Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы: Ю
1.1. Исторические предпосылки проникновения мягкой пшеницы в Западную и Восточную Сибирь
1.1.1. Появление яровой мягкой пшеницы в земледелии на территории Западной Сибири Ю
1.1.2. Культура яровой мягкой пшеницы в Восточной Сибири 11
1.1.3. Ботанический и сортовой состав местных сибирских пшениц 14
1.1.4. Селекционные сорта созданные на основе аборигенных пшениц Сибири 16
1.2. Исследование генетического разнообразия сибирских пшениц с помощью различных маркеров 18
1.3. Запасные белки пшеницы - глиадины как генетические маркеры 21
1.3.1. Биохимическая характеристика запасных белков пшеницы 21
1.3.2. Хромосомная локализация генов, контролирующих синтез глиадина 24
1.3.3. Закономерности наследования глиадина 26
1.3.4. Генетический полиморфизм глиадина 28
1.3.5. Блоки компонентов глиадина как генетические маркеры хозяйственно-значимых признаков 30
1.3.6. Общая оценка современного генетического разнообразия мягкой яровой пшеницы по глиадинкодирующим локусам в различных селекционных центрах бывшего СССР и других странах мира 33
Глава 2. Материалы и методы 44
2.1. Растительный материал 44
2.2. Методы исследований 44
2.2.1. Лабораторные методы 44
2.2.2. Статистические методы 46
Глава 3. Особенности разнообразия местных яровых мягких пшениц Западной и Восточной Сибири по генам запасных белков глиадинов 48
3.1. Полиморфизм запасных белков - глиадинов у местных пшениц Западной Сибири 48
3.2. Полиморфизм запасных белков-глиадинов у местных сортов Восточной Сибири 54
3.3. Уровень разнообразия аллельных вариантов глиадина местных яровых пшениц Западной и Восточной Сибири 65
3.4. Генетическая дифференциация групп местных пшениц Западной и Восточной Сибири 70
3.5. Распространение генов гибридного некроза в Западной и Восточной Сибири и дифференциация групп местных пшениц по этим генам 73
3.6. Закономерности совместного распространения некоторых аллельных вариантов глиадина и генов гибридного некроза у местных пшениц Сибири 75
3.7. Обсуждение 77
Глава 4. Селекционные сорта яровой мягкой пшеницы Западной и Восточной Сибири районированные за период с 1929 по 1960 гг 85
4.1. Особенности полиморфизма аллельных вариантов глиадинкодирующих локусов у западно- и восточносибирских сортов пшеницы 85
4.2. Уровень разнообразия аллельных вариантов глиадина сортов яровых пшениц Западной и Восточной Сибири, районированных с 1929 по 1960 гг 101
4.3. Генетическая дифференциация исследуемых групп местных сортов районированных Западной и Восточной Сибири с 1929 по 1960 гг 103
4.4. Обсуждение 106
Глава 5 . Современные сорта яровой мягкой пшеницы Западно- и Восточно сибирского региона 113
5.1. Особенности полиморфизма глиадинкодирующих локусов первой гомеологической группы хромосом у современных сортов Западной и Восточной Сибири 114
5.2. Особенности полиморфизма глиадинкодирующих локусов второй гомеологической группы хромосом у современных сортов Западной и Восточной Сибири 123
5.3. Разнообразие аллельных вариантов глиадина современных сортов яровых пшениц районированных Западной и Восточной Сибири 124
5.4. Обсуждение 127
Глава 6. Динамика разнообразия аллелей глиадина и генов гибридного некроза за вековой период у яровых мягких пшениц Западной и Восточной Сибири 131
6.1. Динамика частот встречаемости аллельных вариантов глиадина у местных, селекционных сортов, районированных с 1929 по 1960гг. и современных яровых мягких пшениц Западной и Восточной Сибири 131
6.2. Динамика разнообразия аллельных вариантов глиадина по пяти глиадинкодирующим локусам (Gli-Al, Gli-Bl, Gli-Dl, GU-A2, GU-D2) за вековой период 135
6.3. Генетическое сходство и различие у местных, селекционных сортов, районированных с 1929 по 1960 гг. и современных групп сортов яровой мягкой пшеницы 143
6.4. Динамика частот встречаемости генов гибридного некроза в Западной и Восточной Сибири за вековой период 145
