Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние предшественников озимой пшеницы и способов основной обработки почвы на агрофизические свойства чернозёма выщелоченного

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Влияние предшественников озимой пшеницы и способов основной обработки почвы на агрофизические свойства чернозёма выщелоченного"

На правах рукописи

Бочарникова Надежда Ильинична

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ В РОДЕ ЬУСОРЕК81СОК ТОШ1Ч. И гЕЕ ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ

Специальность 06 01 05 - селекция и семеноводство 03 00 15 - генетика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

ООЗОТ11 1а

МОСКВА 2007

003071119

Работа выполнена в лаборатории молекулярных и гаметных методов селекции Всероссийского научно-исследовательского института селекции и семеноводства овощных культур и на экспериментальной базе Института Экологической Генетики АН РМ (г Кишинев) (1987 - 2006 гг )

Официальные оппоненты доктор сельскохозяйственных наук, профессор Игнатова Светлана Ильинична

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Глазко Валерий Иванович

доктор биологических наук, профессор Фурсов Виктор Николаевич

Ведущая организация Кубанский Государственный Аграрный Университет (КубГАУ)

Защита состоится « SL3 » « мая » 2007 г в 10 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212 009 02 при Астраханском государственном университете, Естественный институт, 414000 г Астрахань, пл Шаумяна 1

Факс 8(8512)22-82-64 e-mail ei@aspuru

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного университета по адресу 414056 Астрахань, ул Татищева 20-а

Автореферат разослан «. » « апреля » 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

(Пучков М Ю)

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Широкое использование генофонда растений Н И Вавилов всегда рассматривал как основной раздел генетических основ селекции (Вавилов, 1935) Проблема мобилизации растительных ресурсов особенно остро стоит для неблагоприятных по почвенно-климатическим и погодным условиям земледельческих регионов (Жученко, 2001) Важной и сложной задачей в использовании растительных ресурсов является создание генетических коллекций идентифицированных доноров устойчивости растений к абиотическим и биотическим стрессорам Однако до сих пор концепция и принципы организации таких коллекций остаются недостаточно разработанными Более того, они недостаточно разработаны и в отношении мировых коллекций Так, среди миллиона образцов мировых коллекций культурных растений меньше 1% имеет фенотипические характеристики (Жученко, 2004)

Создание и использование фенотипически идентифицируемых генных маркеров позволяет глубже познать феноменологию и методы управления наследственной изменчивостью важнейших сельскохозяйственных культур в процессе селекции

В современных условиях возможности формообразовательных процессов в отдаленных скрещиваниях могут быть существенно изменены в результате использования новых методов индуцирования мутаций, хромосомной и генной инженерии, культуры клеток и тканей in vitro и др, позволяющих значительно ускорить формообразовательный процесс Отдаленная гибридизация растений позволяет сочетать ценные свойства и признаки, создавать огромное, ни с каким другим скрещиванием не сравнимое, новое разнообразие гибридных потомков (Цицин, 1965) Значительным резервом увеличения спектра доступной генетической изменчивости является индуцирование рекомбинаций за счет перераспределения кроссоверных обменов в зоны хромосом, где они в норме ингибированы Наличие такого резерва особенно вероятно у межвидовых гибридов, в силу генетически детерминированного ограничения рекомбинационного обмена между видами

При межвидовой гибридизации, особенно в случае использования методов индуцированного рекомбиногенеза, важную роль играет предотвращение постмейотической элиминации интрогрессивных рекомбинантов, так как это обусловлено высоким давлением отбора против пыльцы с чужеродными дополненными хромосомами и, наоборот, селективным преимуществом гамет без чужеродных хромосом

Благодаря достижениям молекулярной биологии и популяционной генетики, в настоящее время генетическая гетерогенность растений может быть оценена не только по агрономическим и биохимическим признакам, но и на молекулярных уровнях (анализ белков и нуклеиновых кислот), а также с помощью многофакторного анализа, индексов расстояния, индикаторов дивергенции. Наряду с генетическими белковыми маркерами (например, полиморфизм белков - изоферментов, характеризует фенотипические последствия изменчивости ДНК) в настоящее время широко используются молекулярно-генетические маркеры для непосредственной оценки первичных последовательностей ДНК Эти подходы могут быть использованы для выявления и инвентаризации генов, блоков генов, контролирующих хозяйственно ценные признаки, изучения генетического разнообразия на уровне рода, вида или популяции Все это позволяет создавать коллекции идентифицированных геноносителей адаптивно значимых и хозяйственно ценных признаков и свойств, дифференцировать материнские и отцовские линии гибридов Рь а также оценивать инбредные линии и дикие виды согласно степени их генетической близости или отдаленности

Цель и задачи исследований Целью работы являлось исследование особенностей формирования генетического потенциала у представите чей рода Ьусорегегсоп Тоигп для получения исходного селекционного материала и пополнения генетической коллекции культуры томата

В связи с этим в задачи исследований входило следующее

- сбор и изучение коллекции маркерных форм томата по морфологическим, физиологическим и репродуктивным признакам, разработка методов их классификации с учетом взаимосвязей между признаками,

- установление возможности использования потенциала изменчивости диких видов посредством их гибридизации с маркерными формами томата,

- конструирование многомаркерных линий с маркированными зонами как в пределах одной хромосомы, так и в разных хромосомах для более полной оценки рекомбинационных событий в геноме томата,

- цитологические исследования особенностей мейоза у межвидовых гибридов,

- анализ рекомбинационной изменчивости в разных зонах генома у межвидовых гибридов,

- оценка динамики рекомбинационной изменчивости в Р| и в популяциях ¥2,

- изучение половых различий по частоте и распределению рекомбинационных событий в геноме,

- выявление возможности индуцированного изменения генетической изменчивости рекомбиногенами,

- создание синтетической многовидовой популяции на основе представителей рода Ьусорегасоп Тоигп для получения нового исходного материала,

- оценка генетических эффектов действия чужеродной экзогенной ДНК при межвидовой гибридизации,

- оценка генетической изменчивости в популяциях межвидовых гибридов, изучение характера наследования морфологических признаков, создание признаковой и пополнение генетической коллекции томата

Научная новизна Впервые проведена комплексная оценка рекомбинационного процесса в роде Ьусорегасоп Тоигп по результатам моногибридного расщепления маркеров и частоты кроссинговера в разных зонах генома Установлены коррелятивные связи результатов маркерного анализа с цитологической оценкой поведения хромосом в мейозе Показано изменение уровня обменов в старших поколениях по сравнению с уровнем I-', Получены данные о половых различиях в мужском и женском мейозе у томата по уровню кроссинговера

Впервые показано, что создание синтетической популяции с интегрированным генофондом основных представителей рода Ьусорегасоп Тоигп способствует формированию сложных гибридных генотипов, сочетающих гены и блоки генов нескольких видов

Показано, что чужеродная экзогенная ДНК, при использовании ее в межвидовой гибридизации, обладает как трансформирующим действием, так и эффектом увеличения спектра доступной генотипической изменчивости Основные положения, выносимые на защиту

• Формообразовательный процесс при межвидовой гибридизации может быть ускорен при контроле перераспределения кроссоверных обменов в геноме и подборе желательных вариантов активности рекомбинационных процессов, что способствует высвобождению значительного резерва генетической изменчивости

• Реализация генетического потенциала диких видов, сформировавшегося в результате эволюции, возможна через интрогрессивные линии, которые являются ценным селекционным материалом, несущим гены адаптивно значимых признаков

• Создание признаковых и генетических коллекций представляет значительный интерес для теоретической и практической селекции и является необходимым этапом изучения наследственного потенциала культуры для полноценного его использования в селекционных программах и генетических исследованиях

Практическая ценность результатов исследования Собрана и проведена комплексная оценка коллекции мутантных форм томата, являющаяся уникальным инструментом для решения теоретических и практических задач селекции (расширение спектра доступной генетической изменчивости, разработан метод гаметного отбора на устойчивость к неблагоприятным факторам среды; введение в селекционные линии генов, контролирующих хозяйственно ценные признаки и т д )

Из межвидовых популяций выделены перспективные генетически разнокачественные селекционные линии, имеющие комплекс хозяйственно ценных признаков раннеспелость в сочетании с холодоустойчивостью и продуктивностью, хорошей завязываемостью плодов в стрессовых условиях и высокими показателями биохимического состава плодов Для ряда из них выполнено молекулярно-генетическое маркирование (с использованием разных типов молекулярно-генетических маркеров), что может быть непосредственно применено в селекционной работе с этими формами

Для повышения эффективности селекционного процесса разработаны методы контроля рекомбинационного процесса Это имеет особую практическую ценность, поскольку процесс рекомбинации при скрещивании с дикими видами во многих зонах генома ингибирован При подборе пар для скрещивания необходимо учитывать, что частота рекомбинации в мужском мейозе значительно выше, чем в женском Отбор селекционно - ценных генотипов томата может быть более эффективным в старших поколениях

Апробация h публикации. Основные результаты исследований были доложены

на симпозиумах «Interspecific hybridization in plant», Sofia, 1988, «Biochemical Mechanisms involved m growth regulation», Milan, Italia, 1991, Seventeenth International Congress of Genetics, Birmingham, 1993, Proceedings of the XII Eucaipia Meeting on Tomato Genetics and Breeding, Plovdiv, Bulgaria,

1993, International Sym «Plant Biotechnology and Genetic Engineering», Kiev,

1994, 7-th International Pollination Symposium, Canada, 1996, National symposium on «Emerging Scenario in Vegetable Research and Development», Indian, 1998, Molecular biology of tomato, York, UK, 1999, Tomato Breeders Round Table & Tomato Quality Workshop Tampa, Florida USA, 2006

на съездах V и VI съезд генетиков и селекционеров Молдавии, Кишинев, 1987, 1992, III съезд ВОФР, Санкт-Петербург, 1993, VII съезд Белорусского общества генетиков и селекционеров, 1997

на методической комиссии по генетике, селекции и семеноводству пасленовых культур Майкоп, 1992, Волгоград, 1996, Москва, 2000

на Международных конференциях Кишинев, 1987, 1994, Ташкент, 1990, Новосибирск, 1991, 1993, Москва, 1996, 2000, 2002, 2005, Черноголовка, 1996, Харьков, 1997, Киров, 1998, Астрахань, 2003, Краснодар, 2005

По материалам докторской диссертации опубликовано 63 научные работы, в том числе 3 монографии (в соавторстве), методические указания и статьи, в международных и центральных журналах (Solanaceae Newsletter, Генетика, Физиология и биохимия культурных растений, Доклады РАСХН, Сельскохозяйственная биология), а так же в ряде сборников научных трудов, получено 3 авторских свидетельства

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 287 страницах компьютерного текста и состоит из введения, 7 глав, выводов, практических рекомендаций, включает 37 таблиц, 38 рисунков Список цитированной литературы содержит 479 наименований, в том числе 326 на иностранных языках

При выполнении части исследований и в обсуждении результатов работы принимали участие д б н Чесноков Ю В , к с -х н Козлова В М , к с -х н Супрунова Т П и Даус В В Особая признательность научному консультанту академику РАН, доктору биологических наук, профессору Жученко А А, доктору сельскохозяйственных наук, профессору, члену корреспонденту АН РМ Балашовой Н Н за содействие и большую помощь в выполнении данной работы

Материал, методы и условия проведения экспериментов Материалом исследования были коллекции диких видов, полукультурных разновидностей, маркерных форм культуры томата и полученные на их основе межвидовые гибриды Компонентами скрещивания служили основные представители рода Lycopersicon Tourn - L esculentum var pimpinellifolium, L esculentum var raccmigerum, L cheesmann var minor, L mmutum Rick, L hirsutum var glabratum, L hirsutum var typicus, а также L pennelln Corr Закладка экспериментов проводилась в период 1987 - 2006 гг. во ВНИИССОК (Московская обл) - пленочная теплица и на

экспериментальной базе ИЭГ АН РМ (г Кишинев) - поле, теплица, фитотрон

Гибридизацию проводили на первых трех кистях по общепринятой методике Межвидовые гибриды второго, третьего и последующих поколений получали от самоопыления генотипов Fb F2, F3

Наследственную изменчивость видов рода Lycopersicon Toum выявляли, используя следующие этапы

1 Описательный метод применяли для изучения всего возможного морфологического разнообразия, представленного в коллекциях

2 Гибридологический метод использовали для проведения генетического анализа морфологических признаков у межвидовых гибридов с целью выявления наследственной изменчивости дикорастущих видов и полукультурных разновидностей

В исследовании применяли химический рекомбиноген - митомицин С (ММЦ) Этот природный антибиотик, является одним из наиболее сильных рекомбиногенов В качестве биологически активного вещества (БАВ) использовали фузикокцин (ФК) - метаболит фитопатогенного гриба Fusicoccum amygda Del, получивший широкую известность как регулятор роста растений Выделен ФК (Ballio, 1978) из фильтрата культуральной жидкости продуцента

Использовали модифицированную методику фиксации материала и приготовления цитологических препаратов (Жученко, Грати и др, 1980) Частоту хиазм определяли в раннем диакенезе, а учет частоты хиазм проводили по классификации бивалентов (Darlington, 1937) Электрофорез белков проводили в буферной системе по Laemmli (1970) в однородном 10% либо градиентном (10-25%) полиакриламидном геле в нативных или денатурирующих условиях Выделение растительной ДНК проводили на основании протокола, предложенного Edwards et al (1991) и усовершенствованного Дороховым и Клоке (1997)

Математическую обработку экспериментальных данных маркерного анализа проводили на персональном компьютере по программам «Биостат», разработанных Королем А Б и Прейгелем И А (ИЭГ АН Молдова) Частоту рекомбинации (rf) оценивали методом максимального правдоподобия с учетом наиболее вероятных гипотез о причинах нарушений (жизнеспособность гамет, зигот, неполная пенетрантность маркеров) (Жученко, Король, 1981) При статистической обработке полученных результатов применяли критерии Стьюдента, Фишера и (Доспехов, 1973, Литтл, Хилз, 1981)

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ 1. ИЗУЧЕНИЕ МАРКЕРНОЙ КОЛЛЕКЦИИ ТОМАТА

Одним из условий использования генетического потенциала культурных, полукультурных и диких видов томатов является разработка принципов создания коллекций, их правильная организация и классификация на группы, качественно отличающиеся по специфике источников и маркирования имеющейся генетической изменчивости

Коллекция мутантных форм составляет часть генофонда культуры томата В ней собраны и поддерживаются маркерные формы, насчитывающие более 500 образцов Коллекция разбита на группы по проявлению маркерных признаков в онтогенезе

Идентифицированный мутантный генофонд дает возможность решать теоретические и практические задачи селекции На примере культуры томата нами показаны возможные пути использования фенотипических маркеров в генетико-селекционных исследованиях, имеющих прикладное значение, таких как изучение природы биохимических и физиологических процессов, составление генетических карт, использование мутантов для изучения наследования количественных признаков, использование мутантов для контроля интрогрессии при межвидовой гибридизации, использование мутантов при изучении эффекта дозы гена, взаимодействия аллелей и других явлений, использование мутантов в эволюционно-генетических исследованиях, использование мутантов в практической селекции, изучение процесса селективной элиминации на постмейотических этапах

Онтогенез

сеянцы

рост

форма и < , окраска и |

окраска ■ форма *

семядолей I ,!! —листа

^ ] ¡,|ра3мери1

I окраска •> ^ форма ^

гипокотиля \т~ '

форма и ^ окраска листа ^

цветение

формам . 1 окраска 1 цветка ] |

опушен- £ ность |

1 стеркпь- щ

НОСТЬ £ ПЫЛЬЦЫ ё

!

плоды

(

форма и I Время окраска . I созрееа-плода £м ния '

формам ь размер | ;

соцветия |

— {

асинапти-и ческая 1

Устойчивость к болезням

[ цитоплаз-I матическая I7

окраска | !

сосудов «

Рис 1 Мутантная коллекция томата

! окраска | | семени

Биохимические мутации

Для удобства изучения коллекция была разбита на группы фенотипического проявления признака в онтогенезе (рис. I). В основном проявление признака связано с морфологией растения. Это - окраска и форма листовой пластинки, опушение, форма соцветия, окраска цветка, стерильность, форма, окраска и время созревания плода, окраска семени.

При изучении особое внимание уделялось изменчивости проявления мутантного признака в разных экологических условиях, что особенно важно при оценке маркера с точки зрения достоверности его идентификации. Так, оценка большинства мутантов требовала выращивания их в теплице, так как в условиях поля проявление некоторых признаков затруднено или невозможно. На всех этапах работы особое внимание уделяли размножению и сохранению семян мутантньгх форм томата.

