CC BY
37
На оптимальном фоне влагообеспеченности почти все изучаемые биотипы проявили свои потенциальные возможности в полную меру. Особенно выделялись линии Л-483, Л-6, Л-8, а также сорта Гулбахор-2 и Навбахор-2 урожайность которого достигла 37-39 ц/га.
Избыточный полив оказал отрицательное влияние особенно в сильной степени на линию Л-483. В варианте с избыточным поливом не все образцы вели себя адекватно. Выделился ряд биотипов имеющих более высокие показатели урожая по отношению к варианту оптимального полива (Рис. 3).
На основании проведенных исследований можно сделать заключение о том, что различные интрогрессивные линии полученные на основе межвидовой гибридизации по разному реагируют на режим орошения. Выявлены интрогрессивные линии хлопчатника с высокой продуктивностью хлопка-сырца в условиях водного дефицита.
Список использованных источников:
1.Губанова Н.Г., Джураев О.Д., Санаев Н.Н., Садикова З.Ю., Хасанов Р.К. Метод межвидовой гибридизации в селекции хлопчатника //Вестник аграрной науки Узбекистана. - Ташкент. 3-4 (4950). 2012. - С.38-42.
2.Пулатов М., Арутюнова Л.Г., Эгамбердиев А. Новый генофонд хлопчатника, полученный на базе межвидовой гибридизации //Генетика, селекция и семеноводство хлопчатника и люцерны. Труды ВНИИССХ им. Г.С.Зайцева, вып. 24. Ташкент. 1992. С. 33-42.
3.Самиев Х.С., Попова Е.А., Марфина К.Г., Сидиков У. Водный режим и устойчивость хлопчатника к условиям водного дефицита //Физиолого-биохимические основы повышения продуктивности хлопчатника. - Ташкент: Фан, 1982. - С. 3-7.
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ МАРКЕР-АССОЦИИРОВАННОЙ СЕЛЕКЦИИ С _ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЕЛКОВЫХ МАРКЕРОВ НА КУЛЬТУРЕ СОИ_
DOI: 10.31618/ESU.2413-9335.2019.2.67.354 Шадманова Анна Рустамовна
Научный сотрудник, Институт Генетики и экспериментальной биологии АН РУз,
Ташкент
Аллаяров Латиф Камолович
Научный сотрудник, Институт Генетики и экспериментальной биологии АН РУз,
Ташкент
АННОТАЦИЯ
В статье оказана возможность использования нетрадиционных методов селекции с целью улучшения существующих сортов и линий сои в отношении их скороспелости и однородности с использованием биотехнологии молекулярного маркирования особо ценных признаков. Такого рода биотехнологии способствуют сокращению времени проведения селекционной работы и получению более точных и стандартных показателей, определяющих продуктивность различных сельскохозяйственных культур, в том числе сои. Методом маркер-ассоцированной селекции (на основе качественных электрофоретических характеристик белков и ферментов), были выявлены и идентифицированы биохимические маркеры, предположительно коррелирующие с признаками однородности, скороспелости. На их основе были выделены генотипы из семенного материала сортов и линий сои с биохимическими маркерами скороспелости и однородности. В ходе исследования мы пришли к выводу, что отбор по вышеуказанным признакам можно вести по активности оксидазных ферментов.
ABSTRACT
The possibility of using non-traditional breeding methods to improve existing soybean lines and cultivars on early maturity and homogeneity using biotechnology of molecular marking of valuable traits is shown in this article. Such biotechnologies help to reduce the time of breeding process and to receive more accurate indicators, that determine productivity of various crops, including soybean crop. Using method of marker-assisted selection (based on the qualitative electrophoretic characteristics of proteins and enzymes), we have identified biochemical markers, correlating with traits of homogeneity and early maturity. Genotypes with biochemical markers of early maturity and homogeneity have been selected from seed material of soybean cultivars and lines. In the course of the research, we came to the conclusion that selection on the characteristics mentioned above can be carried out using the activity of oxidase enzymes.
Ключевые слова: соя, МАС, микроэволюционные процессы, адаптация, однородность, скороспелость, биохимические маркеры
Key words: soybean, MAS, micro evolutionary processes, adaptation, homogeneity, early maturity, biochemical markers
Соя - самая распространенная, зернобобовая и умеренном, субтропическом и тропическом поясах. масличная культура нашей планеты, которую Соя оказалась экологически пластичной культурой возделывают более 60 стран на пяти континентах в и благодаря проделанной во многих странах
селекционной работе шагнула далеко за пределы первоначального распространения. Соя универсальна, она имеет большое многостороннее, продовольственное, целебное, кормовое, техническое и агротехническое значение. Соевые бобы помимо высокого содержания белка отличаются также высоким содержанием витаминов, аминокислот, и, что очень важно уникальным составом жиров.
