CC BY
66
DOI: 10.24411/0235-2451-2019-11207 УДК: 633.111.1"321":631.523.4:631.524.02(571.1)
Ускоренное создание с помощью методов геномной селекции высококачественных аналогов генотипов твердой пшеницы, адаптированных к условиям Среднего Поволжья
С. н. ШЕВЧЕНКО1, П. н. МАЛЬЧИКОВ1, М. Г. МЯСНИКОВА1, В. НАТОЛИ2,Т. В. ЧАХЕЕВА1
'Самарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства им. Н. М. Тулайкова, ул. К. Маркса, 41, пос. Безенчук, Безенчук-ский р-н, Самарская обл., 446254, Российская Федерация
2ООО «Агролига Центр Селекции Растений» участник фонда «Сколково», ул. Большой бульвар, 42, стр. 1, помещение335, г. Москва, 143026, Российская Федерация
Резюме. Исследования проводили с целью разработки способов ускоренного введения генов высокого качества клейковины в адаптированный генофонд с перспективой создания конкурентоспособных сортов яровой твёрдой пшеницы в России. Работу выполняли в условиях Среднего Поволжья в 2016-2019 гг. Апробирована методика применения маркер-ассоциированой (МАС) и геномной селекции (ГС). Технолгию МАС использовали для идентификации генетических систем качества клейковины. Были задействованы биохимический маркер Glu-A1(7+8) и молекулярные маркеры микросаттелитной группы SSR - Single sequence Repeat (Barc148) и SNP-Single Nucleotid Polimorphism (BM140362). Для идентификации у рекомбинантных растений генетических систем адаптивности применяли технологию ГС с использованием 100 молекулярных маркеров SSR. В результате создан сорт Таганрог, проходящий Государственное сортоиспытание с 2018 г, и аналоги селекционной линии SP-3-2, которые будут переданы в систему Государственного сортоиспытания в 2021 г По результатам испытания на 12 сортоучастках Средневолжского региона (Самарская, Пензенская и Ульяновская области, Республики Мордовия и Татарстан) сорт Таганрог превысил средний стандарт по урожайности на 2,3 ц/га, или более чем на 11,0 %. Сбор зерна сорта Таганрог варьировала по сортоучасткам от 11,0 до 47,0 ц/га. На 9 из 12 сортоучастков отмечено его преимущество над стандартами. Высокая адаптивность двух высококачественных аналогов селекционной линии SP-3-2 установлена в полевых испытаниях в Самарском НИИСХ в 2019 г Их урожайность составила 12,4 ц/га и 13,0 ц/га, стандарта Безенчукская 210 - 12,9 ц/га, рекуррентного родителя (селекционная линия SP-3-2) - 12,1 ц/га. Созданные сорта перспективны для возделывания в степных регионах Поволжья и Российской Федерации. Ключевые слова: пшеница твёрдая (Triticum durum Dest.), сорт, качество клейковины, молекулярный маркёр, маркерная селекция, геномная селекция
Сведения об авторах: С. Н. Шевченко, член-корреспондент РАН, директор (e-mail: samniish@mail.ru); П. Н. Мальчиков, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник(е-таН: sagrs-mal@mail.ru); М. Г Мясникова, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник; В. Натоли, доктор сельскохозяйственных наук, руководитель департамента; Т В. Чахеева, младший научный сотрудник.
Для цитирования: Ускоренное создание с помощью методов геномной селекции высококачественных аналогов генотипов твердой пшеницы, адаптированных к условиям Среднего Поволжья / С. Н. Шевченко, П. Н. Мальчиков, М. Г Мясникова и др. // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т 33. № 12. С. 38-42. DOI: 10.24411/0235-2451-2019-11207.
Accelerated Development of High-Quality Analogues of Durum Wheat Genotypes Adapted to the Middle Volga Conditions Using Genomic Selection Methods
S. N. Shevchenko1, P. N. Malchikov1, M. G. Myasnikova1, V. Natoli2, T. V. Chaheeva1
N. M. Tulajkov Samara Research Institute of Agriculture, ul. K. Marksa, 41, pos. Bezenchuk, Bezenchukskii r-n, Samarskaya obl., 446254, Russian Federation
2OOO «Agroliga Plant Breeding Center», participator of the Skolkovo Foundation, 143026, Moscow, territory of the Skolkovo Innovation Center, Bolshoy Boulevard, 42, building 1, room 335.
