40Интенсивное развитие сельского хозяйства способно приумножить продуктивность земли, если проводить её с учётом экологических требований.
Будущее развитие агропромышленного комплекса в совершенствовании форм ведения сельского хозяйства с помощью методов селекции и генной инженерии, выведении новых видов растений и животных, более устойчивых к вредителям, жизнестойких, обладающих более высокими продуктивными качествами, с учётом требований экологических стандартов.
Выявление причин и факторов экологического воздействия на природную среду источниками сельскохозяйственного производства позволяет более целенаправленно подходить к разработке кратко и дальнесрочных мероприятий по защите основных компонентов природной среды.
Особое значение в данных условиях приобретает разработка современных комплексных мер по экологически безопасному применению удобрений, пестицидов гербицидов. А также усовершенствование способов переработки отходов отрасли животноводства и растениеводства.
Литература
1. Афанасьев В.Н. Анализ состояния и пути снижения экологической нагрузки сельскохозяйственного производства на природную среду // Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2003. № 75. С. 4-13.
2. Бородин А.И. Сельское хозяйство и окружающая среда // Ученые записки Сахалинского государственного университета. 2005. № 5. 248 с.
3. Дашковский И. Дырявая экология. Сельское хозяйство производит 250 млн. т. отходов в год // Агротехника и технологии. 2018. № 2. С. 34-41.
4. Ежегодник «Состояние загрязнения пестицидами объектов природной среды Российской Федерации в 2018 году». Обнинск: ФГБУ «НПО «Тайфун»», 2019. 89 с.
5. Камилов М.К., Камилова П.Д., Камилова З.М. Экологические проблемы в сельском хозяйстве как следствие интенсификации развития агропромышленного комплекса России // Региональные проблемы преобразования экономики. 2017. № 1. С. 11-20.
6. О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2018 году: Государственный доклад. Москва: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 2019. 254 с.
7. Официальный сайт Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации. URL: www.mnr.gov.ru. (Дата обращения 15.04.2021.)
8. Чередниченко О.А. Неблагоприятное воздействие производства продукции животноводства на окружающую среду как следствие растущего мирового потребления // Мир науки, культуры, образования. 2014. № 6(49). С. 276-280.
9. Шевкопляс-Гурьева Н.А., Сивкова Г.А. Применение гербицидов и их влияние на окружающую среду и здоровье человека // Инновационная наука. 2020. № 12. С. 15-16.
УДК 634.7:577.21 https://www.doi.org/10.24411/2500-0454-2021-10108
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ПАСПОРТИЗАЦИЯ СОРТОВ СМОРОДИНЫ КРАСНОЙ (RIBES RUBRUM) СЕЛЕКЦИИ ВНИИСПК
Должикова М.А., аспирант Павленко А.А.
ФГБНУ ВНИИ селекции плодовых культур, 302530, Россия, Орловская область, Орловский район, д. Жилина, ВНИИСПК, [email protected]
Аннотация
Красная смородина - одно из ценных пищевых и лекарственное растений, широко используется в промышленном и любительском садоводстве. В ряде европейских стран смородина красная - ценная промышленная культура.
На сегодняшний день микросателлитные ДНК-маркеры являются наиболее распространенным типом ДНК-маркерных систем, используемых при работе с генетическими ресурсами растений - идентификации и ДНК-паспортизации образцов.
Целью данных исследований являлось создание генетических паспортов сортов смородины красной на основании полиморфизма 14 микросателлитных локусов. Было протестировано 10 образцов смородины красной коллекции ВНИИСПК: Ася, Баяна, Валентиновка, Вика,
Газель, Дана, Дар Орла, Мармеладница, Нива, Осиповская. В пределах анализируемой выборки сортообразцов амплифицировалось от 2-х до 3-х фрагментов в отдельном локусе. Для каждого сортообразца составлен генетический паспорт с указанием редких и уникальных аллелей.
Ключевые слова: смородина красная, Ribes rubrum, микросателлитные маркеры, генетическая паспортизация
GENETIC CERT IFICATION OF RED CURRANT VARIETIES (RIBES RUBRUM) SELECTION OF RRIFCB
Dolzhikova M.A., phD student
Pavlenko A.A_
Russian research institute of fruit crop breeding, Orel, Russia, [email protected] Abstract
Red currant is one of the most valuable food and medicinal plants widely used in industrial and hobby
gardening. In a number of European countries, red currants are a valuable industrial crop.
