CC BY
89
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2012, № 3
УДК 633.111.1:631.523.4:575.116:581.1:631.811.1
ИДЕНТИФИКАЦИЯ И КАРТИРОВАНИЕ QTL ФИЗИОЛОГОАГРОНОМИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ (Triticum aestivum L.) В ГРАДИЕНТЕ ДОЗ АЗОТНОГО ПИТАНИЯ
Ю.В. ЧЕСНОКОВ1, Э.А. ГОНЧАРОВА1, Н.В. ПОЧЕПНЯ1, М.Н. СИТНИКОВ1,
Н.В. КОЧЕРИНА1, У. ЛОВАССЕР2, А. БЕРНЕР2
У яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) с использованием картирующей популяции ITMI, которая была получена от скрещивания яровой пшеницы сорта Opata 85 с синтетическим гексаплоидом W7984, выделенным при гибридизации Triticum tauschii (Coss.) Schmahlh. [syn. Aegilops tauschii Coss., Aegilops squarrosa auct. non L.] (образец CIGM86.940, DD) и тетрап-лоидной пшеницы Altar 84 (AABB), на разных агрофонах по N (без добавления азотного удобрения, с половинной и полной дозой азотного удобрения) идентифицировали и локализовали на хромосомах 122 QTL (quantitative trait loci). Установлена доля фенотипической изменчивости, определяемая каждым из выявленных QTL. Обнаружена достоверность взаимосвязи между установленными локусами и полиморфизмом по тому или иному признаку, которую охарактеризовали на основании порогового значения для отношения правдоподобия логирифма шансов (LOD-оценка — LOD-score, logarithm of odds). Комплексную оценку сравниваемых средних величин по градациям доз азота проводили посредством дисперсионного анализа с расчетом показателей варьирования признака. Коэффициенты корреляции позволили определить характер сопряженности связи между признаками и градиентом доз азотного питания. Как следует из полученных данных, комбинирование тех выявленных при низком содержании минерального азота в почве специфических QTL, которые проявляются в разных экологических условиях, можно использовать для получения форм со стабильной урожайностью.
Ключевые слова: физиологические и агрономические признаки, картирование, локусы количественных признаков, яровая мягкая пшеница, градиент доз азотного питания.
Keywords: physiological and agronomic traits, mapping, quantitative trait loci, soft spring wheat, gradient doses of nitrogen nutrition.
Увеличение эффективности поглощения азота, особенно у злаков, представляет собой одну из основных задач повышения продуктивности сельскохозяйственных растений. Усовершенствованные растения, способные с большей отдачей поглощать и ассимилировать азотные удобрения, в перспективе смогут дать больший урожай зерна с белком более высокого качества. В настоящее время такие растения можно получить, идентифицировав соответствующие гены, вовлеченные в эти процессы, с их последующим введением в реципиентные формы либо прямыми методами, либо посредством использования так называемой маркерной помощи селекции (marker assisted selection).
Известно, что NO3- и NH4+ обычно служат источниками азота для роста и развития растений, которые при их ассимиляции в некоторых условиях используют одни и те же метаболические пути. Не удивительно, что эти ионы обладают рядом общих свойств: оба активно поглощаются корневыми клетками при низких внешних концентрациях; измерение притока NO3- и NH4+ указывает на наличие двух (конститутивной и инду-цибельной) высокоаффинных транспортных систем (high-affinity transport systems — HATS) для первого и одной HATS — для второго иона; поглощение обоих ионов определяет азотный статус растений и находится под постоянным контролем; молекулярные исследования показывают, что активность некоторых генов, кодирующих NOз--транспортеры, индуцируется эффектом NO3-, тогда как у другой части генов экспрессия регулируется по механизму репрессии глутамином. Несмотря на имеющееся сходство, существуют и некоторые различия в характеристиках поглощения NO3- и NH4+ Кроме того, разные виды растений неодинаково используют ука-
занные источники N. В этой связи установление генетических компонентов, вовлеченных в реализацию поглощения и ассимиляции минерального азота, имеет особое значение для установления физиологических механизмов последних.
Картирование локусов количественных признаков (quantitative trait loci, QTL) — один из основных современных инструментов изучения их генетической изменчивости. В том числе это касается таких сложных хозяйственно ценных признаков, как эффективность поглощения азота (ЭПА). Согласованность между QTL агрономических и QTL физиологических признаков, взаимосвязанных с ЭПА, может придать сложным хозяйственно ценным признакам физиологический смысл и эколого-генети-ческое значение. Более того, если местоположение QTL при картировании совпадает с таковым у генов, вовлеченных в ассимиляцию азота, то это позволяет установить так называемые гены-кандидаты, ответственные за проявление наблюдаемой изменчивости, обусловленной их аллельными вариациям. Вероятна также идентификация новых генов-кандидатов. При наличии хорошо идентифицированных генов-кандидатов желаемый аллель можно перенести в реципиентный генотип (например, с нежелательным аллелем) для проверки ожидаемого эффекта. Хотя QTL адаптации к эко-лого-физиологическим стрессам, таким как устойчивость к засухе (1, 2), недостатку фосфора (3) или недостаточное потребление азота (4, 5), уже картированы у некоторых злаков, работ по идентификации и локализации на генетических картах QTL, ответственных за ЭПА у пшеницы, пока что крайне мало (6, 7). В основном они касаются установления генетических компонентов, обусловливающих эколого-генетическое взаимодействие генотип—среда (8-10), но не идентификации и картирования физиологогенетических компонентов минерального питания.
Гетерогенность доступности находящихся в почве NO3- и NH4+ относится к наиболее серьезным факторам нарушения минерального азотного питания. Кроме того, сезонные и суточные изменения ростовых и иных физиологических процессов обусловливают градиентные потребности в питательных веществах, поступающих из почвы в растение. Следовательно, определение параметров режима градиентного азотного питания у растений в той или иной экологической зоне крайне важно (11). Ранее нами были разработаны критерии для ранней диагностики отзывчивости растений на увеличение дозы минеральных удобрений и определено влияние экстремальных условий среды на структуру урожая у сельскохозяйственных растений, в том числе в условиях дефицита почвенного питания (1215). Полученные результаты позволили установить, что отзывчивость генотипа на минеральное питание при разных сочетаниях гидротермических факторов среды меняется от высокодостоверной сильной до практически недостоверной. Так, при внесении в почву минеральные удобрения в оптимальных дозах стимулируют, в избыточных — подавляют активность аттрактивной системы растения (13). При повышении доз расчеты показателей аттрактивности и микрораспределения пластических веществ в колосе выявляют заметное усиление поступления последних в формирующиеся зерновки (11, 14). На основании полученных данных были сделаны выводы о генотипической избирательности растений в отношении элементов почвенного питания, в том числе градиента обеспеченности минеральным азотом (15, 16). Таким образом, экспериментальное моделирование и воздействие на систему генотип—среда следует рассматривать как эффективный прием, который позволяет ускорить обнаружение генотипов, ценных с точки зрения селекции (11). Однако достоверная оценка окупаемости
вносимых в почву удобрений целевой растениеводческой продукцией должна учитывать как общие физиологические, так и специфические, наследственно обусловленные потребности растений.
