипах озимой твёрдой пшеницы выявлены четыре глиадин-кодирующих локуса С И-А1 сЬ\’, ОИ-В1 с1к, ОИ-А2сЬ/, ОИ-В2Лм с множественным аллельным составом по каждому из них. Составлен каталог блоков, позволяющий идентифицировать подавляющее большинство сортов и селекционных образцов озимой твёрдой пшеницы. По этим локусам идентифицированы 26 аллелей, контролирующих блоки глиадинов. Проведена количественная оценка сцепления локусов, контролирующих опушение колосковой чешуи //# (-3%) и чёрную окраску остей В1а1 (0-1,5%) с глиадин-кодирующим локусом СИ-Л 1с1и> и определена их последовательность на коротком плече хромосомы 1А. Определена существенная вариабильность кроссинговера между локусами 1^1 и СИ-В1(Ь%’ в разных комбинациях скрещиваний: от 3%, как у озимой мягкой пшеницы, до 10%, как у ряда сортов яровой твёрдой пшеницы. Показана зависимость аллельного состава глиадин-кодирующих локусов и генов ряда морфологических признаков колоса от географической широты и климатических условий семи центров селекции озимой твердой пшеницы. Получены данные о сопряженности массы зерновки (Мз), массы и числа зерен

с колоса (Мзк и Чзк) и уборочного индекса (Кхоз) гибридных растений с выявленными блоками глиадинов, контролируемыми локусом Gli-Alchv в условиях острой весенне-летней засухи Правобережья Саратовской области. Выявлено фенотипическое сходство 10 блоков глиадинов озимой твёрдой пшеницы с блоками озимой мягкой пшеницы.

Практическая ценность работы. Созданная система генетически обоснованных маркеров, включающая каталог выявленных блоков глиадинов, сопряжённых с рядом морфологических признаков колоса, может успешно применяться для идентификации сортов озимой твёрдой пшеницы при семеноводстве, а данные о сопряжённости блоков глиадинов с элементами продуктивности позволяют повысить эффективность селекции этой культуры на урожайность.

Выделенные линии с идентифицированными по всем глиадин-кодирующим локусам контрастными блоками глиадинов, позволяют определять блочный состав глиадинов новых сортов и и линий. Ряд линий использован в Донском селекцентре как тестеры для идентификации аллелей глиадин-кодирующих локусов тургидной пшеницы [Копусь и др., 1991].

Установленные сходство и различия блоков глиадинов озимой твёрдой пшеницы в полиакриламидном и крахмальном гелях позволяют продолжать исследования их разнообразия как в крахмальном геле, так и с использованием международно-принятой методики электрофореза глиадинов в полиакриламидном геле.

Личный вклад соискателя. Планирование и выполнение исследований проводилось лично или при непосредственном участии соискателя.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на Пятом (Москва, 1987) и Шестом (Минск, 1992) Съездах общества генетиков и селекционеров им. Н.И.Вавилова, на Всесоюзной конференции «Физиологогенетические проблемы интенсификации селекционного процесса» (Саратов, 1984), на Всесоюзной конференции «Рекомбиногенез: его значение в эволюции и селекции» (Кишинев, 1986), на 3-й Всесоюзной конференции «Экологическая генетика растений и животных» (Кишинев,1987), а также на научнопрактических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов по итогам научно-исследовательской работы Саратовского ГАУ им. Н.И.Вавилова (Саратов, 1983-1993 гг.). Диссертация обсуждена и одобрена на расширенном заседании Селекционного центра ГНУ НИИСХ Юго-Востока Россельхозакадемии 10 ноября 2011г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 статей, в том числе четыре - в рекомендуемых ВАК РФ изданиях, пять тезисов и одно авторское свидельство.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, практических рекомендаций, списка цитированной литературы включающего 230 источников (из них 122 иностранных) и приложения. Работа изложена на 149 страницах компьютерного текста, иллюстрирована 27 рисунками, 33 таблицами.

СОДЕРЖАНИЕ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Обзор литературы

В главе приводятся сведения по истории изучения полиморфизма глиадина мягкой и твёрдой пшеницы. Рассматриваются их генетика и сопряжённость с морфологическими и другими хозяйственно-значимыми признаками.

Материал и методы исследований

Проведение исследований. Экспериментальная часть работы выполнялась в 1981 - 1988 годах в проблемной лаборатории озимой твёрдой пшеницы Саратовского ГАУ им. Н. И. Вавилова и была частью её НИР: в 1981-1985 гг., по Госзаданию (Тема 6, разд.З; с 1986 г. - Тема 7, разд. 3) ; с 1988 г. - по заданию ГКНТ СССР № 273 от 03.08.1987 г. (г/р № 01860087226). Значительная часть математической обработки результатов

гибридологического и рекомбинационного анализа и их публикация были выполнены в ГНУ НИИСХ Юго-Востока в 2007-2011 годах.

Для исследований были взяты образцы озимой твёрдой пшеницы, созданные д.с.-х.н. H.H. Салтыковой в НИИСХ Юго-Востока и в Проблемной лаборатории Саратовского ГАУ им. Н.И.Вавилова, а также коллекция сортов озимой твердой пшеницы, полученных из Всесоюзного института растениеводства им. Н. И. Вавилова (Санкт-Петербург), Селекционногенетического института (Одесса), ГНУ КНИИСХ (Краснодар), ГНУ ВНИИЗК (Зерноград), НИИ экологической генетики АН РМ (Кишинев).

По рекомендации д.с.-х.н. H.H. Салтыковой на начальной стадии исследований особое внимание уделили селекционному образцу Эритромелан 8/72 (Э-8/72), имевшему повышенную морозостойкость и засухоустойчивость. Образец относится к волжской степной экологической группе и отличается большим внутрипопуляционным разнообразием. Из сортов других селекцентров выбрали сорта Мичуринка, Одесская юбилейная и сорт Харьковская 1, отличавшийся наибольшей зимостойкостью и засухоустойчивостью среди сортов других селекцентров. Из этих сортов отобрали линии для последующего генетического анализа глиадинов.

Посев гибридов Fi и коллекции осуществлялся по пару кассетной сеялкой в рядки длиной один метр, а гибридные популяции F2 и родительские линии в рядки три метра. Уход за посевами проводился по общепринятой агротехнике. Гибридизацию проводили методом принудительного скрещивания. Урожай убирали вручную. Анализ элементов структуры урожая и морфологических признаков колоса у растений F2 выполнялся общепринятыми способами.

Электрофоретические спектры (ЭФС) спирторастворимых белков зерна получали путём их электрофореза в крахмальном геле [Созинов, Попереля, 1974]. Для электрофореза использовали 13-14% крахмальный гель в присутствии ЗМ мочевины. Буферный раствор с pH 3,1 содержал 0,015М лактата алюминия. Электрофорез глиадинов в полиакриламидном геле [Bushuk, Zillman ,1978], проводили по методике модифицированной

Е.В. Метаковским с соавт. [Новосельская с соавт. 1983; Metakovski et al., 1984].

Расщепление растений по изучаемым признакам рассчитывали с помощью X [Седловский, Мартынов, 1982]. Рекомбинационный анализ сцепления генетических факторов вычисляли методом максимального правдоподобия (Allard, 1956). Анализ количественных признаков проводили с помощью программы НИИ ЭГ МР (Кишинев) [Прейгель и др., 1983].

Результаты исследований и их обсуждение

Анализ глиадинов Эрнтромелан 8/72 и сортов Одесская юбилейная и Харьковская 1.

1. Выявление гомозиготных линий. В ходе подготовки гибридологического анализа состава глиадинов нами был проведён поиск линий, контрастных по электрофоретическому спектру глиадинов. С этой целью в 1980 году с делянки Э-8/72 площадью 20 м2 были рендомизированно срезаны 240 колосьев. Из каждого из них отбирали для электрофореза по 9 зёрен. В результате 210 колосьев оказались гомозиготны по одному из 34 типов спектра глиадинов. Последующий пересев потомства ряда колосьев в течение последующих трёх лет подтвердил их гомозиготность по составу глиадинов и постоянство электрофоретического спектра этих белков независимо от почвенно-климатических условий выращивания. Это позволило выбрать из них линии для гибридологического анализа с контрастными электрофоретическими спектрами глиадинов. Так же выделили линии из сорта Одесская юбилейная.

Анализ электрофоретических спектров глиадинов отдельных зёрен с. Харьковская 1, любезно предоставленных НИИ РСГ (Харьков), показал высокую степень его гомогенности. Выявлено только два типа спектра в соотношении 72:28. Полученные из этих зёрен линии использовали в последующем гибридологическом анализе.

2. Анализ отдельных зёрен с колосьев гетерозиготных по составу глиадинов растений.

В образце Э-8/72 30 колосьев оказались с гетерозиготных по составу глиадинов растений. Из них в 29 колосьях спектр, отличный от спектра первого зерна, появлялся во втором - четвёртом зерне.

Анализ распределения ЭФС глиадинов 953 зерен гетерозиготных колосьев по фенотипическим классам и оценка соответствия их фактического соотношения теоретически ожидаемому 1:2:1 или 3:1 с помощью '£ (табл.1) позволили выявить 13 блоков, контролируемых четырьмя глиадин-кодирующими локусами (рис. 1).

На основе сходства ряда из них с блоками глиадинов, идентифицированными на сортах озимой мягкой пшеницы [Созинов, Попереля, 1979], а также, исходя из общей тенденции расположения блоков этой культуры в зонах относительной подвижности, было выдвинуто предположение о том, что четыре выявленных локуса I-IV расположены соответственно в хромосомах 1Л, IB, 6А, и 6В и соответствуют полигенным локусам, ранее обозначаемым Gld [Созинов, Попереля, 1979], а в настоящее

время как Gli-Al, Gli-BJ, Gli-A2, GH-B2. Для обозначения аллелей этих локусов, выявляемых в генотипах озимой твёрдой пшеницы, мы добавили буквы dw (durum winter), что позволяло вести их независимый учёт и указывало на особенности происхождения изучаемого генотипа. Нами сохранено обозначение аллелей (и блоков) цифрой, так как это более соответствует множественному аллелизму глиадин-кодирующих локусов.

