Введение к работе
"'i'v," I
-"'"'.""'і";';
Актуальность проблемы. В ряде исследований выявлена сопряженность между наследованием определенных аллельных вариантов белков н некоторых количественных признаков. Использование таких вариантов в качестве маркеров хозяйственно-ценных признаков в селекции может ускорить получение перспективных форм (Созинов А. А., 1985).
Значительные успехи в этом направлении достигнуты в исследованиях на мягкой пшенице. Показано, что практически каждый сорт этой культуры обладает уникальным электрофоретнческим спектром высокополиморфного запасного белка эндосперма глиа-днна, что позволяет идентифицировать сорт по зерну. Компоненты электрофоретического спектра глиадина наследуются сцепленными группами — блоками (Созішов А. А., Попереля Ф. А., 1979). Предполагается, что блоки кодируются кластерами тесно сцепленных генов, находящимися в глиадинкодирующих локусах. У мягкой пшеницы шесть таких локусов, локализованных в коротких плечах хромосом первой и шестой гомеологических групп (Payne P. I. et. а]., 1984). По каждому локусу выявлен множественный аллелизм. Аллели одного локуса различаются по числу, электрофоретиче-ской (ЭФ) подвижности, молекулярной массе и интенсивности окрашивания компонентов, составляющих блок (Metakovsky Е. V. et. al., 1984). Показано, что блоки компонентов глиадина могут служить эффективными генетическими маркерами при решении ряда задач генетики, систематики, селекции и семеноводства пшеницы (Созинов А. А., Попереля Ф. А., 1979).
Твердая пшеница — важнейшая сельскохозяйственная культура, существенно превосходящая мягкую пшеницу по качеству зерна и необходимая для приготовления ряда продуктов питания (макароны, спагетти и т. д.). В дореволюционное время Россия была крупным экспортером твердой пшеницы, однако в послереволюционные и особенно в послевоенные годы площади иод этой культурой сильно сокращались: к концу 1985 г. они составили только 2,5 млн. га, по сравнению примерно с 20 млн. довоенных. Во многом это обусловлено экономическими причинами, однако связано также и со сложностями селекции твердой пшеницы, поскольку у нее, как ни у какой другой культуры, реализация генетического потенциала растения обуславливается условиями его выращивания
— 2 —
(Савицкая В. А., Гудинова Л. Г., 1985). Использование при селекционной работе с твердой пшеницей новейших достижений современной генетики и, в частности, метода генетических маркеров, должно позволить быстрее создавать новые сорта. Кроме того, исследование частной генетики твердой пшеницы позволит решить многие теоретические вопросы, связанные с происхождением этой культуры и ее филогенетическими отношениями с другими видами рода Triticum. В качестве генетических маркеров особенно перспективны аллельные варианты высокополиморфных белков, таких как глиадин. Однако до настоящего времени генетика глиадина твердой пшеницы практически оставалась не изучена.
Цели и задачи работы. Основная цель настоящей работы состояла в изучении полиморфизма и характера наследования глиадина твердой пшеницы, в идентификации аллелей, в анализе возможностей использования блоков компонентов глиадина в качестве генетических маркеров при работе с твердой пшеницей.
Были поставлены и решены следующие задачи:
-
Собран и создан растительный материал, включающий сорта, образцы и межсортовые гибриды различных поколений твердой пшеницы, а также дисомно-замещенные линии сорта Langdon и линии гетерогенного сорта Харьковская 7.
-
Изучен полиморфизм и характер наследования глиадина у твердой пшеницы. В результате создан каталог аллелей, насчитывающий 35 вариантов блоков компонентов глиадина, характерных для этой культуры.
-
Исследования, выполненные на сорте Харьковская 7 и на гибридной комбинации Оренбургская ранняя х Саратовская 40, показали, что блоки компонентов глиадина могут быть использованы в качестве генетических маркеров качественных (морфологических) и количественных (хозяйственно-значимых) признаков у этой культуры.
-
Сравнение блоков глиадина, выявленных у разных видов пшеницы, позволило сделать выводы о путях формирования мягкой и твердой пшеницы и о степени филогенетической, близости этих видов.
Научная новизна работы состоит в том, что впервые создан каталог блоков компонентов глиадина яровой твердой пшеницы, определены частоты распространения отдельных блоков, описаны
— з —
их семейства. Па основании сравнения блоков компонентов глиа-дпиа мягких п твердых пшениц установлено, что в формировании А геномов этих видов участвовали сходные, а В геномов — разные наборы диплоидных доноров. Веские аргументы в пользу полифи-летнчного происхождения геномов культурной пшеницы, полученные в ходе настоящей работы, являются вкладом в решение одного из самых спорных вопросов филогении пшеницы.
Практическая ценность. Показана возможность использования блоков компонентов глиадина в качестве генетических маркеров хозяйственно-ценных признаков у твердой пшеницы. На основании этого подхода созданы линии сорта Харьковская 7, значительно превосходящие исходный сорт по показателям качества клейковины и не уступающие ему по урожайности. Линии успешно прошли конкурсное сортоиспытание, в 1992 году передаются в Государственное сортоиспытание и в перспективе могут стать сортом. Каталог блоков яровой твердой пшеницы можно использовать при идентификации и описании сортов, выявлении биотипов в гетерогенном сорте. Отдельные варианты блоков компонентов глиадина можно использовать в качестве генетических маркеров хозяйственно-ценных признаков.
Апробация работы. Результаты исследования докладывались на конференциях молодых ученых Института общей генетики в 1988 и 1989 годах (третье и второе места) и на конкурсе научных работ сотрудников Института в 1991 г. (второе место), на Всесоюзной конференции по биотехнологии злаковых культур (Алма-Ата, 8—10 июня 1988 г.), на VII Всесоюзном симпозиуме «Молекулярные механизмы генетических процессов» (Москва, 1990 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано шесть статей, список которых приведен в конце автореферата.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 170 страницах машинописного текста. Работа состоит из введения, шести глав, заключения, выводов, списка литературы и приложения, включающего список сортов твердой пшеницы. Список цитируемой литературы включает 170 наименований, из них 70 на русском языке.