Целью настоящих исследований была идентификация и хромосомное картирование локусов, отвечающих за экспрессию значимых физиоло-го-агрономических количественных признаков, проявление которых зависит от эффективности поглощения вносимого в почву минерального N, при разных режимах азотного питания в условиях Северо-Западного региона России.
Методика. Объектом изучения служила яровая мягкая пшеница Triticum aestivum L. Картирующая популяция ITMI была получена при скрещивании яровой пшеницы сорта Opata 85 с синтетическим гекса-плоидом W7984, выделенным при гибридизации Triticum tauschii (Coss.) Schmahlh. [syn. Aegilops tauschii Coss., Aegilops squarrosa auct. non L.] (образец CIGM86.940, DD) и тетраплоидной пшеницы Altar 84 (AABB). Межвидовое скрещивание проведено д-ром A. Mujeeb-Kazi (Centro Interna-cional de Mejoramiento de Maiz y Trigo — CIMMYT, Международный центр улучшения кукурузы и пшеницы, El Batan, Мексика) (8). Посредством односемянного отбора до F8 или F9 в Корнельском университете (Cornell University, Ithaca, США) получено 150 рекомбинантных инбред-ных линий. Семена (по 10 шт.) от 114 случайно выбранных из них линий были любезно предоставлены д-ром P. Leroy (Institut National de la Recherche Agronomique — INRA, Национальный институт агрономических исследований, Clermont-Ferrand, Франция). Четыре линии с наименее жизнеспособными семенами мы исключили и оставшиеся 110 линий использовали в опыте. Анализ признаков у растений проводили на экспериментальных полях Пушкинского филиала Всероссийского НИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова (ВИР) (г. Санкт-Петербург—Пушкин). Для опыта использовали три траншеи глубиной 40-45 см, шириной 100-105 см и длиной около 120 м; расстояние между траншеями составляло 70 см. Траншеи изнутри выстилали полиэтиленовой пленкой и наполняли обедненной азотом почвой со следующими агрохимическими показателями: рН = 7,1; содержание оксида фосфора, оксида калия и нитратного азота — соответственно 6,5; 8,2 и 1,9 мг/100 г почвы. Для получения равномерно развитых растений их поливали 1 раз в 2-3 сут водой из расчета 100-150 мл на 5 кг почвы. В качестве источника минерального азота, калия и фосфора использовали соответственно NH4NO3, K2SO4 и Ca(H2PO4) • H2O, исходя из расчета физиологической нормы для зерновых на 1 кг сухой почвы: N — 0,15; Р — 0,10 и К — 0,10 г действующего вещества (по З.И. Жур-бицкому) (17). Опыт состоял из трех вариантов: 0N — без добавления азотного удобрения, V2N и 1N — соответственно с половинной и полной дозой азотного удобрения (последний вариант соответствовал приведенной физиологической норме азота; дозы фосфора и калия сохранялись в указанных физиологических количествах по всем вариантам опыта). Удобрения вносили согласно общепринятым правилам в период кущения (17). Во всех вариантах опыта высевали по 25 семян каждой линии в 2 повторностях и анализировали 20 различных признаков на протяжении всего периода вегетации. Анализ признаков проводили по принятым в ВИР методикам (18) в 3 повторностях.
QTL-анализ выполняли с помощью компьютерной программы MapMaker/QTL (19). Поскольку настоящая программа производит вычисления на основании функции J.B.S. Haldane (20), то результатами картирования, опубликованными в базе данных GrainGenes (gopher: http://www.greenge-
nes.cit.cornell.edu), воспользовались для пересчета расстояний на карте с применением программы MapMaker/EXP 3.0 (21). Полученные данные по фенотипическому анализу интегрировали в существующую базовую карту, созданную для популяции ITMI (22, 23). При локализации QTL учитывали только те маркеры, которые соответствовали функции картирования по D.D. Kosambi (24). QTL локализовали на генетической карте и сопоставляли полученную карту хромосом с существующей, используя компьютерную программу QGENE (22). Достоверность взаимосвязи между выявленными локусами и полиморфизмом по тому или иному признаку оценивали на основании порогового значения для отношения правдоподобия логарифма шансов (LOD-score, logarithm of odds) (25-27). По каждому признаку проводился индивидуальный QTL-анализ. Во внимание принимались только ло-кусы с LOD > 3,0 (p < 0,001), 3,0 > LOD > 2,0 (p < 0,01) и 2,0 > LOD > 1,0 (p < 0,05) (21). Для определения характера сопряженности между признаками и градиентом доз азотного питания рассчитывали коэффициенты корреляции rxy. Отношение rxy к своей ошибке служило критерием для проверки значимости (t-критерий Стьюдента) (28). При комплексной характеристике сравниваемых средних величин для изучаемого признака по градациям доз азота применяли метод дисперсионного анализа с расчетом показателей варьирования — средних квадратов отклонений, их дисперсионного отношения (F-критерий Фишера) и значимости результатов (29). Величину p < 0,05 считали приемлемой границей статистической значимости, поскольку этот уровень включает вероятность ошибки 5 %. Результаты, для которых p < 0,01, рассматривали как статистически значимые, p < 0,005 или p < 0,001 — как высокозначимые. Все значения рассчитывали с использованием компьютерной программы Statistica 6.0.
Результаты. В общей сложности было проведено 1800 измерений по 20 идентифицированным признакам и выявлено 122 QTL, из которых 43 имели LOD > 3; 65 — LOD > 2 и 14 — LOD > 1 (табл. 1; указаны названия признаков и обозначающие их символы, а также местоположение графических пиков QTL, соответствующих максимальному значению LOD-оценки для анализируемого QTL). Для 19 идентифицированных QTL установили LOD > 4. Локусы с величиной LOD от 1 до 2, от 2 до 3 и более 3 обозначили соответственно как минорные, сильные и основные. LOD-оценка и доля фенотипической изменчивости (R2, %), определяемой выявленным QTL, приведены для каждого признака отдельно.
П р и з н а к и в е г е т а т и в н о г о р а з в и т и я. В результате проведенного анализа QTL, определяющие проявление признаков роста и развития, оказались сосредоточенными преимущественно в 5А и 7В хромосомах. Дважды QTL был выявлен в 5D хромосоме. Следует отметить, что QTL признаков вегетативного роста, расположенные в 5А хромосоме, привнесены материнской формой Opata 85, а QTL этих же признаков, привнесенные отцовской формой W7984, находились в 7В и 5D хромосомах. Интересно, что все QTL признаков вегетативного роста, расположенные на хромосоме 5А, картировались в одном районе хромосомы вне зависимости от условий азотного питания и, по-видимому, представляли собой один и тот же хромосомный локус. То же можно сказать о QTL 7В хромосомы. Доля фенотипической изменчивости, определяемой указанными локусами, была довольно высока и составляла от 11,15 % (для 5А хромосомы) до 31,87 % (для 7 В хромосомы).
