Научная статья на тему 'Генетический контроль за качеством семян по электрофореграммам белков зерна'

Генетический контроль за качеством семян по электрофореграммам белков зерна Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
118
40
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Копусь Н. Г., Копусь М. М., Фирсова Т. И.

Показан генетический контроль качества семян по электрофореграммам белков зерна.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Копусь Н. Г., Копусь М. М., Фирсова Т. И.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Genetic control of seed quality by means of grain protein electropherogramms

Genetic seed quality control with the help of electrophero-gramm is described.

Текст научной работы на тему «Генетический контроль за качеством семян по электрофореграммам белков зерна»

Генетический контроль за качеством семян по электрофореграммам белков зерна

Н.Г. Копусь, М.М. Копусь, Т.И. Фирсова, Всероссийский НИИ зерновых культур

В начале 1970-х гг. в мире возникло направление исследований, которое получило название биохимической генетики (Г. Харрис). Пионерами развития этих исследований в нашей стране стали академики А.А. Созинов (ВСГИ) и В.Г. Конарев (ВИР). В Донском селекцентре эти исследования начали развиваться с 1983 г., а на Северо-Донецкой ГСХОС - с 1985 г. (М .М. Копусь). Их базисом было одновременное использование важнейших достижений молекулярной биологии (связь между генами и белками), биохимии (электрофорез, как наиболее совершенный метод разделения биополимеров) и классической генетики (гибридологический анализ).

Одним из важнейших положений биохимической генетики стало открытие того, что на биохимическом уровне в гетерозиготе всегда функционируют оба аллеля (от матери и от отца). Следовательно, в белки наследуются только по

промежуточному кодоминантному типу. В дан-

ном случае доминантность или рецессивность не пригодны. Исследованиями было установлено, что в гетерозиготном триплоидном эндосперме интенсивность электрофоретических компонентов зависит от дозы генов материнской и отцовской форм. В связи с этим у злаков на уровне отдельных зерен типичное (менделевское) соотношение классов 1:2:1 меняется на 1:1:1:1. Отсюда исходит, что семенем может быть только то, на электрофореграмме белка которого одновременно будут присутствовать все белковые компоненты матери и отца. Здесь необходимым условием является то, чтобы исходные фермы гибрида отличались между собой аллельным состоянием хотя бы по одному локусу, а на электрофореграмме семени можно было бы идентифицировать хотя бы один отцовский компонент. Это положение будет работать только тогда, когда исходные линии будут отвечать генетическому понятию «линии». В идеале это значит, что все локусы будут находиться в гомозиготном состоянии (рис. 1) и (рис. 2).

Исходя из этого положения уже разработаны пригодные для массовых анализов методики элек-

Б-19

********

Б-19

«нагчнмч^

щтти*.

Щаежж».

Б1

«Мгимв*

Б1

Од-2бС?

Од-26 С?

Рис. 1 - Электрофореграммы гибридов Р1 в зависимости от матери и отца исходных родителей: Б-1 - Безостая I, Од - 26 - Одесская 26

Рис. 2 - Особенности расщепления по электрофоре-граммам белков в популяции зерен и растений

0£оС вги вел. с1<1

Ю и 18 *А

I П 01 IV V у.й!

Рис. 3 - Первый каталог идентифицированных блоков компонентов от скрещивания сортов Безостая 1(1) и Кавказ (II), Безостая I (I) и Восход (III), Безостая 1(1) и Днепровская 521 (IV), Безостая I (I) и Одесская 26 (V), Безостая I (I) и Одесская 3 (VI б!) (1976 г.)

Рис. 4 - Каталог идентифицированных блоков компо- Рис. 5 - Каталог блоков компонентов глиадина сортов

нентов глиадина на КГ у озимых мягких пшениц (стандартная методика, 1986 г.)

озимой мягкой пшеницы при электрофорезе на ПАГЕ (стандартная методика - 1984 г.)

