Введение к работе
Актуальность
Пшеница является важнейшей сельскохозяйственной культурой: более» населения использует в пищу продукты переработки ее зерна. Твердая пшеница по посевным площадям занимает второе место среди пшениц, уступая лишь мягкой пшенице, и является одной из древнейших в мире продовольственных культур. В созданных к настоящему времени сортах сосредоточено огромное генетическое разнообразие, накопленное за тысячелетия отбора. Однако переход к возделыванию высокотехнологичных и урожайных селекционных сортов может привести к потере разнообразия, накопленного в местном материале (Frankel, 1970).
Без знаний о том, как географически распределено разнообразие, невозможно осуществлять его рациональное сохранение и эффективное использование. Необходимо иметь представление о том, в каких регионах можно найти редкие твердые пшеницы и уделить особое внимание их сохранению. Сравнение твердых пшениц различных регионов позволяет дополнить информацию как о разнообразии вида в целом, так и о путях и закономерностях формирования генетического разнообразия. Особый интерес представляют староместные сорта, являющиеся историческим культурным наследием и способные дать дополнительную информацию о материальной культуре человечества и о земледельческих цивилизациях далекого прошлого.
Широкие возможности для исследования разнообразия предоставляют
молекулярно-генетические маркеры (Gupta, Varshney, 2004; Spooner et al. 2006).
Для пшеницы в качестве эффективных генетических маркеров при
исследовании разнообразия могут быть использованы аллели
глиадинкодирующих локусов (Metakovsky et al., 1984; Созинов и др., 1987;
Kudryavtsev et al., 1996; Новосельская-Драгович и др., 2007), обладающие
кодоминантностью наследования, стабильностью на протяжении многих
поколений, независимостью от условий выращивания и невысокой стоимостью
проведения анализа. ^ лі ^
Цели и задачи работы
Основной целью диссертационной работы являлось изучение мирового разнообразия вида ТгШсит durum Desf. по аллелям глиадинкодирующих локусов для выявления закономерностей формирования генофонда твердой пшеницы в разных регионах мира.
Исходя из цели работы, были поставлены следующие задачи:
-
Описать полиморфизм селекционных и староместных сортов твердой пшеницы разных стран по аллелям глиадинкодирующих локусов.
-
Оценить уровень генетического разнообразия сортов твердой пшеницы, происходящих из разных географических регионов.
-
Исследовать особенности географического распределения аллелей глиадинкодирующих локусов у селекционных и староместных сортов твердой пшеницы для выявления закономерностей формирования генетического разнообразия при ведении селекционного процесса.
Научная новизна
Впервые изучено мировое генетическое разнообразие твердой пшеницы из 42 стран мира по аллелям глиадинкодирующих локусов и идентифицированы аллели 563 сортов твердой пшеницы.
Впервые выявлено и описано 7 аллелей по глиадинкодирующему локусу GU-Ald, 6 - по локусу Gli-Bld, 40 - по локусу Gli-B2d, 21 - по локусу Gli-A2d.
Расширен каталог аллельных вариантов блоков компонентов глиадина твердой пшеницы. Новый каталог включает 1 б аллельных вариантов по локусу GU-A1'1, 19 - по локусу Gli-Bld, 41 - по локусу Gli-A2d, 55 - по локусу Gli-B2d.
Впервые показано, что твердые пшеницы генетически разделяются на три группы. Первая («Южная») включает сорта из стран Средиземноморья и дуги плодородия; вторая («Северная») - сорта России и стран, связанных с ней исторически или селекционно; третья - сорта, созданные с использованием материала международных селекционных центров.
Практическое значение
Анализ мирового разнообразия сортов твердой пшеницы позволил
значительно расширить каталог аллельных вариантов блоков компонентов глиадина, который может быть применен в семеноводстве для сортовой идентификации и оценки сортовой чистоты, в селекционной практике для получения гомогенных сортов и отбора на ранних этапах селекции, в генетических банках для сохранения староместных сортов и поддержания исходного биотипного состава сортов.
Выделены регионы (Ближний Восток, Закавказье, Пиренейский полуостров, Балканы), твердые пшеницы которых имеют высокий уровень генетического разнообразия и заслуживают особого внимания как при их сохранении в генетических банках, так и при использовании в селекционном процессе.
Показана исторически сложившаяся генетическая обособленность твердых пшениц России. Исходя из этого, при организации селекционного процесса в нашей стране можно рекомендовать отдавать предпочтение местному исходному материалу и вести отбор, ориентируясь на генотипы, характерные для твердой пшеницы «Северной» ветви.
Апробация результатов
Основные результаты работы были представлены на II Вавиловской международной конференции «Генетические ресурсы культурных растений в XXI веке. Состояние, проблемы, перспективы» (ноябрь 2007, Санкт-Петербург), VIII съезде Украинского общества генетиков и селекционеров им. Н.И. Вавилова (сентябрь 2008, Алушта), II Всероссийской научно-практической конференции «Биотехнология как инструмент сохранения биоразнообразия растительного мира» (август 2008, Волгоград), V съезде Вавиловского общества генетиков и селекционеров (июнь 2009, Москва) и заслушаны на научном семинаре отдела генетики растений Учреждения Российской академии наук Института общей генетики им. Н.И.Вавилова РАН 10 февраля 2010.
Публикации
По материалам диссертации опубликовано две статьи в журналах, включенных в перечень научных журналов и изданий, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, одна статья в международном журнале и восемь тезисов.
Структура и объем диссертации
Диссертация изложена на 148 страницах, состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы из 243 источников и пяти приложений. Работа иллюстрирована 13 рисунками и 11 таблицами.
