CC BY
110УДК 635.64:631.527.5
А.В. Кильчевский, Л.В. Хотылева, Л. А. Тарутина, М.Н. Шаптуренко
ГЕТЕРОЗИС В СЕЛЕКЦИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ
ГНУ «Институт генетики и цитологии НАН Беларуси» Республика Беларусь, 220072, г. Минск, ул. Академическая, 27
Гетерозис как феномен превосходства гибридов первого поколения над родительскими формами по степени развития какого-либо признака впервые был открыт членом Петербургской академии наук И.Г. Кельрейтером (1766 г.) при гибридизации различных видов табака. Классические работы Ч. Дарвина показали полезность перекрестного опыления и снижение продуктивности растений при самоопылении. Впервые термин «гетерозис» был введен Дж. Шеллом в 1911 г. Обычно выделяют понятия «истинный» и «гипотетический» гетерозис. Под «истинным» гетерозисом понимается превосходство гибрида над лучшим из родителей по изучаемому признаку; через «гипотетический» гетерозис выражается превосходство гибрида над средним значением признака у обоих родителей.
Практики используют также термин «конкурсный гетерозис» как превосходство гибрида в сравнении с другими гибридами при их испытании, но вряд ли это оправдано, поскольку природа такого превосходства не связана с преимуществом гибрида над исходными формами.
К. Мазер и Дж. Джинкс [1] считают целесообразным использовать термины «положительный» и «отрицательный» гетерозис. В первом случае разница между гибридом и родителем с максимальным значением признака - положительная величина (Б1-Р1>0). Во втором случае разница между гибридом и родителем с минимальным значением признака - отрицательная величина (Г\-Р2<0). Такое деление вполне оправдано, поскольку не всегда целью селекционера является увеличение значения признака. В ряде случаев хозяйственный интерес представляют гибриды с минимальным значением признака как следствием отрицательного гетерозиса. К числу таких признаков можно отнести длину вегетационного периода в селекции на скоро-
спелость, высоту растения в селекции на ко -роткостебельность, накопление поллютантов (нитраты, радионуклиды, тяжелые металлы и др.) в селекции на экологически безопасное качество и т.д.
A. Gustafson [2] предложил различать три типа гетерозиса в зависимости от характера его проявления у гибридов: соматический -более мощное развитие вегетативных органов растения, репродуктивный - более интенсивное развитие репродуктивных органов, приводящее к повышенному урожаю семян, плодов, адаптивный - повышение приспособленности гибридов к условиям среды, их конкурентоспособность в борьбе за существование.
Th. Dobzhansky [3] на основании экспериментов с дрозофилой развил представление об эугетерозисе («настоящем» гетерозисе) и «пышности». Первый является результатом взаимодействия блоков генов, создаваемых в процессе естественного отбора в инвертированных участках хромосом. Под «пышностью» понимается ненормальный мощный рост гибридов, который может быть использован человеком, но не имеет адаптивного значения.
Существуют различные гипотезы, объясняющие генетическую основу гетерозиса (доминирования, сверхдоминирования, генетического баланса и др.).
Гипотеза доминирования была предложена C.B. Davenport [4], а затем развита D.F. Jones [5]. Н.В. Турбин [6, 7] обобщил концепцию доминантных благоприятных факторов в гете-розисном эффекте и выделил три возможных направления действия доминантных генов: подавляющее действие доминантных факторов в отношении вредных рецессивов, являющееся разновидностью аллельного взаимодействия, аддитивный эффект доминантных факторов, неаллельное взаимодействие (эпистаз). Такой
подход также не может объяснить ряд эффектов, сопутствующих гетерозису. К примеру, установлено, что между комбинационной способностью линий и их характеристикой per se не всегда существует тесная связь, что можно было бы предположить на основе теории доминирования.
Гипотеза сверхдоминирования, предложенная в начале 20-го века G. Shull [8] и Е. East [9], объясняет явление гетерозиса преимуществом гетерозиготы А1А2 над гомозиготами А1А1 и А2А2. Предполагается, что в этом случае обе аллели выполняют несколько различные функции и взаимно дополняют друг друга.
Таким образом, эффект сверхдоминирования можно рассматривать как комплементарное взаимодействие аллелей в пределах одного локуса. Такой взгляд получил подтверждение в экспериментах по моногибридному гетерозису при скрещиваниях двух линий, различающихся только в одном локусе [2, 10, 11]. Согласно гипотезе сверхдоминирования максимальный гетерозис достигается, как правило, при скрещивании неродственных особей при гетерозиготном состоянии большинства локусов, а степень проявления гетерозиса зависит от функциональных различий аллелей каждого локуса. K. Mather [12], а затем Н.В. Турбин [6] разработали теорию генетического баланса, согласно которой гетерозис - это суммарный эффект фенотипи-чески сходного действия разнородных генетических процессов. Концепции доминирования и сверхдоминирования можно рассматривать как важные фрагменты общей теории гетерозиса, дополняющие друг друга.
В.А. Струнниковым [13] разработана концепция гетерозиса, согласно которой гетерозис возникает у гибридов от линий, обладающих достаточно большим числом аддитивно действующих благоприятных генов при погашении рецессивных леталей и полулеталей. При наличии у линий рецессивных полулеталей в процессе длительной селекции возникает комплекс благоприятных генов, уравновешивающий негативное действие рецессивного гена на жизнеспособность. При гибридизации таких линий проявляется положительное действие компенсационного комплекса генов и снимается отрицательное действие рецессивных генов, в результате чего возникает гетерозис.
Одной из возможных причин гетерозиса является межаллельное взаимодействие (эпи-
стаз). Как известно, существуют три основные формы эпистатического взаимодействия генов - аддитивно-аддитивный, аддитивно-доминантный и доминантно-доминантный эпистаз.
C.J. Goodnight [14] провел анализ роли эпи-стаза в проявлении гетерозиса и показал, что при аддитивно-доминантном и доминантно-доминантном эпистазе изменяется проявление гетерозиса в отдельном локусе, т.е. внутрило-кусный гетерозис является функцией генетического фона.
Изучая связь гетерозиса с неаллельными взаимодействиями генов, нами было установлено, что, хотя и существует корреляция между этими двумя явлениями, тем не менее, гетерозис может проявляться и при отсутствии неаллель-ного взаимодействия. Убедительно подтверждают это результаты анализов компонентов гетерозиса по ряду количественных признаков у гибридов кукурузы [15]. Было показано, что в тех случаях, когда положительный гетерозис проявлялся в присутствии неаллельного взаимодействия, то оно было дупликатного типа. Комплементарный тип эпистаза не встречался ни у одного из проанализированных гибридов. Подобные закономерности встречаются крайне редко. В литературе, если и отмечается связь между высоким и положительным гетерозисом и неаллельным взаимодействием, то, как правило, это взаимодействие бывает комплементарного типа, что и нашло подтверждение при изучении диаллельных гибридов F1 тепличного томата и перца сладкого [16, 17, 18]. В генетическом контроле признаков, определяющих урожай плодов, присутствовал эпистаз комплементарного типа, обусловленный одной или несколькими родительскими формами. Однако уровень гетерозиса, наблюдаемого у разных гибридов с участием этих форм, не всегда находится в прямой зависимости от эпистаза. Было показано, что высокие оценки доминирования, равно как и присутствие неаллельного взаимодействия, не всегда сопровождаются более высоким гетерозисом. Вероятно, все три типа генного действия (аддитивность, доминирование, эпистаз) совместно управляют конечным выражением гетерозисного эффекта, и гетерозис не может быть объяснен действием какой-либо одной генетической причины, каким-либо одним ти-
пом взаимодействия генов. Гетерозис следует рассматривать как суммарный эффект феноти-пически сходного действия разнородных генетических процессов, и, по-видимому, в основе разных форм проявления гетерозиса лежат разные генетические причины [6, 7].