6.5. Родственные связи местных сибирских пшениц с современными сортами Западно- и Восточносибирского регионов с помощью генов глиадина и гибридного некроза 146
6.6. Обсуждение 151
Выводы 161
Список литературы
- Культура яровой мягкой пшеницы в Восточной Сибири
- Лабораторные методы
- Генетическая дифференциация групп местных пшениц Западной и Восточной Сибири
- Уровень разнообразия аллельных вариантов глиадина сортов яровых пшениц Западной и Восточной Сибири, районированных с 1929 по 1960 гг
Введение к работе
Среди различных продовольственных культур, издревле используемых
человеком, мягкая пшеница (7>. aestivum) занимает одно из важных мест в
мировом сельскохозяйственном производстве. На территории нашей страны
и граничащих с ним государств, культура пшеницы известна уже несколько
тысячелетий (Якубцинер М.М., 1956). Однако, в некоторых регионах России,
как например, в Сибири, к моменту её освоения пшеница фактически не
использовалась как хлебный злак ещё 200-400 лет назад, вплоть до начала
XX века, во многих областях нашей страны назад роль хлебных культур
играли другие злаки. Примером может послужить рожь, занимавшая в начале
прошлого столетия большую часть пахотных земель (Писарев В.Е,
Якубцинер М.М., 1956, Жученко А.А., 2004). Тем не менее, к этому времени
в различных областях России сформировались местные сорта-популяции
пшениц, использовавшихся в крестьянских хозяйствах. Развитие сельского
хозяйства, становление его на пути интенсивного типа, потребовало более
продуктивных сортов мягкой пшеницы. Первые селекционные сорта были
получены из линий, отобранных из местных форм пшеницы,
представляющих собой зачастую смесь различных разновидностей.
Дальнейшее формирование сортового потенциала яровой пшеницы в нашей
стране происходило в течение нескольких десятилетий, постепенно
вытеснялись местные сорта, привлекались сорта иностранной селекции,
часть из них участвовала в создании новых промышленных сортов. В конце
концов, это позволило расширить ареал хозяйственного использования этой
культуры, охватив все агроклиматические зоны вплоть до северного
полярного круга. Распространение мягкой пшеницы основывается, прежде
всего, на широком естественном внутривидовом разнообразии данного вида.
Традиционно, исследования по частной генетике пшеницы, коснулись
физиологических признаков пшеницы (Spillman W.J., 1909, Stoll Ph. Н., 1910,
Unrau J., 1950, Вавилов Н.И., 1962, Филипченко Ю.А., 1979, Декапрелевич
Л.Л., 1929, Schwalts Н., 1959, Nishikawa, Nobuhara, 1971, Benito, Perez de la
Vega, 1979, Woychik J.H. et al., 1961, Boyd W.J.R., Lee J.W., 1967), гены
которых, как оказалось, отличались различным уровнем полиморфизма. Наиболее известными были гены, отвечающие за тип развития Vrn (Pugsley А.Т., 1971), гены ответственные за формирование гибридного некроза NelNe2 (Hermsen J.G.Th., 1962) и окраску колоса i?# (Алиев А.Б. и др., 1981, Елохина Л.П., 1989), а также гены, синтезирующие различные ферменты, в особенности, а-амилазы (Gale et al., 1983), и, наконец, гены, кодирующие структурные особенности проламинов - глиадинов GU и глютенинов Glu (Payne P.I., 1982, Blanlard G., 1983, Metakovsky E.V., 1984). В свете развития современных методик, основанных на полимеразной цепной реакции (ПЦР), оказалось возможным маркировать как целый геном пшеницы с помощью методов RAPD, PvFLP и AFLP , так и его отдельные участки SSR и SNP (Devos, Gale, 1992; Law, 1998; Christiansen, 2002; Roussel, 2005).
Исследование полиморфизма сортов мягкой пшеницы при помощи фенотипических и молекулярных маркеров показало, что они действительно способны отличать не только отдельные сорта, но и в целом выявлять генетические особенности сортов отдельных стран, групп или селекцентров (Metakovsky E.V., et al., 1990, 1991, 1993). Это позволяет более тщательно вести процесс отбора, отслеживать генетическую чистоту линий, маркировать селекционно-ценные линии, или, наоборот, исключать ненужные, как, например, несущие некротические генотипы.