Abstract. The purpose of the studies was to develop methods for the accelerated introduction of genes encoding high-quality gluten into an adapted gene pool with the prospect of developing competitive varieties of spring durum wheat in Russia. The work was performed in the Middle Volga region in 2016-2019. The methodology for the use of marker-associated (MAS) and genomic selection (GS) was tested. MAS technology was used to identify genetic systems encoded gluten quality. The biochemical marker Glu-A1 (7+8) and the molecular markers of the microsatellite groups of SSR — Single sequence Repeat (Barc148) and SNP - Single Nucleotide Polymorphism (BM140362) were used. To identify genetic systems of adaptability in recombinant plants we used GS technology with 100 molecular markers of SSR. As a result, we bred Taganrog variety, which has been undergoing State variety testing since 2018, and the analogues of SP-3-2 selection line, which will be tested in the Russian variety testing system in 2021. According to the results of testing in 12 variety test plots in the Middle Volga region (Samara, Penza, and Ulyanovsk regions, Republic of Mordovia and Tatarstan), Taganrog exceeded the average standard in the yield by 2.3 kg/ha, or by more than 11.0%. In variety test plots, grain yield of Taganrog varied from 1.1 t/ha to 4.7 t/ha. In 9 out of 12 test plots, it exceeded the standards for some indicators. The high adaptability of two high-quality analogues of SP-3-2 breeding line was established in field tests at the Samara Research Institute of Agriculture in 2019. Their yield was 1.24 t/ha and 1.3 t/ha; the yield of Bezenchukskaya 210 standard was 1.29 t/ha; the yield of the recurrent parent (SP-3-2 breeding line) was 1.21 t/ ha. The developed varieties are promising for cultivation in the steppe areas of the Volga region and the Russian Federation. Keywords: durum wheat (Triticum durum Dest.); variety; gluten quality; molecular marker; marker selection; genomic selection. Author Details: S. N. Shevchenko, corresponding member RAS, director(e-mail: samniish@mail.ru); P. N. Malchikov,D. Sc. (Agr.), chief research fellow (e-mail: sagrs-mal@mail.ru);M. G. Myasnikova, Cand. Sc. (Agr.), leading research fellow;VinchencoNatoli, D. Sc. (Agr.), director of divisionT V. Chaheeva, junior research fellow.
For citation: Shevchenko S. N., MalchikovP. N., Myasnikova M. G., Natoli V., Chaheeva T V Accelerated Development of High-Quality Analogues of Durum Wheat Genotypes Adapted to the Middle Volga Conditions Using Genomic Selection Methods . Dostizheniya naukii tekhnikiAPK. 2019. Vol. 33. No. 12. Pp. 38-42 (in Russ.). DOI: 10.24411/0235-2451-2019-11207.
Твёрдая пшеница (Triticum durum Desf.) относится к основным видам растений, которые возделывают в сельском хозяйстве для производства продуктов питания. Ее зерно использует при изготовлении макаронных и крупяных изделий и в хлебопечении. Для высококачествен-
ных макарон требуются сорта с высокими показателями зерна, таких как стекловидность, содержание белка, клейковины и каротиноидов. Сегодня производители макарон предъявляют особые требования к качеству клейковины, оцениваемому по индексу глютена (Ю). Сырьё с высоким
индексом позволяет применять технологию высокотемпературной сушки макаронных изделий, что способствует увеличению производительности и эффективности производства пасты. Эта технология широко применяется в Европе и Северной Америке. В России ее также применяют, особенно на предприятиях с участием иностранного капитала, однако для более широкого ее применения на территории Российской Федерации и странах СНГ необходимы сорта пшеницы с определенным качеством клейковины. Этот признак функционально связан с глютениновой фракцией белка и зависит от аллельного состава глютениновых локусов (Glu-A1, Glu-B1, Glu-A3, Clu-B3, Glu-B2), которые выступают генетическими маркёрами. Аллели глиадиновых локусов (GliA1,GliA2, GliBI, GliB2) также применяют в качестве маркёров, что объясняется сцеплением с локусами глютениновых компонентов[1, 2, 3]. Кроме этой генетической системы качества клейковины, маркируемой белковыми маркёрами, в геноме твёрдой пшеницы идентифицированы другие генетические системы качества клейковины, сцепленные с молекулярными маркёрами, в частности на хромосоме 1А. [4]. На мировом рынке качество клейковины оценивают по показателям SDS-седиментации (>40,0мл) и индексу глютена (>65,0 %). Практически все лаборатории, ведущие селекцию твердой пшеницы в России, не оснащены оборудованием, необходимым для идентификации генотипов с высококачественной клейковиной, не систематизированы результаты изучения коллекции отечественных сортов по качеству клейковины.
