Формирование генетических ресурсов и их использование в селекции ячменя
УДК 631.527:575:633:1 На правах рукописи
АЛИМГАЗИНОВА БАЯН ШУРУМБАЕВНА
Формирование генетических ресурсов и их
использование в селекции ячменя
06.01.05 – Селекция и семеноводство
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
доктора сельскохозяйственных наук
Республика Казахстан
Алмалыбак, 2010
Работа выполнена в ТОО «Казахский научно-исследовательский институт земледелия и растениеводства» АО «КазАгроИнновация»
| Научные консультанты: | доктор биологических наук, профессор, академик АСХН РК Сариев Б.С. |
| доктор биологических наук, профессор Абугалиева А.И. | |
| Официальные оппоненты: | доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик НАН РК Мейрман Г.Т. |
| доктор сельскохозяйственных наук, профессор Калиев А.Х. | |
| доктор сельскохозяйственных наук, профессор Джунусова М.К. | |
| Ведущая организация: | ТОО «Казахский НИИ рисоводства» АО «КазАгроИнновация» |
Защита состоится 24 декабря 2010 года в 14-00 часов на заседании диссертационного совета ОД 55.05.01 при ТОО «Казахский НИИ земледелия и растениеводства» по адресу: 040909, Алматинская область, Карасайский район, п. Алмалыбак, ул. Ерлепесова, 1. Тел./Факс: 8(727)388-39-25.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТОО «Казахский НИИ земледелия и растениеводства» АО «КазАгроИнновация».
Автореферат разослан ___ ________ 2010 г.
| Ученый секретарь диссертационного совета, доктор сельскохозяйственных наук | Альдеков Н.А. |
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Генетические ресурсы растений являются биологической основой продовольственной безопасности и жизнеобеспечения любой страны. Высокая эффективность селекции достигается при наличии исходного материала с широким генетическим разнообразием, о чем свидетельствует мировая практика [Вавилов Н.И., 1935].
Республикой Казахстан подписана Конвенция по сохранению биоразнообразия. Она предполагает ряд международных обязательств, в том числе, ответственность за сохранение и развитие генетических ресурсов в масштабе страны. К тому же для республики необходимость охраны и рационального использования генофонда растений определяется, прежде всего, из тенденции ограничения ареалов и разнообразия представителей культурной и дикой флоры. Многие дикие и дикорастущие сородичи культурных растений находятся под непосредственной угрозой генетической эрозии. Почти полностью исчезли староместные сорта народной селекции, которые представляют исключительный интерес как генетические источники высокой устойчивости к болезням, вредителям, холоду, засухе. Проблема усугубляется и тем, что в селекции многих культур отмечается недостаток генетического разнообразия по ряду хозяйственно ценных признаков. Объёмные коллекции растительной зародышевой плазмы сельскохозяйственных культур сохраняются с различной степенью риска.
В Концепции устойчивого развития агропромышленного комплекса Республики Казахстан на 2006-2010 годы определен перечень приоритетных культур, к числу которых относится ячмень – пластичная и устойчивая к стрессовым факторам среды культура многоцелевого назначения: продовольственного, кормового и пивоваренного (Трофимовская А., 1967; Сурин Н., Ляхова Н., 1993; Сариев Б., Перуанский Ю., 2002). Планируется наращивание объемов производства и переработки, использование ячменя в качестве основной фуражной культуры, ускоренное создание новых высокоурожайных сортов, устойчивых к стрессам биотического и абиотического характера, различной технологической направленности.
На основании вышеизложенного, формирование, идентификация и система-тизация генофонда сельскохозяйственных культур, создание унифицированной базы данных согласно международным дескрипторам, выбор оптимальных путей сохранения, мониторинга и менеджмента агробиоразнообразия, комплексное изучение генетического разнообразия ячменя озимых и яровых форм сочетанием традиционных методов селекции и современных биотехнологических, биохимических, технологических подходов и показателей является актуальным и позволит осуществить перевод селекции культуры на качественно новый уровень.
Связь темы с планом научно-исследовательских работ и различными государственными программами. Исследования проведены в 1991-2009 годы в соответствии с республиканскими целевыми и отраслевыми программами по заданиям: Разработать новые и усовершенствовать существующие схемы, методы селекции и на их основе создать новые высокопродуктивные, устойчивые к болезням, вредителям, неблагоприятным факторам среды и с высоким качеством продукции сорта и гибриды пшеницы, ячменя, овса, кукурузы, сорго, сои, гороха с разработкой экологических основ промышленного семеноводства (Гос. регистрация №0194 РК 00228, 1991-1995 гг.); Создать новые с использованием методов генетики, биотехнологии и других биологических дисциплин устойчивые к стрессовым факторам среды, высокопродуктивные сорта и гибриды зерновых, зернобобовых, сорговых культур (Гос. регистрация №0196 РК 00292, 1996-2000 гг.); в 2001-2005 г.г. в рамках республиканской целевой программы НАЦАИ МОН РК и МСХ РК «Сохранение, развитие и использование генофонда сельскохозяйственных культур на 2001-2005 г.г.» и в 2006 -2009 г.г.- в рамках бюджетной программы МСХ РК «Прикладные научные исследования в области агропромышленного комплекса» по заданиям: 01.01.Генетические ресурсы культурного и дикого ячменя: морфологические, биохимические и технологические базы данных по сортам, коллекциям, дигаплоидам и диким сородичам (Гос.регистрация №042 РК 00229, 2001-2005 гг.); 01.03.01.06. Селекция сортов ячменя пивоваренного для условий орошения, обеспеченной богары и неполивных земель Казахстана с урожайностью не ниже 40-50 ц/га, содержанием белка не выше 11,5%, кормового и пищевого назначения для развития комбикормовой и пищевой промышленности с урожайностью не ниже 30-35 ц/га, содержанием белка не ниже 14% (Гос. регистрация №0106РК00700, 2006-2008 гг.); 01.02.01.02. Селекция на основе биотехнологий конкурентоспособных сортов озимого ячменя, с урожайностью 40-45 ц/га, для перерабатывающей промышленности и организация их семеноводства (Гос. регистрация №0106 РК 00699, 2006-2008 гг.); 01.01.01.02. Создание национальной информационной системы по генетическим ресурсам растений Казахстана согласно международным дескрипторам (Гос. регистрация №0106 РК 00714, 2006-2008 гг.); Повышение потенциала продуктивности ячменя и овса для устойчивого производства зерна в основных зерносеющих регионах Казахстана (Гос. регистрация № 0109 РК 00936, 2009-2011 гг.); в рамках международных проектов: Plant genetic conservation, documentation and utilization in Central Asia and the Caucasus (ACIAR, 2004-2005 гг.); PR30755 UNDP Национальный механизм информационного обмена для мониторинга выполнения Глобального плана действий по генетическим ресурсам растений для продовольствия и сельского хозяйства в Казахстане (ФАО, 2005-2007 гг.); Второй Национальный отчет о состоянии генетических ресурсов растений для продовольствия и сельского хозяйства в Республике Казахстан (ФАО, 2007 г.).
Цель исследований - формирование генетических ресурсов ячменя для создания исходных форм и сортов различной технологической направленности, адаптированных для экологических зон Казахстана.
Задачи исследований:
- формирование отечественного генофонда сельскохозяйственных культур: сбор, анализ, систематизация и создание национальной базы данных согласно международным дескрипторам;
- изучение генетического разнообразия озимого ячменя по селекционным, биохимическим и технологическим показателям для использования в практической селекции;
- формирование генетических ресурсов ярового ячменя по комплексу хозяйственно-ценных признаков и биологических свойств, отбор наиболее ценных для создания исходного материала;
- создание технологией «бульбозум» дигаплоидных линий ячменя для расширения генетического разнообразия и изучение их ценности для использования в селекции;
- ранжирование генотипов ячменя по технологической направленности (пивоваренное, кормовое, крупяное) и питательной ценности методами биохимии для дифференциации в селекционном процессе;
- создание и передача в Государственную комиссию по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур Республики Казахстан новых сортов ячменя на основе многообразия генетических ресурсов, комплекса традиционных и биотехнологических методов, биохимических и технологических показателей.
Научная новизна работы:
- впервые сформирована коллекция сельскохозяйственных культур ex situ в условиях централизованного сохранения; разработана стратегия и прогноз модели сохранения, рационального развития и использования генетических ресурсов сельскохозяйственных растений в Казахстане;
- создана национальная паспортная база данных по сельскохозяйственным культурам, в т.ч. по ячменю, для обеспечения информацией и образцами отечественных и зарубежных селекционеров, фермеров и специалистов других отраслей;
- впервые в Казахстане проведено комплексное изучение биоразнобразия озимого ячменя с целью обоснования его конкурентоспособности как сырья для комбикормовой и пивоваренной промышленности; выделены ценные генотипы для селекционных питомников;
- изучена коллекция ярового ячменя по селекционным, биохимическим, технологическим показателям, в т.ч., впервые по содержанию Fе и Zn, -глюкана, как показателям пищевой ценности зерна;
- впервые в Казахстане технология «бульбозум» ячменя доведена от стадии лабораторной разработки до создания новых сортов и коммерческого использования; показана эффективность гаплоидной биотехнологии для расширения генетического разнообразия ячменя: дигаплоидные линии оценены по белковым маркерам, биохимическим показателям и морфологическим признакам УПОВ, выделенные формы идентифицированы по хозяйственно-ценным признакам как новые исходные формы;
- на основе изучения и использования генетического разнообразия ячменя созданы и переданы в Государственную комиссию по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур Республики Казахстан 4 новых сорта ячменя, в том числе, полученные на основе дигаплоидной технологии.
Практическая ценность. Разработан Национальный механизм информационного обмена для мониторинга выполнения Глобального плана действий по генетическим ресурсам растений для продовольствия и сельского хозяйства в Казахстане. Создана паспортная база данных генетических ресурсов сельскохозяйственных растений, в том числе ячменя, для оперативного обмена информацией и семенным материалом отечественными и зарубежными исследователями. Выделены формы ячменя перспективные: по протеину (<12%); содержанию крахмала (>62%), амилозы (>25%) и по комплексу признаков соответственно направлениям селекции, включая критерии питательной ценности по показателям содержания Fе и Zn, -глюкана в зерне. Созданы перспективные формы - дигаплоидные линии ячменя, расширяющие разнообразие культуры по хозяйственно ценным признакам и качеству зерна. На базе комплексного изучения коллекций озимой и яровых форм выделен исходный материал ячменя, который используется в практической селекции, и созданы новые сорта, адаптивные к стрессовым условиям среды.
Основные положения, выносимые на защиту:
- отечественный генофонд сельскохозяйственных культур и национальная паспортная база данных по генетическим ресурсам Казахстана в соответствии с международными дескрипторами;
- характеристика коллекций озимого и ярового ячменя по направлениям технологического использования;
- дигаплоидия как технология создания генетического разнообразия ячменя для практической селекции;
- сорта ячменя, созданные и переданные в Государственную комиссию по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур Республики Казахстан.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены на 28 научно-практических конференциях, симпозиумах, в т.ч.: на межд. конгрессе 37th IUPAC Congress “Frontiers in Chemistry: Molecular Basis of the Life Sciences” (Berlin, 1999); межд. науч. - пр. конф. «Аграрная наука - сельскохозяйственному производству Казахстана, Сибири и Монголии» (Алматы, 2000; Барнаул, 2005; Алмалыбак, 2006; Шымкент, 2009); 8th International Barley Genetics Symposium (Adelaide, South Australia, 2000); первом съезде почвоведов Таджикистана (Душанбе, 2000); 4-й межд. науч. конф. «Проблемы экологии АПК и охрана окружающей среды» (Щучинск, 2002); межд. науч.- пр. конф. «Экология и здоровье человека» (Павлодар, 2002); межд. конф. «Научное обеспечение Государственной агропродовольственной программы РК на 2003-2005 гг.» (Астана, 2003); YIII межд. конф. «Биология клеток растений in vitro и биотехнология» (Саратов, 2003); межд. конф. «Развитие ключевых направлений сельскохозяйственной науки в Казахстане: селекция, биотехнология, генетические ресурсы» (Астана, 2004); Третьем Московском межд. конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 2005); Второй Центрально-Азиатской конф. по зерновым культурам (Чолпан-Ата, 2006); на национальном семинаре по проекту ФАО - Bioversity International «Национальный механизм информационного обмена для внедрения Глобального плана действий в Республике Казахстан» (Алмалыбак, 2006); на отчете национального координатора Казахстана по генетическим ресурсам растений в рамках Консорциума Консультативной группы международных сельскохозяйственных исследований по Центральноазиатско-Транскавказской сети по генетическим ресурсам (Ташкент, 2006, 2007); межд. конф. «Genetic Resources of Biodiversity» (Баку, 2006); на региональном семинаре «Политика касательно генетических ресурсов растений и законодательство по защите сортов» (Ташкент, 2007); межд. конф. памяти Е.Н.Синской «Генетические ресурсы культурных растений. Проблемы эволюции и систематики культурных растений» (Санкт – Петербург, 2009); 8th International Wheat Conference (St. Petersburg, 2010); межд. науч. конф. «Наука, техника и инновационные технологии в эпоху Великого Возрождения» (Ашхабад, 2010); межд. науч.-пр. конф. «Достижения и перспективы земледелия, селекции и биологии сельскохозяйственных культур» (Алмалыбак, 2010).
Личный вклад соискателя. В диссертационной работе обобщены результаты анализа и систематизации теоретических и экспериментальных исследований в качестве научного руководителя и ответственного исполнителя в рамках республиканской целевой программы «Сохранение, развитие и использование генофонда сельскохозяйственных культур на 2001-2005 гг. и «Прикладные научные исследования в области агропромышленного комплекса» в 2006-2009 гг. Часть исследований проведена в сотрудничестве с научно-техническим персоналом отделов биохимии и качества зерна, селекции зернофуражных культур, генофонда полевых культур Казахского НИИ земледелия и растениеводства, Актюбинской СХОС МСХ РК, которым соискатель искренне признателен. Постановка научной проблемы, теоретическое и экспериментальное решение задач, обсуждение и обобщение результатов проведены автором лично.
Публикации. Основные результаты исследований представлены 68 публикациями (20 зарубежными) в научных журналах и сборниках, в т.ч. в материалах 28 международных и республиканских конференций, в отдельном издании «Второй Национальный отчет о состоянии генетических ресурсов растений для продовольствия и сельского хозяйства в Казахстане - Country Report on the State of Plant Genetic Resources for Food and Agriculture in the Kazakhstan Republic (ФАО, 2007). Получено авторское свидетельство на сорт ярового ячменя Акжол (А.с. №277).
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 210 страницах компьютерного текста, содержит введение, 7 глав, заключение, предложения для практической селекции и производства, 5 приложений; включает 63 таблицы, 36 рисунков. Библиографический список включает 365 наименований.
Выражаю благодарность:
- профессору Перуанскому Ю.В. – основателю научной школы биохимиков, физиологов, биотехнологов в Казахском НИИ земледелия и растениеводства;
- научным консультантам за постоянную методическую и консуль-тационную помощь при выполнении работы: академику АСХН РК, доктору биологических наук, профессору Сариеву Б.С. и доктору биологических наук, профессору Абугалиевой А.И.;
- академику НАН РК, РАСХН и УААН Урозалиеву Р.А., кандидату сельскохозяйственных наук Есимбековой М.А., научно-техническому персоналу отделов генофонда полевых культур, биотехнологии, биохимии и качества зерна, селекции зернофуражных культур ТОО «Казахский НИИ земледелия и растениеводства», ТОО «Актюбинская СХОС» АО «КазАгроИнновация» МСХ РК (кандидату сельскохозяйственных наук Цыганкову В.И.) за организацию совместных исследований;
- международным организациям ФАО, Консультативной группе международных сельскохозяйственных исследований (ИКАРДА, СИММИТ, Bioversity International и др.), Aвстралийскому центру международных сельскохозяйственных исследований -АСIAR и др. за сотрудничество в области генетических ресурсов растений, создания генбанков при ТОО «Казахский НИИ земледелия и растениеводства» и ТОО «Красноводопадская СОС».
