Устойчивостиячменя к стрессовым биотическим иабиотическим факторам в сибири (генетико-биотехнологическиеаспекты)
На правах рукописи
Зобова НатальяВасильевна
ПОВЫШЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИЯЧМЕНЯ К СТРЕССОВЫМ БИОТИЧЕСКИМ ИАБИОТИЧЕСКИМ ФАКТОРАМ В СИБИРИ
(ГЕНЕТИКО-БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕАСПЕКТЫ)
03.00.16 – экология
06.01.05 – селекция исеменоводство
Автореферат
диссертации насоискание ученой степени
докторасельскохозяйственных наук
Красноярск - 2009
Работа выполнена в ГНУКрасноярский научно-исследовательскийинститут сельского хозяйства СОРоссельхозакадемии и ФГОУ ВПО«Красноярский государственный аграрныйуниверситет»
Научныйконсультант доктор сельскохозяйственных наук,профессор, академик Россельхозакадемии,заслуженный деятель науки РФ Сурин НиколайАлександрович
Официальные оппоненты:
докторсельскохозяйственных наук, профессор,член-корреспондент РоссельхозакадемииРутц Рейнгольд Иванович
доктор биологическихнаук, профессор Полонский ВадимИгоревич
докторсельскохозяйственных наук, профессорТихончук Павел Викторович
Ведущая организация ГНУСибирский НИИ растениеводства и селекцииСО Россельхозакадемии
Защита состоится 11декабря 2009 г. в 9.00 часов на заседаниидиссертационного совета Д 220.037.01 при ФГОУ«Красноярский государственный аграрныйуниверситет» по адресу: 660049, г. Красноярск,пр. Мира, 90
Телефон (факс)8(391)227-86-52
С диссертацией можноознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО«Красноярский государственный аграрныйуниверситет»
Автореферат разослан“___” _________ 2009 г.
Ученый секретарьдиссертационногосоветаД.Е. Полонская
Актуальность проблемы. Одним из эффективных приемовповышения урожайностисельскохозяйственных культур являетсяувеличение их адаптации к условиямпроизрастания. В связи с этим особойактуальностью отличаются исследованияпо разработке методов адаптивнойселекции в растениеводстве, основанных насовременных достижениях генетики ибиотехнологии, позволяющихза короткие сроки значительнорасширить диапазонизменчивости существующихгенотипов и создать формы сновымипризнаками и свойствами. Помнению ряда ученых (Конарев В.Г., 2001, 2002; Шевелуха В.С.,1995), культураизолированных тканей в сочетании сселективными средами дает возможностьувеличить полиморфизмрастений, в первую очередь,по адаптивным признакам. А выявление естественных генетическихвариаций с помощью молекулярных маркеровпозволяет учитывать и целенаправленноиспользовать в селекциивнутривидовую ивнутрисортовую изменчивость растений.
На территории Сибиринаиболее скороспелой, продуктивной и широкораспространенной зерновойкультурой является ячмень(в Красноярском крае онзанимает около 100-110 тыс. га посевныхплощадей). Зачастую он возделывается внеблагоприятных для другихзерновых культур условиях (Гончаров П.Л.,Гончаров Н.П., 1995; Сурин Н.А. и др., 1999, 2008),поэтому увеличение экологическойпластичности ярового ячменя одно из важнейших направлений вселекции данной культуры.
Цель – разработать экологические подходы, основанныена повышении устойчивости растений кбиотическим и абиотическимстрессовым факторам сиспользованием генетических ибиотехнологических методовв сочетании с традиционными методамиселекции иинформационными технологиями, присозданииадаптивных форм ярового ячменя.
Основные задачи:
1. Разработать технологиюиспользования культуры изолированныхтканей для оценки и создания адаптивныхформ ярового ячменя.
2. Изучить меж- ивнутрисортовойполиморфизм гордеинов наоснове генетического мониторингаразнообразия ярового ячменя во времени ипространстве и оценить его роль в формировании адаптивных свойстви повышении хозяйственнойценности культуры.
3. Разработать методологический подходк созданию и использованиюбаз данных и информационно-поисковых систем для экологического обоснованияподбора исходного материала в адаптивной селекциирастений.
4. Дать рекомендации поиспользованию культуры in vitro испектров гордеинов в адаптивной селекцииячменя.
Научная новизна. На основаниикомплексных исследований установлена высокая эффективностьиспользования биотехнологических методовдля отбора ярового ячменяпо устойчивости к засолению и кислотностипочв, к токсинам корневых гнилей. Выявленывзаимосвязипроцессов пролиферации, органогенеза ирегенерации при культивировании незрелыхзародышей междублизкородственными генотипами. Обоснован и методически апробирован способ отбора адаптивных формячменя на селективных средах в культуреизолированных тканей. Созданы линиирастений-регенерантов, адаптивныесвойства которых отмечены приагроэкологических полевых испытаниях.
Впервые проведенагенетическая паспортизация поэлектрофоретическим спектрам гордеинов сортов иселекционных линий Сибири. Установленаагроэкологическая обусловленностьраспространения гордеинкодирующих локусовсибирского селекционного и сортовогоматериала ярового ячменя генетических маркеров. Выявлены геногеографическиеособенности разнообразия, установлен егодрейф во времени и пространстве,сопряженность аллелей гордеинов схозяйственно-ценными признаками иадаптивнымисвойствами ярового ячменя.
Созданы программа дляЭВМ «Sela» ибаза данных «Селекция растений»,зарегистрированные в Роспатенте. Комплексный подход к экологическомумониторингу селекционного материала сиспользованием информационных технологийи ретроспективного анализа селекционныхданных.
Защищаемые положения:
- эффективным способом оценки и создания адаптивных формярового ячменя, устойчивых к биотическим иабиотическим стрессовым факторам, служит культура изолированныхтканей растений иселективные среды;
- основой мониторингагенетического разнообразия ярового ячменяво времени и пространстве и формированиеэкологически обусловленных адаптивныхсвойств культуры является меж- ивнутрисортовой полиморфизмгордеинов;
- базы данных и информационно-поисковыесистемы – путь формирования методологических, втом числе ретроспективных, подходов кускорению адаптивной селекциирастений.
Практическаязначимость. Разработана и применяетсяв Красноярском НИИСХ технологии получения растенийрегенерантовв культуре каллусных тканей на селективныхсредах дляполучения стрессоустойчивых форм ячменя ипшеницы.Присозданииформ, устойчивых к корневым гнилям,к кислым изасоленным почвам Восточной Сибири, в качестве самостоятельного и исходного материала в селекционных программахиспользуютсясозданные регенеранты ярового ячменя.
Для целей адаптивнойселекции к экологическим стрессовымфакторам предложены результаты мониторингагенетического разнообразияс использованием генетическихмаркеров,биотехнологических методов иинформационных технологий. Полиморфизм локусовгордеинов исвойств устойчивости к экстремальнымфакторам селекционного и сортового материалаиспользован в практической селекции исеменоводстве ярового ячменя.
ИПС «Sela» и база данных«Селекциярастений» используютсядля хранения и последующейстатистической обработки селекционных данныхс цельюотбора перспективных, адаптированных кместным экологическим факторам исходных формячменя. Программные разработкиприменяютсяпри селекции других сельскохозяйственных культур.
Апробация результатовработы. Основные результаты диссертацииопубликованы в 102 работах, из них в изданиях,рекомендованных ВАК РФ– 12, 3монографии и2 свидетельства Роспатента.Основные положения диссертации представлены и обсуждены насовещаниях и конференциях, в томчисле международных: «Управлениегенетической изменчивостьюсельскохозяйственных растений» (Ялта, 1992); «Регуляторы роста и развитиярастений в биотехнологиях» (Москва,2001); «Гомеостаз и экстремальныесостояния организма» (Красноярск,2003); «АГРОИНФО»(Новосибирск, 2003, 2006); «Актуальные проблемы генетики иселекции растений»(Омск, 2005);«Биология клеток растенийin vitro и биотехнология»,(Звенигород,2008); «Достижения науки и техники – развитиюсибирских регионов» (Красноярск, 2000);всероссийских: Генетико-селекционныешколы(Новосибирск, 2000, 2002, 2004); «Генетическиемеханизмы устойчивости растений кнеблагоприятным факторам среды» (Иркутск,1991); «Аграрная наука нарубеже веков» (Красноярск,2003); межрегиональных: «Сохранениебиологического разнообразияПриенисейской Сибири» (Красноярск, 2000);на ПрезидиумеСО РАСХН (Новосибирск, 2004); на научной сессии Общего годичногособрания СО Россельхозакадемии, 2009; на проблемных советах СО Россельхозакадемии: «Растениеводство, селекция,биотехнология и семеноводствосельскохозяйственных культур» (Барнаул,2008) и других уровнях.
Структура и объемработы. Диссертация состоитиз введения, восьми глав, выводов ипрактических рекомендаций. Работаизложена на 298страницах машинописного текста,содержит 93таблицы,75рисунков и11приложений, включающих50 таблиц, 11 рисунков. Списоклитературы включает 750 наименований, в томчисле 163 наиностранномязыке.
Личный вкладавтора. Формулировка идеи, планирование икоординация экспериментов, получение иобработка первичных материалов,теоретический и статистико-математическийанализ результатов, а такженаписание работы выполненыавтором лично.
Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность докторусельскохозяйственных наук, академику РоссельхозакадемииСурину Н.А.,д.б.н.,профессору Громовых Т.И., доцентам: к.с.-х.н., Шевцовой Л.Н.,к.б.н. Конышевой Е.Н., к.б.н.Поздняковой О.В., защитившим кандидатскиедиссертации под его руководством;доценту к.б.н.Сорокатой Е.И., к.с.-х.н. ЗаболоцкомуЕ.В. и сотрудникам Красноярского НИИСХ ЛуговцовойС.Ю., Онуфриенок Т.В., Чуслину А.А., Ступко В.Ю.
Глава 1
ЭКОЛОГО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕАСПЕКТЫ АДАПТИВНОЙ СЕЛЕКЦИИ
Рассмотрена проблемаадаптации в системе растение-среда, воснове которой лежит модификационная игенотипическая изменчивость растений.Решение этой проблемысвязано с применением новыхтехнологий, обеспечивающих экологическую безопасность и эффективную реализацию биоклиматическогопотенциала растений. Средитаких современных направленийприоритетное место занимаютбиотехнологические методыиэлектрофоретические исследованияполиморфных белковых системкультуры ячменя. В связи с этимприведены характеристикибиологических особенностей ихозяйственного значения, достижений и задач селекцииярового ячменя в Сибири.
Глава 2
ОБЪЕКТЫ,МЕТОДЫ И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯОПЫТОВ
2.1Природно-климатическая характеристикарайоновисследования.Погодныеусловия в месте проведения опытов в периодзакладки большей части полевых исследований (1996-2008 гг.)были различны по годам, их полная характеристикаприводится в тексте диссертации. Из 27-летнего периода полевыхопытов, 16 лет были засушливыми и умереннозасушливыми, 6 –умеренно и недостаточно влажными годами,то есть основное время растения испытывалинедостаток влаги.