Отмечено влияние на фенотипическое проявление маркерного признака разной генотипи ческой среды, которая изменяется в результате межвидовой гибридизации. Как видно (рис.2), маркеры (с, й, аы) в разной генотип и чес кой среде проявляли разную степень выраженности признака. Кроме того, возможно изменение фенотипического проявления маркеров в результате эп и статического действия генов.

Рис. 2. Влияние генотипической среды на проявление маркерных генов.

Другим возможным ограничением использования мутантов может быть их фертильность Например, для исследований по выяснению изменения степени генетической рекомбинации при межвидовых скрещиваниях при действии различных факторов внешней среды Я других вопросов, требуется а над из большого чисда растений в расщепляющихся популяциях. Внесение мутантом в гибрид летального фактора или ограничение воспроизводительных функций (низкая фертильность пыльцы, элиминация

8

зигот, слабая всхожесть семян, гибель на стадии всходов и т.д.) уменьшает число растений а потомстве, что приводит к существенным отклонениям от 3:1 для моногенных признаков в расщепляющихся популяциях ^(рис. 3).

форма цветка и соцветия недостаток хлорофилла

Рис, 3. Влияние маркерного признака на фертильность пыльцы и завязываем ость плодов томата,

В последние десятилетия особое внимание удаляется изучению биологических особенностей пыльцы и пыльцевой селекции (Жученко и др., 1984; Тараканов и др,; 1986). В современных исследованиях большое внимание уделяется процессам, происходящим в пыльцевом зерне под воздействием факторов внешней среды, что влияет на цитологическую характеристику пыльцевого зерна

В результате проведения цитологических исследований выявлено, что форма пыльцевых зерен томата бывает сфероидная, шаровидная, трехпоровая. Размер пыльцевых зерен для каждого образца, как правило индивидуален. Отмечаются изменения площади пыльцевого зерна в пределах разных генотип о в маркерных групп (рис. 4).

0,00017 г- о ГОкнщдь пьиъцввого зерна 0,0001ее 0,000(66 о.оотм 0,000162 0.00016 0,000168 0,00016$ 0,0001 н

0,000152

Н-

„ Зу

(и!

еМЫ.а

0,00013

0,0001 а;

0,00019

0,000176 0,00017 0.000165 0,0001« 0,000165 0,00015 0,000145 0,00014

£ ГТлоивдь пыльцевого зерна

■ ' : .

--'

— - ■

•

¡в;*

0

ш

Рис. 4, Влияние количества маркеров на площадь пыльцевого зерна томата. Чем больше разнообразия в коллекции маркерного генофонда, тем разнообразнее решаемые на ее основе генетические задачи. Имеющиеся в коллекции сочетания маркеров на ранних стадиях являются недостаточными

для исследований, поэтому необходимо создать новые сочетания маркерных генов, как в пределах одной хромосомы, так и в разных.

При создании различных маркерных цепочек (табл. 1) в основном Использовали гены, контролирующие проявление признаков на ранних стадиях (сеянцы, рост).

Таблица 1

Синтезированные многомаркерные формы томатов

Шифр мутанта в Символы маркерных Хромосома

коллекции генов

Мо 666 Ме, т 2,2

Мо 670 7.7

Мо 672 Ьа, уаг 7,7

Мо 939 \гаг. 7,7

Мо 675 La, уаг. 7, 7, 7

Мо 93 К (1, а«-', игу 2,2,2

Мо 667 Ы, а. Ьа, гаг 11.11. 7,7

Мо 668 Ьу, 1п, ех1. аЬ 10.10.9.9

Мо 664 Мс, Ы, а 2, 2,11,11

Мо 671 Си, (3. аи\ \уу 2, 2, 2, 2

Мо 673 1), ех1, аЬ, Ха 10, 9, 10.9

Мо 674 г\1, уо, ¡5, 8р- М 1,-. 2.8,6,7

Найдено оптимальное число маркеров в цепочке, проявляющихся на одной стадии - это 4, когда не теряется жизнеспособность растения, а также отсутствует плейотропный эффект. Возможны цепочки из 5 и более маркеров, но тогда они должны проявляться на поздних стадиях онтогенеза. Раннее проявление характерных черт фенотипа, а также ограниченный вегетативный рост многих мутантов томата позволяет не только сократить период исследования, по и проводить опыты с большим числом растений на небольших площадях.

1 2 3 4 *6

Рис.5. ЯДРО спектры 1400 пи. амплифициро ванной геномной ДНК различных мутантных линий 900 п и с использованием п рай мер а 2-60-1 (ОАОТСТОТСО) Дорожки: 1 - Мо 438 (а\\г); 2 - Мо 305 (аи'.и'у); 3 - Мо 938 (Дау/.т1); зоо «а 4 - Мо 588 (аа); 5 - Мо 24 (т0: 6 -Мо 755 (т,аа,с1)

2П0II II

Па представленном рисунке 5 видно, что на ряду с общими фрагментами (1400 п,н. и 300 п,н.), в Г1АРЕ! спектрах представленных генотипов появляются

характерные фрагменты молекулярной массы 1100 пн для Мо 438 (aw), 1450 пн для Мо 938 (d, aw, wv) и 200 пн для Мо 755 (wv, аа, d), которые могут служить маркерами для представленных маркерных линий Обращает на себя внимание и то, что в RAPD спектре Мо 588 (аа) отсутствует мажорный фрагмент 900 п н, который присутствует в спектрах остальных маркерных линий

Используя RAPD метод для анализа образцов мутантной коллекции, возможно получать спектры амплифицированной ДНК, характеризующиеся уникальным набором фрагментов Настоящие данные показывают возможности совмещения RAPD технологии с оценкой по морфологическим маркерам, что позволяет успешнее проводить оценку рекомбинационной изменчивости у растений

Таким образом, широкие возможности, открываемые в селекционно-генетических исследованиях при использовании мутантов, показывают, что мутантный генофонд, собранный в генетической коллекции маркерных форм томата, представляет большую ценность и является основой для решения многих вопросов частной генетики рода Lycopersicon Tourn

2. Физиологические особенности мутантов томата Физиолого-биохимическое изучение мутантов позволяет получить данные о действии генов в онтогенезе, что в свою очередь дает возможность понять многие важные этапы синтеза веществ, в том числе веществ, определяющих качество урожая

Показатель урожайности у томата считается по числу плодов на растении, что предопределило исследования экологических и генетических факторов, влияющих на тип кисти, число образовавшихся и опавших цветков

У исследуемых мутантных форм томата, по данным ДСН-электрофореграмм (рис 6), наблюдался значительный полиморфизм по субъединицам легко растворимых белков из подкистных листьев Число белковых зон в образцах варьировало от 4 (fa, uf) до 7 (cjf) При наличии у всех образцов идентичных по подвижности зон (63000 и 10500 Да) у некоторых форм, в сравнении с контролем, появлялись дополнительные белковые зоны (34000 и 28000 Да для cjf и ера, 12500 Да для fa и uf), и уникальные (30000 Да - cjf, 45000 Да - mult, 47000 Да - fa) Белковая зона с молекулярной массой 53000 Да, выявленная в контроле, отмечалась также у форм cjf, ера

Общий анализ электрофореграммы демонстрирует уникальность и специфичность белкового спектра для каждого мутантного генотипа и линии Поскольку фенотипическое проявление признака зависит от

активности определенного гена (или генов), можно предположить, что отмеченный полиморфизм является результатом дифференцированной активности различных (по крайней мере, по форме проявления) генов и, следовательно, может служить биохимическим маркером исследуемого признака «тип соцветия» у томата

123436783 Рис 6 Схема электрофореграмм

--— —----белковых спектров мутантов

ii — — — *2 томата 1 — овальбумин и

__~ рибонукеаза, 2 - mult, 3 - mup, 4

- cjf, 5 - ера, 6 - fa, 7 - uf, 8 -^ линия Надежда (контроль), 9 -75" глицинии сои Слева и справа

!М ___ размеры маркерных субъединиц

овальбумина, рибонуклеазы и __ глицинина сои, даны в кДа

Функции фитогормонов и ингибиторов роста в растительной клетке находятся под генетическим контролем Для определения роли фитогормонов в процессе роста растений все чаще используются в качестве ростовых моделей мутантные карликовые формы (Кефели, 1984) Изучается регуляция гормонами не только физиологических процессов, но и активности генов (Коф, Шарипов, 1985) Однако однозначного ответа о связи между интенсивностью роста растений с генетическими признаками (укороченный стебель) и активностью природных регуляторов роста пока нет При анализе свободных ауксинов и ингибиторов роста отмечены существенные различия в содержании и биологической активности в органах растений томата, различающихся по силе роста Так, в апикальной части сильнорослых растений обнаружен наиболее высокий уровень веществ, проявляющих ауксиновую активность (140—170%) Различаются карлики и высокорослые растения и по содержанию ингибиторов роста в апикальной части растений (рис 7) Отношение суммарной биологической активности ауксинов к ингибиторам £а £и у первых равно 1 3,4, а у вторых 1 0,5

Так, мутации, вызывающие карликовость у растений томата, снижают содержание ростстимулирующих веществ в апикальной части за счет инактивации ауксинов, и прежде всего ИУК, активность которой незначительна у низкорослого мутанта (при довольно высоком ее количестве у высокорослого) и способствует более интенсивному накоплению ингибиторов, представленных флавонолгликозидами и соединением совпадающим с метчиком АБК

ш\ I

о а? о* as a te о «г а* в» ¡га*/ ¡птзггггл» « {ГаГШПй/

Рис 7 Биологическая активность веществ, выделенных из апикальной части (А) и листьев (Б) сильнорослых (а) и карликовых (б) мутантов томата

Рис 8 Биологическая активность веществ, выделенных из стеблей (А) и корней (Б) сильнорослых (а) и карликовых (б) мутантов томата

Блокировка роста в апексах стебля повлекла за собой изменения в соотношении стимуляторов и ингибиторов роста в самих стеблях, листьях и корнях (рис 8) В листьях карликовых растений обнаружено 3 соединения, характеризующиеся стимулирующей активностью По свечению в Уф-свете, цветным реакциям и метчикам, они идентифицированы как триптофан, ИУК и окси-бензойная кислота В листьях высокорослых растений отмечены только триптофан и ИУК Ингибиторы роста в листьях представлены халконами, полифенолами и АБК

На основании проведенных исследований можно заключить, что на ранних этапах развития растений томата карликовость может быть лимитирована не только образованием гиббереллинов, но и обусловлена инактивацией ауксинов, в частности ИУК и ее производных

Блокирование функции гена, контролирующего репродуктивную систему, приводит к существенной перестройке гормонального статуса и функций ингибирования, направления метаболических процессов, как в целом растении, так и в его отдельных органах

В период бутонизации, плодообразования и созревания плодов отбирали гомозиготные (блокирован ген fa, контролирующий тип соцветия) и гетерозиготные (контроль) растения для изучения в них метаболических процессов

На стадии проявления маркерного признака у мутантной формы fa/+ в репродуктивных органах гомозиготных растений в отличие от гетерозиготных отмечен более высокий уровень ауксинов, прежде всего НУК и низкая

активность пероксидазы и полифинолоксидазы Выявлены различия между спектрами изоферментов, легкорастворимых белков, выражающейся в количестве, интенсивности и подвижности изоформ, отдельных групп белков (рис 9)

вен

О

05

Г,0

1 2 3 4 X 2 3 4

1 2 3 4 1 2 3 4

Рис 9 Электрофореграммы легкорастворимых белков (а) и изоферментов пероксидазы (Ь) гомо - (А) и гетерозиготных (В) растений, 1 - репродуктивные органы, 2 - листья, 3 - стебли и 4 - корни

Переход к плодообразованию сопровождается быстрой и значительной перестройкой гормонально - ингибиторного статуса (инактивацией ауксинов, накоплением Р-ингибитора, куда входят фенолкарбоновые кислоты и АБК), ферментного аппарата, количественного состава свободных аминокислот, особенно глутамина, серина, а также качественного и количественного состава белковых соединений Обнаружены общие и специфические спектры белков и изоферментов в репродуктивных органах гомо- и гетерозиготных растений томата

Таким образом, блокирование генов, контролирующих образование цветков у мутанта приводит изменению соотношения фитогормонов в направлении накопления ауксинов, уменьшению оксидативной ферментной активности, прежде всего пероксидазы, биосинтеза белков и свободных аминокислот, в особенности в репродуктивных органах

4. ЦИТОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МЕЙОЗА

Нормальное протекание всех фаз мейоза и, в основном нормальная конъюгация хромосом, наблюдаемая в пахитене, свидетельствует о гомологичности геномов скрещиваемых форм Вместе с тем у гибридов Б) в некоторых зонах отдельных бивалентов гомологичные хромосомы не конъюгируют (табл 2) К тому же частота хиазм у всех изученных гибридов ниже, чем в контроле

Полученные данные указывают на существование определенной связи между характером конъюгации хромосом в мейозе и расщеплением

14

потомства гибридов по маркерным признакам Имеющиеся различия в хромомерной структуре отдельных зон гомологичных хромосом препятствуют полной конъюгации хромосом, которая приводит к уменьшению частоты хиазм

Таблица 2

Оценка конъюгации хромосом и частоты хиазм у гибридов ?! культурного томата (Ь евсикпШт) с различными видами рода Ьусорегасоп Тоигп

Гибрид d, aw, с, m-2 с видами Хромосомы с отклонениями в конъюгации Частота хиазм на клетку

Нистру (контроль) 0 19,4 ±0,59

L pimpmelhfolium 2,3,5,9,10,12 15,4 + 0,33***

L racemigerum 4,12 16,6 + 0,28***

L cheesmanu v minor 2,6 16,4 + 0,25***

L hirsutum v typicus - 18,1+0,30*

L hirsutum v glabratum 1,2,4,9,11,12 14,3 + 0,17***

L mrautam 1,2,4,5,7,12 16,8 + 0,16***

Solanum pennelln 3,4,5,7,10 15,9 + 0,16***

*_*** . отличия значимы соответственно при Р< 0,05, 0,001

Явление партенокарпии - образование бессемянных плодов встречается как у культурных, так и у дикорастущих растений Если для обычных плодов необходимо оплодотворение и развитие семян, то партенокарпические плоды образуются без слияния гамет и развития зародыша, партенокарпический плод состоит только из разросшихся соматических тканей завязи (Лудникова, 1970, Vardy et al, 1989, Scott, 1984) Партенокарпию разделяют на естественную и искусственную (Lin et al 1984, Philouze, 1984) Среди культурного томата есть сорта, образующие партенокарпические плоды К тому же партенокарпические плоды более высококачественные, чем осемененные У них выше содержание сухого вещества, Сахаров, витаминов, они устойчивы к растрескиванию, плотные, лежкие, транспортабельные, характеризуются более ранними сроками созревания

Таблица 3

Частота хиазм и фертильность пыльцы у партенокарпической формы томата

Сорт, растения п Частота хиазм на материнскую клетку пыльцы (МКП) Фертильность пыльцы

общая терминальных интерстицнальных

Северянин фертильпые стерильные гомозиготные 201 130 18,49±0,21 16,72±0,12*** 1б,19±0,2б 15,03+0,21** 2,29+0,16 1,66+0,15 94,37+1,63 3,63+0,31***

Нистру 136 17,84+0,27 17,12+0,24 0,72+0,04 82,82+0,67

Новинка Приднестровья 196 17,33+0,23 16,53+0,09 0,79+0,15 87,08+1,03

п - число просмотренных МКП, ****** . отличия достоверны при Р < 0,05, 0,01, 0,001

Результаты цитологического анализа, приведенные в табл 3, указывают на важную роль генетически обусловленной партенокарпии в определении рассмотренных характеристик хиазмообразования Для партенокарпического сорта Северянин характерна высокая частота интерстициальных хиазм, в 2-3 раза превышающая таковую у сортов Нистру и Новинка Приднестровья Из сопоставления средних значений видно, что у стерильных гомозиготных по сравнению с фертильными растениями партенокарпия ведет к достоверному снижению общей частоты хиазм

Этот факт напрямую связан с существенными различиями в хиазмообразовании фертильных и стерильных растений В табл 4 приведены результаты анализа распределения хиазм в биваленте и частота формирования закрытых (кольцевых) бивалентов с двумя терминальными хиазмами, открытых с терминальной хиазмой, Х-образных с интерстициальной хиазмой, типа полувосьмерки с терминальной и интерстициальной хиазмами, типа восьмерки с двумя терминальными и одной интерстициальной хиазмами

