CC BY
71
УДК 633.631.527:543.54
ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОФОРЕЗА В СЕЛЕКЦИИ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР
Шпилев Н.С., доктор с.-х. наук, профессор Ториков В.Е., доктор с.-х. наук, профессор Юхневская Л.Г., ст. лаборант
ФГБОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия»
Резюме. Дан краткий анализ использования электрофореза для идентификации генотипов сельскохозяйственных растений. Приведены результаты электрофореза индивидуальных зерновок тритикале у родительских форм и их гибридов, высказана возможность отбора ценных генотипов с гибридов первого поколения, что позволит ускорить селекционный процесс создания сортов зерновых культур.
Ключевые слова: тритикале, гибриды, электрофорез, проламины, отбор, селекционный процесс, идентификация, генотип.
ВВЕДЕНИЕ. Создание новых сортов сельскохозяйственных культур, отвечающих современным требованиям агропромышленного комплекса, обязывают селекционеров совершенствовать селекционный процесс. Существующие схемы предполагают начало отбора с гибридов второго поколения, в котором, согласно второго закона Г. Менделя начинается формообразовательный процесс. Индивидуальный отбор растений с гибридов первого поколения невозможен, т.к. согласно первого закона Г. Менделя они не различаются по фенотипу.
В этой статье доказана генетическая разно-качественность индивидуальных зерновок гибридных растений Р| с помощью электрофореза и сделано предположение существования корреляционных связей компонентов электрофоретиче-ских спектров с отдельными свойствами и признаками растений. Изучение этих вопросов позволит обосновать начало отбора ценных генотипов с гибридов первого поколения, что ускорит селекционный процесс, сделает его более предсказуемым и эффективным.
Успешное применение электрофоретиче-ских методов для идентификации сортов растений основано на том, что белки являются продуктами структурных генов. Таким образом, белки могут рассматриваться как «маркеры» структурных генов, которые их кодируют. Следовательно, сравнение состава белков от индивидуальных семян и линий популяции позволяет проводить «типизацию» или «паспортизацию» селекционного материала.
Annotation. A brief analysis of the use of electrophoresis to identify the genotype of crop plants. The results of electrophoresis of individual grains of triticale parental forms and their hybrids, suggested the possibility for the selection of genotypes with first-generation hybrids, which will speed up the breeding process of creating varieties of crops.
Keywords: triticale hybrids, electrophoresis, prolamine, selection , selection process , identification, genotype .
В настоящее время электрофорез используется в сортовой идентификации семян в первичном семеноводстве, а также для разработки новых национальных стандартов России на семена сельскохозяйственных растений. По мнению А. М. Малько (2) научно обоснованные стандарты на семена сельскохозяйственных растений -важнейший инструмент регулирования их сортовых и посевных качеств в условиях рынка.
Огромную роль в решении многих проблем селекции, а в последующем и в семеноводстве сыграли электрофоретические методы исследования клейковинных белков, которые разработаны в нашей стране в начале 70-х годов (3). Были выполнены фундаментальные работы по генетике белков клейковины и консистенции эндосперма (4). Они позволили разработать номенклатуру аллелей генов, составить каталоги, изучить связь с качеством, предложить шкалу для селекционного отбора лучших генотипов.
По мнению Т.И. Пеневой, А.Ф. Мережко, А.В. Конарева (2008 г.) для ускоренного создания сортов яровой тритикале, пригодных для возделывания в Северозападном регионе России, может быть весьма результативным отбор стабильных, высокопродуктивных, хорошо адаптированных к местным условиям форм из гетерогенных образцов этой культуры, имеющихся в мировой коллекции ВИР. Для выполнения данной задачи необходимо знание структуры исходной популяции и анализ динамики ее состава в процессе отбора на комплекс ценных признаков.
Наряду с полевыми оценками, такой контроль возможен с помощью молекулярных маркеров, в том числе - белковых (5,6,7,8,9).
Таким образом, анализируя научную информацию об использовании электрофореза, можно сделать вывод о том, что на основании электро-форетического спектра проламинов возможно достаточно точно установить внутрипопуляци-онный полиморфизм, генотипы растений и генотипы даже отдельных зерновок.
