Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Теоретические и практические аспекты изучения генетики и феногенетики изоферментов сахарной свеклы

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Теоретические и практические аспекты изучения генетики и феногенетики изоферментов сахарной свеклы"

РГВ ид

( п

РОССИЙСКАЯ АКАДЕШ1 НАУК ОРДЕНА ЛЕНИНА СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ЦИТОЛОГИИ И ГЕНЕТИКИ

На правах рукописи УДК 633. 63:575+631.52

ФИЛАТОВ ГЕННАДИЯ ПЕТРОВИЧ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИЗУЧЕНИЯ ГЕНЕТИКИ И ФЕНОГЕНЕТИКИ И30ФЕРМЕНТ0В САХАРНОЙ СВЕКЛЫ

Генетика - 03.00.15

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Новосибирск, 1993

Работа выполнена в Институте цитологии и генетики СО РАН,

г.Новосибирск, и во Всероссийском ордена Трудового Красного Знашни Научно-исследовательском институте сахарной свеклы и сахара иы. А.Л.Ь1азлунова, г. Рамонь

Научный руководитель- кандидат биологических наук Е.В.Левитес,

Институт цитологии и генетики СО РАН

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Николай Дмитриевич Тарасенко, Центральный Сибирский Ботанический Сад, г.Нов осибирск

кандидат биологических наук, Николай Петрович Гончаров, Институт цитологии и генетики СО РАН, г.Новосибирск

Ведущее учреждение: Всероссийский институт растениеводства

им. Н. И.Вавилова, г. Санкт-Петербург

Задета диссертации состоится!»^" _1993 г.

на /яб %С/2¿¿-¿¡. ¿С- заседании специализированного совета до защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Институте цитологии и генетики СО РАН (Д-002Л1.01) в конференц-зале Института по адресу: 6X090, г.Новосибирск, проспект акад. Лаврентьева, 10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института цитологии и генетики СО РАН.

Автореферат разослан " ^^/¿¿с^с-С 1993 г.

Ученый секретарь Специализированного совета У

доктор биологических наук —А.Д.Груздев

ОБЩАЯ ХАРАЮЕРИСША. РАБОТЫ

Актуальность темы Для успешного проведения исследовс-ний по экспериментальной генетике к зелскци:: ко обходимо использовать точккэ методы идентификации гавотипоа. Иэоферызн-ты, являясь выраэителяки генетической кнфориаиии, заложенной в последовательности отклеск'мдоэ ДНК, способны достаточно надежно маркировать отдольннз гекотиса. К достоинствам изофер-ме-нгов можно отнести четкое фонотипическое проявление я ко-доминенткый тип наследования. Во«:едне4 свойство прощипиаль-но отличает иэоферментные маркеры от морфологических» у которых едки 23 аллелей, как правило, цоминачтен. Точность изоферает-ной идентификации генотипов определяется количеством использованных маркеров. Фермент,используемый в качестве генетического маркера,должен отвечать ряду требований. Он должен быть полиморфен, должны быть изучены его генетический контроль, тканевая и органная специфичность, активность в онтогенеза. Разработка этих вопросов пс-служкла толчком я развитию самостоятельной отрасли генетики - генетики изоферментов.

Область п?:'_чс.г.е!Л!я ияофэркзктоБ в' селекционной прзяткке оказалась весьма широкой, Это и изучение филогенетических отношений мгвду видами, и паспортизация семенных материалов, и оценка качества гибридов и линий, и быстрая идентификация гаплоидов и гибридов, и многое другое.

Сахарная свекла, как селекционно-генетический объект, характеризуется рядом особенностей. В первую очередь к ним относятся: малое число надежных морфологических иаркеров и сложности получения самоопыленных линий, обусловленные как системой самонесовместимости, так и чисто техническими трудно-ноетями достижения надеяной изоляции растений. В то же время, при отсутствии инбредных,.линий .создание выеокоуража&шх гете-розисных гибридов представляется маловероятным.

Таким образом, расширение числа маркерных изоферментных локусов и использование их для контроля за чистотой инбродных линий является весьма актуальной проблемой для практической селекции сахарной свеклы.

Целью работы явилось расширение числа изученных генетических маркеров у сахарной свеклы н разработка цутей внедрения их в практику селекционного процесса.