Полевые исследования проведены вселекционном севообороте ОПХ «Минино»(Емельяновский район), на стационаре «Зареченский»(Тюхтетский район) Красноярского НИИСХ и в АО «Лазурное» (Козульскийрайон) Красноярскогокрая, а такжена опытном участке Северо-КулундинскойСХОС Новосибирскойобласти. Почвы ОПХ «Минино» представленыобыкновенными черноземами, мощными,среднегумусными, тяжелосуглинистыми помеханическому составу. Реакция почвенногораствора близка к нейтральной (рН 7,5).На стационаре «Зареченский»почва опытного участкадерново-подзолистая. Содержаниеподвижного алюминия в кислых почвах Тюхтетского и Козульского районов низкое, рН почвенногораствора 4,4. Почва опытного участкаСеверо-Кулундинской СХОС – среднестолбчатыесолонцы, полугидроморфные.Гранулометрический состав –среднесуглинистый. Реакция почвенногораствора близка к нейтральной – рН 7,3. Степень засоления – средняя,тип –сульфатно-хлоридный.
2.2. Объектисследования. Объектом исследования служилистародавние (58 форм) и современные(60) сортаярового ячменя, их отдельныебиотипы (20); образцыперспективных, забракованных иадаптивных линий селекционных питомников ярового ячменя(267); образцы ЭСИ иопорного пункта ВИР (155);регенеранты(47), полученные населективных средах и размноженные в полевыхусловиях; образцысеменоводческих питомников;гибридные комбинации (470) и их потомки (более 7000), включенные в базуданных.Для сравнения параметровпродуктивности использовали стандартныесорта: Красноярский 80 (Центральнаялесостепь); солевыносливыйсорт из Эквадора (С-15) и кислотоустойчивый сортДжюгай.
2.3. Методыисследования.Электрофорезгордеинов проводили по методике А.А. Созиноваи Ф.А. Попереля (1978) с модификациями.Электрофоретические спектры гордеиновидентифицировали по каталогу А.А. Поморцева(1985).В работеиспользовали методы и условиякультивирования тканей in vitro по Р.Г. Бутенко [1989]. Эксплантами для индукциикаллуса служили зародыши ячменя, питательнуюсредуготовили попрописиМурасиге-Скуга(Зобова, Конышева, 2007).Возбудителейкорневых гнилей выделяли и идентифицировали по методикам Т.Ватанабе (1994)и Р.Е. Нельсона(1983).Метаболитыгнилей получали методом Дудка и др., (1982).Длялабораторной оценки кислото- исолеустойчивости исследуемых генотиповярового ячменя использовали рулонныйметод оценки проростков (Удовенко и др., 1976;Методические указания.., 1995).Оценкуустойчивости к возбудителям корневыхгнилей линий ячменя проводили методомлистовой диагностики (Дудкаи др., 1982).Белок в зерне,экстрактивность зерна ячменя определяли в лабораториитехнологической оценки зернаКрасноярского НИИСХ (Разумовский, Плеханова,2005). Оценкуполегания ярового ячменя в полевыхусловиях проводили на провокационномазотном иестественном фонах.Оценкуобразцовпоустойчивости к пыльной головне проводилина искусственных инфекционныхфонах,созданных вакуумным методом (Кривченко,1960), в лаборатории иммунитетарастений Красноярского НИИСХ. Уровеньпоражения корневой гнилью определяливизуально (Методическиеуказания …,1981).Полевые илабораторныебраковки иотборыобразцовселекционныхисеменоводческих питомников проводилиселекционеры исеменоводыКрасноярского НИИСХ стандартными методами. Статистическую обработкуполученных результатов проводилиспомощьюкластерного, дисперсионного,корреляционного, факторного анализа(Плохинский, 1980, 1998; Лакин,1980; Доспехов, 1979) припомощи пакетов Microsoft Excel 97 и Statistiсa5.0 для Windows,Snedеcor(Сорокин, 2004). Достоверность различий оценивали покритерию Стьюдента (Лакин,1980). Общая схема исследованийпредставлена на рисунке 1.
Рис. 1 – Общая схема исследования
Глава 3
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОТЕХНОЛОГИИ ВПОВЫШЕНИИ ТОЛЕРАНТНОСТИ РАСТЕНИЙ КСТРЕССОВЫМ ФАКТОРАМ
Адаптация отражает всемногообразие отношений растений ифитоценоза с окружающей средой. Критерием оценкиэкологической валентности растений является ихустойчивость к неблагоприятным условиям– засухе,заморозкам,болезням, кислым и засоленным почвам идругим факторам. Снижениявредоносности засоленных и кислых почв длясельскохозяйственных культур можнодобиться изменением свойств самих почв агрохимическими приемами и адаптацией кним растений.Агрохимические пути преодоления почвеннойкислотности не всегда эффективны иэкологически оправданы.
3.1. Подбор условий и уровняселективных агентов для оценки и созданиясоле- и кислотоустойчивых форм ячменя вкультуре invitro. Культура изолированных тканей иклеток позволяет, включая стадию каллусныхтканей, получать дедифференцированные клеточныепопуляции, отличающиеся большой генетической,физиологической и цитологическойизменчивостью. Отбор из этихпопуляций на селективныхсредах клеточных линий, толерантных кстрессовым факторам, с последующейрегенерациейиз них растений способствует образованию сомаклональных вариантов с признаками,измененными в желаемую сторону. В работеподобраны необходимые параметры длясоздания регенерантов ячменя населективных средах.
Уровеньселектирующих агентов всреде, определяли на основепределовустойчивости культурных растений кдействию соответствующих факторов. Солеустойчивость растений лежит в пределахосмотического давления 0,3-1,8 мПа (Елисеева, 1987), что соответствует концентрации NaCl всреде произрастания 0,42-2,52%. При концентрацииNaCl: 0,42% – растения и каллусныекультуры начинают ощущатьдействие стрессовогофактора, 1,68% –наблюдается сильноеугнетение роста, не приводящее к полной гибелирастений, 2,52%– несовместимо сжизнью.Низкий уровень регенерации растений приконцентрации соли 1,68% не позволилиспользовать ее для отбора солеустойчивыхформ, поэтому применяли концентрацию NaCl – 0,42%, при которойзначимый стресс сочетался с хорошейпролиферацией каллуса и образованием регенерантов.
Поскольку токсичнымидля большинства растений оказываются ионыводорода при pH 3,0 (Блэк, 1973), астандартная питательная среда имеет рН 5,8,то этот интервал рН проверяли на этапахпролиферации каллусов и регенерациирастений. Вдальнейшихопытах использовандвукратный отбор на указанных этапах прирН в соответствующих средах не более 4,0,когда стрессовость условий сочетается ссохранением образования регенерантов вселективных условиях.
Установленазависимость процессов, протекающих вкультуре изолированных тканей, от условийвыращивания донорного растения (полевые исветокультура) и возраста вводимого вкультуру экспланта (зрелые и незрелыезародыши), условий освещенности прикультивировании каллусов. У молодыхзародышей, взятых от растений, выращенных всветокультуре, пролиферация каллуса,процессы морфогенеза и регенерациирастений протекает интенсивнее, чем в других случаях (Зобова, Конышева,2007). Наблюдаетсяпролонгированное действие условийосвещенности на этапе индукциикаллуса. На средахпрактически отсутствует морфогенез укаллусов, индуцированных в темноте, в отличие откаллусов, индуцированных на свету (Зобова,Луговцова, 2008). В технологиисоздания стрессоустойчивых регенерантовячменя использованы незрелые зародыши,преимущественное выращивание донорныхрастений в условиях светокультуры икультивирование каллусов на свету.
3.2.Сравнение устойчивости к стрессовымэдафическим факторам сортов и линийярового ячменя разного происхождения вкультуре invitro. Процессы, протекающие в культуре каллусных тканей, сильно зависят отгенотипа введенного вкультуру растения, что следует из оценки нескольких группы генотипов(табл. 1).Самой высокойэффективностью регенерации, в расчете на введенныйэксплант, обладали селекционные линии пивоваренногонаправления, которыеотличаются от других форм повышеннойурожайностью. Следующее место заняли сортаместной селекции. Уровень их показателярегенерации минимум в два раза превышалвсе остальныегруппы образцов. Образцы, отобранные посолеустойчивости, занимали среднееположение. Уровень регенерационныхпроцессов invitro, по нашемумнению, положительно коррелирует с устойчивость растений кэкстремальным факторам в естественныхусловиях, поскольку механизмы, обеспечивающиеее и саму возможностькультивирования изолированныхтканей, в значительнойстепени определяются потенциаломвегетативного размножения растений.
Таблица 1 –Эффективность получениярегенерантов ячменя на селективных средахв культуре изолированных зародышей, 2000-2002 гг.
| Группы образцов | Кол-во образ-цов, шт | Кол-во эксплан-тов, шт | Регенеранты, полученные на разныхсредах, шт. | Образцы, выделившиеся по формированию регенерантов | |||
| Контроль | NaCl-0,42% | рН-4,0 | %* | ||||
| Сортаместной селекции | 4 | 370 | 9 | 12 | 12 | 33 8,9% | Красноярский 80, Кедр |
| Сортаинорайонной селекции | 11 | 750 | 3 | 12 | 13 | 28 3,7% | Ача,Адонис, Русь, Новосибирский 80 |
| Образцы, дифференцированные посолеустойчивости | 10 | 1232 | 18 | 13 | 27 | 58 4,7% | Pirkka, Ранний 1, К-14220 |
| Адаптивные линии КНИИСХ | 17 | 1355 | 22 | 22 | 18 | 62 4,6% | У-20-706,Д-51-6081, Е-19-6415, Е-18-6393, Д-28-5980 |
| Линиипивоваренного направления | 16 | 1130 | 44 | 31 | 60 | 135 11,9% | Е-30-6534, 2553h5, Г-84-5651, Д-89-6211 |
| Родительские формы регенерантов | 6 | 653 | 7 | 9 | 10 | 26 4,0% | Кедр,Т-136-368 |
| Линиирегенерантов | 11 | 1092 | 5 | 6 | 10 | 21 1,9% | КР.3.2.-Кедр, КР.3.7(1)-Т-136-368, С.Р.3-ГДГ-28h-949 |
| Всего | 75 | 6582 | 108 | 105 | 150 | 363 | 22 |
* - % регенерации поотношению к количеству введенных вкультуру эксплантов
Внутри групписследованных образцов наблюдалось достоверноеразличие по индукции каллусогенеза ипроцессов регенерации(табл. 1). Среди отдельныхформ, образовавших наибольшее количестворегенерантов, выделилисьсорта Pirkka и Красноярский 80,селекционная линия Е-30-6534(С-69-9083 хCa46925) (рис. 2).
Для оценкиустойчивости полученных и размноженныхлиний-регенерантов и сравнения их сисходными формами использованылабораторные физиологические методы сприменением рулонной технологии истрессовых фонов. Установлено, что у родительскихформ в опыте с высоким содержанием соли(1,68%) изменяются параметры роста корней(Р < 0,001) и побегов(Р < 0,05), а при рН (4,0) – общая массарастений и длина побегов(Р < 0,05).Напротив, улиний-регенерантов стрессовые факторы не вызывают значимыхизменений роста по сравнению с контрольнымивеличинами за исключением длины корней призасолении (Зобова, Конышева,2007). Это свидетельствует отом, что линии регенерантов обладаютбольшей толерантностью к стрессовымэдафическим факторам по сравнению сродительскими формами, и их отличия отконтроля не существенны.
