CC BY
70
УДК 635.656:581.19
Т.Н. Лазарева, кандидат биологических наук С.В. Бобков, кандидат сельскохозяйственных наук ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт зернобобовых и крупяных культур РАСХН
ЭЛЕКТРОФОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЗАПАСНЫХ БЕЛКОВ СЕМЯН В МЕЖВИДОВЫХ СКРЕЩИВАНИЯХ ГОРОХА
Изучены электрофоретические спектры запасных белков Pisum sativum, Pisum fulvum и межвидовых гибридов F1-2. Образцы P. fulvum И609881 и И609885 коллекции ВИР имели сходные спектры белковых компонентов. В спектрах гибридов F1 представлены компоненты обеих родителей. Гибриды F2 расщеплялись по ограниченному числу компонентов. Образец P. fulvum И609881 характеризовался уникальным компонентом 7, который наследовался в F1 и независимо комбинировался в F2.
Ключевые слова: горох, Pisum sativum L., Pisum fulvum Sibth. et Smith, межвидовые гибриды, запасные белки семян, электрофорез, спектры, белковые компоненты.
Род Pisum L. состоит из 2 видов: Р. sativum L. - горох посевной и Р. fulvum Sibth. et Smith - горох красножелтый. Вид Р. sativum L. представлен 6 подвидами: elatius (Bieb.) Schmalh., syriacum (Boiss. et Noe) Berger, abyssinicum (A. Br.) Berger, transcaucasicum Makash., asiaticum Govorov и sativum [1].
В настоящее время повышенный интерес у исследователей вызывает однолетний скальный эфемер P. fulvum. Размер генома у этого вида составляет 108,9% от Р. sativum [2]. Вид P. fulvum активно используют в программах гибридизации с культивируемым видом гороха Р. sativum в качестве источника генов устойчивости к болезням и вредителям. Вид P. fulvum в сравнении с горохом посевным является более устойчивым к аскохитозу (Micosphaerella pinodes) [3], гороховой зерновке (Bruchus pisorum) [4, 5] и мучнистой росе (Erysiphe pisi) [6, 7]. В настоящее время определены специфичные для генома P. fulvum гены устойчивости к гороховой зерновке pwrl, pwr2 и pwr3 [5] и ген Er3 [7], детерминирующий устойчивость к мучнистой росе.
Скрещивание гороха посевного с P. fulvum сталкивается с проблемой несовместимости. Однако небольшое число гибридных семян получено в скрещиваниях, где P. fulvum исполь$овали в качестве отцовского компонента [5, 8].
В научной литературе представлены данные по идентификации межвидовых гибридов гороха с исполь$ованием при$нака окраски цветков [5], электрофоретических спектров и$оэн$имов, метода ITS PCR-RFLP, а также геномной in situ гибридизации (GISH) [8].
Электрофоретические спектры запасных белков семян гороха Pisum L. исполывали для идентификации генотипов, характеристики генетического ра$нообра$ия исходного селекционного материала и решения вопросов таксономии [9, 10, 11, 12]. Изучение электрофоретических спектров $апасных белков межвидовых гибридов гороха ранее не проводили.
Цель настоящего исследования состояла в получении межвидовых гибридов гороха Р. sativum х P. fulvum и и$учении особенностей компонентного состава электрофоретических спектров родительских форм и гибридов.
Electrophoretical spectra of storage protein bands of Pisum sativum, Pisum fulvum and interspecific hybreds F1-2 were studied. Accessions of P. fulvum 1609881 и I609885 had little differences on band composition. Hybrids of F1 had bands of both parents. Hybrids of F2 were segregated on restricted number of bands. Accession of P. fulvum I609881 had a unique band 7 which was inherited in F1 and combined independently in F2
Key words: pea, Pisum sativum L., Pisum fulvum Sibth. et Smith, interspecific hybrids, seed storage proteins, electrophoresis, spectra, protein bands.
