Загальна характеристика роботи - Роль малих генів у генетичному контролі цитоплазматичної чоловічої стерильності кукурудзи молдавського типу

Актуальність теми. Відкриття цитоплазматичної чоловічої стерильності (ЦЧС) у рослин - одне з видатних досягнень біологічної науки в ХХ столітті, а використання цього явища в практичному рослинництві з метою отримання гетерозисних гібридів є яскравою демонстрацією того, наскільки корисними можуть бути генетичні дослідження для селекційної практики та виробництва. Переведення насінництва кукурудзи на стерильну основу сприяло підвищенню сортових якостей насіння, зменшенню трудових і матеріальних витрат, посівних площ під урожайними гібридами.

У кукурудзи ідентифіковано декілька типів ЦЧС, з яких широко використовуються два: молдавський (М або S) і парагвайський (С). Молдавський тип відкрито у багатьох зразках кукурудзи різного географічного походження. Він використовується тривалий час у практичній селекції і залишається надійнішим типом стерильності завдяки специфічній стійкості до багатьох збудників хвороб, а також відсутності небажаних плейотропних ефектів цитоплазми на продуктивність та інші господарсько-цінні ознаки рослин.

Однак, під час роботи з молдавським типом стерильності виникають певні труднощі, коли інбредні генотипи виявляються стерильними не повністю в М-цитоплазмі або після заміни в них рецесивного гена rf3 домінантним алеломорфом характеризуються недостатньою фертильністю і здатністю до відновлення. Подібні факти спричиняють негативне ставлення деяких фахівців до молдавського типу стерильності та перешкоджають використанню цього типу ЦЧС в селекційній роботі.

Вивченню причин нечіткого і непостійного цвітіння окремих генотипів з молдавським типом стерильності, що суперечить відомим уявленням про генетичний контроль цієї ознаки, на наш погляд, не було приділено належної уваги. Перші спеціальні генетико-селекційні дослідження у цьому напрямі розпочаті в Інституті зернового господарства УААН (м. Дніпропетровськ), де було висунуто концепцію дії малих генів (Гонтаровский, 1971). Сучасні провідні дослідження в цій галузі належать Gabay-Laughnan, Chase, Zhang та іншим. Наші досліди, що проводилися з цієї актуальної проблеми, спрямовані на конкретизацію ролі малих генів у генетичному контролі ЦЧС молдавського типу.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження за темою дисертації проводилися протягом 1999-2005 років і є складовою частиною досліджень відділу селекції кукурудзи Інституту зернового господарства УААН з розробки нових підходів до селекції вихідного матеріалу для створення високоврожайних гібридів кукурудзи. Роботу виконано згідно з Державною комплексною науково-технічною програмою УААН "Зернові та олійні культури" за темою "Генетичний контроль цитоплазматичної чоловічої стерильності" (номер державної реєстрації 0197U000090).

Мета і завдання досліджень. Мета роботи - визначення ролі малих генів у генетичному контролі молдавського типу ЦЧС.

Для досягнення мети було поставлено такі завдання:

    - визначити генетичні особливості окремих ліній у реакції на цитоплазму молдавського типу; - визначити дію малих генів на фоні рецесивного алеломорфа Rf3 в різних генетичних середовищах та умовах вирощування; - створити генетичну модель лінії з максимальною кількістю малих генів; - визначити взаємодію малих генів з головним Rf3; - вивчити вплив малих генів на ступінь фертильності пилкових зерен.

Об'єкт дослідження - цитоплазматична чоловіча стерильність кукурудзи.

Предмет дослідження - генетичні особливості дії основних і малих генів, які контролюють цитоплазматичну чоловічу стерильність кукурудзи молдавського типу.

Методи дослідження. У дослідженнях використовували гібридологічний метод - гібридизація, самозапилення, реципрокні та інші схрещування; візуальний - класифікація рослин за ознакою стерильності та фертильності за шкалою, прийнятою в лабораторії (Гонтаровский, 1971); цитологічний - йодний метод визначення фертильності пилку; математико-статистичні - метод рангової кореляції Спірмена, метод ч2.

Наукова новизна одержаних результатів. Доведено, що у фертилізації пилку в М-цитостерильних генотипах крім головного гену Rf3 беруть участь інші гени, названі малими. Це переважно домінантні гени, не алельні Rf3. Встановлено, що дія малих генів носить кумулятивний характер. Вони можуть мати самостійне вираження в рецесивних генотипах за головним геном і посилювати його експресивність, коли Rf3 знаходиться у домінантному стані.

Створено лінію з комплексом малих генів, яка має повну фертильність у цитоплазмі молдавського типу стерильності в присутності головного гену у рецесивному стані та може використовуватися як джерело малих генів.

Практичне значення одержаних результатів. Конкретизація уявлень про генетичну природу поведінки М-цитостерильних генотипів за ознакою фертильності пилку має значення для селекції кукурудзи на стерильній основі. Виходячи з ролі та особливостей дії малих генів, можна переборювати ті труднощі, з якими зустрічаються спеціалісти при використанні молдавського типу ЦЧС, цілеспрямовано створюючи аналоги ліній, рецесивних за геном rf3 з постійною високою стерильністю та надійні аналоги відновлення фертильності. Отриману лінію можна використовувати як джерело малих генів для створення аналогів-відновлювачів.

Особистий внесок здобувача. Огляд літератури, проведення польових і лабораторних дослідів, обгрунтування одержаних результатів і написання роботи проводилися автором особисто. Формування завдань роботи, планування напряму досліджень, інтерпретацію отриманих результатів здійснено спільно з науковим керівником.

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи оприлюднені та обговорювались на засіданнях вченої ради Інституту зернового господарства УААН (2000-2003 рр.), на Всеукраїнській науково-практичній конференції молодих вчених і спеціалістів "Наукові проблеми виробництва зерна в Україні та сучасні методи їх вирішення" (м. Дніпропетровськ, 10-11 лютого 2000 р.), на Всеукраїнській науково-практичній конференції молодих вчених і спеціалістів з проблем зерна в Україні (м. Дніпропетровськ, 5-6 березня 2002 р.), на Міжнародній науково-практичній конференції "Генетичні ресурси для адаптивного рослинництва: мобілізація, інвентаризація, збереження, використання" (м. Оброшино, 29 червня-1 липня 2005 р.), на науковій конференції молодих учених "Сучасні проблеми фізіології рослин і біотехнології" (м. Ужгород, 1-3 грудня 2005 р.), на ІІІ міжнародній конференції молодих учених "Biodiversity. Ecology. Evolution. Adaptation." (м. Одеса, 15-18 травня 2007 р.).

Публікації. За матеріалами досліджень опубліковано 12 наукових робіт, з яких 5 - статті у фахових виданнях ВАК України, 1 - у збірнику наукових праць, 6 - тези доповідей.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційну роботу викладено на 159 сторінках машинописного тексту. Вона містить 57 таблиць, 3 рисунки, 2 додатки. Текстова частина складається зі вступу, шести розділів, висновків, практичних рекомендацій та додатків. Список використаних джерел включає 220 найменувань, у тому числі 131 латиницею.

Похожие статьи




Загальна характеристика роботи - Роль малих генів у генетичному контролі цитоплазматичної чоловічої стерильності кукурудзи молдавського типу

Предыдущая | Следующая