В последнее время приобрела актуальность проблема генетической эрозии, связанная с постепенным уменьшением разнообразия мировой флоры и фауны по причине сильного антропогенного влияния на окружающую среду (Алтухов Ю.П., 1995). Данная проблема не является новой, и была поставлена ещё в начале XX века (Baur Е., 1914). В более современном аспекте концепция генетической эрозии была впервые сформулирована более 30 лет назад и рассматривала сдвиг в популяционной структуре или аллельных частот внутри вида как результат естественных, природных процессов или давления отбора (Harlan J.R., 1972). В ряде работ по пшенице и ячменю проблема генетической эрозии рассматривается на примере утраты в процессе селекции ряда аллельных вариантов глиадина и
аллелей некоторых микросателитных локусов, характерных некогда для местных форм (Metakovsky E.V., et al., 1994, Поморцев А.А., 1994, Новосельская-Драгович А.Ю. и др., 2003, Donini P. et al., 2000, Christiansen M.J. et al, 2002, Roussel V. et al., 2003, Fu Y-B. et al., 2005). Отправной точкой в подобных исследованиях являются, как правило, местные пшеницы. Однако, большинство работ мало уделяет внимание углублённому анализу генетического разнообразия местных форм пшениц, тогда как именно это позволит осознать присущий им уровень разнообразия и в дальнейшем делать выводы о степени генетической эрозии. Необходимость такого рода исследования состоит также и в том, что генетический пул местных форм является потенциальным источником разнообразия, которое можно использовать в современной селекционной практике насыщая сорта пшениц, например, генами устойчивости к различным фитопатогенам, отсутствующими у данных сортов.
Несмотря на исследования разнообразия мягкой пшеницы по запасным белкам - глиадинам у некоторых регионов нашей страны и ряда зарубежных стран, проведённых в течение последних нескольких десятков лет, остается неизвестной структура аллельного разнообразия глиадинов у пшениц многих регионов России, в том числе и у такого огромного по площади региона, как Сибирь. Современные исследования полиморфизма сибирских пшениц оказались единичны и были предприняты по генам, контролирующими тип развития и SSR-маркерам (Гончаров Н.П., Khlestkina Е.К. et al., 2004). Учитывая, что главными достоинствами глиадинов является не только исключительно широкий полиморфизм, характерный для каждого глиадинкодирующего локуса (Созинов А.А., 1979, 1982, 1985, Метаковский Е.В, 1990), по уровню сравнимый только SSR - маркерами, а также установленная в ряде работ зависимость между ал дельными вариантами глиадинкодирующих локусов и проявлением различных хозяйственно-важных признаков (Попереля Ф.А. и др., 1980, Попереля Ф.А., 1980, Созинов А.А. и др., 1975, Созинов А.А., 1985, Axford D.W.E. et el, 1978, Blanlard G. et el, 2001, Pogna N.E. et el, 1982, Wall J.S., 1979), то глиадиньт являются
достаточно эффективным маркером для исследования генетического разнообразия пшеницы и понимания процессов эрозии.
Цель данной работы - изучить генетическое разнообразие яровых мягких пшениц Западной и Восточной Сибири по глиадинкодирующим локусам и показать возможные изменения в аллельном составе за вековой период селекции.
Для решения этих проблем было сформулировано ряд следующих задач:
Исследовать полиморфизм глиадинов местных пшениц Западной и Восточной Сибири. Продемонстрировать уровень разнообразия и отразить степень генетического сходства пшениц различных географических районов Сибири.
Исследовать полиморфизм глиадинов сортов пшениц, районированных с 1929 по 1960 гг. в Западно- и Восточно-Сибирском регионах. В частности показать, как формировалось аллельное разнообразие глиадинкодирующих локусов в течение трёх периодов (1929-1940, 1940-1950, 1950-1960гг) в соответствующих географических районах Западной и Восточной Сибири.
Изучить полиморфизм и отобразить уровень разнообразия аллельных вариантов глиадина современных сортов пшеницы Западной и Восточной Сибири.