Цель исследований - разработать способы ускоренного введения генов высокого качества клейковины в адаптированный генофонд с перспективой создания конкурентоспособных сортов яровой твёрдой пшеницы в России.
Условия, материалы и методы. На первом этапе исследований по индексу глютена (IG) была проведена оценка качества различных линий твёрдой пшеницы, созданных в России и предоставленных Самарским НИИСХ в распоряжение итальянских исследователей (Crea-CI Italy, Факультет сельского хозяйства Университета г. Фоджа) и российского предприятия Agroliga Plant Selection Center, участника фонда «Сколково». В результате было установлено, что величины этого индекса у всех российских генотипов значительно меньше требований стандартов европейского рынка. В то же время итальянские селекционные линии, отличающиеся высоким качеством клейковины по IG, в условиях Среднего Поволжья (Самарский НИИСХ) показали низкий уровень адаптивности. Их урожайность варьировала в пределах 5,0.. .40,0 %, относительно местных сортов. Такие результаты инициировали второй этап исследований с задачей рекомбинации генетических систем адаптивности и качества клейковины.
В 2016-2019 гг. на экспериментальном поле Самарского НИИСХ, проведено изучение сортов из Италии - доноров высококачественной клейковины и селекционных линий Самарского НИИСХ - рекуррентных генотипов, использованных в качестве реципиентов генетических систем высокого качества. В 2017-2018 гг. на экспериментальном поле Самарского НИИСХ и на сортоучастках Средневолж-ского в 2018 г. изучали рекомбинантную линию (Таганрог), в 2019 г. в Самарском НИИСХ - аналоги линии SP-3-2. Почва экспериментального поля чернозем обыкновенный суглинистый с содержанием гумуса 3,5.4,0 %. В годы изучения условия среды колебались от сильно засушливых с продолжительной весенне-летней засухой (2018, 2019 гг.) до благоприятного с обилием осадков и оптимальной температурой (2017 г.). В 2016 г. лимитирующими факторами были эпифитотии стеблевой ржавчины и фузариозной листовой пятнистости.
Государственное сортоиспытание проведено на Безенчукском, Кошкинском ГСУ (Самарская область), Старо-Синдровском ГСУ, Мордовской государственной сортоиспытательной станции (Республика Мордовия), Бековском, Кузнецком, Лунинском ГСУ (Пензенская область), Буинском, Заинском, Кукморском ГСУ (Республика Татарстан), Сурском, Чердаклинский ГСУ (Ульяновская область). В качестве стандартов в Самарском НИИСХ использовали сорт Безенчукская 210, на сортоучастках, в зависимости от зоны, стандартами были: Безенчукская 210 (Самарская, Пензенская области, Мордовия) Безенчукская нива, Башкирская 27 (Татарстан), Безенчукская нива, а также сорт яровой мягкой пшеницы Ульяновская 105, который по решению госкомиссии в 2018 г. был взят в качестве стандарта при изучении сортов яровой твёрдой пшеницы на Чердаклинском ГСУ Ульяновской области.
Гибридизацию, создание дигаплоидов с использованием гаплопродюссерной технологии, идентификацию необходимых рекомбинантных генотипов проводили в Италии (сельскохозяйственный университет г. Фоджи). Селекционная линия, получившая впоследствии название Таганрог, создана в результате этих процедур и ускоренного размножения в камерах искусственного климата с программируемым и автоматическим контролем условий вегетации с применением технологии клонирования растений на стадии кущения, в осенне-зимний период 2016-2017 гг. Семена для передачи в систему государственного сортоиспытания выращены в Италии летом 2017 г.