Обращает на себя внимание перераспределение генетических детерминант, обусловливающих физиологическую динамику вегетативного роста и развития растений. На ранних этапах онтогенеза признаки опре-
деляются РТЬ материнской формы и располагаются на 5А хромосоме, на более поздних этапах начинают работать локусы отцовской формы (7В хромосома). В соответствии с этой модификацией генетических детерминант степень варьирования признаков вегетативного развития также последовательно изменяется (от ранних признаков к поздним), а на стадии всходы— созревание к локусам 7В хромосомы добавляются РТЬ 5Б хромосомы.
Как известно, генетические детерминанты признаков цветения и плодоношения, проявляющихся на поздних стадиях развития высших растений, нередко оказываются сцепленными с генами из систем М-У, влияющими на рост и жизнеспособность организма на ранних этапах онтогенеза. Такие системы обнаружены в гомологичных хромосомных сегментах у родственных видов в пределах родов Оо&&уршт, Ьусорвтсоп, ТгШсыт, РНа^воїш и др. (30). Кроме того, как было показано ранее, ряд генов, определяющих один и тот же признак, могут быть сцеплены в блок или локализоваться в разных хромосомах либо в разных плечах, а их активация — контролироваться геном-координаротом (31). Поэтому хромосомные локусы следует рассматривать не в качестве чисто механического сцепления генов, а как определенную степень их органического упорядочения, как группы функционально взаимосвязанных генов, то есть как блоки коадаптированных генов (32). По-вцдимому, то же самое можно сказать в отношении РТЬ признаков вегетативного роста и развития, проявление которых контролируется локусами хромосом 5А и 7В.
М о р ф о ф и з и о л о г и ч е с к и е п р и з н а к и. РТЬ этих признаков оказались рассредоточенными по разным хромосомам в зависимости от условий минерального азотного питания в эксперименте. Так, для признака высота растения выявленные РТЬ локализовались в 4В и 5А хромосомах. Все они определялись локусами отцовской формы. Однако, помимо локусов в 4В и 5А хромосомах, при увеличении дозы минерального азота проявляли себя локусы 2А, 3 В и 6А хромосом, причем РТЬ 2А хромосомы был привнесен материнской формой, а 3В и 6А — отцовской. Степень фенотипической изменчивости для обсуждаемого признака варьировала от 10,27 до 19,27 %.
РТЬ признаков длина верхнего (колосоносного) междоузлия и размер стеблевого узла оказались также нестабильными и меняли местоположение в зависимости от внесенной дозы минерального удобрения. Интересно, что аллели, определяющие длину верхнего (колосоносного) междоузлия, были привнесены в основном отцовской формой, а контролирующие размер стеблевого узла — материнской. Кроме того, проявление признака длина верхнего (колосоносного) междоузлия в случае полной дозы минерального азота определялось теми же локусами, что и в случае признака высота растения в варианте с половинной и полной дозой N что указывает на генетическую взаимосвязь между экспрессией этих важных физиолого-агрономических признаков.
Длина и ширина флагового листа контролировались РТЬ, расположенными в разных хромосомах, причем локализация выявленных для обоих признаков РТЬ на хромосомах варьировала в зависимости от условий азотного питания. Идентифицированные РТЬ картировались преимущественно в 6В и 5В хромосомах. Следует отметить, что точное местоположение пиков РТЬ оказалось непостоянным и изменялось в зависимости от внесенной дозы минерального удобрения. Однако все аллели, за исключением выявленного на 3 В хромосоме, были привнесены материнской формой, что свидетельствует о возможности существования блоков
ГС
1. Признаки, обозначения соответствующих ОТЬ, выявленных в картирующей популяции ІТМІ яровой мягкой пшеницы ТгШеыт ае$йшт Ь. в градиенте доз азотного питания, и их характеристики (г. Санкт-Петербург—Пушкин)
Признак Символ 0М 1/9М Ш Всего
локализация! ЬОБ 1 я2 локализация! ЬОБ 1 я2 локализация! ЬОБ 1 я2
Продолжительность периода:
всходы—кущение VST 5А (74,4)а 2,57 11,15 5А (74,4)а 2,57 11,15 5А (74,4)а 2,57 11,15 0б + 3в + 0г
всходы—выход в трубку VSB 5А (89,0)а 3,98 16,90 5А (89,0)а 3,99 16,93 5А (89,0)а 4,24 17,89 4б + 1в + 0г
7В (341,3) 3,00 19,72 7В (341,3) 2,90 19,13
всходы—колошение VSH 7В (341,3) 4,84 29,78 7В (341,3) 5,25 31,87 7В (341,3) 5,16 31,41 3б + 3в + 0г
5А (89,0)а 2,55 11,18 5А (89,0)а 2,64 11,55 5А (89,0)а 2,88 12,56
всходы—цветение VSF 7В (341,3) 3,55 22,87 7В (341,3) 4,27 26,83 7В (341,3) 3,93 24,95 3б + 0в + 0г
всходы—созревание VSM 7В (341,3) 4,28 28,88 7В (341,3) 4,70 29,06 7В (341,3) 4,55 28,29 3б + 2в + 0г
5Б (72,1) 2,77 18,04 5Б (130,8) 2,93 12,49
Высота растения PH 5А (172,1) 3,17 19,09 5А (172,1) 2,48 11,09 6А (99,6) 3,02 19,27 2б + 7в + 0г
4В (129,3) 2,16 13,40 3В (256,9) 2,32 11,54 4В (129,3) 2,53 11,08
2А (233,2)а 2,11 12,95 4В (79,8) 2,26 10,27 5А (172,1) 2,40 10,66
Длина верхнего (колосоносного) StLuI 3В (256,9) 3,50 21,69 3В (256,9) 3,97 18,95 4В (79,8) 4,64 19,95 3б + 3в + 0г
междоузлия 6Б (160,1)а 2,17 19,53 7А (228,2) 2,85 12,90 5А (172,1) 2,94 13,04
Размер стеблевого узла StNS 6В (180,8)а 3,36 22,11 7А (121,8)а 2,72 17,30 2Б (61,0)а 2,97 22,36 2б + 3в + 1г
4А (237,9)а 3,05 12,87 2Б (250,3)а 1,65 11,34 2А (198,2)а 2,48 18,48