Лаку с 1 (Gli-Al)

Л ok ус 2 (Gli-Bl)

<«. <& ф

I I I 1 '

к. .Vs 103 к. .N* 209 kJSMO

ЛокусЗ (GÜ-A2)

I 1+2 2 2 2+J 3 I hJ .?

Щ щ I

K. .Vi 92 k. .S« 69

JJok-vc 4 (GU-B2)

I 1+2 I 2 2+3 J

K. As 87

к. v. 84

к. .M> 65

к. Люб

Рис. 1 Фенотипы блоков глиадинов, выявленных в зёрнах колосьев, гетерозиготных по глиадин-кодирующим локусам растений образца Эритромелан 8/72 1980 г

Таблица 1

Распределение по фенотипам блоков глиадинов отдельных зёрен из колосьев, гетерозиготных по глиадин-кодирующим локусам растений образца

Чис- ло коло- сьев Локус Блочный состав фенотипа X !'2‘! "р Чис- ло коло- сьев Локус Блочный состав фенотипа Х2з:і Р

Число зёрен, шт. Число зёрен, шт.

5 / 1 1+2 2 ■ 0,65 >0,5 6 I 2+ (2+3) 3 0,002 >0,95

38 88 40 148 ■49

2 II 1 1+3 3 0,31 >0,75 7 II 2+ (2+3) 3 0,53 >0,25

20 35 17 164 61

3 III 1 1+2 2 1,15 >0,5 4 IV 3+ (2+3) 2 0,12 >0,5

22 56 29 106 33

3 III 1 1+3 3 0,55 >0,75 4 I? 2+ (2+6) 6 0,05 >0,75

25 52 30 83 29

9 III 2 2+3 3 1,54 >0.25 - - - -

65 155 77 - -

Из 30 гетерозиготных колосьев 19 гетерозиготны по одному локусу, восемь - по двум, один - по трём и один - по четырём локусам. С помощью выявленных блоков глиадинов удалось расшифровать спектры, встречающиеся не только в выборках колосьев Э-8/72 урожаев 1980, 1981 годов, но и типы спектра глиадинов (глиатипы), обнаруженные в выборках зерен более ранних поколений (1977-1979 гг.), а также типы спектра, встретившиеся в зернах одного из родителей формы Э-8/72 - сорта Мичуринка.

При изучении 100 колосьев сорта Одесская юбилейная урожая 1980 года выявлены 13 гетерозиготных по глиадин-кодирующим локусам колосьев. В них, кроме уже известных вариантов, идентифицирован блок GLI-B2dwl.

Данные других исследователей [du Cross et al.,1983; Joppa et al., 1983], показавших, что а- и у-глиадины яровой твердой пшеницы, также как и у мягкой пшеницы, контролируются локусами, расположенными в хромосомах 1Л и 1В, а а- и /?-глиадинм - хромосомами 6Л и 6В, подтвердили наши результаты и предположения о генетическом контроле выявленных блоков глиадинов озимой твёрдой пшеницы.

Таким образом, анализ двух сортов и образца озимой твёрдой пшеницы позволил уже на первом этапе с большой долей вероятности выявить группы глиадинов, контролируемые четырьмя глиадин-кодирующими локусами.На их основе ■ составлен каталог блоков глиадинов и выделены линии для дшгьнейшего изучения генетики глиадинов и их сопряжённости с другими хозяйственно-значимыми признаками озимой твёрдой пшеницы.

Гибридологический анализ состава глиадинов выделенных линий (рис.2) выполняли путём анализа электрофоретических спектров глиадинов зёрен FrF3 12 комбинаций скрещивания (табл.2).

<;i-d Рис.2. Электрофоретические

ш спектры (ЭФС) глиадинов линий,

, выделенных из сортов и образца ' озимой твёрдой пшеницы и использованных в скрещиваниях. 1-ЛО-3 (Одесская юбилейная);2,3-ЛХ-1, ЛХ-2 (Харьковская 1); 4-10 - ЛЭ-4, ЛЭ-5, ЛЭ-7, ЛЭ-9, ЛЭ-25, ЛЭ-32; 10 - ЛЭ-34 (Э-8/72); Б1-Безостая1; Д 521-Днепровская 521 и GLD1A1 и GLD1B2 ЭФС и блоки глиадинов озимой мягкой пшеницы Д521 [Созинов, 1985].

В ходе исследований получены и проанализированы

электрофоретические спектры глиадинов свыше 1800 отдельных зерен F|, и F2.

Таблица 2

3456789 10 B52I

№ п/п Комбинация срещи-ван ия Род лтели Состав блоков глиадинов, контролируемых локусами Gli- Число анализированных гибридных

Aldw Bldw A2dw B2dw зерен F2 раст. F2

1 М3 ? г? ЛЭ-4 ЛХ-2 2 2 3 3 2 3 3 3 122 114

2 Мб ? г? ЛЭ-9 ЛЭ-25 2 4 3 3 2 1 2 2 192 159

3 М9 ? г? ЛХ-1 ЛЭ-9 6 2 3 3 3 2 3 2 173 118

4 М14 9 Л1 ЛХ-2 ЛЭ-9 2 2 3 3 3 2 3 2 60 123

5 М21 ' ? rî ЛЭ-34 ЛЭ-25 4 4 2 3 3 1 2 2 176 40

6 М22 9 г? ЛЭ-32 ЛЭ-34 5 4 3 2 3 3 2 2 120 -

7 М24 9 Л ЛХ-1 ЛЭ-25 6 4 3 3 3 1 3 і 2 140 86

8 М25 9 г? ЛО-3 ЛЭ-25 2 4 2 3 3 1 І 108 109

9 М26 9 Л ЛО-3 ЛЭ-9 2 2 2 3 3 2 2 ; 2 136 155

10 М29 9 г? ЛЭ-7 ЛЭ-5 2 2 2 3 3 і 3 3 і 3 96 95

И М41 9 ЛХ-2 ЛО-3 2 2 3 2 3 1 3 ^ і 2 128 82

■ 12 М43 9 3 ЛХ-2 ЛЭ-25 2 4 3 3 3 ! 3 1 2 136 136

Во всех скрещиваниях выделенные в ходе предварительного анализа блоки полностью подтвердились

По числу фенотипов, выявленных среди спектров глиадинов отдельных зёрен ¥2, исследованные комбинации объединены в три группы: моно-, дигибридные и гетерозиготные по трём глиадин-кодирующим локусам комбинации. Так в спектрах глиадинов зёрен Р2 в моногибридных комбинациях М3 и М29 выявились три, а при учете интенсивности отдельных компонентов, обусловленной триплоидной природой эндосперма, четыре типа. При этом первый и четвёртый фенотипы соответствовали родительским спектрам, а второй и третий оказались гетерозиготами, различающимися интенсивностью родительских блоков. Фактическая частота встречаемости зерен с

выявленными фенотипами соответствовала теоретически ожидаемому

расщеплению по моногибридным схемам 1:2:1 (без учета дозы гена) и 1:1:1:1 (с учетом дозы). Это подтверждало кодоминантный характер наследования

глиадинов.

Соотношение фенотипов спектров глиадинов, выявленных в дигибридных по глиадин-кодирующим локусам комбинациях Мб, М14, М21, М22, М26 и М41 также подтвердило эти закономерности (рис.З, табл.З).

Из-за недостаточного

количества зерен Р2 в

гетерозиготных по трём глиадин-кодирующим локусам комбинациях (М9, М24, М25, М43) и, в связи с этим, малочисленности (<5 шт.) или даже отсутствия некоторых из 18-27 феноклассов, х2 соответствия фактического расщепления

теоретическому рассчитывали для трёх пар аллелей трёх локусов.

Рис.З. Фенотипы спектров глиадинов зёрен Р'2 комбинации Мб и схемы выявленных блоков.

Анализ глиадинов смеси зерен Р3 с каждого из 1317 растений Р2 подтвердил результаты, полученные на зёрнах

ъ.

Сравнение фенотипов глиадиновых блоков, идентифицированных в крахмальном и полиакриламидном гелях вызвано появлением улучшенной методики исследований полиморфизма запасных белков в ПААГ [ВизИик, 2Н1тап, 1978; Новосельская с соавт., 1983]. В 1983г. нами получены в ПАГе электрофоретические спектры глиадинов зёрен Р2 пяти комбинаций: моногибридных М3, М29, дигибридной М22 и гетерозиготных по трём локусам М9 и М24 - по 40-80 зёрен каждой.

Таблица 3

Распределение по фенотипам ЭФС глиадинов зёрен F2 в дигнбридной по

Локусы X2 1:2:1 X” 1:2:1 2 2 X (1:2:1) Р>

Gli-Aldw Сумма Р> Р>

Gli-A2dw 2 | 2+4 | 4 зёрен F2 Gli-Aldw Gli-A2dw

2 2+1 1 8 25 13 24 46 23 10 25 18 192 1,50 >0,45 0,70 >0,60 4,95 >0,75

В результате в ПААГ идентифицированы 11 аллелей четырёх глиадин-кодирующих локусов, а также выявлены особенности фенотипов блоков в КГ и ПААГ. При общем сходстве расположения блоков в зонах ЭФС следует отметить более высокую разрешающую способность ПААГ в сред-ней и нижней части спектра (у-, /5- и a-зоны). В тоже время в m-зоне наименее подвижные компоненты разделялись, как правило, хуже , чем в крахмальном геле. Так в блоке GLI-Aldw6 невозможно различить со-компоненты 2 и 3, отчётливо разделяемые в крахмальном геле..