Задачи исследования:

1. Изучение полиморфизма по аконит азе (АКО)и 6-фосфо-глюконатдегвдрогеназе(ФГД)в сортах-популяциях, сахарной свеклы.

2. Изучение тканевой специфичности и экспрессии в ходе онтогенеза изсфзркентов А КО и ®ГД.

3. Изучение генетического контроля АКО и ФГД и анализ сцепления контролирующих их генов с другими изоферментными локусаыи.

4. Оценка возможности изоферментной паспортизации селекционных материалов сахарной свеклы.

5. Разработка методики изоферментного контроля за чистотой инбредных линий сахарной свеклы.

6. Проведение поликросса маркированных с помощью изофер-ыентоэ линий сахарной свеклы.

Научная новизна и практическая ценность работы. В работе исследованы две новые для генетики сахарной свеклы изофермен-тные системы - АКО (К. Ф. 4.2.1.3) и ФГД (К.ФЛЛ.1.44). Впервые был показан полиморфизм по аконитазе, изучен генетический контроль АКО и ФГД, их тканевая специфичность, проведен поиск групп сцепления. Генетический контроль АКО бьш изучен одновременно с другими авторами ( Van Geyt J,P.C., Smed E., Oleo M., 1990).

Вторая, часть работы посвящена поиску путей внедрения в практическую селекцию сахарной свеклы методов генетического маркирования. Паспортизация семенных материалов способствует защите авторских прав и, следовательно, обеспечивает безбоязненный, и вследствие этого интенсивный обмен селекционными материалами между производителями сортов. Изоферментные маркеры неоднократно предлагались для идентификации сортов сахарной свеклы ( Itenov К., Kristensen К.,1985; Левитес Е.В. и др., 1989; A.c. 1672999 ), однако остаются неясными пределы внутрисортовой изменчивости аллельных частот маркерных локу-сов. В то же время паспортизация имеет смысл лишь при достаточной генетической стабильности сортов. В работе впервые

оценена внутрисортсвая изменчивость стандартного сорта Раыон-окая Об.

Другая кеыаловааная проблема» подк,тгш в р^Зоте, - это проблема чистоты инбрздкых линий сахарной свеклы. Разработана и предяосона для использования в практической селекции методика иэофермэнтногс контроля за чистотой гпгбрг?>шх двдвЯ. Вперзыз проанализированы пути проникновения загрязнений в процесса создания лннкй и предложены способы изоф-эрквнтной бракован, что позволит отсекать до 90% загрязнений.

Предлагаемая в работе методика проведения поликрэвсов маркированных с пс^о^ью изсформзнтов линий позволяет значительно сокращать земельные площади при определении комбина-циопной способности линий и подучат» з^лчн-гвльно бол ре объективные данные.

Апробация работы Основные полоязния диссертационной работы докладывались на Осесовзном совещании молодых ученых свекловодов НПО Сахевекла (Киев, 1983), 7 Международном конгрессе по изоферменгам (Новосибирск, 1992), расширенно!! заседании Ученого совета Всероссийского НИН сахарной свеклы (Рамонь, 1993).

Публикации По материалам диссертации опубликовано 7 работ.

Структура диссертации Диссертация соетонт из введения, четырех глав, выводов, предложений для практик*»! к списка цитированной литературы. Изложена на 84 страницах машинописного текста, содержит 12 таблиц и 7 рисунков. Список цитированной литературы включает 87 названий,- из которых 46 на русском языке.

МАТЕРИАЛЫ И Ш(Щ

Для изучения наследования АКО и ФГД были использованы две линии: 283306 - селекции Всероссийского НИИ сахарной свеклы и сахара и П-135-14-П-2, созданная в Институте цитологии и генетики СО РАН, а также сорт-популяция Бийская 032. Скрещивания растений проводили путем естественного переопыления пар под одним индивидуальным изолятором; при этом подбирали пары растений, контрастные по аллельным вариантам какого-либо изученного фермента. Гибридные семена выявляли по-

средством изофермэнтного анализа этого маркерного фермента одновременно с АКО и ЗГД (Филатов Г.Ц. и др.» 1990).

Для выявления природного полиморфизма по АКО и ¡ЕГД использовали 12 сортов-поцуляций, подученных с Тростянецкого семенного заведа.

Методика оценки чистоты инбредных линий была отработана на ыатеркале лаборатории гетерозиса Всероссийского НИН сахарной свеклы. Из этой ае лаборатории получены 14 рзпродукций сорта Р&аонская 06 и линии для поликросса.