Флаговый лист:
длина LFL 1Б (42,6)а 2,61 16,63 6В (91,3)а 3,14 13,47 3Б (97,1)а 1,81 9,43 1б + 5в + 3г
2А (233,2)а 2,45 10,47 1В (174,7)а 2,71 18,21 3В (18,1) 1,65 13,84
2Б (287,8) 2,26 14,58 5В (154,9)а 2,56 16,37 5В (293,0)а 1,60 12,34
ширина LFW 4А (248,6)а 2,69 18,92 5Б (130,8) 3,48 14,81 4А (61,8)а 3,13 30,26 3б + 6в + 0г
5А (190,8)а 2,63 20,42 6В (48,5)а 2,77 17,57 6В (175,2)а 3,09 22,41
6В (180,8)а 2,57 17,36 1В (169,2)а 2,21 16,62 2Б (127,0)а 2,72 13,28
Длина колоса SpL 5В (96,3) 2,79 28,10 4А (258,1)а 3,37 21,83 4А (258,1)а 2,98 20,15 1б + 3в + 0г
4А (258,1)а 2,20 20,12
Число:
колосков в колосе NSpt 4А (120,7)а 3,63 21,54 7А (65,8)а 2,64 20,85 4А (120,7)а 3,16 13,93 2б + 3в + 0г
7А (65,8)а 2,65 28,12 7А (65,8)а 2,58 20,76
зерен в колосе NSвSp 7А (11,2)а 2,78 25,71 7В (341,3) 2,38 16,44 4Б (21,2)а 2,23 15,03 0б + 5в + 1г
2Б (285,7) 2,72 24,80 2В (153,8) 1,70 13,97 4А (149,9)а 2,06 13,95
ЗЗ
Масса:
зерна с колоса GMSp 7A (11,2)а 2,84 26,22 2B (1З1,0) 1,47 10,37 5A (141,8) 1,0З 7,38 0б + 2в + 2г
2D (28З,7) 2,44 22^
1000 зерен TGW 5B (242,0) 1,бЗ 1З,83 6A (101,9) 2,22 10,00 6A (83,4) 2,б3 11,8З 1б + 3в + Зг
6D (21,9)а 1,49 14,10 6D (1З,8)а 1,б0 7,23 6B (91,3)а 2,21 1б,б2
7D (1б4,0) 1,79 1б,73 7D (Ш,9) 1,81 1З,б3 7D (111,1)а 3,10 20,З9
Восковой налет:
на внутренней стороне листа LWBi 2D (29З,8)а 3,4З 21,бб 2D (29З,8)а 2,29 9,83 2D (300,0)а 2,Зб 11,33 1б +4в + 0г
5D (193,0)а 2,90 19,10 5D (10З,8) 2,13 13,80
на внешней стороне листа LWBo 2D (300,0)а 4,34 2б,12 2D (271,3)а З,30 З3,34 2D (29З,8)а 3,0б 12,92 4б +3в + 0г
2D (300,0)а б,01 24,б2 7D (1З1,9)а 2,71 21,74
7D (Ш,9)а 2,З8 20,79 4A (120,7) 2^ 10,88
на стебле StWB 2D (300,0)а 11,72 42,3б 2D (29З,8)а 13,3З 4З,27 2D (29З,8)а 10,10 3б,б1 4б +2в + 0г
4B (31,8)а 2,3б 16,10 7D (Ш,9)а 2,47 20,01 2A (230,З) 3,29 22,9б
на колосе SpWB 2D (300,0)а б,З4 2б,4б 2D (29З,8)а б,92 2б,83 2D (28З,7)а З,30 3З,83 Зб +Зв + 0г
1D (23б,2)а 3,Зб 1З,00 7D (Ш,9)а 2,83 22,З3 2A (230,З) 3,З3 27,77
5D (194,3)а 2,1З 14,1З 5D (191,9)а 2,83 18,44 1D (238,4)а 2,б2 12,28
1D (238,4)а 2,б9 11,42
Трудность обмолота DifThC 2D (2З0,3) 2,17 20,70 2D (2З0,3) 3,98 2б,3З 2D (2б3,1) 4,42 21,З2 4б +3в + 2г
7D (28б,9) 1,9З 18,11 6A (101,9) 3,27 14,39 7A (239,б) 3,43 29,07
2A (4З,0) 1,83 17,07 5B (б0,З) 2,З0 1б,70 1B (0,0) 2,10 14,43
Всего 14б + 22в + Зг 1Зб + 23в + Зг 14б + 20в + 4г 43б + бЗв + 14г =
П р и м е ч а н и е. Картирующая популяция ITMI была получена при скрещивании яровой пшеницы сорта Opata 85 с синтетическим гексаплоидом W7984, выделенным при гибридизации Triticum tauschii (Coss.) Schmahlh. [syn. Aegilops tauschii Coss., Aegilops squarrosa auct. non L.] (образец CIGM86.940, DD) и тетраплоидной пшеницы Altar 84 (AABB). 0N, V2N и 1N — варианты опыта соответственно без внесения минерального азотного удобрения, с внесением половинной и полной дозы минерального азотного удобрения; LOD (logarithm of odds) — значения логарифма шансов, R2 — доля фенотипической изменчивости (%), определяемая соответствующим QTL. Референтные карты приведены в работе M.W. Ganal с соавт. (23). В круглых скобках после номера хромосомы с буквенным обозначением генома указана дистанция для QTL, привнесенных материнской формой Opata 85 (в верхнем индексе помечены буквой а) и отцовской формой Synthetic (без верхнего индекса). Для основных QTL (б) LOD > 3, для сильных QTL (в) 3 > LOD > 2, для минорных QTL (г) 2 > LOD > 1.
коадаптированных генов, которые определяют проявление этих физиоло-го-генетических количественных признаков, имеющих важное значение при промышленных технологиях возделывания культур. Подчеркнем, что в обсуждаемых случаях значение LOD порой было невысоким (иногда чуть более 1,60), однако степень фенотипической изменчивости практически не уступала таковой у QTL с LOD = 3,14, что позволяет рассматривать местоположение выявленных минорных QTL на хромосомах как вполне достоверное. Морфофизиологические признаки с аналогичными особенностями проявления ранее мы описали у ячменя (1З).
Распределение QTL, определяющих восковой налет на внешней и внутренней стороне листа, а также на стебле и колосе, выглядело не столь разнообразным. Во всех случаях эти признаки определялись преимущественно основными QTL, расположенными в D-геноме. Исключение составляли единичные примеры установления QTL на 2A, 4A и 4В хромосомах. Указанные признаки всегда контролировались аллелями, привнесенными от сорта Opata 8З. Величина LOD для признаков воскового налета была высокой и составляла от 2,13 до 1З,ЗЗ, что подтверждает высокую стабильность их проявления. Различия касались лишь числа локусов, определяющих тот или иной признак воскового налета в градиенте азотного питания.
Aналогичным образом проявлял себя признак трудность обмолота. Как известно, он обусловлен генами, расположенными в D-геноме, что соответствовало полученным нами данным. Однако в дополнение к основным QTL, локализованным в 2D хромосоме, были выявлены локусы в других хромосомах геномов A и В. Так же, как для воскового налета, в случае признака трудность обмолота варьирование по проявлению дополнительных QTL зависело от дозы вносимого удобрения, LOD-оценка ранжировалась от 1,83 до 4,42, доля фенотипической изменчивости — от 17,07 до 29,07 %.