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
- Состояние изученности проблемы (обзор литературы)
В обзоре дана оценка состояния, сохранения и проблем развития генетических ресурсов растений для сельского хозяйства и продовольствия: показано сокращение генетического разнообразия возделываемых культур, объёмные коллекции сохраняются с различной степенью риска, в селекции многих культур отмечен недостаток гермоплазмы по ряду хозяйственно ценных признаков и свойств. Проведен анализ: 1) научных работ по формированию и изучению генетических ресурсов ячменя в Казахстане; 2) различных систем маркирования в оценке биоразнообразия и идентификации зерновых (по морфологическим признакам УПОВ, белковым и молекулярным маркерам); 3) состояния и результативности селекции ячменя в республике; 4) развития биотехнологий, преимуществ гаплоидных методов, в т.ч. «бульбозум», в создании генофонда и селекции зерновых культур.
2 Условия проведения экспериментов, материалы и методы исследований
2.1 Почвенно-климатические условия и место проведения исследований
Полевые опыты были проведены в Казахском НИИ земледелия и растениеводства, в Карасайском районе Алматинской области, расположенном в предгорной зоне (740 м над уровнем моря) в 25 км к западу от г.Алматы, где климат характеризуется сравнительно мягкой зимой, прохладной и влажной весной, жарким летом и сухой осенью.
Среднесуточная температура выше +50С составляет в году 219 дней (+100С -181 день, +150С - 135 суток). В равнинных юго-восточных районах Алматинской области устойчивый переход средней суточной температуры от отрицательных значений в сторону положительных (через 00С) происходит 5-10 марта. В январе - самом холодном месяце, средняя температура воздуха колеблется от -1,90С до -7,60С, в июле - самом жарком месяце, соответственно, от +27,80С до +31,40С. Продолжительность безморозного периода в большинстве районов Алматинской области составляет 5-6 месяцев.
Среднее годовое количество осадков составляет 332-645 мм, максимальное количество осадков приходится на период март-июнь. В засушливые годы осадков бывает в 1,5-2,0 раза меньше нормы, во влажные годы – во столько же раз больше.
Продолжительность периода со снежным покровом в равнинных районах Алматинской области составляет 1,5-3,0 месяца. Глубина снежного покрова не превышает 15-20 см.
Почва – светлокаштановая, суглинистая с содержанием гумуса от 1,7 до 3,0% и общего азота – до 0,2%. Содержание валового фосфора – 0,16%, калия – около 2,0%. Глубина залегания грунтовых вод колеблется от 5 до 30 м.
2.2 Объекты и методы исследований Материалом исследований служили:
- данные коллекций (базы данных, каталоги), семенные коллекции генетического разнообразия 29 НИО МСХ и МОН РК 10 групп культур – зерновые, зернофуражные, зернобобовые, масличные, кормовые, овоще-бахчевые, плодово-ягодные, крупяные, технические, лекарственные;
- паспортная информация по более 55тыс. образцам 15 НИУ РК;
- коллекция озимого ячменя ИКАРДА- 600 образцов;
- коллекция ярового ячменя – 1370 образцов 30 стран мира;
- оценка биохимических показателей (содержание белка и его фракций, амилозы, пленчатость, экстрактивность) и урожайности проведена на 23 дигаплоидных линиях ячменя;
- 30 образцов блока КСИ лаборатории селекции зернофуражных культур КазНИИЗР (ДГ-линии, сорта ярового и озимого ячменя, перспективные сортообразцы), дикие сородичи описаны по морфологическим признакам согласно УПОВ;
- сравнительный анализ по эффективности маркеров – гордеинов и ферментов в регистрации растительных ресурсов ячменя проведен на 20 дигаплоидных линиях, 75 районированных и перспективных сортах ячменя, 32 сортообразцах конкурсного сортоиспытания пивоваренного направления, 34 образцах коллекции озимого ячменя, 10 популяциях Н.spontaneum К.;
- 183 образца ярового ячменя контрольного и конкурсного питомников вегетации 2006 г. КазНИИЗР совместно с коллегами из ИКАРДА изучены в условиях Сирии (г.Алеппо, Тель – Хадия).
Методы исследований:
- методические указания ВИР по изучению мировой коллекции ячменя (Ленинград, 1981);
- закладка образцов для хранения проведена согласно Genebank Standards (FAO/IPGRI. 1994);
- документирование генофонда проведено по руководству «Guidebook for Genetic Resources Documentation» (IPGRI, 1993).
- получение гаплоидов ячменя технологией «бульбозум» проводили в соответствии с методическими рекомендациями ВСГИ (1988);
- биохимическая оценка зерна ячменя, электрофоретическое разделение гордеинов, статистическая обработка ряда данных осуществлена с использованием многомерного кластерного анализа и интегральных оценок на основе алгоритмов и методов, изложенных в сборнике «Методы биохимической оценки коллекционного и селекционного материала (Алматы, 1996);
- морфологическое описание по УПОВ проведено согласно UPOV TG/19/7/ Guidelines for the conduct of tests for distinctness, homogeneity and stability. (UPOV, 1981);
- содержание Fe, Zn и -глюкана в зерне ячменя определялось согласно методам, изложенным в сборнике «Crop quality evaluаtion methods and guidelines (ICARDA, Aleppo, 1988);
- полевые опыты по селекции кормового и пивоваренного ячменя заложены по методикам Доспехова (1985 г.) и Государственной комиссии сельскохозяйственных культур РК (2002 г.).
В работе использованы следующие ГОСТы: определение выполненности и выравненности зерна – ГОСТ 10939-64; метод определения массы 1000 зерен - ГОСТ 10842-89; определение содержания протеина в зерне – ГОСТ 10846-74, определение содержания крахмала – ГОСТ 10845-98 и амилозы – поляриметри-ческим и иодометрическим методами, соответственно, с использованием БИК-спектроскопии (Перуанский и др., 1996).
Достоверность полевых опытов определялась на основе дисперсионного анализа по Доспехову (1985 г.).
Результаты исследований
3 Генетические ресурсы сельскохозяйственных культур
3.1 Сбор, анализ, оценка ценности и систематизация коллекций по генетическим ресурсам растений Казахстана. В 2004-2007 годы проведена инвентаризация генетических ресурсов растений - ГРР, сохраняемым в условиях ex situ: сбор, анализ, систематизация и обобщение информации и наличия семенного материала в НИО МСХ и МОН РК Казахстана [Абугалиева А., 2004; Aлимгазинова, Есимбекова и др., 2006). Научно-исследовательскими учреждениями поддерживались и хранились более 75,0 тыс. образцов сельскохозяйственных культур.
Структура ГРР в разрезе культур представлена на рисунке 1. Зерновые культуры составляли 53,4% генофонда; 12,5% - кормовые; 11,3% - зернофуражные; 11,3% - овощебахчевые; 4,2% - плодово-ягодные; 0,5% - сахарная свекла; 1,8% - картофель; масличные – 1,8%; 1,4% - зернобобовые; 0,9% - крупяные. В группах отмечено преобладание определенных культур. Так, более 80% коллекций зерновых культур представлены пшеницей, в генофонде кормовых растений доминируют злаковые и бобовые. Дыня и томат составляют 51,3% коллекций генофонда овощебахчевых культур. В генофонде плодовых наиболее широко представлена яблоня (48,1%).
Рисунок 1 - Объемы генетических ресурсов растений в разрезе
культур в НИО РК, в % (2007 г.)
Таким образом, как и во многих генбанках мира, в генофонде Казахстана хлебные злаки играют доминирующую роль. В связи с диверсификацией растениеводства значительное внимание уделяется селекции и производству масличных, зернобобовых, крупяных и др. Однако, в коллекциях Казахстана эти культуры занимают незначительную часть – от 1,8% до 0,9% (Национальный механизм информационного обмена для внедрения Глобального плана действий в Республике Казахстан, 2007).
Коллекции различных групп культур сформированы определенными категориями материалов. Статус возделываемого/улучшенного сорта имеют 67% - зерновых, 46% - зернофуражных, 75% - зернобобовых, 57% - картофеля, 58% - плодово-ягодных культур, что составляет в среднем по всем коллекциям ex situ 48% (Есимбекова, 2004). Проведение инвентаризации по ГРР и целевой анализ состояния наличных коллекций показал, что национальные коллекции генетических ресурсов сельскохозяйственных растений не содержат либо имеются в малом объёме дикие и дикорастущие сородичи культурных растений местной флоры, представляющие особую ценность.
Обобщение информации по условиям хранения ГРР показало, что более 70% существующих коллекций хранятся краткосрочно с различной степенью риска в неконтролируемых условиях температуры и влажности. Стандарты хранения по температуре выдержаны при хранении 2-х семенных коллекций Научно-исследовательского института проблем биологической безопасности МОН РК: пшеницы – 18тыс. образцов; ячменя – 1,6тыс. образцов.
На основании инвентаризации ГРР в системе НИО МСХ РК и создания условий краткосрочного хранения в КазНИИЗР сконцентрированы ценные категории генетических ресурсов - свыше 15 тысяч образцов (рисунок 2). Впервые в Казахстане согласно международным протоколам организовано сохранение генетических ресурсов 29 сельскохозяйственных культур. Собран, объединен, систематизирован и репродуцирован гербарный и семенной материал 410 образцов диких сородичей, в том числе – 86 зерновых, 152 кормовых культур и 172 образцов лекарственных трав природной флоры Казахстана и на их основе сформирована коллекция местных видов указанных групп культур. На основе 3-х летнего изучения систематизированы данные по степени генетического разнообразия коллекции видов – сородичей трибы Triticeae Dum. (Роды - Hordeum L., Aegilops L., Ovena L., Triticum L) на уровне фенотипа (морфология) и генотипа (запасные белки); созданы базы данных по морфологическим и молекулярным маркерам 227 образцов (Второй Национальный отчет о состоянии генетических ресурсов растений для продовольствия и сельского хозяйства в Казахстане, 2007).
Рисунок 2 - Коллекции ex situ ГРР в разрезе культур,
заложенные на хранение в КазНИИЗР
3.2 Формирование Национальной базы данных Казахстана по агро-биоразнообразию растений. Генофонд растений, сосредоточенный в НИО МСХ РК, характеризовался значительным объемом информации в виде каталогов, записей в полевых журналах, неунифицированных баз данных. Однако, информация была не систематизирована, имела разный формат, не соответствовала международной практике. В связи с актуальностью создания банка данных по ГРР в соответствии с международными дескрипторами необходимо было: провести сбор, анализ, систематизацию и унификацию информации для эффективного использования.
Ранее нами было начато формирование базы данных с использованием компьютерной программы «САС-ДВ» для стран Центральной Азии и Закавказья, внесена информация всего лишь по 450 образцам (Стрит и др., 2004). В программе заложены основные принципы создания информационных систем ИКАРДА и ВИР. Уточнен приоритет для создания единой Национальной базы данных по генофонду растений (НБД) - документирование базы паспортных данных. За основу документирования нами принята форма с 15 полями с информацией об образце: дате регистрации, месте и статусе хранения, стране происхождения и доноре, биологическом статусе, типу развития, наличия гербарного материала и др. (Aлимгазинова и др., 2006; Ержанова и др., 2006). Дескрипторные листы, положенные в основу документирования, приняты в международной практике и служат для раскрытия 4-х полей паспортной части - статуса хранения, типа развития, типа популяции и статуса образца, каждый из которых детализирует, в свою очередь, понятия через информационные поля, количество которых достигает 7. Таким образом, с учетом полей дескрипторов документирование паспортной части НБД содержит более 30 информационных полей. Документирование сородичей культурных растений проведено по специально разработанным дескрипторам, которые включали дополнительно фиксированные GPS данные места нахождения образца (широта, долгота, высота над уровнем моря), статус образца, количество собранных растений, состояние популяции, описание места сбора и др. (Ситпаева, Есимбекова и др., 2004). В целом экспедиционные данные внесены по 1433 образцам сельскохозяйственных культур.
На завершение 2008 года Национальная база данных включала паспортную информацию по более, чем 55 тысячам образцов 15 НИУ РК (Есимбекова, Ержанова и др., 2010). Основные группы культур и количество сохраняемых и документированных образцов было различно в зависимости от специализации НИУ по селекции.
Национальная база данных содержит также согласно форме (рисунок 3) данные по 2680 образцам ячменя.
Рисунок 3 – Форма Национальной базы данных: паспортная часть ячменя
Таким образом, в результате проведения исследований, оценки и концент-рации значительного объема семенных коллекций и научной информации по генетическому разнообразию нами впервые в Казахстане организовано рациональное сохранение генетических ресурсов сельскохозяйственных растений, сформирован и охарактеризован генофонд 29 сельскохозяйственных культур (более 15тысяч образцов), создана Национальная электронная база данных ГРР, в т.ч. ячменя, единая информационная сеть для эффективного изучения и обмена семенными ресурсами и информацией между НИУ республики и региона Средней Азии. Это позволило подготовить информативный Второй Национальный отчет для ФАО о состоянии генетических ресурсов растений для продовольствия и сельского хозяйства в Казахстане (ФАО, 2007).
3.3 Стратегия менеджмента генетическими ресурсами растений Казахстана
3.3.1 Стратегия развития генетических ресурсов растений - основные аспекты научного обеспечения менеджмента агроразнообразия
Разработана «Стратегия развития генетических ресурсов растений Казахстана» (Астана, 2004 г., международная конференция «Развитие ключевых направлений сельскохозяйственной науки в Казахстане: селекция, биотехнология, генетические ресурсы»). Определены основные направления, включающие многосторонние аспекты: разработка и контроль реализации правовых норм для охраны ГРР, защита интеллектуальной собственности, вопросы биобезопасности, выявление ценности ГРР и их коммерциализация; государственная регистрация коллекций, т.е. признание значимости их государством; строительство Национального генбанка генетических ресурсов для безопасного хранения ex situ с применением стандартов и технологических решений, принятых в мировой практике; государственная поддержка и целевое финансирование исследований по ГРР; обследование и инвентаризация ГРР, поиск и сбор семенных коллекций диких, редких эндемичных видов и сородичей культурных растений, стародавних сортов и аборигенных форм; изучение экономической ценности и имеющегося потенциала редких, недоиспользуемых и диких растений, их популяризация и реинтродукция с целью воссоздания микроагроэкосистем и сохранения в условиях on farm; скрининг, выделение и создание новых источников и доноров из различных коллекций ex situ с целью их ускоренного использования в селекции новых сортов и гибридов; модернизация технологий сохранения и оценки ГРР, в т.ч. in vitro и криоконсервации; содействие достижению высокого уровня генетического биоразнообразия в сочетании с повышением продуктивности и устойчивости к стрессам а- и биотической природы с использованием современных методов и достижений молекулярной биологии (ДНК и белковых маркеров) в маркировании гермоплазмы; дальнейшее развитие Национальной базы данных и других информационных систем; развитие партнерства на глобальном, региональном, национальном уровнях на многосторонней и двусторонней основе во всех областях деятельности с ГРР и др.