Для проведения поликросса из шести полиморфных линий было сфэршров&но девять подлиняй, гомозиготных по разным аяладяи трзх маркерных лскусов. Подлинии были разбиты на две грушш таким образом, чтобы генотип гибрида двух любых под-лш-дай в пределах группы был уникален. Скрещивание подлиняй проводили-в поле на открытых, пространственно-изолированных участках - клумбах. В качестве контроля были заложены еще две клумбы, скоипанозанные точно также, как и опытные, но из исходных, линий, не подвергшихся изоферызнтному отбору. Испытание гибридов, полученных в результате поликросса, проводили в нногофакторноы полевом опыте в 1991 г.

Электрофорез в крахмальном геле и гистохимическое окрашивание изоферментов проводили по ( Лавитег E.B., 1983).

Цценку соответствия экспериментально найденных частот генотипкческих классов теоретически ожидаемым проводили по критерию Пирсона^.

Вычисление коэффициента рекомбинации между локуссм Pgd2 а гаыетофитным геном производили по форг^улам, использованным Малецкиы С.И. и Коноваловым A.A. (1985)для подсчета частоты перекреста ыеяду локусом Adhi и локусом саыонесовместимо-сги s у сахарной свеклы.

Генетические расстояния между популяциями вычисляли по методике, описанной у йивотсбского Л.А. (IS82). Критерий | идентичности I соответствует распределению

Математическая обработка результатов полевого многофакторного испытания гибридов, полученных в результате поликросса, проводилась с помощь» дисперсионного анализа (Доспехов Б.А., 1973).

Дня оценки гомозиготности линий и популяций по изофер-

ыйнтным локусам било введено понатаэ шедвкеа изефврюотноЛ

гоыозиготк&сти, который вычисляется па фориузю:

и

±в - и

где р - частота ветшчаекоета гтиозкгот по кяедоц/ кз п лсну-соз. Теоретически ожидаемое значение ргесчетшкоз исходя из условия гетероэигэтнмтй исходного рвствжет, состввтвтвуе? ксзффщиенту инбридинга который рассчитывается по фарыуяо:

иг'* , Ш

где к - число еаг.'оопьпетей (Гуллев Г.В., Мальчат« В.В., 1583). Однако, используя величину 1Ч 8 для оценки степени го~ моэиготкоети кябредноЯ дикий, сгс'гжо пра кабсльыоы чкеда маркерных локусов, иы сталкиваемся с неизбежной оешбкой, поскольку генотип исходного растения, как правило, неизвестен, а оно редко бывает гетерозиготным по вези маркерным локуваа. Например, гомозигстнссть инбродной линии по аллалп ААЫала ХАЫ-? шло о чем говорит, так как частота этих аллелей в популяциях очень велика и гомозиготность линии является скорм всего результатам гоиазяготнести по этим аллелям исходного растения, а не результатом ш5ридкгга. В связи с зтшг, дяя характеристики вводится величина п - достоверность

¡а « ^ х^ , (3)

где х± - величина, отрняаэдая вклад каздого из п локусов в величину т . Если редкий аллель какого-либо лонуса отсутствует в линии, то величина х для него вычисляется по формуле:

х«!- «о,5-а)г , (4)

где а - частота встречаемости редкого аллеля в популяции, из которой берет начало линия, либо, волн нет такой информации, усредненная частота в возможно большей выборке популяций. Если редкий аллель присутствует в исследуемой линии, то г для этого локуса считается равным I. Теоретически а может изменяться от 0 до бесконечности; чем больше ш, тем выэе достоверность ^ .

РЕЗУЛЬТАТЫ И СБСУЩРНИЕ

I. Полиморфизм АКО и ЙГД в сортах-популяциях сахарной свекяы Для изучения полиморфизма АКО и ®ГД бьио проанализировано 12 сортов-популяций. АКО дает три типа спектров (рис. 1а), частота встречаемости которых составляет: зб - 0,73 -1,00; К - 0 - 0,20 иРР - 0 - 0,06, причем РР-тип спектра обнаружен лкаь у одного сорта - Верхнячскал 103.