П р и з н а к и у р о ж а я. Признак длины колоса формировался преимущественно за счет активности основных QTL, расположенных в 4A хромосоме. Все эти QTL были получены от сорта Opata 8З. Однако, помимо указанных аллелей, для этого признака идентифицировали дополнительный QTL на хромосоме ЗВ. Сходным образом определялось проявление признака число колосков в колосе. Он также был обусловлен эффектом локусов 4В хромосомы, но в отличие от признака длина колоса пик расположения QTL приходился не на 2З8,1 сМ, а на 120,7 сМ. Кроме того, на число колосков в колосе влиял локус 7A хромосомы. Перераспределение выявленных локусов для обоих признаков происходило только под влиянием изменения доз азотного питания. Следует отметить, что эти признаки контролировались QTL, привнесенными от сорта Opata 8З, из которых три имели LOD-оценку выше 3.
Два других признака, обусловливающие урожайность, число зерен в колосе и массу зерна с колоса, имели практически идентичное число выявленных и локализованных QTL. В отсутствие минерального азотного удобрения они располагались в 7A и 2D хромосомах. В варианте с добавлением половиной дозы азота QTL для обоих признаков выявлялись в 2 В хромосоме. Однако для признака число зерен в колосе дополнительно картировали QTL на 7В хромосоме. Интересно, что на фоне полной дозы азотного удобрения местоположение QTL для обоих признаков изменилось и идентифицировалось на 4A, 4D и 5A хромосомах.
Еще один признак, определяющий урожай (масса 1000 зерен), также не проявил стабильности локализации контролирующих его QTL. В то же время для обсуждаемого признака отмечалась некоторая закономер-
З4
ность в смене хромосомных локусов, контролирующих этот признак, по вариантам доз минеральной подкормки. Так, во всех трех вариантах опыта выявлялся РТЬ на 7Б хромосоме. В то же время РТЬ на 6Б хромосоме идентифицировали как при отсутствии азотного удобрения, так и в случае внесения его половинной дозы. В варианте Ш этот РТЬ менял локализацию и перемещался на 6 В хромосому. Примерно такая же закономерность наблюдалась для РТЬ, идентифицированного на 6А хромосоме. Масса 1000 зерен контролировалась им на фоне половинной и полной дозы азотного удобрения, но в варианте без внесения дополнительной азотной подкормки обсуждаемый РТЬ располагался на 5В хромосоме. Даже в случае, когда локализация этих локусов совпадала, пики выявленных РТЬ располагались на хромосомах в разных местах. Несмотря на то, что ЬОБ-оценка для признака масса 1000 зерен была относительно невысока (1,49-3,10), доля фенотипической изменчивости, объясняемой выявленными РТЬ, составляла соответственно от 14,10 до 20,59 %.
С т а б и л ь н о с т ь в ы я в л е н н ы х РТЬ и д о с т о в е р-н о с т ь и х л о к а л и з а ц и и. Молекулярно-генетическое картирование РТЬ — один из основных современных подходов, позволяющих идентифицировать и осуществлять контролируемый перенос локусов хромосом, которые определяют проявление хозяйственно ценных признаков (33, 34). Как известно, необычный и не характерный для региона генетический материал, который можно было бы перенести в местные сорта и селекционные линии с целью их улучшения, наиболее привлекателен для селекционеров. В настоящем исследовании использовалась картирующая популяция яровой мягкой пшеницы, родительские формы которой для условий Российской Федерации — именно такой необычный и не характерный материал (8, 35, 36). В этом отношении сама по себе картирующая популяция ІТМІ уже представляет определенный селекционный интерес. В то же время селекционеры могут использовать информацию по рТЬ-анализу только тогда, когда его результаты воспроизводимы, что и наблюдалось для части РТЬ в наших исследованиях. Кроме того, если проявление активности РТЬ будет зависеть от условий окружающей среды, что также отмечалось нами, то, например, при реализации программы точного земледелия селекционер сможет скоординировать условия выращивания растений таким образом, чтобы проявились нужные ему признаки.
Выявленные нами РТЬ условно можно разделить на две группы — те, которые зависели, и те, которые не зависели от внесения различных доз азотного минерального удобрения, то есть от целенаправленного воздействия окружающей среды.
Ранее в опытах других исследователей была выявлена генетическая изменчивость по признаку урожайность зерна при низких дозах азота и показано, что взаимодействие генотип—фон азотного питания существенно (37). Эти же авторы продемонстрировали, что поглощение азота объясняет большую долю варьирования по эффективности поглощения минерального азота при низком содержании этого элемента и его значимость для признака урожайность зерна. Кроме того, установлено, что для пшеницы прямой отбор при низких дозах азотного удобрения наиболее эффективен (38). В других работах, выполненных на линиях двойных гаплоидов, прямой отбор при низких дозах азотных удобрений (39) и при градиентной доступности почвенного азота (40) также был признан эффективным. Более того, показано, что специфичные РТЬ признаков урожая, выявленные при низких дозах азотного удобрения, могут быть использованы для получения форм со стабильным урожаем за счет комби-
нирования таких связанных с этими признаками РТЬ, которые проявляются при низком содержании минерального азота в почве в разных экологических условиях (41). В то же время следует отметить, что в указанных экспериментах анализ и выявление РТЬ выполняли либо в обычных полевых условиях, характерных для той или иной экологической точки (42), без ограничительных почвенных барьеров, подобных используемым в наших экспериментах, либо растения выращивали в вегетационных сосудах в теплице (6), что также явно отличается от условий при проведении наших опытов. В последней случае (6) обращает на себя внимание не очень ясная структура постановки вегетационного опыта, особенно в части числа растений одной линии в одной повторности, выращиваемых в одном вегетационном сосуде.
2. Коэффициенты корреляции между признаками и градиентом азотного питания растений в картирующей популяции 1ТМ1 яровой мягкой пшеницы ТгШеиш ае$й-
уиш Ь. (г. Санкт-Петербург—Пушкин)
В нашем исследовании выявление и локализацию РТЬ осуществляли при испытании одного и того же набора линий картирующей популяции в градиенте доз азотного питания в вегетационном опыте, выполненном в полевых условиях. Подобного рода совмещение полевого и вегетационного опытов позволяло, с одной стороны, достичь точности вегетационного опыта за счет предотвращения потери и вымывания внесенных минеральных удобрений в прилежащую почву и строгого контроля за вегетацией, а также развитием экспериментальных растений, с другой — приближало эксперимент к реальным полевым условиям, что крайне важно для практической селекции. В большинстве случаев при изменении содержания доступного минерального азота либо идентифицированные нами РТЬ меняли местоположение на хромосомах, либо появлялись дополнительные РТЬ, также определяющие тот или иной признак. Причина подобного эффекта, по-видимому, кроется в характере взаимодействия генотип—среда. Так, если локализация на хромосомах РТЬ для признаков воскового налета оставалась стабильной во всех вариантах опыта, то РТЬ признаков урожайности, наоборот, проявляли нестабильность и меняли локализацию в зависимости от доз вносимого удобрения. Очевидно, что это связано с реализацией адаптивного потенциала растений в определенных условиях произрастания (30, 32, 43-45). Вероятно, комплексный характер влияния факторов внешней среды во многом определяет особенности сформировавшихся в процессе эволюции блоков коадаптированных генов адаптации у каждого вида растений, в том числе у пшеницы, а также специфику коадаптации ее генетической системы в целом. На такой же основе, как известно, формируется специфичная для каждого вида растений эволюционная и онтогенетическая «память» генетических систем Б и Я (30-32, 46, 47).