Процесс переноса генетических систем высокого качества клейковины в российские сорта с применением процедур беккроссирования сопровождался исследованием селекционного материала с использованием молекулярных маркеров типа SSR (Simple Sequence Repeats). На первом этапе в работу были включены 3 популяции. Для каждой из них в F2 отобрали 20 растений, оценку которых проводили на основе следующих параметров: степень генетической схожести с российским родителем (на основе маркеров SSR); наличие блока высокомолекулярного глютенина HMWGlu - B1(7+8), типичного для родительских сортов с высоким уровнем IG; наличие QTL (локус количественного признака), расположенного на 1А хромосоме, сцепленного с маркером SSRBarc 148, который также влияет на формирование прочной клейковины с высоким значением IG; высокие (не ниже, чем у высококачественного родительского сорта) показатели SDS седиментации.
Генетическую классификацию отобранных растений проводили с использованием молекулярных маркеров типа SSR-При извлечении ДНК применяли стандартные процедуры, начиная с отбора листового материала с 20 растений каждой линии, выращенных в теплице. Время отбора определяли по фазе полного образования третьего-четвертого листа. Листовой материал лиофизировали, перемалывали в ступке со стерильной кварцевой пылью. При генотипиро-вании материала были задействованы 100 маркеров SSR, отобранных на основе распределения по геномам А и В, их информативности (PIC - Polimoriphie Information Content) и уровня полиморфизма двух родителей и селекционной популяции F2. Маркеры SSRs, использованные в нашей работе включали последовательности, опубликованные и имеющиеся в базе данных GrainGenis [8]: WMC (Xwmc), BARC (Xbarc), WMS (Xgwm) [5, 6, 7].
Уровень полиморфизма каждого локуса SSR выражался индексом полиморфизма PIC , который учитывает как количество аллелей, имеющихся на указанном локусе, так и соответствующую частоту каждой аллели PIC = 1-(pj2), где pj - частота j-ой аллели в рассматриваемых линиях [6]. PIC - это вероятность того, что в определенном локусе аллели
двух случайно отобранных из исследуемой популяции линий отличаются. Наблюдаемое значение PIC каждого локуса сравнивали с теоретически максимальной величиной достижимой в зависимости от количества имеющихся аллелей. Коэффициент PIC достигает максимального значения, когда все аллели распределены в линиях равномерно, то есть характеризуются аналогичными частотами.
При выборе локусов SSR учитывали еще один коэффициент - Ae = 1/(1-PIC), дополняющий «реальное количество аллелей», характеризуемое PIC. Ae представляет теоретическое количество аллелей, при этом каждая аллель имеет аналогичную частоту в анализируемом материале, при котором величина PIC равна реально обнаруженному значению в этом локусе. Значение Ае всегда меньше обнаруженного количества аллелей. Чем ближе показатель Ае к обнаруженному, тем больше уровень информативности и дискриминирующей способности локуса [9].
Коэффициент схожести по каждому локусу SSR рассчитывали по формуле GD=1-Tp2j, где p - частотаj-ой аллели в популяции. Генетическую схожесть между линиями, включая родительские сорта, оценивали на основе 100 маркеров SSR,отобранных и апробированных V. Natoli [10], по формуле Gsij=m/n, где m - количество аллельных вариантов отдельного маркера SSR, которые показывают соответствие (в нашем случае соответствие означает, что варианты i и у'имеют одинаковую аллель), n-общее количество сравниваемых маркеров. При этом каждой аллели по каждому маркеру присваивали идентификационный номер, преобразованный в число от 1 до 4, в соответствии с обнаруженными аллельными формами маркера. Представленный коэффициент схожести между всеми парами линий характеризует пропорциональное соотношение маркеров, имеющих одни и те же аллели.