Материал и методика исследований
В эксперименте изучали сорта и линии P. sativum ssp. sativum: Стабил (усатый тип листа, af), 102b (усатый тип листа, af), ПАП (многократно непарноперистый морфотип, aftl), а также образцы P. fulvum И609881 и И609885 коллекции ВИР. Межвидовую гибридизацию проводили в условиях тепличного бокса. Гибриды гороха оценивали с использованием морфологических и белковых маркеров.
Для выделения и электрофоретического ра$деления белков семян сорта Стабил, линий и гибридов F1 и F2 применяли стандартный арбитражный метод ISTA [13]. Производили анализ компонентного состава $апасных белков отдельных семян. Белки экстрагировали из муки в течение 20 часов при температуре 3-4°С с помощью электродного буфера (ТРИС, глицин, додецил сульфат натрия), рН=8,3. После центрифугирования 10 мкл экстракта переносили в ячейку планшетки, где смешивается с равным объемом буфера нанесения (додецил сульфат натрия, ТРИС-НС1, глицерин, 8-меркаптоэтанол, бромфеноловый синий).
Концентрация разделяющего геля - 12,5%,
концентрирующего - 5%.
По$иции белковых компонентов гороха определяли по реперным компонентам спектра сои сорта Ланцетная. Интенсивность окрашивания компонентов спектров оценивали как: 1 - слабую, 2 -интенсивную и 3 - очень интенсивную.
Результаты и их обсуждение
Межвидовые гибриды гороха получены в комбинациях скрещивания: 102b х И609881, Стабил х И609881, ПАП х И609885 при использовании P. fulvum в качестве отцовского компонента. Линия 102b и сорт Стабил характеризовались усатым типом листа и белой окраской цветков (рис. 1). Растения линии ПАП представляли многократно непарноперистый морфотип с белыми цветками. Гибриды F1 во всех комбинациях имели обычную форму листа и нежномалиновую окраску лепестков цветков.
В комбинации ПАП х И609885 проведено одно успешное скрещивание. В комбинации 102b х И609881 гибриды получены в ре$ультате скрещивания 3 из 27 цветков (11,1%). Эффективность получения гибридов в комбинации Стабил х И609881 составила 46,7% (7 успешных скрещиваний из 15).
Рисунок 1 - Цветки Р. /и1уыш И609881 (слева) и гибрида Б!
102Ь х И609881 (справа)
Средняя эффективность межвидовой
гибридизации для всех комбинаций скрещивания составила 25,6%.
Сравнительный анализ компонентного состава спектров образцов Р. }иЪит И609881 и И609885
Образцы Р. /ы1уиш коллекции ВИР И609881 и И609885 имели сходные спектрьы белковых компонентов с общим числом компонентов 69 и 68 соответственно. Образцы различались по
наличию/отсутствию 7, 46 компонента и
интенсивности окрашивания компонентов 15, 16, 23,
45, 54 (табл. 1).
Таблица 1 - Вариабельные компоненты спектров образцов P. fulvum И609881 и И609885
Компонент И609881 И609885
7 3
15 1 3
16 1 3
23 1 3
45 2 3
46 3
54 2 3
Компонентныш состав электрофоретических спектров межвидовых гибридов гороха ¥1
Анализ гибридов Б! по белковым компонентам проводили в комбинациях скрещивания 102Ь х И609881, Стабил х И609881 (рис. 2).
Рисунок 2 - Электрофореграмма запасных белков межвидового гибрида F1 102b х И609881: 1 - спектр сои, 2...6 - спектры P. fulvum, 7...10 - спектры P. sativum, 11.. .13 - спектры гибрида F1 (слева направо)
На электрофоретических спектрах гибридов Fi 102b х И609881 присутствовали 6 характерных (7, 8,
46, 50, 57, 71) белковых компонентов образца И609881 и 4 компонента (40, 42, 58, 60) линии 109b (табл. 2).
В спектрах гибридов Fi Стабил х И609881 отмечено наличие 7 характерных для образца И609881 компонентов (7, 19, 20, 21, 41, 45, 46) и 3 компонента сорта Стабил (42, 60, 66).