Таким образом, на материале ярового ячменясибирской селекции разработан эффективный способсоздания регенерантов ячменя населективных средах с высокойконцентрацией NaCl и низкой рН, определены уровниэтих стрессоров. Высокая зависимостьпротекания процессов в культуреизолированных тканей от генотипадонорного растения и условий еговыращиванияпоказана при сравнении группгенотипов ярового ячменяразных направлений и мест селекции. Результативностьпроведенного в культуре изолированныхтканей отбора стрессоустойчивых формподтверждена при физиологической оценке регенерантов и их родительских форм по сравнению ссортами-стандартами. Итогомскрининга исследованных форм яровогоячменя на селективных средах in vitro по устойчивостик стрессовымэдафическим факторам явилось получение 363растений-регенерантов, из них: 105 – со среды свысоким содержанием соли; 150 – с низкимзначением рН (табл. 1.).
 |
| Рис. 2 – Эффективностьполучения растений-регенерантов вкультуре изолированных зародышей населективных средах от отдельных сортови линий |
Глава 4
ПОЛЕВАЯ ОЦЕНКАУСТОЙЧИВОСТИЛИНИЙ-РЕГЕНЕРАНТОВ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ,ПОЛУЧЕННЫХ НА СЕЛЕКТИВНЫХ СРЕДАХ, КСТРЕССОВЫМ ЭДАФИЧЕСКИМФАКТОРАМ
4.1. Полевые испытаниялиний-регенерантов ячменя и ихродительских форм на оптимальных истрессовых почвенных фонах. Из широкого набора полученных населективных средах регенерантов рядгенотипов сформировали перспективное потомство.Полевое размножениерегенерантов совмещали с их оценкой в условиях,приближенных к оптимальным, в ОПХ "Минино".Для сравнения использовали стандартныйдля Красноярского края сорт Красноярский80, солевыносливый сорт из Эквадора (С-15) икислотоустойчивый сорт Джюгай. Из пяти линий солеустойчивыхрегенерантов в полевых условиях (1998-2000 гг.)выделились по продуктивности два: СР.4– отдигаплоида ГДГ-28h-949 и СР.8 от адаптивной линии У-20-704.В период 2002-2004 гг. полевые испытанияпроходили регенеранты, полученные нетолько на засоленных, но и на кислых средах.Они отличались от исходных форм по высотерастений, уступали им по крупности зерна,при более высокихпоказателях сохранности растений к уборке. Другие отличия посреднемноголетним данным былинезначительны.
При созданииадаптивных форм важное значение имеетэкологическое испытание сортов вразличных пунктах региона, в том числе напониженных агротехнических фонах. Результаты оценка регенерантов накислых обедненных почвах стационара«Зареченский» свидетельствуют о сильномугнетении растений и их низкой продуктивности вэкстремальных условиях выращивания (рис.3).
 | |
| а | |
 | |
| б | |
| Рис. 3– Полеваяоценка показателей продуктивности ячменяна обедненных кислых почвах стационара«Зареченский», 1998, 2002 гг. | |
Урожайность на экстремальном фоне сильнозависит от количествасохранившихся растений (r = 0,72), их способностик кущению (r = 0,71)и числа зерен вколосе (r= 0,89). Сохранностьрастений к уборке падает минимум вдвое посравнению с оптимальным фоном (Зобова и др.,2001). В этих условиях большинство (9 из 11)линий регенерантов превысили попродуктивной кустистости и урожайностистандарт и родительскиеформы, что является обнадеживающимсвидетельством успешности проведенного вкультуре invitroотбора.
Сравнительные полевыеиспытания линий-регенерантов яровогоячменя и их родительских форм проведеныпараллельно в трех контрастныхпочвенно-климатических зонах: вКрасноярском крае на оптимальномпочвенном фоне – в ОПХ «Минино»; на кислом фоне– в АО«Лазурное» и в Новосибирской области назасоленном фоне – на Северо-Кулундинской СХОС.
На оптимальном фоне трирегенеранта СР.14-С-15 (Эквадор), КР.3.7.(7)-Т-136-368и СР.4-ГДГ-28h-949 превзошли по урожаюстандартный сорт, но уступили своимисходным формам. В тоже время регенерантСР.2-ГДГ-6h-949 сформировал урожайность науровне контроля, но превысил по этомупоказателю свою родительскую форму. На засоленном фоне, кромерегенерантов от линии У-20-704, все исследуемые регенеранты по урожайностипревышалисортКрасноярский 80 и образец С-15, а свою родительскую форму превысили два регенеранта от образца С-15 идва – отлинии Т-136-368. Сильное угнетение исследуемыхрастений на кислых почвах выразилось внизкой продуктивности ячменя, и ни одинобразец не превысил по урожайностистандартный сорт. На этом фонепрослеживалась четкая зависимостьурожайности от происхождения образцов.Дигаплоидные формы ГДГ-6h-949и ГДГ-28h-949, а также их регенеранты имелиблизкую к стандарту продуктивность.Преимущество дигаплоидов можетобъясняться наличием в их родословнойсорта Дина, устойчивого ккислотности почв, обусловленной ионами алюминия.На кислых почвах толькоурожайность регенерантаСР.1-У-95-1041 оказалась достоверно выше, чем уродительской формы (Заболоцкий, Зобова, 2005; Зобова и др.,2005). Почвенные условия оказывалиразличное влияние напараметрыструктуры урожая группрегенерантов с кислых изасоленных сред по сравнению состандартом (рис. 4).Назасоленных почвах сохранность растений к уборке иурожайность линий-регенерантов сформировались выше стандартного сортаКрасноярский 80.
Таким образом, на засоленных почвахвыделились регенеранты СР.51.1(7)-У-101-1113,КР.3.7.(1)-Т-136-368 и КР.3.2.Кедр; на кислых почвах–регенеранты СР.2-ГДГ-6h-949 и СР.3-ГДГ-28h-949;и регенерант СР.4-ГДГ-28h-949, обладающий комплексной устойчивостью кстрессовым эдафическим факторам.Посколькуполевая оценка проводиласьна 6-7-м поколениях регенерантов отродительских форм С-15 (Эквадор) иУ-95-1041, на 7-9-м – для остальныхформ, то указанные отличиярегенерантов от исходных форм сохранялисьдо шестого поколения иболее.
Сомаклональнымивариациями считали отличия регенерантовот исходных форм, достоверно наблюдаемые втечение нескольких лет и на разныхпочвенных фонах. Такиеотличия имели 7 из 14 оцененных линийрегенерантов (табл. 2).
 |  |  |
 | ||
| Рис. 4 – Параметры основных элементовструктуры урожая линий-регенерантов скислых и засоленных сред: а–оптимальные почвы; б –засоленные почвы; в – кислые почвы,2004-2005г. (1- количество растений с делянки,шт.; 2- озерненность колоса; 3 - масса 1000зерен, г; 4 - урожайность, г/м2). | ||
Таблица 2 – Характеристика многолетнихотличий линий-регенерантов ячменя от своихисходных форм
| Регенеранты | Нейтральные почвы | Засоленные почвы | Кислые почвы | |
| СР.2-ГДГ-6h-949 | Меньшая высота растений | |||
| СР.3-ГДГ-28h-949 | Большая сохранность растений | |||
| СР.1-У-95-1041 | Большая сохранность растений | |||
| Большая урожайность | ||||
| СР.(13)-С-15 | Большая высота растений | |||
| Большая урожайность | ||||
| СР.(14)-С-15 | Большая сохранность растений | |||
| Большая высота растений | ||||
| Большая урожайность | ||||
| КР.3.7(7)-Т-136-368 | Большая масса 1000 зерен | |||
| Большая высота растений | ||||
| КР.3.2.-Кедр | Меньшая высота растений | |||
| Меньшая продуктивность | ||||
4.5. Итоги сортоиспытаниянаиболее перспективных линий-регенерантов наоптимальных почвах селекционногосевооборота ОПХ «Минино». Полевые исследования(2004-2008 гг.) лучших линий-регенерантовярового ячменя и их родительских формпроведены в лаборатории селекции ячменяКрасноярского НИИСХ по типупредварительного и конкурсногосортоиспытания, а также в питомнике«базовых» линий (табл. 3). Отдельныерегенеранты превысили урожайностьстандартного сорта интенсивного типаКрасноярский 80 на 20-28%, что свидетельствуето приобретении им повышенного уровняадаптивности. Вегетационный период у рядарегенерантов сокращался по сравнению сродительскими формами и стандартом (табл. 3и 4). Достоверно меньшим вегетационнымпериодом по сравнению с родительскимиформами обладали линии СР.2-ГДГ-6h-949,СР.4-ГДГ-28h-949 и КР.3.2.Кедр.
Таблица 3 – Урожайность и вегетационный периодлиний-регенерантов от стандарта в ПСИ (2004,2005, 2006), в КСИ (2005, 2006), в питомнике«базовых» линий (2007, 2008), ОПХ «Минино»
| Генотип | Урожайность, % к стандарту (st) | Вегетационный период, дн. (± кst) | ||||
| 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | ||
| CP.2-ГДГ-6h-949 | 84 | 128* | -4 | |||
| CP.3-ГДГ-28h-949 | 79 | 124* | 105 | -11 | ||
| CP.4-ГДГ-28h-949 | 81 | 131* | 105 | -11 | ||
| СР.13-С-15 | 94 | 113* | ||||
| СР.14-С-15 | 94 | 117* | 100 | 109 | ||
| КР.63-Л-6-4246 | 116* | 98 | -1 | |||
| СР.1-У-95-1041 | 112* | 91 | +3 | |||
| СР.2-У-95-1041 | 120* | |||||
| СР.51-У-101-1113 | 110 | -2 | ||||
| СР.55.1(8)–У-104-1139 | 91 | -11 | ||||
| Т.51-У-96-1050 | 105 | -11 | ||||
| КР.3.7(1)-Т-136-368 | 87 | 127* | -2 | |||
| СР.8-У-20-704 | 92 | 120* | ||||
* - достоверные отличияот стандарта
Ряд признаковсомаклональной изменчивости регенерантов,касающихся изменения высоты растений посравнению с родительскими формами, болеевысокого потенциала вегетативногоразмножения, усилил адаптивныевозможности новых форм ячменя, созданныхна селективных средах invitro. Даже на оптимальных фонахпроизрастания созданные линиирегенерантов вполне конкурентноспособныпо отношению к селекционному материалу,полученному в результате традиционногоселекционного отбора, по таким признакамкак вегетационный период и продуктивность.