Расчет генетической схожести выполнен с помощью программы SIQUAL пакета NTSYS - pever. 2.0 [10]. На основании таблиц схожести проведен кластерный анализ, составлены дендрограммы по методу UPGMA (Unweighed Pair-Group Method Arithmetic Average) с использованием программ Jump 8. Для надёжности передачи основного QTL, контролирующего прочность клейковины в донорских сортах на хромосоме 1 А в интервале между маркером SSRBarc148 и маркером SNPBM140362, и локуса Glu-B1 (7+8), рассчитывали необходимый минимальный объём для получения 99,0 % (р) вероятности по крайней мере одного генотипа с аллелями высокого качества по формуле: n=log(1-p)/tog(1-Fa), где n - это число растений, Fa - вероятность отсутствия аллели, р- вероятность присутствия аллели. Наличие в отобранном генетическом материале обоих QTL объясняет более 40,0 % варианта, связанного с параметрами индекса глютена, определяемого с помощью рентген-анализа.
Одновременно с задачей создания рекомбинантных генотипов были продолжены эксперименты по поиску среди высококачественных генотипов итальянской селекции форм наиболее адаптированных к условиям степных районов России с целью использования их в качестве исходного материала. Изучали образцы, в родословную
которых, кроме генетического материала из Италии, входит генетический материал из CIMMYT, Северной Африки, Северной Америки, несущий транслокацию на 7В хромосоме от Thinopirumponticum (Lr19)
Для созданиярекомбинантов по признакам адаптивности и качества клейковины в качестве носителей адаптивности отобрали 36 линий российской (Самарский НИИСХ) селекции. Пять из них с индексом глютена от 40 до 60 ед., были включены в планы гибридизации с сортами Kofa, Aureo, Achille с индексом глютена от 85 до 95 ед. Гибридизацию проводили в Италии(Университет в Фоджи) в 2016 г. При этом российские генотипы использовали в качестве материнского родителя.
Таблица 1. Генетическое расстояние между линиями F2, F2BC2, полученными методом геномного контроля на основе маркеров SSR из популяции 1469D-59/Kofa и сортом Kofa
Линии F 2 Линии F2BC2
генотип кластер генетическое расстояние генотип кластер генетическое расстояние
10 линий 2.6 4,06 10 линий 2.6 2,1
Kofa вне кластера 6,87 Kofa вне кластера 12,86
Продолжение работы по приведённой схеме геномной и маркер-ассоциированной селекции позволило в течение 2019 г. в осенне-зимний период в условиях теплицы и в полевых условиях летом продолжить создание высококачественных аналогов российских генотипов. В результате были отобраны аналоги линии SP-3-2 (Самарский НИИСХ), несущие QTLs на хромосоме 1А и аллель HMWглютенина 7+8 на хромосоме 1В в локусе 01и-1В от сортов ^а и Аигео.
результаты и обсуждение. В 2017-2018 гг. с применением гаплопродюссерной технологии было создано 1258 дигаплоидных линий от 3-х скрещиваний (1469D-59/ ^а; SP-3/2/Kofa; SP-3/2/Aureo) - потенциальных носителей необходимых для рекомбинации генетических систем качества клейковины и адаптивных реакций. Анализ генетической схожести по маркерам SSR в популяции дигаплоидных линий показал, что отбор рекомбинантов возможен уже после парного скрещивания. Отобранные линии, если судить по маркерам, в F2 сильно отличались от иностранного родительского сорта. В беккроссном поколении F2BC2 это отличие еще больше увеличилось, при этом все отобранные линии несли в геноме блок QTL на хромосоме 1А и компонент глютенинового блока 01иВ-1 (7+8) от иностранных доноров (табл. 1). Все 10 линий в F2 и в F2BC2 вошли в кластеры (2.6). Усреднённое по линиям значение генетических расстояний было значительно меньше, чем у сорта ^а, не вошедшего в кластеры. Необходимо подчеркнуть особенность технологии беккроссирования. Для выполнения этой операции были взяты растения F2 с идентифицированными блоками QTL 1А и 01иВ-1 (7+8) наиболее удаленные от иностранного родителя по генетическому расстоянию. Дендрограммы (см. рис. 1, 2), четко показывают близость селекционных линий к российскому
рис.
1. Дендрограмма популяции F2 (1469D-59/Kofa).
_ Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 12
Таблица 2. Результаты Государственного сортоиспытания сорта Таганрог на сортоучастках Средневолжского региона (2018 г.)
Сорт
Урожайность, ц/га
Высота растений, см
Масса 1000, г
Устойчивость, балл
к полеганию
к засухе
Вегетационный период, дн.
