Ефективність поєднання діалельних схрещувань та методу генетичного маркування для гібридологічного аналізу вівса посівного (Avena sativa L.) - Автореферат

Це стосується як кількісних ознак, що складають елементи структури врожаю, так і ознак з альтернативною мінливістю, основний інтерес до яких повязаний із можливістю їх використання як маркерів у генетичному аналізі ознак з неперервною мінливістю. Причина полягає в тому, що надзвичайно потужний метод генетичного аналізу, яким є метод молекулярно-генетичного маркування, не забезпечений для свого застосування рослинним матеріалом у вигляді гетерогенних гібридних популяцій, батьківські компоненти яких відповідають таким вимогам: (і) константна по роках контрастність у фенотипічному прояві кількісних ознак; (іі) вивченість стосовно генетичного контролю цих ознак в термінах кількості генів, що беруть участь у контролі ознаки, і типу їх алельної та міжгенної взаємодії. Метою роботи було встановити роздільну здатність гібридологічного аналізу культурного вівса за кількісними ознаками при використанні даних оцінки перших гібридних поколінь за цими ознаками у сполученні з генетичним аналізом вихідних форм за генами-маркерами. Одержати гібридні популяції відповідно до намічених для використання методів генетичного аналізу: гібриди F1 за діалельною схемою для семи сортів різного походження, гібриди F2, F3 і першого беккросного покоління до кожного з батьків для сортів, які значуще та стійко відрізняються один від одного за кількісними ознаками. · Вперше в світовій практиці генетичного аналізу гомозиготних генотипів рослин за даними оцінки батьківських форм та гібридів першого покоління від схрещування за діалельною схемою запропоновано та апробовано прийом аналізу даних, що дає змогу виявити ті генотипи з загального набору компонентів схрещування, які мають гени, що формують епістатичні генетичні взаємодії при схрещуванні з іншими генотипами.Сім сортів з 10 було схрещено за діалельною схемою, для низки комбінацій отримували беккроси до кожного з батьків, сорти Львівський 6, Карпатський кормовий та Абель брали участь в окремих комбінаціях схрещування. Вивчали кількісні ознаки: висота рослин (см), продуктивна кущистість (шт.), довжина волоті (см), кількість гілочок у волоті (шт.), кількість квіток у волоті (шт.), кількість зерен у волоті (шт.), щільність волоті, маса зерна з волоті (г), маса зерна з рослини (г), маса 100 зерен (г); якісні ознаки: форма волоті (розкидиста, одногрива), голозерність-плівчастість, електрофоретичні спектри запасних білків (авенінів) та альфа-амілази у поліакриламідному гелі (ПААГ). Найбільш стабільним практично за всіма ознаками виявився сорт Чернігівський 28, середні значення ознак у інших сортів теж коливалися незначним чином. В усіх випадках адекватності адитивно-домінантної гіпотези на підставі середніх значень за ознаками у сортів і гібридів було виконано дисперсійний аналіз, спрямований на вивчення значущості дії різного типу міжгенної (адитивна дія) і міжалельної (адитивна дія алелів одного гену або домінантно-рецесивна) взаємодії в досліджуваній системі генотипів у цілому. Серед вивчених нами ознак в межах групи застосованих сортів тільки ознаки висота рослини, довжина волоті, кількість гілочок на волоті, кількість квіток (або зерен) на волоті, маса зерна з волоті і маса 100 зерен виявилися такими, що можна вивчати їх успадкування і сподіватися на ідентифікацію та локалізацію QTLS.Задача підготовки рослинного матеріалу вівса на рівні встановлення характеру успадкування найбільш важливих з цих ознак для його подальшого використання як популяцій, що картують, для обєднання молекулярно-генетичних маркерів і кількісних ознак є сьогодні найважливішою в генетиці вівса. Цього досить для виявлення сортів-носіїв генів, відповідальних за формування в гібридах епістатичних взаємодій, що є джерелом генетично обумовленої різноманітності і становить інтерес для випробовування генетичних джерел як компонентів схрещування в селекції, але ускладнює їх генетичний аналіз. Показано, що генетичний аналіз вівса посівного методом діалельних схрещувань з використанням гібридів F1 та методом тесту сумісного шкалювання Каваллі призводить до однакових висновків щодо виявлення участі епістатичних генів в генетичному контролі ознаки та для отримання загальної інформації про успадкування ознак у групі генотипів, що вивчаються вперше, діалельний аналіз має переваги перед методом сумісного шкалювання, який є більш працемістким. Доведено, що роздільна здатність тесту сумісного шкалювання, який є ефективним методом генетичного аналізу гомозиготних генотипів за кількісними ознаками прямо залежить від наявності у компонентів схрещувань поліморфізму за генетичними маркерами. На основі спільного застосування тесту сумісного шкалювання та методу генетичного маркування встановлено зчеплення деяких з вивчених нами генів-маркерів (Pt4, N4, N5, Ave1) та генів, участь яких в контролі певних кількісних ознак призводить до зміни середніх значень за цими ознаками в залежності від наявності у рослини того чи іншого алелю QTL.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. Сучасні знання про генетику вівса посівного, алогексаплоїда, в основному зведені до ідентифікації груп зчеплення молекулярно-генетичних маркерів та часткового зіставлення цих груп із хромосомами диплоїдних дикорослих видів вівса. Практично не встановлено звязку між молекулярними маркерами та генами, які контролюють ознаки розвитку і продуктивності рослин. Задача підготовки рослинного матеріалу вівса на рівні встановлення характеру успадкування найбільш важливих з цих ознак для його подальшого використання як популяцій, що картують, для обєднання молекулярно-генетичних маркерів і кількісних ознак є сьогодні найважливішою в генетиці вівса.