Таблица 4 – Регенеранты,выделившиеся по отдельнымхозяйственно-ценным признакам впредварительном и конкурсномсортоиспытании
| Регенеранты, выделившиеся | ||
| -повышенной продуктивностью | -повышенной кустистостью | -укороченным вегетационным периодом |
| CP.3-ГДГ-28h-949 | СР.4-ГДГ 28h-949 | СР.4-ГДГ 28h-949 |
| CP.4-ГДГ-28h-949 | СР.3-ГДГ-28h-949 | СР.3-ГДГ-28h-949 |
| КР.63-Л-6-4246 | КР.63-Л-6-4246 | |
| КР.3.7(1)-Т-136-368 | КР.3.7(1)-Т-136-368 | |
| СР.13-С-15 | КР3.7.(7)-Т-136-368 | СР.55.1(9)–У-104-1139 |
| СР.14-С-15 | СР.10-У-20-704 | CP.2-ГДГ-6h-949 |
| СР.1-У-95-1041 | СР51.1(7)-У-101-1113 | Т.51-У-96-1050 |
| СР.8-У-20-704 | КР.3.2.Кедр | |
Глава 5
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КУЛЬТУРЫИЗОЛИРОВАННЫХ ТКАНЕЙ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯУСТОЙЧИВОСТИ ГЕНОТИПОВ ЯЧМЕНЯ КСТРЕССОВЫМ БИОТИЧЕСКИМФАКТОРАМ
5.1. Иммунологическаяоценка линий регенерантов. Оценку линий-регенерантови их родительских форм проводили наискусственном инфекционном фоне сиспользованием местной популяциивозбудителей пыльной головни. На фоне повышенной устойчивостистандарта Красноярский 80 и большей частирегенерантов к возбудителям пыльнойголовни наиболее устойчивыми к инфекцииоказались три регенеранта – ГДГ-28h-949, СР.3-ГДГ-28h-949, СР.2-ГДГ-6h-949.Лабораторная оценка устойчивостирегенерантов по поражению зерна «чернымзародышем» показала, что из 18исследованные линий регенерантов половинапо уровню зараженности не превышаластандарт, только три линии имели большеепоражение (КР-3.2-Кедр, СР-3-У-20-704, СР-2-ГДГ-6h-949),а 6 линий достоверно менее поражались«черным зародышем». По сравнению сродительскими формами линии регенерантовлибо не изменили, либо повысили своюустойчивость к инфекциям.
5.2. Использованиеметодов in vitroв селекции зерновых культур наустойчивость к корневым гнилям. Вкачестве селектирующего фактораиспользовали несколько вариантов метаболитоввозбудителей корневых гнилей:культуральные фильтраты грибов р. Fusarium и р. Bipolaris, а также ихсовместные метаболиты. Проверяли интервалконцентраций в культуральной среде от 10 до40% по объему (табл. 5). Метаболитывносили в среду пролиферации каллусов.Из представленныхрезультатов видно, что добавление смеси токсическихметаболитов в концентрации 20% являетсянаиболее приемлемым, так как при выраженномтоксическомэффекте выжившие каллусы сохраняютспособность к морфогенезу.
| Таблица5 – Влияниемикотоксинов в среде пролиферации накаллусные культуры ячменя сортаКрасноярский 80 | В этихусловиях проведенадифференциация одиннадцатигенотипов по реакциикаллусов ячменя на микотоксины. Выход регенерантов со сред стоксинами очень низкий и в среднем непревышает 4%. | ||
| Концентрация и состав токсическихметаболитов | Выжившие каллусы, % | Регенерировав-шие каллусы, % | |
| Fusarium –10% | 72 | 12 | |
| Bipolaris +Fusarium – 20% | 60 | 15 | |
| Fusarium –33% | 35 | 9 | |
| Bipolaris – 40% | 15 | 7 | |
Полученныена этих средах регенеранты в лабораторныхусловиях посравнению с исходными формами показали большуюустойчивость к инфекции (Сурин и др.,2002). Кроме токсинов,образованных при совместномкультивировании грибов р. Bipolaris и р. Fusarium,на 14 генотипахселекционных линий изучали действие метаболитовотдельных видов грибов р. Fusarium (F.nivale и F. sporotrichioides).Сильнее по сравнению с F. nivaleугнеталирегенерационные процессы метаболитыF. sporotrichioides (табл. 6).Эффект обоихпрепаратов был дозозависимым. Если на пролиферацию каллуса токсиныдругих видов (F.moniliformeи F. solani)влияния неоказали, томорфогенез и регенерацию метаболиты F. moniliformeингибировали достоверно, а F. solani– лишь незначительно (табл. 7).
Таблица 6 – Характеристикарегенерационных процессов на средах стоксинами F. nivale (Fn) и F. Sporotrichioides(Fs) в культуре незрелыхзародышей образцов ячменя, 2003 г.
| Показатель | Введено зародышей, шт. | Индукция каллусогенеза, % | Пролиферация, % | Морфогенез, % | Образование регенерантов, % | ||||||||||||
| Конт роль | Fn 20% | Fn 40% | Fs 20% | Fs 40% | Конт роль | Fn 20% | Fn 40% | Fs 20% | Fs 40% | Конт роль | Fn 20% | Fn 40% | Fs 20% | Fs 40% | |||
| Генотипов - 14 | 2313 | 32,9 | 56,1 | 31,6 | 14,8 | 26,5 | 8,9 | 15,7 | 5,6 | 4,9 | 5,5 | 1,4 | 1,0 | 1,56 | 1,25 | 2,28 | 0 |
| к контролю | К | -24,5 | -41,3 | -29,6 | -47,2 | К | -10,1 | -10,8 | -10,2 | -14,3 | К | 0,56 | 0,25 | 1,28 | -1,0 | ||
| к контролю | К | -20,3 | К | -18,0 | К | -0,7 | К | -4,1 | К | -0,31 | К | -2,3 | |||||
| НСР0,05 | 15,6 | 6,83 | 3,49 | ||||||||||||||
Таблица 7 – Характеристикарегенерационных процессов адаптивных линий яровогоячменя в культуре незрелыхзародышей на средах с микотоксинами (концентрация всреде - 20%) F. moniliforme (F. mon.)и F. solani (F.sol.), 2007 г.
| Наименование сорта, линии | Введено, шт. | Индукция каллусогенеза, % | Пролиферация, % | Морфогенез, % | Регенерация, % | ||||||
| Контроль | F.mon. | F.sol. | Контроль | F.mon. | F.sol. | Контроль | F.mon. | F.sol. | |||
| Красноярский 80 | 61 | 74,5 | 92,9 | 100 | 100 | 53,6 | 27,3 | 30,0 | 42,9 | 0,0 | 30,0 |
| Е-19-6411 | 41 | 78,0 | 78,3 | 90,9 | 85,7 | 39,1 | 54,5* | 42,9 | 34,8 | 45,5* | 28,6 |
| З-18-7685 | 32 | 96,9 | 100 | 92,3 | 100 | 59,3 | 23,1 | 27,3 | 59,3 | 15,4 | 18,2 |
| Л-11-38 | 40 | 90,0 | 100 | 66,7* | 85,7 | 66,7 | 33,3 | 35,7 | 50,0 | 22,2 | 28,6 |
| Л-11-41 | 46 | 69,6 | 89,3 | 100 | 100 | 28,6* | 22,2 | 16,7 | 25,0 | 0,0 | 8,3 |
| Н-67-1220 | 31 | 96,8 | 77,8 | 100 | 80,0* | 29,6 | 27,3 | 50,0* | 14,8 | 27,3 | 40,0 |
| Среднее | 251 | 84,3 | 89,7 | 91,7 | 91,9 | 46,2 | 31,3* | 33,8 | 37,8 | 18,4* | 25,6 |
| Факторгенотипов - НСР0,05 | 18,8 | 23,4 | 27,3 | ||||||||
| Факторсреды - НСР0,10 | 10,8 | 13,4 | 15,6 | ||||||||
* -достоверные изменения
Действие токсиновкорневых гнилей отрицательно сказалось ина регенерационном потенциалерастений. Наибольшую токсичность обнаружили чистыеметаболиты грибов рода Fusarium: F. sporotrichioides и F.moniliforme.
Таким образом, выявленсильный токсический эффект метаболитовкорневых гнилей на жизнеспособность ирегенерацию каллусных культур, которыйзависит от родовой и видовойпринадлежности возбудителя заболевания.Подобраны условия длясоздания в культуре in vitro регенерантов,устойчивых к действию токсинов. На средах стоксинами получены регенеранты ив настоящее время они проходятполевые испытания.
Глава 6
АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕТЕРМИНАЦИЯЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ ПОГОРДЕИНКОДИРУЮЩИМ ЛОКУСАМ
Электрофорезгенетически полиморфных запасных белковячменя использовали в контролегенетического внутрипопуляционногоразнообразия ячменя нескольких регионовЗападной и Восточной Сибири на разныхэтапах селекционного процесса.
6.1. Генетическое разнообразиесибирских сортов ярового ячменя и егоадаптивная значимость. Результаты проведеннойгенетической паспортизации всех доступныхдля исследования сортов селекцииинститута и их родительских форм позволилиустановить их нативные генетическиеформулы, а также выявить однородные игетерогенные по спектрам гордеинов сорта(рис. 5).По спектрам гордеиновхорошо прослеживается вклад родительскихформ в генотип современных сортов. Большеевлияние по этому параметру на созданныеформы оказали такие пластичныеотечественные сорта, как Винер (А12, В19),Червонец (А2В39), комбинация Винер х Донецкий650 (А2В25), а также зарубежные сорта: Gateway (А12В13), Una (А2В17) и др. Ряд аллелей, выявленныху исходных форм, у производных сортов необнаружен.
При определенииформул гордеинов у 18 доступных дляисследования районированных в крае сортоввыявлено шесть вариантов аллелей HrdA и десять — HrdB. Почти третьсортов гетерогенна по блокам гордеинов(Шевцова, Зобова, 2008). Разнообразиеаллельных вариантов по блокам HrdА иHrdВ у сортов селекции КНИИСХ и всехрайонированных в крае сортов при сходствепо ряду аллелей в целом различается, так жекак разнообразие родительских форм ипроизводных от них сортов (табл. 8).
Таблица 8 – Сравнение частотвстречаемости аллельных вариантовгордеинов в разных популяцияхячменя
| Показатель | Разнообразие аллелей | |||
| Родительские формы сортовКНИИСХ | Сорта КНИИСХ | Районированные в Красноярском краесорта | ||
| Биотипов,шт. | 27 | 17 | 22 | |
| Генотипов,шт. | 19 | 14 | 18 | |
| Сопряженность признаков отсутствует | 2 = 10,061; =21; 20,1=29,619 | |||
| 2 = 9,8394; =15; 20,1=22,305 | ||||
Таким образом, выявленыхарактерные варианты аллелей гордеиновдля ячменей, районированных в Красноярскомкрае: доминирующая группа аллелей А2 > А12, практическистрого поделенная между дву- ишестирядными сортами, и группа HrdB: В13 > В8 > В19 > В1 > В17 > В39.
| Сорта селекцииКрасноярского НИИСХ | |||||||||||||||||
 |  |  |  |  |  |  |  |  |   |   | |||||||
| 2.17.3 | 2.1.3. | 2.13.2. | 12.13.2. | 2.13.2. | 2.39.2 | 2.13..2 | 2.1.3.СDE | 13.1.3 | 2.25.1 | 18.67.1. | |||||||
| Кедр | примесь | Рассвет | Агул | Агул 2 | Енисей | Бахус | Вулкан | ||||||||||
| Красноярский 80 | Баджей | ||||||||||||||||
| Соболек | |||||||||||||||||
| Родительские формы | |||||||||||||||||
 |  |  |  |  |  |  |  | ||||||||||
| 2.39.2 | 12.13.2. | 2.84.1. | 2.17.3 | 2.17.3 | 12.19.1. | 2.1.3. | 2.1..3. | 2.13.2. | 12.13.2 | 13.84.1. | |||||||
| Червонец | Gateway | Keyston | Una | Винер | Birgitta | Asa | Moor | Vantage | |||||||||
| Рис. 5 –Электрофоретические спектры гордеиноворигинальных селекции Красноярского НИИСХи их родительских форм | |||||||||||||||||
В формированиигенотипов районированных в Красноярскомкрае сортов прослеживается важность трехисходных форм: Винер, Червонец и Омский 13709.Материаломоценки разнообразияярового ячменя стародавней и современнойселекции служили 40 –местных (стародавних) форм и 59 – сортовсовременной селекции издевяти регионовСибири (Борисов и др., 1998; Шевцова, Зобова, 2008). Среди стародавних форм к гетерогенным отнесено 19 образцови выявлен 61 биотип, у современных – только 13гетерогенны, разнообразиепо гордеинам составило 73 биотипа (рис. 6).
