CC BY
45
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
УДК 634.11:577.21
А.С. Лыжин
к.с.-х.н., ведущий научный сотрудник Н.Н. Савельева д.б.н., ведущий научный сотрудник ФГБНУ ВНИИГиСПР г. Мичуринск, Российская федерация
ГЕНОТИПИРОВАНИЕ СОРТОВ ЯБЛОНИ ПО АЛЛЕЛЯМ Я-ЛОКУСА (САМОНЕСОВМЕСТИМОСТЬ)
Аннотация
Представлены результаты ПЦР-анализа сортов яблони по аллелям S-локуса (самонесовместимость). Полный аллельный статус S-локуса установлен для сортов Валюта (S5S9), Каскад (S3S10), Красуля (S7S9), Успенское (S2S3), Фрегат (S3S10), Чародейка (S9S10), Golden delicious (S2S3). Определены относительные частоты встречаемости S-аллелей в анализируемой коллекции яблони.
Ключевые слова Сорта яблони, самонесовместимость, S-локус, молекулярные маркеры.
Самонесовместимость - генетический механизм, препятствующий инбридингу, направленный на поддержание высокого уровня полиморфности, гетерозиготности и изменчивости наследственного материала, что позволяет получить более жизнеспособное, приспособленное к условиям произрастания потомство.
Яблоня (род Malus) характеризуется гаметофитным типом самонесовместимости, детерминируемым мультиаллельным S-локусом [4], картированным в 17 группе сцепления [3]. К настоящему времени для яблони идентифицировано около 50 S-аллелей (S1-S47) [5].
S-локус включает ген S пестика, кодирующий рибонуклеазу (S-РНКазу) и несколько гомологичных SFBB (S locus F-box brothers) генов пыльцы, кодирующих особые белки (F-box proteins), специфическое взаимодействие которых при совпадении аллельных вариантов блокирует прорастание пыльцы на рыльце пестика, препятствуя тем самым самоопылению [6, 7, 8].
В настоящем исследовании представлены результаты ПЦР-генотипирования сортов яблони по отдельным аллелям S-локуса (самонесовместимость).
Экстракция геномной ДНК была проведена по методу Diversity Arrays Technology P/L (DArT) (www.DiversityArrays.com) с модификациями. Идентификацию S-аллелей проводили с использованием фланкирующих целевые локусы праймерных пар: S2 - OWB122/123 (целевой фрагмент размером 449 п.н.), S3 - FTS177/226 (500 п.н.), S5 - FTS10/11 (346 п.н.), S7 - FTS143/144 (302 п.н.), S9 - FTS154/155 (343 п.н.), Sw - FTS12/228 (209 п.н.) [1]. Контролем наличия в геноме S-аллелей являлись сорта Gala (S2, S5), Redfree (S3, S7), Fuji (S9), Prima (S2, S10) [2].
Реакционная смесь для ПЦР объемом 15 мкл содержала: 20 нг ДНК, 1,5 мМ dNTPs, 2,5 мМ MgCL2, 10 пМ каждого праймера, 1 ед. Taq-полимеразы, 2,5 мМ 10х Taq-буфера (+(NH)2SO4, -KCL).
Аллель-специфичную амплификацию проводили в термоциклере T100 производства фирмы «BIORAD» по следующей программе: 94°C - 3 мин; 30 циклов: 94°C - 15 сек, 60°C (56°C для праймеров FTS177/226) - 15 сек, 72°C - 30 сек; финальная элонгация: 72°C - 2 мин.
Разделение продуктов амплификации осуществляли методом электрофореза в 2% агарозном геле. Для определения длины амплифицированных фрагментов использовали маркер молекулярной массы Gene Ruler 100 bp DNA Ladder (Thermo Fisher Scientific).
В результате проведённых исследований получены электрофоретические спектры анализируемых
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №7-8/2016 ISSN 2410-6070_
сортов яблони для отдельных аллелей S-локуса. На рисунке 1 представлен пример электрофоретического профиля сортов яблони по аллелю S3.
J. л
2 3 ¿ 1 5 6 7 8 9 ММа» «4M» feHHi 10 м
Рисунок 1 - Электрофоретический профиль сортов яблони по аллелю S3 локуса самонесовместимости 1 - Чародейка, 2 - Кандиль орловский, 3 - Валюта, 4 - Благовест, 5 - Стрела, 6 - Жигулёвское, 7 - Гейзер, 8 - Белорусское сладкое, 9 - Freedom, 10 - Redfree (контроль), М - маркер молекулярного веса
На основании анализа полученных электрофоретических спектров продуктов амплификации аллель-специфичных праймеров сорта яблони дифференцированы по наличию в геноме отдельных аллелей S-локуса:
52 - сорта Антоновка обыкновенная, Успенское, Golden delicious;
53 - Былина, Гейзер, Жигулёвское, Имант, Каскад, Успенское, Фрегат, Golden delicious; S5 - Валюта, Памяти Нестерова, Стела, Стрела, Freedom;
S7 - Красуля;
S9 - Белорусское сладкое, Валюта, Кандиль орловский, Красуля, Чародейка; S10 - Благовест, Каскад, Фрегат, Чародейка.
В анализируемой коллекции сортов яблони наиболее распространён аллель S3, присутствующий у 42,1% генотипов. Аллели S5 и S9 идентифицированы у 26,3% сортов, S10 - у 21,1%, S2 - у 15,8% форм. Аллель S7 выявлен у одного генотипа (Красуля).