Определить роль местных сортов в формировании генотипов современных пшениц Сибири с помощью анализа родословных и генетических профилей.
Показать динамику частот аллельных вариантов глиадинов у яровых мягких пшениц за вековой период в Западной и Восточной Сибири. Продемонстрировать изменения уровня разнообразия глиадинов по каждому из локусов (Gli-Al, Gli-Bl, Gli-Dl, GH-A2 и GU-D2) у всех исследуемых групп пшениц в обоих регионах.
Культура яровой мягкой пшеницы в Восточной Сибири
На севере Восточной Сибири культура хлебных растений, по археологическим данным, относится к IV в. до.н.э. Об этом свидетельствуют материалы раскопок древнего поселения курумчинцев около деревни Юшино в Якутии, где были выявлены отпечатки соломы и мякина зерновых культур.
Предполагается, что это остатки ячменя или пшеницы (Окладников А.П., 1949). В VII - VIII вв. н.э. важнейшим земледельческим районом Восточной Сибири было государство хакасов с оседлым населением. В китайской хронике IX в. говориться, что на Енисее «кагясьт» сеют «просо, ячмень и пшеницу». Упоминаемые там сроки сева («в третью луну») свидетельствуют, что пшеница была яровой (Якубцинер М.М., 1956). К концу XVI в. Русское государство расширило свои владения на всю Западную Сибирь до Енисея-естественной западной границы гористой и таежной Восточной Сибири (Писарев В.Е., 1956). В Восточной Сибири к этому времени культура пшеницы пришла в упадок и на территории бывшего Хакасского государства к приходу русских посевы пшеницы не обнаружены (Шерстобоев В.Н.). Земледельческое освоение территории нынешней Иркутской области русскими людьми началось не с южных лесостепных пространств с их богатыми почвами, а с северо-западного гористого и таёжного угла, бывшего Илимо-Ленского края. Это объясняется самим характером передвижения русских по Сибири - только по водным путям (Писарев В.Е., 1956). Здесь, до середины XVII в. пшеница отсутствовала в посевах. Первые небольшие посевы яровой пшеницы на территории нынешней Иркутской области (Илимское воеводство) стали появляться с 50-х годов XVII в. здесь начали появляться небольшие посевы пшеницы, и она рассматривалась как «второстепенное хлебное растение». «Она встречалась и в крестьянских посевах и «на присевках» у служилых и посадских людей» (Шерстобоев В.Н.). В 1675 г. Николай Спафарий, проезжавший через Иркутские земли и далее в Забайкалье во главе русского посольства в Китай, отмечал посевы яровой пшеницы по р. Селенга в Ильинской слободе, где служилые люди и пашенные крестьяне, кроме ржи, сеяли пшеницу и ячмень (Писарев В.Е., 1956). В конце первой четверти XVIII в., например, в Илимском уезде яровая пшеница составляла 3,3% общей посевной площади, через полвека -12,3%, а к концу столетия -18,4%. Урожаи яровой пшеницы на этой территории в XVIII в. были крайне не устойчивы, составляя в среднем в начале века 53,3 пуда с десятины, во второй половине 16,5-27 пудов (Шерстобоев В.Н., стр. 286-287).
Вообще появление здесь пшеницы было результатом инициативы самих крестьян. Удача этих посевов в таком суровом крае, как Илимское воеводство, объясняется тем, что там высевалась только пшеница сибирского типа. Установлено, что своё происхождение эта пшеница берёт начало от пшениц северного района Монголии, которые очень близки по зерну к пшеницам Восточной Сибири. Монголия с ее разнообразными ботаническими и биологическими типами пшеницы была, однако, лишь посредником между Восточной Сибирью и древней земледельческой страной — Китаем. Писарев отмечал, что пшеницы Прибайкалья и Восточной Сибири имеют китайское происхождение. Монголия же послужила страной-посредником, и благодаря своему климату сыграла значительную роль в формировании скороспелого сибирского типа яровой пшеницы (Писарев В.Е., 1956).