По частотевстречаемости и распространению средисовременных сортов сибирской селекции,существенно доминирует группа аллелейHrdA: А2 > А12 и HrdB: В1> В8 > В13 > В3 (рис. 5), они же наиболеечасто встречаются и у стародавних форм. Врезультате выявлена асимметричностьгеографического распределения аллельныхвариантов гордеинов и отмечена полная иличастичная утрата современными сортамиряда аллельных вариантов гордеинов (А44, А24) (Шевцова, Зобова,2008).
 |  |
| Рис. 6 – Распределение частот вариантовHrdА и HrdВ в популяцияхстародавних (внешнее кольцо) и современных(внутреннее) форм ячменя | |
Сравнение разныхрегионов Сибири по внутрипопуляционномуразнообразию вариантов формул гордеиновпо блокам HrdAи HrdВ у местных и современных форм (табл.9) показало,что по среднему числу фенотипов блокаHrdAразнообразие местных форм выше всего уячменей Читинской области, за ними следуютКрасноярский край и Иркутская область, приэтом доля редких фенотипов наибольшая учитинских форм, далее – у омских. Сделано заключениеоб адаптивной значимости аллелей дляконкретных агроэкологических зон региона,отмечено уменьшение разнообразиясибирских селекционных сортов ячменя какпо аллельному составу гордеинов, так и почислу гетерогенных селекционных сортов посравнению с местными формами.
Таблица 9 – Анализ внутрипопуляционногофенотипического разнообразия по аллелямгордеинов ячменя регионов Сибири (поЖивотовскому)
| Регион происхожденияисследованных форм | Числогенотипов | HrdA | HrdB | ||
| Среднеечисло фенотипов | Доля редкихфенотипов | Среднеечисло фенотипов | Доля редкихфенотипов | ||
| Местные стародавние формы | |||||
| Омск | 9 | 2,63±0,33 | 0,12±0,11 | 6,64±0,51 | 0,051±0,079 |
| Красноярск | 15 | 3,85±0,20 | 0,038±0,049 | 9,31±0,68 | 0,069±0,069 |
| Иркутск | 7 | 3,57±0,47 | 0,11±0,12 | 4,69±0,45 | 0,061±0,091 |
| Бурятия | 12 | 1,74±0,19 | 0,13±0,096 | 5,64±0,43 | 0,059±0,071 |
| Чита | 18 | 3,97±0,48 | 0,21±0,095 | 6,21±0,78 | 0,22±0,098 |
| Современные сорта | |||||
| Омск | 18 | 6,69±0,687 | 0,16±0,087 | 5,57±0,47 | 0,071±0,078 |
| Новосибирск | 11 | 2,63±0,298 | 0,12±0,099 | 2,85±0,20 | 0,051±0,066 |
| Красноярск | 17 | 3,48±0,33 | 0,13±0,081 | 7,13±0,60 | 0,11±0,075 |
| Иркутск | 5 | 1,00±0 | 0±0 | 3,89±0,28 | 0,026±0,071 |
| Бурятия | 8 | 2,48±0,40 | 0,17±0,13 | 3,86±0,25 | 0,034±0,064 |
| Якутия | 6 | 2,87±0,25 | 0,045±0,085 | 1,94±0,14 | 0,029±0,068 |
Ячмени современнойселекции разных регионов отличаютсяразнообразием по вариантам блока HrdА,который, по нашему мнению, обеспечиваетэкологическую составляющую устойчивостиячменя к конкретным географическимусловиям произрастания. Таким образом,отмечена изменчивость состава гордеиновсортовых популяций ярового ячменя впространстве (разные регионы) и во времени(стародавние и современные), связанная сестественным и искусственным отбором.
6.2.Влияниеискусственного отбора навнутрипопуляционное разнообразиегордеинов селекционного материалаяровогоячменя.С цельюуточнения адаптивной и селекционной ролиполиморфизма гордеинов исследованоразнообразие исходного и селекционногоматериала ячменя, созданного по разнымнаправлениям селекции. В результате реализацииразработанной в конце 70-х годов подруководством академика Н.А. Суринаселекционной программы создана популяциялиний, названных адаптивными. Их исходными формамислужилисорта:Винер(12+2.19.1,2.17+1.3),Донецкий650 (13.35+65.1), Целинный 5 (10.37.1,24.8.2), Омский 13709 (24.8.2),Красноуфимский 9 (12+2.19.1, 12+2.8.2) и ихкомбинации, где в качестве матери выступалсорт Винер –Винерх Донецкий 650(2.25.1) идругие.
Дляуточнения тенденцийотбора по гордеинам в исследованиявключали какперспективные, так ивыбракованные линии (табл. 10).Не одинаковаяселекционная ценность аллелей гордеиновотразилась в достоверном отсутствиисопряженности признаков междузабракованными и перспективными формами.
Таблица 10– Распределение аллелей гордеиновадаптивных линий ячменя междуперспективными и забракованными образцамиКП-1990 г.
| Аллели гордеинов | Частоты встречаемости аллелей повыборкам образцов | |||||||
| Родители | Вся выборка | Перспективные формы | Браковки | |||||
| шт. | шт. | шт. | % | шт. | % | |||
| A2 | 2,25 | 56,1 | 34,1 | 83,1 | 22,0 | 64,6 | ||
| А10 | 0,5 | 8,7 | 2,5 | 6,2 | 6,2 | 18,3 | ||
| А12 | 0,75 | 0,5 | 0,5 | 1,2 | 0 | 0 | ||
| А19 | 1 | 0,5 | 0,5 | 1,2 | 0 | 0 | ||
| А21 | 0 | 0,5 | 0,5 | 1,2 | 0 | 0 | ||
| А24 | 1,5 | 8,7 | 2,9 | 7,1 | 5,8 | 17,1 | ||
| Сопряженность | доказана – 2 = 14,678 ст.св.=5 | отсутствует– 2 = 6,0494 ст.св.=5 | ||||||
| B1 | 0,75 | 9,1 | 4,5 | 11,0 | 4,6 | 13,6 | ||
| В8 | 2,0 | 7,3 | 3,7 | 9,0 | 3,6 | 10,6 | ||
| В19 | 1,0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| В17 | 0,25 | 18,5 | 17,5 | 42,7 | 11,0 | 32,3 | ||
| В25 | 0,5 | 24,6 | 13,8 | 33,7 | 10,8 | 31,7 | ||
| В37 | 0,5 | 4,5 | 0,5 | 1,2 | 4,0 | 11,8 | ||
| В65 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 1,2 | 0 | 0 | ||
| Вн | 0 | 0,5 | 0,5 | 1,2 | 0 | 0 | ||
| Сопряженность | доказана– 2 =19,067 ст.св.=7 | отсутствует– 2 = 4,9629 ст.св.=6 | ||||||
| Всего, шт. - биотипов | 13 | 107 | 56 | 51 | ||||
| - генотипов | 5 | 75 | 41 | 34 | ||||
| - гетерогенныхформ | 4 | 27 | 14 | 13 | ||||
Наибольшейбраковке подвергались аллели HrdА: А10 иА24; аллели HrdВ по частоте встречаемости не оченьразличались между перспективными изабракованными формами, однако варианты В17 и В25преимущественно оставались уперспективных линий, а В37 иB1 –выбраковывались. Определено, что средиперспективных образцов больше половины (60%)однородны по спектрам гордеинов.Выбракованные образцы отличаются большейгетерогенностью (70%) по сравнению сперспективными формами. В условиях центральных районовлесостепи края отбор благоприятствуетгенотипам с аллелями Hrd– А2,В1, В25,В17.
Более 10-ти летспустя,проводили исследованиеэлектрофоретических спектров белковгордеинов линий ярового ячменяконкурсного сортоиспытания 2001-2005 гг.материала, отобранного поразным направлениям. Вусловиях региона, когда большинство линийимеют распространенный аллель HrdА2,индивидуальная ценность генотипов в большей степени определяетсявариантами HrdВ. Отбор в отличие от предыдущегоздесь сдвинут в сторону HrdВ1.
Анализ селекционногоматериала (95 образцов КСИ, 2000-2006 гг.),созданного с использованием источниковценных признаков (голозерность, иммунитет,кормовые и пивоваренные свойства),показывает асимметричное распределениевариантов гордеинов между группами исвидетельствует об обусловленности этихсвойств генотипов аллельным составомгордеинов (рис. 7). Наиболее ценны генотипы сформулами 2.1.3. и 2.17.3., сопряженные со всемисвойствами, кроме иммунных свойств биотипа2.17.3. Отмечены формулы, характерные длягенотипов, созданных по определеннымнаправлениям селекции 23.29.3.и 2.8.2 – выделились вселекции на иммунитет, 2.8.2. и 12.8.2 – на кормовыесвойства, 12.13.2. и 18.35.1 – на голозерность.
 |
| Рис. 7–Распределение частот встречаемостибиотипов гордеинов у селекционногоматериала ярового ячменя, созданного поразным направлениям |
Таким образом, отбор аллелейносит не случайный, а закономерныйхарактер, что свидетельствует обэкологической значимости использованныхгенетических маркеров и важности учетавариантов спектров гордеинов приопределении, как по общей перспективностисоздаваемого материала, так и по отдельнымнаправлениям селекции. Наиболее часто всортовом и перспективном селекционномматериале встречаются формулы гордеинов2.1.3.; 2.17.3. и 2.25.1.
Глава 7
ГОРДЕИНЫ КАКГЕНЕТИЧЕСКИЕ МАРКЁРЫ ХОЗЯЙСТВЕННО ЦЕННЫХПРИЗНАКОВ ЯЧМЕНЯ
7.1. Экологическоеизучение гетерогенных сортов, их отдельныхбиотипов и искусственных смесей. Сцелью повышения экологической пластичностиипродуктивности сортов проведено экологическоеиспытаниегетерогенных сортов и отдельныхбиотипов поспектрам гордеинов.Изменениепогодных условий влечет за собойреализацию преимуществ определенныхбиотипов (табл. 11). Выявленызначимые отличия по ряду показателей междуотдельнымибиотипами и сортом, иболеестабильныепоказатели продуктивности у гетерогенныхсортов.
Таблица 11 - Выделившиеся попродуктивности биотипы гетерогенныхобразцов ячменя в разные годы испытаний,ОПХ «Минино»
| Название сорта и формулыгордеинов | Годыисследований | |||||
| 1991 | 1992 | 1993 | 1994 | 1995 | 1996 | |
| Енисей 13.1.3. + 2.1.3. (2:1) | 13.1.3 | 13.1.3.=2.1.3. | 13.1.3.=2.1.3. | 13.1.3.=2.1.3. | _ | _ |
| Лыковский 44.1.3. + 2.13.2. (1,5:1) | 44.1.3.=2.13.2. | 44.1.3.= 2.13.2. | 44.1.3.= 2.13.2. | _ | _ | _ |
| Агул 2.39.2. + 2.13.2. (1:1) | _ | 2.39.2. | _ | 2.39.2. | 2.39.2.= 2.13.2 | _ |
| ЛинияУ-97-1058 2.25.н. + 10.25.н. (3:1) | _ | _ | 2.25.н. | 2.25.н. | 10.25.н. | 2.25.н |
В течение 5 лет,отличающихся по климатическим условиям,проводили испытания двухгетерогенных по HrdВ форм: сортов Красноярский 80 и Кедри адаптивной линии Т-136-368, а также ихотдельных биотипов (табл.12).