Важную роль в проявлении гетерозиса играет наличие генетической дивергенции между исходными формами. В настоящее время для анализа генетической дивергенции широко применяются методы молекулярного маркирования (ЯБЬР, ЯЛРБ, ЛБЬР, ББЯ), что позволяет сгруппировать изучаемый материал по степени генетического родства. А.Е. Ме1сЫп§ег [19] изучил возможность использования молекулярных маркеров для гетерозисной селекции на примере ряда культур (пшеница, рис, рапс, бобы) и показал, что ДНК маркеры эффективны в установлении генетических различий между изучаемыми генотипами, группировке и классификации исходного материала и выборе родителей для создания базовых популяций в гетерозисной селекции. Автором показано, что ДНК-маркеры могут применяться для идентификации групп генетически сходных генотипов, однако эффект гетерозиса не может быть предсказан на основе генетических расстояний с использованием ДНК-маркеров. Для этой цели необходимо применять полевые эксперименты.
Гетерозис, как феномен превосходства гибрида над родителями по изучаемому признаку, проявляется в конкретных условиях среды и подвержен явлению взаимодействия генотипа и среды. При изучении родителей и гибридов в различных условиях среды тип наследования в конкретной гибридной комбинации может изменяться в широких пределах. Причина этого - выявленное В. А. Дра-гавцевым [20, 21] явление переопределения генетической организации количественных признаков. Автором показано, что при смене лимитирующих факторов происходит смена спектра локусов, детерминирующих развитие признака, а также смена спектра модулей -элементарных единиц описания организации системы количественного признака. В связи с этим селекция на гетерозис, как и любая иная селекционная схема, должна быть экологически целенаправлена на конкретную совокупность сред (почвенно-климатические
и агротехнические условия возделывания в предполагаемом регионе использования сорта, специфика распространения патогенов и вредителей в регионе, а также чередование абиотических стрессов в онтогенезе).
R.E. Comstock [22] разработал концепцию целевой популяции (совокупности) сред (target population of environments-TPE), которая является реализацией принципа экологической целенаправленности селекционного процесса. Автор высказал предположение о том, что каждая программа периодического отбора должна соответствовать определенной ТРЕ. Австралийские исследователи M. Cooper и D.W. Podlich [23] развили методологию ге-терозисной селекции в ТРЕ и провели компьютерное моделирование такой селекции в зависимости от уровня доминирования (неполное, полное, сверхдоминирование) и типа взаимодействия. Ими развито представление о многосредовых испытаниях (multi-environment trials-MET) как выборке сред из ТРЕ для оценки генотипов и показана связь эффективности отбора для ТРЕ в МЕТ
AGT = i h ht r (. „ о ( ),
T m m t g (MT) p(m)'
где hm и ht есть квадратные корни наследуемости в МЕТ и ТРЕ соответственно; r -
g (MT)
генетическая корреляция между результатами МЕТ и ТРЕ, op(m) - квадратный корень средней фенотипической вариансы при оценке каждой из них в МЕТ, im - стандартизированный селекционный дифференциал.
Таким образом, эффективность отбора для ТРЕ зависит от правильности выбора МЕТ, что определяется теснотой связи по rg(MT). Авторами показано, что при сильном взаимодействии генотип-среда эффективность селекции на гетерозис для ТРЕ снижается, а при ограниченной выборке МЕТ может происходить дизруптивная селекция (специфическая адаптация к определенным наборам сред). Последнее выгодно только в предсказуемых условиях среды (почвенные условия региона и т. п.). Если взаимодействие генотип-среда связано с непредсказуемыми условиями, то целесообразно создавать гибриды с широкой адаптацией. Авторы развили концепцию «взвешенной селекционной стратегии», суть которой сводится к тому, что МЕТ должна обе-
спечивать максимальное приближение к ТРЕ, что приводит к максимальной эффективности селекции на гетерозис. Последнее особенно важно в ранних поколениях, когда испытание большого количества генотипов проводится в небольшом количестве сред.
Для оценки адекватности условий МЕТ относительно ТРЕ можно использовать предложенную А.В. Кильчевским [24] концепцию основных совокупностей сред в селекционном процессе:
1) совокупность сред должна моделировать разнообразие предсказуемых и непредсказуемых условий производства в том регионе, для которого ведется отбор;
2) схема селекционного процесса должна позволять вести оценку не только среднего значения генотипа, но и его экологической стабильности, а также давать возможность анализировать и оптимизировать параметры среды как фона для отбора;
3) в селекционном процессе должен быть реализован принцип экологической направленности на конечную совокупность сред -производственные условия региона, где будет возделываться сорт. Для этого можно использовать 3-4 сорта-тестера на всех этапах селекции.
По мере изучения явления гетерозиса накапливалась информация о механизмах его проявления на различных уровнях (молекулярном, биохимическом, физиологическом, клеточном, организменном). Рядом авторов показано, что гетерозисные гибриды получаются при гибридизации родителей, разнокачественных по биохимическим показателям: содержанию жира, общего и белкового азота, минерального и органического фосфора, сахара, декстринов, крахмала [25].
Важным процессом, обеспечивающим реализацию гетерозиса у гибридов, является снижение уровня метилирования ДНК у гибридных организмов, что обеспечивает активизацию генов [26, 27]. Л.Б. ТБайапБ й а1. [27] установили, что в стрессовых условиях уровень метилирования может повышаться, подавляя экспрессию генов в геноме, однако действие стресса на метилирование ДНК сильнее сказывается у инбредных организмов, чем у гибридов.
Возможный механизм проявления гетерози-
са на молекулярном уровне - межаллельная комплементация и образование молекулярной гетерогенности ферментов растений. Одним из первых сделал предположение о связи между сверхдоминантностью и межаллель-ной комплементарностью Дж. Финчем [28]. Гипотеза предполагала преимущество «гибридных» белков в гетерозиготе в сравнении с гомомультимерами гомозигот. По современным представлениям многие ферменты состоят из нескольких полипептидов, кодируемых отдельными аллельными и неаллельными генами. Такие полипептиды могут соединяться в гомополимеры и гетерополимеры, и отдельные ферменты могут существовать в виде серии полимеров разного размера, например, ди-, тетрамеров и т.д. [29]. В результате образуется ряд изоферментов, отличающихся физико-химическими свойствами.
Рядом авторов обнаружен молекулярный гетерозис в одном локусе, связанный с активностью ферментов: алкогольдегидрогена-зы у кукурузы [30], глутаматдегидрогеназы у кукурузы [31], алкогольдегидрогеназы у дрожжей [32].
Н.К. Srivastava [33] считал, что гибриды в сравнении с инбредными организмами отличаются более сбалансированным метаболизмом на клеточном и органельном уровне, главная причина которого - неал-лельная комплементация генов. Согласно D.de V^nne, F. Коёо1рЬе [34] межаллельная комплементация обеспечивает образование гетерополимеров, которые обладают повышенной активностью. G.C. Leonardi et al. [35] связали полиморфизм по сумме протеинов с полевой характеристикой простых гибридов кукурузы и показали, что такая связь существует, причем степень полиморфизма может использоваться как молекулярный индикатор гетерозиса.
На первой Международной конференции по гетерозису в 1952 г. в Мексике G.G. Mangelsdorf [36] предложил для объяснения физиологических причин гетерозиса концепцию лимитирующих факторов или физиологических «узких мест» (вой^^ек -горлышко бутылки). Согласно этой концепции в каждый момент жизни физиологические процессы любого, даже наиболее жизнеспособного организма ограничены
лимитирующими факторами (физиологическими узкими местами). Такие узкие места возникают в результате взаимодействия кон -кретных локусов генотипа со средой. Узкие места могут быть ослаблены или устранены путем оптимизации лимитирующих факторов среды или путем замены аллеля в локусе на более эффективный аллель. Гибриды превосходят инбредные линии потому, что у них уменьшается число узких мест. Поскольку инбредные линии различаются по наличию узких мест, при гибридизации может происходить их взаимная компенсация и проявляется эффект гетерозиса. Эта концепция хорошо объясняет гетерозис как эффект проявления взаимодействия гибридного генотипа с конкретной средой.