В других зонах в ПААГ нередко выявляются дополнительные минорные компоненты, принадлежность которых к тому или иному блоку неочевидна и требует дополнительного гибридологического анализа. Эти выводы совпадают с результатами исследований, выполненных на озимой мягкой пшенице [Metakovsky et al, 1984].

Изучение сцепления глиадин-кодирующих локусов с локусами опушения колосковых чешуй проведено на растениях F;. Наследование опушения колосковых чешуй и черной окраски остей изучали на растениях четырех комбинаций скрещиваний: Мб, М24, М25 и М43, родители которых относились к разным разновидностям.

Во всех исследованных комбинациях соотношение растений с опушенными и неопушенными колосковыми чешуями подтвердили сведения о моногенном контроле этого признака, полученные другими исследователями на яровой мягкой [Sears, 1954 и др.] и твердой [Sheibany, Jenkins, 1961 и др.] пшеницах. Это позволило предположить присутствие в генотипах исследованных линий озимой твердой пшеницы локуса, контролирующего опушение колосковой чешуи Hg [McIntosh, 1973]. При анализе совместного наследования локуса Hg с глиадин-кодирующими локусами во всех комбинациях выявлено сцепление его доминантного аллеля с аллелем GU-Aldw4. Расчёты методом максимального правдоподобия величины рекомбинации между глиадин-кодирующим локусом Gli-Aldw и локусом Hg показали значения от2,3±1,31% до 7,16±2,84% (в среднем 3,12±0,80%).

Полученные данные близки к величинам рекомбинации между Hg и локусом Gli А1 озимой мягкой пшеницы [Собко, Попереля, 1983; Howes,

1986]. Наши результаты нашли также подтверждение в исследовании сцепления локусов Hg и Gli-Ald в генотипе яровой твёрдой пшеницы [Кудрявцев, Попова, 1994]. Блок GLI-Aldw4 озимой твёрдой пшеницы

фенотипически близок блоку GLI-Aldb яровой твёрдой пшеницы Саратовская 40. но совершенно не похож на блоки GLD1A8 и GLD1A2 озимой мягкой пшеницы, сцепленные с различными аллеломорфами гена опушения колосковой чешуи (Собко, Созинов. 1993). Следовательно, как минимум, сегмент хромосомы 1А озимой твёрдой пшеницы, несущий ген опушения и аллель Gli-Aldw4, ведёт своё происхождение от яровой твёрдой пшеницы.

Анализ наследования черной окраски остей в комбинациях Мб, М24 и М25 показал, что соотношение растений F2 с черными и светлыми остями соответствовало расщеплению по двум доминантным комплементарным генам (9:7). В комбинации М43 выявлен трёхгенный контроль этого признака (27:37). В связи с отсутствием в литературе на тот момент единых специальных обозначений генов, контролирующих данный признак (Patil et al, 1975; 1981), мы предложили использовать символы Blal, В1а2 и В1аЗ, где первые три буквы - аббревиатура слов black awn. Сцепление гена Blal с локусом Gli-Aldw оказалось настолько тесным (0,67±0,71%.), что его удалось рассчитать лишь для объединённой выборки: Мб, М24 и М25.

Таким образом, количественная оценка сцепления глиадин-кодирующего локуса и двух локусов, определяющих опушение колосковых чешуй и черную окраску остей, дала возможность установить их последовательность на коротком плече хромосомы 1А:

1AS Hg - 0-1,1% - Blal - 0,7-3,9% - Gli-Aldw

Ориентация относительно центромеры указана на основе данных Бланко с соавторами (Blanko et al, 1999), определивших с помощью молекулярных маркеров дистальное расположение гена Hg относительно локуса GU-A1 на коротком плече хромосомы 1А яровой твёрдой пшеницы.

Количественная оценка сцепления локуса красной окраски колосковых чешуй Rgl с глиадин-кодирующими локусамн проводилась на растениях F2 пяти комбинаций скрещиваний: М21, М25, М26, М29 и М41. Уже в ходе подбора родителей для скрещиваний и, исходя из данных других исследователей [McIntosh,1973; Попереля и др.,1983], было высказано предположение о сцеплении доминантного аллеля гена красной окраски колосковой чешуи Rgl с аллелем, контиролирующим блок GLI-Bldw3.

Количественная оценка этого сцепления выявила существенные различия частот рекомбинации гена Rgl и локуса Gli-Bldw - от 2% до почти 10%. Возможно такое варьирование обусловлено межвидовым происхождением этой культуры (озимая мягкая * яровая твёрдая). Так, в генотипах мягкой пшеницы сцепление этих генов составило 1-2% [Payne et al, 1986], что близко значениям, выявленным в комбинациях М26 и М29. Другие исследователи [Leisle et al,1985] на яровой твёрдой пшенице определили частоту рекомбинации пределах 7-10%, что совпадает с нашими данными, полученными для комбинаций М21, М25, М41.

Оценку сопряженности блоков глиадинов с количественными признаками, определяющими продуктивность, провели на растениях Р2 11 комбинаций. У каждого растения определяли показатели 12 количественных признаков. Это длина: соломины - 1с, колоса - 1к, остей -/о; общая и продуктивная кустистость - ОК, ПрК\ масса растения — Мр\ масса и число зерен с растения - Мзр, №р\ масса и число зерен с колоса - Мзк, №к; средняя масса зерновки - Мз и уборочный индекс (Мзр/Мр) - Кхоз.

Неблагоприятные условия засушливого 1984 года в значительной степени нивелировали потенциальные различия между маркерными группами растений, имеющих разный аллельный состав по тому или иному локусу. Тем не менее, в изученных комбинациях выявлены достоверные различия между маркерными группами, гомозиготными по аллелям трех глиадин-кодирующих локусов: ОИ-Л1с1м, БН-В1сЫ/ и С11-А2с1м (табл.4).

Таблица 4

Сопряженность блоков компонентов глиадина с некоторыми элементами продуктивности и длиной соломины главного колоса растений Р2 ряда комбинаций твердой озимой пшеницы (1984 г)_________________________________

Ком- бина- ция Сопосташтяеьье аллельнье блоки СЫ- Различия по элементам продуктивности

1с, ст Мзр г Чзр шт Кхоз Чзк, шт Мзк, г Мз, мг

Мб А 1сЫ'22 та А 44 - - - - - +0,29 +6,3

М25 А1с1м>22 и А1с1м> 44 - - - - +5,8 +0,25 -

М9 А1сЫ>6б А1с1у/ 22 - +1,2 - +0,08 - - +9,3

М29 В1с1'л>2+3 и В1<Ьн22+33 +7,1 +2,6 +54 - - - -

М41 ВМ'мЗЗ и: В1сЫ/22 +9,9 - - - - - +5,3

М21 А2с1м> 33 А2сЫ>! 1 - - - +0,14 - +0,34 +11,2

Примечание: все численно указанные различия признаков маркерных групп

растений достоверны при Р > 0,05

С целью выявления более общих закономерностей сопряженности блоков глиадинов с элементами продуктивности растений Бг, расщепляющиеся по одинаковым парам аллелей комбинации были объединены в выборки по общим маркерным группам, (табл. 5).

Оказалось, что на более крупных объемах объединенных выборок наблюдалось выравнивание большинства показателей маркерных групп. В то же время сохранились достоверные различия по массе зерновок и Кхоз, и, прежде всего, между гомозиготами по блокам, контролируемым локусами генома/!. СИ-А\cl\v иОИ-Л2сЬу.

Таким образом, получены данные, указывающие на сопряженность блоков глиадинов с элементами продуктивности растений Р2 озимой твердой пшеницы и, прежде всего, блоков, контролируемых локусами генома А, со средней массой зерновки и уборочным индексом. Предполагается, что наиболее ценными для селекции на продуктивность озимой твердой пшеницы в условиях весенне-летней засухи в Правобережье Саратовской области является блоки СИ-А1сЫ>2, СН-В1сЫ>3, С1А-А2сЫ/2 или Си~Л2с1\\> 3 и ОЬ1-В2(1м 3.

Таблица 5

Сопряженность блоков глиадинов с элементами продуктивности растений Р2 в объединенных выборках озимой твердой пшеницы_____________________________-

Чис- Различия по элементам

Гибридные Сопоставляемые ло продуктивности

комбинации блоки GLI- раст. f2 Мзр ,r Кхоз Чзк, ИГР Мзк, Г Мз, мг

М64М25+ М43 Aldw2 vsAldw 4 397 - +0,0 4 - +0,2 +4,1

М21+№5 + М41 Bldw3 vs Bldw2 481 - - +2,2 - -

М21+М24+ М25+М43 A2dw 3 vs A2dwl 367 +1, 7 +0,0 6 - - +3,0

M3+M9+ML4+ М26 A2dw 2 vs A2dw3 507 - - - - +2,4

M9+ML4+M24 + М41+ М43 B2dw3 vs B2dw2 540 - +0,0 3 - - -

Примечание: все численно указанные различия признаков маркерных групп растений F2 достоверны при Р > 0,05.

Анализ состава блоков глиадинов в Э-8/72 за 1977-1981гг. выявил накопление глиатипов с блоками GLI-Aldw2 и GLI-Aldw6 (в 2,5 раза) и, в особенности, глиатипа 6-3-3-3, (в 16 раз). Одновременно в пять раз снизилась доля менее адаптированных глиатипов, свойственных с. Одесская юбилейная (1-2-3-1 и 1-2-3-2), и в девять раз - содержание глиатипов, типичных для с. Мичуринка (3-2-1-2,3-2-3-2) - одного из родителей Э-8/72.

Пребридинговое изучение состава глиадинов 25 селекционных образцов подтвердило на более широком материале, созданном д.с.-х.н. H.H. Салтыковой до 1980 г., обнаруженную в Э-8/72 сопряжённость блоков глиадинов с адаптивностью.