Компоненты P. fulvum 7, 41, 46 и P. sativum 42 имели одинаковое распределение в двух комбинациях скрещивания. Процент совпадения компонентов образца P. fulvum И609881 с одинаковым распределением в двух комбинациях скрещивания составил 3/12=25. Для компонентов P. sativum (109b и Стабил) он равнялся 1/5=20.
Таблица 2 - Состав характерных компонентов запасных белков семян родителей и гибридов F1 109b х И609881 и Стабил х И609881
Компоненты 102b х И609881 Стабил х И609881
P. 1 P2 1 Г P. 1 P2 1 Г
Компоненты И609881
7 3 3 3 3
8 1 3
19 3 3
20 3 3
21 3 3
41 3 3 3 3
45 3 3
46 3 3 3 3
48 3
50 3 3
57 3 3
71 2 2
Компоненты1109b и Стабил
40 1 1
42 3 3 3 3
58 2 2
60 1 1 3 3
66 3 3
Примечание: жирным курсивом обозначены совпадающие в двух комбинациях скрещивания компоненты.
Компонентный состав электрофоретических спектров межвидовых гибридов гороха ¥2
Изучение компонентного состава спектров родителей и гибридов Б2 проводили в комбинации скрещивания: ПАП х И609885. Компоненты у родителей и гибридов Б2 распределялись в интервале 5-104. Гибриды расщеплялись по компонентам 16, 24, 31, 41, 58 (табл. 3). Следует отметить, что оба родителя характери$овались наличием компонентов 16, 31 и имели различия по компонентам 24, 41, 58.
Белок гороха представлен различными фракциями [14]. Фракция глобулинов включает три главные группы белка: вицилины (78), конвицилины (78) и легумины (118). Нередуцированная молекула
легумина характери$уется молекулярной массой 6065 кДа. В редуцирующих условиях (8-меркаптоэтанол) молекула легумина ра$деляется на кислую (35-43 кДа) и основную субъединицы (21-23 кДа), являясь производными одной молекулы. В гибридном поколении Б2 наблюдали сопряженное
расщепление компонентов с подвижностью 24 и 41. Расщепление компонентов 24 и 41 в соотношении 2,3:1 (Рфакт=0,13; Б05=3,84) соответствовало гипотезе о моногенном наследовании. Если принять во внимание, что 22 компонент по соевой шкале содержит белок с молекулярной массой 65 кДа [13], то компонент 24 представляет нередуцированную молекулу легумина. Компонент 37 по соевой шкале весит 45 кДа, тогда молекулярная масса 41 компонента может указывать на его принадлежность к кислой субъединице легумина.
Таблица 3 - Распределения варьирующих компонентов в спектрах гибридов Б2 ПАП х И609885
Линия, образец, гибрид Компоненты
16 24 31 41 58
ПАП 3 3 3 2
И609885 3 3 3
Расщепление компонентов F2 ПАП х И609885
1 + +
2 + + +
3 + + + +
4 + + +
5 + + +
6 + + +
7 + + + +
8 + + + + +
9 + +
10 + + +
Примечание: жирным курсивом показано сопряженное расщепление компонентов.
В комбинациях скрещивания 102b х И609881, Стабил х И609881 компонент 41 являлся уникальным для P. fulvum. При этом компонент 42 был характерен только для P. sativum. На основании этого можно предположить наличие разных аллелей легумина у P. fulvum и P. sativum. Для точной идентификации принадлежности компонентов электрофоретических спектров к определенным группам глобулинов (вицилин, конвицилин, легумин и др.) необходимо использовать маркеры молекулярной массы.
Электрофоретический спектр образца P. fulvum И609881 характеризуется уникальным компонентом
7. Этот компонент наследуется в F1 и независимо расщепляется в F2.