Изоферментный спектр ЙГД состоит из двух зон (рис.16). Первая, более подвижная зона мономорфна во всех изученных материалах, а вторая дает два типа спектров в проанализированных сортах-популяциях с частотами: Ш- 0,90-1,00 и РЗ 0,-0,10. В некоторых материалах, например и линии 283306 селекции Всероссийского НИИ сахарной свеклы, встречается также тип спектра £3.

а б ,

___л

II

ББ РБ 1Т ББ РЭ РР

Рис.1. Типы изоферментных спектров АКО (а) и ФГД (б)

2. Генетический контроль АКО и ФГД Результаты изучения генетического контроля АКО представлены в табл. I. При самоопылении растений, имеющих спектры РР-иЭБ-типа (или при скрещивании ББ х ББ) расщепление в потомстве не обнаруживается. При самоопылении растений РЭ -типа в потомстве выцеп-ляются И1-» КЗ- и БЭ -фенотипы. Это позволяет классифицировать РР- и ээ -фенотипы как гомозиготы, а РЗ -фенотипы - как гетерозиготы. В Р2 У растений 53 и П-7 наблюдается достоверное отклонение от соотношения 1:2:1 для всех трех классов потомств: занижено количество семян с фенотипами РР и РЗ , а потомство с БЭ-фенотипом встречается чаще. В то же врем^, результаты, полученные при самоопылении растения 85 не позволяют отбросить гипотезу о моногенном наследовании АКО

Таблица I

Расцепления по локусу Асс1

Номер и генотип растения

Кол-во семян с генотипом

Всего

сеняк

й? PS

SS

П-135 (ет)0 40 0 0 40

219 (SS) X (t~2 (SS) 0 0 60 60

П-7 (PS)® 10 19 29 58 20,II+

J5 28 27 ?0 6,9^

85 (PS)» 37 89 51 177 2,22

$53 (PS) х Ф (SS) 0 22 20 42 0,10

£7 (SS) X do3 (PS) 0 38 61 99 5,34+

263-2 (SS) X (&032-79 (PS) 0 34 24 59 1,72

§B032-79 (PS) x do3-2 (SS) 0 145 142 287 0,03

+ Х^ превьинает табличное значение для Р-0,05

(0,2 <Р<0,5), хотя к в этой случае наблюдается недостаток Р? фенотипов и избыток ss, при частоте PS-фенотипов 1/2. Подобные отклонения обычно имеют кесто при наличии селективного оплодотворения, обусловленного различиями а жизнеспособности гшлет. Это позволяет предположить сцепление аконитаэкого локуса с га-метслитным геном, возможно с одеыи кз S-локусоз, контролирующих у свеклы самонессвместимость. Наличие некоторых отклонений в анализирующих реципрокньк скрещиваниях 7x53 и 63-2 х Б032-79, проявляющихся только в одном направлении скрещивания, подтверждает предположение о гаметофитнсм отборе. Коэффициент рекомбинации между аконитазныи локусок и гиллофитным геном составил 0,42 для растения 85.

Отклонение по всем трем фенотипическиы классам, выявленные в потомстве самоопыленных растений П-7 и 53, характерны для отбора зигот (Малецкий С.И., Коновалов A.A., 1985). Это позволяет предположить наличие сцепления аконитазного локуса с эмбриональной деталью.

Изучив закономерности наследования аконитазы, можно интерпретировать изоферыентные спектры АКО (рис.1) следующим

2

образом: самая быстрая и сашя »медленная изофорш является продузтааи полиморфного локуса Асо1 (аллельные гены обозначается соответственно Асо1-Р к Асо1-з ); средняя изофорка кодируется мокоморфныы лонусом Дсо2.

При изучении генетического контроля §ГД (полиморфной зоны II)(т&5л.2)в потомстве двух самоопыленнкх растений выявлены отклонения от ыоногекного расцепления: в потомстве растения Э53 уыэньшэна доля фенотипов зз и увеличена доля фенотипов РР-, а в потомстве растения У79 проявляется обратная картина: избыток зз- и недостаток гу-фенотипов. Количество среднего класса РЗ в обоих случаях значимо не отличается от 1/2, что говорит об.отборе на уровне гамзт. Это монет быть обусловлено сцеплением локуса Рб<12 с гаыэтофитным геном (возможно Э-л оку с ом). Коэффициент рекомбинации составил 0,15 для #53 и для 2Р79.