Символ Коэффициент корреляции г ґ-критерий Р
VST 0,00 0,00 1,000
¥8В 0,07 1,17 0,241
VSH 0,04 0,72 0,473
VSF 0,09 1,52 0,128
VSM 0,63 14,11 0,000
PH -0,03 -0,45 0,649
StLuI -0,01 -0,03 0,974
StNS 0,15 2,50 0,013
LFL 0,19 3,12 0,002
LFW 0,15 2,40 0,017
SpL -0,09 -1,19 0,236
NSpt -0,06 -0,80 0,419
NSeSp 0,12 1,63 0,105
GMSp 0,07 1,00 0,317
ТОМ -0,15 -2,09 0,038
LWBi -0,07 -1,21 0,226
LWBo -0,05 -0,87 0,386
StWB 0,01 0,19 0,846
Яр^В 0,01 0,10 0,916
Ві/ТЬС -0,05 -0,64 0,523
П р и м е ч а н и е. Описание признаков в соответствии с
приведенными обозначениями см. в таблице 1.
В то же время, как видно из данных таблицы 2, с дозами внесенного азотного удобрения достоверно и положительно коррелировала продолжительность периода всходы—созревание (коэффициент корреляции был равен 0,63; без добавления азотного удобрения этот период в среднем оказался короче, чем в других вариантах опыта), а также слабо, положительно, но достоверно (гху составлял от 0,15 до 0,19) — длина и ширина флагового листа, размер стеблевого узла. Кроме того, следует отметить слабую отрицательную достоверную корреляционную связь между массой 1000 зерен и фоном азотного питания (гху = -0,15): при половинной и полной дозе азота изучаемый показатель был ниже, чем в отсутствие азотного удобрения. Сделанные выводы достоверно подтверждаются значениями, приведенными в таблице 3 (особенно величиной /-критерия и его высокой значимостью). Дисперсионный анализ выявил также основное влияние градиента доз азотного питания на высоту растений, когда имела место неплавная изменчивость по вариантам опыта (в частности, при внесении половинной дозы N растения в среднем были ниже, чем в других вариантах). Аналогичная ситуация прослеживается и по длине верхнего (колосоносного) междоузлия, что указывает на взаимосвязь этих признаков.
3. Результаты, полученные при однофакторном дисперсионном анализе проявления физиолого-агрономических признаков у растений из картирующей популяции 1ТМ1 яровой мягкой пшеницы ТгШеиш ае$11шш Ь. в градиенте азотного питания (г. Санкт-Петербург—Пушкин)
Символ А Б В Р Остаточная вариация (ошибка)
Г I Д
VST 2 0,0 0,00 1,000 306 4,3
¥5В 2 8,1 0,88 0,414 306 9,2
VSH 2 9,3 0,33 0,722 306 28,5
VSF 2 29,0 1,49 0,228 306 20,0
VSM 2 7321,0 167,53 0,000 306 44,0
PH 2 597,0 5,83 0,003 201 102,0
StLuI 2 233,2 6,22 0,002 198 37,5
StNS 2 0,0200 4,90 0,008 267 0,0040
LFL 2 37,4 5,02 0,007 264 7,4
LFW 2 0,0014 2,89 0,057 264 0,0005
SpL 2 4222,7 0,98 0,375 186 4285,8
NSpt 2 127,5 0,70 0,494 186 180,4
NSeSp 2 214,3 1,57 0,211 186 136,7
GMSp 2 8,7 0,59 0,553 186 14,6
ТОМ 2 306,9 4,11 0,018 186 74,7
LWBi 2 3,6 1,35 0,259 306 2,4
LWBo 2 1,1 0,42 0,657 306 2,6
StWB 2 5,3 0,65 0,523 306 8,2
SpWB 2 1,5 0,19 0,827 267 8,0
ттс 2 2,3 0,60 0,546 186 3,8
П р и м е ч а н и е. То же, что в таблице 2. А — число степеней Б 3 од б о в с — средний
квадрат отклонений , Єа2; В — дисперсионное отношение F = 8А2/8е2; Г — число степеней
свободы для вариации, зе2 остаточной вариации, ке; Д — средний квадрат отклонений для остаточной
Еще один фактор, который обращает на себя внимание, — это относительно низкая ЬОБ-оценка для некоторых выявленных РТЬ (см. табл. 1). Согласно данным литературы, ЬОБ-оценку меньше 3 зачастую относят к низкому уровню достоверности вследствие многократности тестирования при рТЬ-анализе (21). По сути, ЬОБ-оценка представляет собой установление десятичного логарифма вероятности того, что нуль-гипотеза, согласно которой между двумя классами рекомбинантных линий, несущих отцовский (АА) и материнский (аа) аллели, нет достоверных фенотипических различий, неверна. Так, ЬОБ = 2 означает, что гипотеза, альтернативная нулевой, вероятнее в 102 раз, ЬОБ = 3 — в 103 раз и т.д. (27). Ранее было проведено исследование, в котором сравнивали значения
Х2-теста и 1/А = i/io^LOD-значение, где д — граница функции ошибки I рода (25). Показано (48), что при высоких LOD-значениях 1/А близка к ошибке I рода и, наоборот, при низких LOD-значениях ошибка стабильно меньше 1/А, что свидетельствует о достаточной консервативности LOD-оценки. В этом случае критическое значение, равное 3, будет соответствовать максимальной величине ошибки I рода (при р < 0,001). В то же время, если выбрана очень высокая частная (индивидуальная) ошибка I рода, например 5 %, то высокий уровень сцепления будет достоверно найден случайным образом (27). При этом, как показывают данные, полученные нами и другими авторами (8, 9), и основные, и минорные QTL могут локализоваться в одних и тех же позициях в разных экспериментах и даже в разные годы опытов, поэтому в наших исследованиях LOD-оценка ниже 3 также может приниматься во внимание.