Today microsatellite DNA markers are the most common type of DNA marker systems used when
working with plant genetic resources - identification and DNA certification of samples.
The purpose of these studies was to create genetic passports of red currant varieties based on
polymorphism of 14 microsatellite loci. 10 samples of red currant collection of RRIFCB were tested:
Asya, Bayana, Valentinovka, Vika, Gazelle, Dana, Dar Orla, Marmeladnitsa, Niva, Osipovskaya.
Within the analyzed sample of varieties, from 2 to 3 fragments were amplified in a separate locus. For
each variety, a genetic passport was drawn up with an indication of rare and unique alleles.
Key words: red currant, Ribes rubrum, microsatellite markers, genetic certification
Введение
Смородина красная на сегодняшний день широко распространена в промышленном ягодоводстве стран ЕС (Ковешникова и др., 2009). Совершенствование сортимента красной смородины шло, в основном, за счёт интродукции иностранных сортов. Однако на сегодняшний день красная смородина получила весомую значимость в сельском хозяйстве (Голяева, 2014).
До середины второй половины ХХ века исследователи при изучении генетических ресурсов растений использовали методы классической генетики и селекции растений. Однако, как справедливо отмечают Tanksley и McCouch, старая парадигма «поиска по фенотипу», которая базируется исключительно на поиске, выявлении и работе с фенотипическими признаками в значительной степени изжила себя. Эта парадигма хорошо работает, когда исследуемый признак контролируется одним или несколькими генами (Tanksley, 1997).
В связи с этим, в настоящее время на помощь сортовой идентификации по морфологическим признакам стали приходить современные методы идентификации сортов, такие как ДНК-идентификация с использование молекулярных маркеров. Идентификация сортов обеспечивает защиту авторских прав селекционных учреждений, позволяет следить за чистотой сорта и соответствием его известному стандарту (Урбанович, 2006).
Генетическая паспортизация представляет собой метод получения генетически детерминированных характеристик с помощью морфологических или молекулярных маркеров. Описание морфологических характеристик селекционного материала - элемент классического генетического анализа и селекционного скрининга (Боронникова, 2008).
На сегодняшний день проведение генетической паспортизации считается актуальной задачей современной селекции. В мировой практике для индивидуальной паспортизации объектов лесного и сельского хозяйства используют преимущественно ДНК-маркеры. Это ядерные элементы, в основном микросателлиты, так называемые STR-маркеры или последовательности ДНК, ограниченные инвертированными повторами (Пришнивская, 2016).
Микросателлитные ДНК-маркеры являются наиболее распространенным типом ДНК-маркерных систем, используемых при работе с генетическими ресурсами растений - идентификации и ДНК-паспортизации образцов (Phillips, 2013).
Для изучения смородины первые микросателлитные маркеры были разработаны шотландскими учеными (Brennan et al., 2002).
Целью данных исследований является создание генетических паспортов районированных сортов смородины красной на основании полиморфизма микросателлитных локусов.
Материалы и методика
В данных исследованиях изучены 10 сортов смородины красной селекции ВНИИСПК, районированные на территории Российской Федерации (таблица 1).
Таблица 1 - Объекты исследований
№ Сорт Год включения в Госреестр Происхождение
1 Ася 2013 Чулковская х Маарсес Проминент
2 Баяна 2007 Rote Spatlese х Ред Лейк
3 Валентиновка 2001 Rote Spatlese х Jonkheer van Tets.
4 Вика 2001 Чулковская х Ред Лейк
5 Газель 2001 Чулковская х Маарсес Проминент
6 Дана 2007 Rote Spatlese х Jonkheer van Tets.
7 Дар Орла 2018 Rote Spatlese х Jonkheer van Tets.
8 Мармеладница 2017 Rote Spatlese х Маарсес Проминент
9 Нива 2009 Миннесота х Чулковская
10 Осиповская 2009 Rote Spatlese х Миннесота
ДНК выделяли из молодых листьев СТАВ-методом (Doyle & Doyle).
Полимеразно-цепную реакцию проводили в реакционной смеси объемом 20 мкл, содержащей 1 х ПЦР буферный раствор, 200 мкМ нуклеотидов по 2 мкМ прямого и обратного праймера, 0,3 ед. Taq ДНК-полимеразы и 10 нг ДНК.