В работе приведены результаты наших исследований, посвященных изучению электрофо-ретического спектра проламинов тритикале наиболее распространенных сортов и их гибридов, а так же высказана возможность использования полученных результатов в селекции зерновых культур.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. Для изучения электрофоретического спектра проламинов использовали зерновки озимой гексаплоидной тритикале сортов Рондо и Союз, а также индивидуальные зерновки с гибридных растений первого поколения этих сортов. Электрофорез проводили согласно методики проведения лабораторного сортового контроля по группам сельскохозяйственных растений [1].
В сортовых формулах интенсивные компоненты подчеркивали, слабые компоненты отмечают чертой над номером позиции, очень слабые - двумя чертами.
При составлении таблиц белковых формул удобнее использовать цифровую оценку интенсивности полипептидов: 1-слабый компонент, 2-средний интенсивности, 3-интенсивный. Компоненты по некоторым позициям представлены двумя или тремя субкомпонентами разной подвижности.
Широкое разнообразие типов электрофоретического спектра проламина, создается за счет общего числа компонентов, их различных сочетаний, как в отдельных зонах, так и в целом спектре, а также за счет степени интенсивности одинаковых по электрофоретической подвижности компонентов.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Использованные сорта озимой гексаплоидной тритикале в качестве родительских форм Рондо и Союз (табл. 1) различаются по всем компонентам электрофоретического спектра. Так у сорта Союз, использованого в качестве отцовской формы присутствует компонент а 4, слабее представлен а 5 и интенсивнее а 7. В сравнении с сортом Рондо, использованного в качестве материнской формы. Четко просматриваются различия фракции (3 у изучаемых сортов. У сорта Союз слабее представлены компоненты (3 2 и (3 3 в сравнении с сортом Рондо.
У исследуемых сортов компоненты (3 5 представляют субкомпонентами разной подвижности: у сорта Рондо (3 52, а у сорта Союз (3 5, и (3 53. Значительные различия были выявлены зоны y¡ используемых сортов. У сорта Союз присутствуют компоненты у! отсутствующие у Рондо. Компонент у 2, У сорта Союз представлен слабее, при этом отсутствуют компоненты у 22 и у 23, которые достаточно интенсивно представлены у сорта Рондо.
Существенные различия электрофоретиче-ских спектров исследуемых сортов установлены по компоненту со. У сорта Рондо присутствует со6ь а у сорта Союз фракция со представлена двумя субкомпонентами 62 и 63.
На основании чего можно сделать вывод о том, что используемые для половой гибридизации сорта, в качестве родительских форм существенно различаются по электрофоретическому спектру проламинов, а следовательно имеют различающуюся генетическую природу.
Электрофоретический спектр гибридных зерновок по фракции а меньшей интенсивностью отмечался у зерновок V и VI, несмотря на то, что обе родительские формы представлены одинаковой интенсивностью компонента а 2, а также в этих зерновках отсутствовал компонент а 6. В остальных зерновках компонент а 6 проявлялся с разной степенью интенсивности: в зернах II интенсивно; III,IV,VII слабо, VIII очень слабо. У обеих родительских форм компонент аб представлен одинаковой, очень слабой интенсивностью.
По компоненту а 5 исследуемые генотипы различались только по степени интенсивности: зерновки I,II,VIII-HHTeHCHBHbie компоненты, как у материнского сорта Рондо, и зерновки III,IV,V,VI,VII со слабой интенсивностью, как у отцовского сорта Союз.
Компонент по позиции а 7 представлен двумя субкомпонентами 7, и 72, при этом зерновки I и II имели слабую интенсивность по субкомпоненту 7Ь как у материнской формы, остальные зерновки соответствовали компоненту а7 отцовского сорта Союз.
По фракции (3 установлена значительная разница интенсивности компонентов у гибридных зерновок, как в пределах гибридов F1, так и в сравнении с родительскими формами. Компонент 1 у родительских форм представлен одинаково интенсивно. У зерновых 1,11 слабо, а у VI зерновки очень слабо проявлялся компонент 1. По компоненту 2 зерновки 1,11,III,IV,VI соответствовали отцовской форме, а зерновки V,VII,VIII были идентичны с материнским сортом Рондо.