Таблица 12– Сравнение урожайности сортов,адаптивной линии, отдельных биотипов исмесей биотипов, ОПХ «Минино», 1998-2002 гг.
| Вариант | Формулы Hrd | Урожайность, г/м | %от средней, за годы с урожайностью | ||||||
| 1998 | 1999 | 2000 | 2001 | 2002 | Средн. | высокой- 1998,2001 | низкой– 1999, 2000,2002 | ||
| Красноярский 80 | 2.17.3. | 489 | 232 | 292 | 527 | 187 | 277 | 105 | 101 |
| Биотип1 | 2.1.3. | 417 | 232 | 261 | 539 | 179 | 271 | 97 | 96 |
| Смесьбиотипов 1:1:1 | 2.17.3+2.1.3 +2.13.2. | 454 | 178 | 285 | 513 | 191 | 275 | 100 | 93 |
| НСР0,05 | 90 | 48 | 54 | 102 | 39 | - | |||
| Кедр | 2.17.3. | 437 | 168 | 299 | 618 | 199 | 287 | 107 | 94 |
| Биотип1 | 2.1.3. | 417 | 248 | 290 | 587 | 200 | 290 | 102 | 106 |
| Биотип2 | 2.13.2. | 374 | - | - | 505 | 189 | 298 | 89 | 96 |
| Смесьбиотипов 1:1:1 | 2.17.3+2.1.3 +2.13.2. | 368 | 272 | 321 | 526 | 205 | 289 | 91 | 114 |
| НСР0,05 | 65 | 74 | 28 | 85 | 18 | - | |||
| Т-136-368 | 2.37.1.+ 2.25.н. | 471 | 215 | 285 | 609 | 194 | 295 | 110 | 99 |
| Биотип1 | 2.37.1. | 406 | 251 | 284 | 584 | 206 | 294 | 100 | 106 |
| Биотип2 | 2.25.н. | 403 | 150 | 290 | 578 | 214 | 285 | 99 | 93 |
| НСР0,05 | 88 | 112 | 84 | 64 | 44 | - | |||
| Средние | 424 | 216 | 289 | 559 | 196 | 286 | |||
По результатам многолетнихданных установлено, что в годы,благоприятные для получения высокихурожаев зерновых, преимущества имеетбиотип 2.17.3. Наименьшую зависимость отизменяющихся условий вегетации проявляетбиотип с формулой 2.1.3.Биотип 2.37.1 имеетпреимущества по урожайности внеблагоприятных (ранняя жара и засуха), нетипичныхдля нашей зоны условиях.
Итоги сравнительныхполевых испытаний подтверждают важностьвыявления и сохранения в селекционномматериале редких аллелей и гетерогенныхобразцов, в том числе включающих биотипы сконтрастными взаимодополняющимисвойствами, что определяетвозможность создания управляемыхсортов-популяций ячменя (Шевцова, Зобова,2008).
7.2. Взаимосвязьгордеинкодирующих локусов с качествомзерна и устойчивостью ячменя к стрессовымфакторам. Оценка взаимосвязи генетическихмаркеров и технологическихкачеств зерна ячменя проведена на основе изученияэлектрофоретических спектров образцовячменя, имеющих разный уровень проявления хозяйственно-ценныхпризнаков, оценка которого проведена вусловиях Красноярского края(табл. 13).
Таблица 13–Взаимосвязь аллельных вариантовблоков гордеинов с ценнымипризнаками и устойчивостью к стрессовымфакторам
| Аллели блоков Hrd | Продук-тивность | Белок | Экстрактив-ность | Устойчивость | ||
| к полеганию | к пыльной головне | к твердой головне | ||||
| А2 | ||||||
| А12 | ||||||
| А18 | ||||||
| А23 | ||||||
| А44 | ||||||
| В1 | ||||||
| В3-8-13 | ||||||
| В17 | ||||||
| В19 | ||||||
| В25 | ||||||
| В29 | ||||||
| В84 | ||||||
| В67 | ||||||
| Количество (шт.) - форм | 11 | 69 | 37 | 40 | 100 | 55 |
| - биотипов | 17 | 109 | 37 | 56 | 143 | 78 |
В селекции на высокий белокгенотипы с аллелями HrdВ19,HrdВ1 и HrdВ3-8-13 имеютпреимущество перед образцами с HrdВ17и HrdВ25. Генотипы с HrdА18имелибольшую экстрактивность, а с HrdА12– вообщеотсутствовали в группах с повышеннойэкстрактивностью, с HrdВ3-8-13 преобладали вгруппах сменьшей экстрактивностью, а с HrdВ17– с большей.Сочетание HrdA12B21– наиболееперспективно для отборов по устойчивостигенотипов к полеганию, а формула 2.17.3сочетается с умеренным полеганием.Ценность наиболее распространенных формулпо устойчивости к полеганию можно представить рядом: 12.21.1 >2.17.3 > 2.8.2. Если вариант HrdА2одинаково представлен в группахустойчивых и восприимчивых к пыльнойголовне форм, с некоторым егопреобладанием у устойчивых форм, то HrdA12 характерен для восприимчивыхформ. Важно отметить еще варианты HrdA23 и HrdB29, которые чащевстречаются у устойчивых форм, совсемотсутствуя у сильно поражаемых пыльнойголовней сортов.
Дляхарактерныхдля условий Красноярского краявариантов гордеиновустановлено, что HrdА2,равномерно представлен в группах с разным уровнемвыраженности исследованных признаков и вовсех выборках, HrdВ1 и HrdВ17 перспективны в отборах напродуктивность,пивоваренные свойства,HrdВ1 еще и в сочетании с достаточной устойчивостью к головневымзаболеваниям.
7.3. Контрольгенотипической чистоты сортов яровогоячменя при его семеноводстве. Белковые маркерыиспользованы нами для определениясортовой чистоты семян. Анализпоказал, что в однородных сортах даже элитные колосьяимеют от 0,6 до 2% минорных биотипов, при первичном семеноводстве(отборы 1995 г.) и до 20% – при его возобновлении (1998, 2008 гг.) (табл. 14). При многолетнем воспроизводствесемян появляютсянекоторые фенотипические различия между элитными колосьями. Так у сортаСоболек (гладкоостная форма) отмеченопоявление колосьев с зазубренными, а у сортаКрасноярский 80 – с ломкими остями, у сорта Вулкан(рыхлоколосый) – плотноколосыхформ. Определенная часть морфологическиотличимой примеси может быть выбракованапри визуальном осмотре растений,но до 3% примеси,фенотипически соответствующей нативномубиотипу, не выбраковывается, чтослужит причиной ее накопления впоследующих поколениях семян.
Таблица 14 – Контроль поспектрам гордеинов генотипичности элитныхколосьев при первичном и возобновляемомсеменоводстве
| Сорт | Год отбора | Нативный биотипов | Минорные биотипы | Визуально отличимые минорныебиотипы, % | ||
| ФормулыHrd | % | ФормулыHrd | % | |||
| Маяк | 1995 | 18.н.н. | 98,3 | 2.1.3. | 1,7 | 0 |
| Лазурит | 1995 | 2.17.3. | 99,3 | 2.1.3.+2.н.н. | 0,65 | 0 |
| Соболек | 1995 | 12.13.2 | 98,0 | 2.39.2.+2.13.2.+ 2.1.3. | 2,0 | 0 |
| Соболек | 2008 | 12.13.2 | 89,0 | 2.13.2.+2.1.3. | 11,0 | 8,0 |
| Красноярский 80 | 1998 | 2.17.3 | 87,0 | 2.13.2.+2.1.3. | 13,0 | 10,0 |
| Вулкан | 2008 | 18.67.1. | 82,0 | 2.95.1+2.29.1. | 18,0 | 10,0 |
Поскольку заметить минорные биотипы чащевсего возможно только при использованииочень больших выборок семян или колосьев(более сотни штук), то ихизначальное присутствие в нативном сортеможет быть не зарегистрировано. Связать примесьтолько с простым механическим засорениемнельзя, так как часть минорных биотиповимеют формулы родительских сортов и могутбыть обусловлены расщеплением примноголетнем воспроизводстве. Таким образом,продемонстрирована высокаячувствительность контроля чистоты сортовпо спектрам гордеинов и необходимость ихиспользования в семеноводстве.
Использованиегенетического контроля по спектрамгордеинов в семеноводстве уже на этапеотбора элитных колосьев позволило нам непроводить традиционных полевых браковокна генотипическую чистоту, и сократить схемусеменоводство на два года (ПИП-1 и ПИП-2). Параллельнопроведеноразмножениепо двум схемам семян трех сортов (Соболек, Маяк, Лазурит) по традиционнойсхеме первичного семеноводства и возобновлено семеноводство сортаКрасноярский 80 сиспользованием контроля генотипичности по спектрамгордеинов. Врезультате подтвержденаэффективность сокращенной схемы, как по чистоте семян, так и поускорению процесса внедрения новыхсортов.
Глава8
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ДОНОРНЫХ СВОЙСТВЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ
8.1. Задачиинформационных технологий в адаптивнойселекции. Отличительной особенностьюселекционных данных является большоеразнообразие привлеченного в скрещиванияисходного материала разногогеографического происхождения,многообразие направлений отбора исопутствующих оценок, многолетнийхарактер наблюдений, что делаетпрактически невозможным их интегральныйанализ без использования средствавтоматизации и информационныхтехнологий. В Красноярском НИИСХ созданодве версии баз данных селекционныхпитомников ячменя, в первую версию в основуположены таблицы реляционной БД Paradox, во вторую –FoxPro. Созданная на основе СУБДVisualFoxPro 5.0. ИПС«Селекция» включает в себя программу дляЭВМ «Sela» ибазу данных «Селекция растений». Обеверсии имеют общую структуру и отличаютсяот других информационных баз данныхретроспективным и практическимнаправления использования. Формирование баз данныхпроводили порезультатам селекции ячменя, проведеннойв Красноярском НИИСХпод руководством академика Сурина Н.А.Структурносхема баз данных соответствует всем этапамселекционного процесса, поля файловвключают вводимые при этом обозначения иизучаемые характеристики создаваемыхформ. Дляотражения объектов и направлений анализаданных в ИПС «Sela»предусмотреныдевять форм отчётов и производить на их основеразличные статистическиерасчеты.
8.2. Анализ разнообразияселекционного материала ячменя сиспользованием баз данных. Адаптивность определяетсясочетанием в одной форме таких свойств какпродуктивность, устойчивость к стрессовымфакторам, пластичность, широкий ареалраспространения. В исследуемый периодгибридизациии анализа селекционных данных (1980-1994 гг.) вбазу включены сведения о 300 родительских формах, 470гибридных комбинациях и более 7 тысячах ихпотомков. Вскрещивания привлекались исходные формыиз 14 эколого-географических групп(ЭГГ):1 – Эфиопская, 2 –Западная Европа, 3 –Северная Европа, 4 –Центральная и Восточная Европа, 5– Украина, 6 – Нечерноземная зона РФ, 7 – Северный Кавказ 8 – Средняя Азия, 9 – Западная Сибирь, 10 – Красноярский край, 11 – Восточная Сибирь, 12 – Дальний Восток РФ, 13 – Японская, 14 –Северная Америка.