Таблица 4

Влияние генетической партенокарпии на хиазмообразование у томата сорта Северянин

Растение п Частота бивалентов па МКП типов

открытых закрытых X- образных полувосьмерки восьмерки

Фертильные 201 3,53±0Д9 5,97±0,19 0,36±0,09 0,65±0,15 1,10±0,14

Стерильные гомозиготы 130 2,68±0,02** 7,41 ±0,21** 0,48±0,08 0,65±0,07 0,38±0,09**

** - отличия значимы соответственно при Р< 0,01

У стерильных гомозиготных растений наблюдается достоверно меньшая частота кольцевых бивалентов и больше открытых, с чем в основном связаны более низкие показатели, как общей частоты хиазм, так и терминальных хиазм Уменьшение числа хиазм приводит к нарушению бивалентной ассоциации и появлению одиночных хромосом с частотой 0,10 на мейоцит У фертильных растений частота закрытых бивалентов достоверно выше и близка к таковой сортов Нистру и Новинка Приднестровья Неспаренные хромосомы чрезвычайно редки 0,019 на клетку

Анализ распределения бивалентов с одной - тремя хиазмами типов X-образного, полувосьмерки и восьмерки, отличительной особенностью которых является наличие интерстициальной хиазмы, показал, что у стерильных гомозиготных растений партенокарпия снижает долю бивалентов с множественными обменами типа восьмерки и не оказывает значимых эффектов на частоту бивалентов типа X и полувосьмерки У фертильных

растений рекомбинация поддерживается на более высоком уровне за счет большей частоты бивалентов с множественными обменами Это обстоятельство ведет к возрастанию количества дополнительных (по отношению к облигатному) обменов и уменьшению частоты распадов однообменных ассоциаций хромосом

Характеризуя особенности мейоза у томата (сорт Северянин) с наследственной партенокарпией, обусловленной рецессивным геном ра1-2, можно отметить, что частота интерстициальных обменов у этого сорта в 2-3 раза выше, чем у сортов Нистру и Новинка Приднестровья Это указывает на значительную генетическую изменчивость данной партенокарпической формы У стерильных гомозиготных растений партенокарпия приводит к дестабилизации мейоза, формированию высокостерильной пыльцы, увеличению частоты открытых бивалентов и унивалентных хромосом, что, в конечном счете выражается в достоверных различиях между фертильными и стерильными растениями по частоте образования хиазм У фертильных партенокарпических растений рекомбинация поддерживается на более высоком уровне за счет большей частоты бивалентов с множественными обменами, что ведет к расширению спектра генотипической изменчивости

На основе полученных данных можно заключить, что генетическая партенокарпия оказывает влияние на рекомбинационное поведение хромосом, вызывая изменение общего числа обменов на геном и спектра кроссоверных обменов

5. ОГРАНИЧЕНИЯ РЕКОМБИНАЦИИ У ГИБРИДОВ МЕЖДУ КУЛЬТУРНЫМ ТОМАТОМ И ВИДАМИ РОДА ЬУСОРЕкБХОЖ

тоишч.

Изменение характера моногибридных расщеплений представляет определенный практический интерес как метод управления процессом формообразования

Причинами, которые приводят к изменению характера моногибридных расщеплений, могут быть дифференциальная жизнеспособность гамет и зигот, избирательное оплодотворение, мейотический драйв и другие Как известно, значительные отклонения моногибридных расщеплений от ожидаемых соотношений наблюдаются при отдаленных скрещиваниях Одной из причин таких отклонений может быть структурное несоответствие геномов и связанное с ним появление несбалансированных гамет

В наших исследованиях анализ моногибридных расщеплений маркерных локусов в Б2 не выявил существенных регулярных изменений в их

поведении В некоторых случаях зафиксированы значимые отклонения от ожидаемых и/или контрольных соотношений

Частота рекомбинаций в отдельных сегментах хромосом изученных гибридов может уменьшаться в несколько раз по сравнению с исходным уровнем, тогда как в других участках наблюдается увеличение возможно компенсаторное (сравним, например, изменения rf в зонах Ме-ил/ и с!-\уу у гибридов Ь езсикпШт с Ь ЫгеиШт уаг £1аЬгаШт и в зонах эу-ЬЬ и т-2-с с Ьусорегасоп реппеНн) (табл 5)

Можно было бы ожидать, что степень уменьшения частоты кроссинговера примерно обратно пропорциональна величине таксономической близости компонентов скрещивания Тогда наименьшее снижение rf мы получили бы для гибридов Ь еБси1епШш с Ь гасетщегит и Ь ртртеИ^оЬиш, более сильное с Ь ттйит и Ь ЫгеиШт уаг §1аЬгаиип, наибольшее с Ь реппеИп В действительности наиболее сильное подавление кроссинговера в некоторых зонах (например, Ме-\уу, Ы-а) обнаружилось при скрещивании близких форм Ь еэсикШит с Ь гасетщегит и Ь рипртеШГокит

Поскольку эффекты селективной элиминации на уровне гамет и зигот могут существенно исказить значения важно сопоставить полученные данные с результатами цитологической оценки (табл 2) Эти результаты подтверждают сделанный на основе маркерного анализа вывод об отсутствии прямой зависимости степени ингибирования обменов в Р] от таксономического расстояния между компонентами скрещивания Вместе с тем две близкородственные формы при скрещивании с культурной могут давать гибриды, резко отличающиеся по количеству локальных нарушений конъюгации и частоты хиазм (гибриды Ь еэсикпШт с Ь ЬиъиШт 1ур1сиз и Ь Ыгэийдт уаг glabratum)

Значительное уменьшение частоты обменов в отдельных сегментах и в целом по геному при скрещивании культурного томата с близкородственными формами Ь рипртеШЫшт и Ь гасет^егит свидетельствует, что решающую роль в вариациях частоты обменов у томата играют, по-видимому, аллельные изменения гес - генов, либо генетически обусловленные изменения компактизации хроматина, а не структурные различия гомологов

Изменчивость гГ в популяции Г2 межвидовых гибридов

Наши исследования выявили высокую изменчивость в ¥2 по частоте кроссинговера в зоне Ы-а у гибридов Ь гасешщегиш и Ь ЬгБиШт уаг §1аЬгаШт При этом гибрид между более отдаленной формой дал и более

18

Таблица 5

Частота кроссииговера у межвидовых гибридов ¥1 культурного томата с дикорастущими видами

Гибрид между мутантами и видами N Сегмент N Сегмент N Сегмент

алу-с! (2 хр ) т-2-с (2 хр ) >уу-(1 (2 хр ) /\ie-wv (2 хр )

Ь евсЫепйип (Нистру) 2492 11 76±104 27 43±1 88 933 26 83±2 49 1230 11 07±2 81

Ь рипршеШйЛшт 3832 9 02±1 34 24 65±1 16 1172 25 12±2 96 947 2 68±3 33**

Ь гасепийегит 2501 11 67±1 20 27 22±1 30 - - 720 2 59±2 43**

Ь. тшиШт 1136 4 73±1 30*** 27 86±2 93 1519 29 45*1 90 276 16 30±5 30

Ь ЬтиШшгаг я1аЬгаиш1 2501 5 29±1 75*** 24 13±3 19 865 35 23±2 83* 317 9 69±2 83

Ь. реппеШ 1252 11 б4±1 73 39 20*2 27 - - - -

Гибрид между мутантами и видами N Сегмент N Сегмент

зу-Ьк (3 хр ) ЬЬ-вГ (3 хр.) 1и1-е (4 хр ) Ы-а (11 хр)

Ь е$си1епйип (Нистру) 479 28 32±3 19 29 43±2 86 1637 36 73±1,73 20 55±1,39

Ь р(тршеШГо1шт 465 2096±2 69 32 56±2 21 723 28 48±2,27** 7 33±1,73***

Ь.гасегткегит - - - 1078 22 22±1,74** 7 96±1,05***

Ь ттиШт 202 13 37±3 91** 36 29±5 21 1743 26 86±2,99** 15 25±1,68*

Ь. ЬюиШт уаг п|аЬга(игп 419 18 69±3 43* 28 36±5 27 566 18 10±2,55*** 12 60±1,95***

Ь. реппеШ 151 2 54±1 71*** 30 07±7 48 464 26 29±1,75** 18 10±1,43

*, **, *** - отличия от Ъ с5си1епШт значимы при Р<0,05,0,01,0,001 соответственно

разнообразное потомство (табл 6), всего на 9 гетерозиготных генотипах Р2 получены трехкратные различия - 8,3 до 27,2% Это указывает на перспективность отбора по т{ в потомстве гибридов Сделанный вывод о более высоком уровне кроссинговера у гибридов Р] линии Ы-а, культурного томата с диким видом Ь ЫгБиШт §1аЬгаШт по сравнению с гибридом Б] -Ы-а х Ь гасетщегот подтвердился на Р2 гГ Р2 (Ы-а х Ь ЫгеиШт £1аЬгаШт)> гГ Р2(Ы-ахЬ гасет^егит)

Таблица 6

Частота кроссинговера (гГы.а) в Б] и Р2 межвидовых гибридов томата

Гибрид Ы-а x L. hirsutum var glabratum hl-a x L racemigerum

N rf,% N rf,%

163 21,90 ;t 3,75 870 11,10± 1,14

651 21,16+ 1,89 552 18,74+ 1,88

159 8,68 + 2,36 572 11,20+ 1,41

F2 133 19,55+.3,91 325 10,19 ± 1,79

243 27,18+3,45 496 14,86 ± 1,76

147 10,44 +_ 2,69 362 10,31 + 1,70

228 10,01 + 2,12 412 15,79 ± 1,99

188 8,30 +.2,12 576 21,45 + 3,94

205 25,58 ± 3,63 364 15,46 ± 2,09

Среднее F2 15,19 ± 2,52 Среднее F2 12 96 ± 1,23

rf(CV,%) 57,2 (49,8) rf(CV,%) 13,2 (28,5)

f2 jC (гетерогенность) = 65,6 (P<0,001) x = 26,2 (P< 0,01)

f, 566 12,60 ± 1,95 1078 7,96+ 1,06

Из сравнения значений rfhi_a у генотипов F] и Р2 каждого из гибридов следует, что ограничение частоты .рекомбинации (у внутривидового гибрида hl-a х L esculentum rf=20,6%) в F; может быть более сильным, чем в F2 Формально это эквивалентно доминированию гес-генов, уменьшающих кроссинговер

Таким образом, результаты анализа величины rf в F2 и Fi позволяют оспаривать универсальность установленного Rick на гибриде L esculentum х L pennelln результата о том, что в старших поколениях уровень обменов снижается по сравнению с Fi Для двух исследованных нами гибридов средняя частота обменов в F2 выше, чем в Fi, а генотипы из F2 с максимальным значением rf более, чем вдвое превосходят соответствующее значение для Fi Эти данные указывают также на перспективность отбора в потомствах межвидовых гибридов, генотипов с высокой рекомбинационной способностью, что может иметь не только теоретическое, но и практическое значение

Половые различия у томата по частоте кроссинговера

У высших растений половые различия по уровню рекомбинации мало изучены, несмотря на большое теоретическое значение и важность для практической селекции В наших экспериментах сравнивались значения г^ и г^ для четырех зон генома томата, две из которых содержат центромеру (е-Ш1, Ы-а хр 4,11) и две дистальные (а\у-с! и ш-2-с хр 2, 6) Для сегментов а\у-с1 и т-2-с анализ проводили на шести гибридах Рь полученных от скрещивания маркерной линии а\у, (1, с, т-2, с различными формами рода Ьусорегасоп (табл 7) Из полученных оценок следует, что при вариациях генотипической среды величина г{/ в сегменте а\\'-<1 изменяется слабо, изменчивость г^ более значительна, причем корреляция между ними положительная, а разность меняет знак от генотипа к генотипу Во многих комбинациях скрещивания обнаружены четкие различия между мужскими и женскими мейоцитами по т{ в этих случаях частота обменов в женском мейозе на порядок снижена по сравнению с нормальным уровнем, соответствующим расстоянию по карте Для сегмента т-2-с у трех из шести гибридов также обнаружены значительные различия между гГд и г Г- в двух случаях г^ , в одном г^ <гГ§ , корреляция между изменениями 1То и г^ отсутствует

Таблица 7

Изменчивость частоты кроссинговера у томата в зависимости от пола и

генотипа гетерозигот F)

Гибрид линии aw, d, m-2 с видами томата F.(<J) . F,(5)

N rf(%) в сегменте N rf (%) в сегменте

aw-d m-2-c aw-d гп-2-с

L esculentum 171 9,36±0,80 25,73±1,20 2492' 14,12±2,00* 29,11±3,11

L pimpmelhfolium 162 7,41±0,59 24,69±0,96 3832" 10,60±1,45* 24,60±2,48

L racemigeruin 135 11,11±0,87 24,44±1,18 250 Г 0,64±1,73*** 29,89±3,06

L cheesmann var mmor 104 14,42±1,64 27,88±2,10 812+ 13,65±3,93 13,93-t5,42**

L minutum 95 8,42±1,11 34,74±1,90 1163+ 0,76±2,16*** 20,12±5,33**

L hirsutum var glabratum 95 9,47±0,81 14,74±0,98 250Г 0,93±1,61*** 32,44±2,61***

Гибрид линии ful, e, hl, а с формами N ful-e hl-a N ful-e Ы-а

L racemigerum 247 30,77±1,79 24,33±1,67 1078" 15,07±4,79*** 0,01±3,95***

Sol pennelln 464 26,29±1,75 18,10±1,43 803+ 50,00±4,46*** 43,06±4,01***

Знак + означает, что оценка гГполучена на основе совместного анализа Рг и второго

беккросса, *,»*,*** . различия г^ и г^ значимы при Р< 0,05, 0,01 и 0,001 соответственно Анализ половых различий по для сегментов (Ш1-е, Ы-а) хромосом 4 и 11 проводился нами с использованием гибридов между маркерной линией Мо 628 и видами Ь гасетщегит и Ь реппеПп (табл 7) Для обоих сегментов

наблюдается сильное взаимодействие пол х генотип в определении уровня рекомбинации между маркерными генами Особенно сильны различия гСо и г^ в зоне Ы-а у гибрида с Ь гасешщегиш Судя по полученным оценкам, здесь кроссинговер в макроспорогенезе полностью подавлен Отметим также, что для этого гибрида характерно резкое снижение г^ в зоне aw-d Приведенные в табл 7 оценки показывают, что вариации генотипической среды, связанные с отдаленной гибридизацией у томата могут вызвать значительные разнонаправленные изменения уровня кроссинговера в мужском и женском мейозе Эти различия носят ярко выраженный сегментоспецифический характер Таким образом, данные о половых различиях по уровню кроссинговера (г1) в мужском и женском мейозе у томата представляют значительный интерес не только с теоретической, но и с практической точки зрения, как возможный подход при решении проблемы увеличения уровня и спектра генотипической изменчивости в селекции

Индуцнрованный рекомбиногенез на межвидовых гибридах томата

Индуцирование рекомбинаций за счет воздействия на гибридный материал и расширение спектра изменчивости потомства путем перераспределения обменов в те зоны генома, где кроссинговер в норме не происходит, имеет исключительное значение для селекции Эта же проблема является одной из центральные в экологической генетике, поскольку открывает наибольшие возможности в управлении адаптивным потенциалом В связи с этим проводили изучение эффективности взаимодействия рекомбиногена ММЦ и экологических стрессоров (повышенной и пониженной 1°С) при обработке мейотических бутонов Полученные нами данные показали, что действие как повышенной температуры, так и совместное действие с ММЦ оказывают существенное влияние на завязываемость плодов Это объясняется тем, что высокие температуры приводят к ненормальному удлинению столбика, происходит разрушение поверхности рыльца, прорастание пыльцы на рыльце слабое, а пыльцевые трубки очень короткие и цветки осыпаются

Анализ полученных электрофоретических спектров белков, выделенных из пыльников томатов показал, что 10 - 15° и 33°С изменяют картину белковых электрофоретических спектров т е при таком воздействии появляются новые зоны Само же действие ММЦ не оказало влияния на спектр, однако при совместном действии (1°-15°+ММЦ) в одной из зон произошло количественное изменение белка (рис 10)

Полученные результаты свидетельствуют об определенной рекомбиногенной активности (по зоне Ы-а) всех трех использованных

22

факторов - ММЦ, низкой и высокой температур Действие температур наиболее эффективно на предмейотической стадии, митомицина в мейозе Максимальные значения гГ Ыа (17,5±2,37; 17,6±2,98) в двух случаях из трех наблюдались в вариантах совместного действия ММЦ и экстремальной температуры

Рис 10 Электрофоретические спектры пероксидаз, выделенных из пыльников томата

1-1-33°С,2-1-150С,3-г-25°С,а) обработка ММЦ, б) без обработки ММЦ

ii

Е 6 iii

Сложность в изучении обусловлена как много этапностью самого процесса рекомбинации, так и разнообразием эффектов используемых факторов

Известно, что внешние воздействия на любой стадии жизненного цикла могут вызвать повреждения генетического материала, которые приведут к нарушению расщепления в потомстве гибрида Б) Трудно указать наиболее вероятный способ их реализации (в виде нарушений расщепления) аномалии мейоза Рь эффекты дифференциальной жизнеспособности гамет Б,, неслучайное оплодотворение, дифференциальная жизнеспособность на постсингамных стадиях (зиготы, семена, проростки, взрослые особи) Каковы бы ни были механизмы нарушения, в конечном итоге они связаны с различиями между гомологичными хромосомами гетерозиготы

Анализ полученных результатов по действию фузикокцина (ФК) на изменение частоты кроссинговера в сегментах 2, 4, 6 и 11 хромосом (табл 8), показал, что в зоне \vv-aa при обработке ФК (10"5) комбинации Маг§1оЬ х Мо 755 наблюдается значимое ингибирование кроссинговера в 2 раза, тогда как для обратной комбинации скрещивания Мо 755 х Ма^1оЬ для этой же зоны, наоборот отмечено значимое увеличение частоты кроссинговера почти в 2 раза Для зоны \vv--d, той лее комбинации, также отмечено увеличение Для зоны аа-с! комбинации Ма^1оЬ х Мо 753 наблюдается уменьшение кроссинговера Для других сегментов хромосом томата отмечено только уменьшение частоты кроссинговера в зоне Ы-а

Таблица 8

Влияние ФК на частоту кроссинговера по сегментам 2 хромосомы

Вариант Число \у\- -аа «У - (1 аа-й

растений Кг (2хр) (2хр) (2хр.)