3.3.2 Модель развития управления генетическими ресурсами растений в Казахстане. Необходима четкая национальная координация действий для решения комплекса проблем, связанных с агробиоразнообразием, и вовлече-нием в эту деятельность всех заинтересованных организаций: государственных, частных, неправительственных, региональных, международных и др. Нескоординированы меры в сохранении и рациональном использовании биоразнообразия растений между системами министерств сельского хозяйства, образования и науки, охраны окружающей среды. В настоящее время НИО министерств, частные и неправительственные организации и другие заинтересованные лица работают в рамках ряда отраслевых программ, различных, зачастую не зарегистрированных, проектов, возможно, есть дублирование, не охвачены все аспекты деятельности в области ГРР, не всегда соблюдаются и учитываются национальные интересы, в т.ч. охрана интеллектуальной собственности. В мировой практике функционируют две модели менеджмента генетическими коллекциями ex situ - государственная и децентрализованная (Алексанян, 2003). В любом случае менеджмента первостепенна роль государства, поскольку оно несет полную ответственность за сохранение биоресурсов как перед страной, так и международным сообществом, разрабатывает стратегии и политику, определяет нужды и приоритеты страны в области сохранения биоразнообразия, регулирует механизмы доступа и получения выгод и обязано выполнять свою миссию в рамках условий Конвенции о биологическом разнообразии. Без создания межсекторального национального комитета по сохранению и рациональному использованию биоресурсов не реально решение глобальных и неотложных задач.
На основании изучения мирового опыта, нами предлагается следующая модель менеджмента генетическими ресурсами растений (рисунок 4).
Рисунок 4 - Предлагаемая модель управления ГРР
Преимущества модели (Алексанян, 2003; Алимгазинова, 2010): единая национальная политика, стратегия и координация, специальная государственная программа в области сохранения и рационального использования ГРР в соответствии с Модельным законом «О сохранении генетических ресурсов культурных растений и их рациональном использовании» (подписан Казахстаном, 2009), развитие правовой базы, единая международная политика; установление тесной связи и взаимодополняющее сотрудничество коллекций ex situ и in situ, четкое кооперирование в сохранении, сборе и изучении ГРР, регенерации сохраняемого генофонда, определении держателей дуплетных коллекций; пресечение несанкционированного использования ГРР, разработка механизма распределения выгод от их использования; рациональное использование научного потенциала, инфраструктуры, совместная разработка новых технологий и др. Становление соответствующего менеджмента генетическими ресурсами растений внесет вклад в обеспечение продовольственной безопасности и устойчивого развития агропромышленного комплекса страны через: конкурентоспособную национальную селекцию, основанную на сборе, сохранении и предселекционных комплексных исследованиях генофонда; эффективную связь между коллекциями и основными пользователями; внедрение новых продуктивных, устойчивых к стрессовым факторам сортов; охрану окружающей среды через сбор и сохранение видов – сородичей культурных растений.
4 Генетическое разнообразие озимого ячменя
4.1 Характеристика генофонда по элементам структуры урожайности и биологическим свойствам. Длина вегетационного периода, зимостойкость и продуктивная кустистость
Изучена коллекция 2 - рядного и 6 - рядного озимого ячменя (Абугалиева А., 2006; Алимгазинова и др., 2009). Длина вегетационного периода варьировала от 254 до 275 дней в зависимости от условий года со средними значениями по репродукциям в 2005, 2006 и 2007г.г., соответственно, 259, 265 и 264 дня - для двурядных форм и 257, 275 и 265 дней – для шестирядных форм. Как наиболее стабильно скороспелые выделены двурядные образцы: ОЯ-138; ОЯ-165; ОЯ-288, ОЯ-293, ОЯ-305; ОЯ-350; шестирядные: ОЯ-331, ОЯ-345, ОЯ-346 и ОЯ-484. Степень выживаемости образцов озимого ячменя была довольно высока от 79,0% до 99,0% при средних значениях 88% - в 2005 г. и 94% - в 2007 г. Стабильно повышенной кустистостью характеризовались образцы ОЯ-95 (3,3-4,3 шт.), Я-350 (3,6-4,0 шт.) и ОЯ-325 (3,0-4,0 шт.) - среди двурядных и ОЯ-335 (3,6-4,7 шт.), ОЯ-338 (3,7-4,3 шт.) и ОЯ-432 (3,3-5,0 шт.) – среди шестирядных форм.
Количество колосьев на м2 определяет потенциальную продуктивность. Считается, что 600-700 шт./м2 обуславливают высокий урожай в оптимальном варианте (Райнер, 1982). По количеству колосьев на м2 отмечено высокое варьирование от 245 до 1337 штук. По максимальным стабильным рангам выделены образцы ОЯ-425 (716-928 шт.), ОЯ-306 (605-938 шт.), ОЯ-516 (455-1148 шт.) среди двурядных форм, для шестирядных - образцы ОЯ-484 (720-1078 шт.), ОЯ-481 (678-931 шт.) и ОЯ-345 (720-826 шт.).
Число зерен в колосе является важным структурным элементом урожайности. Наиболее высокий урожай зерна обеспечивается при формировании 35-40 зерен в колосе. Показатель различается для двурядных и шестирядных форм ячменя (таблица 1).
Таблица 1 – Характеристика разнообразия СП-2 озимого ячменя по количеству зерен в колосе
| Значения | Двурядные формы – 2R | Шестирядные формы - 6R | |||
| количество зерен в колосе, шт. | образцы | количество зерен в колосе, шт. | образцы | ||
| 2005 г. | |||||
| min | 22,0 | ОЯ-630 | 52,1 | ОЯ-428 | |
| max | 34,5 | ОЯ-567 | 86,1 | ОЯ-387 | |
| ср. | 28,4 | - | 67,7 | - | |
| 2006 г. | |||||
| min | 21,3 | ОЯ-228 | 54,0 | ОЯ-346 | |
| max | 31,7 | ОЯ-51, ОЯ-568 | 85,3 | ОЯ-747 | |
| ср. | 27,5 | - | 68,5 | - | |
| 2007 г. | |||||
| min | 17,3 | ОЯ-312 | 36,6 | ОЯ-354 | |
| max | 30,6 | ОЯ-630 | 73,3 | ОЯ-432 | |
| ср. | 23,7 | 51,9 | |||
Длина главного колоса различается, соответственно, для двурядного и шестирядного ячменя (рисунок 5).
Рисунок 5 – Распределение генотипов двурядного и шестирядного озимого ячменя по длине главного колоса
4.2 Крупность, выравненность и однородность зерна озимого ячменя
Экономическая эффективность преимущества озимого ячменя целесообразна при наличии конкретных сортов, отвечающих требованиям, прежде всего, по крупности, выполненности, выравненности и химическому составу зерна. Проведены исследования по селективно значимым признакам размеров зерна и его генетической детерминированности по показателям натурная масса зерна, масса 1000 зерен, сход с сита 2,8, 2,5 и 2,2 мм. Натурная масса варьировала в зависимости от условий выращивания: для двурядных образцов - от 506 г/л до 651 г/л в урожае 2005 г.; от 450 г/л до 605 г/л - в более засушливом 2006 г.; от 578 г/л до 702 г/л - в 2007 г. По средним значениям 11 генотипов превысили значение 600 г/л. Стабильные генотипы по натурной массе отмечены как среди двурядных: ОЯ-51 (602-609 г/л); ОЯ-312 (600-621 г/л); ОЯ-325 (577-578 г/л); ОЯ-350 (574-576 г/л); ОЯ-625 (584-621 г/л); так и шестирядных форм: ОЯ-338 (581-604 г/л); ОЯ-346 (546-554 г/л); ОЯ-354 (602-646 г/л).
Изученный блок озимого ячменя характеризовался варьированием зерна по крупности от 54 до 95% со средним значением 76%, причем для двурядных форм от 63 до 95% со средним 81%, а для шестирядных – те же диапазоны изменчивости при среднем значении 71%. Генотипы ранжированы по содержанию каждой из фракций зерна, определяющих выравненность (2,8, 2,5 и 2,2 мм) и крупность от максимально соответствующего идеалу (с минимальным от него отклонением по интегральной оценке – SD) для двурядных и шестирядных форм ячменя. Образцы с самой высокой SD относятся к невыравненным: это ОЯ-567, ОЯ-313, ОЯ-306, ОЯ-568, ОЯ-51, ОЯ-95 среди двурядных и ОЯ-428, ОЯ-483, ОЯ-481, ОЯ-417, ОЯ-364, ОЯ-499 – среди шестирядных.
Масса 1000 зерен является также одной из важных характеристик размеров зерна. Как видно из данных таблицы 2, зерно двурядного ячменя стабильно крупное по годам: 42,9-60,8 г в урожае 2005 года, 43,8-61,0 г – 2006 г., 42,4 -58,0 г -2007 г.
Таблица 2 – Характеристика разнообразия СП-2 озимого ячменя по массе 1000 зерен (г) в зависимости от года репродукции и формы (двурядные и шестирядные)
| Масса 1000 зерен | 2R, г | №, генотип | 6R, г | №, генотип |
| 2005 год | ||||
| min | 42,9 | 563, 568 | 35,4 | 483, 445 |
| max | 60,8 | 138, 312 | 48,2 | 444, 364 |
| среднее | 51,0 | 40,6 | ||
| 2006 год | ||||
| min | 43,8 | 568, 563 | 36,1 | 483, 445 |
| max | 61,0 | 138, 312 | 48,6 | 444, 364 |
| среднее | 49,6 | 41,0 | ||
| 2007 год | ||||
| min | 42,4 | 293 | 34,0 | 428 |
| max | 58,0 | 312 | 47,0 | 331 |
| среднее | 49,6 | 40,4 | ||
Таким образом, усредненными оптимальными структурными элементами стабильного урожая на уровне 40-45 ц/га являются: формирование 600-700 продуктивных стеблей на 1 м2, 35-40 зерен - в колосе и массой 1000 зерен в пределах 40-60 г. Шестирядные формы, в целом, имеют более низкий уровень показателя: 35,4-48,2 г - в урожае 2005 г.; 36,1-48,6 г – в 2006 г.; 34,0-47,0 г - в 2007 г.
4.3 Характеристика разнообразия озимого ячменя по содержанию протеина
Содержание протеина в зерне озимого ячменя трех репродукций варьировало от 12,3% до 18,2% (рисунок 6).
Рисунок 6 – Дифференциация генотипов 2R и 6R озимого ячменя
по содержанию протеина
Важно дифференцировать генотипы по содержанию протеина в пределах технологических классов использования зерна ячменя: 12-13% - пивоваренный; 15% и выше – кормовой; 13-15% - крупяной (Абугалиева А., 2005). Как видно, из рисунка 6, около 12% образцов шестирядных форм по содержанию протеина могут рассматриваться как перспективные для пивоварения, несомненно, в балансе с другими показателями. Около 40% двурядного и 30% шестирядного озимого ячменя СП-2 блока технологически рациональней использовать как кормовые (более 15% протеина).
4.4 Характеристика генотипов озимого ячменя по содержанию крахмала, амилозы и стабильности их формирования
По содержанию крахмала в зерне образцы озимого ячменя представлены размахом изменчивости от 50,2 до 56,3%. По данным дисперсионного анализа изменчивость показателя обусловлена влиянием генотипа на 48%, условиями выращивания - на 38% и взаимодействием генотип х среда - на 24%. В целом, в условиях 2005 г. отмечено высокое среднее содержание крахмала 54,3% с тенденцией понижения до 52,0% - в 2006 г. и 51,2% - в 2007 году (таблица 3).
Таблица 3 – Характеристика генотипов озимого ячменя блока СП-2 по содержанию крахмала и амилозы в зерне
| Значения | Двурядный ячмень | Шестирядный ячмень | ||
| содержание крахмала, % | генотип | содержание крахмала, % | генотип | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 2005 год | ||||
| min | 52,7 | ОЯ-325, ОЯ-228 | 53,3 | ОЯ-445, ОЯ-444 |
| max | 55,9 | ОЯ-425 | 56,3 | ОЯ-345 |
| ср. | 54,3 | - | 54,6 | - |
| 2006 год | ||||
| min | 50,5 | ОЯ-312, ОЯ-175, ОЯ-590 | 50,0 | ОЯ-345 |
| max | 55,7 | ОЯ-288 | 55,1 | ОЯ-428 |
| ср. | 52,0 | - | 52,5 | - |
| 2007 год | ||||
| min | 50,2 | ОЯ-175, ОЯ-95 | 50,9 | ОЯ-416 |
| max | 54,6 | ОЯ-305, ОЯ-312, ОЯ-679 | 54,9 | ОЯ-444, ОЯ-445 |
| ср. | 51,2 | - | 51,3 | - |
| Значения | Двурядный ячмень | Шестирядный ячмень | ||
| содержание амилозы, % | генотип | содержание амилозы, % | генотип | |
| 2005 год | ||||
| min | 12,7 | ОЯ-51 | 12,5 | ОЯ-346, ОЯ-743 |
| max | 19,7 | ОЯ-625, ОЯ-630 | 20,3 | ОЯ-499 |
| ср. | 15,7 | - | 15,7 | - |
Продолжение таблицы 3
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 2006 год | ||||
| min | 3,7 | ОЯ-312 | 4,1 | ОЯ-417, ОЯ-345, ОЯ-338 |
| max | 13,9 | ОЯ-625 | 12,7 | ОЯ-747 |
| ср. | 8,9 | - | 8,4 | - |
| 2007 год | ||||
| min | 23,1 | ОЯ-175,ОЯ-325 | 22,3 | ОЯ-441 |
| max | 32,8 | ОЯ-225 | 30,1 | ОЯ-747 |
| ср. | 27,2 | - | 26,1 | - |
По содержанию амилозы (таблица 3) размах изменчивости между репродукциями был существенным: по средним значениям 15,7% - 8,9% -27,2%, соответственно, по годам - для двурядных форм и 15,7%-8,4%-26,1% - для шестирядных. Стабильно максимальное значение характерно для шестирядного образца ОЯ-747 и для двурядного - ОЯ-625. Стабильные генотипы по крахмалу отмечены как среди двурядных форм ОЯ – 225; ОЯ – 288; ОЯ – 293; ОЯ – 305; ОЯ-312; ОЯ – 583, так и шестирядных форм: ОЯ – 428; ОЯ – 484; ОЯ – 492 согласно наименьшему рангу во всех репродукциях.
4.5 Идентификация образцов озимого ячменя по составу гордеина
Проведена регистрация компонентного состава гордеина по,, и - компонентам. Образцы озимого ячменя характеризовались генотип специфичностью, имеющие близкое происхождение характеризовались идентичным спектром гордеина: номера ОЯ - 138 и ОЯ -140; ОЯ – 563, ОЯ- 567 и ОЯ - 568; ОЯ- 444 и ОЯ- 445; ОЯ -312 и ОЯ -313 и т.д.
Определена однородность и идентичность генотипов на основе анализа 3х репродукций озимого ячменя. Сортообразцы ранжированы на моно- и полиморфные при определении степени гетерогенности. Наиболее стабильной является -зона спектра гордеина. Изменения характерны чаще для, и -зон. Кластерный анализ определения степени сходства-различий между образцами в многомерной статистической системе признака «компонентный состав гордеина» позволил разделить образцы по кластерам.
4.6 Хозяйственно-ценные признаки и биологические свойства выделенных форм озимого ячменя
В конкурсном сортоиспытании озимого ячменя в урожае 2008 г. уровень урожайности варьировал от 33,5 до 48,5 ц/га, относительно стандартов Южно-Казахстанский 43 и Береке 54 – 34 ц/га и 44,5 ц/га, соответственно. Пять образцов превышали сорт-стандарт Береке 54, в т.ч. 48,5 ц/га – ОЯ-252; 47,5 ц/га – ОЯ-312; 45,0 ц/га – ОЯ-305; и ряд образцов соответствовали заданной урожайности 40-45ц/га: 43,0 ц/га – ОЯ-425; 41,5 ц/га – ОЯ-583; 41,0 ц/га – ОЯ-432; 40,0 ц/га – ОЯ-630. При этом отмечено комбинирование трех основных составляющих урожайность показателей: количество колосьев на м2, количество зерен в колосе и масса 1000 зерен.