Следы высокого уровня земледелия (оросительные каналы) отмечены в ряде мест Забайкалья. Остатки древней оросительной системы найдены и территории Тувы в 1933 г (Френкель А.Я., 1936). Однако в XIX и начале XX в. земледелие Тувы стояло на очень низком уровне (Дулов В.И., 1952). Во второй половине XIX в. поливные посевы пшеницы (наряду с ячменём и просом) на территории Тувы отмечены в районе Джакуля (Чаахоля) (Крылов П., 1903). В Якутии первые посевы яровой пшеницы относятся 1743 г. Они были произведены воеводой П. Головиным близ Якутского острога и дали удовлетворительные результаты. Известны также данные П.Л. Серошевского о посеве пшеницы в Якутии в 1762 г (Якубцинер М.М., 1956). Но лишь с 1835 г., когда было засеяно 349 десятин пшеницы, в Якутии начались регулярные посевы этой культуры. Пшеница вначале распостранялась на юге Якутии - на территории современных районов Олекминского и Якутского, впоследствии пшеница стала передвигаться на север. Примерно с 30-х годов XIX в. земледелие здесь было ещё подсечно-переложным (Писарев В.Е., 1916, Фляксбергер К., 1912).
Лабораторные методы
В данной работе использовался стандартный метод электрофоретического разделения глиадинов в кислом буфере (рН=3,1) (Metakovsky E.V. and Novoselskaya A.Yu., 1991).
В качестве материалов для проведения электрофореза использовали акриламид, N,N - метилен-бис-акриламид, краситель Кумасси R.-250, молочная кислота (80%), алюминий молочнокислый, железо сернокислое трехвалентное, перекись водорода (Н2О2), L-аскорбиновая кислота, трихлоруксусная кислота (ТХУ), сахароза, диметилдихлорсилан, краситель метиленовый зеленый, толуол и пиронин G.
Образцы для электрофореза приготавливали следующим образом. Отдельную зерновку или ее половину (часть эндосперма) измельчали, полученную муку заливали 2 мл (для целого зерна) и 1,5 мл (для половины зерновки) 70%-ным этанолом, размешивали и инкубировали в течение 30 минут в термостате при 40 С. Жидкую фракцию после центрифугирования сливали в пробирки типа Eppendorff вместимостью 1,5 мл и разводили равным объемом 60% раствором сахарозы в алюминий лактатном буфере (рН 3,1) для увеличения плотности образца. В раствор сахарозы добавляли метиленовый зеленый как маркер в течение электрофореза и визуализации образца при нанесении.
В состав стандартного объёма геля V = 125 ml входил 8,3% акриламид, 0,415% метиленбисакриламид, 0,1% аскорбиновой кислоты, 0,00067% Fe2(S04)3 в 5,1 тМ А1-лактатном буфере рН 3,1, Для начала процесса полимеризации в раствора геля добавляли около 20 мкл свежеприготовленного раствора 30% Н2О2. Гель выливали в камеру, заполняли две емкости между внутренними и наружными стеклами, и в раствор вставляли две 15-17-зубцовые тефлоновые гребенки. После полной полимеризации геля (10-15 минут) камеру помещали в резервуар, содержащий 5-6 л холодного (5-10) буфера, покрывающего примерно 4/5 - 9/10 поверхности геля за стеклом. Холодный свежеприготовленный буфер (300 ml) заливали в резервуар камеры и вынимали гребенки.
Образцы наносили в лунки геля по 20-30 мкл с помощью автоматической пипетки объёмом 20-200 мкл. Также можно использовать микрошприцы или стеклянные капилляры. Образец должен опуститься на дно лунки и сформировать окрашенную полоску толщиной 2-4 мм, чтобы образцы вошли в гель в виде ровной, тонкой полосы.
Для проведения электрофореза использовали источник постоянного тока, позволяющий развивать мощность 550В х 210 тА. Электрод верхней камеры подключали к положительному полюсу источника тока, нижней - к отрицательному. Первые 10-20 минут электрофорез проводили при напряжении 250 В, и затем 2,5 -3 часа при 550 В. Ток и температура в процессе электрофореза постепенно повышались. Время завершения электрофореза определялось прохождением красителя пиронина G длины геля дважды. В конце электрофореза ток обычно достигал величины 170-210 тА, а температура повышалась до 25- 30.