Таблица 2

Расшепленкл по локусу Ре<12

Ноиер и генотип растения Кол-во семян с генотипом РР Р2 33 Всего семян Л*

П-4 (И? )6 40 0 0 . 40 "

§19 ( БЗ )х (£-2 ( РР) 0 60 0 60

53 (КЗ )е 31 43 4 78 19,49+

П-7 (К! )6 14 27 6 47 3,72

79 ( га )§ 4 31 25 60 22,44+

§7 (РЗ) х € 53 (РЭ ) 30 50 21 101 1,61

$63-2 ( Рг ) х ($3032-79 (К ) 32 26 0 58 0,62

¡¡¡Б032-79 ( РБ ) х 6&3-2 ( РР )146 131 0 277 0,81

+ X* превызает табличное значение для Р « 0,05

Интерпретировать сложный спектр ФГД (рис. I) можно следующим, образом. Быстрая, наиболее интенсивная зона I контролируется мономорфным локусом Рв<11 . В зоне II работают по крайней мере два локуса; один из них мономорфный, слабо активный в сухих семенах, обозначенный на рис. 16 пунктиром -

Реаэ и полиморфный локус контролирующий все остальные

полос;: зоны II.

Таблица 3

Анализ сцепленного наследования изоферменгных локусов

г.

И Локусы Количество семян с генотипом Всего X"

§3 КЗ К? КЗ 21 ¡3 12

_33 33 КЗ яз КЗ г-р рр л?

I РйАЭ/Асо1 0 14 с 3 16 8 т 6 и 64 4,29

2 Р»з<12/Асо1 3 12 8 I 12 2 I 4 4 47 3,83

3 А ооЧ 0 7 3 9 6 5 о 6 56 т „эл

4 а. с о1/Мо1 4 6 2 12 8 £ А С

5 Рвй2/Ме1 I 8 3 2 14 7 I 4 3 43 0,58

6 Рвйг/НйЫ I 8 8 3 9 4 2 10 2 47 4,86

7 Асо1/!Ле1 9 23 Й 23 42 19 17 22 6 172 2,76

8 Асо1/М(Л12 13 21 ю 30 51 19 8 17 8 177 0,62

9 Ре<12/Асо1 10 29 15 10 15 9 0 . 0 0 88 1,49

10 Асо1/РеЛ2 0 0 0 II 15 0 13 19 0 58 0,02

II Асо1/Рга.2 0 0 0 73 69 0 ЯП 75 0 287. 0.42

12 хаь2/?еа? 0 0 0 17 12 с 21 10 0 69 0^-4

13 хйьг/реаг 0 0 о 61 70 0 59 '77 0 277 0.01

14 аео1 /1а'а2 19 18 0 6 15 0 0 0 0 ЕЗ 2,83

25 Асо1/1дЬ2 61 55 0 59 55 0 0 0 0 230 0,0"»

В ряде опытов была предпринята попытка обнарукить сцепление непосредственно шгаду локусаыи Асо1 л Рва2, & такзе ;яс сцепление с другая изофгрментными л оку секи: ?.1е1, мйЫ, ШМ, 1<1Ь2 (табл.3). 9 1-8 представляют собой данные по самоопы-легош двойных гегерозш-от, !-9 - скрещизан'Ф дигетзрозигсты с гомозиготой по одному лойусу и гетерозигстоП по дптог-у, Щ0-15 - анализирующие скрещивания. Сцепленное наследование на было обнаружено ни по одной паре.

3. Экспрессия и тканевая специфичность АКР и ФГД Экспрессию и тканевую специфичность /.КО и 5ГД изучали на стгщчи сухих сс_1як, этиолированных проростков, растзиай аергого г. второго годов вегетации, покоящихся корнеплодов. Оба лоцуса АКО активны ао всех изученных органах и тканях, но уровень

экспрессии локусов несколько варьирует. Изофергденты активны и хорошо разделяются во всех изученных органах и тканях, что позволяет аконктазе быть хорошим генетическим маркером.

Активность ёГД присутствует во всех исследованных органах и тканях. Качество разделения из оферентов очень плохое в верхушечных меристемах, корнях и лишь немногим лучше в листьях и черешках растений второго года. Все остальные органы и ткани вполне могут бить использованы для выявления изофермзнтного состава ФГД. Интересен спектр ФГД в листьях растений первого года. В зоне 0ГД1 выявляется две полосы визсто одной, что макет бьггь результатом активирования еще одного локуса. В листьях растений первого года и в пыльниках заызтно активным становится также л оку с Pgd3.