Выводы
Получены межвидовые гибриды гороха в результате скрещивания сорта Стабил и линии ПАП (Visum. sativum) с образцами Pisum fulvum коллекции ВиР. Образцы P. fulvum И609881 и И609885 имели сходные спектры белковых компонентов и различались по наличию/отсутствию и интенсивности окрашивания 6 компонентов. Истинность гибридов Fi P. sativum х P. fulvum подтверждена наличием компонентов обеих родительских форм. Дифференцированы маркерные компоненты P. fulvum (7, 41, 46) и P. sativum (42) с одинаковым распределением у родителей и гибридов F1 в комбинациях скрещивания сорта Стабил и линии 109b P. sativum с образцом P. fulvum И609881. Гибриды F2 ПАП х И609885 расщеплялись по 5 компонентам. Образец P. fulvum И609881 характеризовался уникальным компонентом 7, который наследовался в Fi и независимо комбинировался в F2. В гибридном поколении F2 ПАП х И609885 наблюдали
сопряженное расщепление компонентов с подвижностью 24 и 41. Высказано предположение об их принадлежности к легуминам.
Литература
1. Макашева, Р.Х. Зерновые бобовые культуры [Текст]/ Р.Х. Макашева // Культурная флора СССР. -Л.: 1979. - С. 44-50.
2. Baranyi, M. Genome size in wild Pisum species [Текст]/ M.Baranyi, J.Greilhuber, W.K. Swiecicki // Theoretical and Applied Genetics. - 1996. - V. 93. - P. 717-721.
3. Fondevilla, S. Response of Micosphaerella pinodes in a germoplasm collection of Pisum ssp. [Текст]/ S.Fondevilla, C.M. Avila, J.I.Cubero, D.Rubiales // Plant breeding. - 2005. - V.124. - P.313-315.
4. Clement, S.L. Variations among accessions of Pisum fulvum for resistance to pea weevil [Текст]/ S.L.Clement, D.S.Hardie, R. Elberson // Crop Science. -2002. - V.42. - P. 2167-2173.
5. Byrne O.M., Hardie D.C., Khan T.N., Speijers J., Yan G. Genetic analisis of pod and seed resistance to pea weevil in a Pisum sativum хP. fulvum interspecific cross [Текст]// Australian Journal of Agricultural Research. -
2008. -V. 59. - P. 854-862.
6. Fondevilla, S. Indentification of a new gene for resistance to powdery mildew in Pisum fulvum, a wild relative of pea [Текст]/ S.Fondevilla, A.M.Torres, M.T.Moreno, D. Rubiales // Breeding Science. - 2007. -V57. - P. 181-184.
7. Fondevilla, S. Confirmation that the Er3 gene, conferring resistance to Erysiphe pisi in pea, is a different gene from er1 and er2 genes [Текст]/ S.Fondevilla, J.I.Cubero, D.Rubiales // Plant Breeding. - 2010. -doi:10.1111/j.1439-0523.2010.01769.x.
8. Ochatt, S.J. Overcoming hybridization barriers between pea and some of its wild relatives [Текст]/ S.J.Ochatt, A.Benabdelmouna, P.Marget, G.Aubert, F.Moussy, C.Pontecaille, L.Jacas // Euphytica. -2004. -137. -P.353-359.
9. Nisar, M. First proteomic assay of Pakistani Pisum sativum L. germplasm relation to geographic pattern / M.Nisar, A.Ghafoor, M.R.Khan // Генетика. -
2009. -Т.45. - №7. - С.920-925.
10. Jha S.S., Ohri D. Comparative study of seed protein profiles in the genus Pisum [ТекстУ/Biologia plantarum. - 2002. - V.45. -№4. - P. 529-532.
11. Корниенко H.H., Бобков С.В. Идентификация сортов гороха по компонентному составу $апасных белков // Аграрная Россия. - 2010. - №4. - С. 22-23.
12. Корниенко, H.H. Компонентный состав запасных белков современных сортов гороха [Текст]/
H.Н.Корниенко, С.В. Бобков // Вестник РАСХН. -
2010. - №5. - С.38-40.
