СЕЛЕКЦІЯ ОЗИМОЇ ПШЕНИЦІ ЗА ДОПОМОГОЮ МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧНИХ МАРКЕРІВ - Еколого-генетичні аспекти селекції озимої пшениці в умовах лісостепу України

Даний розділ містить у собі пошук молекулярно-генетичних маркерів, поліморфізм яких тісно зчеплений з мінливістю господарсько корисних ознак. Такий підхід дає можливість ідентифікувати ген (гени) на ранніх етапах селекційного процесу, що контролює або підсилює корисну ознаку, яка у фенотипі ще не проявилася. На фоні великої кількісті молекулярних маркерів ДНК і запасних білків у даному повідомленні дається характеристика, процедура одержання і застосування тільки тих маркерів, що були використані в наших дослідженнях на зразках озимої пшениці й наведені перші результати цих робіт. Із молекулярних маркерів ДНК у дослідження були включені AFLP - PCR і ISSR - PCR, а з маркерів білкової природи використовували 12 ферментів, кодуючих визначеними локусами і запасними білками зерна озимої пшениці гліадин і глютенін.

З аналізу сортів і сортозразків полтавської селекції на поліморфізм глютенінів і гліадинів установлена наявність у локусах: Glu 1A алелів 1 чи 2*, Glu 1B алелів 7+8 чи 7+9, Glu 1D алелі 5+10. На підставі аналізу полтавських сортозразкіів по 6 гліадиновим локусах селекційні лінії 5, 31, 43, 61 (усі 4 з комбінації схрещування Леля х Донецька 46), 40 (добір із с. Левада), 72 (добір із с. Українка полтавська), 76 (л.100/92 Ч Коломак 3) мало відрізнялися між собою і відзначалися досить високим генетично обумовленим потенціалом якості і високим для умов Лісостепу України рівнем морозостійкості. Якість у цих ліній маркірують блоки 1A4, 1B1, 1D4, а морозостійкість 6А3. Лінії 77 і 90 несуть у геномі житню транслокацію, марковану блоком 1В3, що позитивно позначається на врожайності та стійкості до біотичних і абіотичних факторів середовища, але може негативно впливати на якість зерна. Лінія 114 (добір із с. Левада) несе блок 1D5, що маркірує відмінні хлібопекарські якості зразка.

Аналіз внутрісортової мінливості ДНК озимої пшениці з використанням оцінки фрагментів ДНК, фланкованих мікросателітами (ISSR-ПЦР), показав, що дві досліджені лінії - 258 і 259 - сорту озимої пшениці Левада є генетично гомогенними і не мають розходжень алельних варіантів із 23 локусів, що кодують 16 різних біохімічних систем, а також із полілокусних спектрів фрагментів ДНК, фланкованих мікросателітними локусами (GTG)7A і (TG)9A.

З аналізу міжсортового поліморфізму ДНК озимої пшениці в рамках оцінки фрагментів ДНК із використанням ПДАФ (AFLP) маркерів і по вивченості 28 електрофореграм фрагментів ДНК за 4 зразками (с. Левада, с. Фора, с. Манжелія і л.21) встановлено, що існують значні розходження між ними за розміром, висотою та площею піків, що вказує на значний міжсортовий поліморфізм.

РОЗДІЛ 10. СХЕМА СЕЛЕКЦІЙНОГО ПРОЦЕСУ І СЕЛЕКЦІЙНА ПРОГРАМА СТВОРЕННЯ СОРТІВ ОЗИМОЇ ПШЕНИЦІ ДЛЯ ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ

Етап 1. Оцінка зразків розсадника вихідного матеріалу за адаптивними властивостями та використання в комбінативній селекції донорів окремих генів або їх блоків, які кодують такі цінні ознаки, як низькостебловість, високі хлібопекарські якості зерна, рівень ФПЧ, ТПЯ, окремі морфологічні ознаки рослини, колосу, зерна із дотриманням наступних принципів: 1. Географічно віддалена гібридизація, теоретично обгрунтована М. І. Вавиловим, заснована на застосуванні в схрещуваннях сортів, які мають різне походження і несуть різні набори полімерних генів, що позитивно впливають на урожайність, зимостійкість, посухостійкість і які мають різні типи адаптивної реакції на умови середовища. 2. Застосування в гібридизації сортозразків із максимально вираженими, але альтернативними індексами для одержання в потомстві трансгресивних генотипів із максимальним проявом обох індексів, які тісно корелюють з урожайністю. 3. Відібрані в процесі 1 і 2 підходів генотипи використовуються потім у складних, ступінчастих і конвергентних схрещуваннях між собою та зі зразками із світової колекції з метою насичення нових сортів додатковим числом генів і генних блоків, які кодують корисні ознаки та властивості озимої пшениці. Таким методом виведені сорти Левада, Манжелія, Фора і цілий ряд перспективних селекційних зразків.