В каждом из 25 образцов исследовалось от 36 до 108 колосьев. Первоначально проанализировали ЭФС глиадинов трёх зерен с каждого колоса (свыше 3000 зерен с 1040 колосьев). Анализ спектров 499 зерен с 78 гетерозиготных по глиадинам колосьев позволил идентифицировать еще 10 блоков: пять вариантов (GLI-Aldw4 - GLI-Aldw8), контролируемых 1А хромосомой, три блока, контролируемых локусом Gli-Bldw (GU-Bldw 4- GLI-Bldw 6); два - локусом Gli-A2dw (GLI-A2dw4 и GLI-A2dw5).

В исследованных селекционных образцах выявлен 51 глиатип. Среди них наиболее распространенным оказался глиатип с блочным составом GLI-Aldw2, GLI-Bldw3, GLI-A2dw3, GLI-B2dw3 (сокращенно: 2-3-3-3), который встречался в 11 образцах (44%), а в шести из них оказался самым многочисленным. Этот глиатип чаще встречался среди максимальных по численности (основных) глиатипов (у 24% образцов) и реже (у 10%) среди малочисленных (минорных) глиатипов. Сопоставление формулы глиатипа с зимостойкостью показало, что максимальную зимостойкость - 5 баллов - была лишь у шести образцов: 35/81 (основной глиатип - 2-3-5-3), 37/81 (2-3-2-2), 52/81 (6-3-3-3), 141/81 (6-3-3-3 ), 142/81 (6-3-3-3 ), 144/81 (2-3-3-3), четыре из которых олигоморфны (кроме

142/81 и 37/81). В тоже время образцы, в которых основными глиатипами были глиатипы 4-3-3-2 (16/81 и 32/81) и 4-2-1-2 (17/81), имели зимостойкость не выше 3,5 баллов.

Изучение состава глиадинов сортов озимой твердой пшеницы бывшего СССР позволило выяснить распределение идентифицированных блоков глиадинов в разных почвенно-климатических зонах, в том числе в условиях Правобережья Саратовской области к концу 1980-тых годов (табл.6).

Таблица 6

Генетические формулы основных глиатипов сортов озимой твёрдой пшеницы семи селекцентров бывшего СССР __________________^_________________'

N п/ п Сорт Разно- вид- ность* Ориги- натор Aldw 1 Bldw t- B2dw

1 Мичуринка 1-т + е-т ВСГИ, 3 2+3 1 2

2 Новомичуринка -«- Одесса 3 2 1 2

п Одесская Янтарная h-f + е-т (( 1 3? 2 2

4 Одесская Гибридная -«- и 21 3? 5 2

5 Одесск. Юбилейная leucurum и 1 2 3 2

6 Перлына -«- (С 1 2 3 2

7 Парус -«- СС 1 2+6 3 3

8 Коралл hordeiforme а 2 3 3 3

9 Черномор leucurum СС 1 2 1+3 2

10 Айсберг -«- а 2 3 3 3

11 Леукомелян 2 leucomelan книисх 3 1 1 2

12 Краснодарская 1 hordeiforme Красно- ? 6? 3 2

13 Кристалл leucomelan 1 2 1 2

14 Кристалл 2 -«- 1 2 1 2

15 Жемчужина leucurum 1 2 1 2

16 Корунд -«- 1 ? 3 3

17 Корунд 2 -«- 2 6 3 2

18 Прикумская 63 ПрикОСС 2 2 1 2

19 Мелянопус 531 melanopus НИИ Эк 4 2 5 2

20 Кишиневская кр-зер Г ен, Ки- 4 2 1 3

21 Кишиневская 2 leucurum шинев 1 2 1 2

22 Рубеж hordeiforme Зап. ОС** 1 4 1 2

23 Харьковская 909 НИИ РСГ ? ? 4 3

24 Харьковская 1 -«- Харьков 6+2 3 3 3

25 Эритромелан 8/72 -«- СХИ, 2+6 3 3 3

26 Гордеиформе 5-п -«- Саратов 2 3 3 2

27 Янтарь Поволжья -«- 2+6 3 3 3+2

* - l-m - leucomelan, е-т - eiythromelan, h-f— hordeiforme;

** - Зап. СС - Запорожская с.-х. опытная станция, Прик. ОСС - Прикум-ская опытно-селекционная станция

Общей особенностью блочного состава спектров исследованных сортов четырех селекцентров Юга России и Украины, а также Молдавии оказалась частая встречаемость в главных глиатипах блоков СЫ-А1сЫ/1 (у 10 из 22 сортов), СЫ-ВЫ\у2 (у 54%), ОЫ-А2сЬм1 (у 45%) и Си~В2сЬм2 (у 77%), а также отсутствие двух со-компонентов, контролируемых ОН-А 1дм6. Важно отметить, что фенотипические аналоги первых трех блоков широко распространены среди сортов озимой мягкой пшеницы. Однако эти блоки значительно реже встречаются в образцах саратовской селекции.

В двух самых северных центрах селекции озимой твердой пшеницы, расположенных в областях с более континентальным климатом (Харьков и Саратов) созданы сорта и формы, содержащие блоки СЫ-А1сЬ>2, ОП-Л1(1\м6, СЫ-А1-2сЬ>1, СИ-В1с!\рЗ, СП-А2сЬ/3, С11-В2еЬ\/3. Причем эти блоки не встречаются среди мягких пшениц. Сорт Рубеж, созданный на Запорожской Госселекстанции, по своему блочному составу занимает промежуточное положение между сортами южной и северной селекции. В сортах селекции ВСГИ отчётливо просматривается динамика перехода от формулы ранних сортов 3-2-1-2 через формулу 1-2-3-2 к формуле 2-3-3-3 сортов третьего поколения. Особенно показателен сорт Айсберг, содержащий в генотипе рекомбинантную хромосому 1А с аллелями ^1 и СИ-В1сЬл>3. Возможно, это -первая удачная попытка совмещения продуктивности разновидности " леукурум" с устойчивостью к неблагоприятным климатическим факторам, свойственной, по нашим данным, генотипам, несущим аллель глиадин-кодируюшего локуса ОИ-В1сЫ)3. В спектрах глиадинов сортов краснодарской и прикумской селекции основной чертой является подавляющее присутствие аллелей, сопряжённых с белым неопушённым колосом, хотя в их родословных были красноколосые родители , в том числе с. Харьковская 1.

В спектрах глиадинов трёх наиболее типичных сортов молдавской селекции два содержали сцепленный с опушением чешуй и чёрной окраской остей блок СЫ-А1сЬ,\>4 и все три содержат СИ-В1с1м2 и являются белоколосыми. Среди других образцов молдавской селекции много черноколосых, содержащих блоки СЫ-А1сЬ>1, Си-А1сЬл>3 и СП-В1сЬ,ч2.

Таким образом, наблюдаются очевидные различия по блочному составу между сортами и образцами озимой твердой пшеницы Саратовского Правобережья и Харьковской области, расположенными севернее 50° с. ш. и другими сортообразцами, созданными в селекцентрах расположенных между 45°и 48° с. ш., в зонах с более мягким климатом. Практически на всех изученных образцах подтвердилось ранее установленное сцепление ряда аллелей глиадин-кодирующих локусов СП-Л1сЬ и СИ-В1сЬу с локусами опушения Нд и окраски 1^1 колосковых чешуй, а также с локусом черной окраски остей В1а1.

На основе результатов генетического и фенотипического анализа спектров глиадинов озимой твёрдой пшеницы составлен максимально полный каталог блоков глиадинов этой культуры, включающий 51 блок (рис.З).

GLI-Aldw б 7 s GLl-Bldw

Рис.З. Каталог блоков глиадинов озимой твёрдой пшеницы, идентифицированных в крахмальном геле. Б-1 и Х-1- ЭФС глиадинов с. Безостая lue. Харьковская 1. * - гибридологически подтверждённые блоки глиадинов

Следует отметить, что 26 из них подтверждены результатами гибридологического анализа (отмечены звёздочкой), остальные выявлены визуально в гомозиготных по ним образцах.

Сопоставление блоков глиадинов озимой твёрдой пшеницы (О'ГП) с

блоками, идентифицированными в сортах озимой мягкой пшеницы, показало присутствие не менее 10 блоков в генотипах О'ГП. Хотя наиболее распространёнными в сортах ОТП, созданных к концу 80-тых годов, оказались блоки, фенотипические аналоги которых сравнительно редко (GLD 1А1, GLD 1В2, GLD 6.42) или почти не встречались (GL1-A1 dw2, GL1-Aldw6, GLI-Bldw3. GLI-A2dw3) в сортах озимой мягкой пшеницы.

Выводы

1. В гибридах озимой твёрдой пшеницы глиадины наследуются кодоминантно и независимо от условий выращивания растений. Глиадины наследуются блоками. контролируемыми кластерами генов, характеризующимися множественным аллелизмом и расположенными в локусах на хромосомах 1А. 1В. 6.4 и 6В.

2. С помощью электрофореза в крахмальном геле идентифицирован 51 блок глиадинов, контролируемых четырьмя основными глиадин-коди-рующим локусами. В том числе 15 блоков - локусом Gli-Alchv, 15 блоков — локусом Gli-Blchv, 13 блоков - локусом Gli-A2dw, 8 блоков - локусом Gli-B2dw. Составлен каталог блоков глиадинов озимой твёрдой пшеницы.

3. Десять блоков глиадинов озимой твёрдой пшеницы, контролируемых

локусом Gli-Aldw ("блоки I, 3-5,7), локусом Gli-Bldw (I- 3), локусом Gli-A2chv (1,5) фенотипически схожи с блоками озимой мягкой пшеницы -соответственно Old 1А (1, 9, 13, 5, 16), Gld IB (I, 2, 5), Gld 6A3 и Gld 6A1. Выявлены блоки глиадинов неизвестного происхождения, как например GLI-А Id\v6.