По окончании электрофореза гели помещали в фиксирующий раствор 10% ТХУ на 30 мин., а затем окрашивали раствором, содержащим 0,05% Кумасси R-250, 10% этанол и 8% ТХУ в течение 5-16 часов. Отмытые в воде гели анализировали, определяя характреные для данного сорта аллельные варианты глиадина используя в качестве стандарта сорт Безостая 1, а затем сканировали в проходящем рассеянном свете на сканере Epson Идентификация электрофоретических спектров белков -глиадинов осуществлялась по стандартной методике (Metakovsky E.V., 1991). Генетические расстояния между исследуемыми группами пшениц по генам запасных белков глиадинов были построены с использованием квадрата евклидовых расстояний (Животовский Л.А., 1991): где/?/ и qi - частоты встречаемости аллелей первой и второй сравниваемых групп пшениц соответственно.
На основании полученной матрице генетических расстояний осуществлялся кластерный анализ по методу Ward (Ward, J. Н.. 1963) и многомерное линейное шкалирование по методу Крускала (Крускал Дж.Б., 1986г). Статистическую обработку данных проводили с использованием пакета статистических программ StatSoft, Inc. (1998), STATISTICA 6,0 for Windows при помощи программы Статистика 6.0.
При расчёте аллельного разнообразия в работе было использовано два показателя: \i = ( V pi +... + V /?m)2 и //=1- YP2 Соответствующие статистические ошибки вычислялись по формулам Sn = V i(m-i)/N) и Sh = V(h), где V(h) = 2(п-\)1пъ [(3-2n)(l-h)2 + 2(«-2) Yp3,+(l-h)] (Животовский Л.А., 1990).
Достоверность различий между исследуемыми группами по частоте встречаемости аллельных вариантов глиадинов была рассчитана по критерию идентичности (/):/= %пті/ (т + пі) (1- г - (иоі + поі)І2(п\ + пі)) (Итоги науки и техники, 1983).
Генетическая дифференциация групп местных пшениц Западной и Восточной Сибири
На основании частот встречаемости аллельных вариантов глиадинов были определены евклидовы расстояния между исследуемыми группами пшениц (Табл. 6). Достоверные различия по частотам аллельных вариантов между этими группами на основании критерия идентичности указаны в Приложении I (Табл. I).
Кластерный анализ парных евклидовых расстояний по методу Ward показал, что группы пшениц Тувы, Иркутской области, Красноярского края и и Алтая оказались объединены в один кластер, в отличие от пшениц Омска, Кургана и Якутии (Рис.9). При этом необходимо отметить, что пшеницы Алтая и Красноярского края, как Тувы и Иркутска образовывали отдельные субкластеры. Причём последние, как видно, из всех групп отличались наибольшей генетической близостью (d = 0,2358). Наиболее генетически отдаленными от всех исследуемых групп пшениц оказались пшеницы Омска (d = 0,4753+0,6889), максимальная отдалённость от данной группы характерна для пшениц Якутии (d = 0,6889). Это можно видеть на дендрограмме, где группы пшениц Омска и Якутии занимают крайнее периферическое положение (Рис.9). На диаграмме рассеяния построенной с помощью метода многомерного шкалирования (ММШ) взаимоотношения групп пшениц Якутии и Омска можно видеть отчётливее. Они находятся соответственно справа и слева от основного кластера, в который входят уже упомянутые пшеницы Алтая,Красноярского края, Иркутска и Тувы. Этот кластер показывает, насколько тесно генетически связаны эти группы пшениц (Рис.10).
У местных яровых пшениц Западной и Восточной Сибири были идентифицированы три генотипа, несущие гены гибридного некроза. Соответственно это были генотипы Nelne2, nelNe2 и пе1пе2. Согласно Рис. 11, гены пе1пе2 и nelNe2 встречались в местных пшеницах Западной и Восточной Сибири, причём nelne2 оказался значительно более распространённым и в целом имел близкие по значению частоты в обоих регионах (78%) и 81%). Данный генотип был распространен среди всех исследуемых районов, особенно у местных пшениц омской области и Красноярского края (Рис. 12). Генотип пеШе2 в Западной и Восточной Сибири соответственно характеризовался частотами 11% и 19%.