Итак, нами продемонстрировано, что активность генетических детерминант, определяющих проявление физиолого-агрономических и морфологических количественных признаков, зависит от вносимой дозы минерального азота. Полученные результаты выявили геномные районы, вовлеченные в контроль метаболизма минерального азота, включая формирование признаков роста и урожайности у яровой мягкой пшеницы, что может позволить селекционерам более точно планировать селекционные программы, особенно связанные с идентификацией и практическим переносом аллельных вариантов генетических детерминант, обусловливающих проявление физиологических и хозяйственно значимых признаков.
Л И Т Е Р А Т У Р A
1. A g r a m a H.A.S., M o u s s a M.E. Mapping QTL in breeding for drought tolerance in maize (Zea mays L.). Euphitica, 1996, 91: 89-97.
2. T u b e r o s a R., S a n g u i n e t i M.C., L a n d i P., S a l v i S., C a s a r a n i E.,
C o n t i S. RFLP mapping of quantitative trait loci controlling abscisic acid concentration in
leaves of drought-stressed maize (Zea mays L.). Theor. Appl. Genet., 1998, 97: 744-755.
3. R e i t e r H.S., C o o r s J.G., S u s s m a n M.R., G a b e l m a n W.H. Genetic analysis of tolerance to low phosphorus stress in maize using RFLPs. Theor. Appl. Genet., 1991, 82: 561-568.
4. B e r t i n P., G a l l a i s A. Physiological and genetic basis of nitrogen use efficiency in maize. II. QTL detection and coincidences. Maydica, 2001, 46: 53-68.
5. H i r e l B., B e r t i n P., Q u i l l e r e I. et al. Towards a better understanding of the genetic and physiological basis of nitrogen use efficiency in maize. Plant Physiol., 2001, 125: 1258-1270.
6. H a b a s h D.Z., B e r n a r d S., S c h o n d e l m a i e r J., W e y e n J., Q u a r r i e S.A.
The genetics of nitrogen use in hexaploid wheat: N utilization, development and yield. Theor.
Appl. Genet., 2007, 114: 403-419
7. F o n t a i n e J.X., R a v e l C., P a g e a u K., H e u m e z E., D u b o i s F., H i r e l B., L e G o u i s J. A quantitative genetic study for elucidating the contribution of glutamine synthetase, glutamate dehydrogenase and other nitrogen-related physiological traits to the agronomic performance of common wheat. Theor. Appl. Genet., 2009, 119: 645-662.
8. B o r n e r A., S c h u m a n n E., F й r s t e A., G o s t e r H., L e i t h o l d B.,
R o d e r M.S., W e b e r W.E. Mapping of quantitative trait loci determining agronomic
important characters in hexaploid wheat (Triticum aestivum L.). Theor. Appl. Genet., 2002, 105: 921-936.
9. Ч е с н о к о в Ю.В., П о ч е п н я Н.В., Б е р н е р А., Л о в а с с е р У., Г о н ч ар о в а Э.А., Д р а г а в ц е в В.А. Эколого-генетическая организация количественных признаков растений и картирование локусов, определяющих агрономически важные признаки у мягкой пшеницы. Доклады АН, 2008, 418: 693-696.
10. Z h e n g B.S., L e G o u i s J., L e f l o n M., R o n g W.Y., L a p e r c h e A.,
B r a n c o u r t - H u l m e l M. Using probe genotypes to dissect QTL x environment inter-
actions for grain yield components in winter wheat. Theor. Appl. Genet., 2010, 121: 1501-1517.
11. Д р а г а в ц е в В.А., У д о в е н к о Г.В., П р е о б р а ж е н с к и й М.Г., Н и к ул и н П.Л., С т е п а н о в а Н.А. Особенности взаимодействия генотип—среда при разных факторах среды. Доклады РАСХН, 1994, 6: 3-5.
12. У д о в е н к о Г.В., Г о н ч а р о в а Э.А. Влияние экстремальных условий среды на структуру урожая сельскохозяйственных растений. Л., 1982.
13. У д о в е н к о Г.В., Г у с а к о в а С.П. Реакция разных сортов ячменя на изменение уровней минерального питания и влажности почвы. Агрохимия, 1994, 12: 15-22.
14. У д о в е н к о Г.В., В о л к о в а А.М. Ранняя диагностика отзывчивости растений на увеличение дозы минеральных удобрений: метод. указ. СПб, 1993.
15. Г о н ч а р о в а Э.А. Онтогенез ячменя и формирование продуктивности как реакция растений на дефицит почвенного питания. Тр. по прикладной ботанике, генетики и селекции: Генетические ресурсы ржи, ячменя и овса. СПб, 2009, вып. 165: 105-110.
16. П о ч е п н я Н.В., Г о н ч а р о в а Э.А., Д р а г а в ц е в В.А. Генетикофизиологический базис продуктивности ярового ячменя в градиенте азотного питания. Мат. Межд. науч.-практ. конф., посвященной 45-летию основания Института генетики и цитологии НАН Беларуси. Минск, 2010: 71.
17. Ж у р б и ц к и й З.И. Теория и практика вегетационного метода. М., 1968.
18. Ф и л а т е н к о А.А., Ш и т о в а И.П. Широкий унифицированный классификатор СЭВ рода Triticum L. Л., 1989.
19. P a t e r s o n A.H., L a n d e r E.S., H e w i t t J.D., P e t e r s o n S., L i n c o l n S.E., T a n k s l e y S.D. Resolution of quantitative traits into Mendelian factors by using a complete linkage map of restriction fragment length polymorphisms. Nature, 1988, 335: 721-726.
20. H a l d a n e J.B.S. The recombination of linkage values and the calculation of distance between the loci of linkage factors. J. Genet., 1919, 8: 299-309.
21. L a n d e r E.S., B o t s t e i n D. Mapping Mendelian factors underlying quantitative traits using RFLP linkage maps. Genetics, 1989, 129: 185-199.
22. N e l s o n J.C. QGENE: software for mapping-based genomic analysis and breeding. Mol. Breed., 1997, 3: 239-245.
23. G a n a l M.W., R o d e r M.S. Microsattelite and SNP markers in wheat breeding. Genomics assisted crop improvement: Genomics applications in crops /R.K. Varshney, R. Tuberosa (eds.). Springer, N.Y.—Berlin, 2007, V. 2: 1-24.
24. K o s a m b i D.D. The estimation of map distances from recombination values. Ann. Eugen., 1944, 12: 172-175.
25. M o r t o n N.E. Sequential test for the detection of linkage. Am. Journal Hum. Genetics, 1955, 7: 277-318.
26. L i u B.H. Statistical genomics: linkage, mapping, and QTL analysis. CRC Press, London, New York, Washington, 1998.
27. К о ч е р и н а Н.В., А р т е м ь е в а А.М., Ч е с н о к о в Ю.В. Использование лод-оценки в картировании локусов количественных признаков у растений. Доклады РАСХН, 2011, 3: 14-17.
28. Л а к и н Г.Ф. Биометрия. М., 1990.