КН. Иа§ешап й а1. [37] предложили кон -цепцию метаболического баланса для объяснения эффекта гетерозиса. Согласно этой кон -цепции, признаки развиваются как результат биохимических реакций, каждая из которых управляется одним или более специфическими энзимами. Эффект гетерозиса проявляется в координации всех реакций и систем для эффективного роста в данной среде. Концепция дополняется следующими элементами:
1) инбредные линии у кукурузы могут иметь несбалансированные метаболические системы с энзимами, контролирующими различные уровни активности (от высокого до низкого);
2) у высокоинбредных линий некоторые важные энзиматические реакции могут сильно подавляться;
3) инбредные линии могут различаться по ограничениям, связанным с эффективностью энзимов и при успешном выборе комплементарных родительских линий может быть получен гибрид со сбалансированной системой метаболизма.
Концепция Я.И. Иа§ешап е! а1. близка к концепции Л.О. Мап§е1вёогГ.
Концепция комплементации биохимических систем связывает воедино гипотезы доминирования и сверхдоминирования, поскольку она основана на взаимодействии множественных аллелей и межгенной ком -плементации, в результате чего происходит усиление биохимических процессов.
Белорусскими генетиками [38, 39] предложен биоэнергетический подход к анализу явления гетерозиса. В.В. Титок [39] сформулировал основные положения биоэнергетической концепции гетерозиса, согласно которой гетерозис обусловлен биоэнергетическим балансом, возникающим в гетерозиготном состоянии при снятии генетического блокирования за счет компенсаторного действия геномов родительских форм, несущих сегрегированные локусы «узких мест» энергетического метаболизма. Положительная комплементация между фотосинтезом и различными звеньями дыхательного метаболизма обусловливает увеличение эффективности энергообмена, его стабильности и приводит к гетерозису. Автором выявлена взаимосвязь между активностью биоэнергетических процессов на ранних этапах онтогенеза и эффектами общей комбинационной способности по продуктивности у кукурузы, томата, люпина желтого и льна-долгунца. Показано, что гетерозис обусловлен высокой сбалансированностью активности функционирования основных энергообразующих систем (фото-фосфорилирование, окислительное фосфо-рилирование, гликолиз, пентозофосфатный путь, цикл трикарбоновых кислот) и ростовых процессов в ходе онтогенеза.
Рядом авторов выявлено, что гетерозис-ные гибриды отличаются от исходных форм по митотической активности [40, 41, 42], активности фотосинтеза [43, 44, 45, 46, 47, 48], активности митохондрий и пластид [49, 50, 51], содержанию эндогенных регуляторов роста [52, 53].
Исследована эффективность использования биохимических характеристик в предсказании генетического потенциала исходного материала у перца сладкого на основе термогравиметрического анализа запасных компонентов семян [54]. Одним из критериев, позволяющих оценить гетерогенность химического состава запасных компонентов семян служила энергия активации. Оценивали потерю массы образцов и энергию активации на этапах сгорания: 230-300оС (деструкция протеинов), 350-450оС (деструкция жирных кислот), 470-600оС (деструкция свободных нуклеотидов и нуклеиновых кислот).
Рис. 1. Трехкластерная модель гетерогенности коллекции перца сладкого, построенная по данным анализа К-средних с минимизацией внутригрупповых дистанций (Ыайзйса, 99).
На основе полученных данных коллекция селекционных образцов перца сладкого была расклассифицирована методом Ward и разделена на три группы на основе минимизации внутрикластерной изменчивости с использованием программного пакета Statistica (Рис. 1). Оценка эффекта гетерозиса у гибридов, полученных в межгрупповых скрещиваниях, показала, что использование
г = 0,44
во
J0
I го о -20
о
О О S
О о ! 1
О О _. I '
1 и ЬС о 1
о 0 О I
20 25 D
a
в гибридизации одной из линий первой группы позволяет получать высокогетерозисное потомство. При межкластерных скрещиваниях линий второй и третьей групп, в которых дистанции не превышают 10 геометрических величин (евклидовы расстояния) значимых положительных эффектов не обнаружено. Полученные данные подтверждены корреляционным анализом (Рис. 2).
г = 0,52
20 25 D b
Рис. 2. Геометрическое изображение линейной корреляционной связи величины генетических дистанций родительских форм перца сладкого и эффекта гетерозиса гибридов F1, рассчитанных на основе данных термогравиметрического анализа для: (а) гипотетического (МРН - mid parents heterosis), (b) истинного (HPH - high parents heterosis) гетерозиса.
Полученные результаты свидетельствуют в пользу возможности использования кинетических показателей термодеструкции семян перца сладкого для анализа гетерогенности исходного селекционного материала и создания гетеротических групп.
Новые перспективы в исследовании эффекта гетерозиса раскрывают современные методы молекулярной генетики, которые позволяют изучать вариабельность отдельных участков ДНК и исследовать структурную и неструктурную зоны
генома. Изменчивость на этом уровне во много раз выше, чем ее фенотипическое проявление.
В настоящее время ведутся обширные исследования, направленные на поиск марке-
ров, сцепленных с гетерозисом. На различных культурах с использованием разных типов ДНК-маркеров получены разноречивые результаты (Табл. 1).
Таблица 1
Сопряженность генетической дивергенции (GD) с величиной гипотетического гетерозиса (MPH - mid-parent heterosis) для некоторых сельскохозяйственных культур.
Вид N* r DNA маркер Исследователи
Кукуруза 123 0,87 RFLP Smith O. et al., 1990
148 0,6 RFLP Benchimol L. et al., 2000
40++ 0,83 RFLP
80+ 0,19 RFLP
Перец сладкий 21 -0,14 AFLP Geleta L.F et al., 2004
Рапс 21 0,58 RFLP Diers B. et al., 1996
178 0,36 - 0,49 AFLP Shen J. et al., 2006
Горчица 24+/++ 0,42 RAPD Jain A. et al., 1994
Капуста белокочанная 42 0,3 RAPD Шаптуренко М. и др., 2008 (не опубликовано)
Рис 70 0,33 SSR Renming Z. et al., 2005
28+/++ 0,47 RFLP+SSR Maroof S. et al., 1997
21+ -0,15 RFLP+SSR
45 0,56 SSR Cho Y. et al., 2004
45 0,02 RAPD
99 0,57 (для ОКС) SSR Xiao C.Liu & J.L.Wu, 1998
Соя 48 0,08 RFLP Cerna F. et al., 1997
Сорго 162 0,42 RFLP Jordan D. et al., 2003
Подсолнечник 42 0,21 AFLP Cheres M. et al., 2000
81 0,76 AFLP
36 0,21 RAPD Сиволап Ю. и др., 1998
Пшеница 21 0,33 RFLP Martin J. et al., 1995
42 -0,20 RFLP Perenzin M. et al., 1998
42 0,18 RAPD
100 0,07 RFLP
100 0,12 RAPD
56 0,35 RAPD
63 -0,3 RAPD Шаптуренко М. и др., 2004
Примечание. * N - число гибридных комбинаций;
+ скрещивания между неродственными линиями, принадлежащими одному генному пулу / гетеротической группе;
++ скрещивания между линиями, принадлежащими разным генным пулам / гетеротическим группам.
Основываясь на опубликованных данных по кукурузе, Л. Ме1еЫп§ег [55] суммировал взаимодействие величины генетических дистанций (ОО)
и гипотетического гетерозиса (МРН) и заключил, что их сопряженность (ОО-МРН) уменьшится, если маркеры, используемые для вычисления ОО,
не связаны с QTL (quantitative trait loci). Следовательно, GD оценка, основанная исключительно на произвольном наборе DNA маркеров не перспективна для предсказания продуктивности гибридов F1 или любого из ее компонентов.
H. Becker & W. Link [56], обсуждая вопрос оптимизации гетерозисной селекции,
модифицировали схему предложенную А. Ме1сЫп§ег (Рис. 3) и заключили, что: (1) существуют максимальные внутрипуловые дистанции, которые должны быть идентифицированы, (2) существует оптимум межпу-ловых дистанций, который не должен быть превышен.
Рис. 3. Схематическое представление связи между гипотетическим гетерозисом для урожая и генетической дивергенцией, оцененной с помощью неселективных DNA маркеров: (1) скрещивания между родственными линиями; (2) внутригрупповые скрещивания между неродственными линиями, принадлежащими к одному генному пулу; (3) - (5) скрещивания между линиями, принадлежащими разным генным пулам (H. Becker &
W. Link, 2000).
Следовательно, гетерозис при отдаленной гибридизации и большом генетическом расстоянии родительских форм может и не проявляться в связи с несбалансированным функционированием геномов в гибридном генотипе.