Мордовская сортоиспытательная станция (Республика Мордовия)
Безенчукская 210 St 34,4 58 40,5
Таганрог 38,8 68 52,9 - -
НСР„5 1,7
Старо-Синдровский ГСУ (Республика Мордовия)
Безенчукская 210 St 31,8 68 40,2
Таганрог 28,9 60 40,7
НСР 0,7
Безенчукская 210 St Таганрог
НСР05
Безенчукская 210 St Таганрог
НСР05
Безенчукская 210 St Таганрог
НСР05
Безенчукская 210 St Таганрог
НСР05
Безенчукская 210 St Таганрог
НСР05
Башкирская 27 St
Таганрог
НСР
Бековский ГСУ (Пензенская область)
15,1 64 31,2 -
17,9 55 28,6 -
2,0
Кузнецкий ГСУ (Пензенская область)
29,1 70 47,4 -
32,0 65 46,8 -
4.5
Лунинский ГСУ (Пензенская область)
31,8 78 35,4 -
36,5 73 35,7 -
2.6
Безенчукский ГСУ (Самарская область)
8,5 65 44,5
11,0 70 43,2 -
1,1
Кошкинский ГСУ (Самарская область)
20,4 57 39 5
25,8 65 47,3 5
1,3
Буинский ГСУ (Республика Татарстан)
23,4 65 36,2 -
20,6 60 45 -
1,5
Заинский ГСУ (Республика Татарстан)
33,2 67 39 3,5
47,0 59 50 4
4
4,5
Башкирская 27 St Таганрог НСР05 0,8
Новоспасский ГСУ (Ульяновская область)
Безенчукская нива St 16,3 63 30,3 -
Таганрог 17,6 66 36,8 -
73
74
80 83
76 76
78 78
84
85
77 76
78
79
83 82
76
77
71 71
НСР
1,6
Сурский ГСУ (Ульяновская область)
Безенчукская нива St 17,0 81 33 -
Таганрог 17,1 66 36,4
НСР
1,
Чердаклинский ГСУ (Ульяновская область)
Ульяновская 105 St 17,6 52 35,1 -
Таганрог 16,6 66 50 -
85 84
82 83
НСР
1,3
Величина урожайности сорта Таганрог варьировала по сортоучасткам от 47,0 ц/га на Заинском ГСУ (Татарстан) до 11,0 ц/га на Безенчукском ГСУ (Самарская область). На 9 сортоучастках из 12 отмечено преимущество нового сорта. Значительное преимущество сорта Таганрог над стандартами наблюдали на Заинском ГСУ (Татарстан) + 13,8 ц/га, Кошкинском ГСУ (Самарская область) + 5,4 ц/га, Лунинском ГСУ (Пензенская область) + 5,3 ц/га, Мордовской сортоиспытательной станции + 4,4 ц/ га. На Заинском ГСУ (Татарстан) отмечено преимущество нового сорта над стандартом (Башкирская 27) по устойчивости к полеганию.
Засухоустойчивость сорта Таганрог во всех экологических точках государственного сортоиспытания соответствовала уровню стандартных сортов. По продолжительности вегетации его также, как стандартные сорта, можно отнести к среднеспелому морфотипу. Сорт Таганрог обладает высоким потенциалом по массе 1000зерен, на 8 из 12 сортоиспытательных участков этот показатель превысил величину 40,0 г, на 3-х - 50,0 г.
В результате изучения в условиях Самарского НИИСХ линии SP-3-2, её аналогов и стандартного сорта Без-
енчукская 210, достоверных различий между ними по урожайности, массе 1000 зерен, устойчивости к патогенам и засухе не обнаружено. Сорт стандарт отличался от аналогов и рекуррентного родителя большей продолжительностью периода всходы-колошение и несколько укороченным стеблем (табл. 3) Эти аналоги на сегодня признаны перспективными для передачи в систему государственного сортоиспытания с предполагаемым хозяйственным использованием в степных районах Самарской, Оренбургской и Челябинской областей для производства высококачественного зерна твёрдой пшеницы с высоким экспортным потенциалом.