В республике Узбекистан наметилась тенденция увеличения площадей под возделывание зернобобовых растений, в том числе и культуры сои. Для дальнейшего развития производства этой культуры в Узбекистане имеются все возможности. Имеются генофонды сои, на базе которых разработаны ряд сортов этих растений, заложены основы научного семеноводства и семеноведения, разработана агротехника возделывания их применительно к сортам и регионам выращивания, изучены характерные заболевания и поражение их вредителями. Иными словами, имеется банк данных, позволяющий осуществлять в селекционной работе направленный отбор сои с необходимыми признаками.
В настоящее время большое внимание уделяется ускоренному выведению сортов с использованием молекулярных маркеров, в том числе, биохимических маркеров, ассоциируемых с хозяйственно - ценными признаками, и получению сортов растений, устойчивых к неблагоприятным факторам окружения. В резко меняющихся условиях окружающей среды возникает необходимость улучшения сортов в кратчайшие сроки за счет отбора биотипов, толерантных к возникающим неблагоприятным условиям окружения. Такого рода биотехнологии способствуют сокращению времени проведения селекционной работы и получению более точных показателей, определяющих продуктивность различных сельскохозяйственных культур, в том числе сои. При этом разработанные с использованием методов маркер -ассоциированной селекции сорта этой культуры длительное время будут сохранять требуемые показатели качества продукции. При этом флуктуации факторов окружающей среды не будут оказывать существенного влияния на продуктивность культур и их толерантность к неблагоприятным факторам окружения.
Улучшение существующих сортов в отношении повышения их скороспелости, устойчивости к неблагоприятным факторам окружения и болезням, а также сочетание важнейших признаков в сорте может быть достигнуто с использованием альтернативных методов отбора адаптивных биотипов (молекулярных маркеров), что позволит использовать значительно меньше сортов и сохранять их в производстве долго [4, с.97].
В связи с этим, проводились исследования по поиску и идентификации маркерных показателей, ответственных за признаки скороспелости и однородности.
Материалы и методы исследований
Исходным материалом для проведения исследований служили сорта и линии сои Арлета, Виктория, Фаворит, Сава, Ген-14.
Адаптивные генотипы отбирали по методике, разработанной в НИИ Генетики и экспериментальной биологии растений АН РУз на уровне семенного материала. Маркерами служили отдельные белки и ферментные системы прямо или опосредованно связанные с проявлением признака. Для проведения анализа брали микроколичество зародышей семян с микропилярной части и подвергали их биохимическому анализу для выявления в них маркерных ферментов. Именно на них была показана возможность отбора семенного материала на однородность, скороспелость.Для оценки генотипа использовали электрофорез в ПААГ.
Результаты и их обсуждение
Методика, разработанная учеными Узбекистана, позволяет очень быстро выявлять подобные биотипы из популяций растений [2, с.365]. В отличие от манипуляций на генном уровне, которые весьма сложны, дорогостоящи, длительны и не всегда дают положительный результат в силу известных взаимодействий генов между собой (плейотропия, хромосомная корреляция и др.), в данной технологии используется конечный этап этих процессов, прямо или косвенно связанный с проявлением того или иного признака. В основе этого подхода используются биохимические маркеры, функционально связанные с проявлением многих полезных признаков. Отбор велся погенотипно на уровне семян.
Как показали эксперименты, полиморфизм качественного состава ферментов у исследуемых сортов не столь выражен. Этого следовало ожидать, поскольку культура сои по своей природе являются самоопылителям и притока дополнительной информации, наблюдаемой обычно у перекрестно опыляющихся растений, не происходит. Тем не менее, анализы позволили выделить генотипы, различающиеся по степени относительной выраженности оксидаз, а также по их качественной различимости. Последнее, возможно, объясняется генетическим разнообразием, возникшим в результате микроэволюционных процессов. Для проверки этих положений были отдельно отобраны различные типы ферментных показателей семян, и заложены опыты в полевых условиях.
Отбор на скороспелость
Скороспелость - это структурно сложный признак, который детерминируется рядом временных и морфологических признаков. Изменчивость показателей скороспелости в различных условиях выращивания неодинакова. Поэтому отбор на скороспелость во многих случаях может оказаться условным. В подобной ситуации использование биохимических маркеров, сцепленных с наследственным проявлением признака скороспелости, может значительно повысить и ускорить отбор.