4. Оценены сцепление локуса Gli-Aldw с локусом, контролирующим опушение колосковой чешуи Hg (3,12±0,80%) и расположенного между ними гена, контролирующего чёрную окраску остей Blal, а также сцепления гена красной окраски колоса Rgl с локусом Gli-Bldw (от 2,18±0,84 до 9,64±2,44%). На коротком плече хромосомы 1А озимой твёрдой пшеницы определена последовательность следующих локусов:

IAS Hg - 0-1,1% - Blal - 0,7-3,9% - Gli-Aldw

5. Динамика внутрипопуляционного разнообразия блоков глиадинов и их сочетаний (глиатипов) в Эритромелан 8/72 отражает тенденцию к накоплению в зоне Саратовского Правобережья более адаптированных глиатипов и прежде всего GLI-Aldw2, GL1-Bldw3, GL1-A2dw3, GL1-A2dw3 и элиминацию других (GLl-Aldwl, GLI-Aldw3 и GLI-Aldw4, GLl-Bldwl и GL1-Bldw2, GLI-A2dwl, GLI-B2dwl), доля которых в других почвенно-климатических зонах существенно выше.

6. Анализ блочного состава глиадинов в 25-ти селекционных образцах, созданных в условиях Правобережья Саратовской области, подтвердил преимущества глиатипов, накапливаемых в Эритромелан 8/72, по морозо-зимостойкости и засухоустойчивости.

7. Сорта озимой твёрдой пшеницы из семи селекцентров бывшего Советского Союза отличаются зональной предрасположенностью разных блоков и их сочетаний. . В северных регионах с резко континентальным климатом (Саратов, Харьков) преобладали блоки, образующие «северный» глиатип - 2(или 6)-3-3-3. Их сорта и формы в большинстве своём - var. hordeiforme. В южных районах России, Украины и в Молдавии наиболее распространены другие блоки, образующие «южный» глиатип - 1(3)-2-1-2, и белоколосые разновидности. Глиадиновая формула первого сорта озимой твёрдой пшеницы саратовской селекции Янтарь Поволжья и его разновидность (гордеиформе) соответствуют вышеуказанным закономерностям;

8. Получены данные о сопряжённости элементов продуктивности растения и колоса с составом блоков глиадинов растений F2 в условиях весеннее-летней засухи. Так, в разных группах комбинаций гомозиготы GLI-Aldw22 достоверно превышают гомозиготы GU-Aldw44 по Кхоз (+0,04), по Мзк (+0,2 г) и Мз (+4,1 мг). Гомозиготы GL1-Bld\v33 превышают GLI-Bldw22 по №к (+2,2). Гомозиготы GLI-A2dw33 превышают GL1-A2dw 11 по Мзр (+1,7 г), по Кхоз (+0,06) и по Мз (+3,0 мг). Гомозиготы GIJ-A2dw22 превышают GLI-A2dw33 по Мз (+2,4 мг), а гомозиготы GL1-B2dw33 превышают GLI-B2dw22 по Кхоз (+0,03). В комбинации М29 гетерозиготные по блокам GLI-Bldw2 и GLI-BIdw3 растения F2 превышали гомозиготы по этим блокам по высоте (+7,1 см), Мзр (+2,6 г) и Изр (+54 шт.).

9. Модификация записи блоков глиадинов озимой твёрдой пшеницы,

корректно отражает особенности генотипического окружения глиадин-кодирующих генов и позволяет продолжать изучение полиморфизма глиадинов этой культуры, не привязываясь на первом этапе к аналогичным номенклатурам блоков глиадинов, созданных для других видов пшеницы.

10. Фенотипическое сравнение 11 блоков глиадинов идентифицированых в крахмальном и полиакриламидном гелях показало их сходство и различие в разных носителях по электрофоретической подвижности и числу компонентов. Отмечено преимущество электрофореза в ПААГ во всех зонах ЭФС кроме зоны медленных со-глиадинов.

11. Наиболее распространённые в сортах и формах озимой твёрдой пшеницы блоки глиадинов редко или почти не встречаются в сортах озимой мягкой пшеницы.

Практические рекомендации

1.Каталоги блоков глиадинов озимой твёрдой пшеницы, идентифицированных в крахмальном и полиакриламидном гелях перспективно использовать в селекции и контроле сортовой чистоты при семеноводстве.

2. Массовый анализ сортов и форм озимой твёрдой пшеницы лучше проводить в крахмальном геле. Точный анализ близких по составу компонентов блоков, расположенных в ß- и у- зонах лучше выполнять в ПААГ.

3. Селекцию на продуктивность и адаптивность целесообразно вести с учётом сопряжённости этих признаков с аллельным составом глиадин-кодирующих локусов.

4. Для повышения адаптивности создаваемых сортов ОТП необходим целенаправленный поиск рекомбинантных генотипов, сочетающих формулу блоков глиадинов, адаптированную для конкретной климатической зоны, с оптимальными морфологическими признаками колоса.

5. Выявленные в ПААГ блоки глиадинов могут быть использованы для дальнейшей идентификации блоков в современных сортах озимой твёрдой пшеницы на основе международно-принятой методики электрофореза.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

I. Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Панин В.М. Гибридологический анализ наследования глиадинов озимой твердой пшеницы / В.М. Панин, H.H. Салтыкова // Докл. ВАСХНИЛ.-1986,-№5,- С.4-7.

2. Панин В.М. Глиадины как генетические маркеры в генетике и селекции озимой твёрдой пшеницы / В.М.Панин // Современные Проблемы Науки и Образования. - 2011. - №3, ссылка http://www.science-education.ru /974680

3. Панин В.М. Особенности полиморфизма глиадинов озимой твёрдой пшеницы различного происхождения: 1. Состав глиадинов сортов, созданных в еелекцеитрах бывшего СССР // Современные проблемы науки и образова

-ния. - 2011. - № 4; ссылка http:// \v\v\\. hcicncc-cducation.ru/98-4 756

4. Панин В.М. Сравнение фенотипов блоков глиадинов озимой твёрдой пшеницы, идентифицированных в крахмальном и полиакриламидном гелях/В.М.Панин // Зерн., хоз-во России. -2011. -№ 5. — С.14-16

И. Статьи в трудах и тезисах Всесоюзных и региональных конференций.

5. Панин В.М. Популяционно-генетический анализ разнообразия глиадинов зерна озимой твердой пшеницы Эритромелан 8/72 / В.М. Панин, Н.Н. Салтыкова // Селекция и семеноводство полевых культур: сб. науч. Работ Сарат. с.-х. ин-та.- Саратов, 1983,- С. 28-36.

6. Панин В.М. Генетический полимофизм глиадина в популяциях озимой твёрдой пшеницы: с. Одесская юбилейная / В.М. Панин //Физиологогенетические основы интенсификации селекционного процесса.: Материалы Всес. конф., 4-6 июля 1983 г.- Саратов, 1984. -Ч. 2.-С.47.

7. Панин В.М. Сцепление глиадинкодирующих локусов с генами опушения и красной окраски колосковых чешуй у твёрдой озимой пшеницы / В.М. Панин, В.П. //Селекция и семеноводство зерновых культур: Сб. науч. работ - Саратовский с.-х. инст. им. Н.И.Вавилова. Саратов.-1986.- С. 51-57.

8. Панин В.М. Об аллельном составе основных глиадинкодирующих локусов твёрдой озимой пшеницы различного происхождения / В.М. Панин //

5-й съезд ВОГиС: Тез. Докладов.-М.,1987.-Т.4.-Ч.4,- С.122-123.

9. Панин В.М. Сопряжённость блоков компонентов глиадина с элементами продуктивности твёрдой озимой пшеницы / В.М. Панин, И.А. Прейгель // Вопросы генетики и селекции зерновых и зернобобовых культур на Юго-Востоке РСФСР: сб. науч. работ.- Саратовский с.-х. институт им. Н.И. Вавилова. Саратов. 1987.-С. 80-86.

10. Панин В.М. Генетический контроль глиадина и аллельный состав глиадинкодирующих локусов твердой озимой пшеницы / В.М. Панин // Вопросы генетики и селекции зерновых культур на Юго-Востоке: Сб. науч. работ,- Саратовский с.-х. ин-тут им. Н.И. Вавилова. Саратов, 1987.- С.27-33.

11. Панин В.М. Генетический контроль глиадина и некоторых морфологических признаков колоса твёрдой озимой пшеницы / В.М. Панин, В.П. Нецветаев / / Науч.-техн. бюлл. ВСГИ.-1986.-№2(60).- С. 31-36.

12. Панин В.М. Вариабельность частоты рекомбинаций локусов 01(1 1В и

1 в разных генотипах твёрдой озимой пшеницы / В.М. Панин // Материалы

6-го съезда ВОТиС,- Минск, 1992.- Ч. 2,- С. 114.

13. Панин В.М. Особенности сцепления генетических факторов, контролирующих компонентный состав глиадина и красную окраску колоса в генотипах твёрдой озимой пшеницы / В.М. Панин // Вопросы генетики и селекции зерновых культур на Юго-Востоке: сб. науч. работ.- Саратовский с.-х. институт им. Н.И. Вавилова. Саратов, 1993.- С. 16-21.

III. Авторское свидетельство № 6984 от 08.02.1996 года на сорт озимой твёрдой пшеницы «Янтарь Поволжья» Салтыкова Н.Н., Панин В.М., Потапенко В.Н. зарегистрированный в Гос. реестре селекционных достижений в 1996 г. по заявке № 9100636 от 19.10.90 г.