29. Ф и ш е р Р.Э. Статистические методы для исследователей. М., 1958.
30. Ж у ч е н к о А.А. Адаптивное растениеводство (эколого-генетические основы). Теория и практика. В 3 томах. М., 2008.
31. Ж у ч е н к о А.А. Адаптивное растениеводство (эколого-генетические основы). Кишинев, 1990.
32. Ж у ч е н к о А.А. Адаптивный потенциал культурных растений: эколого-генетические основы. Кишинев, 1988.
33. T a n k s l e y S.D. Mapping polygenes. Annu. Rev. Genet., 1993, 27: 205-233.
34. Ч е с н о к о в Ю.В. Картирование локусов количественных признаков у растений. СПб, 2009.
35. N e l s o n J.C., V a n D e y n z e A.E., A u t r i q u e E., S o r r e l s M.E., L u Y.H., N e g r e S., B e r n a r d M., L e r o y P. Molecular mapping of wheat. Homoeologous group 3. Genome, 1995, 38: 525-533.
36. V a n B e e m J., M o h l e r V., L u k m a n R., V a n G i n k e l M., W i l l i a m M.,
C r o s s a J., W o r l a n d A.J. Analysis of genetic factors influencing the developmental rate
of globally important CIMMYT wheat cultivars. Crop Sci., 2005, 45: 2113-2119.
37. L e G o u i s J., B e g h i n D., H e u m e z E., P l u c h a r d P. Genetic differences for nitrogen uptake and nitrogen utilization efficiencies in wither wheat. Eur. J. Argonomy, 2000, 12: 163-173.
38. B r a n c o u r t - H u l m e l M., H e u m e z E., P l u c h a r d P., B e g h i n D., D e-
p a t u r e a u x C., G i r a u d A., L e G o u i s J. Indirect versus direct selection of win-
ter wheat for low input or high input levels. Crop Sci., 2005, 45: 1427-1431.
39. L a p e r c h e A., B r a b c o u r t - H u l m e l M., H e u m e z E., G a r d e t O., L e G o u i s J. Estimation of genetic parameters of a DH wheat population grown at different N stress levels characterized by probe genotypes. Theor. Appl. Genet., 2006, 112: 797-807.
40. A n D., S u J., L i u Q., Z h u Y., T o n g Y., L i J., J i n g R., L i Z. Mapping QTLs for nitrogen uptake in relation to early growth of wheat (Triticum aestivum L.). Plant and Soil, 2006, 284: 73-84.
41. Q u a r r i e S.A., S t e e d A., C a l e s t a n i C. et al. High density genetic map of hexa-
ploid wheat (Triticum aestivum L.) from the cross Chinese Spring x SQ1 and its use to compare QTLs from grain yield across a range of environments. Theor. Appl. Genet., 2005, 110: 865-880.
42. L a p e r c h e A., B r a b c o u r t - H u l m e l M., H e u m e z E., G a r d e t O., H a n o c q E., D e v i e n n - B a r r e t F., L e G o u i s J. Using genotype x nitrogen interaction variables to evaluate the QTL involved in wheat tolerance to nitrogen constrains. Theor. Appl. Genet., 2007, 115: 399-415.
43. W o r l a n d A.J. The influence of flowering time genes on environmental adaptability in European wheats. Euphytica, 1996, 89: 49-57.
44. W o r l a n d A.J., B o r n e r A., K o r z u n V., L i W.M., P e t r o v i c S., S a y e r s E.J.
The influence of photoperiod genes on the adaptability of European winter wheats. Euphytica,
1998, 100: 385-394.
45. I w a k i K., H a r u n a S., N i w a T., K a t o K. Adaptation and ecological differentiation in wheat with special reference to geographical variation of growth habit and Vrn genotype. Plant Breed., 2001, 120: 107-114.
46. Ж у ч е н к о А.А. Экологическая генетика культурных растений (адаптация, рекомби-ногенез, агробиоценоз). Кишинев, 1980.
47. Ж у ч е н к о А.А., К о р о л ь А.Б. Рекомбинация в эволюции и селекции. М., 1985.
48. G e r b e r S., R o d o l p h e F. Estimation and test for linkage between markers: a com-
parison of LOD score and x2 test in a linkage study of maritime pine (Pinus pinaster Ait.). Theor. Appl. Genet., 1994, 88: 293-297
1ГНУ Всероссийский НИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова Россельхозакадемии,
190000 г. Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 44, e-mail: yu.chesnokov@vir.nw.ru;
2Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research (IPK),
Corrensstr. 3, 06466 Gatersleben, Germany
IDENTIFICATION AND MAPPING OF PHYSIOLOGICAL-AGRONOMIC DETERMINANTS OF SPRING SOFT WHEAT (Triticum aestivum L.) IN DOSE GRADIENT OF NITRIC NUTRITION
Yu.V. Chesnokov1, E.A. Goncharova1, N.V. Pochepnya1, M.N. Sitnikov1,
N.V. Kocherina1, U. Lohwasser2, A. Borner2
S u m m a r y
In spring soft wheat (Triticum aestivum L.) with the use of ITMI mapping population, which was obtained as result of crossing of spring wheat the Opata 85 variety with W7984 synthetic hexaploid, isolated during hybridization of Triticum tauschii (Coss.) Schmahlh. [syn. Aegilops tauschii Coss., Aegilops squarrosa auct. non L.] (accession CIGM86.940, DD) and tetraploid wheat the Altar 84 (AABB) on different backgrounds on N (without of nitrogen fertilizer, with half and overall dose of nitrogen fertilizer) the authors identified and located on chromosomes 122 QTL (quantitative trait loci). The part of phenotypic variability was established, which determined by each of revealed QTL. The authors detected the significant correlation between established loci and polymorphism on that or other determinant, which was characterized on basis of threshold value of logarithm of odds of LOD-score. The complex estimation of compared average quantities on nitrogen doses was made by variance analysis with calculation of parameters of determinant variations. The coefficients of correlation permit to determine a character adjoined correlation between determinants and gradient of doses of nitrogen nutrition. The obtained data suggests that the combining of specific QTL, revealed in soils with low content of mineral nitrogen and which became in different ecological conditions, can be used for isolation of variants with stable crop capacity.
Поступила в редакцию 11 января 2012 года
Новые книги
Современные технологии в овощеводстве /Под ред. А.А. Аутко. Минск: изд-во «Беларуская навука», 2012, 490 с.
В монографии представлены инновационные технологии возделывания овощных культур; приведены морфологические и биологические особенности; дана характеристика сортов и гибридов белорусской селекции. Значительное внимание уделено агротехни-
ческим приемам производства овощных культур, вопросам применения удобрений и регуляторов роста, орошению, защите растений от болезней, вредителей и сорных растений. Представлены материалы по уборке, послеуборочной доработке и хранению. Предназначена для руководителей и специалистов агропромышленного комплекса, фермеров, научных работников, преподавателей и студентов учреждений образования.