Максимальная доля этого генотипа составила в пшеницах иркутской области (35%), минимальная у алтайских и якутских пшениц (13%) (Рис.12). Генотип Nelne2 встречался исключительно в Западной Сибири у пшениц курганской области с частотой 11%. Генетическая дифференциация местных пшениц Сибири по генам гибридного некроза была построена на матрице генетических дистанций между различными группами местных пшениц. Пшеницы Иркутска и Тувы, как и пшеницы Алтая и Якутии образовывали отдельные кластеры, тогда как пшеницы Кургана формировали отдельную отдаленную группу, очевидно, благодаря распространению в пшеницах Кургана гена Nelne2 (Рис.13).
В ходе анализа глиадинов у местных сибирских пшениц было обнаружено, что у ряда образцов, имеющими по локусу GH-B1 аллели Gli-Blm, Gli-Bln и Gli-Blk, присутствует ген гибридного некроза nelNe2. Пшеницы, несущие данный ген были преимущественно красноколосыми и, в основном, принадлежали к разновидности ferrugineum. Только два образца (к-30967 и к-31033) относились к разновидности milturum и один к lutescens (к-30950). В Таблице 7 показаны соответствующие образцы местных пшениц Сибири. Необходимо отметить, что у красноколосых пшениц, помимо гена nelNe2, была распространена и его рецессивная форма пе1пе2, и, соответственно, пшеницы, несущие ген пе1пе2 были не только красноколосых разновидностей. Локусы аллелей Gli-Blm, Gli-Bln и Gli-Blk и гена пеШе2 находятся на коротких плечах хромосом 1В и 2В соответственно, и, следовательно, между ними отсутствует сцепление. Тем не менее, сложившаяся ассоциация генов глиадинкодирующих локусов и гибридного некроза, вероятно, неслучайна, и, по-видимому, связана с устойчивым гаметическим неравновесием, поддерживаемым естественным отбором. Дальнейший путь существования этой ассоциации можно проследить анализом родословных селекционных сортов, родителями которых могли оказаться данные местные пшеницы. Из всех образцов, только местный сорт Балаганка участвовал в создании селекционных сортов мягкой пшеницы (Рис.14). Очевидно, сорт Ударница уже не содержал аллель nelNe2, и наследовал рецессивный аллель пе1пе2, вероятно, от линии 16h. Сорт Скала характеризовался аллелем глиадина Gli-Blb, а по генам гибридного некроза аллелем Nelne2 от сорта Garnet. Таким образом, данная ассоциация генов перестаёт существовать при скрещивании родительских генотипов.
Уровень разнообразия аллельных вариантов глиадина сортов яровых пшениц Западной и Восточной Сибири, районированных с 1929 по 1960 гг
У групп сортов мягких пшениц районированных в ряде географических районов Западной и Восточной Сибири на протяжении 30 лет был определён уровень аллельного разнообразия (ц). Среднее значение разнообразия (цср) в Западной Сибири менялось от 2,49 у сортов, районированных новосибирской области до 4,72 в Алтае, в Восточной Сибири от 2,49 в Якутии до 4,93 в иркутской области. В целом, уровень разнообразия глиадинов (цобср) обоих регионов оказался достаточно близким, так в Западной Сибири он составил 6,05, в Восточной, 7,10. Столь же невысокие различия были обнаружены и между локусами практически у всех исследуемых групп сортов (Табл. 14).
Исключение составили Красноярский край и Иркутск. У сортов, районированных в иркутской области минимальное значение разнообразия было характерно для локуса GH-D1 (2,56), а максимальное для GU-D2 (6,79). У локусов первой гомеологической группы наибольшее значение разнообразия, в основном, было характерно для локуса GU-A1, однако в некоторых случаях, как например, в Алтае, разнообразие локуса GU-B1 превышало GU-A1, в Якутии разнообразие локусов GU-A1 и GH-D1 оказалось одинаковым. Тем не менее, в целом по Западной и Восточной Сибири, как видно, существует тенденция к уменьшению уровня разнообразия от локуса GU-A1 к GU-D1 (Табл. 14). У большинства групп сортов уровень разнообразия локусов второй гомеологической группы был либо одинаковым или превышал уровень разнообразия локусов первой гомеологической группы. В Чите, например, значение ц по локусу GU-A2 и GU-D2 (3,90 и 5,00 соответственно) превышало значение разнообразия локуса Gli-Al (2,93), а в Кемерово, наоборот, уровень разнообразия оказался выше GU-A2 (3,84) и GH-D2 (3,65). Несмотря на это, в целом у всех исследуемых районов как Западной, так и Восточной Сибири уровень разнообразия второй гомеологической группы превышал разнообразие первой.