Реакция амплификации: предварительная денатурация - 5 мин. при 95 °С; денатурация - 30 с при 95 °С; отжиг праймера (таблица 2) - 30 с; синтез ДНК - 30 с при 72 °С (30 циклов); элонгация - 10 мин. при 72 °С.
В данной работе изучены генотипы анализируемых сортов по 14 микросателлитным локусам (таблица 2).
Таблица 2 - Исследуемые микросателлитные локусы_
Локус Группа сцепления Т, °С
g1-K04 1 52
g1-M07 1 52
e1-001 6 54
g2-H21 4 50
g2-G12 7 54
g1-L17 4 50
e1-O21 4 50
g1-L12 5 52
g2-J08 2 54
Cra-489 3 50
Cra-531 6 52
e3-B02 5 52
g2-L17 4 50
g1-A01 5 52
gr2-J05 1 52
Фрагменты разделяли на приборе ABI prism Genetic Analyzer 3010. Для учета первичных данных использовали программу Peak Scanner Software_v01.
Результаты и их обсуждение
При выборе SSR-маркеров для паспортизации сортов смородины красной учитывался уровень информативности каждого из них, частота встречаемости аллелей среди сортов. Выбранный набор маркеров позволил идентифицировать изучаемые сорта смородины красной.
В основном на ДНК каждого сортообразца в конкретном локусе амплифицировалось не более двух фрагментов, но в некоторых локусах и три. Для всех проанализированных сортообразцов получены уникальные микросателлитные профили, на основании которых были составлены генетические паспорта для каждого изучаемого локуса (таблица 3).
Таблица 3 - Генетические паспорта изучаемых сортов
о г? о сц Сорта
я о < а н к а Б а к в о н ^ 1— н е л а В а к В ь л 05 со а Г а X го Д а л р о р а Д а ц и н д а сц е м р а а в ^ Н я а к с в о п и с О
g1- ш 306/312 306/307 306/313 306/32 306/307 306/313 306/313 306/313 306 306/313
g1- M07 - - 219 - 202 219 206/219 202/219 - 202/219
e1-001 136/138 136/138 138/144 134 136 136 136 134/144 134/136 134/136
489 236 240 237 235 237 236 240 233/237 235/240 233/237
531 165/168 265/168 165/168 165/168 165/171 165 165 165/168 162 165/168
e3-B02 165/170 165 162/165 165/170 165 162/165 162/165 162/165 165/170 162/168
g2- 144 144 144 143 143 144 144 135/137 - 135/137
g2-G12 179/191 185 185/191 179/191 179/191 183/191 183/191 179/185/191 179/191 179/185
g2-H21 251/253 251/254 251/254 251/253 251/253 251/254 251/254 251 251/252 251
e1-O21 302/308 308/309 295/312 302/308 295/302 295/317 302/317 308/309 302/308 308/309
gr2-J05 179/187 - 187 179/187 187 187 - 187 - 187
g1- A01 207/218 - 207/210 218/220 207/222 210/222 - 207/222 - 207/222
g2-J08 176 149/168 180 176/185 176 149/185 149/185 149/185 168/176 149
g1- L12 214/224 214/22 214/216 224/226 214/228 216/229 216/229 216 224/226 214/224
*Примечание: уникальные, в пределах анализируемой выборки образцов, сочетания аллелей выделены жирным.
Сорт Ася имеет уникальное сочетание аллелей в локусах e1-O21 и ^-489 (в таблице выделены жирным шрифтом), такие сочетания аллелей у других сортов не встречаются. Сорт Баяна имеет уникальное сочетание аллелей в локусах g2-J08 (149/168) и g2-G12 (185). Сорт Валентиновка обладает редким сочетанием аллелей в локусе э1-021 (295/312). В локусе g2-J08 уникальным сочетанием аллелей обладает сорт Вика. Сорт Дана отличился уникальным сочетанием аллелей в локусе e1-O21. Сорт Дар Орла имеет уникальное сочетание аллелей в локусе G1-M07 (206/219). Сорт Мармеладница обладает уникальным сочетанием в локусе g2-G12 с сочетанием 179/185/191, сорт Нива в локусе ^-489 с сочетанием (235/240) и сорт Осиповская в локусе g2-J08 (149).
Проанализированные локусы показывают стабильные и четкие пики, которые позволяют точно определить размер аллеля.