4. Оценка возможности изофащантной паспортизации селекционных материалов сахарной свеклы На первом отапе работы для проверки существования отличий сортов друг от друга были проанализированы пять популяций сахарной свеклы различного происхождения по семи изоферментнки локусам (Ме1, Mdhl, Kdh2, Idh1, Idh2, Gdhl, Adh1 ). Отличия были, обнаружены по всем парем сравнения как по частоте генотипов, так и по частотам аллелей.

На втором отапе было проведено сравнение 14 репродукций сорта Раионская Об разных лет и из разных мест выращивания. Был охвачен период с 1973 по 1983 г. При сравнении номеров по частотам аллелей достоверных отличий не было обнаружено в случаев, а при сравнении по частотам генотипов - в 7956.

Pia третьем этапе проверки возможности изоферыентной паспортизации сортов были проанализированы 3 репродукции одной и той же популяции, размножающейся в себе из года в год. Отличия были получены по всем парам сравнения как по частотам генотипов, так и по частотам аллелей. Значения критерия идентичности невысокие, если сравнивать их с таковыми для сортов, однако нулевая гипотеза не сохраняется. Интересно, что частота аллелей изменяется направленно: невысохие значения критерия идентичности между репродукциями PI-P2, Р2-РЗ превращаются в достаточно большое - для PI-P3. Можно предположить, что изменение частот аллелей является следствием искусственного отбора, но вполне вероятно также, что это результат сто-

хаотических процессов.

5. Оценка чистоты инбредных ланий е помощью изофермент-

ных маркеров Проведена оценка степени гсчознгот.чости 23 ин-брэднкх линий и двух, сортов-популяций сахарной свеклы по семи изоферментным локусам. Бее дунии разбиты на две rpynnHt в зависимости от способа получения. Первые II линий получены только с помощью ряда самоопылений, без скрещивания сибов. Другая группа представляет собой 12 линий, размноженных на последней стадии переопылением сестриною« растений на открытых клумбах. Обе группы разительно отличаются друг от друга. Так, частота встречаемости гомозигот по иаркорньм доху-сам колеблется от 0,84 до 1,00 и в среднем составляет 0,91 у линий первой группы, г тс зремя -гак у линий второй rpynau частота гомозигот изменяется в пределах 0,69-0,89 со средним значением 0,79. Индекс изоферментной гомозиготности (Iiz), который введен для обозначения частоты встречаемости гомозигот по маркерным локусам, как правиле, больше коэффициента инбридинга р у линий первой группы (в 10 случаях из II) и, как правило, меньше у линий второй группы \в 9 случаях из 12). F представляет собой вероятность встречи гомозигот через п самоопылений и соответствует теоретически оаидаемому значению li№ яри услозии гетероз'/готность до маркерным локусам исходного растопил - родоначальника линии. Полученнье данные однозначно говорят о значительном загрязнении линий, прошедших размножение в пело не. открытых клумбах. Линии, на создание которых было затрачено шого лот, после размножения не открытых клумбах'мало чем отличаются от обычных сортов-популяций: Р 06 и Ш lid. Так, если среднее значение ~£±z для первых составляет 0,?9, то для сортов - 0,76 и 0,75.

Для проверки чистоты инцухтировакчя был проведен анализ двух линий в процессе их создания (тао'л. 4). №88231 получен с помощью двух последовательных самоопылений, затем сестринские растения размножались в поле па открытой клумбе (í? 8С35), и S S0I82 получен путем самоопыления случайно отобранного растения из № 8635. Следующие 3 номера представляют собой 3 инцухта другой линии. О наличии загрязнений свидетельствуют нехарактерные расщепления по отдельным ло-

кусам и появление еллелой, отсутствовавших у родительской линии; Так, у Е 68231 о наличии загрязнений свидетельствуй Ъ% гетерозигот по иаы и 57jS по îîel. После размножения сибов в noie у № 8635 происходит дальнейшее загрязнение линии, о чем свидетельствует появление гетерозигот по Gdh1. Для третьего инцухта было отобрано растение, гомозиготное по всем контролируемым лохусам. Самоопыление было проведено более тщательно, хотя и в этом случае присутствует загрязнение по Не1 (3i£) и, по Idh2 (I75S). Подвергая подобному анализу следукщу» группу из трех номеров также можно обнаружить нехарактерные расщепления и появление аллелей, отсутствовавших у родительской линии.