13. Идентификация сортов и регистрация генофонда культурных растений по белкам семян [Текст]/ В.Г. Конарев [и др.]; под ред. В.Г. Конарева. -СПб.: ВИР, 2000. - 186 с.
14. Gabriel, I. Variation in seed protein digestion of different pea (Pisum sativum L.) genotypes by cecectomized broiler chickens: 2. Relation between in vivo protein digestibility and pea seed characteristics, and identification of resistant pea polypeptides [Текст]/
I.Gabriel, L.Quillien, F.Cassecuelle, P.Marget, H.Juin,
M.Lessire, B.Seve, Duc G., Burstin J. // Livestock Science. -2008. -113. - 262-273.
Вестник Орел Г Ay
№6(27)
декабрь 2010
Теоретический и научно-практический журнал. Основан в 2005 году
Учредитель и издатель: Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Орловский государственный аграрный Университет»_____________________________________________
Редакционный совет: Парахин Н.В. (председатель) Амелин А.В. (зам. председателя) Астахов С.М.
Белкин Б.Л.
Блажнов А.А.
Буяров В.С.
Гуляева Т.И.
Гурин А.Г.
Дегтярев М.Г.
Зотиков В.И.
Иващук О.А.
Козлов А.С.
Кузнецов Ю.А.
Лобков В.Т.
Лысенко Н.Н.
Ляшук Р.Н.
Мамаев А.В.
Ма(алов В.Н.
Новикова Н.Е.
Павловская Н.Е.
Попова О.В.
Прока Н.И.
Савкин В.И.
Степанова Л.П.
Плыгун С.А. (ответств. секретарь) Ермакова Н.Л. (редактор)
Адрес редакции: 302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, 69. Тел.: +7 (4862) 45-40-37 Факс: +7 (4862) 45-40-64 E-mail: nichо[email protected] Сайт журнала: http://ej.orelsau.ru Свидетельство о регистрации ПИ №ФС77-21514 от 11.07. 2005 г.
Технический редактор Мосина А.И. Сдано в набор 16.12.2010 Подписано в печать 28.12.2010 Формат 60х84/8. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс.
Объём 18,5 усл. печ. л. Тираж 300 экз. Издательство Орел ГАУ, 302028, г. Орел, бульвар Победы, 19. Лицензия ЛР№021325 от 23.02.1999 г.
Журнал рекомендован ВАК Минобрнауки России для публикаций научных работ, отражающих основное научное содержание кандидатских и докторских диссертаций
8
12
Содержание номера
Научное обеспечение устойчивого развития АПК и сельских территорий Прока Н.И., Полухин А.А., Страшко И.В. Эффективность использования ресурсного
потенциала сельского хозяйства Орловской области....................................... 2
Родионова О.А. Управленческий и эмпирический подходы к интеграции
агропродовольственном секторе экономики.............................................
Ляхова М.О., Сафронов В.В. Диверсификация экономики регионов как фактор их
социально-экономического развития......................................................
Ефименко А.Г., Климова Ю.Е. Оценка коммерческих рисков в организациях АПК............... 15
Парахин Ю.Н. Анализ и оценка программ страхования аграрного сектора США................ 20
Воеводская Е.О. Развитие денежно-кредитного регулирования на современном этапе......... 24
Кружкова И.И. Биологические активы как объект российского учета и учета по
международным стандартам............................................................... 29
Ключников П.И. Проблемы и стратегические направления молодежной жилищной политики
в России............................................................................... 33
Волобуева Т.А. Проблемы развития малого бизнеса на селе................................ 35
Уварова М.Н. Развитие кооперации личных подсобных хозяйств на современном этапе........ 39
Кононов В.М., Терновых К.С., Терновых В.К. Формирование автоматизированной системы
бюджетного планирования на сельскохозяйственном предприятии........................... 41
Ловчикова Е.И., Бычкова С.И. Разработка механизма эффективного стратегического
управления региональным АПК на основе кластерного анализа............................... 45
Резвяков А.В. Методическое обеспечение процесса регионального стратегического индикативного
планирования............................. ............................................. 49
Аюбов Н.А. Развитие контроля за целевым и эффективным использованием средств в
бюджетных организациях..................................................................53
Полтарыхин А.Л. Реализация кластерного подхода в рамках продуктовых подкомплексов
системы АПК региона.................................................................... 57
Сидоренко О.В., Гуляева Т.И. Прогнозирование урожайности зерновых культур в
Орловской области...................................................................... 64
Сушкова Т.Ю. Законодательное и организационное обеспечение инвестиционной
деятельности в Ульяновской области..................................................... 69
Барбашин А.И., Петрухина М.М. Производственные типы специализированных хозяйств в
региональном картофелеводстве.......................................................... 71
Научное обеспечение развития животноводства Оксанич Н.И., Наумкин А.В. Тенденции и перспективы развития отраслей животноводства Гуляева Т.И., Трясцина Н.Ю. Состояние и перспективы развития молочного скотоводства и
рынка молока.......................................................................