В настоящее время в Институте генетики и цитологии НАН Беларуси проводятся исследования ДНК-гетерогенности коллекций перца сладкого, капусты белокочанной и брюссельской для оптимизации их селекции на гетерозис. Разностороннее изучение образцов капусты белокочанной методами молекулярной и классической генетики позволило выделить перспективные образцы для селекции на гетерозис.
На основе маркерной селекции перца сладкого отобраны высокополиморфные линии, при использовании которых в гибридизации в качестве одного из компонентов скрещивания возможно получение высокогетерозисного потомства [57].
Одно из важных проявлений гетерозиса -стабилизация урожайности в различных средах. Согласно теории генетического гомеостаза
1.М. Lerner [58] преимущество гетерозигот над гомозиготами выражается в двух аспектах: 1) онтогенетическая саморегуляция, основанная на общей способности гетерозигот оставаться в норме канализированного развития; 2) саморегуляция популяций, базирующаяся на естественном отборе наиболее приспособленных форм. Автор считал, что селективное преимущество гетерозигот базируется на аддитивном действии генов со сверхдоминированием в отношении приспособленности, на что указывает большая инцухт-депрессия признаков, связанных с приспособленностью. Если рассматривать среднее значение признака и средовую чувствительность как относительно самостоятельно наследуемые слагаемые фенотипического проявления признака, можно выяснить, как проявляется эффект гетерозиса по этим слагаемым фенотипа.
Дж.Д. Джинкс [59] предлагает рассматривать средовую чувствительность признака, целиком или частично находящемся под кон -тролем той же самой генетической системы, которая определяет среднее значение фенотипа. Автор считает в связи с этим возмож-
ным определять гетерозис по средовой чувствительности любого признака. Он будет положительным, если проявляет большую средовую чувствительность, чем его наиболее чувствительный родитель Р Такой гетерозис выгоден в контролируемых условиях среды. Гетерозис может быть и отрицательным при более низкой чувствительности в сравнении с наименее чувствительным родителем.
Общая теория гетерозиса должна охватывать различные уровни организации живого (от молекулярного до организменного). В то же время еще недостаточно изучены эффекты гетерозиса на более высоком уровне - популяционном и
биогеоценотическом, хотя они представляют несомненный интерес, поскольку гетерозис как явление поддерживается эволюцией и обеспечивает преимущество гетерозигот в природных экосистемах. Г.В. Филатов [60] предложил схему формирования гетерозиса на разных уровнях организации организма. Однако ее целесообразно дополнить средовым аспектом, так как гетерозис - явление, возникающее в конкретных условиях среды и может не проявляться в других в результате специфического взаимодействия генотип х среда. Такая схема позволяет объяснить и адаптивные преимущества гетерозигот (Рис. 4).
Уровни организации организма
Взаимодействие генотип среда
а
д
е р
с
Рис. 4. Формирование гетерозиса на разных уровнях организации организма (по Филатову, 1988 г., с дополнениями).
Практическое использование эффекта гетерозиса зависит от биологических особенностей растения, и в первую очередь от биологии цветения. Для самоопылителей, у которых можно
получить достаточное количество гибридных семян (томат, перец, баклажан и др.), а также ряда перекрестников (кукуруза), наиболее приемлемым является создание межсортовых или
межлинейных гибридов. Для перекрестников, у которых технически сложно получить гибридные семена при скрещивании лучших линий (рожь, многолетние травы), целесообразно создавать синтетические сорта, состоящие из ряда линий. Для вегетативно размножаемых культур эффект гетерозиса, выявленный в различных типах скрещиваний, может быть закреплен при вегетативном размножении (картофель, плодовые, ягодные культуры). В любом случае необходима система скрещиваний для оценки способности линий давать при гибридизации с другими сортами или линиями гетерозисное гибридное потомство, обладающее повышенной жизненностью и урожайностью, - комбинационной способности [61, 62].
О.К Брга§ие, Ь.Л. ТаШш [63] выделили понятия общей (ОКС) и специфической (СКС) комбинационной способности. ОКС выражает среднюю ценность родительской формы в гибридных комбинациях с ее участием и измеряется средним значением отклонения признака у всех ее гибридов от общего среднего
по всем гибридам диаллельной схемы. Понятие СКС используется для характеристики отдельных гибридных комбинаций, когда они оказываются хуже или лучше, чем предполагалось на основании только ОКС изучаемых родительских форм. СКС каждой гибридной комбинации определяют отклонением величины признака для этой комбинации от суммы ОКС двух родителей [61, 62, 64].
Схемы скрещиваний для оценки комбинационной способности можно подразделить на би-, три - и полипарентальные (Табл. 2). Бипарен-тальные скрещивания производят между двумя родителями, трипарентальные - между тремя, а полипарентальные - между испытуемой линией, опыленной другими сортами, линиями или клонами. Бипарентальные скрещивания делятся на диаллельные (гибридизация в пределах одного набора линий) и факториальные (гибридизация между двумя неодинаковыми наборами линий). По такому же признаку трипарентальные скрещивания подразделяют на трипарентальные и трифакториальные.
Таблица 2
Схемы скрещиваний, используемые для оценки комбинационной способности
Число родителей гибрида Бипарентальные - А х В Трипарентальные (А х В) х С Полипарентальные А х В, С, Д ... К
Диаллельные Факториальные (топкроссы) е <и ы н е « н е
Число наборов генотипов Полные Неполные С реципрокными комбинациями Без реципрокных комбинаций Метод реципрок-ныхтестеров ы н ь л лел л л « риТ ь л а и р 1 -е и р рТ Поликросс л ы п о е о и ч о б о в С
Число гибридных комбинаций Метод 1 - т2 Метод 2 - / т(т+1) Метод 3 - т(т-1) Метод 4 - / т(т-1) пхт т1хт2+ +т2хт1 т1х хт2 2К+ (т1хт2) / т(т-1)х х(т-2) т.х хт.хтк т т
Авторы Б. Гриффинг Н.В. Турбин Л.В. Хотылева Л.А. Тарутина К.Хинкельман В.Г. Вольф О. Кемпсорн А.В. Кильчевский Дж. Раулингс Я. Вожда К. Кокерхам К. Франдсен О.О. Кедров-Зихман Н.В. Турбин, Л.В. Хотылева
Для самоопылителей наиболее часто используют факториальные и диаллельные скрещивания (полные и неполные). К факториальным скрещиваниям относятся топкроссы и сетпро-сы. Топкросс - метод оценки комбинационной способности линий, при котором все линии набора скрещивают с одним или несколькими тестерами.
В.К. Савченко [65] предложил модификацию топкросса - сетпрос (сетевые пробные скрещивания). В этом варианте факториаль-ных скрещиваний изучаемый набор линий ранжируется по продуктивности или другому селектируемому признаку, после чего линии с нечетными номерами рангов включают в первый набор, а линии с четными номерами - во второй. Линии одного набора скрещиваются с линиями другого набора по принципу «каждый с каждым».
Матрица скрещиваний топкросса (при нескольких тестерах) имеет квадратный или прямоугольный вид. При обратных гибридных ком -бинациях наборы родителей в матрице меняются местами. Назначение топкроссов - предварительная оценка комбинационной способности линий перед их включением в диаллельные скрещивания, а также детальный анализ общей и специфической комбинационной способности. Топкроссы незаменимы при работе с двумя наборами генетически разнокачественных генотипов (стерильные и фертильные формы, генотипы разного уровня плоидности и др.).
О. КетрШогпе [66] разработал статистический аппарат для оценки комбинационной способности линий в топкроссах.
Заключительным этапом анализа комбинационной способности генотипов в селекционном процессе являются диаллельные скрещивания. При этом различают 4 метода, когда в исследование включают:
1) т родительских форм, а также гибриды от прямых и обратных скрещиваний - т2 генотипов;
2) т родительских форм и прямые гибриды - т(т+1)/2 генотипов;
3) только прямые и обратные гибриды -т(т-1) генотипов;
4) только прямые гибриды - т(т-1)/2 генотипов.