Рис. 6 - Каталог идентифицированных блоков компонентов глиадина тургидных (твердых) (т) озимых пшениц на КГ (стандартная методика - 1990 г.)

трофореза зерна кукурузы, каферина сорго, гели-антинина подсолнечника и других культур. Для упрощения работы по многим гибридам этих культур создаются так называемые эталоны элект-рофореграмм того или другого гибрида. По ним сравниваются электрофореграммы белков материнской линии, и отцовской линии, а также определенные компоненты отцовской линии, присутствие которых является доказательством гибридного происхождения семени.

Еще более простым является контроль генетической чистоты семян самоопылителей (пшеница, ячмень, рис, горох, соя и др.). В идеальном случае у линейного сорта все зерна должны иметь одну и ту же электрофореграмму белка (глиадина, гордеина, оризеина, легумина и др.). Мы используем эти методы при оценке линий и сортов питомников первичного семеноводства П1 и П2. Опыт показывает, что аналогичный контроль необходим и для партий семян суперэлиты, поскольку возрастает уровень механического засорения.

На рисунках 3-6 показаны каталоги блоков компонентов (аллели) глиадинов пшениц, по которым в настоящее время проводится запись формул сортов, их биотипов, а также определяется генетический потенциал (табл. 1-4).

3. Рейтинг основных генетических факторов, влияющих на качество муки

Хромо- Гли-аллели / баллы

сома 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 1 2 3 4

1А 1 8 8 8 8 2 10 6 6 6 0 2 2

1В 10 4 0 10 8 0 4 5 5 4 3 5

1Д 6 2 1 1 5 4 1 4 4 2 1 0

6А 2 2 4

6В 2 4

6Д 2 3

4. Градация сортов озимой пшеницы по генетическому потенциалу, селекции ДС-ВНИИСЗК

Сорт Глиадин Белок Рей- тинг, балл

формула оцен- ка балл % балл

1А 1В 1Д 6А 6В 6Д

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Ростовчанка 2 3+4 1 7 3 1 1 Х++ 29 17,1 15 44

Зерноградка 6 3 1 7 1 1 1 Х+ 28 16,6 13 41

Донщина 3 1 7 1 1 1 Х++ 29 15,2 6 35

Донская юбилейная 4 1 7 1 1 1 Х 27 15,3 6 33

Донская интенсивная 3 1 1 1+3 1 1+2 Х+ 28 15,4 7 34

Дон 85 5 1 7 1 1 1+2 Х+ 28 14,9 5 33

Донская полуинтенсивная 3 1 1 3 1 1 Х+ 28 14,6 3 31

Эритросперм 955 5 4 1 3 1 1 Х+ 28 14,4 2 30

Дон 9з 3 1 7 1 1 1 Х+ 28 14,2 1 29

Донская нива 4 1 7 1 1 1 Х+ 27 14,2 1 28

Колос Дона 4+5 1 1 3 1 1 Х+ 27 14,2 1 28

Донсимб 4 1 1 1 1 1+2 Х 26 14,3 1 27

Зерноградка 8 4 7+1 7 3 1 1 Х 26 14,8 4 30

Подарок Дону 4 1 2 1 1 1 Х 25 14,6 3 28

Дон 95 3 1 1 1 1+2 Х+ 28 13,9 0 28

Зерноградка 9 3 1 4 1 1 1 Х+ 28 15,5 7 35

Дар Зернограда 5+4 1 2 1 1 2+1 Х 26 15,3 6 31

Донской маяк 3+4 1 2 1+3 1 1 Х 26 15,5 7 32

1. Глиадин пшеницы с максимально выраженными признаками на генофоне сорта Безостая 1

Признак Аллели Гли-локусов хромосом

1А 1В 1Д 6А 6В 6Д

Качество 7 1 0 3 2 2

муки (4,5,3)* (4,5) (4,5,7)