По компоненту (3 полученные генотипы также значительно различались. Зерновки I и II имели субкомпоненты Зь 32, З3, зерновки III,IV,V,VI, субкомпоненты 3, 32, зерновка 7 компонент 32, а восьмая зерновка компоненты 3i и32.
Таблица 1 - Идентификация компонентов электрофоретического спектра проламина тритикале (родительские формы и гибрид Рь 2010 г.)
№ зерновок а Р Г со
9 Рондо
I "2 5~611 72 123i33 452 "12342 5617282~92
(F0 $ Рондо х S Союз
I "25571 72 Т23! 323з457525з T2i 2J23"345 "123425617282"92
II 1.561 {12 113,3^,45^5=5, =12342561728^2
III 1Sbl{l2 Г23 J3345i53 _123ЗТ5 1234256177ВГ^792
IV 1.5Ы112 Г23 J3345i53 _123ЗТ5 1234256177ВГ^792
V 151,12 12323345!53 =Г^^З 475 _L23425617^1^2
VI 2_57 Х12 =П323341425152 =Г^^З 475 _L23425617^1^2
VII 25Ы\12 123341425153 12¡"2J27345 _L23425617^1^2
VIII ~7Л561\12 123i3245I53 _123343 1234256J6277S792
(51 Союз
I ТА561\12 ПЗГ3245153 J273JF5 ~Ш425б2бз728792
Компонент 4 представлен одинаково у зерновок I,II,III,IV,V,VIII и соответствовал обеим родительским формам. Зерновка 6 отличалась присутствием субкомпонента 4i И 42, 3. ЗбрНОВКЗ. VII имела субкомпонент 42.
Анализируя в целом фракцию (3 установлено, что она наиболее полно представлена у использованных нами родительских форм при гибридизации и у полученных гибридных зерновок первого поколения в сравнении с эталонным спектром проламина.
Спектр проламина (3 фракции существенно различался у индивидуальных гибридных зерновок по компонентам и степени интенсивности. Компонент 1 присутствовал у всех исследуемых зерновых гибридов первого поколения, а интенсивность была высокой у IV и VIII зерновок, слабое проявление у 1,11,III,VIII зерновок и очень слабое у V и VI зерновок. Сравнения с родительскими формами показывают, что компонент 1 отсутствовал у материнской формы сорта Рондо и интенсивно проявлялся у отцовской формы сорта Союз. Компонент 2 присутствовал у обеих родительских форм и у всех зерновок, при этом у материнского сорта Рондо этот компонент представлен субкомпонентами 2Ь 22, 23, а у отцовского сорта Союз субкомпонентом 21. У гибридного потомства компонент 2 представлен у трех зерновок субкомпонентами 2Ь 22, 23 - это 1,11,VII зерновки.
Три зерновки имели компонент, 23-III,IV,VIII зерновки. Двумя субкомпонентами (22 и 23) представлены 2 зерновки - V и VI.
Компоненты 3 и 5 одинаково представлены у материнских и отцовских формах и незначительно различался у индивидуальных зерновки Fi.
Фракция со представлена у гибридов и у родительских форм одинаковыми компонентами
1,2,3,42,5,72,92 и лишь незначительно различалась по их интенсивности. Компонент 6 у I,II,III,rV,V,VI,VII зерновок был одинаков и соответствовал компоненту материнского сорта Рондо. У восьмой зерновки этот компонент представлен субкомпонентами 6| и 62. Субкомпонент 63, имеющий у отцовского сорта Союз не проявлялся. Компонент 8 одинаков проявился у 1,11,VIII, зерновок, он также был представлен у обеих родительских формах. У зерновок III,IV,V,VI,VII компонент 8 представлен субкомпонентами 8] и 82, несмотря на то, что субкомпонент 8i отсутствовал у родительских форм
Полученные гибриды первого поколения Fb растения которых по фенотипу ничем не отличались, в колосьях сформировали зерновки, с индивидуальной генетической природой существенно отличающиеся не только в сравнении с родительскими формами, но и между собой. Это наглядно подтверждено графическим и цифровым изложением электрофоретического спектра индивидуальных зерновок с растений гибридов первых поколений.