Таким образом, образцы СП-2 озимого ячменя дифференцированы по продуктивности, выделены формы, отличающиеся скороспелостью, зимостойкостью, элементам продуктивности, выполненности, выравненности, крупности зерна. В урожае 2005-2007 гг. по комплексу признаков образцы ранжированы по максимальному их проявлению, оценены на стабильность формирования каждого признака, что послужило основанием для выделения форм озимого ячменя в двурядном и шестирядном варианте как источников конкретных признаков. Как перспективные для селекции обозначены около 15% образцов СП-2, стабильно формирующих крупное, однородное по размерам зерно как в пределах двурядных, так и шестирядных форм, и 8 генотипов со стабильно высокой натурой зерна (до 621 г/л) как среди двурядных: ОЯ-51, ОЯ-312, ОЯ-325, ОЯ-350, ОЯ-625, так и шестирядных форм (до 644 г/л): ОЯ-338, ОЯ-346, ОЯ-354.
На основании анализа структуры урожая озимого ячменя были выявлены его оптимальные элементы, в частности, при уровне стабильной урожайности зерна 40-45 ц/га их параметры должны быть: продуктивных стеблей на 1 м2 – 600-700 шт., число зерен в колосе – 35-40 шт., масса 1000 зерен – 40-60 г. В изученных генотипах озимого ячменя оптимальный продуктивный стеблестой (600-700 шт./м2) был выявлен у 25% шестирядных и 37% -двурядных форм. По результатам биохимического состава зерна выделено 15-17% коллекции как высокоамилозные, 17-25% - как низкопротеиновые, 23-46% - как высококрахмальные, перспективные для использования в пивоваренной промышленности. Определены 40% двурядного и 30% шестирядного озимого ячменя, которые можно использовать как кормовые с содержанием протеина более 15%. В урожае 2008 года в конкурсном сортоиспытании выделены образцы ОЯ-252, ОЯ-312, ОЯ-305, ОЯ-425, ОЯ-432, ОЯ-630 с урожайностью 48,5 ц/га, 47,5 ц/га, 45,0 ц/га, 43,0 ц/га, 41,0 ц/га, 40,0 ц/га.
5 Генетические ресурсы ярового ячменя
5.1 Изучение разнообразия ячменя НИО Казахстана Проанализирована информация по образцам ярового ячменя, находящимся на хранении и/или используемых в селекционных программах. Образцы ячменя НИО были различного эколого-географического происхождения. По типу развития ячмень распределился следующим образом (таблица 4), 75 % образцов относились к яровому типу развития.
Таблица 4 - Распределение ячменя НИО МСХ РК по типу развития
| Тип развития | Количество образцов |
| Факультативный и озимый | 910 |
| Яровой | 2759 |
| Итого | 3669 |
В результате системных работ по формированию, сбору, сравнительной оценке и анализу данных выделено около 900 образцов ячменя по биологическим свойствам, элементам продуктивности и качеству зерна. В основном это современные селекционные сорта и линии казахстанской селекции из 30 стран мира. Значительная часть коллекции представлена образцами Международного центра по сельскохозяйственным исследованиям в засушливых регионах – ИКАРДА. Выделены ценные генетические источники по различным направлениям селекции: продолжительности вегетационного периода, продуктивности, качеству зерна, устойчивости к болезням и т.д. В ботаническом отношении изучаемый материал представлен разнообразием, отнесенным к 5 ботаническим разновидностям: V.nutans, V.pallidum, V.medicum, V. ricotense, V. submedicum.
Коллекция была изучена (таблица 5) по 10 основным морфологическим, хозяйственным признакам, технологическим параметрам.
Таблица 5 - Диапазон изменчивости признаков образцов коллекции ярового ячменя
| Признаки | Значение признака | Среднее значение | |
| минимум | максимум | ||
| Вегетационный период, дней | 63 | 107 | 83,13 |
| Высота растений, см | 31,0 | 115,0 | 69,96 |
| Число колосьев на 1 кв.м., шт. | 400 | 882,0 | 416,6 |
| Длина последнего междоузлия, см | 0 | 34,3 | 3,98 |
| Длина колоса, см | 3,0 | 19,0 | 8,33 |
| Число зерен в колосе, шт. | 12,0 | 96,0 | 28,54 |
| Масса 1000 зерен, г | 26,4 | 59,0 | 42,13 |
| Урожайность, ц/га | 18,2 | 111,0 | 47,7 |
| Содержание белка в зерне, % | 9,8 | 19,9 | 14,66 |
| Содержание крахмала в зерне, % | 31,0 | 68,0 | 55,95 |
Раннеспелые сорта представлены, в основном, образцами отечественной селекции, ИКАРДА, Мексики, Украины, Сирии, Турции. Образцы казахстанской селекции составляли около 6% изученной коллекции. Они представляют интерес для селекции сортов для южных регионов возделывания ячменя (Шымкентская, Кызыл-Ординская области).
Одним из определяющих показателей сорта ячменя является высота растений. Данный признак контролируется малым числом генов и представляет интерес для генетиков и селекционеров. Изучено разнообразие коллекции ярового ячменя по этому показателю (таблица 6).
Разброс значений признака «высота растений» составлял от 31 до 115 см при среднем значении 69,96 см. Изучаемая коллекция была представлена в равной мере, в основном, тремя группами: очень низкими, низкорослыми, средненизкими: 23,94, 28,33 и 26,98 %, соответственно.
Таблица 6 – Распределение образцов коллекции ярового ячменя по высоте растений
| Высота растений | Распределение | ||
| Градация | см | Количество образцов | % |
| Карликовые | < 41 | 7 | 0,79 |
| Очень низкие | 41-60 | 212 | 23.94 |
| Низкорослые | 61-70 | 251 | 28,33 |
| Средненизкие | 71-80 | 239 | 26,98 |
| Среднерослые | 81-95 | 155 | 17,49 |
| Средневысокие | 96-110 | 20 | 2,25 |
| Высокорослые | 111- 125 | 2 | 0,22 |
Не менее важным показателем характеристики исходного материала является масса 1000 зерен. Сортовые различия по данному показателю колебались в пределах от 26,4 до 59,0 г (таблица 7).
Таблица 7 – Размах изменчивости массы 1000 зерен и распределение образцов коллекции ярового ячменя
| Масса 1000 зерен | Распределение | ||
| Градация | г | Количество образцов | % |
| Очень низкая | 26,4- 36,0 | 150 | 16,93 |
| Низкая | 36,1 – 40,0 | 173 | 19.53 |
| Средняя | 40,1 -45,0 | 276 | 31, 16 |
| Высокая | 45,1 -50,0 | 211 | 23,81 |
| Очень высокая | >50,0 | 76 | 8, 57 |
Образцы с высокой массой 1000 зерен сформировали кластер по признаку сходства-различия по урожайности, в который вошли образцы из ИКАРДА, Казахстана, Дании, Украины, Германии, Чехии, России.
Как известно, зерно ячменя обладает кормовыми достоинствами и является основным сырьем для пивоваренной промышленности. В связи с этим важен анализ генетического разнообразия по качественным показателям зерна, таким как протеин и крахмал. Содержание протеина – основной показатель при опре-делении технологического типа использования ячменя. Диапазон изменчивости протеина зерна изучаемых образцов составлял от 9,8% до 19,9%.
Таблица 8 – Распределение образцов коллекции ярового ячменя по содержанию протеина в зерне
| Технологическое использование зерна ячменя по содержанию протеина | |||||
| Пивоваренное < 12% | Крупяное (12-15%) | Кормовое > 15% | |||
| Кол-во образцов | % | Кол-во образцов | % | Кол-во образцов | % |
| 62 | 6,99 | 499 | 56,32 | 325 | 36,69 |
Третья часть изученного материала ячменя представляла образцы с содержанием протеина выше 15%, в т.ч., образцы Казахстана, Сирии, Турции, Чехии, Великобритании и др. со значениями этого показателя более 18% (таблица 8). Более 56,0% номеров с содержанием белка 12-15% дифференцированы как исходный материал для селекции ячменя по крупяному назначению. Только около 7% образцов изученной коллекции или 62 номера может быть отнесено к пивоваренному типу с содержанием протеина менее 12%. Таким образом, изучение образцов ярового ячменя мировой коллекции, районированных сортов и номеров селекции КазНИИЗР позволили выделить перспективные номера по ряду важных хозяйственно-ценных признаков.
5.2 Изучение диких сородичей - образцов ячменя экспедиционных сборов
В 2007 году изучено 6 образцов вида Hordeum vulgare subsp. Spontaneum, собранных на территории Казахстана международной экспедицией, организо-ванной ИКАРДА в 2000 году. Всхожесть колебалась от 20 до 90%, было отмечено поражение образцов желтой (5-40%) и бурой ржавчиной (до 100%). Яровым посевом был установлен тип развития образцов – факультативный, либо озимый, в течение вегетации образцы оставались на стадии кущения.
5.3 Коллекционное и селекционное изучение ярового ячменя
В 2006-2008 году по селекции кормового и пивоваренного ячменя проведена работа по полной схеме селекционного процесса в условиях орошения и полуобеспеченной богары на стационаре КазНИИ земледелия и растениеводства.
Коллекционный питомник. В 2006-2008 гг. в коллекционном питомнике изучено 450 сортообразцов ячменя различного эколого-географического происхождения (рисунок 7). В результате полевых и лабораторных иссле-дований выделены 102 номера по продуктивной кустистости, длине колоса, числу зерен в колосе и массе 1000 зерен из образцов европейских стран и 13 образцов - из стран азиатского региона, которые наряду с продуктивностью превосходили стандарт по скороспелости и засухоустойчивости. В результате фенологических наблюдений выделены 4 группы образцов: ранние (62-70 дней); раннеспелые (71-79); среднеспелые (80-82), позднеспелые (выше 82).
Исследования по изучению продолжительности отдельных фаз органогенеза показало, что для условий Казахстана представляют интерес ранние и раннеспелые сорта с несколько растянутым периодом от кущения до трубкования, которые созревают до наступления летней засухи, формируя более высокий урожай. В целом, исследуя коллекционный материал ячменя различного эколого-географического происхождения, выделены сортообразцы по комплексу ценных признаков, которые могут быть использованы в качестве родительских форм в программах гибридизации.
Рисунок 7 - Эколого-географическое происхождение образцов ярового ячменя
Конкурсный питомник. В составе конкурсного питомника за 2006-2008 годы изучено 208 номеров. Из них в 2008 году 32 номера пивоваренного ячменя - на поливе, 22 - кормового на полуобеспеченной богаре и 19 номеров озимого ячменя - на поливном фоне.
Из 32 номеров пивоваренного ячменя конкурсного питомника 25 номеров показали достоверное превышение урожайности зерна в сравнении со стандартом Арна от 2 до 19 ц/га, при урожайности стандарта 39,8 ц/га. По данным конкурсного питомника кормового ячменя, из 22 номеров в условиях полуобеспеченной богары 16 номеров показали урожайность зерна на 2-13 ц/га выше, чем стандарт Сауле - 24,5 ц/га. Характеристика лучших номеров пивоваренного ячменя КСИ за период 2006-2008 годы приведена в таблице 9.
Таблица 9 - Характеристика номеров КСИ пивоваренного ячменя за 2006-2008 годы (полив)
| № сорта, каталог | Год | Число зерен в метелке, шт. | Масса 1000 зерен, г | Урожай- ность, ц/га | НСР | Содержание белка в зерне, % |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Арна | 2006 | 21 | 44,8 | 51,5 | 3,9 | 13,7 |
| 2007 | 26 | 48,0 | 39,6 | 2,2 | 12,5 | |
| 2008 | 26 | 40,6 | 39,8 | 0,9 | 11,1 | |
| 44/87-4 | 2006 | 20 | 48,0 | 64,0 | 3,96 | 11,1 |
| 2007 | 28 | 54,2 | 62,6 | 2,2 | 11,8 | |
| 2008 | 21 | 46,8 | 51,5 | 0,9 | 10,5 | |
| 31/86-22 | 2006 | 20 | 43,6 | 57,1 | 3,9 | 13,0 |
| 2007 | 27 | 49,4 | 38,0 | 2,2 | 12,4 | |
| 2008 | 21 | 41,4 | 41,0 | 0,9 | 12,1 | |
| 33/85-12 | 2006 | 25 | 45,6 | 72,6 | 3,9 | 12,1 |
| 2007 | 29 | 48,8 | 44,5 | 2,2 | 12,1 | |
| 2008 | 18 | 40,8 | 50,0 | 0,9 | 12,0 | |
| Продолжение таблицы 9 | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 3/95-12 (КазСуффле 1) | 2006 | 24 | 52,0 | 62,6 | 3,9 | 12,2 |
| 2007 | 22 | 50,2 | 48,5 | 2,2 | 11,2 | |
| 2008 | 25 | 47,8 | 56,0 | 0,9 | 11,3 | |
| 3/95-14 | 2006 | 24 | 40,4 | 61,1 | 3,9 | 13,5 |
| 2007 | 25 | 51,8 | 42,8 | 2,2 | 11,8 | |
| 2008 | 22 | 43,4 | 36,0 | 0,9 | 12,5 | |
| ДГ-26 | 2006 | 26 | 48,0 | 60,3 | 3,9 | 14,8 |
| 2007 | 28 | 48,9 | 40,6 | 2,2 | 12,6 | |
| 2008 | 29 | 42,6 | 43,5 | 0,9 | 13,1 | |
| 122/99-1 | 2006 | 23 | 44,0 | 63,8 | 3,9 | 13,5 |
| 2007 | 26 | 44,6 | 38,5 | 2,2 | 12,8 | |
| 2008 | 23 | 40,0 | 40,5 | 0,9 | 13,1 | |
| 122/99-6 | 2006 | 27 | 44,8 | 63,8 | 3,9 | 13,7 |
| 2007 | 27 | 45,6 | 42,8 | 2,2 | 11,8 | |
| 2008 | 28 | 36,8 | 50,0 | 0,9 | 12.1 | |
| 10/98-3 | 2006 | 30 | 48,4 | 61,8 | 3,9 | 14,0 |
| 2007 | 28 | 52,4 | 39,6 | 2,2 | 12,5 | |
| 2008 | 20 | 45,4 | 45,0 | 0,9 | 13,1 | |
| 44/00-8 | 2006 | 25 | 54,4 | 59,9 | 3,9 | 13,3 |
| 2007 | 28 | 50,0 | 42,8 | 2,2 | 12,1 | |
| 2008 | 24 | 44,8 | 42,0 | 0,9 | 12,5 | |
| 99/99-7 | 2006 | 24 | 47,6 | 71,5 | 3,9 | 13,2 |
| 2007 | 28 | 49,2 | 37,8 | 2,2 | 12,7 | |
| 2008 | 27 | 37,2 | 45,0 | 0,9 | 12,3 | |
По результатам изучения пивоваренного ячменя в 2009 году выделились номера 122/99-1; 58/80-15; 99/99-7; 122/99-6; 99/99-9; 3/95-12, которые показали урожайность от 70 до 77 ц/га при урожайности стандарта 56 ц/га. По данным конкурсного питомника за 2006-2009 гг. передан на государственное испытание сорт ярового ячменя под названием КазСуффле 1 - пивоваренного направления.
5.4 Содержание -глюкана в генетическом разнообразии ячменя
В мировой селекционной практике при отнесении ячменя к пивоваренным учитывается количество полисахарида - -глюкана (Flamme et al, 1998, 1999; Лоскутов, 2006, Grando et al, 2008). Высокое содержание полисахарида в зерне повышает вязкость сусла, возникают проблемы при фильтрации, снижается, в целом, рентабельность производства пива.
Осуществлен скрининг по показателю «содержание -глюкана в зерне» коллекции ячменя. 151 образец ярового и озимого ячменя Казахстана и 183 образца селекции КазНИИЗР в урожае 2007 года репродуцированы в Сирии (Алеппо) при уровне осадков 211,7 мм (многолетнее 325 мм); 2006-2007 гг. – 261 мм. Для условий КазНИИЗР, соответственно, 2006 г. – 661 мм; 2007 г. – 634,7 мм при среднемноголетнем уровне – 414,5 мм.