Таблица 4

Изменчивость частот генотипов по изеферментным локусам у линий сахарной свеклы в процессе их создания (%).

И Mdh1 Hei Idh2 Gdh1 Способ

* III -полу-

Г? FS BS W FS SS K? PS SS И FS ЭЗчеИИЯ

88231 50 50 0 43 57 0 59 б 35 0 0 100 i2

8635 69 24 6 76 24 0 18 36 45 0 54 46 I2G.,

90182 100 0 0 97 3 0 83 17 0 0 0 100

86170 33 47 20 36 28 33 0 6 94 0 0 100

88291 . 10 76 14 28 44 28 0 14 86 0 0 100 12

90188 66 30 3 33 17 50 0 II 89 0 7 93 13

Таким образом, загрязнение линий в процессе их создания идет постоянно как на стадии самоопыления, так и на стадии размножения сибов на открытых клум5ах, причем в последнем случае значительно интенсивнее.

Вывод о возможности использования изоферменгов для поддержания чистоты линий довольно очевиден. Действительно, если растения, произошедшие в результате загрязнения линии чужой пыльцой, легко идентифицируются с помощью изоферыентов, то они могут бьггь изъяты из дальнейшего размножения линии. Проводя такие отборы на всех стадиях создания и поддержания

линии можно практически полностью исключить возможность за -грязнения линии.

6, Использование изоферментов для проведения поликроссов дикий сахарной свеклы - В ходе опыта по поликроссу преследовались две цйли: показать принципиальную возможность пуовз-дения поликроссов в масштабах полевого опыта с использозаии-ем изофермеитных маркеров и показать возможность формироги-ния гомозиготных по маркерам подлкний, отличающихся по сэокм показателям от исходных линкЧ,

Из шести полиморфных линий по результатам изоферыентно-го анализа корнеплодов было сформировано 9 подлшшй, гомозиготных по разным аллелям трех маркернтес локусев. Зетем !*г» девяти поддиний были скомпановвкк 2 клумбы так, *-ггоб" генотип любого межлинейкого гибрида, полученного в пределах клумбы, был уникален (таблица 5). Из вести исходных полиморфных линий бьяи такяе схомпаиованы две клумбы, которые использовались в качестве контроля.

Тзйлица 5

Генотипы линий для поликросса

Клумба I

Клумба 2

Линия Локусы Линия Локусъ !

КйЫ 1с1Ь2 наы 1£а 1 хаьг

425-2 3 5 5 440-1 Р 3 Р

352-1 г Р Б 389-2 э . Р Б

374-1 р 3 Р 355-1 У р

389-1 р Р Р 425-1 3 Г р

355-2 э Р Р

После скрещивания семена.убирали отдельно с кгздого номера. Изоферментный анализ показал, что поликроссные гибриды значительно варьируют по содержанию гибридных семян. Некоторые из них, например собранные с материнских 'подлиняй 425-1 и 425-2, склонны в основном к внутрилинейкому переопылению, а собранные с материнских поддиний 362-1, 389-1, 440-1 и 355-1 содеркат в основном семена меылингйных гибри-

дов. Сравнение поликроссных гибридов по урожайности и сахаристости проводили в кногофакторном полевом опьгге. Отмечена тенденция к улучшении производственных показателей с увеличением частоты встречаемости переопыленных семян у поликроссных гибридов. В 33%> случаев обнаружено достоверное отличие (Вв0,05) по производственным показателям между опытными по-ликроссньви гибрвдами и контролем, что свидетельствует об отличиях меэду исходными полиморфными линиями и сформированными с помощьп изоферментных маркеров.

Методика проведения поликросса может быть усовершенствована, если проводить изоферментный анализ поликроссных ги-брвдов не по семенам, а по корнеплодам, параллельно с анализом на сахаристость и определением массы корнеплода. В этом случае производственные показатели можно было бы выявлять уже не у поликроссных гибридов, а непосредственно у межлинейных.

Преимущества проведения поликроссов очевидны - резко сокращается количество производственных затрат. Если,например, для скрещивания между собой 4 линий требуется б клумб, для 5 линий - требуется 10 клумб, то при использовании изоферментных маркеров поликросс можно проводить на одной клумбе.