У индивидуальных зерновок с растений гибридов первого поколения выявлено широкое разнообразие типов электрофоретического спектра проламина. Оно создается за счет общего числа компонентов, и их различного сочетания, как в отдельных зонах, так и в целом спектре, а так же за счет степени интенсивности одинаковых по электрофоретической подвижности компонентов.
Фракции а, (3, у, со и определенные компоненты этих фракций в спектрах сортов индивидуальных зерновок представлены отчетливо и хорошо идентифицированы.
Из восьми проанализированных зерновок F1 гибридной комбинации Рондо х Союз на долю основного типа спектра по фракции а, пришлось 6 штук, что указывает на не широкое разнообразие.
ВЫВОДЫ. Идентификация компонентов электрофоретического спектра проланина индивидуальных зерновок растений гибридов первого поколения доказала их генетическую разнокаче-ственность. Несмотря на то, что это мнение существовало априори (из предшествующих значений), впервые в цифровом формате установлено их генетическое различие. Этот вывод позволит, при установлении корреляционной связи отдельных компонентов и степенью их выражения с ценными свойствами сделать селекционный процесс более управляемым и предсказуемым путем начала отбора ценных генотипов индивидуальных зерновок с гибридов первого поколения (Fi).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. 1. Методика проведения лабораторного сортового контроля по группам сельскохозяйственных растений. Москва ФГНУ «Росинформагротех», 2004.-95 с.
2. Малько, A.M. Новый национальный стандарт России на семена сельскохозяйственных растений //Селекция и семеноводство.2005- №1,-С.25-28.
3. Созинов, А.А.. Попереля, Ф.А., Копусь, М.М. Генетически обусловленные различия компонентного состава глиадина сортов Безостая 1 и днепровская 521 и их роль в определении качества муки/ Доклады ВАСХНИЛ.-1975.-№11-С.10-14.
4. Копусь, М.М. Полифорфизм белков зерна и селекция озимых пшеницы/Автореферат на соискание ученой степени доктора биологических наук. Краснодар, 1998.-54с.
5. Пенева, Т.И., Мережко, А.Ф., Конарев, A.B. Изменение состава спектров глиадина в процессе создания сорта яровой тритикале Золотой Гребешок. /Тритикале России. Ростов-на-Дону.-2008.-С. 156-165.
6. Конарев, В.Г., Гаврилюк, И.П. и др. Моле-куляр но-биологические аспекты прикладной ботаники, генетики и селекции. Теоретические основы селекции. T.l. М.Колос.-1993.-447 с.
7. Конарев, В.Г., Пенева, Т.И., Белковые маркеры в анализе тритикале ./Вестник с.х. науки.-1977.№10.-С.60-68.
8. Пенева, Т.И., Кудрякова, Н.В., Конарев, В.Г. Идентификация, регистрация и оценка генетической структуры тритикале. В кн. Молекулярно генетические аспекты прикладной ботаники, генетики и селекции. М.Колос.-1993,- С. 175-192.
9. Поморцев, A.A., Лялина, Е.В., Животов-ский, Л.А., Калабушкин, Б.А., Пухальский, В.А. Электрофорез запасных белков как метод сортового контроля у ярового ячменя. //Селекция и семеноводство. 2004.-№3-С.20-23.
УДК: 619.636.5
ВЛИЯНИЕ БИОМАССЫ БИФИДОБАКТЕРИЙ, ИММОБИЛИЗИРОВАННОЙ НА СОРБЕНТАХ, НА МИКРОБИОЦЕНОЗ, РАЗВИТИЕ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ СТРУКТУР КИШЕЧНИКА, ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬ И ДИНАМИКУ РОСТА МОЛОДНЯКА КУР
Бовкун Г.Ф., к.вет.наук, доцент
ФГБОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия»
Резюме. Биомасса бифидобактерий и иммо-билизированная на сорбентах оказывала идентичное позитивное влияние на микробиоценоз, развитие морфологических структур кишечника, жизнеспособность и динамику роста молодняка кур.
Ключевые слова: бифидобактерии, иммобилизация, сорбенты, микробиоценоз
Summary. The biomass of bifidobacteria im-mobiligaed on sorbents influenced identically and positiwely the microbiocenesis the development of morfological structure of bowels the vitability and the dynamics of crowth in hens undergrowth
Key words: bifidobacteria, immobiligation, sorbents, microbiocenosis