По содержанию -глюкана в зерне диапазон изменчивости составил в условиях Алеппо 3,66-5,83%, а для казахстанских репродукций (183 образца) – 3,62-5,66%. Основная часть образцов характеризовалась средними значениями -глюкана (4,1-5,0%). Низкое содержание -глюкана (3,5-4,09%) отмечено для 0,7% генотипов (Алеппо) до 18% (КазНИИЗР). В наиболее жестких условиях выделились образцы: Арна – 3,98%, Robur/Miraj1 – 4,16% и Ким – 4,17%; селек-ционные номера КазНИИЗР: 99/99-7 (4,20%); 15/84-7 (4,07%); 38/84-11 (3,66%); 4/84-3 (4,16%). Значение -глюкана менее 4,0% установлено для семи образцов ярового ячменя (от 3,66 до 3,98%) и четырех образцов озимого (от 3,65 до 4,00%).
5.5 Изучение коллекции ярового ячменя Казахстана в засушливых условиях Сирии
Уровень урожайности образцов в условиях Сирии варьировал от 86,3 г/кв.м - для образца № 44238 до 1120 г/кв.м - для №33-85-12 относительно стандартов: min Crest-6 - 90,04 г/кв.м и max Harmal - 1628 г/кв.м. Шесть образцов харак-теризовались высокими данными урожайности (более 1000 г/кв.м) в изучаемых условиях – №53-99-3-1037 г/м2, №21-98-20-1038 г/м2, №45-80-2 –1053 г/м2, №20-86-5 – 1093 г/м2, №39088 – 1115 г/м2, №33-85-12 – 1120 г/м2 (таблица 10).
Таблица 10 - Характеристика коллекции ярового ячменя, изученного в условиях Сирии (2008 г.)
| Показа-тели | min | max | Среднее | Выделившиеся образцы | |||
| обр. | ст. | обр. | ст. | обр. | ст. | ||
| Масса 1000 зерен, г | 23,1 | 24,1 | 38,1 | 30,7 | 28,1 | 26,9 | №92-99-1 – 32,0 г №26-98-8 – 33,2 г №102-80-2 – 32,8 г №0-99-1 – 38,1г |
| Урожай-ность, г/м2 | 86,33 | 90,04 | 1442 | 1628 | 528,9 | 1311 | №53-99-3 – 1037 г/м2 №21-98-20 - 1038 г/м2 №45-80-2 – 1053 г/м2 №20-86-5 – 1093 г/м2 №39088 – 1115 г/м2 №33-85-12 – 1120 г/м2 |
| Про-теин, % | 13,17 | 14,82 | 22,04 | 17,49 | 19 | 16 | №2-84-13 – 21,01% №45-84-4 – 22,04% №118-99-1– 21,34% №158-83-4– 21,38% №97-99-2 – 21,59% №99-99-2 – 21,78% №36-86-11– 21,90% |
| -глюкан, % | 4,36 | 4,93 | 6,34 | 5,98 | 5,3 | 5,4 | №99-99-7 – 4,36% №28-98-3 – 4,62% №89-83-4 – 4,64% №148-80-4 – 4,67% №122-99-4 – 4,69% №44-80-18 – 4,71% |
| Fe, мг/кг | 30,4 | 30,9 | 52,6 | 40,5 | 40,7 | 34,55 | №53-86-20 - 47,9 мг/кг №36-86-11 - 48,9 мг/кг №104-99-6 - 49,4 мг/кг №83-84-11 - 49,9 мг/кг №38-84-11 - 50,9 мг/кг №24-99-4 - 51,0 мг/кг №92-99-4 - 51,4 мг/кг №36-84-5 - 52,6 мг/кг |
| Zn, мг/кг | 30,8 | 30,9 | 63,4 | 39,0 | 45 | 34,8 | №44-80-1 – 54,5мг/кг №44-80-20 - 57,7 мг/кг №102-80-3 - 58,6 мг/кг №83-84-11 - 60,7 мг/кг №4-83-2 – 61,9 мг/кг №36-84-5 – 63,4 мг/кг |
Масса 1000 зерен колебалась от 23,1 г до 38,1 г при минимальном значении стандарта W2291 - 24 г, и его максимальном проявлении для Harmal - 30,7 г. Высокой массой 1000 зерен отличились следующие казахстанские образцы: №92-99-1 – 32,0 г, №26-98-8 – 33,2 г, №102-80-2 - 32,8 г, № 0-99-1 – 38,1 г и др. Содержание протеина в зерне ячменя варьировало от 13,17% для образца №39088 и до 22,04% - для №45-84-4. Ряд казахстанских образцов характеризо-вался высоким показателем протеина, превышая как среднее значение, так и стандарт: №2-84-13- 21,01%, №118-99-1- 21,34%, №158-83-4- 21,38%, № 97-99-2 – 21,59%, № 99-99-2 – 21,78%, №36-86-11- 21,90%, № 45-84-4 – 22,04% и др.
Поиск сырья для производства биофортифицированной продукции является актуальным в мировой практике. Коллекция впервые изучена по содержанию Fe и Zn в зерне. Диапазон изменчивости содержания Fe составлял 30,4-52,6 мг/кг. Более высоким значением по сравнению со всеми стандартами обозначились более 34% образцов с показателем выше максимума стандарта Arta - 40,5 мг/кг. Наиболее высокими показателями по содержанию Fe в зерне отличались следующие генотипы: №53-86-20 - 47,9 мг/кг, №36-86-11 - 48,9 мг/кг, №104-99-6 - 49,4 мг/кг, №83-84-11 - 49,9 мг/кг, №38-84-11 - 50,9 мг/кг, №24-99-4 - 51,0 мг/кг, №92-99-4 - 51,4 мг/кг, №36-84-5 - 52,6 мг/кг и др.
Содержание Zn варьировало в более широких пределах от 30,8 мг/кг у №18-00-10 до 63,4 мг/кг - у №36-84-5 при данных st: минимум Arta - 30,9 и максимум для Crest-6 - 39,0 мг/кг. Более 34% образцов имели значение показателя выше, чем максимальное значение стандарта 39 мг/кг. Значительное превышение максимума стандарта - на 40% и более по этому показателю отмечены для следующих генотипов: №44-80-1 – 54,5 мг/кг, №44-80-20 – 57,7 мг/кг, №102-80-3 – 58,6 мг/кг, №83-84-11 – 60,7 мг/кг, №4-83-2 – 61,9 мг/кг, №36-84-5 – 63,4 мг/кг и др.
Таким образом, исследуя коллекционный материал ярового ячменя в засушливых условиях Сирии, выделены образцы по комплексу ценных признаков, которые могут быть использованы в качестве родительских форм в программах гибридизации на конкретный признак.
6 Дигаплоидные линии ярового ячменя как источник генетического разнообразия для селекции
В стратегиях селекционных программ на современном этапе определены место и значимость новых биотехнологий (Ницше, 1980; Шамина, 1984; Сидоров, 1990; Рахимбаев и др., 1992, 2010; Карабаев, 1994; Джардемалиев, 1984; Бутенко, 1999; Рябушкина и др., 2009; Шумный, 2010 и др.). Ускоренная стабилизация расщепляющихся линий и возможность ранней эффективной оценки гибридных популяций - основные преимущества гаплоидии in vitro (Наволоцкий, 1985, 1986, 1989; Devaux, 1988; Snape et al, 1981, 1986, 1992; Неттевич, 1989; Анапияев, 2000; Жамбакин, 2002; DePaum et al, 2010 и др.).
Нами создан ряд дигаплоидных линий ячменя (ДГ-линии) на основе F2 гибридных комбинаций (Искаков и др., 1996, 1998, 1999; Сариев, Терлецкая и др., 1997): Одесский 100 х 5/84-2; Одесский 100 х 93/80-3; Г 1344/1355 х Одесский 100; Одесский 100 х 44/81-68; 44/81-68 х Одесский (таблица 11).
Таблица 11- Получение удвоенных гаплоидов ярового ячменя
| Гибридная комбинация F2 | Кол-во опыленных цветков, шт. | Завязы-ваемость, % | Прорастание зародышей, % | Кол-во дигапло-идов, шт. |
| Г1344/1355х Одес.100 | 238 | 43.0±0.32 | 15.0± 0.05 | 4 |
| 44/81-68 х Одес. 100 | 644 | 35,0±0,02 | 14,0± 0,04 | 1 |
| Одес.100 х 93/80-3 | 30 | 18,0±0,70 | 21,0± 0,06 | 1 |
| Одес.100 х 5/84-2 | 271 | 51.0±0.03 | 29.0±0.07 | 1 |
| Одес.100 х 44/81-68 | 20 | 67.0±0.11 | 40.0±0.08 | 2 |
| Г1344/1355х39/84-2 | 242 | 56.0±0.32 | 23.0±0.04 | 2 |
| Одес.100хГ1344/1355 | 138 | 58.0±0.04 | 31.0±0.07 | 1 |
| 5/84-2 х Г1344/1355 | 112 | 45.0±0.05 | 8.0±0.08 | 1 |
6.1 Селекционно-генетическое изучение дигаплоидных линий ячменя
6.1.1 DUS-тестирование дигаплоидных линий, диких сородичей, перспективных форм ячменя
Созданные дигаплоидные линии идентифицированы нами по 33 морфологи-ческим признакам УПОВ, описывающих стебель, лист, зерно в балльной системе (Абугалиева А. и др., 2001). Отмечена константность для всех изученных образцов по 17 признакам. Разрешающая способность морфоло-гических показателей для дифференциации дигаплоидов была обусловлена 14 признаками. Уникальными по степени выраженности показателя «длина первого сегмента стержня колоса» оказались линии ДГ-26 (очень короткий, < 2 мм) и ДГ-32 (длинный, 4-5мм). Только зерновки линий ДГ-26 и ДГ-29 характеризовались «коротким типом опушения основной щетинки». Важным признаком, определяющим продуктивность колоса, является его плотность. ДГ-линии по этому показателю разбились на две группы: колос средний по плотности (ДГ-27, ДГ-29, ДГ-36) и колос рыхлый (ДГ-26, ДГ-32).
6.1.2 Электрофорез гордеина в идентификации дигаплоидных линий ячменя
Дигаплоиды идентифицированы электрофорезом запасного белка зерна - гордеина. Выявлено 9 типов спектров, обусловленных вариациями 49 компонентов -, -, - и - зон. Показана стабильность спектра гордеина в репродукциях, что является одним из свидетельств гомозиготности дигаплоидов. Частота встречаемости компонентов гордеина зерна внутри дигаплоидных линий варьирует в пределах от 49 (32 линия) до 61 (6, 26 и 29 линии) (Алимгазинова, Абугалиева А., 2001; Орозалиева и др., 2004). Сравнительно высокая изменчивость компонентного состава гордеина установлена для всех зон, но относительно ниже изменчивость была в -зоне (в основном, от 33 до 44). Биохимическая идентификация подтвердила гомозиготность полученного материала.
6.1.3 Изоферменты в описании дигаплоидов ячменя
В ряде исследований показана высокая разрешающая способность полиморфных ферментных систем в регистрации мировой коллекции различных культур (Matsuura, 1986; Абугалиева С., 1999). Сортообразцы и дигаплоидные линии ячменя анализировали по 9 энзимкодирующим локусам, ответственным за катодную пероксидазу (РRX), малатдегидрогенезу (МДН), алкогольдегидрогеназу (АДН), эстеразу (ЕSТ), 6-фосфоглюконатдегидрогеназу (6 - PGD) и -амилазу (-АМУ) (Туруспеков и др. 1999; Абугалиева А. и др., 1999; Aлимгазинова и др., 2001).
Информативность локусов для образцов была различна. Локусы Adh 1 и Est 1 были мономорфны для всех анализированных образцов. По Est 5, Prx, 6-Pgd 1 и 6-Pgd 2 обнаружен значительный уровень генетической изменчивости. Установлены два аллеля по локусу Prx 3. Для большинства линий и сортообразцов выявлен аллель “в”, а для 5/84-2 - “а”. Электрофорезом РRХ исходных форм Одесский 100 и 5/84-2 и их ДГ-линий установлена однородность ДГ-33 и ДГ-34. Оба аллельных варианта, с частотой встречаемости аллеля “а” - 0,14 и 0,17 обнаружены для ДГ-32 и ДГ-35, соответственно. Анализ спектров катодных изопероксидаз проростков ячменя показал однородность ДГ-35, наследовавшей аллель “в” от сортообразца 5/84-2. Остальные линии отличались высоким уровнем изменчивости PRX, электрофореграммы которых включали не только родительские варианты, но и имели гибридную природу для некоторых из них. В результате использования генетических маркеров-ферментов выявлена информативность PRX, EST и 6-PGD для определения однородности и идентификации, а также оценки рекомбинационной способности исходных форм.
6.1.4 Биохимическое изучение зерна дигаплоидов ячменя
Гаплоидные биотехнологии в селекции рассматривают как эффективный метод получения разнообразия ценного исходного материала. В лаборатории технологической оценки качества зерна КазНИИЗР нами проведено биохимическое изучение дигаплоидов ячменя методом БИК-спектроскопии (Abugalieva A. еt al., 1998; Alimgazinova, 1999; Абугалиева А. и др., 2001). Оценивался ряд биохимических показателей как содержание белка и его фракций (альбумин + глобулин, гордеин, глютелин), а также информативные для целей пивоварения данные амилозы, пленчатости, экстрактивности. Показана значительная вариабельность между дигаплоидами по содержанию гордеина (% к суммарному белку) - 11,6-29,1; глютелина - 22,2-32,8, амилозы (%) - 13,9-25,7, по показателю пленчатости (%) - 6,9-10,3 (таблица 12).
Таблица 12 - Размах варьирования биохимических показателей зерна дигаплоидных линий ячменя (КСИ, полив, 1996-1999 г.г.)
| Показатели | Диапазон |
| Белок, % | 8,6-13,8 |
| Альбумин + глобулин, % | 3,31-4,28 |
| Гордеин, % | 1,07-3,75 |
| Глютелин, % | 2,06-3,55 |
| Амилоза, % | 13,91-25,70 |
| Экстрактивность, % | 74,35-78,79 |
| Пленчатость, % | 6,9-10,3 |
| Урожайность, ц/га | 18,0-60,0 |
Выявлены коэффициенты корреляции между показателями качества зерна: экстрактивность - белок (-0,94); экстрактивность - гордеин (-0,94); экстрактив-ность - глобулин (-0,88); экстрактивность - пленчатость (+0,83); белок - гордеин (+0,80); белок - глютелин (+0,74). ДГ-линии, в целом, характеризова-лись благоприятным уровнем биохимических показателей, отвечающих требованиям пивоваренных ячменей. При сравнительно низком содержании белка (8,6-13,8%) наблюдается оптимальная экстрактивность (74,4-78,8%). Данные подтверждают перспективность технологии «бульбозум» для создания ценного исходного материала ячменя.
6.1.5 Селекционное изучение дигаплоидных линий ячменя в условиях юго-востока Казахстана
Выделенные дигаплоидные линии изучались в разных звеньях селекцион-ного процесса отдела зернофуражных культур и доведены до питомника конкурсного сортоиспытания (Искаков, Сариев и др., 1996; Искаков, Сариев, Терлецкая, 1996; Орозалиева и др., 2001). Большинство дигаплоидных линий ячменя значительно превосходили стандартные номера по уровню урожай-ности, что дало основания для дальнейшего изучения их на селекционную ценность, в т.ч. в других экологических зонах страны. В таблице 13 приведены данные конкурсного сортоиспытания по урожайности нескольких ДГ-линий ячменя за период 1998-2000 гг.
Урожайность линии ДГ-26 за годы испытаний была стабильной на уровне стандарта или превосходила его даже в неблагоприятный 2000 г. Из образцов, возделываемых на полуобеспеченной богаре, выделилась линия ДГ-29, достоверно превышавшая сорт-стандарт Сауле по этому показателю.