Етап II. Добір селекційних ліній озимої пшениці, гомозиготних за основними морфологічними, кількісними і біохімічними ознаками. Покоління F1-елімінація із слабкою стійкістю до основних хвороб, стійкість до яких контролюється домінантними генами. Покоління F2, розсадник добору. 1. Оцінка вегетуючих рослин за зимостійкістю (природний фон і використання експрес-методу В. Д. Мединця), маркування з подальшим відбором низькорослих (80-90 см), середньостиглих рослин з урахованням основних параметрів архітектоніки рослини. 2. Структурний аналіз і добір у лабораторії серед відібраних у полі елітних і маркірованих рослин F2 за продуктивною кущистістю, висотою головного стебла (Н = 80-90 см), кількістю міжвузлів (КМ = 4-5), лінійній щільності колоса (ЛЩК), масі колоса з насінням (М3) виповненості і склоподібності зерна та масі 1000 зерен. Використання комп'ютерних програм (кластерного аналізу) для добору рослин у F2 за господарсько корисними ознаками. Сівба потомств F3 за методом педігрі із стандартним сортом у селекційному розсаднику без повторностей.

Селекційний розсадник сімей F3 (педігрі). 1. Оцінка вегетуючих рослин. Маркування вирівняних селекційних ліній і добір серед них за визначеними параметрами архітектоніки. 2.Повторні індивідуальні добори окремих рослин у сім'ях, що розщеплюються. 3. Лабораторний аналіз рослин із вирівняних сімей (25 рослин) та повторного добору за продуктивною кущистістю, висотою, КМ, ДВМ і наступним селекційним індексами: HI, AI, PI, SPI і ЛЩК. 4. Аналіз зерна за його виповненістю, формою і склоподібністю (80-90 %). 5. Основний аналіз і добір за головними ознаками: число зерен (ЧЗ); маса 1000 зерен (МТЗ). 6. Ідентифікація і добір трансгресивних генотипів за основними господарсько корисними ознаками (ЧЗ; МТЗ; ДК). 7. Детальний аналіз, підбір поєднання ознак і селекційних індексів; групування і посів селекційних ліній: а) у контрольному розсаднику - безповторний посів; б) у дослідах за строками посіву (оцінка ФПЧ); в) у дослідах на зимостійкість (оцінка ТПЯ ).

Етап ІІI. Покоління F4. 1. Вивчення селекційних ліній у контрольному розсаднику. Облік проходження основних фенологічних фаз. Визначення врожайності з одиниці площі й ознаки ККМ (кількість колосів на 1м2). 2. Вивчення селекційних ліній у досліді за строками посіву; диференціація селекційних ліній за ФПЧ і ТПЯ і добір ліній двох генотипів для подальшої селекційної роботи: а) з генотипом vrd vrd ppd ppd. Переваги: відсутність переростання восени, оскільки при скороченні світлового дня припиняється ріст, що сприяє загартуванню рослин і підвищенню їх зимостійкості та, ймовірно, надійне протистояння пізньому ЧВВВ. Недоліки: сповільнений ранньовесняний розвиток, дещо нижчий потенціал урожайності, порівняно з Ppd Ppd; б) з генотипом vrd vrd Ppd Ppd. Переваги: швидкі темпи весняного відростання, стійкість до пізнього ЧВВВ, ранньостиглість, високий потенціал урожайності. Недоліки: небезпека осіннього переростання, ослаблена зимостійкість. 3. Вивчення селекційних ліній на зимостійкість. Використання експрес-методу В. Д. Мединця по затримці часу відновлення весняної вегетації (ЧВВВ) і встановлення ТПЯ. Групування селекційних ліній за ФПЧ і ТПЯ та їх наступне випробування за господарсько корисними ознаками в умовах Лівобережного Лісостепу України. 4. Аналіз селекційних ліній за якістю зерна і добір ліній із вмістом білка (15,5-17,5 %); клейковини (32-36 %); ВДК - 60-90. Потомства рослин F3, відібраних на етапі II з сімей, що розщеплюються, висіваються і аналізуються за методом роботи з педігрі, описаному раніше.

Етап IV. Покоління F5-F6. Контрольний розсадник і попереднє сортовипробування. 1. Основна оцінка на вирівняність. Візуальна оцінка на вирівняність стеблостою, визначення щільності стеблостою і врожайності з ділянки (80-100 ц/га). 2. Лабораторний аналіз (25 рослин по головному колосу) за ознаками Н, ДВМ, КМ, ДК, М1, М2, М3, М4, М5, МТЗ, ЧЗ і селекційним індексом: НІ, Міс, PI, АI, SPI, ЛЩК та добір СЛ із найсприятливішим їх поєднанням, наближеним до ідеальної моделі сорту озимої пшениці. 3. Основна оцінка на однорідність. Оцінка внутрішньолінійної мінливості на встановлення генетичної структури та наявності або відсутності внутрішньосортової генетикної мінливості за молекулярними маркерами запасних білків і ДНК. 4. Повний аналіз зерна на борошномельні і хлібопекарські властивості. Напрям використання - сильна пшениця.

Етап V. Покоління F7-F10. Конкурсне, екологічне і виробниче сортовипробування. Основна оцінка на стабільність. Перевірка реакції матеріалу до стресових ситуацій середовища.

Етап VI. Державне сортовипробування. Передача селекційної лінії в Державну комісію України із сортовипробування та охорони прав на сорти рослин.

Похожие статьи




СЕЛЕКЦІЯ ОЗИМОЇ ПШЕНИЦІ ЗА ДОПОМОГОЮ МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧНИХ МАРКЕРІВ - Еколого-генетичні аспекти селекції озимої пшениці в умовах лісостепу України

Предыдущая | Следующая