Путем анализа ферментов семян, можно выявить генетическую предрасположенность по многим признакам, в том числе и скороспелости. При выявлении скороспелых генотипов из семенного материала в качестве биохимического
маркера нами была использована активность фермента каталазы и ее изоферментов. Каталаза входит в систему дыхательных ферментов определяющих и обуславливающих интенсивность ряда метаболических процессов.
Рис. 1 Предполагаемый маркер скороспелости
Рис.2 Отбор скороспелых генотипов из популяции линии Ген-14 по каталазе. Стрелками указаны отобранные генотипы.
При выявлении скороспелых генотипов из семенного материала сортов и линий сои в качестве биохимического маркера нами был использован изоферментный спектр фермента каталазы с Ш=0,23.
Выделенные по биохимическиму маркеру скороспелости генотипы были посеяны в бумажные стаканчики с почвой и далее полученные проростки переносились в полевые условия.
я/
Рис.3 Отбор скороспелых генотипов из популяции сорта сои Арлета по каталазе
Рис. 4 Отобранный генотип по маркеру скороспелости
Отбор на однородность
Известно, что сортовая популяция, которая считается в селекции морфологически выровненной, генетически весьма гетерогенна. Одним из основных факторов, которые обуславливают генетический полиморфизм природных популяций, являются
микроэволюционные процессы. При этом популяция расщепляется на биотипы, фенотипически не всегда выраженные. Если появившаяся мутация повышает адаптивные свойства организма, она может дать начало определенным биотипам. Но физиологически и
биохимически адаптивные биотипы
морфологически могут и не проявляться.
В ходе работ, на основе качественных электрофоретических характеристик белков и ферментов, выявлялись и идентифицировались биохимические маркеры, коррелирующие с признаком однородности. В качестве маркера на однородность был использован изоферментный показатель фермента полифенолоксидазы.
Исследуемые сорта и линии сои оказались с различной степенью однородности по качественному составу ферментов (рис.5-7).
ш
а) До отбора б) После отбора Рис. 5 Отбор генотипов из популяции сорта сои Сава на однородность
а) До отбора б) После отбор Рис. 6 Отбор генотипов из популяции сорта сои Арлета на однородность
а) До отбора б) После отбора Рис. 7 Отбор генотипов из популяции сорта сои Фаворит на однородность.
Из рисунков видно, что до отбора у образцов сорта Сава из общего количества имеют биохимические маркеры однородности 5-6 % образцов, что указывает на неоднородность исследуемого материала до отбора. После первого отбора однородность материала исследуемого возросла до 46%. Однородность у сорта Фаворит до отбора составляла 20%, а после отбора 50% образцов из их общего количества имеют биохимические маркеры однородности. Однородность семенного материала сорта Арлета до отбора составила 26%, против 66% после отбора. В качестве же биохимического маркера был определен изоферментный показатель фермента полифенолоксидазы с И=0,53.
Следует отметить, что селекционная работа по вышеуказанным признакам на основе биохимических маркеров позволяет определить генетическую выровненность селекционного материала, уменьшить объем селекционной работы и сократить сроки выведения, и таким образом рационально использовать и расширять генофонд путем выведения новых и усовершенствования имеющихся сортов с закреплением при этом ценных признаков.
Список литературы:
1. Идентификация сортов и регистрация
генофонда культурных растений по белкам семян. Под ред. В.Г. Конарева. Санкт-Петербург, Изд. ВИР, 2000, стр. 187
2. Рубан И.Н., Шадманов Р.К., Воропаева Н.Л., Шарипов М.Д., Саимназаров Ю.Б. Экологически безопасная технология получения устойчивых к неблагоприятным условиям окружения сельскохозяйственных растений. В кн. Экологические проблемы промышленных городов. Саратов, 2009, стр. 355-357
3. Созинов А.А. Полиморфизм белков и его значение в генетике и селекции. М., Наука, 1985, стр. 245.
4. Шадманов Р.К., Саранская Л.Б., Ермакова И.П. «Маркер-асоцированная ускоренная селекция на скороспелость вилто- и солетолерантность». Межд. научн. конф. Сб. «Экологические и селекционные аспекты скороспелости и адаптивности хлопчатника и др. с/х культур». Ташкент, «Фан», 2005, стр. 97-98.
5. Шадманов Р.К., Саранская Л.Б., Ермакова И.П., Шадманова А Р. «О биотехнологии ускоренного выведения и улучшения сортов культурных растений». Республиканская научно-практ. конф. Сб. «Достижения и перспективы экспериментальной биологии растений». Ташкент, 21 ноября 2013, стр. 35.