В результате изученияв Самарском НИИСХ в экстремальных условиях вегетации 2019 г. генотипов итальянской селекции были отобраны линии 058272, 05863, 0S917Fс высоким качеством клейковины и приемлемым уровнем адаптивности. Их целесообразно Рис. 2. Дендрограмма популяции Р2ВС2 (Р2-14690-59/КоТа//1469Р-59 - Р2ВС1/1469Р-59). использовать в качестве до-
генотипу № 3371 - 1469D-59 и удаленность от сорта К^а. Линия под №7 (Таганрог) в популяции F2BC2 входит в один кластер с российским родительским сортом 1469D-59.
По результатам государственного сортоиспытания на 12 сортоучастках Средневолжского региона (Самарская, Пензенская, Ульяновская области, республики Мордовия и Татарстан) сорт Таганрог превысил средний стандарт по урожайности на 2,3 ц/га, или более чем на 11,0 % (табл. 2).
Таблица 3. результаты изучения аналогов селекционной линии SP-3-2 в Самарском нииСХ (2019 г.)
Образец Происхождение Урожайность, ц/га Длина стебля, см Масса Устойчивость, балл (1...5) Число дней до колошения
рен, г листовая пятнистость засуха
Безенчукская 210 St 12,9 50,6 36,0 3,6 4,0 47,0
SP-3-2 Без.нива/653Д-58 12,1 54,1 38,1 3,7 4,0 44,0
Аналог 1 ВС2 SP-3-2/Kofa 12,4 55,3 37,7 3,7 4,0 44,0
Аналог 2 BC2/SP-3-2/Aureo 13,0 53,3 38,0 3,7 4,0 44,0
НСР05 Ff<Ft 2,6 Ff<Ft Ff<Ft Ff<Ft 0,5
норов качества клейковины при создании качественных аналогов российских сортов. При этом предполагается, что количество беккроссов, время создания аналогов и их себестоимость будут уменьшены.
выводы. Методика ускоренного переноса генетических систем высокого качества в форме аллели Glu-1 В (7+8) и QTL на участке 1А хромосомы сортов доноров (Kofa, Aureo, Achille) в генофонд адаптированных сортов, апробированная в наших исследованиях оказалась высокоэффективной. Основные аспекты такого способа заключаются в применении технологии беккроссирования, использовании маркер-ассоциированой (MAC) и геномной селекции (ГС). Высокий уровень надёжности в качестве маркера проявили компонент электрофоретического спектра глютениа Glu-1 В (7+8) и молекулярные маркеры SSR Barc148 и SNPBM140362 для QTL на 1А хромосоме. В процедурах геномной селекции для идентификации генетических систем адаптивности рекуррентных сортов использовали 100 маркеров SSR, отобранных на основе их распределения по геномам А и В, а также информативности (PIC - Polimoriphie Information Content) и уровня
полиморфизма двух родителей и селекционной популяции F2. Маркеры SSRs, использованные в работе включали в себя последовательности, опубликованные и имеющиеся в базе данных Grain Genis. Эффективность технологии подтверждена практическими результатами. От первого скрещивания (2016 г.) до передачи первых сортов в систему государственного сортоиспытания (2018 г.) прошло менее 2-х лет. Уровень адаптивности созданных аналогов (Таганрог, SP-3-2) вполне соответствует рекуррентному родителю. Сорт Таганрог успешно проходит государственные испытания и перспективен для использования в Средневолжском регионе на 12 сортоучастках (Самарская, Пензенская, Ульяновская области, республики Мордовия и Татарстан) он превысил средний стандарт по урожайности на 2,3 ц/га, или более чем на 11,0 % Приспособленность к условиям Среднего Поволжья высококачественных аналогов селекционной линии SP-3-2, установлена в полевых испытаниях в Самарском НИИСХ в 2019 г. Их урожайность составила 12,4 ц/га и 13,0 ц/га, стандарта (сорт Безенчукская 210) - 12,9 ц/га, рекуррентного родителя (селекционная линия SP-3-2) - 12,1 ц/га.
Литература.