На основании частот встречаемости аллелей глиадкодирующих локусов пшениц каждого из районов, между парами исследуемых групп сортов посчитаны евклидовы расстояния кластеризованные по методу Уорда (Ward) (Табл. 15). Достоверность различий между исследуемыми группами сортов по частотам аллельных вариантов глиадина показана с помощью критерия идентичности /. Результате отображены на соответствующей дендрограмме (Рис. 18). На анализируемой дендрограмме отчетливо видно разбиение исследуемых групп сортов на два кластера. В состав первого кластера, входили сорта, районированные в Алтае, Красноярском крае, Омской, Иркутской и Читинской областях. В состав второго сорта Тюменской, Кемеровской, Новосибирской областей и Тувы. Сорта, районированные в Бурятии, Томской области и Якутии не образовывали кластеров и представляли собой аут-группы, причём Якутия оказалась наиболее отдалённой из них, что и отображалось на значениях d = 0,6120 + 0,8447 (Табл. 15). Что характерно, в обоих кластерах были выделены два субкластера: Красноярский край - Иркутск и Тюмень - Тува. В отличие от остальных пар исследуемых групп они оказались одними из самых генетически близких пар, их генетические расстояния были d = 0,3091 и d = 0,3587. Ещё меньшие генетические расстояния обнаружились у сортов Алтая и Омска (rf= 0,2783).
Диаграмма рассеяния демонстрирует несколько иную картину, хотя общий характер дифференциации сохраняется (Рис.19). Достаточно генетическими отдалёнными, по-прежнему, остались группы сортов Бурятии и Якутии. В рений по данным многомерного шкалированиядва чётких кластера выделяются группы сортов, районированных в Красноярском крае, Алтае, Омской, Иркутской, Читинской областей (I кластер) и Кемеровской, Тюменской и Томской областей (II кластер). Наиболее близкими группами сортов здесь оказались сорта Иркутской области и Красноярского края
Селекционные сорта, пришедшие на смену местным сортам-популяциям, представляли собой уже генетически стабильные формы с выровненными морфологическими, физиологическими, технологическими, а также продуктивными признаками (Руководство по апробации сельскохозяйственных культур, 1947). Темпы освоения селекционными сортами Западного и Восточного регионов Сибири на начальном этапе, особенно в первом десятилетии, оказались различными, и Восточная Сибирь в этом отношении отставала, что вероятно, было связано с чисто экономическими причинами, т.е. близость Западной Сибири к Европейской части и наличие Западно-Сибирской железной дороги (Карнаухова Е.С., 1951). Интересно отметить, что наибольшим числом новых сортов в целом по Западной и Восточной Сибири отличался только начальный период 1929-1940 гг., число же новых сортов, районированных в остальные периоды, неуклонно уменьшалось (Районирование сортов зерновых культур, 1935). Дальнейшее развитие этих регионов состояло в увеличении плотности районирования новыми сортами по каждому из них. Отличительная особенность в характере районирования Западной Сибири состояла в том, что, в основном, сорта этого региона были универсальными, т.е., одновременно могли быть районированы в различных областях данного региона. В значительно меньшем количестве такие сорта были представлены и в Восточной Сибири, однако здесь, как правило, наблюдались сорта, имеющие узкое районирование (в пределах области). В результате, в Восточной Сибири с 1940 по 1960 гг. было районировано больше сортов, чем в Западной (Руководство по апробации сельскохозяйственных культур, 1947; Каталог районированных сортов с/х культур в СССР, 1958). Это отразилось на разнообразии аллельного состава глиадинов Восточной Сибири, которое к 1960 г. выросло почти наполовину по сравнению с 1940г. Резкий рост аллельного разнообразия в Западной Сибири начался с 1950 и, в результате, количество идентифицированных аллелей в обоих регионах практически сравнялось. Такой рост разнообразия происходил за счёт аллелей локуса GU-А1, GU-A2 и GU-D2.