Статистический аппарат для оценки эффектов и варианс ОКС и СКС разработан австра-
лийским генетиком B. Griffing [67] и детально изложен в работах [62, 67].
Обычно оценка комбинационной способности линий проходит в два этапа. На первом этапе комбинационная способность большого количества материнских и отцовских линий оценивается методом топкроссов с одним или несколькими тестерами. При этом главный интерес представляет общая комбинационная способность. На втором этапе лучшие отобранные линии скрещиваются между собой по диаллельной схеме по принципу «каждый с каждым» и отбор ведется как по ОКС, так и по СКС.
Такой подход позволяет проработать большой объем селекционного материала на первом этапе (топкросс) и существенно его уменьшить на заключительном. К примеру, анализ 100 линий в диаллельных скрещиваниях потребовал бы испытания 10000 образцов, а ступенчатая оценка в топкроссах и диаллельных скрещиваниях позволяет оценить на первом этапе 100-300 комбинаций (1-3 тестера) и на втором при отборе 10 лучших форм -100 ком -бинаций.
Однако эта схема имеет и недостатки. Ге -нетическая природа гетерозиса, как известно, предполагает возможность использования ге-терозигот и эффекта сверхдоминирования. Отбор на общую комбинационную способность методом топкроссов не обеспечивает выделения локусов, в которых действует сверхдоминирование, играющее важную роль в проявлении эффекта гетерозиса. В топкроссах ведется отбор линий, несущих идентичные аллели (доминантные либо рецессивные), но не происходит перераспределение доминантных и рецессивных аллелей между испытуемыми линиями. Отбор сверхдоминантных локусов начинается только на стадии диаллельных скрещиваний, когда число изучаемых форм значительно сокращается. В результате теряется возможность эффективного отбора по локусам, проявляющим сверхдоминирование, среди всех испытуемых линий.
В связи с этим А.В. Кильчевским [68] предложен новый метод оценки комбинационной способности сортов (линий) с целью максимального использования эффекта сверхдоминирования в селекции на гетерозис. Метод основан на принципе реципрокности, который
обеспечивает отбор сверхдоминантных локу-сов. Для оценки комбинационной способности испытуемых сортов (линий) предлагается использовать два тестера А и В, гибрид между которыми дает эффект гетерозиса. Экспериментальная проверка метода реципрокных тестеров была проведена А.В. Кильчевским, М.М. Добродькиным в селекции партенокар-пических гибридов томата на основе функциональной мужской стерильности для пленочных теплиц. Лучшие отцовские и материнские формы скрещивались по схеме топкроссов, их испытание позволило выделить и передать в ГСИ перспективный гибрид Fj для пленочных теплиц Даша, районированный в Беларуси в 2004 году.
Предложенная схема отбора генотипов в селекции на гетерозис превосходит классическую схему топкроссов с последующими диаллельными скрещиваниями при отборе по генам, проявляющим эффект сверхдоминирования и не уступает ей при отборе по аддитивным и доминантным генам.
Гетерозисная селекция позволяет повысить не только урожайность и другие хозяйственно-ценные признаки, но и приспособленность гибридов. J.M. Lerner [58] в развитой им теории генетического гомеостаза показал, что преимущество гетерозигот выражается в онтогенетической саморегуляции, основаной на общей способности гетерозигот оставаться в норме канализированного развития. В монографии Л.В. Хотылевой, Л. А. Та-рутиной [69] обобщены сведения о больших адаптивных возможностях гибридов по сравнению с родительскими формами. B. Griffing, G. Langridge [70] в модельном эксперименте с арабидопсисом установили, что гетерози-готы имеют преимущество перед гомозиготами именно в неблагоприятных для роста условиях и могут его не иметь при оптимальных условиях. В. А. Rojas, G.F. Sprague [71] показали, что эффекты специфической комбинационной способности взаимодействуют со средой сильнее, чем эффекты общей комбинационной способности. А. А. Жученко [72] выделил среди основных преимуществ гибридной селекции по сравнению с традиционными методами возможность лучшего сочетания высокой общей и специфической адаптивности растений.
Сокращение длительности цикла гетерозис-ной селекции, а также необходимость оценки комбинационной способности линий в опытах с повторностями создают хорошие предпосылки для использования экологических подходов в селекционном процессе. К их числу следует отнести оценку приспособленности исходных форм и полученных на их основе гибридов в различных условиях среды. При этом необходимо использовать два экологических подхода:
1) оценивать общую и специфическую адаптивную способность генотипов в различных условиях среды на каждом этапе селекции;
2) экологически организовать селекционный процесс, подбирая среды для параллельного (в течение года) и последовательного (в течение ряда лет) испытания генотипов таким образом, чтобы средовые условия канализировали генетическую изменчивость в направлении максимальной продуктивности в будущем регионе возделывания гибридов (TPE-target population of environments - целевая совокупность сред).
Существуют различные подходы к оценке адаптивной способности генотипов. Подробное их рассмотрение представлено в работах Л.В. Хотылевой, Л. А. Тарутиной [69], А.В. Кильчевского, Л.В. Хотылевой [73, 74], C.S. Lin, MR. Binns [75] и др.
H.G. Oka [76] определил общую адаптивную способность (ОАС ) как способность культур давать постоянно высокий урожай в различных условиях произрастания, а специфическую адаптивную способность (САС) - как способность реагировать и быть устойчивыми к специфическим условиям (засуха, холод или вредители).
А.В. Кильчевским, Л.В. Хотылевой [73, 74, 77] разработан метод генетического анализа, основанный на испытании генотипов в различных средах и позволяющий выявить общую и специфическую адаптивную способность генотипов, их стабильность, селекционную ценность генотипа и вести отбор по адаптивной способности в зависимости от поставленной селекционной задачи. Наряду с оценкой ОАС и САС метод позволяет дать информацию о средах как фонах для отбора.
Под адаптивной способностью понимается способность генотипов поддерживать свойственное ему фенотипическое выражение
признака в определенных условиях среды. Общая адаптивная способность генотипа (ОАС) характеризует среднее значение признака в различных условиях среды, специфическая адаптивная способность (САС) - отклонение от ОАС в определенной среде.
Предлагаемый метод оценки ОАС и САС основан на испытании популяции из n генотипов в m средах. Число повторений равно с. Тогда
xikr= u + У, + dk+ (vd)ik + ejkr,
где Xikr - фенотипическое значение i-того генотипа, выращенного в k-той среде в r-том повторении; u - общая средняя всей совокупности фенотипов; у - эффект i-того генотипа; dk - эффект k-той среды; (vd)ik - эффект взаимодействия i-того генотипа с k-той средой; eikr - эффект, обусловленный случайными причинами и отнесенный к ikr-тому фенотипу [69].
Для установления существенности вкладов генотипов, сред и взаимодействия между ними в фенотипическую изменчивость популяции используется двухфакторный дисперсионный анализ [69, 78].
Интерпретация результатов дисперсионного анализа зависит от предположений относительно изучаемого материала. Если генотипы и среды являются неслучайными выборками, их эффекты считаются фиксированными и можно получить информацию о конкретных генотипах и средах. В этом случае используется модель I, в которой все эффекты, кроме независимо варьирующей е^, рассматриваются как постоянные величины. Величина е^ распределена нормально с нулевым средним и вариансой, равной o2e. Если генотипы являются случайной выборкой из популяции, а среды - случайной выборкой из совокупности сред, используется модель II. В этом случае можно получить информацию о параметрах популяции генотипов в определенной совокупности сред. Изложение методик оценки ОАС, САС и экологической стабильности приведено в работах [73, 74].
Предлагаемая методика оценки стабильности основана на объединении линейной и нелинейной части реакции генотипа на среду и этим отличается от метода R.W. Finlay, G.N. Wilkinson [79], где мерой стабильности является линейная реакция, метода G. Wricke
[80], где стабильность оценивается по нелинейной реакции и методов S.A. Eberhart, W.A. Russell [81], G.C.C. Tai [82], где введены соответствующие параметры линейной и нелинейной реакции генотипа.
Введем понятие относительной стабильности генотипа:
Sgi = KACi / (u + OACi)] x 100 %
Этот показатель позволит сравнивать результаты опытов, проведенных с различным набором культур, генотипов, сред и изучаемых признаков. По существу, относительная стабильность генотипа аналогична коэффициенту вариации при изучении его в ряде сред.