В результате исследований на государственное сортоиспытание передан в 2000 г. сорт ярового ячменя Акжол (ДГ-29) - дигаплоид, полученный из F2 гибридной популяции Одесский 100 х 93/80-3 (Искаков и др., 1996; Сариев, 2007).
Таблица 13 -Урожайность дигаплоидных линий ярового ячменя (КСИ, ц/га)
| Сорт, линия | 1998 г. | 1999 г. | 2000 г. | Среднее |
| Полив | ||||
| Арна – st. | 51,5 | 53,3 | 23,0 | 42,6 |
| ДГ-26 | 54,2 | 54,00 | 25,5 | 44,6 |
| ДГ-32 | 55,2 | 49,3 | 24,5 | 43,0 |
| НСР0,95 | 2,86 | 1,91 | ||
| П/о богара | ||||
| Сауле – st. | 44,0 | 53,5 | 27,8 | 41,8 |
| ДГ-27 | 40,2 | 40,7 | 27,0 | 36,0 |
| ДГ-29 | 48,0 | 57,7 | 31,5 | 45,7 |
| ДГ-36 | 51,0 | 43,8 | 24,8 | 39,9 |
| НСР0,95 | 2,16 | 1,82 | ||
6.1.6 Экологическое изучение дигаплоидов ячменя в условиях Западного Казахстана
В 2001-2007 гг. ДГ-линии ячменя проходили экологическое, конкурсное и производственное испытание на Актюбинской СХОС (Цыганков В. и др., 2001, 2007, 2008). По результатам испытаний в Государственную комиссию по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур Республики Казахстан передан новый сорт ячменя Илек 34 совместной селекции КазНИИЗР и Актюбинской СХОС. Превышение урожая нового сорта ячменя Илек 34 над стандартом составило 3,6 ц/га (таблица 14). Наиболее высокий урожай за годы испытания сорт сформировал в условиях 2003 г. (36,9 ц/га).
Таблица 14 - Результаты производственного испытания новых сортов ярового ячменя селекции КазНИИЗР и Актюбинской СХОС (2000-2007 г.г.)
| Сорт | Урожайность, ц/га | |||||||||
| 2000 г. | 2001 г. | 2002 г. | 2003 г. | 2004 г. | 2005 г. | 2006 г. | 2007 г. | сред-нее | +,- к стан-дарту | |
| Донецкий 8, ст. | 21,1 | 26,1 | 17,5 | 25,6 | 21,4 | 11,9 | 14,3 | 17,4 | 19,4 | 0,0 |
| Илек 1 | 24,7 | 28,4 | 18,9 | - | - | - | - | - | 24,0 | +2,5 |
| Яссы | 26,7 | 27,0 | 16,8 | - | - | - | - | - | 23,5 | +2,0 |
| Илек 9 | - | 28,8 | 19,4 | 30,5 | 27,1 | 14,8 | 18,5 | 23,0 | 23,2 | +4,0 |
| Илек 34 | - | - | 20,6 | 36,9 | 27,0 | 12,5 | 16,0 | 16,9 | 21,6 | +3,6 |
| Илек 16 | - | - | - | 37,1 | 27,5 | 14,1 | 20,3 | 19,8 | 23,8 | +5,7 |
Таким образом, исследованиями продемонстрирована эффективность дигаплоидной технологии «бульбозум» для создания генетического разнообразия ячменя. Дигаплоиды идентифицированы электрофорезом гордеина, по изоферментам, морфологическим признакам УПОВ. Показана значительная вариабельность между дигаплоидами по ряду показателей зерна: содержание белка и его фракций, амилозы, пленчатость, экстрактивность. Проведена оценка дигаплоидных линий на селекционную ценность во всех звеньях селекции, в т.ч. в засушливой зоне Западного Казахстана. В результате в Государственную комиссию по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур Республики Казахстан переданы два новых сорта - дигаплоиды: сорт Акжол (ДГ-29) и Илек 34 (ДГ-34). Новые сорта кормового направления, значительно превосходят стандартные по урожайности, устойчивы к полеганию, осыпанию, засухе. В итоге, впервые в Казахстане технология дигаплоидии «бульбозум» для ячменя в результате комплексной работы биотехнологов и селекционеров доведена до логического завершения – создания новых сортов.
7 Результаты селекционных исследований
7.1 Хозяйственно-биологическая характеристика созданных и передан-ных на государственное сортоиспытание сортов ярового ячменя
В результате проведения полевых и лабораторных оценок селекционного материала ячменя созданы и переданы на государственное сортоиспытание следующие сорта.
Сорт ярового ячменя Бастама. Пивоваренного направления, получен путем индивидуального отбора из сомаклонов сорта Одесский 100, селекционная линия А-526, разновидность - Hordeum vulgare disficum. Nutans, яровой. Характеристика сорта: вегетационный период – 94 дня; высота растения- 70,3 см; масса 1000 зерен – 52,7 г; выход зерна – 71,3 %; натура зерна- 675.3 г; содержание сырого протеина – 12,5 %; пленчатость – 8,9%; экстрактивность – 75%. За 1995-1997 гг. конкурсного сортоиспытания урожайность сорта составила в среднем 63,3 ц/га, что на 7,3ц/га выше, чем у исходной формы Одесский 100 - 56,0 ц/га.
Сорт ярового ячменя Акжол. Кормового направления, выведен путем индивидуального отбора из гибридной популяции F2 (Одесский 100х 93/80-3), селекционный номер ДГ-29, с использованием технологии «бульбозум», разновидность - Hordeum disficum. Субмедикум, яровой. Сорт, устойчив к полеганию, осыпанию, засухе, урожайный. Характеристика сорта: вегетационный период – 98-102 дня; высота растения- 53,9 см; продуктивная кустистость –1,9-2,4 шт; число зерен в колосе – 17-23 шт.; форма куста – прямостоячий; лист – без опушения, узколистный; колос - пирамидальный; масса 1000 зерен – 47,1 г; выход зерна – 73,1-75,2 %; содержание белка – 13,8%. За три года испытаний (1998- 2000г.г.) урожай зерна составил 45,6 ц/га при 41,8 ц/га стандарта Сауле, при 38,4 ц/га - стандарта Днепровский 435. Сорт рекомендован для возделывания на неполивных и богарных землях Казахстана, в 2006 году районирован.
Сорт ярового ячменя Илек 34. Кормового направления, выведен путем индивидуального отбора из гибридной популяции Одесский 100х5/84-2, селекционный номер р 927-03/1680-04 - ДГ-34, с использованием технологии «бульбозум», разновидность - Hordeum vulgare disficum. Nutans, яровой. Характеристика сорта: вегетационный период – 65-72 дней; высота растения - 71-74 см; продуктивная кустистость – 2,5-2,8 шт.; число зерен в колосе – 20-25 шт.; форма куста – прямостоячий; лист – без опушения, промежуточный, средней длины; колос - цилиндрический; масса 1000 зерен – 40,1-48,2 г; выход зерна – 80-85%; содержание белка – 13,9%. При испытании в составе конкурсного питомника показал среднюю урожайность за 2002-2004 гг. 28,1 ц/га при урожайности стандарта Донецкий 8 - 24,2 ц/га. Сорт засухоустойчив, вегетационный период на 2-3 дня короче по сравнению со стандартом, устойчив к полеганию, рекомендован для возделывания в Актюбинской, Западно-Казахстанской, Карагандинской областях.
Сорт ярового ячменя КазСуффле 1. Пивоваренного направления, выведен путем индивидуального отбора из гибридной популяции К-524115 х 24/80-3, разновидность - Hordeum disficum. Nutans, яровой. Характеристика сорта: вегетационный период – 82-85 дней; высота растения - 78-80 см; продуктивная кустистость – 2,4-2,7 шт.; число зерен в колосе – 27-28 шт.; форма куста – прямостоячий; лист – без опушения, узкий, средней длины; колос- пирамидальный; масса 1000 зерен – 50-52 г; выход зерна – 75-77%; содержание белка – 11,5%. При испытании в 2007-2009 гг. в составе конкурсного питомника в условиях полива показал среднюю урожайность 60,2 ц/га при урожайности стандарта Арна - 45,1 ц/га.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. На основе сбора, анализа, оценки, унификации данных и отбора ценных категорий генетических ресурсов сельскохозяйственных культур впервые сформирован и заложен на краткосрочное хранение в соответствии с международными протоколами систематизированный и охарактеризованный генофонд более 15 тысяч образцов 29 сельскохозяйственных культур. Разработана «Стратегия развития генетических ресурсов растений Казахстана» и прогноз модели менеджмента деятельностью в области генетических ресурсов растений для республики.
2. Впервые в соответствии с международными дескрипторами создана Национальная электронная паспортная база данных по генетическим ресурсам растений, включающая информацию по более, чем 55 тысячам образцов, в т.ч. по 2680 образцам ячменя, фактически единая информационная сеть для эффективного обмена информацией и ресурсами между научно-исследовательскими учреждениями Казахстана и региона Средней Азии для повышения эффективности селекции.
3. Впервые определена конкурентоспособность генетического разнообразия озимого ячменя по ряду признаков. Установлена вариабельность коллекции озимого ячменя по элементам продуктивности, скороспелости, зимостойкости, выполненности, выравненности и крупности зерна, по биохимическим показателям, их максимальному проявлению и стабильности формирования, что послужило основанием для выделения форм в двурядном и шестирядном варианте как источников конкретных признаков для селекционных программ по озимому ячменю.
4. Изучена коллекция ярового ячменя по биологическим свойствам, элементам продуктивности и качеству зерна, установлена значительная степень вариабельности по продолжительности вегетационного периода, высоте растений, массе 1000 зерен, урожайности, технологическим параметрам (содержание белка и крахмала в зерне). Выделены перспективные образцы как исходный материал для селекции.
5. Впервые изучена по показателю «содержание -глюкана в зерне», как пивоваренного критерия, коллекция ячменя, представляющая сортовой гено-фонд в яровом и озимом варианте, селекционные и коллекционные образцы КазНИИЗР. Установлен диапазон изменчивости показателя от 3,62 до 5,83%. Выделены образцы с низким значением -глюкана: семь образцов ярового ячменя с показателями от 3,66 до 3,98% и четыре озимой формы - от 3,65 до 4,00%.
6. Испытаны 183 номера ярового ячменя контрольного и конкурсного питомников КазНИИЗР в экстремально засушливых условиях Сирии. Показан размах изменчивости образцов по массе 1000 зерен, уровню урожайности, содержанию протеина. Впервые образцы охарактеризованы по содержанию Fe и Zn в зерне. Диапазон изменчивости содержания Fe составлял 30,4-52,6 мг/кг, Zn - от 30,8 до 63,4 мг/кг. Выделены образцы по комплексу признаков, которые могут быть использованы в качестве родительских форм на конкретный признак.
7. На основании исследований показана эффективность дигаплоидной технологии «бульбозум» для создания генетического разнообразия ячменя. Дигаплоидные линии идентифицированы по морфологическим признакам УПОВ, по спектру белка зерна – гордеина для регистрации и подтверждения гомозиготности и стабильности в репродукциях. Выявлена информативность ферментов PRX, EST и 6-PGD для определения однородности и идентификации дигаплоидов. Показана значительная вариабельность между дигаплоидами по биохимическим показателям как содержание белка и его фракций (альбумин + глобулин, гордеин, глютелин), амилозы, пленчатость, экстрактивность. Выявлены линии с уровнем биохимических показателей, отвечающих требованиям пивоваренных ячменей. Проведена оценка дигаплоидных линий на селекционную ценность во всех звеньях селекции, в т.ч. в засушливой зоне Западного Казахстана.
8. Коллекции ярового и озимого ячменя ранжированы по технологической направленности (пивоваренное, кормовое, крупяное). Выделены 15-17% кол-лекции озимых форм как высокоамилозные, 17-25% - как низкопротеиновые, 23-46% - как высококрахмальные, перспективные для использования в пивоваренной промышленности; 40% двурядного и 30% шестирядного озимого ячменя с содержанием протеина более 15% как кормовые. Более 56% номеров ярового ячменя с содержанием белка 12-15% дифференцированы как образцы перспективные для селекции ячменя по крупяному назначению, а 7% образцов отнесено к пивоваренному типу с содержанием протеина менее 12%.
9. С использованием разнообразия генетических ресурсов при сочетании комплексной селекционной проработки и биотехнологических методов, биохимических и технологических показателей созданы и переданы в Государственную комиссию по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур Республики Казахстан 4 новых сорта ярового ячменя, в т.ч. два – на основе технологии «бульбозум».
ПРЕДЛОЖЕНИЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКЕ И ПРОИЗВОДСТВУ
Второй Национальный отчет о состоянии генетических ресурсов растений для продовольствия и сельского хозяйства в Казахстане представляет информацию по фактической реализации национальной задачи сохранения и развития генетических ресурсов растений, повышению эффективности селекции.
Критерии Национального механизма информационного обмена для мониторинга выполнения Глобального плана действий по генетическим ресурсам растений служат основой для анализа выполнения Казахстаном обязательств в рамках Конвенции о биологическом разнообразии (http://www.cac-biodiversity.org).
Электронная база данных генетических ресурсов сельскохозяйственных растений, в т.ч. ячменя – основа Национальной базы данных для оперативного обмена информацией и семенным материалом исследователями из различных регионов страны и Средней Азии для целенаправленной селекции.
Систематизированный и охарактеризованный генофонд более 15 тыс. образцов 29 сельскохозяйственных культур, заложенный на краткосрочное хранение в Казахском НИИЗР, служит основой коллекций генетических ресурсов растений для Национального генбанка Казахстана и может быть представлен для развития селекции различных культур.
В целях повышения эффективности селекции на продуктивность и качество в неблагоприятных экологических зонах Казахстана рекомендуется по озимому ячменю:
- использовать в качестве источников по отдельным хозяйственно-ценным признакам сорта и сортообразцы озимого ячменя:
- по длине вегетационного периода как наиболее стабильно скороспелые образцы двурядных форм: ОЯ-138; ОЯ-165; ОЯ-288, ОЯ-293, ОЯ-305; ОЯ-350; среди шестирядных: ОЯ-331; ОЯ-345; ОЯ-346 и ОЯ-484;
- по продуктивной кустистости со стабильно повышенной кустистостью образцы ОЯ-95 (3,3-4,3 шт.); ОЯ-350 (3,6-4,0 шт.) и ОЯ-325 (3,0-4,0 шт.) среди двурядных форм и ОЯ-335 (3,6-4,7 шт.); ОЯ-338 (3,7-4,3 шт.) и ОЯ-432 (3,3-5,0 шт.)- среди шестирядных;
- по натурной массе стабильные генотипы: среди двурядных форм - ОЯ-51 (602-609 г/л); ОЯ-312 (600-621 г/л); ОЯ-325 (577-578 г/л); ОЯ-350 (574-576 г/л); ОЯ-625 (584-621 г/л); шестирядных - ОЯ-338 (581-604 г/л); ОЯ-346 (546-554 г/л); ОЯ-354 (602-644 г/л);
- по содержанию крахмала: двурядные формы: ОЯ – 225; ОЯ – 288; ОЯ – 293; ОЯ – 305; ОЯ-312; ОЯ – 583 и шестирядные: ОЯ – 428; ОЯ – 484; ОЯ – 492;
- по содержанию амилозы со стабильно максимальным значением шестирядный образец ОЯ-747 и двурядный - ОЯ-625.
