Введение к работе
Актуальность темы. Сорта пшеницы как популяции характеризуются определенной генетической структурой. Наряду с изучением структурных элементов сортовых популяций пшеницы традиционными методами в настоящее время интенсивно используется электрофоретический анализ запасного белка эндосперма зрелой зерновки - глйадина. Одно -из важных достоинств белковых систем как генетических маркеров -стабильность компонентного состава многих белков, значительно меньшая их модификацнонная изменчивость. Генетическая специфичность глйадина проявляется на уровне вида, сорта, биотипа. Благодаря этому, у пшеницы установлена широкая внутрисортовая изменчивость глйадина, идентифицированная методом электрофореза в ПААГе. (Конарев, 1998; Созинов, 1985).
Использование электрофоретического спектра глйадина как
фактора идентификации генотипа позволяет выделять из сортовых
популяций определенные генетические системы (биотипы, линии) и
проводить их дальнейшее изучение по различным признакам.
Представляется актуальным выявление соотношения белкового
полиморфизма и фенотипической гетерогенности внутри сортов
пшеницы, определение той части морфобиологической
изменчивости, которая может быть маркирована
электрофоретическими спектрами глйадина..
Цель и задачи исследований. Цель работы - выявить гетерогенность сортов пшеницы, полученных разными методами, по электрофоретическим спектрам глйадина и морфобиологнческим признакам. В задачи исследований входило:
- установить фенотипическое разнообразие спектров глйадина у
сортов Мироновская 808, Кинельская 5 и Альбидум 114;
на основе электрофоретических спектров глйадина выделить глиадиновые биотипы у сортов пшеницы и изучить их биологические особенности;
изучить изменчивость глиаднновых биотипов сортов пшеницы по морфобиологнческим признакам и элементам продуктивности.
Научная новизна исследований. Впервые изучена
внутрипопуляционная изменчивость сортов озимой пшеницы Мироновская 808, Кинельская 5 и Альбидум 114 по электрофоретическим спектрам глйадина и комплексу морфобиологических признаков.
У каждого нз изученных сортов идентифицированы основные типы спектра глиадина, частота встречаемости которых в сортовой популяции составляла от 0,62 до 0,05 и редкие типы спектра с частотой менее 0,05.
Установлена стабильность сортовых популяций пшеницы по основным типам спектра глиадина, которые воспроизводятся в потомстве в процессе репродуцирования сорта. Частоты встречаемости как основных, так и редких шпов спектра глиадина могут меняться в зависимости от условий произрастания сорта. При неблагоприятных зимних условиях редкие типы спектра глиадина могут элиминироваться, что показано на сортах Мироновская 808 и Альбидум 114.
У сортов Мироновская 808, Кинельская 5 и Альбидум 114 выделены соответствующие основные и редкие глиадииовые биотипы (состоящие из нескольких идентичных по спектру глиадина линий), и изучено их сходство и различие по зимостойкости, фенофазам, морфобиологическим признакам и элементам продуктивности колоса главного побега.
Некоторые основные и, особенно, редкие глиадиновые
биотипы сортов пшеницы . Мироновская 808, Кинельская 5 и
Альбидум 114 характеризуются различной степенью
зимостойкости.
Основные глиадиновые биотипы сорта Альби -
дум 114, созданного методом индивидуального однократного отбора и наименее полиморфного по глиадину, Не имеют различий между собой но изученным морфобиологическим признакам.
У сортов Мироновская 808, полученного методом многократного группового и массового отбора, а также у сорта Кинельская 5, созданного методом сложной гибридизации, основные глиадиновые биотипы дифференцируются между собой по одному -двум признакам, таким как высота растений, длина колоса главного побега, число колосков в колосе и масса 1000 зерновок. Редкие глиадиновые биотипы сортов Мироновская 808, Кинельская 5 и Альбидум 114 характеризуются большим фенотипическим разнообразием по морфобиологическим признакам. Практическая значимость работы. Выделены и изучены по некоторым признакам основные и редкие глиадиновые биотипы на основе электрофоретических спектров глиадина у сортов пшеницы Мироновская 808, Кинельская 5 и Альбидум 114. Наличие основных глиадиновых биотипов, их стабильность в процессе репродуцирования сорта позволяет четко осуществлять контроль за основой генетической структуры сорта " при сортовой
идентификации, определении сортности семян, а ' также в семеноводстве пшеницы.