Мш^1оЬ х Мо 755 контроль обработка 419 1907 ' 8 90 + 1 47 4 52 + 0 72" 23 06 + 2 40 26 80+ 1 80 20 25 ±2 24 22 88 + 1 64

Мо 755 х Ма^1оЬ контроль обработка 219 902 8 79 + 2 02 17 32 + 1 41* 25 53 + 3 51 39 29+ 2 18" 18 91 ±3 00 21 65 + 1 58

Ма^оЬ х Мо 753 контроль обработка 611 605 - - 20 85 ± 1 89 15 76+ 1 64**

с-т-2 (6 хр) е-1и1 ( 4 хр) Ы - а (11 р^

Маг§1оЬ х Мо 393 контроль обработка 460 367 24 49 + 2 37 23 89 + 2 62

Ма^1оЬ х Мо 628 контроль обработка 777 1271 33 82 + 2 17 35 32 ± 1 74 20 55 ±166 16 15 ± 1 15*

*,** - отличия достоверны соответственно при Р<0,05, 0,01

В настоящее время рассматривается несколько возможных причин, вызывающих селективные различия рекомбинантных и не рекомбинантных продуктов мейоза (гамет, зигот) распад эволюционно сложившихся коадаптированных генетических комплексов, образование несбалансированных генотипов из-за генетической неадекватности гомологичных хромосом, неравного кроссинговера и др

Следовательно, генетическая рекомбинация в Б], почти всегда нарушая баланс генных комплексов родительских форм, способствует снижению жизнеспособности многих рекомбинантных гамет и зигот, так как рекомбинантное сочетание генов часто оказывается неадаптивным и элиминируется Причем ценное в селекционном отношении новое сочетание генов может теряться и за счет совместного случайного или неслучайного '(попадания» в одну гамету или зиготу нежизнеспособных комбинаций генов разных хромосом генома (Жученко, 2001)

Для межвидового гибрида томата Мо 500 х Ь ЬгеиШт уаг glabratum характерна высокая элиминация макрогамет и зигот Наибольший процент гибели (50-55%) составляют семяпочки, в которых оплодотворенные яйцеклетки приостановили свое развитие на ранних стадиях Возможно, это частично связано с дегенерацией или некрозом эндосперма Вместе с тем, действие повышенных температур на женский гаметофит указанного гибрида увеличивает элиминацию, из-за чего лишь 17,7% семяпочек содержат

нормально развитые зародыши Так, семененная продуктивность плода снижается почти в 2-3 раза

Проведен учет семян завязавшихся в плодах при различных способах опыления Так, при полном опылении завязалось х = 41,3+1,8, а при ограниченном только х = 3,87+1,1 семян на плод Элиминации подвергается от 52,4 до 80,6% потенциальных генотипов

Процесс дегенерации (стерилизации пыльцы) у гибрида начинается с первого митоза и, вероятно, до попадания на рыльце, т е постепенно часть пыльцевых зерен теряет жизнеспособность (табл 9) Сначала гибель пыльцевых зерен на ранних этапах идет очень интенсивно, а на более поздних данный процесс резко замедляется Начавшие отмирать пыльцевые зерна интенсивно лизируются и превращаются в пустые

На гибриде Б] Мо 500 х Ь ЬгеиШт §1аЬгаШт проведена стимуляция прорастания пыльцы и роста пыльцевых трубок в тканях пестика цветка томата Изучено совместное действие БАВ (фузикокцина), полного и ограниченного опыления на рост пыльцевых трубок

Таблица 9

Стерильность пыльцы в зависимости от фазы развития бутона у гибрида Б] Мо 500 х Ь Ыгеиинп уаг д1аЬтаШт

Этапы развития бутонов Пыльцевые зерна, %

нормальные полупустые пустые

1 бутон Начало раскрытия лепестка цветка 58,3 5,7 36,0

2 бутон Начало раскрытия чашелистиков 59,1 28,5 12,4

3 бутон Бутон с закрытыми чашелистикам 62,3 31,1 6,6

При обработке бутонов ФК в концентрации (Ю-5) наблюдали увеличение выхода фертильной пыльцы (табл 10)

Таблица 10

Влияние ФК на жизнеспособность пыльцы гибрида Р, Мо 500 х Ь Ыгеийип уаг glabratum

Вариант Жизнеспособность пыльцы, %

фертильная полупустая пустая

Контроль 55,3 ±1,60 3,6 + 0,60 41,1 ± 1,58

ФКОО5) 67,5 + 1,19 10,7 + 0,87 21,8±1 08

Это показывает, что на процесс элиминации гамет в значительной степени можно воздействовать БАВ, т е ФК, а также созданием максимально комфортных условий в период образования мужского гаметофита

Гибридологический анализ состава популяций Р2 выявил изменения моногибридных соотношений по маркерным генам а\у и ш-2, локализованных в хромосомах 2 и б генома томата при обработке на этапе опыления (табл 11)

Таблица 11

Влияния обработки ФК на изменение моногибридного расщепления в Р2 Мо 500 х Ь ЫгБиШт уаг £1аЬгаШт

Вариант Число растений Соотношение генотипов

Алу . а\у Б (1 С с М-2 ш-2

Контроль 518 11,0 7,5 5,8 6,6

ФК + полное опыление 362 14,3 7,8 7,6 9,2

ФК + ограниченное опыление 424 9,3 7,9 8,4 9,0

Обработка бутонов на разных стадиях развития приводит к изменению частоты кроссинговера в сегменте а\у-(1 Сохранение части пыльцевых зерен, обычно элиминирующих из популяции, ведет к расширению спектра доступной для селекции генетической изменчивости (табл 12)

Различия в жизнеспособности и оплодотворяющей способности и по ряду морфологических признаков пыльцы свидетельствуют о том, что использование в опылении пыльцевых зерен из различных частей пыльника 1ибридного растения отражается на спектре генотипической изменчивости расщепляющейся популяции

Таблица 12

Влияние ФК на частоту рекомбинаций в Р2 Мо 500 х Ь ЫгеиШт уаг

д1аЬгаШт

Гибрид с формой Число растений Сегмент

а« - с1 (2 хр) т-2-с (6 хр)

Ъ евсикпШт (Нистру) 2492 11,76+ 1,04 27,43 + 1,88

Ь ЫгеиШт уаг §1аЬгаШт (вода) 2501 5,29 ± 1,75*** 24,13 ±3,19

Ь Ыгеииип уаг glabratum (ФК 105) 1172 8,69 + 4,12* 25,12 + 2,96

*,*** - отличия от Ь езсикпШт значимы при Р<0,05, 0,001 соответственно

Место формирования пыльцы значительно влияет на структуру расщепляющихся популяций, на что указывают отклонения моногенных соотношений по локусам а\у, сЗ, с, ш-2 при сравнении вариантов между собой Наименьшие изменения выявлены в варианте, где у пыльцы была наименьшая фертильность (верхняя часть пыльника) Следовательно, есть основания полагать, что именно стерилизация пыльцы гибридов Р| является в вариантах опыления, пыльцой из верхушки пыльника, наблюдали значимое уменьшение или тенденцию к уменьшению числа рецессивов (табл 13)

Таблица 13

Влияние места формирования пыльцы в пыльнике на моногибридное расщепление в Р2 и ВС) по маркерам хромосом 2 и 6

Вариант Число растений Соотношение генотипов

Aw:aw | Бй | Се | М-2-Ш-2

ВС] Мо 500 х (Мо 500 х Ь Ьгеиишг уаг к!аЬгаШт)

I 449 1,44* 1,19 1,77 8,55*

III 395 1,12 1,06 1,50 6,60

И2 Мо 500 х Ь ЬшиЬт! уаг glabratuпl

I 786 2,99 3,18 3,49 3,32

III 733 2,80 2,82 3,12 3,44

* Различия достоверны при Р< 0,05

Установлено, что в составе популяции ряд рекомбинантных генотипов, присутствующих в контроле, в варианте опыления пыльцой из верхушки пыльника вообще не представлены Отсутствие определенных классов в составе популяции, объясняется селективной элиминацией гамет в данной зоне пыльника, что приводит к изменению оценок частот рекомбинаций между сцепленными с-т-2 (хр 6) и не сцепленными т-2-<1 (хр 6 и 2) маркерными генами (табл 14) Варьирование оценок частот рекомбинаций в одних хромосомах не сопровождалось изменением этих характеристик в других

Таблица 14

Влияние опыления пыльцой из различных частей пыльника гибрида Б) на частоту рекомбинаций

Вариант Частота рекомбинаций, %

с-т-2 (6 хр) алу-|1 (2 хр ) т-2-с!

Мо 500 х Ь ЫгеиШт уаг glabratum

I 29,0 ± 2,0* 19,5 ±1,6 56,5 + 2,9**

II 34,9 ± 2,2 15,9 ±1,5 46,5 + 2,6

П1 31,8 + 2,2 18,0 + 1,6 51,5 ±2,8

Контроль 35,0 ±2,1 17,9 ±1,5 50,4 ± 2,6

* различия в сравнении с контролем достоверны при Р< 0,05 ** с вариантом II при Р<0,05

Варианты с опылением пыльцой из средней и нижней частей пыльника характеризовались изменчивостью таких количественных признаков, как высота растения и число листьев и значительно отличались от варианта, где фертильность используемой в опылении пыльцы была наименьшей При этом практически не затрагивались границы спектра изменчивости изучаемых признаков, однако существенно изменялись средние высота растения и число листьев

Таким образом, использование для опыления пыльцы, выделенной из зоны пыльника (верхняя часть) гибрида Б] с нарушенными трофическими

связями, существенно отражается на спектре генотипической изменчивости расщепляющихся популяций

Влияние генотипической среды на частоту кроссинговера у томата

Исследования проводили на гибридах р1 томата маркерной линии Мо 628 с культурными сортами Поток (1), Утро (2), Призер (3), Факел (4), Радуга Молдовы (5), 8шптегс1а\уп (7), Кота (8), 1гоЫ1те (9), Викторина (10), с полукультурными Ь рппртеШЫшт (11), Ь гасетщегит (12) и дикими Ь ИнБиШт (13), Ь ттиШт (14) формами томата Оценку частоты кроссинговера (гО между маркерными локусами получали на основе идентификации потомства ¥2

Полученные результаты представлены на рис 11 Генотипы Б: ранжированы в порядке возрастания частоты кроссинговера Ранжирование генотипов проведено по значениям ггы-а у гибридов р] маркерной линии Мо 628 с культурными сортами томата (1-10) первого срока посева Расположение гибридов маркерной линии с дикими и полукультурными формами томата (11-14) проведено с учетом экстраполяции прямой I, соответствующей оптимальным условиям выращивания растений Значения частоты рекомбинации у тех же гибридов Р[ для второго срока посева нанесены на линию согласно, ранжированному ряду I (рис 11) Экстраполируя прямую II в сторону уменьшения значений г:Гы.а, мы получим точку пересечения прямых I и II (точка А), которая, возможно, определяет нижний предел частоты генетической рекомбинации для выбранной пары маркеров (Ы-а) Действительно, мы не обнаружили данных по частоте кроссинговера этой пары маркеров ни в Рь ни в Р2 со значениями г£ы_а ниже 7,3% Непараллельность прямых I и II указывает на присутствие слабого взаимодействия сегмента Ы-а со средой

Полученный ряд генотипов томата, ранжированных по частоте

томата от изменения генотипической среды I, II - сроки посева

Рис 11 Зависимость частоты кроссинговера (г1) у гибридов Р]

4

!3

к и г 1 г я 7 I * !

Гтвтип

кроссинговера, указывает также на возможность направленного изменения

28

величины г!: за счет изменения генотипической среды, т е путем целенаправленного подбора комбинаций скрещивания В этой связи следует обратить внимание на тот факт, что полукультурные формы томата (Ь гасешщегит, Ь рцпртеШЫшт) приводят к более сильному уменьшению величины гГ ы а> чем таксономически более удаленные формы (Ь ЬпБиЩш, Ь гшпиШш) По-видимому, филогенетическая отдаленность скрещиваемых форм является более ингибирующей по отношению к рекомбинации факторов, чем их таксономические различия

Проблема увеличения уровня и спектра генотипической изменчивости, культивируемых видов растений является основополагающей в селекционных программах Одним из подходов к ее решению считается изучение взаимосвязи приспособленности гибридов И] и рекомбинации

Таблица 15

Влияние генетического фона на частоту рекомбинации

Вариант Число Маркер Соотношение Доля Частота

растений Р2 расщеплений (3 1) рецссснвов, % (3 1) рекобпна-цни,%

Невский х 299 с 3,53 22,07+2,40 1,37 29,26+3,23

Мо 393 т-2 2,69 27,09+2,57 0,70

Ма^1оЬ х 460 с 3,14 24,13+1,99 0,19 24,49+2,27

Мо 393 т-2 2,65 27,39+2,08 1 40

Невский х 695 аа 2,84 26,04+1,66 0,40 13,55+1,41

Мо 753 а 5,68 14,96+1,35 37,33

Маг£1оЬ х 611 аа 2,62 27,66+1,81 2,30 20,85+1,89

Мо 753 (1 2,84 26,02+1,78 0,34

Невский х 974 а\у 3,09 24,44+1 38 0,17 42,01+2,18

Мо 305 3,13 24,23+1 37 0,31

Ма^1оЬ х 2366 а\у 2,72 26,88+0 91 0,44 45,16+1,62

Мо 305 3,01 24,94+0 89 0,01

Мо 305 х 457 ш 2,97 25,16+2 03 0,01 39,90+3,10

Невский ■ЮУ 2,46 28,88+2 13 3,68

Мо 305 х 3980 лун 2,81 26,23+0 70 0,30 48,70+1,17

Ма^1оЪ 2,96 25,23+0 69 0,01

Показано, что гГ в исследуемых зонах варьирует довольно широко и зависит от комбинации скрещивания (табл 15) Бесспорно, нельзя рассчитывать на полную согласованность изменений поскольку известны такие явления, как сегментоспецифичность (Жученко, Король, 1985), неоднозначность влияния двойных обменов на объективность оценок тГ и пр Тем не менее, гибриды Невский х Мо 305, Ма^1оЬ х Мо 305 и их обратные комбинации характеризуются значимыми однонаправленными измененииями гГ в зоне Таким образом, гибриды ?! различаются в

определенных зонах генома по вариабельности уровня частоты кроссинговера в зависимости от компонентов скрещивания

6. ФОРМИРОВАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ В МЕЖВИДОВОЙ ПОПУЛЯЦИИ ТОМАТА

Потенциал генетической изменчивости потомства межвидовых гибридов полностью определяете^ взаимодействием генетических факторов, обусловливающих различия компонентов скрещивания, а также особенностями рекомбинации в мейозе гибридов

Нами создана многовидовая синтетическая популяция томата, интегрирующая в едином генофонде зародышевую плазму основных видов рода Ьусорегасоп - Ь еБсикпШт, Ь рппртеШйЯшт, Ь ттиШт, Ь Ыг5ииш1 уаг §1аЬгаШт, Ь реппе11н В качестве основы использовали стерильную форму (для томата удобной оказалась мутация Б1), благодаря чему для облигатного самоопылителя удается сравнительно легко обеспечить систему размножения, характерную для перекрестника

При формировании синтетической популяции проводились последовательно следующие циклы - I - получение простых гибридов между (Ь езси1епШт х дикий вид), II - на форму наносили смесь пыльцы III - самоопыление полученных гибридов, IV - выщепляющиеся формы б1 опыляли смесью пыльцы диких видов, V - самоопыление полученных гибридов и т д

Установлено (данные по Р4), что многовидовые рекомбинации действительно приводят к выщеплению генотипов, значительно перекрывающих спектр изменчивости потомства простых двухвидовых гибридов, появляются формы с необычной морфологией листа и соцветия, резко увеличенным числом цветков, коротким вегетационным периодом, высокой завязываемостью плодов при пониженной освещенности

Для увеличения возможностей перекомбинации генов диких видов на одном из этапов создания интегрированной популяции - выщепляющиеся генотипы б1 опыляли смесью пыльцы (Ь реппеНп, Ь гшпиШт, Ъ ЫгеиШт уаг §1аЬгаШт) Полученная популяция состояла из генотипов трех фено типических групп (табл 16)

Разное количественное соотношение генотипов в группах можно объяснить несовместимостью при опылении-оплодотворении, конкуренцией и элиминацией на разных этапах онтогенеза Для каждой из групп характерно было появление генотипов, в которых сочетаются признаки разных видов Так, в группе 1, получены генотипы, которые сочетали в себе опушение (характерный признак Ь Ьтийип уаг glabratum), раннее цветение и хорошее завязывание плодов (характерное для Ь ттиШт) В группе 3, наблюдали растения внешне сходные с Ь ЫгеиШт уаг §1аЬгаШш,

но сочетающие в себе раннее цветение и завязывание плодов с отсутствием опушения Фертильность пыльцы в изучаемых фенотипических группах варьировала в самых широких пределах

Таблица 16

Фертильность генотипов в основных фенотипических группах

Фено типическая Число Фертильность Доля растений,

группа растении пыльцы, % завязавших плоды, %

1, реппеПи 97 24,3 - 94,4

в т ч опушенные 17 33,7 - 84,9 9,3

раннее цветение 9 37,2 - 82,6

Ь гшпШит 14 91,9-98,7 100

Ь ЬизиШт уаг $1аЬгаШт 22 62,6 - 98,2

в т ч раннее цветение 3 87,2 - 96,0 22,7

Анализируя данные по морфологическим признакам, очень сложно установить компоненты каких видов присутствуют в данном генотипе (т к по фенотипу каждое из растений Р6 соответствует какому-нибудь одному из видов, участвующих в скрещивании) Для того, чтобы определить, компоненты каких видов составили данный генотип, использовали

Рис 12 Схема электрофоретических спектров активности пероксидаз листьев томата у основных видов рода Ьусорегешоп и гибридов а - Ъ еэсикпиип, 6-1, реппеПи, в - Ь пнпиилп, г — Ь ЬизиШт уаг glaЪratum, д, е - гибриды

Оценка исходных компонентов скрещивания показала наличие в спектрах пероксидаз, полос специфических для каждого вида Так, для Ь ЫгеиШт уаг glabratшn характерны полосы с электрофоретической подвижностью 0,47, 0,66, 0,75; Ь пипиПш - 0,82 и Ь реппеПи - 0,84 Сочетание таких полос дает основание считать, что данный генотип многовидовой рекомбинант

Совместный анализ морфологической и электрофоретической оценки подтверждает, что в синтетической популяции происходит формирование сложных гибридных генотипов, сочетающих гены и блоки генов нескольких видов

электрофорез (рис 12)

Отбор прорастающей пыльцы томата на устойчивость к капамицину m vitro

Сегодня отбор на гаплоидном уровне развития растений (гаметофитная селекция) рассматривает как один из перспективных методов направленного изменения качества (устойчивость к абиотическим стрессорам) спорофитного поколения На основании предположения о «выраженности» части спорофитного генома в гаплоидной фазе была высказана мысль, что имеется значительная степень перекрывания между двумя фазами жизненного цикла (Ми1саЬу, 1971), те микрогаметофитный признак скоррелирован с аналогичным спорофитным признаком

Нами предпринята попытка установить корреляционную связь между спорофитом и гаметофитом растений томата по признаку устойчивость к канамицину Выявить различия между гомо- и гетерозиготным состоянием у растений, устойчивых к канамицину с помощью оценки на уровне гаметофита -стадия зрелой пыльцы В исследование использовали пыльцу трансформированного межвидового гибрида томата Ь еэсикпшт (Факел) х Ь регте11и

Эффект влияния концентрации канамицина (Км) на прорастание пыльцы у трансформированных (устойчивых) и контрольных (неустойчивых) растений показан на рисунке 13 Отличия между гомо- и гетерозиготным состоянием, как и между устойчивым и неустойчивым генотипами, сравнительно просто выявляются благодаря гаплоидности генома пыльцы

120 -

40 -j 20 1

о

0 50 100 200 300 400 500 600 700 800

Рис 13 Влияние концентраций канамицина на прорастание пыльцы

томата

1 и 2 гомозиготный и гетерозиготный генотипы устойчивые к канамицину, 3 - контрольный генотип (неустойчивый)

Добавление Км в питательную среду (ПС) ингибирует у пыльцы томата рост пыльцевых трубок Начальный эффект действия Км на пыльцу

32

контрольных растений отмечался уже при концентрации 50-100 мкг/мл. При этом отмечено, что с увеличением концентрации Км, происходило постепенное ингибированне прорастания пыльцы для всех генотипов (рис. 14).

а %

Рис.14. Оценка прорастания пыльцевых зерен томата при разных концентрациях канамицина (Км). 1 - 0 мкг/мл Км; 2 - 500 мкг/мл Kit; 3 - 800 мкг/мл Км; А - контроль; Б - устойчивый

Эффекты действия экзогенной ДНК у межвидового гибрида томата

В 60-80 годы прошлого века большие надежды связывали с методами экспериментального мутагенеза и межвидового рекомбиногенеоа для повышения эффективности практической селекции растений.

Однако перекомбинация генов при внутривидовой гибридизации не может в полной мере стать донором полезных генов, а межвидовая, как правило, ограничена барьерами половой несовместимости (Жученко, Король, 1985).

Сегодня ДНК изучается как мутагенный фактор, модификатор повреждений, вызываемых радиацией и химическими мутагенами, а также как фактор направленной передачи признаков от донора к реципиенту по типу генетической трансформации. ДНК не вызывают больших нарушений хромосом, характеризуются избирательностью действия, вызывая мутации в немногочисленных локусах с пышкой частотой, а также обладают продленным мутагенным действием, индуцируя мутации в более поздних поколениях.

Устойчивые к канамицину генотипы получены в результате проведения межвидового скрещивания Ь. езсЫепШт (сорт Факел) х Ь. реппеПп с использованием в качестве чужеродной экзогенной ДНК плазм ид, содержащих ген устойчивости к канамицину (Чесноков и др., 1995).

Для дальнейшей работы нами отобрано два генотипа р! 2-83 (2) и 2-83(4), контрастных по окраске и массе плода Из семян Б] самоопыленных гибридов сформированы две популяции (красноплодная и желтоплодная) и проведено их изучение В полученных популяциях Р2 наблюдали расщепление по форме и размеру растения, стерильности, завязываемости, а также окраске и массе плода

Рис 15 Электрофореграммы белков из подкистных листьев гибридов Ь езсЫепШт х Ь реппеПп 1 - Ь езсЫспипп сорт Факел, 2 -Ь реппеПп, 3 - гибрид 2-83(2), 4-гибрид 2-83(4), 5 - гибрид 3-83(2), б -14 - генотипы из расщепляющихся популяций 010 и 011

toc, г2

На основе полиморфизма тотальных легкорастворимых белков, проведен сравнительный электрофоретический анализ белковых зон Выявлена изменчивость исследуемых генотипов F2 по спектральному составу и количественному соотношению фракций белков подкистных листьев гибридов L esculentum х L реппеПп (рис 15) Это согласовывается с выявленной морфологической изменчивостью у изучаемых генотипов Кроме того, в опытных популяциях F2 наблюдалось довольно низкое число стерильных растений (до 12%) В контрольной же популяции до 45% гибридных генотипов являлись стерильными или полустерильными, слабо развитыми, либо с уменьшенной жизнеспособностью пыльцы (до 10-25% растений), что согласуется с известными литературными данными (Соловьева, 1970, Жученко и др, 1984)

Изменчивость химического состава плодов томата

В настоящее время вновь актуальной стала селекция на высокое содержание биологически ценных компонентов в плодах томата, которая должна учитывать колебания этих показателей и их наследственную природу (Baldwin, Goodner, Bartz, 2006)

Полученные результаты по химическому составу плодов гибридов Fi приведены в таблице 17

12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

42_ 37~

21_ 19~

Биохимический анализ плодов томата отобранных нами с 9-ти устойчивых к канамицину генотипов гибрида Ъ езсикпШш х Ь реппеНп, как опытных, так и контрольного генотипов, выявил повышенное содержание в них таких ценных питательных веществ как белки, углеводы (сахара, сухое вещество), витамин С и кислотность, как титруемая, так и активная, что, наряду с морфологическими признаками выгодно отличает, опытные генотипы, полученные с использованием чужеродной плазмидной ДНК, от контрольных, в которых этот фактор экзогенного воздействия на геном отсутствует

Таблица 17

Оценка химического состава плодов томата Ь еБсикпШш х Ь реппеНп устойчивого к канамицину

Генотип Сухое Аскорб Общий Кол-во Титруем Активн.

в-во, % к-та, мг% сахар,% белка, % кпс-ть, % кис-ть, рН

Р) Контроль* 7,50 25,20 3,22 17,60 0,60 4,35

Р] Ь еБси1епШт 6,80 26,90 3,10 15,70 0,48 4,60

Рг Ь реппеНп 7,40 22,60 3,45 17,60 0,67 4,12

Р] опытные

2-83(1) 7,90 27,30 3,21 18,90 0,51 4,51

2-83(2) 8,20 27,90 3,43 19,10 0,55 4,43

2-83(3) 7,70 27,50 3,35 18,60 0,46 4,25

2-83(4) 8,40 28,00 3,39 18,80 0,49 4,48

2-83(5) 7,60 27,10 3,27 18,40 0,53 4,58

3-83(1) 7,50 27,30 3,14 18,00 0,44 4,29

3-83(2) 8,00 27,60 3,31 18,60 0,47 4,52

3-83(3) 7,80 27,20 3,19 18,30 0,61 4,47

3-83(4) 8,10 27,50 3,23 18,50 0,56 4,54

* в качестве контроля использовался гибрид, полученный без обработки экзогенной ДНК

Генотипнческая изменчивость в Г5 - Г8.

Морфологический анализ в популяциях Р5 - Б8 показал высокую гетерогенность растений и выявил формы с признаками не характерными для обоих родителей

Проведенный 11АРО анализ показал наличие у некоторых генотипов зоны амплифицированной ДНК, характерной для Ь реппеНп, что подтверждает гибридную природу полученных генотипов (рис 16) У большей части гибридов выявлены новые зоны амплифицированной ДНК, что свидетельствует о значительной перестройке генома В популяциях отобраны генотипы адаптивные к неблагоприятным факторам среды

Из полученных результатов следует, что использование экзогенной ДИК при межвидовой гибридизации приводит к расширению спектра генотипической изменчивости, а также к получению новых трансфессивных генотипов с хозяйственно ценными признаками.

Появление подобных форм становится возможным н результате одновременного прохождения двух формообразовательных процессов (рекомбннащгонного и мутационного), в результате чего накопленная потенциальная изменчивость гетерозигот высвобождается с выражением в доступных для действия отбора различиях между генотипами.

Таким образом, из приведенных результатов исследований следует, что использование экзогенной ДНК при межвидовом скрещивании приводит к расширению спектра генотипической изменчивости, а также к получению в короткие сроки межвидовых гибридных генотипов с ценными сельскохозяйственными признаками.

12 3 4 5 6 7 8 9 10 I! ¡2 13 14 15 16 17

Рис. 16, ЯЛРБ спектры амлифицированной ДНК межвидовых гибридов Ьусорегасоп гасЫепшт и [^усрегасоп реппеИп, полученных при использовании экзогенной ДНК, с праймером 4-70-1.

Дорожки: 1 - Ь- регтеПп; 2 - Ь. еЕси!еп1ит; 3-17 - Р5 полового потомства гибридов {1,. сяси1епшт х I - реплеНм), полученного после ряда самоопылений

Тогда как обычным гибридологическим путем на достижение подобного результата необходимо затратить несколько лет. Полученный генетический материал, несомненно, представляет большой интерес для генетики и селекции, т.к. при этом в получаемых популяциях, помимо обычных рекомбинантных форм, появляются новые трансгрессивные и необычные мутантные формы с признаками, не присущими обоим родителям.

выводы

1 Формируя потенциал генетической изменчивости при межвидовой гибридизации необходимо учитывать такие особенности, как динамическую организацию мейоза, архитектуру системы генетического контроля рекомбинации, систему регуляции генетической изменчивости в популяции, связь механизмов рекомбинаций и мутаций

2 Комплексная оценка коллекции маркерных генов томата показывает эффективность широкого использования ее в селекционно-генетических исследованиях, в качестве источника важных хозяйственно ценных признаков и исходного материала при гибридологическом анализе

3 Разработанный метод оценки вероятных характеристик разнообразия морфофизиологических маркеров вида растений пригоден для прогнозирования таких параметров как количество маркеров, проявляющихся на отдельных этапах онтогенеза и органах растения, сроков выявления определенной доли маркерного потенциала вида и других

4 Гибриды культурного томата с представителями рода Lycopersicon Tourn характеризуются пониженным уровнем обменов частоты хиазм (диапазон изменения 14,3-16,8, а в контроле 19,4)

5 Частота кроссинговера в отдельных маркерных зонах хромосом резко подавлена (для зон aw-d, sy-bls, fui-e, hl-a при скрещивании с L minutum, L hirsutum glabratum и L pennelln и для зон Me-vvv, hl-a при скрещивании с L pimpinellifolium и L racemigerum) и увеличена в зоне wv-d при скрещивании с L hirsutum glabratum, причем степень изменения rf в целом не коррелирует с существующими таксономическими критериями

6 В старших поколениях уровень обмена выше (rf 15,2±2,52), чем в F| (rf 12,6±1,95), а генотипы из F2 с максимальным значением rf (27,2±3,45, 25,6±3,63) более чем вдвое превосходят соответствующее значение для Fj

7 По большинству маркерных зон уровень кроссинговера в мужском мейозе (rf¿?) значимо выше, чем в,женском (rfc) Особенно велики различия rf<? и rfj в зоне hl-a у гибрида с L racemigerum В этой зоне кроссинговер в макроспорогенезе полностью подавлен Для этого же гибрида характерно резкое снижение rf и в зоне aw-d Причем различия носят ярко выраженный сегментоспецифический характер

8 Выявлена активность (по зоне hl-a) факторов индуцирования рекомбиногенеза - ММЦ, низкой и высокой температуры При этом действие температур наиболее эффективно на предмейотической стадии, ММЦ - в мейозе

9 Стерильные гомозиготные растения партенокарпического сорта Северянин, бессемянность плодов которого обусловлена наличием гена ра1-2, по сравнению с фертильными характеризуются пониженной средней частотой хиазм на мейоцит У фертильных партенокарпических растений рекомбинация поддерживается на более высоком уровне за счет большей частоты бивалентов с множественными обменами

10 Создание синтетических многовидовых популяций способствует формированию гибридных генотипов, сочетающих гены и блоки генов нескольких видов, что представляет интерес для селекции