Подписано в печать 06 декабря 2011г. Объём - 1 печ.л. Тираж 100. Заказ № 22 Отпечатано в типографии ООО «Скайрей» по адресу: 410054 г. Саратов, ул. Политехническая, д. 122

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата биологических наук, Панин, Валерий Михайлович, Саратов

Таблица 7

Распределение по фенотипам ЭФС глиадина зёрен Р2 в дигибридных по глиадин-кодирующим локусам комбинациях

Комбинация Распределение зёрен F2no фенотипам Сумма зёрен F2 2 X 1:2:1 P> 2 X 1:2:1 P> 2 2 X (1:2:1) P>

Мб Gli-Aldw

вП-А2йw 2 2+4 4 Gli-Aldw Gli-A2dw

2 2+1 1 8 25 13 24 46 23 10 25 18 192 1,50 >0,45 0,70 >0,60 4,95 >0,75

М14 Gli-A2dw 160 Gli-A2dw Gli-B2dw

С1г-В2(1м? 3 3+2 22

3 3+2 2 11 14 8 23 39 22 10 25 8 0,55 >0,9 1,65 >0,40 4,62 >0,75

М21 Gli-Bldw 176 Gli-Bldw Gli-A2dw

2 2+3 3

3 3+2 2 10 21 12 24 44 28 11 18 9 0,85 >0,60 0,64 >0,40 3,41 >0,75

М22 Gli-Aldw 120 Gli-Aldw Gli-Bldw

вИ-ВМы 5 5+4 4

3 3+2 2 7 14 9 15 26 16 10 12 11 2,40 >0,30 0,45 >0,75 4,07 >0,80

М26 Gli-Bldw 136 Gli-Bldw Gli-A2dw

вИ-А2(1п 2 2+3 3

2 2+3 3 8 17 12 24 46 23 10 25 18 1,29 >0,5 0,53 >0,75 4,12 >0,80

М41 Gli-Bldw 128 Gli-Bldw Gli-B2dw

ОП-В2(1ъ 3 3+2 2

3 3+2 2 11 17 6 15 40 13 8 13 5 2,69 >0,25 1,50 >0,50 6,0 >0,70

Дигибридный характер расщепления компонентного состава глиади-нов подтвердился в ходе анализа распределения групп компонентов родительских спектров по фенотипам. Так в комбинации М21 (рис. 8)

4 5

Оэ

щщ Я Я

I

1(9)2 3 4 5 6 7 8 9(с?) 1($) 2 3 4 5 6 7 8 9(<?)

Рис.8 Рис.9

Рис.8. Фенотипы ЭФС глиадинов зёрен ¥2 комбинации М21. Рис.9. Фенотипы ЭФС глиадинов зёрен ¥2 комбинации М22.

Ш-Шг 3

2

2 з

>т$>

ш

Ш-ЛШ

си-вш

3

1»

■ в

■ ШШЗнМ

■Р чт Щт як ■■ шр ,%яя

Ив- шж !э1в: ЩИк жИг 1|§р! |(йр чиЯр щр

■ «Я!

Г

К

I

%

^ ^: 9 в ^ Ш ИМВ Ш1 ЯР 1Р

ШШ'Щ

1(9) 2 3 4 5 6 7 8 9(<?) Рис.10

1(?) 2 3 4 5 6 7 8 9(с?) Рис.11

Рис.3.10. Фенотипы ЭФС глиадинов зёрен ¥2 комбинации М26 Рис.3.11. Фенотипы ЭФС глиадинов зёрен ¥2 комбинации М41

первый, четвертый и седьмой фенотипы содержали только 1-5,7 компоненты материнской линии при отсутствии 1-5, части 6, 7 и 8

компонентов отцовской линии. В третьем, шестом и девятом генотипах спектров, наблюдалась обратная картина. Второй, пятый и восьмой включали обе группы компонентов, но с пониженным содержанием (интенсивностью) каждого. Соответствие фактического отношения численностей зерен Р2 распределившихся по этим группам фенотипов, теоретически ожидаемому 1:2:1 подтверждает предположение о том, что обе группы компонентов контролируются разными аллельными вариантами одного локуса и являются блоками, обозначенными нами соответственно С1Л-В1сЬу2 и вЫ-ВЫм^З.

В бс-зоне первого, второго и и третьего фенотипов электрофореграмм наблюдались только 13,15-20 компоненты материнской линии. Седьмой -девятый фенотипы содержали в этой зоне лишь компоненты 14,16-20 отцовской линии. Кроме того компоненты 13 и 15 этой линии были в этих фенотипах особенно интенсивны. Учитывая аддитивность этих групп компонентов в фенотипах 4 - 6, а также достоверность распределения зерен 1:2:1, мы предположили аллельность этой пары блоков Р2 по группам фенотипов 1-3,4 — 6и7-9 теоретически ожидаемому отношению компонентов, контролируемых аллельными вариантами глиадин-кодируюших локусов ОЫ-А2скм2 и СЫ-А2с1м?3.

Аналогичным образом был проанализирован блочный состав электрофореграмм глиадинов зерен ¥2 других скрещиваний этой группы. В них показана высокая достоверность соответствия расщепления по глиадин-кодирующим локусам теоретически ожидаемому дигибридному распределению (рис. 9-11.).

В третью группу комбинаций вошли М9, М24, М25 и М43, гибриды которых оказались гетерозиготными по трем глиадин-кодирующим локусам в разных сочетаниях. Относительно невысокие объемы полученных зерен Р2 в комбинациях М9, М24, М25, М43 (табл.8-11, рис.12-15) и, в связи с этим, малочисленность (<5) или даже отсутствие некоторых из 18-27 феноклассов

позволили корректно рассчитать %2 достоверности расщепления только для дигибридных соотношений блоков глиадинов.

В комбинации М9/82 были выявлены 18 феноклассов ЭФС (табл.8, рис.12)

Таблица 8

Анализ расщепления ЭФС глиадина зёрен Р2 скрещивания М9 (ЛХ-

1 х ЛЭ-9) по глиадин-кодирующим локусам а ¿-А 1, СИ-В1, СИ-А2 (294-55П)

Фенотип Состав блоков по локусам СЫ- №ё-рен 2 X, (3:1)(1:2:1), 2 2 т~» X (1:2:1) , Р 2Х2(3:1) X (1:2:1), Р

АЫп А2(1н> В2с1н>

1 6- 3 3 10 А2\ А1 6- 2 АМпб- = 121 АЫм>2 =52 Х2(3:1) =2,36 Р>0,1

2 6- 3 3+2 16 3 37 12 3+2 61 31 2 23 9 X = 8,12; Р > 0,1

3 6- 3 2 И

4 6- 3+2 3 11

5 6- 3+2 3+2 34

6 6- 3+2 2 16 ВЫпЗ = 49 ВЫ\\>3+2 = 92 В1й\\>2 = 32 Х2(1:2:1)= 4,06 Р>0,1

7 6- 2 3 6

8 6- 2 3+2 13 В2\А1 6- 2

9 2 2 2 4 3 27 10 3+2 63 25 2 31 17 Х2=5,16; Р>0,25

10 2 3 3 2

11 2 3 3+2 5

12 2 3 2 5 А2(1м>3 = 32 А2йм>3+2 - 82 А2йю2 = 58 Х2(1:2:1)= 8,23 Р > 0,01

13 2 3+2 3 6

14 2 3+2 3+2 16

15 2 3+2 2 9 А2\В1 3 3+2 2

16 2 2 3 2 3 12 17 8 3+2 21 50 17 2 16 25 7 %= 8,27; Р > 0,25

17г 2 2 3+2 4

18 2 2 2 3

£ 173

Примечание: 6- = 6+(6+2);

И если блоки, контролируемые двумя локусами (СИ-А2с1м? и СИ-В2(Ьл)), были уже известны, то локус, контролирующий два наименее подвижных со-компонента, присутствующих в спектрах глиадинов материнской линии ЛХ-1 и части гибридов, пока был не известен. В комбинации М9 наблюдалось распределение спектров зерен по двум феноклассам, различающимся по присутствию и отсутствию двух вышеуказанных со-компонентов в соотно-

шении 3:1. Учитывая их относительную подвижность, мы предположили, что их контроль осуществляется генами локуса СИ-А Мм.

Б1 $ в 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Рис.12. Фенотипы ЭФС в КГ глиадинов зёрен Р2 комбинации М9. Б1-Безостая 1, $ - ЛХ-2, $ - ЛЭ-9.

Анализ расщепления глиадинов в комбинации М24 подтвердил, что со-компоненты 1 и 2 линии ЛХ-1 наследуются сцеплено с глиадинами блока СЫ-А1сЫ?2, аллельного блоку СЫ-АЫ\\;4. Поэтому было сохранено его первоначальное обозначение - СЫ-А1сЫ?6 (табл.9, рис.13).

Расположение этих со-компонентов в участке спектра, где у мягких пшениц находятся только компоненты, контролируемые локусом (Созинов, Попереля,1979; Конарев, 1980; ВизЬик, 2Штап, 1978Ь), позволяют объяснить их появление интрогрессией контролирующих их генов из хромосомы Ю в хромосому ¡А.

Отсутствие среди спектров 173 зерен Р2 этой комбинации фенотипов содержащих только один из двух компонентов, указывает на тесное сцепление контролирующих их генов.

В комбинации М25 (табл.10, рис.14) выявлено несоответствие расщепления по блокам СЫ-А2с1м>1 и СЫ-А2с1ч?3 с существенным (почти в два раза) превышением численности зёрен с первым блоком. Особенно это

превышение велико (в четыре раза) на фоне блока йЫ-А 1с1м>4, сцепленного с геном опушения Щ (см. Раздел 4).

Таблица 9.