1. Новосельская-Драгович А. Ю. Генетика и геномика пшеницы: запасные белки, экологическая пластичность и иммунитет // Генетика. 2015. T. 51. № 5. С. 568-583. DOI: 10.7868/S0016675815050045
2. Генетическое разнообразие современных российских сортов яровой и озимой твердой пшеницы по глиадинкодирую-щим локусам / А. М. Кудрявцев, Л. В. Дедова, В. А. Мельник и др. // Генетика. 2014. T. 50. № 5. С. 554-559. DOI: 10/7868/ S0016675814050099
3. Леонова И. Н. Молекулярные маркеры: использование в селекции зерновых культур для идентификации, интрогрессии и пирамидирования генов // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2013. Т. 17. № 2. С. 314-325.
4. QTL analysis of pasta quality using a composite microsatellite and SNP map of durum wheat / W. Zhang, S. Chao, F. Manthey, et al. // Theor. Appl. Genet. 2008. Vol. 117. Pp. 1361-1377. DOI: 10.1007/s00122-008-0869-1.
5. Roder M. S., Korzun V., Wendehake K. A microsatellite map of wheat // Genetics. 1998. Vol. 149. Pp. 2007-2023. DOI: 10.1007/ s00122-004-1740-2.
6. Somers D. J., Isaac P., Edwards K. A high-density microsatellite consensus map for bread wheat (Triticum aestivum L.).// Theor. Appl. Genet. 2004. Vol. 109. Pp. 1105-1114.
7. Microsatellite-based deletion bin system for the establishment of genetic-physical map relationships in wheat (Triticum aestivum L.) / P. Sourdille, S. Singh, T. Cadalen, et al. //Funct. Integr. Genomics. 2004. Vol. 4. Pp. 12-25. D0I:10.1007/s10142-004-0106-1.
8. Grain Genes. A Database for Triticeae andAvena. URL: http://wheat. Pw.usda.gov(дата обращения: 25.11.2019 г.)
9. Karp A., Isaac P., Ingram D. S. Measures of polymorphism within and among populations // Molecular tools for screening biodiversity. Plants and animals. London: Chapman&HallLondon, 1998. Pp. 302-311.
10. Natoli V. Isolation in the wheat of durum varieties of genes involved in the mechanisms of adaptation of water stress in the Mediterranean environment. Ph. D. dissertation. 2008. 169 p.
References
1. Novosel'skaya-Dragovich AYu. [Genetics and genomics of wheat: reserve proteins, ecological plasticity and immunity]. Genetika. 2015;51(5):568-83. doi: 10.7868/S0016675815050045. Russian.
2. Kudryavtsev AM, Dedova LV, Mel'nik VA, et al. [Genetic diversity of modern Russian varieties of spring and winter durum wheat according to gliadin coding loci]. Genetika. 2014;50(5):554-9. doi: 10/7868/S0016675814050099. Russian.
3. Leonova IN. [Molecular markers: use in cereal breeding for identification, introgression and pyramidation of genes]. Vavilovskii zhurnal genetiki i selektsii. 2013;17(2):314-25. Russian.
4. Zhang W, Chao S, Manthey F, et al. QTL analysis of pasta quality using a composite microsatellite and SNP map of durum wheat. Theor. Appl. Genet. 2008;117:1361-77. doi: 10.1007/s00122-008-0869-1.
5. Roder MS, Korzun V, Wendehake K. A microsatellite map of wheat. Genetics. 1998;149:2007-23. doi: 10.1007/s00122-004-1740-2.
6. Somers DJ, Isaac P, Edwards K. A high-density microsatellite consensus map for bread wheat (Triticum aestivum L.). Theor. Appl. Genet. 2004;109:1105-14.
7. Sourdille P, Singh S, Cadalen T, et al. Microsatellite-based deletion bin system for the establishment of genetic-physical map relationships in wheat (Triticum aestivum L.). Funct. Integr. Genomics. 2004;4:12-25. doi: 10.1007/s10142-004-0106-1.
8. Grain Genes. A Database for Triticeae and Avena [Internet]. Albany (NY); [cited 2019 Nov 25]. Available from: http://wheat. Pw.usda.gov.
9. Karp A, Isaac P, Ingram DS. Measures of polymorphism within and among populations. In: Molecular tools forscreening biodiversity. Plants and animals.London: Chapman&HallLondon; 1998. p. 302-11.
10. Natoli V. Isolation in the wheat of durum varieties of genes involved in the mechanisms of adaptation of water stress in the Mediterranean environment [dissertation]. 2008. 169 p.
