Введение к работе
Актуальность темы. Разнообразие культурных и родственных им диких видов растений - это основной фонд для развития государственного семеноводства и селекции (Вавилов. 1932), он является важной составляющей обеспечения продовольственной безопасности любой страны. Во всем мире особое внимание уделяют сохранению стародавних местных сортов (landraces), считая их потенциально полезными источниками аллелей генов и полигенньгх систем, обусловливающих устойчивость и толерангность пшеницы к различным неблагоприятным абиотическим и биогичесюш факторам внешней среды (Вавилов, 1935; Zeven, 1998). Десятки тысяч местных сортов сохраняются в семенных банках и на полях фермеров, но большинство из них неадекватно описано и изучено для эффективного использования в селекции (Dreisigacker et al., 2005). В их число входит и коллекция пшеницы Государственного научного центра РФ. Всероссийского НИИ растениеводства имени Н.И. Вавилова (ВИР). Она содержит более 13 тыс. образцов, имеющих статус стародавних местных и полученных из них отбором старых селекционных сортов (Митрофанова, 2007). Преимущественно это оригинальный материал, собранный экспедициями ВИР и прошедший полевое изучение еще в первой половине прошлого века. Он охарактеризован по морфологическим признакам и отношению к условиям среды (Фляксбергер, 1935; Пальмова, 1935; Вавилов, 1935, 1964; Дорофеев и др., 1979). Однако полученные знания большей частью находятся вне связи с конкретными образцами коллекции, и они недостаточны для эффективной работы с ней. Необходимо иметь четкие представления об уровне и общей структуре не только ее фенотипического, но и генетического разнообразия, определить место и значимость каждого образца в его формировании. Наличие такой информации повысит уровень изученности коллекции пшеницы, позволит оптимизировать состав ее активной части и уменьшить затраты на работу с ней.
Основная цель настоящего исследования - изучить фенотипическое и генетическое разнообразие местной яровой мягкой пшеницы юго-западной к центральной Азии, северной и северо-восточной Африки, имеющейся в коллекции ВИР, и определить структуру разнообразия выборки для повышения эффективности отбора образцов для селекции и научных исследований.
Для достижения этой цели нужно было решить следующие задачи:
охарактеризовать выборку местных сортов по морфологическим и фенологическим признакам, параметрам продуктивности растений и дать количественную оценку выявленного разнообразия по признакам;
исследовать полиморфизм выборки по глиадину и показать особенности его проявления;
изучить микросателлитные последовательности у генотипов, отобранных из местной яровой мягкой пшеницы, и характер ее генетической дифференциации;
определить особенности географического распределения вариаций признаков и разнообразия генотипов;
выявить структуру разнообразия изученной выборки коллекционных образцов.
Научная новизна исследований. Дана оценка местной яровой мягкой пшенице из коллекции ВИР по морфологическим и фенологическим признакам, параметрам продуктивности растений, электрофоретическим спектрам глиадина и составу аллелей пяти микросателлитов, известной локализации (МС-локусов). Показано, что местные сорта могут содержать в своем составе внутрисортовые группы растений, раз-
личия которых по комплексам качественных и количественных признаков сопоставимы с межсортовыми. Установлено, что местная мягкая пшеница из Азии имеет более широкое разнообразие по изученным признакам, чем местная пшеница из Африки. У генотипов, отобранных из местных сортов, идентифицировано 49 аллелей для пяти МС-локусов. Впервые показано, что наиболее широкое географическое распространение имеют аллели 131 и 133 noKycaXgwm415, а объединенные выборки генотипов из стран Азии и Африки дифференцированы по частоте встречаемости аллелей локу-са Xgwm257. Группирование сортов и биотипов или генотипов по степени фенотипи-ческого или генетического сходства не имеет четкой географической направленности, оно не связано с принадлежностью материала к какому-либо континенту или стране происхождения. Определена структура разнообразия изученной выборки образцов и возможности использования информации о ней при отборе материала для селекции и научных исследований. В составе выборки выявлены скороспелые и короткостебель-ные сорта, представляющие интерес для дальнейшего изучения и использования в селекции.
Практическая ценность работы состоит в том, что охарактеризована часть коллекции ВИР и по результатам ее изучения созданы описательные и оценочные базы данных, которые могут быть предоставлены широкому кругу пользователей.
Для исследований по геномике и биотехнологии мягкой пшеницы создана оригинальная коллекция из 96 генотипов (линий), отобранных из местных сортов и обладающих определенным составом аллелей пяти МС-локусов, коллекция паспортизирована по электрофоретическим спектрам глиадина и охарактеризована по морфологическим и некоторым хозяйственно-ценным признакам.
Положение, выносимое на зашиту: представленная в коллекции ВИР местная яровая мягкая пшеница из юго-западной и центральной Азии, северной и северовосточной Африки дифференцирована на группы сортов или генотипов, и эта дифференциация не связана с принадлежностью пшеницы к определенному континенту или стране происхождения.
Диссертационная работа выполнена в рамках программ фундаментальных и прикладных исследований РАСХН на 2001-2005 гг. и 2006-2010 гг.
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены и обсуждались: на I (IX) Международной конференции молодых ботаников в Санкт-Петербурге в Ботаническом Институте им. В.Л. Комарова РАН, 21-26 мая 2006 г. и на II Вавиловской Международной конференции во Всероссийском научно-исследовательском институте растениеводства им. Н.И. Вавилова РАСХН, 26-30 ноября 2007 г.
Публикация результатов исследования. По материалам диссертации опубликовано пять работ, в том числе три статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Структура работы традиционная. Она состоит из введения, обзора литературы, 4 глав экспериментальной части, обсуждения, выводов, списка использованной литературы (135 наименований, в том числе 68 на иностранном языке), содержит 29 таблиц, 17 рисунков, 7 приложений.
