WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

Связь между составом глиадинов и показателями продуктивности и технологических свойств зерна у генотипов мягкой пшеницы с разными аллелями глиадинкодирующих локусов

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ХРУНОВ АЛЕКСЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

СВЯЗЬ МЕЖДУ СОСТАВОМ ГЛИАДИНОВ И ПОКАЗАТЕЛЯМИ ПРОДУКТИВНОСТИ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЗЕРНА У ГЕНОТИПОВ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ С РАЗНЫМИ АЛЛЕЛЯМИ ГЛИАДИНКОДИРУЮЩИХ ЛОКУСОВ

03.01.05 физиология и биохимия растений

03.02.07 генетика (биологические науки)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Москва - 2013

Работа выполнена в Российском государственном аграрном университете – МСХА имени К.А. Тимирязева и Институте общей генетики РАН имени Н.И. Вавилова

Научные руководители: Новиков Николай Николаевич,

доктор биологических наук, профессор

Драгович Александра Юрьевна,

доктор биологических наук, профессор

Официальные оппоненты: Кондратьев Михаил Николаевич

доктор биологических наук, профессор,

кафедра физиологии растений,

РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева

Пожидаева Елена Станиславовна,

кандидат биологических наук,

Старший научный сотрудник,

лаборатория экспрессии генома,

Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева

Российской академии наук

Ведущая организация: Московский НИИ сельского хозяйства «Немчиновка»

Защита диссертации состоится "25" июня 2012 года в 14.30 на заседании диссертационного совета Д 220.043.08 при ФГБОУ ВПО Российском государственном аграрном университете – МСХА имени К.А. Тимирязева.

Адрес: 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, д. 49. Ученый совет РГАУ – МСХА имени К.А. Тимирязева.

Автореферат разослан "24" мая 2012 года

Ученый секретарь

диссертационного совета Белопухов С.Л.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Большинство показателей продуктивности и качества зерна пшеницы наследуются как количественные признаки, для оценки которых требуется значительное количество растительного материала, вследствие чего не представляется возможным осуществлять отбор отдельных перспективных растений. Поэтому ведётся разработка точных и быстрых методов определения селектируемых или маркерных показателей, имеющих генетическое сцепление с основными хозяйственно ценными признаками пшеницы.

В ходе биохимических и генетических исследований было установлено, что эффективными маркерами продуктивности растений и технологических свойств зерна мягкой пшеницы могут служить аллели локусов 1 и 6 гомеологических групп хромосом, которые кодируют структуру специфичных для злаковых растений глиадиновых белков. Идентифакация этих белков, выделенных из отдельных зерновок, методом электрофореза в полиакриламидном геле позволяет очень быстро оценивать наличие у генотипов пшеницы соответствующих глиадинкодирующих аллелей, которые генетически сцеплены с генами, контролирующими различные количественные признаки, включая показатели продуктивности и технологических свойств зерна (Созинов, Попереля, 1979; Метаковский и др., 1985; Попереля, 1989; Dong et al., 1991; Kolster et al., 1991; Cerny et al., 1991; Blanlard, 1992; Jackson et al., 1996; Metakovsky et al., 1997; Zhang et al., 2003; Tanaka et al., 2005; Branlard and Metakovsky, 2006; Драгович, 2008; Li et al., 2009).

При маркировании аллелями глиадинкодирующих локусов количественных признаков мягкой пшеницы создается возможность сократить сроки создания новых сортов и отбирать на ранних стадиях селекции генетические линии (биотипы) с повышенной продуктивностью растений, устойчивостью к полеганию и болезням, а также улучшенными технологическими свойствами зерна.

Цель и задачи исследований. Цель исследований – выяснение связи между составом глиадинов и показателями продуктивности и технологических свойств зерна у генотипов мягкой пшеницы с различными аллелями глиадинкодирующих локусов для обоснования возможности их использования в качестве генетических маркеров хозяйственно важных признаков при создании новых сортов с повышенной продуктивностью растений и улучшенными технологическими свойствами зерна.

В задачи исследований входило:

- изучить генетическую гетерогенность сортов и гибридов мягкой пшеницы по аллелям глиадинкодирующих локусов при разделении глиадиновых белков методом электрофореза в полиакриламидном геле;

- выделить из сортовых и гибридной популяций биотипы пшеницы, различающиеся аллелями глиадинкодирующих локусов, и установить генетические формулы их глиадинов;

- размножить в полевых условиях выделенные по аллелям глиадинко-дирующих локусов биотипы пшеницы и оценить их по основным показателям структуры урожая, определяющим продуктивность растений;

- оценить у выделенных по аллелям глиадинкодирующих локусов биотипов пшеницы технологические свойства зерна, муки и полученных из них хлебопекарного теста и хлеба;

- выяснить связи между аллелями глиадинкодирующих локусов и показателями продуктивности и технологических свойств зерна у изучаемых биотипов мягкой пшеницы;



- на основе анализа глиадиновых белков выявить аллели глиадинкоди-рующих локусов, которые можно рекомендовать для использования в селекции мягкой пшеницы в качестве генетических маркеров при создании сортов с повышенной продуктивностью растений и улучшенными технологическими свойствами зерна.