11 Установленные коррелятивные связи между спорофитом и гаметофитом растений по признаку устойчивости к канамицину позволяют использовать гаметную селекцию (на стадии зрелой пыльцы), с введением экзогенных рекомбинантных маркерных генов, как более простой способ отбора трансформированных генотипов (стадия спорофита) с возможным разделением гомо- и гетерозигот по трансформированному гену (признаку)

12 Введение чужеродной экзогенной ДНК в интактные растения томата посредством прорастающей пыльцы в сочетании с половой гибридизацией позволяет значительно расширить спектр генотипической изменчивости, обогатить генофонд и сократить время на получение ценного исходного материала для селекции

РЕКОМЕНДАЦИИ

1 В селекционно-генетических исследованиях с использованием культуры томата необходимо более широко использовать маркерную коллекцию, позволяющую решать теоретические и практические задачи -расширение спектра генетической изменчивости, разработка методов гаметного отбора на устойчивость к неблагоприятному воздействию факторов среды, введение в селекционные линии генов, контролирующих хозяйственно ценные признаки т д

2 В селекционном процессе в качестве источников холодоустойчивости, жаростойкости, продуктивности и высоких биохимических показателей плодов использовать созданные 6 линий томата, полученные посредством межвидовой гибридизации (Линия 1-12, Майя, Надежда, Линия 73, Линия 21, Фокус)

3. Предлагается использовать экзогенную ДНК для получения наследственных изменений при межвидовой гибридизации в селекционной практике и генетических исследованиях высших растений

Список работ опубликованных по теме диссертации

1 Бочарникова, Н И Особенности рекомбинации у межвидовых гибридов томата /НИ Бочарникова //Сб «Экологическая генетика растений и животных» Кишинев, 1987 - С 54-55

2 Бочарникова, НИ Сцепление между локусами количественных признаков и маркерными локусами Сообщение V Совместный анализ нескольких маркерных и количественных признаков /А Б Король, И А Прейгель, НИ Бочарникова // Генетика - 1987 - Т 23 - № 8 - С 14211431

3 Бочарникова, НИ Оценка совместного действия митомицина С и температурного стресса на рекомбинацию /Н И Бочарникова, А Б Король // Сб докладов V съезда генетиков и селекционеров Молдавии - 1987 - С 14

4 Бочарникова, Н И Гормональный баланс у карликовых и сильнорослых мутантов томата на ранних этапах онтогенеза / Э Н Кириллова, Н И Бочарникова // Сб докладов V съезда генетиков и селекционеров Молдавии - 1987-С 45-47

5 Бочарникова, НИ Половые различия по частоте кроссинговера у томата и арабидопсиса / А А Жученко, А Б Король, И Ю Визир, Н И Бочарникова И А Заморзаева//Генетика - 1988 -Т24 - № 9 - С 15931601

6 Бочарникова, Н И Эколого-генетические основы селекции томата / А А Жученко, А Б Король, А П Самовол, В Г Грати, А Н Кравченко, В А Добрянский, В А Смирнов, Н И Бочарникова / Кишинев «Штиинца» -1988-430 с

7 Бочарникова, Н И Рекомбинация и межвидовой перенос генов/ А Б Король, НИ Бочарникова// Interspecific hybridization in plant, Sofia - 1988 -P 14-28

8 Бочарникова, H И Способ получения гибридных семян томата /ПК Кинтя, Н Е Мащенко, Н И Бочарникова, Т И Шиш / Авторское свидетельство, 475928/13 от 20 11 89

9 Бочарникова, НИ Способ получения гибридных семян томата (стероидные гликозиды ряда фурастанол из семян картофеля) /ПК Кинтя, Н Е Мащенко, Н И Бочарникова, Т И Шиш / Авторское свидетельство, 4770980/13 от 20 11 89

10 Бочарникова, НИ Использование фенотипических генов-маркеров для изучения особенностей онтогенеза томата / НИ Бочарникова, ИВ Ущаповский // Сб «Генетика и селекция растений», Ташкент - 1990 - С 33-36

11 Бочарникова, Н И Некоторые подходы в использовании маркерной коллекции томата в генетико-селекционных работах / НИ Бочарникова, И В Ущаповский // Сб «Генетика и селекция растений», Ташкент - 1990 -С 36-38

12 Бочарникова, НИ Влияние генотипической среды на частоту кроссинговера у растений томата / НИ Бочарникова, ИВ Ущаповский, ЭФ Казанцев//Генетика -1991 -Т 27 - №2 - С 361-363

13 Бочарникова, Н И Рекомбинация у межвидовых гибридов томата / НИ Бочарникова // Сб по генетическим аспектам, интродукции, аклиматизации и интродукционной селекции растений Новосибирск -1991 -С 23-32

14 Бочарникова, НИ Слабый электрический ток как фактор стимуляции процессов минерального питания и роста растений / ТГ Мустафаева, С Н Маслоброд, Н И Бочарникова, В А Воронцов, М И Боагэ // Физиология и биохимия культурных растений - 1991 - т 23 - № 6 -С 534-541

15 Bochamikova, N Investigation of auxms and growth inhibitors of tomato mutants diffenng in growth power/ E Kinllova, N Bochamikova, G Balmush // Sym «Biochemical Mechanisms involved in growth regulation», Milan, Italia - 1991 -P 56-58

16 Бочарникова, H И Мутантные формы томатов /НИ Бочарникова, В М Козлова / Кишинев, «Штиинца» - 1992 - 62 С

17 Бочарникова, НИ Подходы использования маркерной коллекции томата в генетико-селекционных работах /НИ Бочарникова, В М Козлова // Genetica si ameliorarea plantelor si ammalelor m Moldova - 1992 - С 257-259

18 Бочарникова, НИ Использование антиоксидантов стероидной природы для получения гибридных семян томата / НЕ Мащенко, НИ Бочарникова, П К Кинтя, В М Козлова, Т И Прасол // Сб «Биоантиоксидант» Москва - 1992 -С 45-48

19 Бочарникова, Н И Маркерная коллекция томата и ее использование в селекции /НИ Бочарникова // Научно - технический бюллетень ВНИИР -

1992 -вып 228 - С 8-12

20 Бочарникова, Н И Маркерная коллекция томата /НИ Бочарникова // Сб «Изогенные линии и генетические коллекции» Новосибирск - 1993 -С 137-139

21 Бочарникова, Н И Оценка электрофоретических белковых спектров у мутантных по признаку «тип-соцветия» форм томата / В Н Сенкж, Ю В Чесноков, Н И Бочарникова, В М Козлова // Известия АН РМ, сер биол и хим наук - 1993 -№5 -С 72-73

22 Бочарникова, Н И Использование фенотипических генов-маркеров для изучения особенностей онтогенеза томата / ЭН Кириллова, НИ Бочарникова, Г Т Балмуш, М М Руссу, В М Козлова // Сб III съезда ВОФР Санкт-Петербург -1993 -С 325

23 Bochamikova, N Genetic variability m tomato / Yu Chesnokov, N Bochamikova, V Kozlova / Seventeenth International Congress of Genetics -

1993 Birmingham, United Kingdom - P 117

24 Bochamikova, N Tomato productive strains on the base of Interspecific hybrid / Yu Chesnokov, N Bochamikova, V Kozlova / Proceedings of the XII Eucarpia Meeting on Tomato Genetics and Breeding - 1993 -P 241-246

25 Bochamikova, N Physiological peculiarities of tomato mutants diffenng in the trait- «inflorescence type» / E Kinlova, N Bochamikova, G Balmush, M

Russu, S Toma / Proceedings of the XII Eucarpia Meeting on Tomato Genetics and Breeding,-1993 -P 187-192

26 Bocharmkova, N The effects of exogenous DNA action m tomato / Yu Chesnokov, G I Sedov, N Bocharmkova, V Kozlova // Cong XVIII al Acad Romano-Americano de Stnnte si Arte MOLDOVA deschiden stimtifice si culturale spre vest - 1993 - № 3 - P 157

27 Bocharmkova, N Genetic variability upon tomato transformation via germinating pollen / Yu Chesnokov, N Bocharmkova, V Kozlova // International Sym Plant Biotechnology and Genetic Engineering Kiev - 1994 -P45

28 Bocharmkova, N Utilization of the exogenic DNA in tomato interspecific hybridization / N Bocharmkova, V Kozlova, Yu Chesnokov / Conf Nat «Probleme actuale geneticu, biotehnologiei si ameliorani», Chishmau -1994 -P 117-118

29 Bocharmkova, N Genetic variability in tomato interspecific hybrid / Yu Chesnokov, N Bocharmkova, V Kozlova//Solanaceae Newsletter - 1994 - Vol 4 -N1 -P 45

30 Бочарникова, НИ Фенотипическая оценка признаков расщепляющихся популяций F2 межвидового гибрида томата / НА Виконская, Н И Бочарникова, Ю В Чесноков // Известия АН РМ сер биол ихим наук - 1994 -N5 - С 72-73

31 Бочарникова, НИ Способ получения исходного материала для селекции томата / Ю В Чесноков, Н И Бочарникова, В М Козлова / Авторское свидетельство 043357 от 6 10 94

32 Бочарникова, НИ Особенности поведения хромосом в мейозе у партенокарпических форм томата / НИ Бочарникова, JIA Настас // Известия АН РМ сер биол и хим наук - 1994 - № 4 - С 22-25

33 Бочарникова, Н И Эффекты действия экзогенной ДНК у томата II Генетическая изменчивость /НИ Бочарникова, Ю В Чесноков, В М Козлова//Генетика - 1995 -Т31 -№5 - С 692-696

34 Бочарникова, НИ Вторичные метаболиты растений стероидные гликозиды - как индукторы оплодотворяющей способности пыльцы / Н Н Балашова, Н И Бочарникова // Сб «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их практического использования» Пущено - 1995 - С 204206

35 Бочарникова, Н И Использование мутантной коллекции томата в селекции /НИ Бочарникова, Н Н Балашова, В В Даус // Научные труды по селекции и семеноводству Москва ВНИИССОК - 1995 - Т 1 - С 160-169

36 Бочарникова, Н И Рекомбинация в роде Lycopersicon Tourn /НИ Бочарникова // Научные труды по селекции и семеноводству Москва ВНИИССОК- 1995 -Т 1 -С 76-81

37 Бочарникова, НИ RAPD анализ межвидовых гибридов Lycopersicon esculentum Mill и Solanum pennelli Cor полученных при опылении с экзогенной ДНК / ТП Супрунова, ГЕ Позмогова, НИ Бочарникова, ДБ Дорохов // Международная конференция, Посвященная памяти академика А А Баева Москва -1996 - С 40

38 Bocharnikova, N Use of exogenous DNA in interspecific tomato hybridization / Yu Chesnokov, N Bocharnikova, V Kozlova // The 7-th International Pollination Symposium Canada - 1996 - P 7

39 Bocharnikova, N RAPD analysis of interspecific hybrids Lycopersicon esculentum Mill and Solanum pennelln Cor Obtained by means of pollination with exogenous DNA / TP Suprunova, G E Pozmogova, N I, Bocharnikova, D В Dorokhov // The 7-th International Pollination Symposium Canada - 1996 -P 42

40 Бочарникова, H И Генетическая изменчивость у межвидового гибрида помидоров при действии экзогенной ДНК /НИ Бочарникова, В М Козлова, Ю В Чесноков // Сб «Селекщя овочевих i баштанних культур на гетерозис» Харьков -1996 - С 11

41 Бочарникова, НИ Особенности патогенеза вызываемого вирусом табачной мозаики у хлорофильных мутантов томата / В П Шатило, Н И Бочарникова, В В Даус, Н Н Балашова // Доклады РАСХН - 1997 - № 3 -С 15-17

42 Бочарникова, Н И Патосистема «хлорофилльные мутанты томата -ВТМ» как модель для изучения механизмов толерантности к вирусам / В П Шатило, В П Музыкантов, Н И Бочарникова, Н Н Балашова // Сельскохозяйственная биология - 1997, - №3 - С 116-124

43 Бочарникова, Н И Расширение спектра генетической изменчивости у межвидового гибрида томата при действии экзогенной ДНК / НИ Бочарникова // Сб VII съезда Белорусского общества генетиков и селекционеров Горки - 1997 - С 57-60

44 Бочарникова, НИ Пасленовые культуры томат, перец, баклажан, физалис / В Ф Пивоваров, М И Мамедов, Н И Бочарникова / Москва -1998 -294 С

45 Бочарникова, Н И Генетическая изменчивость у межвидового гибрида томата при действии экзогенной ДНК /НИ Бочарникова //Сб «Новые методы селекции и создание адаптивных сортов сельскохозяйственных культур результаты и перспективы» Киров - 1998 -С 10-11

46 Бочарникова, Н.И. Связь между изменчивостью белкового спектра и адаптивными признаками в популяции F2 томата /НИ Бочарникова //Сб «Новые методы селекции и создание адаптивных сортов сельскохозяйственных культур результаты и перспективы» Киров - 1998 -С 105-106

47 Bocharnikova, N Genetic variability in interspecies syntetic population of tomato / N Bocharnikova / National symposium on «Emerging Scenario m Vegetable Research and Development» Indian - 1998 -P 56

48 Бочарникова, H И Использование маркерной коллекции мутантов томата для выявления механизмов устойчивости к вирусам / В П Шатило, Н И Бочарникова, В П Музыкантов, Н Н Балашова // Сб «Генетические коллекции овощных растений» Санкт-Петербург ГНЦ-ВИР - 1999 - ч 2 -С 5-18

49 Bocharnikova, N Genetic variability upon action exogenous DNA in tomato interspecific hybrids {Lycopersicon esculentum x L pennellu) / Yu Chesnokov, N Bocharnikova, V Kozlova // Molecular biology of tomato York UK - 1999 -P 21-22

50 Бочарникова H И Использование мутантной коллекции томата в селекции как источника хозяйственно ценных признаков /НИ Бочарникова // Сб «Селекция и семеноводство овощных культур в XXI веке» Москва ВНИИССОК -2000 -Т1 -С 131-135

51 Бочарникова, НИ Использование 6-0-сульфата капсикозида для получения гибридных семян томата /НЕ Мащенко, Н И Бочарникова, П К Кинтя // Сб «Селекция и семеноводство овощных культур в XXI веке» Москва ВНИИССОК - 2000 - Т 2 - С 74-75

52 Бочарникова, Н И Мутантная коллекция томата - источник хозяйственно-ценных признаков для селекции / НИ Бочарникова // Сб «Сохранение и использование генофонда в селекции овощных и плодово -ягодных культур на юге России Крымск - 2000 - С 15-18

53 Бочарникова, Н И Дикорастущие виды рода Lycopersicon Tourn / НИ Бочарникова // Сб «Генетические коллекции овощных растений» Санкт-Петербург, ГНЦ-ВИР - 2001 -чЗ -С 94-104

54 Бочарникова, Н И Коллекция мутантных образцов томата /НИ Бочарникова // Сб «Генетические коллекции овощных растений» Санкт-Петербург, ГНЦ-ВИР -2001 -чЗ -С 104-131

55 Бочарникова, Н И, Козлова В М Перспективы использования генетической коллекции мутантов томата в теории и практике селекции / Бочарникова, Н И, Козлова В М // Материалы научно-генетической конференция ТСХА -2002 - С 162-164

56 Бочарникова, НИ Оценка разнообразия по морфологическим маркерам / А В Смиряев, Н И Бочарникова // Генетика - 2002 - т 38 -№7 - С 995-1000

57 Бочарникова НИ Действие экзогенной ДНК на генетическую изменчивость межвидового гибрида томата /НИ Бочарникова // Тезисы Международной научно-практической конференции по пасленовым культурам Астрахань - 2003 - С 24-28

58 Бочарникова, НИ Использование мутантной коллекции томата в теории и практике /НИ Бочарникова, В М Козлова // Материалы международного совещания 16-18 декабря 2003 г ВНИИССОК - С 361363

59 Бочарникова, Н И Создание новых много маркерных линий томата /А В Куземенский, В А Кравченко, В В Еременко, И И Семененко, Р А Тимниченко, Н И, Бочарникова // Bichiik Харювского национального аграрного университету Сер Бюлопя -2003 -№3(2) - С 103-108

60 Бочарникова, НИ Гены, контролирующие пигментный состав плода томата /НИ Бочарникова // Материалы международного симпозиума «Современное состояние и перспективы развития селекции и семеноводства овощных культур» Москва -2005 - Т 1 -С 173-176

61 Бочарникова, НИ Мутантный генофонд томата и его использование в эколого-генетических исследованиях / Н И Бочарникова // Экологическая генетика культурных растений Материалы школы молодых ученых Краснодар -2005 -С 191-199

62 Бочарникова, Н И Использование генетической коллекции мутантов томата в теории и практике селекции / В М Козлова, Н И Бочарникова // Доклады научно-производственной конференции «Овощебахчевые культуры и картофель» Тирасполь -2005 -С 36-39

63 Bocharmkova, N Genetic variability in tomato / N Bocharmkova, Yu Cheesnokov // Tomato Breeders Round Table & Tomato Quality Workshop Tampa Florida USA -2006.-S 21

Зак 326

2,75 печ л

Тир 100 экз

Центр оперативной полиграфии ФГОУ ВПО РГАУ - МСХА им К А Тимирязева 127550, Москва, ул Тимирязевская, 44

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Вольтерс, Ирина Альвиановна

Введение

1. Обзор литературных источников

1.1 Строение и плотность почвы в зависимости от предшествен- 7 ников и способов основной обработки почвы

1.2 Структура почвы в зависимости от обработки почвы

1.3 Водный режим почвы и способы его регулирования

1.4 Обеспечение почвы органическим веществом 27 и её биологическая активность

2. Место, условия и методики проведения опыта

2.1 Почвенно-климатические условия

2.2 Общие условия проведения опыта

2.3 Методики проведения опыта

2.4 Основные технологические агроприёмы при возделывании 48 озимой пшеницы

3. Результаты исследований

3.1 Влажность почвы и запас продуктивной влаги в зависимости 51 от предшественников и способов основной обработки почвы

3.2 Влияние предшественников и способов основной 70 обработки почвы на её общие физические свойства

3.3 Влияние способов основной обработки почвы 81 и предшественников на структурно-агрегатный состав пахотного слоя

3.4 Биологическая активность почвы

3.5 Влияние способов основной обработки почвы и предшествен- 93 ников на урожайность и качество зерна озимой пшеницы

4. Экономическая эффективность производства зерна и способа 98 основной обработки почвы

Выводы

Предложения производству

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Влияние предшественников озимой пшеницы и способов основной обработки почвы на агрофизические свойства чернозёма выщелоченного"

В земледелии важнейшими задачами являются повышение эффективности использования пашни и плодородия почвы. От плодородия почвы в значительной степени зависит рост и развитие растений, а, следовательно, и урожайность сельскохозяйственных культур.