Анализ расщепления ЭФС глиадина зёрен ?2 от скрещивания М24-(ЛХ-1 х

ЛЭ-25) по глиадин-кодирующим локусам СИ-А 1сЬм, ОИ-ВМм?, СИ-А2сЬл>

Фе-но- ти Состав блоков по локусам (7//- Число зёрен 2 2 -г, X (1:2:1) , Р 2 п X (1:2:1), Р

АЫм> А2(1н> А2(1м>

1 6 3 3 7 А2\А1 6 6+4 4 АМп6 = 31 А1(1п>6+4 =71 = 38 X2 = 0,73 Р > 0,5

2 6 3 3+2 1 3 3+1 1 9 19 11 17 35 20 5 17 7

3 6 3 2 1

4 6 3+1 3 2

5 6 3+1 3+2 10

6 6 3+1 2 5 X2 - 3,06; Р > 0,9

7 6 1 3 1

8 6 1 3+2 3

9 6 1 2 1 В2\Л1 6 6+4 4

10 6+4 3 3 5 3 3+2 2 10 14 5 14 35 28 1 22 5 А2(1н>3 = 39 А2(1и>3+1 =72 А2йм>1 = 29 г = 1,54 Р > 0,25

11 6+4 3 3+2 13

12 6+4 3 2 1

13 6+4 3+1 3 7

14 6+4 3+1 3+2 14 Х2= 12,6; Р > 0,1

15 6+4 3+1 2 14

16 6+4 1 3 2

17 6+4 1 3+2 8 В2\Л2 3 3+1 1

18 6+4 1 2 7 3 3+2 2 13 12 4 21 40 16 5 20 9

19 4 3 3 1

20 4 3 3+2 7 В2йм>3=29 В2йм>3+2 =77 В2(1к2 = 34 Х2=1,54 Р > 0,25

21 4 3 2 3

22 4 3+1 3 3 Х2=9,89; Р > 0,25

23 4 3+1 3+2 16

24 4 3+1 2 1

25 4 1 3 1

26 4 1 3+2 5

27 4 1 2 1

2 140

Таблица 10.

Анализ расщепления ЭФС глиадина зёрен Р2 от скрещивания М25-(ЛО-3 х

ЛЭ-25) по глиадин-кодирующим локусам ОИ-АМм>, САг-ВЫ^, СИ-А2с1м'

Фе-но- ти Состав блоков по локусам (7//- Число зёрен 2 2 -г» X (1:2:1) , Р 2 п X (1:2:1), Р

АМп В1(Ы А2сЫ

1 2 2 3 2 В1\А1 2 2+4 4 АМ\*2 = 35 А1й2+4 = %Ь АЫь>4 = 52 %2 = 3,38 Р > ОД

2 2 2 3+1 7 2 3+2 3 12 18 14 13 49 26 10 18 12

3 2 2 1 3

4 2 3+2 3 5

5 2 3+2 3+1 7

6 2 3+2 1 1 1 ~ 7,6; Р > 0,25

7 2 3 3 1

8 2 3 3+1 4

9 2 3 1 5 А2\А1 2 2+4 4

10 2+4 2 3 5 3 3+1 1 8 18 6 18 42 22 9 25 24 ВЫ2 = 44 В1(1н> 3+2=8 8 В1(1н>3 = 40 Х2=0,28 Р > 0,75

11 2+4 2 3+1 7

12 2+4 2 1 6

13 2+4 3+2 3 11

14 2+4 3+2 3+1 24 Х2=21,1; Р> 0,005

15 2+4 3+2 1 14

16 2+4 3 3 2

17 2+4 3 3+1 И В1/А2 1 3+1 3

18 2+4 3 1 5 2 3+2 3 11 18 15 17 41 30 4 23 13

19 4 2 3 4

20 4 2 3+1 4 А2й\*3 =32 А2йп 3+1=82 А2йч>1 = 58 %= 8,23 Р > 0,01

21 4 2 1 6

22 4 3+2 3 1 X2- 9,89; Р > 0,25

23 4 3+2 3+1 10

24 4 3+2 1 15

25 4 3 3 1

26 4 3 3+1 8

27 4 3 1 3

I 140

Изучение характера наследования глиадинов, экстрагированных из муки смеси зерен взятых с растений Р2, подтвердило закономерности, установленные при анализе спектров отдельных зерен Р2. Во всех ранее исследованных комбинациях были выявлены описанные выше блоки глиадинов. Данные о распределении растений ¥2 по фенотипам

электрофоретических спектров в дигибридных по глиадпнам комбинациях приведены в таблице 12.

Таблица 11.

Анализ расщепления ЭФС глиадинов зёрен Р2 от скрещивания М43 (ЛХ-2 х

ЛЭ-25) по глиадин-кодирующим локусам СИ-АМл\>, СИ-А2с1м\, СИ-В2йм

Фено- Состав блоков по локусам СтЫ- Ызё-рен 2 2 г» X (1:2:1) , Р 2 т> X (1:2:1), Р

тип АЫп А2йм> В2(1м> А2\А1 2 2+4 4 АМм>2 = 29

1 2 3 3 1 3 3 21 12

2 2 3 3+2 0 3+1 18 37 16 АМь>2+4 = 70

3 2 3 2 2 1 8 12 9

4 2 3+1 3 5 А ПЫ4 = 37

5 2 3+1 3+2 10 х2 = 7,85; Р > 0,25

6 2 3+1 2 3 X2 = 7,85;

7 2 1 3 2 Р > 0,25

8 2 1 3+2 2 В2\А1 2 2+4 4

9 2 1 2 4 3 8 11 5 А2йпЗ = 36

10 2+4 3 3 5 3+2 12 37 22

11 2+4 3 3+2 10 2 9 22 10 А2(1м>3+1 = 1\

12 2+4 3 2 6

13 2+4 3+1 3 2 х2 = 8,56; Р> 0,25, А2(1п>1 = 29

14 2+4 3+1 3+2 22

15 2+4 3+1 2 13 Х2= 0,98

16 2+4 1 3 4 Р > 0,5

17 2+4 1 3+2 5 В2\А2 3 3+1 1

18 2+4 1 2 3 3 8 9 7 В2(Ыв = 24

19 4 3 3 2 3+2 16 41 14

20 4 3 3+2 6 2 12 21 8 В2йм>3+2 = 71

21 4 3 2 4

22 4 3+1 3 2 х2= 8,5; Р > 0,25 В2(1п>2 = 41

23 4 3+1 3+2 9

24 4 3+1 2 5 Х2= 4,58

25 4 1 3 1 Р>0,1

26 4 1 3+2 7

27 4 1 2 1

Е 136

Таблица 12

Распределение по фенотипам ЭФС глиадинов в КГ растений ¥2 в дигибридных по глиадин-кодирующим локусам комбинациях ОТП

Комбинация Распределение растений Р2 по фенотипам Сумма зёрен Б2 X2 1:2:1 Р> 2 X 1:2:1 Р> 2 2 X (1:2:1) Р>

Мб/82 вП-АМп

вИ-А2йц> 2 2+4 4 вП-АЫп вИ-А2(1п

2 2+1 1 11 20 8 20 43 18 10 18 6 154 1,47 >0,40 0,74 >0,60 2,59 >0,95

М14/82 вИ-А2(1и> 122 вП-А2йм> вИ-В2йи>

вИ-В2йм> 3 3+2 2

3 3+2 2 5 16 6 18 26 17 13 16 5 1,36 >0,5 0,8 >0,60 7,37 >0,25

М21/82 вП-ВЫп 39 вП-ВМп вП-А2(1н>

вП-А2(1м> 2 2+3 3

3 3+2 2 4 4 3 5 10 4 1 6 2 0,85 >0,60 0,64 >0,40 3,41 >0,75

М26/82 вП-В1(1ц> 155 вИ-ВЫп ОИ-А2йм?

ви-А2йм> 2 2+3 3

2 2+3 3 13 14 17 18 40 19 8 16 10 2,08 >0,30 1,30 >0,50 9,20 >0,25

М41/82 вП-ВЫю 82 СИ-ВЫЮ Сй-В2<1м>

вП-В2<1п 3 3+2 2

3 3+2 2 6 13 7 10 18 11 5 6 6 1,00 >0,5 2,17 >0,30 3,85 >0,75

Анализ распределения растений ¥2 по феноклассам пар аллельных вариантов блоков показал хорошее соответствие теоретически ожидаемому отношению 1:2:1 в большинстве случаев кроме одного. Среди растений Р2 комбинации М25 вновь наблюдалась высокая численность фенотипа, гомозиготного по блоку ви-А2йп1 (41 растение), в 2,5 раза превышающая число растений, гомозиготных по аллельному блоку GLI-A2dwЗ (17 раст.).

Таким образом сохранилась ассиметрия расщепления по той же паре аллельных блоков, наблюдаемая в этой комбинации на уровне зерен Р2. Это

позволяет предположить, что причина ассиметрии - не в выживаемости растений а на уровне завязываемости зёрен или их формирования.

Изучение фенотипического состава спектров глиадинов гибридных зерен ¥2 (140 шт.) комбинации М24 показало, что они, также как и гибриды М9, гетерозиготны по локусам шестой гомеологичной группы хромосом. Использование в качестве опылителя линии ЛЭ-25, содержащей в спектре глиадинов блок СЫ-А1сЫ?4, расположенный в у-зоне спектра, позволило обнаружить сцепленное наследование двух наименее подвижных ю-глиадинов и группы глиадинов, образующих блок СЫ-А 1сЬм4. Среди спектров 226 зерен и растений ¥2 были выявлены 30 фенотипов, 27 из

о

которых соответствовали тригибридной схеме расщепления (1:2:1) (рис. 13).

1(9) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27(с?)

Рис. 13. Фенотипы ЭФС в КГ глиадинов зёрен комбинации М24

Также достоверно соответствовали теоретически ожидаемому 1:2:1 фактические распределения зёрен и растений Р2 по фенотипам пар аллельных блоков (табл.13).

Почти во всех случаях со-глиадины 1 и 2 линии ЛХ-1 наследовались совместно с девятью другими компонентами (ОЫ-АМм?2 в других комбинациях). Поэтому вся эта группа компонентов была обозначена как блок СЫ-АМм?6, аллельный блоку ЭЫ-А 1сЬ>4 = 0,54; Р > 0,75).