Вклад родительских формкаждой ЭГГ среди исходного материалазначительно варьировал. Больше всего вскрещивания привлечены родительские формыКрасноярского края (23%), Северной Европы (18%),Западной Европы (9%), Нечерноземной зон (8%).Менее 8% от общего числа составляет вкладродительских форм остальных зон. Еслидинамика привлечения в селекцию исходногоматериала связана с осуществленнымисследователями объемом гибридизации (а нес экологическими факторами), что взначительной мере определяет наполнениеселекционных питомников в последующиегоды, то выбраковка в питомниках в большейстепени отражает влияние экологическихфакторов.
Разработанный сервиспо составлению основных отчетов позволилпроанализировать профили движенияпотомков гибридных комбинаций, а в ихсоставе отдельных родительских форм и ЭГГпо селекционным питомникам, и оценитьэффективность скрещиваний по достижениюэтими объектами конкурсногосортоиспытания. СравнениеЭГГ по коэффициенту, отражающему среднееколичество комбинаций, образованных отодной родительской формы (рис. 8),показывает, что Красноярский край,оставаясь в лидерах по величине этогокоэффициента на всех рассмотренных этапахселекции (гибридизация, отбор в СП-1 и в КСИ),демонстрирует невысокую эффективностьсвоих комбинаций по попаданию в КСИ(падение коэффициента от этапагибридизации до КСИ в 2 раза). Комбинации сучастием родительских форм Северной,Центральной и Восточной Европы, Украины иСеверного Кавказа в большинстве доходят доконкурсного испытания, что можетсвидетельствовать о предпочтительности ихиспользования для гибридизации вКрасноярском крае по сравнению с формамидругих ЭГГ.
 |
| Рис.8 – Частота участияв гибридизации (журн. скр.– журнал скрещиваний) и перспективных комбинациях(СП-1 и КСИ) родительских форм разных эколого-географических групп |
Подобные профилиотражены для успешных гибридныхкомбинаций, осуществленных за весь периодвремени, включенный в базу данных, и дляотдельных родительских форм, наиболеечасто используемых в гибридизации (табл. 15).Неоднородность представленности исходныхформ из-за их неравномерного привлечения вгибридизацию определяет необходимостьвведения относительных показателей дляанализа эффективности их использования.Сравнение наиболее часто используемых вгибридизации родительских форм проведенопо вкладу в образование перспективногоселекционного материала (Зобова, 2008), ипредложен коэффициент (КЭФО), равныйколичеству линий (потомков), отобранных вСП-1 от одной гибридной комбинации,созданной с участием конкретнойродительской формы (табл. 15). Коэффициентимеет значимую положительную корреляцию сотбором в СП-2 (r = 0,368), в ПСИ (r = 0,453), в КСИ (r = 0,512) (пороги достоверности на уровне1% – r = 0,4179, 5% – r = 0,3180), что позволяетиспользовать показатель при определенииуспешности включения исходной формы вгибридизацию уже на раннем этапе (отбор вСП-1) (Зобова, 2008).
Таблица 15 – Характеристикапотомства родительских форм гибридныхкомбинаций, с самыми многочисленнымиотборами в СП-1
| Родительская форма | Количество гибридныхкомбинаций | КЭФО | Количество линий в питомнике | |||
| СП-1 | КП | КСИ-1 | КСИ-3 | |||
| Красноярский 80 | 82 | 8,32 | 682 | 260 | 7 | 2 |
| Кедр | 45 | 17,8 | 803 | 373 | 22 | 3 |
| Баджей | 29 | 8,13 | 173 | 43 | 2 | - |
| Баган | 24 | 5,97 | 195 | 72 | 1 | 1 |
| ТАН-1 | 21 | 5,57 | 117 | 49 | 5 | 1 |
| Дина | 20 | 16,9 | 338 | 203 | 5 | 1 |
| Г-15910 | 15 | 10,2 | 153 | 44 | 6 | - |
| К-27058 | 19 | 10,6 | 201 | 90 | 1 | - |
| Г-15910 | 15 | 10,2 | 153 | 44 | 6 | 1 |
| У-53-851 | 7 | 26,9 | 188 | 80 | 5 | 1 |
| С-69-9083 | 7 | 32,9 | 230 | 115 | 21 | 8 |
Сравнение успешности прохождениянаиболее представленных в гибридизацииродительских форм по этапам селекциитакже осуществляли по относительному показателю,равному количеству потомков (линий),сформированных одной гибриднойкомбинацией и дошедших до определенногоэтапа селекции (рис. 9).
 | |
| Рис.9 – Сравнениеродительских форм по успешностипрохождения их потомства по этапамселекции, в том числе с применениемкластеризации | |
ТАН 1, Кедр и Дина,имеют самые высокие уровни попадания ихпотомков в КСИ по этому показателю, и у нихсамый большой КЭФО из представленных здесь сортов.Таким образом, два подхода в анализесходства сортов по прохождению этаповселекции свидетельствуют о наличиетакового у сортов Кедр и Дина.
Таким образом,разработаны методические подходы для использования информационных технологий и ретроспективного анализа вобласти селекции растений для поискадоноров адаптивности в конкретныхэкологических условиях.
ВЫВОДЫ
- Процессырегенерации,протекающиев культуре изолированных тканей, в том числе на селективных средах,зависят от генотипадонорного растения и условий еговыращивания и имеют большоесходство у близкородственных форм. Отмечено увеличение индукциикалусогенеза при отборе эксплантов ячменяв светокультуре, по сравнению с полевымиусловиями выращивания донорныхрастений.
- Скрининг семи групп генотипов ярового ячменя разногогеографического происхождения установилполиморфизм по перспективности их использованияна стрессовых фонах вкультуре invitro.Показана наибольшая индукция каллусогенеза и степеньрегенерации у сортов и линий местнойселекции. Внутри каждой из групп генотиповопределены формы с потенциальной комплексной устойчивостью кстрессовым эдафическим факторам и ктоксинам корневых гнилей.
- Создано 363 растений-регенерантов, из них 105– со среды свысоким содержанием соли и 150 – с низкимзначением рН (4,0). На основании физиологических и полевых испытанийна разных почвенных фонахустановленряд отличий линий регенерантовпо сравнению с их родительскимиформами и стандартом, чторассматривается как сомаклональнаяизменчивость, а наличие положительных отличийсвидетельствует о практической значимости проведенной in vitro селекции. Установлено, чтолинии-регенерантов неувеличивают своей восприимчивости кболезням по сравнению сродительскими формами.
- Поэлектрофоретическим спектрам гордеиновпроведена паспортизация сортов ячменясибирской селекции, прослежен вкладродительских форм в селекционные линии,выявлены характерныедля региона аллели Hrd А2,А12, В13, В17, В39, В1.Установлено уменьшениеразнообразия селекционных сортов ячменякак по аллельному составу гордеинов, так ипо числу гетерогенных сортов по сравнениюс местнымиформами.Экологическая обоснованностьраспространенности вариантов блоковгордеинов по зонамСибири подтвержденаустановленной геногеографией аллелей, атакже выявленнымиконкурентными отношениями биотипов погордеинам во время их совместногопроизрастания.
- Показана возможность повышения продуктивности сортовпутём регулирования их биотипного состава,а также формирования искусственныхсортов-популяций ячменя из контрастных посвойствам биотипов для конкретныхагроэкологических условий при созданииуправляемых по продуктивностисортов-популяций ячменя. Обоснована необходимость контролясеменоводческих посевов по спектрамгордеинов для поддержания генетическойстабильности сортов.
- Отмеченнаясопряженность рядааллельных вариантов схозяйственно-ценными признаками, такими как продуктивность,качество зерна, устойчивость к полеганию иболезням может помочь при отбореселекционного материала насоответствующие признаки.
- Разработанныеавтоматизированнаяинформационно-поисковая система ибазы данныхселекционныхпитомников предназначеныдля накопления, хранения, редакции имногоаспектного анализа селекционныхданных по любым сельскохозяйственнымкультурам, в целях интенсификацииселекционных и экологическихисследований.
- Предложен способсравнения эффективности привлечения вскрещивания на территории Красноярскогокрая родительских форм разныхэколого-географических групп (оценкародительских форм, комбинаций с ихродительскими формами и потомков посуммарным и относительным показателям ихприсутствия в селекционных питомниках: впроцентах от СП1, кластеризация между объектами,относительные коэффициенты).
ПРАКТИЧЕСКИЕРЕКОМЕНДАЦИИ
- Использовать технологию культивированиякаллусных тканей на селективныхсредах для созданиястрессоустойчивых форм ячменя, пшеницы идругих культур, аполученныелинии регенерантов, выделившиеся поотдельным ценным признакам, в качестве самостоятельного иисходного материала вадаптивной селекции.
- Ориентироваться на аллелигордеинов, характерные для ячменейсоответствующих территорий Сибири и отмеченные по взаимосвязи сопределенными хозяйственно-ценнымипризнаками, при определении соответствия селектируемых формместным агроэкосистемам инаправлениям отбора.
- Для повышениястабильности хозяйственных характеристиксортов использовать в многолинейнойселекции ярового ячменя биотипы гордеинов,контрастные по свойствам устойчивости.Проводить генетический контроль сортовой чистоты семян по спектрам гордеинов для ускорения иповышения эффективностисеменоводства ярового ячменя.
- При оптимизации принятия решений поуправлению растениеводческими процессамии ресурсами применять ИПС ибазы данных селекционных питомниковячменя специалистами НИУ биологического,аграрного и технического профилей, селекционных центрах и опытныхстанциях; студентами вВУЗах при обучениисоответствующим специальностям.
- Рекомендовать привыборе исходного материала Европу и Украину в качестве приоритетныхэколого-географических групп, отдавая предпочтение формам сотносительно большимчислом потомков в СП1, вселекции ячменя для условий Красноярскогокрая.
Основныеположения диссертацииопубликованы в работах:
- Борисов, Ю.М.Характеристика компонентного составагордеинов сортов ярового ячменя вВосточно-Сибирском регионе / Ю.М. Борисов,Л.Н. Шевцова, Н.В. Зобова и др. // Доклады ВАСХНИЛ. – 1989. – №12. – С. 2-4.
- Сурин, Н.А.Изменчивость компонентного составагордеинов ярового ячменя и его связь схозяйственными признаками / Н.А. Сурин, Л.Н. Шевцова, Л.К.Патуринская, Н.В. Зобова и др. // Селекция исеменоводство в Восточной Сибири. – Новосибирск: СОРАСХН, 1991. –С. 68-76.
- Борисов, Ю.М.Формирование генетически гетерогенныхсортов-популяций ярового ячменя путемизменения состава биотипов и подбораискусственных сортосмесей / Ю.М. Борисов,Л.Н. Шевцова, Н.В. Зобова и др. // Доклады РАСХН. – 1997. – №2. – С. 3-5.
- Зобова, Н.В. Культуратканей как метод расширения генетическогобазиса для селекции зерновыхкультур /Зобова Н.В. // Пути стабилизацииурожая и повышения качествасельскохозяйственной продукции: матер. конф. по растениеводству, селекции,биотехнологии и семеноводству, Омск, 30-31 июля 1998 г. –Новосибирск: СОРАСХН, 1998. – С.77-79.