Полный аллельный статус S-локуса определён для сортов Валюта (S5S9), Каскад (S3S10), Красуля (S7S9), Успенское (S2S3), Фрегат (S3S10), Чародейка (S9S10), Golden delicious (S2S3). Однако, у большинства изучаемых сортов (63,2%) идентифицирован один S-аллель из двух, поэтому для выявления аллельного статуса S-локуса данных генотипов дополнительно необходимо проведение ПЦР-анализа по другим S-аллелям. Список использованной литературы:
1. Broothaerts, W. New findings in apple S-genotype analysis resolve previous confusion and request the renumbering of some S-alleles // Theor. Appl. Genet., 2003. - V. 106. - P. 703-714.
2. Hegedus, A. Review of the self-incompatibility in apple (Malus x domestica Borkh., syn.: Malus pumila Mill.) // International Journal of Horticultural Science, 2006. - V. 12(2). - P. 31-36.
3. Igarashi, M., Abe, Y., Hatsuyama, Y., Ueda, T., Fukasawa-Akada, T., Kon, T., Kudo, T., Sato, T., Suzuki, M. Linkage maps of the apple (Malus x domestica Borkh.) cvs 'Ralls Janet' and 'Delicious' include newly developed EST markers // Mol Breeding, 2008. - V. 22. - P. 95-118.
4. Janssens, G.A., Goderis, I.J., Broekaert, W.F., Broothaerts W. A molecular method for S-allele identification in apple based on allele-specific PCR // Theor Appl Genet, 1995. - V. 91. - P. 691-698.
5. Larsen, B., Orgaard, M., Toldam-Andersen, T.B., Pedersen, C. A high-throughput method for genotyping S-RNase alleles in apple // Mol Breeding, 2016. - V. 36(3). - P. 1-10.
6. Minamikawa, M., Kakui, H., Wang, S., Kotoda, N., Kikuchi, S., Koba, T., Sassa H. Apple S locus region represents a large cluster of related, polymorphic and pollen-specific F-box genes // Plant Mol Biol, 2010. - V. 74. -P. 143-154.
7. Okada, K., Moriya, S., Haji, T., Abe, K. Isolation and characterization of multiple F-box genes linked to the S9-and S10-RNase in apple (Malus x domestica Borkh.) // Plant reproduction, 2013. - V. 26(2). - P 101-111.
8. Sassa, H. Molecular mechanism ofthe S-RNase-based gametophytic self-incompatibility in fruit trees of Rosaceae // Breeding Science, 2016. - V. 66. - P. 116-121.
© Лыжин А.С., Савельева Н.Н., 2016
УДК 631.365
М.С. Манасян, Г.С. Манасян
аспиранты 3го года обучения ФГБОУ ВО «Красноярский государственный аграрный университет» г. Красноярск, Российская Федерация
ПРИМЕНЕНИЯ МОДЕЛИ А.В. ЛЫКОВА ПРИ ИЗУЧЕНИИ ПРОЦЕССОВ СУШКИ ЗЕРНА
Аннотация
Одним из основных принципов сушки зернового материала является требование взаимного соответствия внутреннего и внешнего тепловлагопереноса. В работе рассмотрены вопросы практического применения методики А.В. Лыкова. Цель настоящей работы - систематизация теоретических основ оптимизации процесса сушки зерна.
Ключевые слова
Сушка зерна. Модель А.В. Лыкова. Перенос влаги. Интенсификация процесса сушки.
Сушка зерна имеет выраженный нелинейный и двойственный динамический характер. Как сложный процесс она включает систему нелинейно связанных динамических распределенных подпроцессов, основные из которых заключаются [1-3] в переносе влаги (в виде воды или пара) внутри зерновок, как влажных тел (обладающих как свойствами капиллярнопористых материалов, так и свойствами коллоидных материалов) от их центра к поверхности, испарении воды и (или) пара с поверхности зерновок, переносе пара в сушильный агент и в удалении его вместе с отработавшим агентом в окружающую среду [1].
Закон внутреннего взаимосвязанного тепломассобмена коллоидных капиллярнопористых тел в виде частиц, образующих сыпучие среды был впервые получен А.В. Лыковым [1-2]. Этот закон представляет систему из двух дифференциальных уравнений, описывающих тепло- и массообмен в зерновке. И несмотря на то, что за последние почти 50 лет эти уравнения многократно воспроизведены в изданиях различной направленности, он остается до конца не понятым и до конца не принятым. Например, на конференциях Комитета по проблемам сушки и термовлажностной обработки материалов и существовавшего до него Комитета по сушке появляются выступления с идеями о том, что эти уравнения (модель Лыкова) необходимо пересмотреть. Представляется, что пересмотреть следует не уравнения Лыкова, а наше отношение к ним, как к «чистой» теории, не приспособленной для практических расчетов. Возможно, это связано с тем, что данные уравнения опередили свое время и не получили инструментария для оценки входящих в них коэффициентов и параметров.
Первое из уравнений взаимосвязанного внутреннего тепловлагообмена представляет собой общеизвестное уравнение математической физики - уравнение теплопроводности Фурье, и оно описывает изменение плотности потока теплоты в зависимости от изменения температуры зерна (коэффициентом пропорциональности выступает коэффициент теплопроводности зерна). Перенос теплоты внутри зерна происходит от зон с большей температурой (это наружные поверхностные слои зерновок) к участкам с меньшей температурой (на текущий момент времени менее нагретым слоям).
Заслуга академика А.В. Лыкова - в составлении второго уравнения, которого в общем случае до него