2. Показано, що генетична гетерогенність сортів вівса посівного може бути констатована за результатами фенотипової оцінки гібридів F1 від діалельних схрещувань. Цього досить для виявлення сортів-носіїв генів, відповідальних за формування в гібридах епістатичних взаємодій, що є джерелом генетично обумовленої різноманітності і становить інтерес для випробовування генетичних джерел як компонентів схрещування в селекції, але ускладнює їх генетичний аналіз.

3. На основі діалельного аналізу генетичної структури популяції із семи сортів вівса виявлено, що джерелом генів кількісних ознак з епістатичним типом взаємодії є лише окремі сорти, переважно, віддалені один від одного за походженням. Для генетичного контролю більшості ознак характерно наддомінування, і домінантна дія генів переважає над адитивною. Частота генів “u”, що діють у напрямку збільшення ознаки, в популяції вище частоти генів “v”, що зменшують середні значення для усіх вивчених ознак.

4. Показано, що генетичний аналіз вівса посівного методом діалельних схрещувань з використанням гібридів F1 та методом тесту сумісного шкалювання Каваллі призводить до однакових висновків щодо виявлення участі епістатичних генів в генетичному контролі ознаки та для отримання загальної інформації про успадкування ознак у групі генотипів, що вивчаються вперше, діалельний аналіз має переваги перед методом сумісного шкалювання, який є більш працемістким.

5. Доведено, що роздільна здатність тесту сумісного шкалювання, який є ефективним методом генетичного аналізу гомозиготних генотипів за кількісними ознаками прямо залежить від наявності у компонентів схрещувань поліморфізму за генетичними маркерами.

6. Ідентифіковано міжсортовий поліморфізм за генами, що кодують синтез авенінів та альфа-амілази. Виявлено незалежне комбінування за трьома генами Ave, що відповідає алогексаплоїдній природі вівса посівного.

7. Ідентифіковано гени голозерності, N4 та N5, ген одногривої форми волоті, Pt4, і встановлено міжсортовий поліморфізм за цими генами. Встановлено, що ознаки голозерність та одногрива форма волоті характеризуються повною пенетрантністю та повноцінною експресивністю і є потенційними генетичними морфологічними маркерами.

8. На основі спільного застосування тесту сумісного шкалювання та методу генетичного маркування встановлено зчеплення деяких з вивчених нами генів-маркерів (Pt4, N4, N5, Ave1) та генів, участь яких в контролі певних кількісних ознак призводить до зміни середніх значень за цими ознаками в залежності від наявності у рослини того чи іншого алелю QTL.

ПЕРЕЛІК НАУКОВИХ ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Скорик В.В., Пасічник С.В., Єгорова Т.В. Фенотипічна мінливість висоти рослин та маси 1000 зерен сортів вівса // Агроекологія та біотехнологія: збірник наукових праць. - 1999. - Вип.3. - С. 113-116.

2. Скорик В.В., Єгорова Т.В. Прояв фенотипічної мінливості кількісних ознак у вихідних батьківських форм вівса // Тези науково-практичного семінару “Вчимося господарювати”. - Київ. - 1999. - С. 20-21.

3. Єгорова Т.В. Фенотипічні кореляції вівса // Матеріали наукової конференції “Селекція, насінництво і технологія вирощування цукрових буряків та інших культур бурякової сівозміни”. - Київ. - 2000. - С. 61-66

4. Єгорова Т.В. Успадкування кількісних ознак вівса // Тези міжнародної конференції “Сучасні проблеми генетики, біотехнології і селекції рослин”. - Харків. - 2001. - С. 22-23.

5. Егорова Т.В., Скорик В.В., Терновская Т.К. Выявление межсортовой генетической гетерогенности овса по результатам диаллельного анализа F1 // Цитология и генетика. - 2002. - 36, № 4. - С. 8-16.

6. Єгорова Т.В., Скорик В.В. Значення генетичної компоненти для оптимізації селекції вівса // Матеріали міжнародної наукової конференції “Сталий розвиток агроекосистем”. - Вінниця. - 2002. - С. 125-127.

7. Єгорова Т.В. Успадкування кількісних ознак вівса // Агроекологічний журнал. - 2002. - № 3. - С. 50-53.

8. Єгорова Т.В. Успадкування якісних ознак вівса посівного (Avena sativa L.) // Матеріали Всеукраїнської конференції молодих вчених “Засади сталого розвитку аграрної галузі”. - Київ. - 2002. - С. 64-66.

Размещено на .ru