Для расширенного воспроизводства почвенного плодородия большое значение имеют агрофизические факторы, характеризующие оптимальное сложение пахотного слоя.

Гумус, как интегральный показатель почвенного плодородия, определяет многие почвенные характеристики и тесно связан с большинством из них. В свою очередь, от гумуса зависят плотность, структурный состав, влажность, тепловой режим и другие. Без определённого минимума гумуса в почве не может быть достаточного плодородия почвы. Поэтому весьма важно изучение влияния агротехнических приёмов на баланс гумуса.

Обработка почвы - важное звено в системе агротехнических мероприятий. Обработка почвы оказывает влияние на мобилизацию её плодородия, минерализацию органического вещества и физические свойства почвы.

Необходимо отметить роль предшественников на мобилизацию факторов почвенного плодородия. Учёными Ставропольского государственного аграрного университета проведена классификация этих факторов.

В условиях многолетнего многофакторного стационарного полевого опыта, принадлежащего опытной станции Ставропольского государственного аграрного университета в 2003-2005 гг., нами велись исследования по изучению влияния различных предшественников и способов основной обработки почвы на агрофизические факторы плодородия почвы, величину и качество урожая озимой пшеницы, возделываемой в умеренно влажной зоне на чернозёме выщелоченном.

Актуальность темы. Изучение влияния агрофизических и биологических свойств почвы на сохранение и повышение её плодородия - одна из важнейших задач, решению которой в настоящее время уделяется недостаточно внимания.

Агрофизическая характеристика почвы является важной составной частью всех основных составляющих земледелия: систем обработки почвы, систем севооборотов и других. Изучение физических почвенных процессов, приведение их в соответствие с потребностями культурных растений с целью получения максимально возможной величины и качества урожая при одновременном сохранении плодородия почвы, является одной из актуальных задач земледелия.

Почва постоянно развивается, в итоге её плодородие - свойство динамичное, заметно изменяющееся как в естественном состоянии, так и при производственном использовании. Направление и скорость изменений почвенных процессов зависят от многих природных факторов и антропогенного воздействия. Одни элементы плодородия отличаются значительной динамичностью и изменчивостью: водный режим, структура почвы, содержание почвенного воздуха, тепловой режим и прочие. Другие - минералогический и гранулометрический составы, почвообразующие породы - стабильны.

Изучение влияния различных предшественников и способов основной обработки почвы на агрофизические факторы плодородия, величину и качество урожая озимой пшеницы, в условиях умеренно влажной зоны на чернозёме выщелоченном является актуальным в современных условиях и этому посвящена данная научная работа.

Цель и задачи исследований. Цель работы - определить наиболее эффективные способы основной обработки почвы после различных предшественников под посев озимой пшеницы. Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи, предусматривающие изучение влияния предшественников и способов основной обработки почвы на:

- водный режим почвы;

- плотность, общую, капиллярную и некапиллярную пористости;

- структурно-агрегатный состав;

- водопрочность почвенных агрегатов;

- биологическую активность почвы;

- урожайность озимой пшеницы;

- экономическую эффективность;

Научная новизна. Впервые в умеренно влажной зоне изучено влияние предшественников и способов основной обработки почвы на основные агрофизические и биологические свойства чернозёма выщелоченного.

Практическая значимость. Использование отвального способа основной обработки почвы на чернозёме выщелоченном под озимую пшеницу после занятого пара (горох + овёс на зелёный корм) и гороха на зерно обеспечивает получение более высокой урожайности по сравнению с безотвальным рыхлением и мелкой обработкой.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на ежегодных научно-практических конференциях Ставропольского государственного аграрного университета в 2004-2007 гг. на Международных научно-практических конференциях (2004-2007 гг.).

Публикация результатов исследований. Основные результаты исследований опубликованы в десяти научных работах, в том числе две - в изданиях, рекомендованных ВАК, 2 - в материалах Международных конференций, 4 - в изданиях Всероссийского уровня; 4 - в сборниках научных трудов внутривузовских конференций краевого уровня.

Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и предложений производству. Работа изложена на 119 страницах компьютерного текста, включает 21 таблицу, 2 рисунка, 30 приложений. Список использованной литературы состоит из 154 источников, в том числе семь - иностранных авторов.

Заключение Диссертация по теме "Общее земледелие", Вольтерс, Ирина Альвиановна

выводы

1. Наиболее благоприятные условия по водно-физическим свойствам чернозёма выщелоченного перед севом озимой пшеницы складываются после предшественников занятый пар и горох на зерно. Мелкая обработка в качестве основной, обеспечивает наибольшее накопление продуктивной влаги в пахотном слое, что способствует дружным всходам.

2. Плотность почвы в слое 0-0,1 м перед севом озимой пшеницы практически не зависит от выбора предшественника и способа основной обл работки почвы и составляет 1,13-1,16 г/см . В слое 0,1-0,2 м плотность

-j по отвальному и безотвальному способам составляет 1,17 г/см , а по мелкой обработке - 1,38 г/см . В фазу полной спелости по всем вариантам в слое 0-0,2 м наступает равновесная плотность, которая составляет 1,39-1,47 г/см3.

3. Отвальный способ и мелкая обработка после занятого пара и гороха на зерно в фазу весеннего кущения обуславливают коэффициент структурности в пределах 1,6-1,8. После кукурузы на силос за счёт повышенной глыбистости этот показатель находится в пределах 0,8-1,2. В фазу полной спелости озимой пшеницы происходит значительное снижение коэффициента структурности по всем вариантам и находится в пределах 0,8-1,3.

4. От фазы весеннего кущения до фазы цветения озимой пшеницы по всем вариантам отмечается увеличение водопрочности почвенных агрегатов, а к фазе полной спелости этот показатель снижается и находится в пределах 49,9-65,0%.

5. Биологическая активность почвы максимально проявляется в посевах озимой пшеницы после предшественников горох на зерно и занятый пар по отвальному способу основной обработки почвы. В годы с недостаточным увлажнением наибольшая биологическая активность почвы обусловлена мелкой обработкой почвы.

6. Урожайность озимой пшеницы после занятого пара по отвальному способу основной обработки за период исследований составляет 3,56 т/га, по безотвальному рыхлению и мелкой обработке получена урожайность 3,36 и 3,12 т/га, соответственно.

7. Предшественник пар занятый оказывает наибольшее влияние на качество зерна озимой пшеницы по сравнению с горохом на зерно и кукурузой на силос: содержание клейковины - 26,4%, масса 1000 семян -39,3 г.

8. Возделывание после пара занятого по отвальному способу основной обработки почвы обеспечивает наиболее низкую себестоимость зерна озимой пшеницы и наиболее высокий уровень рентабельности -130,2%.

ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВУ

В условиях умеренно влажной зоны на чернозёме выщелоченном озимую пшеницу рекомендуется выращивать после пара занятого (горох + овёс на зелёный корм) и гороха на зерно по отвальному способу основной обработки почвы.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Вольтерс, Ирина Альвиановна, Ставрополь

1. Агеев, В.В. Интенсивное использование пашни. М.: Россельхозиз-дат, 1984.-200 с

2. Агеев, В.В. Корневое питание сельскохозяйственных культур / В.В. Агеев. Ставрополь: СГСХА, 1996 - 120 с.

3. Адерихин, П.Г.Влияние окраски почвы на её тепловой и питательный режим. «Почвоведение», № 5,1955.

4. Александрова, Л.Н. Органическое вещество почв и процессы его транс- формации. Л: Наука, 1980. - 238 с.

5. Антыков, А.Я. Почвы Ставрополья и их плодородие / А.Я. Антыков, А.Я. Стомарев. Ставрополь, 1970. - С.83-199.

6. Аристовская, Т.В. Микробиология процессов почвообразования / Т.В. Аристовская. Л.: Наука, 1980. - 287 с.

7. Афанасьев, Е.А. Чернозёмы в Средне-Русской возвышенности / Е.А. Афанасьев. М.: Наука, 1966. - 224 с.

8. Бабьева, И.П. Биология почв / И.П. Бабьева, Г.М. Зенова. Издательство Московского университета, 1983. - 247 с.

9. Белов, Г.Д. Новые принципы обработки почвы под зерновые: совмещение с.-х. операций / Г.Д. Белов. Минск, Урожай, 1980. - 10 с.

10. Буров, Д.И. Научные основы обработки почв Заволжья / Д.И. Буров. -Куйбышев, 1970.-294 с.

11. Бурбель, А.Ф. Агротехнология полей Юга России / А.Ф. Бурбель,

12. A.Н. Белан. Ейск, 1996. - 121 с.

13. Валкер, Н. Почвенная микробиология / Н. Валкер; Под ред. Д.И. Никитина. М.: Колос, 1979. - С. 21-48.

14. Васильев, A.M., Ревут, И.Б. Плотность почвы, оптимальная для роста сельскохозяйственных растений на южных карбонатных чернозёмах Целиноградской области. Сб. трудов АФИ, в 11, «Гидрофизика и структура почвы». Гидрометеоиздат, 1965. 242 с.

15. Васютин, М.М. Структурно-агрегатный состав выщелоченного чернозёма Краснодарского края при разных системах обработки почвы / М.М. Васютин, Р.Ф. Бунякина // Научные основы почвозащитного земледелия в Краснодарском крае Краснодар, 1988. - С.37-43.

16. Верзилин, В.В. Влияние способов возделывания озимой пшеницы на биологическую активность выщелоченного чернозёма / В.В. Верзилин. // Совершенствование полевых севооборотов ЦЧЗ: Сб. науч.тр. / ВГАУ -Воронеж, 1984.-С.31-38.

17. Вершинин, П.В. Почвенная структура и условия её формирования. Изд. АН СССР, 1958.-325 с.

18. Вершинин, П.В. // Основы агрофизики. М.: Физматгиз, 1959. - С. 209-404.

19. Вильяме, В.Р. Почвоведение. Земледелие с основами почвоведения/

20. B.Р.Вильямс. М.: Сельхозиздат, 1946.- 456 с.

21. Вильяме, В.Р. Собрание сочинений. М.: Сельхозиздат, 1963. - 580 с.

22. Вильяме, В.Р. Структура почв и урожай / В.Р. Вильяме. // Советская агрономия. 1946. - № 10. - С. 8-11.

23. Власова, О.И. Влияние предшественников и бессменных посевов озимой пшеницы на биологическую активность почвы / О.И. Власова. // Актуальные аспекты повышения плодородия почв: Сб. на-уч.тр./СГСХА Ставрополь, 1994. - С. 48-49.

24. Возняковская, Ю.М. Биологическая активность почвы и уровень эффективного плодородия в условиях интенсивного земледелия / Ю.М. Возняковская, Ж.П. Попова. // С. х. биология. - 1989. - № 5. - С. 8689.

25. Вольтере, И.А. Влияние предшественников и способов основной обработки на водопрочность почвенных агрегатов /И.А. Вольтере // Актуальные проблемы растениеводства Юга России: Сб. науч. тр. / СтГАУ. Ставрополь, 2004. - С.56-58.

26. Вольтере, И.А. Влияние предшественников и способов основной обработки почвы на доступную влагу под озимой пшеницей / И.А.Вольтерс, А.И. Тивиков // Университетская наука региону: Сб. науч. тр. / СтГАУ. - Ставрополь, 2005. - С.217-218.

27. Вольтере, И.А.Влияние предшественников озимой пшеницы на строение пахотного слоя / И.А. Вольтере, А.И. Тивиков // Проблемы производства продукции растениеводства на мелиорированных землях: Сб. науч. тр. / СтГАУ. Ставрополь, 2005. - С. 123-124.

28. Воробьёв, С.А. Земледелие / С.А. Воробьёв. М.: Колос, 1987. - 257 с.

29. Высоцкий, Г.Н. Гидрологические и геобиологические наблюдения в Велико-Анадоле / Г.Н. Высоцкий // Избр. соч. М., 1962. - Т.1. - С. 98158.

30. Гарбор, В.А. Исследование влияния воздействия движителей тракторов на почву при возделывании зерновых культур. Автореф. дис. на соиск. учён, степени канд., 1971. 348 с.

31. Гарифулин, Ф.Ш. Физические свойства почв и их изменение в процессе окультуривания. М.: Наука, 1979. - 154 с.

32. Гедройц, К.К. Избранные сочинения, т. I-III. М.: Сельхозгиз, 1955.

33. Голоусов, Н.С. Влияние обработки на агрофизические свойства почвы и урожаи полевых культур: Сб. науч. тр. ССХИ / Пути повышения плодородия почв Ставрополья. Ставрополь, 1984. - С. 17-21.

34. Голусов, Н.С. Влияние предшественников на плодородие выщелоченных чернозёмов и урожайность озимой пшеницы / Н.С. Голоусов, Ю.А. Юшко, Г.А. Шматко // Использование пашни. Сборник научных трудов. 1993.- С. 17-22.

35. Губанов Я.В. Озимая пшеница / Я.В. Губанов, Н.Н. Иванов // М.: Аг-ропромиздат, 1988.-С.93.

36. Гудзь, В.П. Обработка почвы и предшественники озимой пшеницы /

37. B.П. Гудзь, А.А. Цюк, В.Н. // Земледелие. 1998. - № 2 .- С.22 - 23.

38. Гулидова, В.А. Минимальная обработка почвы под озимую пшеницу /В.А. Гулидова. // Земледелие. 1998. - № 5. - С.21.

39. Далин, А.Д., Павлов П.В. Ротационные грунтообрабатывающие и землеройные машины. Машгиз, 1950.

40. Данилов, Г.Г. Система обработки почвы. Москва Россельхозиздат, 1982.-270 с.

41. Данилов, Г.Г.Основные вопросы земледелия Северного Кавказа / Г.Г.Данилов, Н.М. Соляник, В.В. Агеев. Ставрополь, 1982. - 176 с.

42. Демкин, В.И. Пути повышения эффективного плодородия почвы в зоне неустойчивого увлажнения //Актуальные аспекты повышения плодородия почв /Сб. науч.тр. /Ставропольская ГСХА, Ставрополь, 1994.1. C.17-20.

43. Докучаев, В.В. Наши степи прежде и теперь. Изб. Соч., т II., изд. АН СССР, 1949. 483 с.

44. Долгов, С.И. Исследование подвижности почвенной влаги и её доступности для растений. Изд. АН СССР, 1948. 375 с.