Морозо- 1 5 5 3 2 2

стойкость (6,2) (13,4,2,7) (7,6,4)

Продуктив- 1 4 1 1 1 1

ность (6, 2, 4, 3) (7, 2, 3, 1) (2,3)

По всем

признакам 4, 5, 3 1, 4 5, 7 3,1 2,1 2,1

*- аллели в скобках незначительно меняют выражение признака

2. Шкала для селекционной оценки генотипов по Гли-аллелям при типичном глютенине, Ьаг<1-консистенции и уровне белка не ниже 14% (качество, морозостойкость)

Признак Аллели Гли-локусов хромосом

1А 1В 1Д 6А 6В 6Д

Отличный 2,3, 4, 5 1, 4 7, 5,4 3 1, 2 1,2

Хороший 2,3, 4, 5 1, 4 1, 2, 3 1,3 1, 2 1,2

Средний 2,3, 4, 5 2, 7,3 7, 5,4 1,3 1, 2 1,2

Удовлетво- 1+4,2,3, 2,7 1,2, 3, 1,3, 1,2, 1,2,

рительный 4, 5, 3 3 4, 5,7 3 2 2

Плохой 1, 6, 4, 2, 7 1,2, 3, 1,3 1, 2 1,2

5,3 3 4, 5,7

Продолжение таблицы 4

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Зерноградка 10 5 1 7 3 1 1+2 0 32 15,9 9 41

Ермак 3 1 7+1 3 1 1 Х++ 29 15,5 7 36

Зарница 4 1 4 3 1 1 Х++ 30 16,6 13 43

Станичная 4 1 4 1+3 1 1 Х++ 29 16,3 11 40

Зерноградка 11 3 1+7 4+7 3 1 Х+ 28 15,7 8 36

Донской сюрприз 3+4 1 7 1 1 1 Х+ 28 14,9 5 33

Ростовчанка 3 3+4 1 7 3 1 1 Х++ 29 16,5 12 41

Конкурент 4 1 7 1 1 1 Х+ 27 15,8 9 36

Памяти Калиненко 3 1 1 1 1 1 Х 26 14,4 2 28

Гарант 5 1 7 1+3 1 1 Х++ 29 13,4 -2 27

Гранит 3 1 7 1 1 1 Х+ 28 15,4 5 33

Танаис 3 1 7 1 1 1 Х+ 28 15,1 5 33

Донской простор 4 1 7 1 1 1 Х+ 28 14,5 2 30

Витязь 3 1 2 1 1 1 Х 25 13,5 -2 23

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Вояж 5 1 4 3 2 1 0 28 14,0 0 28

Новинка 13 4х - 3т+2 3 - - - 17,6 412 мг/%

Новинка 2 4 1т - 2 2 - - - 18,3 406 -

Новинка 3 13х 1т - 4т 2 - - - 17,4 413 -

Новинка 4 4 1 - 3т 1 - - - 15,5 584 -

Новинка 5 4 1 - 3т 1 - - - 15,3 511 -

Донской янтарь 4 2+1 - 3т 2+1 - - - 15,0 507 -

Дончанка 13х 4т - 3т 1 - - - 15,2 520 -

Жемчужина Дона 13х 9т - 3т 2 - - - 15,0 426 -

Топаз 4 1 - 3т 2 - - - 14,8 445 -

Гелиос 13х 4т - 3 1 - - - 14,5 443 -

Терра 13х 6т - 1 1 - - - 14,2 530 -

Аксинит 5 1 - 4т 2 - - - 15,0 450 -

Таким образом, использование белковых маркеров целесообразно при закладке семенных питомников (П-1, П-2), как поли-, так и моно-морфного сорта. В первом случае это необходимо для поддержания биотинного состава (их соот-

ношения), во втором - для поддержания чисто-линейности сорта. Во всех случаях необходим контроль за примесями, выявить которые по внешним признакам не всегда возможно.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.