по яровому ячменю:
- образцы ярового ячменя, сочетающие высокое содержание протеина и уровень урожайности: М 53/82-3, 4052Н1, 29918, 520001, 520036, 520001, 520005, 520617, 520645, 6875, 26237;
- образцы с низким содержанием -глюкана: №99/99-7 (4,02%); №15/84-7 (4,07%); №38/84-11 (3,66%); №4/84-3 (4,16%);
- образцы с высокими показателями по содержанию Fe в зерне: №53-86-20-47,9 мг/кг, №36-86-11 - 48,9 мг/кг, №104-99-6 - 49,4 мг/кг, №83-84-11 - 49,9 мг/кг, №38-84-11 - 50,9 мг/кг, №24-99-4 - 51,0 мг/кг, №92-99-4 - 51,4 мг/кг, №36-84-5 - 52,6 мг/кг и др.;
- образцы с повышенным содержанием Zn в зерне: №44-80-1 – 54,5 мг/кг, №44-80-20 – 57,7 мг/кг, №102-80-3 – 58,6 мг/кг, №83-84-11 – 60,7 мг/кг, №4-83-2 – 61,9 мг/кг, №36-84-5 – 63,4 мг/кг и др.
Рекомендуется для возделывания на неполивных и богарных землях Казахстана допущенный к использованию сорт ярового ячменя Акжол, кормового направления, урожайный, устойчивый к полеганию, осыпанию, засухе.
Список опубликованных работ по теме диссертации
1 Алимгазинова Б.Ш. Создание исходных форм зерновых культур нетрадиционными методами и их биохимическое изучение//Сб. науч. тр. КазНИИЗ «Генбанк растений и его использование в селекции». Алма-Ата: НИЦ «Бастау». – 1995. – С.190-196.
2 Алимгазинова Б.Ш., Искаков А.Р., Шегебаев О.Ш. Развитие биотехнологических исследований//Сб. науч. тр. КазНИИЗ «Научная деятельность КазНИИ земледелия им.В.Р.Вильямса». Алматы. - 1996. – С.25-33.
3 Искаков А.Р., Aлимгазинова Б.Ш., Орозалиева Ж., Мукашев А. Использование гаплоидии в селекции ячменя. Сообщение 1. Особенности получения гаплоидов ячменя с помощью гаплопродюссера Hordeum bulbosum L.//Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана. – 1996. - №7. - С.28-31.
4 Искаков А.Р., Сариев Б.С., Aлимгазинова Б.Ш., Терлецкая Н.В. Сообщение 2.Селекционное изучение удвоенных гаплоидов ячменя//Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана. – 1996. - № 9. - С.20-23.
5 Aлимгазинова Б.Ш. Использование биохимических показателей в биотехнологических исследованиях//Матер. респ. науч. конф. «Биологические основы селекции зерновых культур». Алматы. – 1996. - С. 80-85.
6 Уразалиев Р.А., Aлимгазинова Б.Ш. Использование биотехнологических методов в селекции растений //Биотехнология. Теория и практика. - 1997. - №3. - С.10-13.
7 Абугалиева А.И., Aлимгазинова Б.Ш. Биохимическая характеристика дигаплоидов ячменя//Биотехнология. Теория и практика. – 1997. - №3. – 87с.
8 Aлимгазинова Б.Ш. Клеточные технологии в селекции растений// Биотехнология. Теория и практика. – 1997. - №3. - С.89-90.
9 Сариев Б.С., Aлимгазинова Б.Ш., Терлецкая Н.В. Использование удвоенных гаплоидов в селекции ярового ячменя//Биотехнология.Теория и практика. - 1997. - №3. - С.108-109.
10 лiмазинова Б.Ш., Искаков А.Р., Кожахметов К.К., Орозалиева Ж. Бидай мен арпаны сырты ортаны олайсыз серлерiне тзiмдiлiгiн арттыру шiн биотехнологиялы тсiлдер жасау//Жаршы. - 1997.- №9. - Б. 34-45.
11 Alimgazinova B. Using of cell technologies in wheat and barley breeding for tolerance to abiotic stresses//Abstr. of VII Int. conference “In vitro plant cell biology, biotechnology and germplasm preservation”. - Moscow. – 1997. –P.357.
12 Aлимгазинова Б.Ш. Использование биотехнологии in vitro в селекционном процессе зерновых культур//Матер. межд.. науч.-пр. конф. «Аграрная наука на рубеже веков». – Акмола. - 1997. –Т.3. – С. 6-7.
13 Алимгазинова Б.Ш., Искаков А.Р., Кожахметов К.К., Орозалиева Ж.Б. Нетрадиционные биотехнологии в селекции пшеницы и ячменя на устойчивость к абиотическим стрессам// Сб. науч. тр. КазНИИЗ «Повышение эффективности селекции полевых культур». – Алматы: РНЦ «Бастау». – 1997. - С. 29-39.
14 Abugalieva A.I., Alimgazinova B. Sh., Skokbaev S.O., Dracheva L.M., Savin W.N. Biochemical properties of barley DHL//Book of abstracts of 16 JCC conference “Cereal science – its contribution to health and well being”. 9-12 May, Vienna. - 1998. – Р.62.
15 Aлимгазинова Б.Ш. Перспективы биотехнологии in vitro в решении некоторых проблем агроэкологии//Матер.2 межд.. науч.-техн. конф. “Проблемы экологии АПК и охраны окружающей среды”. – Алматы: НИЦ “Бастау”. – 1998.- Ч.1. - С. 140- 143.
16 Aлимгазинова Б.Ш. Биотехнологические и биохимические аспекты селекции растений//Сб. науч. тр. КазНИИЗ “Физиология и биохимия – неотъемлемое звено в селекции”. - Алматы: РНИ “Бастау”. - 1998. - С. 23-27.
17 Туруспеков Е.К., Aлимгазинова Б.Ш., Абугалиева С.И., Абугалиева А.И. Дигаплоиды ячменя: генетические маркеры, качество зерна и урожайность// Известия МОН РК, НАН РК. Сер. биол. и мед. – 1999. - №5-6. - С.88-90.
18 Aлимгазинова Б.Ш. Нетрадиционные методы создания исходного материала для селекции//Матер. 7 респ. науч.-практ. конф. ”Физиолого-биохимические и генетические основы устойчивости и продуктивности растений”. – Алматы. - 1999. - С.128-129.
19 Alimgazinova B. Sh. Biochemical study of barley grain by NIRS//Abstracts of 37th IUPAC Congress “Frontiers in Chemistry: Molecular basis of the life Sciences.” 14-19 August. - 1999. - Berlin. – Part. 2. –Р.5.
20 Aлимгазинова Б.Ш. Технологии in vitro для создания и сохранения генофонда растений//Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана.- 2000. - №7. - С.41-42.
21 Aлимгазинова Б.Ш. Биотехнологические подходы в сохранении биоразнообразия растений//Матер. межд. науч. конф.” Ботаническое ресурсо-ведение: достижения и перспективы развития”. Алматы. -2000. - С.109-110.
22 Iskakov A.R. Terletskaya N.V., Alimgazinova B. Sh. et.al. Application of in vitro methods in barley breeding//Papers of 8 th International Barley Genetics Symposium. 22-27 October. 2000. Adelaide, South Australia. - V.III. - P.22-23.
23 Tazhibaeva T.L., Alimgazinova B. Sh. Biotechnological and biochemical methods in plant breeding//Bulletin KSNU (natural science series). Almaty-Brussels. - 2000. - №3. - Р.26-29.
24 Aлимгазинова Б.Ш. Экологическая эффективность биотехнологических исследований в селекции растений//Вестник Акмолинского аграрного университета им.С.Сейфуллина.- 2001. - Т.3. - №1. - С.74-79.
25 Aлимгазинова Б.Ш., Абугалиева А.И. DUS-тест, белковые маркеры и селекционная ценность дигаплоидных линий ячменя//Вестник Акмолинского аграрного университета им.С.Сейфуллина.- 2001. - Т.3. - №2. - С.68-73.
26 Aлимгазинова Б.Ш. Клеточные системы в селекции растений //Материалхои Анчумани Якуми Хокшиносони Точикистон (Матер. первого съезда почвоведов Таджикистана). 2-3 ноября 2000. - Душанбе. – С. 75-76.
27 Aлимгазинова Б.Ш. Селекция ячменя: биотехнология «бульбозум»// Биотехнология. Теория и практика.- 2001. - № 3-4. - С.73-78.
28 Aлимгазинова Б.Ш. Селекция растений – нетрадиционные подходы// Вестник аграрной науки Узбекистана. – 2001. - № 4 (6). - С.118-119.
29 Aлимгазинова Б.Ш. Биотехнология и генная инженерия растений в растениеводстве Казахстана. Сообщение 1. Эффективность технологий in vitro в селекции растений//Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана.- 2002. - №1. - С.9-11.
30 Alimgazinova B. Sh. Biotechnology: perspectives, food security and safety // Матер. 4-й межд. науч. конф. «Проблемы экологии АПК и охрана окружающей среды». - Щучинск. - 2002. - С.41-42.
31 Сариев Б.С., Aлимгазинова Б.Ш. Экологическая селекция ячменя на юго-востоке Казахстана//Вестник Акмолинского аграрного университета им.С.Сейфуллина. - 2002. - Т.3. - №7. - С.330-332.
32 Aлимгазинова Б.Ш. Селекция растений: клеточные технологии// Теоретический и научно-практический журнал «Достижения науки и техники АПК». - Россия. – 2002. - №5. - С 35-36.
33 Alimgazinova B.Sh. Biotech for wheаt and barley improvement// Biotechnology approaches for exploitation and preservation of plant resources. -Yalta. - 2002. – Р.65.
34 Aлимгазинова Б.Ш. Биотехнология и генная инженерия растений: состояние, перспективы, проблемы//Матер. межд.. науч.- практ. конф. «Экология и здоровье человека», посвященной 90-летию академика Х.Ж.Жуматова. - Павлодар. - 2002. - С. 259-267.
35 Цыганков И.Г., Сариев Б.С., Aлимгазинова Б.Ш., Цыганков В.И. и др. Совершенствование технологии возделывания новых сортов ярового ячменя в засушливых условиях//Сб. науч. тр. к 10-летию независимости Казахстана и 45- летию Актюбинской СХОС «Использование достижений аграрной науки в стабилизации сельскохозяйственного производства Казахстана». - Актобе.-2003. - С.150-156.
36 Aлимгазинова Б.Ш. Биотехнология и генная инженерия в растениеводстве //Матер. межд. конф. «Научное обеспечение Государственной агропродовольственной программы РК на 2003-2005 г.г.».- Астана.- 24-25 апреля 2003 г. – С.85.
37 Alimgazinova B.Sh. State of agricultural plant biotechnology in Kazakhstan // YIII International Conference “The Biology of Plant Cells in vitro and Biotechnology». Abstracts. - Saratov. September 9-13, 2003 г. - P.18-19.
38 Aлимгазинова Б.Ш. Генетические ресурсы растений Казахстана//Матер. межд. конф. «Развитие ключевых направлений сельскохозяйственной науки в Казахстане: селекция, биотехнология, генетические ресурсы» - Астана: Бастау. - 4-6 августа 2004. - С.66-71.
39 Есимбекова М.А., Aлимгазинова Б.Ш., Ержанова С.Т. Создание ИБД по генетическим ресурсам растений: первые итоги. Creation of on information database on genetic resources of plants in Kazakhstan: the first results//Труды ИКАРДА. – Ташкент. – 2004. - С.122-125.
40 Aлимгазинова Б.Ш. Биоинженерные технологии-стратегически важные подходы в аграрном секторе Республики Казахстан //Сб. аналит. обзоров и статей «Решение проблем использования генетически модифицированных организмов как один из аспектов решения проблем биобезопасности в Республике Казахстан». – Астана:ЦНТИ.- 2004. - С.44-53.
41 Орозалиева Ж.Б., Aлимгазинова Б.Ш. Биохимическая идентификация зерна дигаплоидов ячменя//Биотехнология. Теория и практика. -2004. - № 3. - С.54-57.
42 Орозалиева Ж.Б., Сариев Б.С., Aлимгазинова Б.Ш. Морфо-биологическая и селекционная характеристика дигаплоидов ячменя//Биотехнология. Теория и практика. - 2004. - № 3. - С.48-53.
43 Aлимгазинова Б.Ш. Биотехнология растений в агропромышленном комплексе Казахстана: состояние и перспективы//Матер. Третьего Московского межд. конгресса «Биотехнология: состояние и перспективы развития». - Москва. - 14-18 марта 2005. - Часть 1. – С.217.
44. Aлимгазинова Б.Ш. Генетические ресурсы сельскохозяйственных растений в Казахстане//Тр. 8-й межд. науч.-практ. конф. «Аграрная наука-сельскохозяйственному производству Сибири, Монголии, Казахстана и Кыргызстана». - 26-28 июля 2005г. - Барнаул. - Т. I. - С.309-312.
45 Aлимгазинова Б.Ш. Генетические ресурсы сельскохозяйственных растений в Казахстане: состояние и перспективы развития//Тез. стенд. докл. Второй Центрально-Азиатской конф. по зерновым культурам. 13-16 июня 2006 года, г. Чолпан-Ата. Иссык-Куль. - Бишкек. – 2006. - С.193-195.
46 Aлимгазинова Б.Ш., Есимбекова М.А., Ержанова С.Т., Мукин К.Б. Современное состояние базы данных генетических ресурсов растений Казахстана: анализ паспортной части//Матер. межд. конф. «Актуальные проблемы развития сельского хозяйства Казахстана, Сибири и Монголии». - Алмалыбак. - 2006. - С.108-109.
47 Aлимгазинова Б.Ш., Есимбекова М.А., Ержанова С.Т., Мукин К.Б. Современное состояние генофонда сельскохозяйственных культур Казахстана //Матер. I межд. науч. конф. «Genetic Resources of Biodiversity».- 27-28июня 2006. -Баку. - С. 28-30.
48 Сариев Б.С., Aлимгазинова Б.Ш., Нургалиев Д.К., Искаков А.Р., Терлецкая Н.В., Искакова А.Б. Авторское свидетельство на сорт ярового ячменя Акжол (А.с.№277)//Госкомиссия по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур МСХ РК, от 14.08.2006.
49 Есимбекова М.А., Aлимгазинова Б.Ш., Ержанова С.Т., Мукин К.Б., Бижанов А.Б., Итенова Ф.Л. Генетические ресурсы растений Казахстана- сбор дикорастущих сородичей//Биохилма-хиликни саклаш ва ривожлантириш: Матер. респ. науч.-практ. конф.- 5-6 июня 2007 г. - Гулистанский государственный Университет.- Гулистан:Университет. - 2007. - С. 39-40.
50 Aлимгазинова Б.Ш. Генетические ресурсы растений Казахстана: состояние, перспективы развития и роль в обеспечении продовольственной безопасности страны//Сб. науч. тр., посвященный 50-летию со дня основания Актюбинской СХОС «Направления и достижения аграрной науки в обеспечении устойчивого производства конкурентоспособной продукции». – Актобе. – 2008. - С.17-30.
51 Цыганков В.И., Сариев Б.С., Aлимгазинова Б.Ш., И.Г. Цыганков И.Г., Мустафина Р.М., Белоглазов В.А. Селекция сортов ярового ячменя, адаптированных к условиям Западного Казахстана//Сб. науч. тр., посвященный 50-летию со дня основания Актюбинской СХОС «Направления и достижения аграрной науки в обеспечении устойчивого производства конкурентоспособной продукции». - Актобе. - 2008. - С.277-287.
52 Цыганкова М.Ю., Исабаев С.Я., Айпеисова С.А., Цыганков В.И., Цыганков И.Г., Aлимгазинова Б.Ш., Дрямова М.Д. Актуальные проблемы сохранения и рационального использования генетических растительных ресур-сов в соответствии с решениями международных конвенций и соглашений//Сб. науч. тр., посвященный 50-летию со дня основания Актюбинской СХОС «Направления и достижения аграрной науки в обеспечении устойчивого производства конкурентоспособной продукции». Актобе. - 2008. - С.306-314.