Научная новизна работы. В ходе изучения состава глиадиновых белков получены новые сведения о генетической гетерогенности сортов мягкой пшеницы по аллелям глиадинкодирующих локусов и установлены генетические формулы глиадинов для сортов Приокская, Дальневосточная 10, Самсар.

При изучении биотипов мягкой пшеницы, выделенных из сортов Приок-ская, Самсар, Саратовская 29, Дальневосточная 10 и гибридной популяции от скрещивания сортов Купава х Новосибирская 32, установлена связь глиадинкодирующих аллелей Gli-A2s, Gli-A1i, Gli-A1m, Gli-B2d с большим набором полезных признаков, связанных с повышением продуктивности растений и улучшением технологических свойств зерна, что обосновывает возможность использования этих аллелей в качестве генетических маркеров указанных признаков в селекции мягкой пшеницы. В результате анализа состава глиадинов и показателей структуры урожая у изучаемых биотипов выявлена положительная связь глиадинкодирующих аллелей Gli-A1a, Gli-B1f, Gli-B1b, Gli-A2q, Gli-B2o с высотой растений, что не отвечает требованиям селекции мягкой пшеницы, направленной на создание короткостебельных генотипов. У биотипов мягкой пшеницы, различающихся по аллелям глиадинкодирующих локусов, установлена отрицательная связь между содержанием в зерне клейковины и ее упругостью, а также основными мукомольно-хлебопекарными показателями.

Практическая значимость. Результаты исследований могут быть использованы при оценке и идентификации сортов и гибридов мягкой пшеницы по составу глиадиновых белков при их разделении методом электрофореза в полиакриламидном геле.

На основе изучения биотипов, различающихся по аллелям глиадинкодирующих локусов, обосновывается возможность использования в селекции мягкой пшеницы в качестве генетических маркеров повышенной продуктивности растений и улучшенных технологических свойств зерна глиадинкодирующих аллелей Gli-A2s, Gli-A1i, Gli-A1m, Gli-B2d, которые могут быть идентифицированы по установленным блокам электрофоретических компонентов глиадиновых белков.

У сорта мягкой пшеницы Дальневосточная-10 выделен мутантный биотип с отсутствием глиадиновых компонентов, контролируемых локусом Gli-D1, который отличается от основного биотипа данного сорта большей высотой растений и уменьшением показателей массы 1000 зёрен, натуры и твёрдости зерна. Последнее свидетельствует о возможной связи аллелей этого глиадинкодирующего локуса с понижением высоты растений, увеличением массы зёрен, натуры и твёрдости зерна, что может использоваться в селекции мягкой пшеницы.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на международной научно-практической конференции «О проблемах обеспечения в современных условиях количественной и качественной сохранности материальных ценностей, поставляемых и закладываемых в государственный резерв» (М.: НИИ проблем хранения Росрезерва, 2011); на международной научной конференции молодых ученых и специалистов «Вклад молодых ученых в развитие инноваций аграрной науки» (М.: РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, 2010); на 6-й международной конференции «Мельница – 2011». Модернизация. Инновации. Техническое перевооружение» (М.: Международная промышленная академия, 2011): на международной научно-практической конференции «Проблемы развития АПК и сельских территорий в 21 веке» (М.: РГАУ – МСХА имени К.А. Тимирязева, 2011).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 6 печатных работ, в том числе 2 статьи в журналах, рекомендованныъ ВАК для публикации материалов кандидатских диссертаций.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 156 страницах стандартного текста и включает введение, обзор литературы (4 главы), экспериментальную часть (4 главы), заключение, выводы, практические рекомендации, список использованной литературы. Иллюстративная часть диссертации представлена в виде 23 таблиц и 18 рисунков. Список литературных источников содержит 193 наименования, в том числе 79 работ зарубежных авторов.