- Борисов, Ю.М. Исследование гордеиновсибирских сортов ячменя стародавней исовременной селекции / Ю.М. Борисов, Н.А.Сурин, Л.Н. Шевцова, Н.В. Зобова // Доклады РАСХН.– 1998. – №2. – С. 3-4.
- Сурин, Н.А. О повышении адаптивности ячменяк экстремальным условиям Восточной Сибири/ Н.А. Сурин, Н.Е. Ляхова, Н.В. Зобова // Вестник РАСХН.– 1999. – №4. – С. 14-17.
- Зобова, Н.В. Использование генетическихмаркеров в селекции исеменоводстве ячменя / Н.В.Зобова // Задачи селекции и пути их решенияв Сибири: докл. генетико-селекционной школы. – Новосибирск– 2000. – С. 201-204.
- Сурин, Н.А. Влияние токсических метаболитоввозбудителей корневых гнилей на каллусныекультуры ячменя. / Н.А. Сурин, Е.И. Сорокатая,Н.В. Зобова// Вестник Крас ГАУ. – 2001. – №6. – С. 103-104.
- Зобова, Н.В. Связь аллельных вариантовблоков гордеинов с кормовыми и пивоваренными качествами ячменя / Н.В.Зобова, А.Г. Разумовский, Н.А.Сурин // Селекция сельскохозяйственныхкультур на качество: матер. конф.,Красноярск, 19-20 июля 2001г. – Новосибирск: СО РАСХН, 2001. – С. 63-65.
- Зобова, Н.В.Влияние агроклиматическихфакторов на продуктивность сортов–популяций исоставляющих их биотипов /Н.В. Зобова,Т.В. Онуфриенок, А.АЧуслин //Эколого-экономические аспекты обеспеченияэффективного использования земельныхресурсов Красноярского края. Ч.2.: Обеспечениеэффективного плодородия почв – Красноярск:Гротеск, 2001. – С.133-140.
- Зобова, Н.В. Использование спектровгордеинов в отборе генотипов ячменя сопределенными качественными признаками / Н.В. Зобова //Повышение эффективности селекции исеменоводства сельскохозяйственныхрастений: докл. генетико-селекционнойшколы. – Новосибирск, 2002.– С.201-204.
- Зобова, Н.В.Выявление полиморфизмагенотипов ярового ячменя по устойчивости кэдафическим факторам с использованиембиотехнологических методов. / Н.В. Зобова // тамже. –С. 204-207.
- Сурин, Н.А. Необходимостьповышения устойчивости к корневым гнилямсортов ярового ячменя в Красноярскомкрае / Н.А. Сурин, Е.И. Сорокатая, Т.И. Громовых, Н.ВЗобова //ДокладыРАСХН. – 2001.– №3. – С. 16-18.
- Зобова, Н.В. Генетическаяструктура сортов ярового ячменя при ихвоспроизводстве. / Н.В. Зобова, Т.В. Онуфриенок, Л.Н. Шевцова и др. // Селекция исеменоводство. – 2001. – №3. – С. 32-34.
- Сурин, Н.А. Получениерегенерантов ярового ячменя, устойчивых ктоксинам возбудителей корневых гнилей вусловиях Восточной Сибири / Н.А. Сурин, Т.И. Громовых, Н.В. Зобова и др. // Микология и фитопатология.– 2002. – Т.36, №2. – С.67-71.
- Зобова, Н.В.Зависимость каллусогенеза в культуренезрелых зародышей от физиологического статуса донорных растений и эксплантов/ Н.В. Зобова, С.Ю. Луговцова,Е.Н. Конышева и др. //Проблемы экологии Сибири: прил. к Вестнику Крас ГАУ. – 2003. – С. 29-34.
- Зобова, Н.В.Создание и использование электронной базыданных в селекции / Н.В.Зобова, О.В. Позднякова, Н.А. Сурин // Информационные технологии,информационные измерительные системы иприборы в исследованиисельскохозяйственных процессов. Ч1.: матер. междунар. конф. Агроинфо-2003, Новосибирск, 22-23 октября 2003г. – Новосибирск: РАСХН. Сиб. отд-ние.,2003. – С.118-120.
- Зобова, Н.В. Генетическое разнообразие– основасоздания сортов ячменя с повышеннойадаптивностью и засухоустойчивостью / Н.В. Зобова, Т.В.Онуфриенок, Н.А. Сурин //Проблемы опустынивания и защитабиологического разнообразияприродохозяйственных комплексоваридных регионов России:сб. науч.статей / Под ред. Г.А. Романенко и др. – М.: Современныететради, 2003. – С. 148-154.
- Сурин, Н.А. Потенциалзасухоустойчивости сортов ярового ячменякрасноярской селекции / Н.А. Сурин, Н.Е.Ляхова, Н.В. Зобова // Сибирский вестник с.-х. науки.–2003. – №2 (148). – С. 7-11.
- Зобова, Н.В. Использованиебиотехнологии в создании сортов,толерантных к эдафическому стрессу / Н.В.Зобова, С.Ю. Луговцова,Е.Н. Конышева // Сибирский вестник с.-х. науки.– 2003. – №2 (148). – С. 44-48.
- Компьютернаябаза данных «Селекция растений» / Н.В. Зобова, О.В. Позднякова,Н.А. Сурин и др. – Роспатент,свидетельство №2003620241 от 30октября 2003 г.
- Зобова, Н.В. Сортоваяидентификация и семенной контроль ячменяпо запасным белкам семян – гордеинам / Н.В. Зобова, Л.Н. Шевцова, Н.А. Сурин //Вестник Крас ГАУ. – Красноярск, 2004.– Вып. 6.– С.77-80.
- Зобова, Н.В.О возможностииспользования биотехнологических методовв селекции на устойчивость ячменя ккорневым гнилям / Н.В. Зобова, Е.И. Сорокатая// Селекция сельскохозяйственныхкультур на иммунитет: матер. конф., Омск, 8-9 августа 2002 г. – Новосибирск, 2004.– С. 74-77.
- Программа дляЭВМ «Sela» /А.В. Озоль, Н.В. Зобова, О.В. Позднякова и др.– Роспатент,свидетельство № 2004611466 от 15 июня 2004г.
- Зобова, Н.В. Оценкаперспективности исходного материалаячменя разного географическогопроисхождения / Н.В. Зобова, О.В. Позднякова// Актуальные задачиселекции и семеноводствасельскохозяйственных растений насовременном этапе: матер. генетико-селекционной школы. –Новосибирск. – 2005. – С.97-106.
- Зобова, Н.В. Полевая оценкаизменчивости регенерантов ячменя,полученных на селективных средах / Н.В. Зобова, Е.Н. Конышева, Е.В.Заболоцкий // там же. – С.596-598.
- Зобова, Н.В. Итогии перспективы работы Восточно-Сибирского селекционногоцентра / Н.В. Зобова, Н.А.Сурин // Информационныйвестник ВОГиС. – 2005. – Т. 9, № 3. – С. 333-340.
- Зобова, Н.В. Агроэкологическаяоценка линий-регенерантов ярового ячменя/ Н.В. Зобова, Е.Н. Конышева, Е.В.Заболоцкий //Проблемы экологии Сибири: прил. к Вестнику КрасГАУ. – Красноярск, 2005.– Вып. 2. – С. 97-102.
- Зобова, Н.В.Ретроспекция результатовскрещивания ярового ячменя дляпрогнозирования перспективностиисходного материала определенныхэколого-географических групп / Н.В. Зобова, О.В. Позднякова, Н.А.Сурин //там же. – С. 106-113.
- Зобова, Н.В.Оценка эффективностипрохождения гибридными комбинациямиэтапов селекции / Н.В. Зобова, О.В. Позднякова,Н.А. Сурин // там же. – С. 113-120.
- Зобова, Н.В. ПрименениеСУБД для селекционно-экологическогообоснования подбора родительских пар всоздании адаптивных форм ячменя / Н.В. Зобова // Информационные технологии,системы и приборы в АПК: Ч.1. – матер. междунар. конф. Агроинфо-2006, Новосибирск, 17-18октября 2006 г. –Новосибирск:РоссельхозакадемияСиб. отд-ние, 2006. – С. 147-150.
- Зобова, Н.В. Результатыполучения растений-регенерантов яровогоячменя в культуре in vitroна селективных средах / Н.В. Зобова, Е.Н.Конышева // Вестник КрасГАУ. – 2006. – С. 134-141.
- Сурин, Н.А.Совершенствование адаптивных свойствячменя в процессе селекции / Н.А. Сурин, Н.В.Зобова // Сибирский вестникс.-х. науки. – 2007. – №6. – С. 18-24.
- Зобова, Н.В. Использованиебиотехнологических методов в повышении соле- икислотоустойчивости ярового ячменя. / Н.В. Зобова,Е.Н. Конышева. –Новосибирск: Россельхозакадемия Сиб. отд-ние. – 2007. – 124 с.
- Зобова, Н.В. Повышениеагроэкологической устойчивости зерновыхкультур с использованием генетическихмаркеров и биотехнологическихметодов / Н.В. Зобова. // Селекциясельскохозяйственных культур наскороспелость, холодостойкость,зимостойкость: матер. конф., Тулун, 7-8 августа 2007 г. – Новосибирск:Россельхозакадемия Сиб. отд-ние. – 2008. – С. 87-98.
- Гайдашева, И.И. Перспективыиспользования новых биопрепаратов длязащиты злаков в Средней Сибири / И.И.Гайдашева, В.С. Садыкова, П.Н. Бондарь, Н.В.Зобова и др.// ВестникКрас ГАУ. – 2008. – №1. – С.74-78.
- Ступко, В.Ю.Подбор условий для создания в культуреin vitroстрессоустойчивых форм мягкой яровойпшеницы / В.Ю.Ступко, Н.В. Зобова, Н.А. Сурин // Сибирский вестник с.-х. науки.– 2008. – №6. – С. 20-26.
- Зобова, Н.В. Использованиеинформационных технологий для выявлениядонорных свойств ярового ячменя / Н.В. Зобова // Сибирский вестник с.-х. науки.– 2008. – №12. – С.87-93.
- Шевцова, Л.Н.Агроэкологическая детерминация яровогоячменя Восточной Сибири погордеинкодирующим локусам / Л.Н. Шевцова, Н.В. Зобова; подобщ. ред.Н.А. Сурина–Красноярск: Краснояр. гос.аграр. ун-т, 2008. – 146 с.
- Сурин, Н.А. Семеноводствосельскохозяйственных культур вКрасноярском крае / Н.А. Сурин, Ю.Ф.Едимеичев, Л.К. Бутковская, Н.Д. Морозов, Н.В.Зобова, и др.– Новосибирск: РоссельхозакадемияСиб.отд-ние, 2009. – 71 с.
- Сурин, Н.А. Развитие идей Н.И. Вавилова обисходном материале применительно кселекции ячменя в Сибири / Н.А. Сурин, Н.Е. Ляхова,Н.В. Зобова // Развитиенаучного наследия Н.И. Вавилова насовременном этапе: матер. междунар. конф., Новосибирск, 19 декабря 2007 г. –Новосибирск:Россельхозакадемия Сиб.отд-ние. – 2009. – С. 227-236.