Реакцию генотипа на улучшение условий среды можно определить по величине коэффициента регрессии генотипа на среду [79, 81]
Окончательная оценка селекционного материала зависит от поставленной селекционной задачи.
Основными можно считать следующие направления адаптивной селекции:
1) отбор на САС к определенной среде;
2) отбор на ОАС к ряду сред;
3) отбор на ОАС с учетом стабильности [77]. Последнее направление предполагает наряду с ОАС контролировать стабильность и по существу является попыткой получения селекционной аналогии двух форм естественного отбора - движущей и стабилизирующей [83], т.е. того совершенного механизма, который создала природа для выделения наиболее приспособленных форм.
Отбор на ОАС с учетом стабильности требует определенного селекционного критерия, позволяющего сочетать в генотипе продуктивность и стабильность.
Предлагается определить селекционную ценность генотипа СЦГ следующим образом: СЦГ = u + ОАС - p^CACi. Обычный селекционный критерий р = 2,3 вряд ли применим, так как при большой aCACi возможны отрицательные значения СЦГ. В качестве первого приближения к достижению оптимального баланса при отборе
по продуктивности и стабильности предлагается использовать среднее значение СЦГ. в популяции, примерно равное 0,5и. Тогда нетрудно установить связь между относительной стабильностью генотипов в среднем для популяции
=
и числом
100
2s
S J
Такой подход означает, что при низкой убудет идти более интенсивный отбор на стабильность, а при высокой sg - на продуктивность.
Предлагаемой для вычисления СЦГ. формулой можно пользоваться только в том случае, если отбор идет в сторону увеличения значения признака. Если отбираются генотипы с наименьшим значением признака, формула имеет вид СЦГ = u + OAC + paCACi. Предложенный А.В. Кильчевским, Л.В. Хоты -левой [77] метод анализа позволяет выявить ин-
дивидуальную реакцию генотипов на среды по эффектам САС, сводить оценку стабильности к выявлению вариансы САС, а также показателя относительной стабильности 8 , позволяет отбирать генотипы, сочетающие высокую продуктивность и средовую устойчивость по одному показателю - селекционной ценности генотипа.
Исходный материал для сортов интенсивного типа надо искать среди генотипов с положительной реакцией на улучшение условий выращивания (Ь.>1) и с высоким уровнем параметра СЦГ., обеспечиваемого высокой потенциальной продуктивностью.
Комплексные параметры САС., ОАС, СЦГ. должны служить как ориентиры при оценке исходного и селекционного материала при испытании созданных сортов и гибридов, а такие параметры как 8^, Ь., х. должны приниматься во внимание в первую очередь при оценке исходного материала для селекции на адаптивность [73, 74, 84, 85].
Заключение
Анализ литературы и результаты собственных исследований позволяют сделать вывод, что гетерозис - сложное биологическое явление, проявляющееся на различных уровнях организации (от молекулярного до ценотического). Генетической основой гетерозиса является благоприятное сочетание различных генетических эффектов (доминирования, сверхдоминирования, эпистаза), долевое участие которых в проявлении гетерозиса в каждом конкретном случае может быть различным. Эффект гетерозиса зависит от степени генетической дивергентности родительских форм, которая может быть определена методами многомерной статистики на основе анализа количественных признаков и\или молекулярных маркеров. Для каждого объекта исследований существует свой оптимальный уровень дивергентности. Гетерозис является феноменом, зависящим от условий среды. В связи с этим выбор методических подходов к гетерозисной селекции должен основываться на нескольких принципах:
- изучении генетической природы количественного признака;
- анализе степени генетической дивергентности исходных родительских форм;
- совершенствовании методов отбора ценных исходных форм на основе молекулярных маркеров;
- анализе комбинационной способности родителей в соответствующих схемах скрещиваний;
- экологической организации селекционного процесса (выбор типичных сред испытания, оценка адаптивной способности и экологической стабильности родителей и гибридов и др.);
- использовании периодического отбора с целью аккумуляции и концентрации желательных аллелей в исходных популяциях и повышения эффекта гетерозиса в новых циклах селекции;
- оптимизации системы гибридного семеноводства, в том числе путем использования стерильных форм.
Большой вклад в развитие исследований по гетерозису внесли ученые Института генетики и цитологии НАН Беларуси. Им принадлежат серьезные разработки в области генетики свойства комбинационной способности, методических проблем селекции на комбинационную способность, новых подходов к использованию периодического отбора в селекции на гетерозис, изучения генетики цитоплазматической мужской стерильности и ее использования при получении гибридных семян, изучения генетики полиплоидных
растений в связи с использованием гетерозиса на уровне триплоидных и тетраплоидных гибридов у сахарной свеклы, проблемы взаимодействия генотипа и среды при реализации потенциала гетерозисных гибридов и ряда других вопросов.
За разработку проблемы гетерозиса и путей его использования в селекции растений коллектив Института генетики и цитологии НАН Беларуси удостоен Государственной премии БССР в области науки и техники 1984 г.
Изучение проблемы гетерозиса учеными Института выполнялось на различных сельскохозяйственных культурах в разных географических зонах. Экспериментальная оценка комбинационной способности и анализ генетической природы гетерозиса проведены на гибридах Fj и инбредных линиях кукурузы, сорго, подсолнечника, томата и перца, райграс-са пастбищного, картофеля, люпина желтого, хлопчатника, льна-долгунца, льна масличного в Беларуси, России, Украине, Молдавии,
Литве, Грузии, Азербайджане, Казахстане, Таджикистане.
Исследования по проблеме гетерозиса выполняются также в РУП «НПЦ НАН Беларуси по земледелию» (кукуруза, рапс, кормовая и сахарная свекла, озимая рожь), РУП «НПЦ НАН Беларуси по картофелеводству и пло-доовощеводству» (томат, огурец, капуста и др.), БГСХА (томат). Результаты этих работ материализовались в созданных и районированных в Беларуси гибридах кукурузы, томата, огурца, рапса, ржи, подсолнечника, сахарной и кормовой свеклы.
Гетерозисная селекция стала классическим методом создания высокопродуктивных экологически стабильных гибридов с высоким качеством продукции. Со временем ее значимость в арсенале методов селекционера будет только возрастать. Использование современных молекулярных методов в селекционном процессе позволит повысить эффективность подходов к созданию гетерозисных гибридов растений.
Список использованных источников
1. Мазер, К. Биометрическая генетика / К. Мазер, Дж. Джинкс. - М.: Мир, 1985. -463 с.
2. Gustafson, A. The effect of heterozygosity on variability and vigour / A. Gustafson // Hereditas. -1946. - Vol. 32, № 2. - P. 263-286.
3. Dobzhansky, Th. Nature and origin of heterosis / Th. Dobzhansky // Heterosis: ed. G. Gowen. - Ames (Iowa): St. Coll. Press, 1952. - P. 218-223.
4. Davenport, С. B. Degeneration, albinism and inbreeding / С.В. Davenport // Science. - 1908. -Vol. 28. - P. 454-455.
5. Jones, D.T. Dominance of linked factors as a means of accounting for heterosis / D.T. Jones // Genetics. - 1917. - N 2. - P. 7.
6. Турбин, Н.В. Гетерозис и генетический баланс / Н.В. Турбин // Гетерозис: теория и методы практического использования. - Минск, 1961. - C. 3-34.
7. Турбин, Н.В. // Гетерозис: теория и практика. - Л., 1968. - C. 46-85.
8. Shull, G.H. The genotypes of maize / G.H. Shull // Amer. Naturalist. - 1911.-Vol. 45, № 2. - P. 232-252.
9. East, E.M. Heterozigosis in evolution and in plant breeding / E.M. East, H.K. Hayes // USDA, Bar. Plant. Ind. - 1912. - Bull. 58. - P. 243.
10. Stadler, L. J. Some observations on gene variability and spontaneous mutation / L.J. Stadler // Spragg Memorial Lectures / Michigan St. Coll. Press. - Michigan, 1939.
11. Stubbe, H. Uber mono- und digen bedinghe Heterosis bei Antirrhinum majus / H. Stubbe // L.Z. Ind. Abstanum und Vererbungsl. -1953. -Vol. 85. - P. 450-478.