Буяров В.С., Буяров А.В., Ветров А.А. Ресурсосберегающие технологии в молочном
скотоводстве Орловской области......................................................... 85
Шендаков А.И. Оценка эффективности отбора скота чёрно-пёстрой породы по молочной
продуктивности.......................................................................
Самусенко Л.Д. Молочная продуктивность голштинизированных черно-пестрых коров
зависимости от генотипа и линейной принадлежности....................................
Лещуков К.А., Мамаев А.В. Биотехнология прижизненного формирования качества
продуктов животноводства...........................................................
Масалов В.Н., Сеин О.Б., Сеин Д.О. Исследование фолликулогенеза у свиней и коров с
использованием фистул.................................................................. 106
Пискурева В.А., Гнеушева И.А., Павловская Н.Е., Игнатова Г.А. Использование отходов сельскохозяйственного производства для получения белково-углеводных кормовых добавок с
разными функциональными свойствами..................................................... 109
Научное обеспечение развития растениеводства Фесенко А.Н., Фесенко И.Н., Гуринович И.А. «Эволюционный» метод отбора на
повышение устойчивости гречихи посевной к инбридингу................................... 111
Лазарева Т.Н., Бобков С.В. Электрофоретический анализ запасных белков семян в
межвидовых скрещиваниях гороха......................................................... 116
Ковтун В.И., Ковтун Л.Н. Селекция сортов озимой пшеницы разной интенсивности на юге России 119 Макаркина М.А., Янчук Т.В., Князев С.Д. Селекция смородины черной на повышенное
содержание в ягодах растворимых сухих веществ.....................................
Титов В.Н., Дыкань А.В. Агроэкологическая оценка приемов адаптивной технологии
возделывания многолетних овощных культур..........................................
Павловская Н.Е., Г агарина А.Ю. Индуцирование апоптоза в проростках гороха........... 128
Амелин А.В., Кузнецов И.И., Зайцев В.Н. Особенности начального роста у разных
сортотипов сои......................................................................
Эксплуатация се льскохозяйственных машин и безопасность труда в АПК Котельников В.Я., Мотин Д.В., Овчаров Ю.Н., Котельников А.В. Мониторинг и оценка
технико-экономических показателей сепарирующих машин...................................
Яровой В.Г., Шарапов А.П. Расчет оптимальных упругодемпфирующих параметров шины
как звена силовой передачи трактора...................................................
Пантюхин А.И., Кузнецов А.Л., Баранов Ю.Н. Количественная оценка надежности
человека в системах “человек — машина”.............................................
Черкасов А.Ю. Методика гармонизации системы «оператор-машина-среда» на основе
антропометрического анализа........................................................
Шестаков Ю.Г., Хуснутдинов И.А., Визиренко А.Ф., Лактионов К.С., Зубова И.И., Макеева С.В., Полехина Е.В. Система обучения безопасности труда в АПК.............
74
81
93
101
103
122
125
131
134
136
139
141
145
© ФГОУ ВПО Орел ГАУ, 2010