Таблица 13.

Анализ расщепления ЭФС глиадина зёрен ¥2 и растений Р2 скрещивания

М24 (ЛХ-1 х ЛЭ-25) по глиадин-кодирующим локусам СИ-А1, СИ-В1, &1-А2

Фе-но- ти Состав блоков по локусам СИ- Число зёрен и раст. Бг 2 2 п X (1:2:1) ,Р 2 т> X (1:2:1), Р

АМп А2(Ы> А2й\\>

1 6 3 3 8 А2\А1 6 6+4 4 А1(1ь>6 = 52 АЫм>6+4= 115 А1йм>4=59 Х'=0,5 Р > 0,75

2 6 3 3+2 5 3 3+1 1 15 30 15 25 58 35 12 27 9

3 6 3 2 2

4 6 3+1 3 5

5 6 3+1 3+2 13

6 6 3+1 2 7 ^=4,48; Р > 0,75

7 6 1 3 3

8 6 1 3+2 7

9 6 1 2 2 В2\А1 6 6+4 4

10 6+4 3 3 11 3 3+2 2 16 26 9 25 59 37 11 30 13 А 2(1^3 = 60 А2й\\>3+1 =118 А2(1м>1 = 48 Р > 0,25

11 6+4 3 3+2 18

12 6+4 3 2 1

13 6+4 3+1 3 11

14 6+4 3+1 3+2 27 Г=6,37; Р > 0,5

15 6+4 3+1 2 20

16 6+4 1 3 4

17 6+4 1 3+2 14 В2\А2 3 3+1 1

18 6+4 1 2 9 3 3+2 2 20 23 8 31 63 27 9 32 13

19 4 3 3 1 В2с1н>3 = 51 В2(1н>3+2= 121 В2с1н>2 =54 3^=1,21 Р > 0,5

20 4 3 3+2 8

21 4 3 2 6

22 4 3+1 3 7 Г =9,59; Р > 0,25

23 4 3+1 3+2 23

24 4 3+1 2 5

25 4 1 3 1

26 4 1 3+2 6

27 4 1 2 2

I 140

В то же время на уровне растений Г2, также как и в зёрнах встречались фенотипы(28-30), указывающие на возможность рекомбинации генов, контролирующих со-глиадины, с генами локуса ОН-А Млм. Так в фенотипах 28 и 29 ю-глиадины 1 и 2 отсутствовали, а в фенотипе 30, наборот, присутствовали на фоне блока ОЫ-АМм?4. Очевидно также эти гены расположены в хромосоме 1А не в одном локусе или в рыхлом кластере.

Таким образом, в результате гибридологического анализа компонен-

тного состава глиадинов 10 линий ряда форм и сортов озимой твердой пшеницы показано, что, как и у мягкой озимой и яровой, и яровой твердой пшеницы, глиадины этих линий наследуются кодоминантно, группами компонентов - блоками, контролируемыми семействами генов, объединенных в кластеры.

авь ШШт? ? ■ . йШтЖ щшш? ЛШШГ э ШтШт. з^ШШ " ШШжм:

1(с) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12(с?)

Рис.15. Фенотипы ЭФС в КГ глиадинов зёрен ¥2 комбинации М43

В ходе изучения электрофоретических спектров глиадинов зёрен и растений и 12 комбинаций скрещиваний было идентифицировано 14 блоков глиадинов, контролируемых четырьмя локусами, расположенными в коротких плечах хромосом 1А, 1В, 6А и 6В или в их сегментах, трансгрессированных из геномов озимой мягкой и яровой твердой пшеницы.

Предложена модификация известной номенклатуры блоков мягкой пшеницы озимой, позволяющая обозначать аллельные варианты блоков глиадинов, идентифицированные в генотипах озимой твердой пшеницы независимо от их происхождения.

3.4 Сравнение фенотипов блоков глиадинов,

идентифицированных в крахмальном и полиакриламидном гелях.

Появление усовершенственной методики электрофореза глиадина в полиакриламидном геле (ПААГ) в начале 80-тых годов активизировало исследования полиморфизма этой белковой фракции как в нашей стране, так и за рубежом (ВшИик, 7Штап, 1978; Новосельская с соавт.,1983). Сотрудничество с Институтом Общей Генетики АН СССР позволило нам провести на их методической базе электрофорез в ПААГ глиадинов зёрен ¥2 четырёх комбинаций: МЗ, М9, М22, М29 (рис. 15-18).

1($)2 3 4 0) 1(5) 2 3456 789 10 11 120)

МЗ М9

Рис. 16. Фенотипы ЭФС е ПАГ глиадинов зёрен комбинаций МЗ.

Рис. 17. Фенотипы ЭФС в ПАГ глиадинов зёрен Р2 комбинаций М9

Данные о достоверности расщепления по фенотипам аллельного состава блоков глиадинов в ЭФС в ПААГ приведены в таблицах 14-15.

Хотя изученные выборки были невелики, расщепления, полученные по каждой аллельной паре блоков, оказались достоверны.В результате в ПААГ гибридологически идентифицированы фенотипы 11 аллелей по четырём

глиадин-кодирующим локусам (рис. 20).

СН-ВМп

3

Б1 $ в 1 23456 7 89

Рис. 18. Фенотипы ЭФС в ПААГ глиадинов зёрен ¥2 комбинаций М22

123456789 10 11 12

Рис. 19. Фенотипы ЭФС в ПААГ глиадинов зёрен ¥2 комбинаций М24

Рис. 20. Каталог блоков глиадинов озимой твёрдой пшеницы, идентифицированных в ПААГ: Б1 - ЭФС сорта Безостая 1, ЛХ-1, ЛЭ-25, ЛМ-64 и ЛЭ-32 — ЭФС линий-тестеров

Таблица 14

Распределение по фенотипам ЭФС в ПААГ глиадинов зёрен ¥2 в комбинациях МЗ, М22, М24 ОТП по отдельным глиадин-кодирующим локусам

Комбинация Фенотипы <7//- Число зёрен ¥2 2 X 1:2:1 Р>

А2й\м

МЗ 3 3+2 2 34 1,00 >0,5

9 19 6

АЫь>

5 5+4 4 84 0,03 >0,95

М22 24 41 19

ВЫн>

3 3+2 2 84 0,06 >0,95

17 45 22

2 % 3:1

6+(6+4) 4 41 1,37 >0,1

34 7

А2йп

М24 1 1+3 3 41 2,37 >0,25

6 23 12

В2(1н> 2 1 3:1

3+(3+2) 2 41 0,4 >0,5

29 12

Анализ расщепления ЭФС глиадинов в ПААГ зёрен Р2 скрещивания

М9 по глиадин-кодирующим локусам СИ-А 1й\х>, СИ-А2с1м>, СИ~В2с1м>

Фенотип Состав блоков по локусам 0.1- Число зёрен Распределение зёрен Р2 по фенотипам

пары локусов одного локуса

2 2 2 X (3:1) X (3:1)(1:2:1),Р 2 2 X (3:1), X (1:2:1), Р

АЫн> А2йм> В2йн>

1 6- 3 3 6 А1/В2 6- 2 АЫм;6- = 74 АШ2 =24 Х2(з:0 =0,014 Р > 0,95

2 6- 3 2- 15 2- 54 17 20 7

3 6- 3+2 3 11 3

4 6- 3+2 2- 25 X2 = 0,39 Р > 0,9

5 6- 2 3 3 А1/А2 6- 2 В2с1м>2- = 71 ВШЗ = 27 Х2(3:1) = 0,34 Р > 0,5

6 6- 2 2- 14 3 21 5 36 14 17 5

7 2 3 3 2 3+2

8 2 3 2- 3 2

9 2 3+2 3 4 Х2 = 1Д6 Р > 0,75

10 2 3+2 2- 10 В2/А2 2- 3 А2с1м?3 = 26 А2(1м?3+2 = 50 А2сЫ?2 = 22 Х2(1:2:1) = 0,37 Р > 0,75

11 2 2 3 1 3 18 8 35 15 18 4

12 2 2 2- 4 3+2

2

£ = 98 X2 = 2,03 Р > 0,75

Кроме того в ЭФС в ПАГе сорта Безостая 1 выделен блок СЫ-В1Ь (Ме1акоУ8ку, 1991) - аналог блока вЬВ-1В1 в КГ (Созинов, Попереля,1979), фенотипически сходный с блоком СЫ-В Мм?1. Полученные данные позволили выявить сходства и различия фенотипов этих блоков в КГ и ПААГ (рис. 20 - Приложение)

Таким образом при общем сходстве расположения блоков в зонах ЭФС следует отметить более высокую разрешающую способность ПААГ в средней части спектра (у- и /?-зоны). В тоже время в «-зоне наименее подвижные компоненты разделяются порой хуже, чем в крахмале. Так в блоке СЫ-АМм>6 невозможно различить компоненты со2 и соЗ, отчётливо разделяемые в крахмальном геле. В у- и /?- зонах в ПААГ выявляются дополнительные минорные компоненты, принадлежность которых к тому или иному блоку неочевидна и требует дополнительного гибридологического анализа. Наши выводы, в целом, совпали с результатами, полученными

другими исследователями, проводившими подобный анализ на обширном материале гибридов озимой мягкой пшеницы (Ме1акоузку ег а1, 1984; Драгович и др., 2006) с целью сопоставления каталогов блоков, идентифицированных в крахмальном и в полиакриламидном гелях.

Каталог идентифицированных в ПААГ блоков глиадинов озимой твёрдой пшеницы может быть использован в дальнейших исследованиях по идентификации блоков глиадинов ОТП по международной методике, а также для их сопоставления с блоками глиадинов других пшениц.

ГЛАВА 4. СВЯЗЬ АЛЛЕ