45. Долгов, С.И., Модина, С.А. О некоторых закономерностях зависимости урожайности с.-х. культур от плотности почвы. В сб.: Теоретические вопросы обработки почв. JI.: 1969 - С.46-49.

46. Доспехов, Б.А., Пупонин А.И. Земледелие с основами почвоведения /Б.А. Доспехов, А.И. Пупонин. М: Колос, 1978 - 235 с.

47. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б.А. Доспехов. М.: Колос, 1979.-416 с.

48. Доспехов, Б.А. Вопросы обработки почвы / Б.А. Доспехов. М.: Колос, 1979.-223 с.

49. Доспехов, В.А., Васильев И.П., Туликов A.M. Практикум по земледелию. М.: ВО Агропромиздат, 1987. - С. 18-107.

50. Дояренко, А.Г. Избранные сочинения /А.Г.Дояренко. М.: Сельхозиз-дат, 1963.-280 с.

51. Емцев, В.Т. Микробиология / В.Т. Емцев, Е.Н. Мишустин. М.: Колос, 1993.-383 с.

52. Затулин, А.А., Романов Б.В. Почвосберегающая технология обработки почвы при возделывании ярового ячменя и кукурузы на силос, Сб. науч. трудов «Плодородие почвы и управление его составляющими пос. Персиановский, ДонГАУ. -2000. - С. 132-134.

53. Зезюков, Н.И. Накопление и разложение негумифицированных растительных остатков основных культур / Зезюков Н.И., Дедов А.В. // Воспроизводство плодородия черноземов в Центрально-Черноземной зоне / Сб. науч.тр. Воронеж, 1992. - С.22-24.

54. Земледелие / Г.И.Баздырев, В.П. Лошаков, А.И. Пупонин и др. / Под ред. А.И. Пупонина. М.: Колос, 2000. - 552 с.

55. Земледелие / Под ред. С.А.Воробьева.- М.: Агропромиздат, 1991.528 с.

56. Земледелие с основами почвоведения и агрохимии / Под ред. А.С.Воробьёва. М: Колос, 1981.- 426 с.

57. Земледелие Ставрополья / Под ред. доктора с.-х. наук, профессора Г.Р. Дорожко. Ставрополь, 2003. - 324 с.

58. Земледелие / Под редакцией А.И.Пупонина М.: - Колос, 1982.- 496 с.

59. Земледелие / Под редакцией Воробьёва. М.: - Колос 1977. - 480с.

60. Зональные системы земледелия / Под ред. А.И. Пупонина. М.: Колос, 1995.-287 с.

61. Зуева, Л.Д. Вид основной обработки почвы как фактор управления микробиологическими почвенными процессами / Л.Д. Зуева, В.Я. Чу-мачёв. Ставрополь: ССХИ, 1988. - С. 72-74.

62. Измайльский, А.А. Влажность почвы и грунтовая вода в связи с рельефом местности и культурным состоянием поверхности почвы / Измайльский А.А. // Избр. соч. М., 1949. - С.83-323.

63. Изменение физических свойств почвы и корневых систем растений притерриториальных почвенных исследованиях, Сельхозгиз, 1930. 237 с.

64. Интенсивная технология возделывания озимой пшеницы в Краснодарском крае: Рекомендации. Краснодар, 1984. - 50 с.

65. Интенсивная технология возделывания озимой пшеницы в Ставропольском крае: Рекомендации СНИИСХ. Ставрополь, 1984. - 19 с.

66. Интенсивная технология производства озимой пшеницы. М.: Рос-сельхозиздат, 1988.-303 с.

67. Казаков, Г.И. Агрофизические модели плодородия почвы // Г.И.Казаков. Обработка почвы в Среднем Поволжье / Самара кн. изд-во, 1997. -№2.-С.9-10.

68. Каличкин, В.К. Безотвальная и комбинированная обработка почвы в Западной Сибири / В.К. Каличкин, С.А. Ким // Земледелие. 1996.-№6.-С.14-15

69. Кауричев, И.С. Почвоведение / И.С.Кауричев, Л.Н.Александрова, Н.П. Панков. -М: Колос, 1982. 96 с.

70. Качинский, Н.А.Свойства почвы, как фактор, определяющий условия работы сельхоз машин «Почвоведение» № 8, 1937. С.21.

71. Качинский, Н.А. Структура почвы: итоги перспективы изучения вопроса / Н.А. Качинский. М.: Изд-во МГУ, 1963 -100 с.

72. Качинский, Н.А. Физика почв, ч. 2 / М.А. Качинский.- М.: Высшая школа, 1970.-360 с.

73. Кильдюшин, В.М. Влияние глубины обработки / В.М. Кильдюшин, А.С. Найдёнов, С.И. Кодинцев // Кукуруза и сорго. 1991. - № 5. -С.10-12.

74. Книга земледельца / Под ред. Г. Р. Дорожко. Ставрополь, 1998.173 с.

75. Ковда, В.А. Почвенный покров, его улучшение, использование и охрана. -М.: Наука, 1981.- 182 с.

76. Ковриго, В.П. Кауричев, И.С., Бурлакова, JI.M. Почвоведение с основами геологии. -М.: Колос, 2000. 416 с.

77. Козин, В.К. Объёмная масса важная характеристика плодородия почвы. Проблемы почвенного мониторинга в аграрном секторе. - Краснодар. 1999-С.25-26.

78. Костычев, П.А. Избранные произведения. М.: - Л.: АН СССР, 1951.-С. 453-544.

79. Куприченков, М.Т., Антонова Т.Н., Марченко В.А. Плодородие почв Ставропольского края и приёмы его повышения. Сборник научн. трудов, Ставрополь, 1988. С.46.

80. Лазарев, В.И. Зависимость урожайности от основных природных антропогенных факторов / В.И. Лазарев. // Зерновые культуры. -1997. -№5-С.20.

81. Лыков, A.M. Методологические основы теории обработки почвы в интенсивном земледелии / A.M. Лыков, И.П. Макаров, А.Я. Рассадин. // Земледелие. 1982. - № 6. - С. 14-17.

82. Лыков, A.M. Воспроизводство плодородия почв в Нечерноземной зоне / A.M. Лыков. М.: Россельхозиздат, 1982. - 141 с.

83. Лысак, Г.Н. Эффективность комбинированной обработки почвы / Г.Н. Лысак, Я.З. Каитов, А.С. Гилязетдинов // Земледелие. 1990. - №8 -С.57-58.

84. Макаров, И.П. Пути совершенствования обработки почвы /

85. И.П. Макаров, Н.И. Картамышев. // Земледелие. 1998. -№ 5. - С. 1718.

86. Мальцев, Т.С. Вопросы земледелия / Т.С. Мальцев. М.: Агропромиз-дат, 1985. -432с.

87. Мамедов, Р.Г. Улучшение агрофизических свойств почв // Почвоведение, 1990.-№ 5.-С.153-159.

88. Марков, М.В. Агрофитоценология / М.В.Марков. Казань: Наука, 1972.-215 с.

89. Медведев, В.В. Оптимизация агрофизических свойств черноземов. -М.: Агропромиздат, 1988. 157 с.

90. Методические указания по постановке полевых опытов в земледелии. -М., 1987.-34 с.

91. Методические указания по интенсификации и производству зерновых и зернобобовых культур в Ставропольском крае. НПО «Нива Ставрополья». Ставрополь, 1991.-91 с.

92. Методы почвенной микробиологии и биохимии / Под ред. Д.Г. Звягинцева. М.: Изд-во МГУ, 1989. - 196 с.

93. Методы агрофизических исследований в земледелии. Методическиерекомендации // Сибирский институт сельского хозяйства, Новосибирск, 1977.-53 с.

94. Мишустин, Е.Н. географический фактор и распределение почвенных микроорганизмов //Вестн. АНСССР, 1958. Вып.7. - С.14.

95. Мишустин, Е.Н. Микроорганизмы и продуктивность земледелия / Е.Н. Мишустин. -М.: Наука, 1989. С.170-187.

96. Мичурин, Б.Н. Структура и воднофизические свойства почв. Сб. трудов по агрономической физике, в. 10,1962. С.34-37.

97. Мичурин, Б.Н. Энергетика почвенной влаги. JL, Гидрометеоиздат, 1975.- 140 с.

98. Моргун, Ф.Г. Почвозащитное бесплужное земледелие / Ф.Т. Моргун, Н.К. Шикула. М.: Колос, 1984. - 279 с.

99. Научные основы обработки почвы на Ставрополье // Труды СНИИСХ, Ставрополь, 1983.- 143 с.

100. Научно-методическое пособие по применению почвозащитной безотвальной обработки на территории Ставропольского края / Под общ. ред. Е.А. Рябова. Ставрополь: кн. изд-во, 2002. - С. 159-195.

101. Обработка почвы на Ставрополье / Голоусов Н.С., Дорожко Г.Р., Войсковой А.И. и др. / Ставроп.: Изд-во «Агрус», 2003 123 с.

102. Озимая пшеница на Ставрополье. / Под ред. В.М. Пенчукова. СНИИСХ, 1981.- 165 с.

103. Онищенко, В.В. Количественная оценка физического состояния почв // Почвоведение, 1994. № 6. - С.60-67.

104. Онищенко, В.В. Водный и пищевой режимы почвы под озимой пшеницей по различным видам занятых паров / Научн. тр. Ставроп. с.-х. ин-т, 1973. - вып.35. - т. 1. - С. 95-98.

105. Опытное дело в полеводстве. / Под ред. Г.Р.Никитенко // М.: Россель-хозиздат, 1982.-190 с.

106. Орлов, В.В. нулевая зяблевая обработка новый эффективный приём возделывания кукурузы и сорго / В.В. Орлов. - В кн.: Интенсификация кормопроизводства на Ставрополье. - Ставрополь, 1984. - 423 с.

107. Основы систем земледелия Ставрополья. / Под ред. В.М. Пенчукова. -Ставрополь, 2005. 463 с.

108. Остапов, В.И. Основная обработка почвы в условиях орошения / В.И. Остапов, Н.П. Малярчук. // Земледелие. 1998. - № 4. - С. 27-29.

109. Панников, В.Д. Почва, климат, удобрения и урожай / В.Д. Панников, В.Г.Минеев.-М.: Колос, 1977.-С. 15-21.

110. Паршин, В.А. Система обработки почв в Калмыкии / В.А. Паршин, В.П. Богданов. Элиста: Калм. Кн. изд-во, 1994. - 150 с.

111. Перегудов, Н.И. Эффективность поверхностной обработки почвы после пропашных предшественников под озимую пшеницу / Н.И. Перегудов, Г.М. Зюзин. // Науч. тр. ССХИ, вып.ЗЗ. т.1. - Ставрополь, 1970.-С. 119-124.

112. Перегудов, В.Н. Планирование многофакторных опытов и математическая обработка их результатов / В.Н. Перегудов. М.: Колос, 1978. -181 с.

113. Передериева, В.М. Влияние предшественников и способов основной обработки почвы на биологические показатели плодородия /

114. B.М.Передериева, Д.А.Ткаченко // Агрохимический Вестник, 2005.1. C. 14-15.

115. Почвоведение. / Под ред. И. С. Кауричева,- М.: Агропромиздат, 1989.719 с.

116. Почвозащитное земледелие. / Под ред. А.И. Бараева. М.: Колос, 1975.-568 с.

117. Рабочее, И.С. Минимальная обработка почвы и борьба с её переув-лажне-нием / И.С. Рабочее. М.: Знание, 1980.-16 с.

118. Ревут, И.Б. Физика почв/И.Б. Ревут.-Л.: Колос, 1972.-308с.

119. Роде, А.А. Основы учения о почвенной влаге / А.А. Роде. Л., Гидро-метиздат, т.1,1965. - 664 с.

120. Роде, А.А., Смирнов В.Н. Почвоведение. М.: Высшая школа, 1972. -547 с.

121. Романов, О.В. Изменение агрофизических свойств почв при частичной потере гумуса / О.В.Романов, Н.П.Макарова // Земледелие, 1992. № 7-8.-С.20-21.

122. Рындин, В.М. Система обработки почвы / В.М. Рындин, В.Г. Бессонов // Системы земледелия Ставропольского края.- Ставрополь: Кн. изд-во, 1983.- С. 82-101.

123. Рябов, Е.И. Эффективные способы защиты почв от эрозии / Е.И.Рябов, В.В. Орлов // Земледелие. 1981. - № 2. - С.32-33.

124. Саакян, С.С. Изменение агрофизических и агробиологических свойств почвы от перекатывания ведомого жёсткого колеса сельскохозяйст венных машин. «Почвоведение», 1953, № 5, С.35-45.

125. Сдобников, С.С. Пахать или не пахать? (Новое в обработке и удобрении полей) / С.С. Сдобников. М.,1994. - 288 с.

126. Сидоров, М.И. К обоснованию научных основ чередования культур в агроценозах / М.И. Сидоров. // Совершенствование полевых севооборотов в ЦЧЗ. Воронеж. СХИ, 1984. - С. 5-13.

127. Л.: Колос, 1967.- С.18-20.

128. Стручалин, М.С. Структура пахотного слоя в зависимости от глубины вспашки и способов обработки слабовыщелоченного чернозёма под кукурузу / М.С. Стручалин. Труды / Кубан. СХИ, 1981. - С.77-81.

129. Тарасенко, Б.И. Обработка почвы. Краснодарское кн. изд., 1975.

130. Тарчоков, Х.Ш. Преимущество за мелкой обработкой / Х.Ш. Тарчоков, Бжинаев. // Земледелие. 1998. - № 6. - С. 22.

131. Ткаченко, Д.А. Биологическая активность почв при разных способах агрогенного воздействия / Ткаченко Д.А., Фаизова В.И., Передериева В.М. / Проблемы борьбы с засухой: Сб. науч.тр. Т.1 / Ставрополь ГАУ. Ставрополь, 2005. - С.223-225.

132. Хлюстов, П.А. Предшественники и урожай сельскохозяйственных культур / Науч. тр. /Ставроп. е.- х. инс-т, 1973. вып. 36. - т.2. - С. 1417.

133. Холмов, В.Г. Влияние способа обработки на урожай и качество зерна / Холмов В.Г., Юшкевич Л.В., Овчинников П.П., Синицын С.С. // Земледелие, 1988. № 9. - С. 44-46.

134. Хомко, В.Г. Запасы влаги на чистом и занятом парах / Хомко В.Г., Михайлова Л.З. // Сб. науч. тр. Ставроп. НИИСХ, 1977. - вып. 41. - С. 119-125.

135. Челядинов, Г.И. Плодородие почвы после разных предшественников и урожай озимой пшеницы в центральной зоне Ставропольского края / Челядинов Г.И., Перегудов Н.И., Чернов А.П. // Науч. тр. Ставроп. с.-х. инс-т, 1965.-вып. 15. -С.3-9.

136. Черкашин, И.В. Урожай озимой пшеницы по разным предшественникам и центральной зоне Ставрополья // Автореф. дис. канд. е.- х наук, 1971.-23 с.

137. Шехурдин, А.П., М.Я.Туршев. Уплотнение почвы ходовыми аппаратами тракторов и машин / Шехурдин А.П., Туршев М.Я. «Механизация и электрификация сельского хозяйства», 1974, № 1, С.38-39.

138. Шульгин, A.M. Климат почвы и его регулирование. Л., Гидрометеоиз-дат, 1967.-365 с.

139. Baeumer, К. Tillage effects on root growth and crop yield // Agricultural Yield Potentials in Continental Climates. Bern. 1981. P. 57-73.

140. Blair, B. Extension implementation of integrated pest management systems //Weeds science, 1982. -№30. -P. 117-181.

141. Fee, R. Big equipment drivers compaction deeper // Successful Farming/ 1986. V. 84. N5. P. 20-21.

142. Gebhardt, M.R., Daniel T.C., Schweiz T.T. Conservations tillage // Science. 1985.V. 230. N 4726. P. 625-630

143. Taylor, H.M. Managing root system for efficient after use: An overviews // Limitations to efficient water use in crop production. Texas Technical University. 1983. P. 87-113.

144. Stegman, W. Nach bauschwerigkeiten bei holzartigen. Plauzens / W. Steg-man, J. Buneman // Charakteristische Merkmale der Bodenmidigkeit. Er-webs-Obstaw, 1981.-№ 12.-P. 284-289.

145. Spielhaus, G. Tieflockerung nur nach Bedarf // Landwirtschaftiliches Wochenblatt. 1985, Bd. 42. № 36.