Необходимо заметить, что для проведения подобных поликроссов необходимы гомозиготные, незагрязненные инцухт-линии, либо дигаплоидные линии, полученные специальными методами. В этом случае трудоемкий предварительный отбор по изоферментным маркерам заменяется на простое маркирование линий по нескольким растениям.

ВЫВОДЫ

1. Аконитаза сахарной свеклы контролируется двумя ло-кусами, один из которых мономорфный, а другой - полиморфный с двумя аллелями. Изоферменты хорошо разделяются и активны во всех изученных органах и тканях.

2. 6-фосфоглюконатдегидрогеназа сахарной свеклы контролируется как минимум тремя локусами, один из которых -Рй<12 - является полиморфным с двумя аллелями. Локус активен в листьях растений первого года вегетации. Наилуч-

шее разделение изоферизнтов ФГД достигается в семенах, листьях и пыльниках.

3. Аллели ЛсоТ-Р и ?&а2-з в популяциях сахарной стоили являются редкими. Частота встречаемости аллеля Аео1-Р составляет 0 - 0,3 , а аллеля ?е<12-5 - 0 - ОД.

4. Выдвигается гипотеза о сцеплении лскуссв Асс1 и

с гаметофитным геном; коэффициент рекомбинации составил 0,42 и 0,15 соответственно.

5. Лояус Асо1 сцеплен с геном, влияющим на аизиоспособ-ность зигот.

6. Сцепления не обнаружено меаду локусами: Асо1 и Рй<32, ив1, нам, каъг, хлад ; ?гаг и Ке1, нам, та.

?. Генетическая стабильность сортов сахарной сгэкш по предварительные данным достаточна для проведения изоферкен-тной паспортизации.

8. Разработана методика оценки чистоты инбредных линий сахарной свеклы с помощью маркерных изоферментных локусов. Показана значительная загрязненность большинства линий, возникающая как на этапе инцухтирования, так и на этапе размножения сибов на открытых клумбах.

9. Проведен поликросс отобранных по изоферкентякм маркерам линий. Отмечено улучшение производственных показателей с увеличением степени гибридности номеров после пол»:кро-сса. В 13 случаях из 36 обнарс«ено достоверное отличиз по производственным показателям между опьггш'га номерами и контролем, в качестве которого использовали линии, ко ирсше&зие отбор по изоферментаы.

СПИСОК РАБОТ, ШУБЛИКОВАНШХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Филатов Г.П. , Федулова Т.П., Жугзллсва Т.П. Скрещивание растений сахарной свеклы с испсльзовсижеы изофермент— ного контроля // Информационный листок № 105-90. - Воронеж: ЦНТИ, 1989, - 2 с.

2. Филатов Г.П., Лезитес Е.З. Генетический контроль аконитатгидратазы и 6-фосфоглюконатдегидрогеназк у сахарной свеклы // Характеристика генома некоторых видов с.-х. растений. - Новосибирск. 1990. С. 97-105.

3. ^ужжапова Т.П., Федулова Т.П., Филатов Г.П., Агафонов Н.С. Генетическое маркирование сортов сахарной свеклы по изсфорыентноцу составу // Резервы увеличения производства сахарной свеклы и сахара. - Воронеж, 1990. С. 22-28.

4. Шугжалова Т.П., Филатов Г.П., Федулова Т.П. Использование иэоферментов в качестве белковых генетических маркеров в селекции сахарной свеклы // Научные основы интенсификации свеклосахарного производства, г- Воронеж, 1990. С. 3033.

5. Филатов Г.П., Левитес Е.В. Изозимы аконитатгидратаза и 6-фосфоглюконатдегвдрогеназы в сортах и линиях сахарной свеклы. - Воронеж, 1990. С. 47-51.

6. Филатов Г.П., Кувжалова Т.П., Федулова Т.П. Метод иэоферментного контроля за чистотой линий культурных растений // Информационный листок № 16-92. - Воронеж: ДНГИ, 1992, 2с.-.

7. Филатов Г.П., Лёвитес Е.В. Наследование аконитазы и 6-фосфоглюконатдегидрогеназы у сахарной свеклы: Экспрессия, генетический контроль и анализ сцепления // Генетика, 1992, Т. 28, М, С. 136-143.