1. Объекты и методы исследований

Для изучения связи между составом спирторастворимых белков и показателями продуктивности растений и качества зерна мягкой пшеницы исследовались сортообразцы различных генотипов озимой и яровой мягкой пшеницы и выделенные из них биотипы, являющиеся носителями определённых глиадинкодирующих локусов. В ходе исследований были изучены глиадиновые биотипы, выделенные из гетерогенных по составу глиадинов сортов мягкой пшеницы: Приокская (районирована в Средне-Русском агроклиматическом регионе), Саратовская 29 (Нижневолжский, Уральский и Западно-Сибирский регионы), Самсар (Средневолжский и Уральский регионы), Дальневосточная 10 (Дальневосточный регион).

Для более полного нивелирования различий между биотипами, обусловленных влиянием других (не глиадиновых) генов на основе скрещивания двух сортов Купава х Новосибирская 32 была создана гибридная популяция, из F2 которой были отобраны биотипы, отличающиеся по составу глиадинов. В таких биотипах при достаточной выборке гены родительских сортов распределяются примерно с равными частотами и отличие биотипов друг от друга определяется преимущественно составом глиадинов.





Сортообразцы для разделения на биотипы, а также для гибридизации были получены от оригинаторов сортов, пересеяны с целью получения колосового материала и разделены на биотипы по составу запасных белков зерна – глиадинов.

Изучаемые генотипы пшеницы выращивали на полевой опытной станции РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева в 2006-2007 гг. на выравненном агрофоне. Почва на опытном участке дерново-подзолистая среднесуглинистая, содержа-ние гумуса 2,4-2,5%, рН солевой вытяжки – 6,1-6,2; содержание Р2О5 (по Кирсанову) – 21-22, К2О (по Масловой) – 16-17 мг/100 г почвы.

Пшеницу убирали при наступлении полной спелости зерна, технологические показатели которого определяли после завершения процессов послеуборочного дозревания. В ходе исследований определяли показатели структуры урожая по общепринятой методике (Доспехов, 1985; Федин, 1989); физико-химические показатели качества зерна, число седиментации, число падения, количество и качество клейковины, реологические свойства теста – стандартными методами (Беркутова, 1991). Массовую долю белков определяли на спектране. Пробную лабораторную выпечку хлеба проводили безопарным методом с интенсивным замесом теста по методике ВЦОКС. Хлебопекарные качества зерна оценивали по объему хлеба, цвету и пористости хлебного мякиша.

Спирторастворимые белки (глиадины) выделяли экстракцией 70%-ным раствором этанола из навески цельносмолотого зерна в течение 30 мин при температуре 370С. После экстракции белковый раствор отделяли от растительного материала центрифугированием, затем добавляли в него краситель – метиленовый зеленый. Для разделения белков использовали метод вертикального электрофореза в полиакриламидном геле с использованием алюминиеволактатного буфера (рН 3,1) при толщине геля 1,8 мм (Метаковский, Новосельская, 1991).

Все результаты исследований подвергались статистической обработке с использованием компьютерной программы «Straz» в модификации информационно-вычислительного центра РГАУ – МСХА имени К.А. Тимирязева (версия 2.1, 1989-1991).

2. Биохимический и генетический анализ изученных сортов и

гибридов пшеницы по аллелям глиадинкодирующих локусов

Биохимический и генетический анализ аллельного состава глиадинкодирующих локусов исследуемых сортов мягкой пшеницы Приокская, Саратовская 29, Самсар, Дальневосточная 10, а также образцов второго поколения гибридной комбинации, полученной от скрещивания сортов Купава х Новосибирская 32, проводился по глиадиновым белкам, которые разделяли методом одномерного электрофореза в полиакриламидном геле. В ходе исследований была выявлена значительная гетерогенность сортов и гибридов мягкой пшеницы по глиадиновым белкам и составу аллелей глиадинкодирующих локусов. На основе сопоставления полученных электрофореграмм глиадиновых белков выделенных из сортовых и гибридной комбинации биотипов со стандартными электрофоретическими спектрами глиадинов мягкой пшеницы были определены глиадиновые формулы этих биотипов (табл. 1). Следует отметить, что сорта Приокская, Самсар и Дальневосточная 10 разделены на глиадиновые биотипы впервые.

Таблица 1

Состав аллелей глиадинкодирующих локусов изучаемых биотипов пшеницы

Название сорта

Номер биотипа

Аллели глиадинкодирующих локусов


Gli-A1

Gli-B1

Gli-D1

Gli-A2

Gli-B2

Gli-D2

Приокская

Биотип 1

m

f

b

m

b

f

Биотип 2

m

b

b

m

b

f

Биотип 3

f

b

b

m

b

a

Биотип 4

a

b

b

m

b

f

Формула сорта

m+f+a

b+f

b

m

b

f+a

Саратовская 29

Биотип 1

i

e

a



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.