Введение к работе
Актуальность проблемы. Мягкая пшеница (Triticum aestivum L) является важнейшей продовольственной культурой. Несмотря на большие успехи в ее селекции, актуальной проблемой остаётся создание сортов, которые наряду с высокой потенциальной урожайностью, будут иметь гены, эффективно защищающие их от неблагоприятных абиотических и биотических факторов внешней среды. Большое значение имеет также повышение качества зерна.
Генетического разнообразия самой мягкой пшеницы недостаточно для решения этой проблемы [Feldman, Sears, 1981; Kimber, 1984]. Значительный резерв хозяйственно-ценных признаков сосредоточен в генофонде многочисленных родственных мягкой пшенице видов и родов [Вавилов, 1935; Shepherd, Islam, 1988]. В связи с этим расширение генетического разнообразия мягкой пшеницы на основе использования генофонда диких сородичей относится к числу наиболее актуальных проблем генетики и селекции.
Для передачи ценных признаков от Triticum militinae, Aegilops tauschii, Aegilops umbellulata, Aegilops speltoides и Agropyron glaucum мягкой пшенице были использованы синтетические формы Т. miguschovae, Авродес, Авролата и Аврокум [Жиров, 1989; Давоян, 2006]. Получено большое число интрогрессивных линий озимой мягкой пшеницы, характеризующихся устойчивостью к болезням, высоким содержанием белка и другими ценными для селекции морфо-биологическими признаками. С использованием некоторых из них к настоящему времени создано шесть сортов озимой мягкой пшеницы. В то же время целый ряд линий из-за слабой их изученности не включены в селекционный процесс.
Для того чтобы эти линии представляли интерес для селекции, они должны иметь достаточное генетическое разнообразие, быть цитологически стабильными и обладать необходимыми хозяйственно-биологическими признаками. Очень важно и в какой форме генетический материал диких сородичей будет представлен в геноме пшеницы.
Следовательно, актуальным является всестороннее изучение интрогрессивных линий, позволяющее определить наиболее приемлемые пути их использования в селекционной практике.
Цель и задачи исследования. Основной целью настоящего исследования являлось селекционно-генетическое изучение интрогрессивных линий Triticum aestivum L. с генетическим материалом Т. miguschovae, Ae. speltoides, Ae. umbellulata и Ag. glaucum для эффективного их использования в селекции мягкой пшеницы. В связи с этим были поставлены следующие задачи:
Провести цитологический анализ и на его основе определить наличие мейотически стабильных линий.
Установить форму передачи генетического материала Т. miguschovae, Ae. speltoides, Ae. umbellulata и Ag. glaucum мягкой пшенице.
Исследовать полиморфизм интрогрессивных линий по аллелям глиадинкодирующих локусов.
Изучить наследование и идентифицировать на основе ПЦР-анализа гены устойчивости к бурой ржавчине у исследуемых линий.
5. Дать оценку интрогрессивных линий по хозяйственно-ценным
признакам.
Научная новизна. Выявлены новые мейотически стабильные линии мягкой пшеницы с генетическим материалом Т. miguschovae, Ae. speltoides, Ae. umbellulata и Ag. glaucum. Определено, что от синтетических форм Т. miguschovae и Авродес генетический материал в большинстве случаев передаётся посредством транслокаций, от Авролата и Аврокум -посредством замещенных хромосом. Впервые методом дифференциального окрашивания хромосом установлены кариотипы у четырех линий с генетическим материалом Т. miguschovae и двух - Ag. glaucum. Идентифицировано новое замещение 5D/5Ag у линии Д17 с генетическим материалом Ag. glaucum. Установлен широкий спектр изменений и выявлены новые, ранее не идентифицированные глиадинкодирующие аллели. Впервые методом ПЦР-анализа проведен скрининг изучаемых линий на наличие генов устойчивости к бурой ржавчине. Линии, полученные на основе синтетической формы Т. miguschovae, несут гены Lr39 от Ae. tauschii и Lr 50 от Т. militinae. Выявлены линии, у которых гены устойчивости к бурой ржавчине отличатся от Lr39 и Lr50. У устойчивых интрогрессивных линий мягкой пшеницы с генетическим материалом Ae. umbellulata, Ae. speltoides, Ag. glaucum не идентифицированы гены устойчивости к бурой ржавчине Lr9, Lrl9, Lr24, Lr29, Lr35, Lr47. Отобраны новые линии, сочетающие устойчивость к комплексу болезней с высоким содержанием белка и клейковины и хорошими хлебопекарными качествами зерна.
Практическая ценность работы. Изученные интрогрессивные линии являются ценным исходным материалом для селекции мягкой пшеницы на устойчивость к болезням, повышения содержания белка и клейковины, улучшения технологических качеств зерна. Линии Д15, Д29 и Д37, сочетающие устойчивость к комплексу болезней с высоким содержанием белка и хорошей хлебопекарной оценкой, включены в селекционную работу отдела селекции и семеноводства пшеницы и тритикале КНИИСХ.
Апробация работы. Основные результаты исследований ежегодно докладывались на заседаниях методического совета КНИИСХ с 2008 по 2011 год, а также были представлены: на II Вавиловской международной конференции (Санкт-Петербург, 2007 г.); конференции грантодержателей регионального конкурса РФФИ и администрации Краснодарского края (Краснодар, 2008г.); V съезде ВОГиС (Москва, 2009 г.); Научно-практической конференции Кубанского отделения ВОГиС (Краснодар, 2009); III Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых (Краснодар, 2009 г.); IV Всероссийской научно-практической конференции
молодых ученых (Краснодар, 2010г.); международной конференции «Генетические ресурсы и геномика пшеницы» (Новосибирск, 2011г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе 4 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 155 страницах машинописного текста, состоит из введения, 6 глав, выводов, рекомендаций, списка литературы, содержит 37 таблиц, 15 рисунков и 11 приложений. Список литературы содержит 243 источника, из них - 60 отечественных и 183 - зарубежных.
1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕНОФОНДА ДИКИХ СОРОДИЧЕЙ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ (Triticum aestivum L.).
В обзоре литературы, состоящем из 6 разделов, приведены современные знания и результаты по использованию генофонда диких сородичей в улучшении мягкой пшеницы. Описаны методы, используемые для идентификации чужеродного генетического материала в геноме пшеницы.