12. Mather, K. The genetical basis of heterosis / K. Mather // Proc. Roy. Soc, ser. B. - 1955. -Vol. 144. - P. 915.
13. Струнников, В. А. Новая гипотеза гетерозиса: ее научное и практическое значение /
B.А. Струнников // Вестник с.-х. науки. -1983. - № 1. - C. 34-40.
14. Goodnight, C.J. Epistasis and Heterosis. Genetics and Exploitation of heterosis in crops /
C.J. Goodnight. - Madison ( Wisconsin, USA), 1999. - P. 59-68.
15. Khotyleva, L.V. Nonallelic interactions and heterosis in corn / L.V. Khotyleva, L.A. Tarutina // Book of abstracts of International symposium
«The genetics and exploitation of heterosis in crops» (17-20 august 1997, Mexico city). -Mexico, 1997. - P. 146-147.
16. Тарутина, Л. А. Связь гетерозиса и неал-лельного взаимодействия у гибридов первого поколения тепличных томатов / Л. А. Тарутина, Л.В. Хотылева, Л. А. Мишин, С.И. Посканная, И.Б. Капуста // Доклады АНБ. - 1996. - Т. 40, № 6. - C. 72 -75.
17. Tarutina, L.A. Genetic control of the character fruit weight per plant in sweet pepper in the diallel cross / L.A. Tarutina, S.I. Poskannaya, I.B. Kapusta, L.I. Mishin, L.V. Khotyleva // Materials of International scientific conference «Plant genefund accumulation evaluation and protection in the botanical gardens» (1-2 july 1999, Vilnius). -Vilnius, 1999. - P. 157-159.
18. Хотылева, Л.В. Эпистаз и гетерозис у гибридов тепличного томата / Л.В.Хотылева, Л. А. Тарутина, И. Б. Капуста, Л. А. Мишин // Агроэкология. Сб. научн. тр. Вып. 2 «Экологические основы плодоовощеводства». - Горки, 2005. - C. 143-146.
19. Melchinger, A.E. Genetic diversity and heterosis / A.E. Melchinder // Genetics and exploitation of heterosis in crops. - Madison (Wisconsin, USA), 1999. - P. 99-118.
20. Драгавцев, В. А Генетика признаков продуктивности яровых пшениц в Западной Сибири / В. А. Драгавцев, Р. А. Цильке, Б.Г. Рейтер и др. - Новосибирск, 1984.
21. Драгавцев, В. А. Алгоритмы эколого-генетической инвентаризации генофонда и методы конструирования сортов сельскохозяйственных растений по урожайности, устойчивости и качеству. - СПб, 1993.
22. Comstock, R.E. // Proc. Int. Conf. Quant. -Ames (Iowa), 1977. - P. 705-718.
23. Cooper, M. Genotype x environment interactions, selection response and heterosis / M. Cooper, D.W. Podlich // Genetics and exploitation of heterosis in crops. - Madison (Wisconsin, USA), 1999. - P. 81-92.
24. Кильчевский, А.В. Комплексная оценка среды как фона для отбора в селекционной программе / А.В. Кильчевский // Доклады АН БССР. - 1986. - Т. 30, № 9. - C. 846-849.
25. Шмараев, Г. Е. Прогнозирование гетерозиса у гибридов сахарной кукурузы / Г. Е. Шма-раев, Н.В. Говоров // Вестник с.-х.науки.-1968. -№ 5 (140). - C. 34-37.
26. Herburn, A.G. Methylation in plants / AG. Herburn, F.S. Belanger, D.N. Mattheis // Developmental Genetics. - 1987. - N 8. - P. 475493.
27. Tsaftaris, A.S. Epigenetic changes in maize DNA and heterosis / A.S. Tsaftaris, M. Kafka, A. Polidoris // Genetics, biotechnology and breeding of maize and sorghum / The Royal Society of Chemistry. - Cambridge (England), 1997. - P. 125-130.
28. Финчем, Дж. Генетическая комплементация / Дж. Финчем. - М.: Мир, 1968. - 84с.
29. Филатов, Г. В. Гетерозис: физиолого-генетическая природа / Г.В. Филатов. - М.: Агропромиздат, 1988. - 96 с.
30. Schwarz, D.A molecular basis for heterosis / D. Schwarz, W.J. Langher // Science (Washington, D C ). - 1969. - Vol. 166. - P. 626-627.
31. Pryor, A.J. Allelic glutamic dehidrogenase isozymes in maize-a single hybrid isozyme in heterozygotes / A.J. Pryor // Heredity. -1974. -Vol. 32. - P. 397-401.
32. Hall, J.G. Conditional overdominance at an alcohol dehydrogenase locus in yeast / J.G. Hall, C. Wills // Genetics. - 1987. - Vol. 117. - P. 421427.
33. Srivastava, H. K. Intergenomic interaction, heterosis, and improvement of crop yield / H.K. Srivastava // Adv. Agron. - 1981. - Vol. 34. - P. 117-195.
34. De Vienne, D. Biochemical and genetic properties of oligomeric structures: a general approach / D.De Vienne, F. Rodolphe // J. Theor. Biol. - 1985.- Vol. 116. - P. 527-568.
35. Leonardi, A. Association of protein amount polymorphism (PAP) among maize Lines with performances of their hybrids / A. Leonardi, C. Damerval, Y. Herbert, A. Gallais, De Vienne // Theor. Appl. Genet. - 1991. -Vol. 82. - P. 552560.
36. Mangelsdorf, A.J. Gene interaction in heterosis / A.J. Mangelsdorf // Heterosis. - Ames: Iowa State College Press, 1952. - P. 321-329.
37. Hageman, R. H. Biochemical approach to corn breeding / R.H. Hageman, E.R. Leng, J.W. Dudley // Advan. Agron. - 1967. - Vol. 19. -P. 45-86.
38. Хотылева, Л. В. Биоэнергетические процессы при гетерозисе / Л.В. Хотылева, А.Н. Разумович, В.В. Титок и др. // Мн.: На-вука i тэхшка, 1991. - 176 с.
39. Титок, В.В. Биоэнергетические основы формирования гетерозиса у сельскохозяйственных растений: автореф. дис. ... д-ра биол. наук: 03.00.15 Z В.В. Титок ; ИООО «Право и экономика». - Минск, 2002. - 43 с.
40. Багрянская, H.A. Митотическая активность у гибридов кукурузы и ее связь с явлением гетерозиса Z H. A. Багрянская, ИА. Руцкий И Вестник с.-х. науки. - 1974. -№ 12. - С. 16-1S.
41. Конарев, В. Г. Биохимические и молекулярно-генетические аспекты гетерозиса Z В.Г. Конарев И Вестник с.-х. науки. -i974. - № i2. - С. i-i0
42. Essad, S. Kinetic and instantaneous characteristics of mitosis related to heterosis and inbreeding in Zea mays Z S. Essag, C. Maunory H J. Ann. Amelior. Plant. - 1979. - Vol 29, № б. -P. 6S9-69S.
43. Рубцова, М.С. Hекoтopые физиологические особенности гибридов и исходных самоопыленных линий кукурузы Z М.С. Рубцова H Физиология растений. - 19б0. - Т. 7, № б. - С. 473-479.
44. Доровская, И.Ф. Формирование и фотосинтетическая деятельность ассимиляционной поверхности инбредной и гибридной кукурузы Z И. Ф. Доровская ZZ Физиология растений. -19б2. - Т. 9, № 5. - С. 635-63S.
45. Филатов, Г. В. О причинах повышения фотосинтетической деятельности растений Z Г.В. Филатов И Тез. докл. Всесоюз. совещ. «Физиолого-генетические основы повышения продуктивности зерновых культур». - М., 1973. - С. S9-91.
46. Loomis, R.S. Agricultural productivity I R S. Loomis, W.A. Williams, A.E. Hall H Ann. Rev. Plant Physiol. - 1971. - Vol. 22. - P. 431-46S.
47. Шереверя, H. И. Сравнительная роль фотосинтеза и гетеротрофного питания за счет семян в гетерозисе гибридных поколений кукурузы Z H.H Шереверя, В.С. Столяренко И Физиология и биохимия культурных растений. - 1974. -Т. б, № 2. - С. 123-12S.