Выводы
В результате исследований разработаны генетические паспорта 10 сортов смородины красной различного генетического происхождения из коллекции ВНИИСПК. Для каждого изучаемого сорта были составлены идентификационные формулы генотипов - генетические паспорта. Выявлены редкие и уникальные аллели, которые могут быть использованы для целей подтверждения сортовой принадлежности.
Литература
1. Боронникова С.В. Молекулярное маркирование и генетическая паспортизация ресурсных и редких видов растений с целью оптимизации сохранения их генофондов // Аграрный вестник Урала. 2009. № 2. С. 57-59.
2. Голяева О.Д. Приоритетные направления и совершенствование сортимента смородины красной // Селекция и сорторазведение садовых культур. 2014. С. 212-223.
3. Ковешникова Е.Ю., Брыксин Д.М., Родюкова О.С., Хромов Н.В., Ламонов В.В., Носкова Т.В., Черенков Д.А. Формирование сортимента ягодных культур для современных технологий возделывания // Достижения науки и техники АПК. 2009. № 2.
4. Пришнивская Я.В., Нечаева Ю.С., Комарова Л.В., Комарова И.В. Молекулярно-генетический анализ генофондов и паспортизация популяций растений и животных // Современные тенденции развития науки и технологий. 2016. № 12-1. С. 98-101.
5. Урбанович О.Ю. ДНК-технологии в растениеводстве: возможности и перспективы // Наука и инновации. 2006. № 9. С. 32-36.
6. Brennan R., Jorgensen L., Hackett C., Woodhead M., Gordon S. & Russell J. The development of a genetic linkage map of blackcurrant (Ribes nigrum L.) and the identification of regions associated with key fruit quality and agronomic traits // Euphytica. 2008. V. 161. № 1. P. 19-34. https://doi.org/10.1007/s10681-007-9412-8.
7. Doyle J.J., Doyle J.L. Isolation of plant DNA from fresh tissue // Focus. 1990. V. 12. № 13. P. 39-40.
8. Phillips R.L., Vasil I.K. (ed.). DNA-based markers in plants. Springer Science & Business Media, 2013. V. 6.
9. Tanksley S.D., McCouch S.R. Seed banks and molecular maps: unlocking genetic potential from the wild // science. 1997. V. 277. № 5329. P. 1063-1066. https://doi: 10.1126/science.277.5329.1063.
УДК 631.527: 633.12: 664 https://www.doi.org/10.24411/2500-0454-2021-10109
РАЗЛИЧИЯ В СТРОЕНИИ ОБОЛОЧЕК СЕМЯН МЕЖВИДОВЫХ ГИБРИДОВ ГРЕЧИХИ
Евсютичева Д.Е., н.с. Резунова О.В., н.с. Фесенко И.Н., гл.н.с., д.б.н.
ФГБНУ Федеральный научный центр зернобобовых и крупяных культур, Орел, Россия, [email protected]
Аннотация
Изучено влияние межвидовой гибридизации на морфологию оболочки семян. Показано, что отсутствие скульптурных образований на семенах F. esculentum и F. cymosum определяется функционально аллельными мутациями.
Ключевые слова: гречиха, межвидовая гибридизация, форма семян
DIFFERENCES IN THE STRUCTURE OF SEED SHELLS OF INTERSPECIFIC BUCKWHEAT HYBRIDS
Evsyuticheva D.E., researcher Rezunova O.V., researcher
Fesenko I.N., chief researcher, doctor of biological sciences
FSBSI «Federal Scientific Center of Legumes and Groat Crops», Orel, Russia, [email protected]
Abstract
The effect of interspecific hybridization on the morphology of the seed coat has been studied. It was shown that the absence of sculpted formations on the seeds of F. esculentum and F. cymosum is determined functionally by allelic mutations. Key words: buckwheat, interspecific hybridization, seed shape
Введение
За пределами Китая и некоторых других стран Ю-В Азии посевы гречихи представлены в основном одним видом, Fagopyrum esculentum (гречиха обыкновенная). В России в настоящее время в качестве перспективной рассматривается задача интродукции в сельское хозяйство гречихи татарской, Fagopyrum tataricum (Фесенко, 2017). Этот вид занимает около трети посевов гречихи в Китае. Он обладает рядом преимуществ по сравнению с F. esculentum, например, значительно более высоким содержанием в зерне флавоноидов (Zhu, 2016), а также способностью к самоопылению (Фесенко, 2010).