53 Aлимгазинова Б.Ш. Роль генетических ресурсов растений Казахстана в обеспечении продовольственной безопасности страны//Матер. науч. конф. к 80-летию Э.Д. Неттевича (1928-2002) «Проблемы селекции и технологии возделывания зерновых культур».-Новоивановское (Немчиновка). - 18-19 марта 2008 г. - С.123- 132.
54 Уразалиев Р.А., Aлимгазинова Б.Ш., Кененбаев С.Б., Есимбекова М.А., Мукин К.Б. Country Report to FAO on the State of the Worlds Plant Genetic Resources for Food and Agriculture. Kazakhstan Republic. - FAO.- 2007. – 66р.
55 Уразалиев Р.А., Aлимгазинова Б.Ш., Кененбаев С.Б., Есимбекова М.А., Мукин К.Б. Второй Национальный Отчет о состоянии Генетических Ресурсов Растений для Продовольствия и Сельского Хозяйства в Казахстане Country Report on the State of Plant Genetic Resources for Food and Agriculture in the Kazakhstan Republic //Алматы.: «Асыл Кiтап», - 2007. - 106с.
56 Aлимгазинова Б.Ш., Кененбаев С.Б., Есимбекова М.А., Мукин К.Б. Национальный Механизм Информационного Обмена (НМИО) для внедрения Глобального Плана Действий в Республике Казахстан. Report on the establishment of the National Information Sharing Mechanism on PGRFA in the Kazakhstan Republic // Алматы:«Асыл Кiтап», 2007.- 96с.
57 Aлимгазинова Б.Ш. Генетические ресурсы и состояние селекции сельскохозяйственных культур в Казахстане//Тр. ХII-й межд. науч.-практ. конф. «Аграрная наука-сельскохозяйственному производству Казахстана, Сибири и Монголии» (Шымкент, 16-17 апреля 2009 г.). - Алматы. - 2009. - Т.1. - С.11-15.
58 Есимбекова М.А., Aлимгазинова Б.Ш., Ержанова С.Т., Мукин К.Б., Бижанов А.Б. Создание национальной информационной системы по генетичес-ким ресурсам растений Казахстана согласно международным дескрипторам: анализ степени документирования//Матер. межд. конф. «Проблемы экологии, аридного кормопроизводства и животноводства в Казахстане», посвященной 70-летию академика С.А. Абдраимова. – Шымкент. - 2009. - С.108-109.
59 Aлимгазинова Б.Ш., Абугалиева А.И. Изучение коллекции озимого ячменя// Вестник аграрной науки Узбекистана. – 2009.-№3-4 (37-38). - С.21-24.
60 Сариев Б.С., Aлимгазинова Б.Ш., Калибаев Б.Б. Значение коллекционных образцов ячменя для практической селекции//Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана. -2009. - №8. - С.7-8.
61 Грандо С., Сариев Б.С., Aлимгазинова Б.Ш., Савин Э.В. Характеристика коллекции ячменя по биохимическим показателям зерна, определяющим его хозяйственную ценность//Межд. конф. памяти Е.Н.Синской «Генетические ресурсы культурных растений. Проблемы эволюции и систематики культурных растений». 9-11 декабря 2009. - Санкт – Петербург. – С.244-247.
62 Абугалиева А.И., Aлимгазинова Б.Ш., Грандо С., Эль-Харамейн Ф.Т., Сариев Б. С., Савин Э. Изучение коллекции ярового ячменя Казахстана в засушливых условиях Сирии//Матер. межд. науч. конф. «Мировой опыт и передовые технологии эффективного использования водных ресурсов». – Ашхабад. - Апрель 2010. - С.232-234.
63 Khalikulov Z., Alimgazinova B., Akimaliev J., Muminshoeva Z. et. al. Plant genetic resources in Central Asia and the Caucasus //8th International Wheat Conference. June 1-4, 2010. St. Petersburg. Russia. Abstracts of oral and poster presentations. - VIR. St. Petersburg. - Russia. - 2010. - P. 99-100.
64 Aлимгазинова Б. Генетические ресурсы ячменя Казахстана: состояние и использование в селекции//Матер. межд. науч. конф. «Наука, техника и инновационные технологии в эпоху Великого Возрождения». - Ашхабад. - 12-14 июня 2010. - С. 410-413.
65 Aлимгазинова Б. Агробиоразнообразие растений: коллекции, сохранение, изучение, документирование и использование в селекции//Сб. матер. межд. науч.-практ. конф. «Достижения и перспективы земледелия, селекции и биологии сельскохозяйственных культур», посвященной 75-летию Казахского научно-исследовательского института земледелия и растениеводства. - Алматы: «Асыл кiтап». - 2010. - С.36-39.
66 Aлимгазинова Б.Ш. Генетическое разнообразие сельскохозяйственных культур: состояние и стратегия развития//Вестник науки Казахского агротехнического университета им.С.Сейфуллина. - 2010. - Т. №2. - С.9-16.
67 Aлимгазинова Б.Ш. Анализ состояния генетического разнообразия сельскохозяйственных культур: результаты, развитие менеджмента//Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана. - 2010. - № 3. - С.2-4.
68 Aлимгазинова Б.Ш. Генетическое разнообразие озимого ячменя// «Исследования, результаты» («Ізденістер, нтижелер»). – 2010 - №3 - С.209-213.
ЛІМАЗИНОВА БАЯН ШРЫМБАЙЫЗЫ
Генетикалы ресурстарды алыптастыру жне оларды арпа селекциясында пайдалану
06.01.05 - Селекция жне тым шаруашылыы мамандыы бойынша ауыл шаруашылыы ылымдарыны докторы ылыми дрежесін алу шін дайындалан диссертация авторефератыны
ТЙІНІ
Зерттеу нысандары: днді, жемдік жне баса даылдарды 10 тобыны генетикалы р трлі мліметтер базасы, каталогтар, лгілер; 55 мынан астам лгілер бойынша жатты апарат; кздік жне жазды арпаны коллекциялары, дигаплоидты линиялары -3 мынан астам.
Зерттеу масаты: азастанны экологиялы айматарына бейімделген, р трлі технологиялы баыттыы бастапы трлер мен сорттарды алу шін арпаны генетикалы ресурстарын алыптастыру.
Зерттеу дістері: жмыста арпаны коллекциясын зерттеу, «бульбозум» технологиясымен арпаны дигаплоидтарын алу шін тектік орды жаттау, арпа днін биохимиялы баалау, гордеинді элетрофорездеу, мліметтерді статистикалы деу, УПОВ бойынша морфологиялы сиппатау, дндегі Fe, Zn жне -глюкандар млшері, арпа селекциясы бойынша егістік тжірибелер ою жнінде біратар дістемелік нсаулар пайдаланылан.
Зерттеу нтижелері: азастан ылыми-зерттеу мекемелеріні апараттарын жинау, талдау, жіктеу жне орытындылау шін ex situ жадайында саталатын сімдіктерді генетикалы ресурстарына сипаттама жргізілген. Ауыл шаруашылыы сімдіктеріні 15 мынан астам трлері генетикалы ресурстарды баалы категорияларына жоарландырылып, оларды саталуы йымдастырылан. Барлыы 55 мынан астам лгіден, оны ішінде арпаны 2680 лгісі бойынша апарат амтитын мліметтерді лтты электронды базасы жасалан. Агробиологиялы ртрлілікпен байланысты кешенді мселелер шешу жне іс-шараларды тиімді лтты йлестіру шін «азастан сімдіктеріні генетикалы ресурстарыны даму стратегиясы» жне сімдіктерді генетикалы ресурстарын басару модельіні болжамы жасалан.
Кздік арпаны біратар белгілері бойынша генетикалы ртрлілігіні бсекеге абілеттілігі аныталан. Кздік арпаны 2-жылы селекциялы кшеттігіндегі лгілері німділігі жнінен жіктеуден тіп, тез пісушілігі, ыса тзімділігі, німділік крсеткіштері, днні толытыы, біркелкілігі, ірілігі бойынша айрышаланан трлері блініп алынды жне оларды барынша шарытауы мен тратылыы айындалды. Селекция шін екі жне алты атарлы трлерді траты ірі рі біркелкі дн алыптастыратын 15% жуы лгілері белгіленіп жне екі атарлы трлерді ішінен днні клемдік салмаы траты жоары (621г/л дейін) ОЯ-51, ОЯ-312, ОЯ-325, ОЯ-350, ОЯ-625, ал алты атарлылардан (644 г/л дейін) ОЯ-338, ОЯ-346, ОЯ-354 трізді 8 генотип аныталды. німді сабатарды отайлы жиілігі (600-700 дана/м2) алты атарлыларды 25%-да жне екі атарлы трлерді 37%-да байалды. 2008 жылы конкурсты сорт сынауда ОЯ-252, ОЯ-312, ОЯ-305, ОЯ-425, ОЯ-432, ОЯ-630 ерекшеленіп, дн німі тиісінше 48,5, 47,5, 45,0, 43,0, 41,0, жне 40,0 ц/га рады.
Жазды арпаны биологиялы асиеттері, німділік элементтері жне дн сапасы бойынша коллекциясы зерттеліп, су кезеіні тратыы, сімдіктер биіктігі, 1000 днні салмаы, німділігі, технологиялы крсеткіштері (дндегі белок пен крахмал млшері) бойынша айтарлытай ауыту дрежесі аныталды. Алаш рет сыра айнату белгісі ретінде «дндегі В-глюкан млшері» крсеткіші бойынша 183 лгіден тратын арпаны коллекциясы зерттелініп, оны згергіштігі 3,62-5,83% аралыында ауытыды. Крсеткіштері 3,62-5,83% райтын жазды арпаны жеті лгісі жне кздік трлеріні 3,65-4,00% келетін трт лгісі В-глюканы тменгі мнімен іріктеліп алынды.
Сирияны те ра жадайында жазды арпаны коллекциясы сынатан тіп, 1000 днні массасы, німділік дегейі, протейн млшері бойынша лгілерді згергіштік ауымы крсетілді. Алаш рет лгілер дніндегі Fe жне Zn млшері бойынша сипатталып, Fe млшеріні згергіштік ауытуы 30,4-52,6 мг/кг, Zn -30,8-63,4 мг/кг аралыында болды. Ата-аналы трлерді наты белгісі жнінен пайдалануа болатын кешенді белгілері бойынша лгілер блініп алынды.
Арпаны генетикалы ртрлілігін жасау шін «бульбозум» дигаплоидты технологиясыны тиімділігі крсетілген. Дигаплоидтар УПОВ-ты 33 морфологиялы белгілері, PRX, EST жне 6-PGD ферменттері жне гордеинбелогыны спектрі бойынша біртектіленді. Белок млшері жне оны фракциялары, амилоза, кауыырылы, экстрактивтілік сияты биохимиялы белгілері бойынша дигаплоидтар арасындаы айтарлытай ауытушылы крсетілген. Сыра айнататын арпаларды талаптарына жауап беретін биохимиялы крсеткіштер дегейімен сипатталан линиялар аныталды. Селекцияны барлы бліктерінде оны ішінде Батыс азастанны рашылы аймаында дигаплоидты линияларды селекциялы ндылыына баалау жргізілді.
Жазды жне кздік арпаны технологиялы баыттылыы (сыра айнататын, жемдік, жармалы) бойынша коллекциясы тізбектелген. Кздік трлерді коллекциясыны 15-17% - жоары амилозалы, 17-15% - т-мен протеинді, 23-46% - жоары крахмалдыретінде сыра айнататын нерксіпте пайдалану шін; екі атарлы кздік арпаны 40%-ы жне алты атарлыны 30%-ы жне протеин млшері 15% астам лгілер жемдік ретінде блініп алынды. Жазды арпаны белок млшері 12-15% келетін 56% астам нмірлері жармалы маыздылыы бойынша арпа селекциясы шін келешегі бар лгілер ретінде, ал лгілерді 7% сыра (протеин млшері 12%-дан кем) айнататын типке жатызылды.
азастан Республикасы ауыл шаруашылы даылдарын сортты сынау мемлекеттік комиссиясына жазды арпаны 4 жаа сорты берілді жне шыарылды. Оны ішінде екеуі «бульбозум» технологиясы бойынша.
Alimgazinova Bayan Shurumbaevna
Сreation of genetic resources and their using in barley breeding
Abstract of a dissertation for the degree of Doctor of Agricultural Sciences
on specialty 06.01.05 – Breeding and Seedgrowing
Summary
The objects of investigations were databases, catalogs, samples of genetic diversity of 10 groups of crops (cereals, forage etc.), passports information of more than 55 000 samples, collections of winter and spring barley, dihaploid lines (more than 3 000 samples).
The aim of work: creation of barley genetic resources to create initial forms and varieties of different technological end use, adapted to ecological zones of Kazakhstan.
The methods of investigation. A lot of guidelines for the study of barley collection, documentation of the genefund, for creation of barley dihaploids by "bulbosum” technology, biochemical evaluation of barley grain, hordein electrophoresis, statistical data processing, morphological description according to UPOV, the content of Fe, Zn and -glucan in the grain, field experiments on barley breeding, etc. were used in the process of work.
The results of the work. The inventory of plant genetic resources (PGR) conserved in ex situ condition (data collection, analysis, systematization and synthesis of research institutes information of Kazakhstan) was conducted. Valuable categories of genetic resources of agricultural crops were concentrated (more than 15 th. samples) and its conservation was organized. The National electronic database has information of more than 55 th. samples including 2680 of barley samples. The "Strategy of development of plant genetic resources of Kazakhstan” and the prognosis of management model of PGR were developed for effective national coordination to solve complex problems related to agrobiodiversity.
The competitiveness of winter barley genetic diversity was determined by several traits. The samples of breeding nursery - 2 winter barley were differentiated on the productivity. The selected forms were characterized on early maturing, hardiness, the productivity, fullness, grading and size of grain and were>
The collection of spring barley was studied on the biological properties, productivity and grain quality. The large degree of variability was estimated on the duration of period vegetation, plant height, 1000 kernels weight, yield, technological parameters (content of protein and starch in the grain). For the first time the barley collection (183 samples) was studied on grain -glucan content as a malting criteria. The variability range of -glucan was from 3,62% to 5,83%. The samples with a -glucan low level were selected. There were seven samples of spring barley with level from 3.66 to 3.98% and four winter samples - from 3,65% to 4,00%.
Spring barley collection was tested on extremely arid conditions in Syria. The extent of variability of the samples was shown on 1000 kernels weight, yield level and protein content. For the first time the samples were characterized by Fe and Zn content in the grain. The range of variability of Fe content was from 30,4 mg/kg to 52,6 mg/kg, of Zn content - from 30,8 mg/kg to 63,4 mg/kg. The samples with traits complex were selected which can be used as parental forms for a particular trait.
The efficiency of dihaploid technology ''bulbosum" for creating of barley genetic diversity was demonstrated. The dihaploids were identified by 33 morphological characters according to UPOV, the spectrum of hordein, of enzymes PRX, EST and 6-PGD. Considerable variability between dihaploids by biochemical indicators such as protein content and its fractions, amylose, hullness, extractivity was showed. Some dihaploid lines were identified as adequate to malting barley according to the level of biochemical parameters. The evaluation of dihaploid lines on breeding value was conducted at all stages of selection process, including in the arid zone of Western Kazakhstan.
The spring and winter barley collections were>
Four new varieties of barley including two varieties by combination of traditional methods and “bulbosum” technology were created and passed to the State Commission for crops variety testing of the Kazakhstan Republic.
АЛИМГАЗИНОВА БАЯН ШУРУМБАЕВНА
Формирование генетических ресурсов и их использование в селекции ячменя
06.01.05 – Селекция и семеноводство
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
доктора сельскохозяйственных наук
Подписано в печать 2010 г. Формат бумаги 60х84 1/16. Бумага офсетная
Печать RISO. Объем 2,0 п.л. Тираж 100 экз. Заказ №
Отпечатано в типографии «CopyLand»
г. Алматы, пр. Сейфуллина, 541
тел.: 261-16-12, 261-48-44
E-mail: [email protected]