4S. Ерина, О. И. Изучение физиолого-биохимических особенность томатов в связи с прогнозированием гетерозиса Z О.И. Ери-на ZZ Гетерозис с.-х растений, его физиолого-биохимические и биофизические основы. -М.: Колос, 1975. - С. 75-S1.
49. Яковлев, А.П. Показатели энергетического обмена у гибридной и инбредной кукурузы / А.П. Яковлев, Н.В. Раськова, А.И. Брынза, Е.В. Бунарева // Науч. докл. высшей школы. биол. науки. - 1973, № 11. - С. 105-109.
50. Srivastava, H.K. Heterosis and complementation of isolated mitochondria from severel wheat varieties / H.K. Srivastava // Indian J. Exp. Biol. - 1974. - Vol. 12, № 1. -P. 79-81.
51. Багрянская, Н. А. Гетерозис на клеточном и субклеточном уровнях у сортолинейного и межлинейных гибридов кукурузы / Н. А. Багрянская // Тез. докл. 4-го съезда ВОГИС. - М.: Наука, 1982. - Ч. 2. - С. 37-38.
52. Пашкарь, С.И. Физиологически активные соединения в селекционно-генетических процессах / С.И. Пашкарь. - Кишинев, 1970. -172 с.
53. Пашкарь, С.И. К биохимической диагностике гетерозиса, ЦМС и полиплоидии у кукурузы в процессе селекции / С.И. Пашкарь // Физиология растений в помощь селекции. -М.: Наука, 1974. - С. 161-177.
54. Шаптуренко, М.Н. Потенциал продуктивности перца сладкого {Capsicum annuum l.) по кинетическим показателям термодеструкции семян / М.Н. Шаптуренко, Л.М. Шостак, Л.А. Тарутина, Л.А. Мишин, Л.В. Хотыле-ва. // Доклады НАН Беларуси. - 2007. - Т. 51, № 4. - С. 65-70.
55. Melchinger, A.E. Prediction of testcross means and variances among F3 progenies of Fj crosses from testcross means and genetic distances of their parents in maize / A.E. Melchinger, R.K. Gumber, R.B. Leipert, M. Vuylsteke, M. Kuiper // Theor. Appl. Genet. - 1998. -V. 96. - P. 503-512.
56. Becker, H.C. Heterosis and hybrid breeding /
H.C. Becker, W. Link // Vortr. Pflanzenzuchtg. Mendel Centenary Congress. - 2000. - V. 48. -P. 319-327.
57. Хотылева, Л.В. Использование RAPD-маркеров для оценки исходного материала перца сладкого {Capsicum annuum L.) в селекции на гетерозис / Л. В. Хотылева, М. Н. Шап-туренко, Л. А. Тарутина, Л. А. Мишин // Овощеводство. Сб. научн. тр. Т. 14. - Минск, 2008. - С. 214-221.
58. Lerner, I.M. Genetic homeostasis /
I.M. Lerner. -N.-Y., 1954.
59. Джинкс, Дж.Л. Биометрическая генетика гетерозиса / Дж.Л. Джинкс // Гетерозис. - М.: Агропромиздат, 1987. - С. 17-70.
60. Филатов, Г. В. Гетерозис: физиолого-генетическая природа / T.B. Филатов. - М.: Агропромиздат, 1988. - 96 с.
61. Турбин, Н.В. О принципах и методах селекции растений на комбинационную способность / Н.В. Турбин, Л.В. Хотылева // Гетерозис: теория и методы практического использования. - Минск, 1961. - С. 111- 144.
62. Турбин, Н.В. Диаллельный анализ в селекции растений / Н.В. Турбин, Л.В. Хотылева, Л. А. Тарутина. - Минск: Наука и техника, 1974. - 181 с.
63. Sprague, G.F.General vs specific combining ability in single crosses of corn / G.F. Sprague, L.G. Tatum // J. Amer. Soc. Agron. - 1942. -Vol. 34. - P. 923-932.
64. Смиряев, А.В. Биометрия в генетике и селекции растений / А.В. Смиряев, С.П. Мартынов, А.В. Кильчевский. - М.: изд-во ТСХА, 1992. - 269 с.
65. Савченко, В. К. Генетический анализ в сетевых пробных скрещиваниях / В.К.Савченко. - Минск: Наука и техника, 1984. - 223 с.
66. Kempthorne, O. An introduction to genetics statistics / O. Kempthorne. - New York, 1957. -P. 468-472.
67. Griffing, B. Concept of general and specific combining ability in relation to diallel crossing systems / B. Griffing // Australian J. Biol. Sci. -1956. - Vol. 9. - P. 463-493.
68. Кильчевский, А.В. Эффективность первого цикла реципрокного периодического отбора у томатов: дис. ... канд. биол. наук: 03.00.15 / А.В. Кильчевский. - Горки, 1982. - 115 с.
69. Хотылева, Л.В. Взаимодействие генотипа и среды: методы оценки / Л.В. Хотылева, Л. А. Тарутина. - Минск: Наука и техника, 1982. - 176 с.
70. Griffing, В. Statistical genetics and plant breeding / В. Griffing, I. Langridge. - Washington, 1963. - Pabl. 982. - P. 368-394.
71. Rojas, B. A. comparison of variance components in corn yield trials. III. General and specific combining ability and their interaction with location and years / B.A. Rojas, G.E. Sprague // Agron. J. - 1952. - Vol. 44. - P. 462-466.
72. Жученко, А. А. Экологическая генетика культурных растений / А. А. Жученко. - Кишинев: Штиинца, 1980. - 587 с.
73. Кильчевский, А.В. Генотип и среда в селекции растений / А.В. Кильчевский, Л.В. Хо -тылева // Минск: Наука и техника, 1989. -191 с.
74. Кильчевский, А.В. Экологическая селекция растений / А.В. Кильчевский, Л.В. Хоты -лева // Минск: Технология, 1997. - 372 с.
75. Lin, C.S. / C.S. Lin, M R. Binns // Theor. Appl. Genet. - 1991. - Vol. 82, № 4. - P. 505-509.
76. Oka, Н. G. Breeding for wide adaptability / H. G. Oka // Adaptability in plants: use and management of biological resources. - Tokyo, 1975. - P. 177-185.
77. Кильчевский, А.В. Метод оценки адаптивной способности и стабильности генотипов, дифференцирующей способности среды. Сообщ. 1. Обоснование метода / А.В. Кильчевский, Л.В. Хотылева // Генетика. - 1985. -Т. 21, № 9. - С. 1481-1490.
78. Рокицкий, П.Ф. Биологическая статистика / П.Ф. Рокицкий. - Минск: Вышэйшая школа, 1967. - 327 с.
79. Finlay, К. W. The analysis of adaptation in plant-breeding programе / K.W. Finlay, G.N. Wilkinson // Austral. J. Agric. Res. - 1963. -Vol. 14, № 6. - P. 742-754.
80. Wricke, G. Ubereine Mefhode zur Erfassung der okologischen Sfeubreite in Feldsuchungen / G. Wricke // 2. Pflanzenzuchtung. - 1962. - Bul. 47, № l.-S. 92-96.
81. Eberhart, S.A. Stability parameters for comparing varieties / S.A. Eberhart, W.A. Russell // Crop Sci. - 1966. - Vol. 6, № 1. -P. 36-40.
82. Tai, G.CC. Genotypic stability analysis and its application to potato regional trials / G.CC. Tai // Grop. Sc. - 1971. - Vol. 11, № 2. -P. 184-194.
83. Шмальгаузен, И.И. Проблемы дарвинизма / И.И. Шмальгаузен. - Новосибирск, 1969.
84. Кильчевский, А. В. Селекция гете-розисных гибридов томата. Монография / А.В. Кильчевский, В.В. Скорина. - Минск, 2005. - 217 с.
85. Пивоваров, В. Ф. Экологическая селекция сельскохозяйственных растений / В. Ф. Пивоваров, Е.Г. Добруцкая, Н.Н. Балашова. -М., 1994. - 204 с.
Дата поступления статьи 4 декабря 2008 г.