Выделенные глиадиновые биотипы могут быть использованы в селекционных программа* при подборе родительских форм-для гибридизации с учетом их фенотипнческих особенностей, таких как зимостойкость, скорость прохождения фенофаз выхода в трубку и колошения, высота растений, длина колоса, число колосков и зерновок в колосе и масса 1000 зерновок.
Апробация работы. Основные материалы работы доложены на научной конференции молодых ученых и специалистов ЛСХИ (Ленинград, 1986), на заседании секции генетики и селекции растений Ленинградского отделение Всесоюзного общества генетиков и селекционеров им. Н.И.Вавилова (Ленинград, 1986), на межвузовской научно-методической конференции (Ярославль, 1994), на 1-ом съезде Вавиловского общества генетиков и селекционеров (ВОГИС) (Саратов, 1994).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 научных работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на' 146
страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора
литературы, собственных исследований, обсуждения, выводов,
списка литераторы (115 отечественных и 27 зарубежных
источников) и приложения. Работа содержит 28 таблиц и
иллюстрирована 3 рисунками. >
Работа выполнена на кафедре генетики и биотехнологии СПбГАУ, во Всероссийском научно-исследовательском институте растениеводства им. П.И.Вавилова на кафедре селекции и плодоовощеводства Оренбургского госагроуннверситета в 1984 -1987 годах.
Объектами исследовании являлись сорта озимой мягкой
пшеницы различного происхождения, имеющие широкое
селекционно-производственное значение - Мироновская 808
(получен методом многократного группового и массового отбора),
Кинельская 5 (метод сложной гибридизации) и Альбидум 114.(метод
индивидуального однократного отбора). Сорта, взятые для
исследований, выращивали на делянках конкурсного
сортоиспытания на опытном поле Оренбургского
госагроуниверсигега. В 1981г. у сорта Мироновская 804 было
отобрано 93, у Кинельской 5 - 101 и Альбидума 114 - 95 типичных растений.
Для электрофорстнческого анализа глиадина or каждого отобранного растения было взято по 10-20 зерновок. Электрофорез в ПААГе проводили в пласпшах (Губарева, Гайденкова, 1987) в ВИРе. Электрофоретический спектр глиадина записывали в виде белковых формул по номенклатуре В.Г. Конарева (1980). Растения, имевшие один и тот же тип спектра глиадина, объединили в одну группу, которую называли в соответствии с предложением Ю.В. Перуанского и G.T. Наднрова .(1981) глиадиновым биотипом. Глиаднновые биотипы, содержание которых в сорте составляло более 5%, были названы нами основными. Глиаднновые биотипы, обьединяюшие незначительное число растений (1-5%), названы редкими.
В 1985 г. в условиях Ленинградской области на опытном поле СПбГДУ был заложен питомник размножения глиадиновых биотипов, каждый из которых состоял из линий, идентичных по спектру глиадина. Всего по трем сортам пшеницы в питомнике было высеяно 289 линий, что составило около 6000 растений. В 1987г. анализировали по 30 - 40 растений каждой линии соответствующего глнадинового биотипа.
Линии глиадиновых биотипов сортов пшеницы были изучены по зимостойкости, высоте растений, длине колоса, числу колосков, числу и массе зерновок, массе 1000 зерновок главного колоса. Фенологические наблюдения, оценки и учеты, лабораторный анализ растений проводили на кафедре генетики и биотехнологии СПбГАУ по общепринятой методике (Попова и др., 1963) .Статистическую обработку полученных результатов проводили по П.Ф. Рокицкому (1973).
Внутрипопуляционное разнообразие сортов пшеницы по типам спектра глиадина оценивали с помощью показателей, предложенных Л.А. Животовским (1982).
Дифференциацию глиадиновых биотипов осуществляли одним из методов многомерной статистики - кластерным анализом. Для количественных признаков наиболее используемой мерой сходства объектов является обычное евклидово расстояние с/, определяемое по формуле
'1^^-У,)2 +("2 -У2)2+-Ч*г-У,,)! ,
где xi и >'/, х2 и 1'2,..., я, и ур -значения признаков сравниваемых особей (или их средние значения для популяций).
(і
Данная формула модифицирована доктором физико-
математических наук С.А. Вакуленко в усредненное евклидово расстояние:
ти где х„ у і -показатели признака у каждого растения попарно сравниваемых биотипов.
