Область наук:
  • Сільське господарство, лісове господарство, рибне господарство
  • Рік видавництва: 2009
    Журнал: Наукові відомості Бєлгородського державного університету. Серія: Природничі науки

    Наукова стаття на тему 'Аналіз майже ізогенних ліній ярої м'якої пшениці за якістю зерна'

    Текст наукової роботи на тему «Аналіз майже ізогенних ліній ярої м'якої пшениці за якістю зерна»

    ?УДК 633.11 «321»: 575.162

    АНАЛІЗ МАЙЖЕ ізогенна ЛІНІЙ ЯРОВИЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦІ

    З ЯКОСТІ ЗЕРНА

    Л.С. Пащенко 1, В.П. Нецветаев 1 2

    1 Державна наукова установа Бєлгородський науково-дослідний інститут сільського господарства Россельхозакадеміі Росія, 308001, м Білгород, вул. Жовтнева, 58

    2 Бєлгородський державний університет Росія, 308015, м.Білгород, вул. Перемоги, 85

    E-mail:

    Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Вступ

    Створення сортів м'якої пшениці з високими хлібопекарськими якостями є одним з провідних напрямків в генетико-селекційних дослідженнях на даній культурі. Білки клейковини становлять 80-85% від загального вмісту білка в зерні. Вони обумовлюють основну функціональну роль у формуванні якості клейковини. Особливе значення відіграють високомолекулярні запасні білки, здатні до полімеризації шляхом агрегації за рахунок міжмолекулярних -S-S- зв'язків. В результаті вони утворюють макромолекулярний каркас клейковини, від якого залежать такі показники якості тесту як еластичність і пружність. Нецвєтаєву і ін. [1] запропоновано підхід до оцінки кількості міжмолекулярних дисульфідних зв'язків в білковому комплексі на основі аналізу ASDS-седиментации.

    Метою дослідження було виявити ефект впливу локусів або зчеплених з ними генів, що визначають якісні ознаки і властивості, на такий показник якості зерна як ASDS-седиментации.

    матеріали та методи

    Матеріалом для аналізу служили майже ізогенні лінії на основі сортів Thatcher і Новосибірська 67 врожаю 2008 року. Опис майже ізогенних ліній на основі сорту Новосибірська 67, отриманих від оригінатора, дано С.Ф. Ковалем і ін. [2]. Майже ізогенні лінії по факторам стійкості до бурої іржі на основі Thatcher, отримані з Краснодарського НИИСХ (від І.Б. Аблов) в 2002 році. Оцінку якості зерна проводили за допомогою методик SDS-седиментации [1]. На основі цього матеріалу визначали показник ASDS-седиментации, який відображає наявність міжмолекулярних дисульфідних зв'язків між білками, що формують клейковини комплекс. Крім цього був проведений кореляційний аналіз між деякими кількісними ознаками ярої м'якої пшениці.

    Результати досліджень та їх обговорення

    У таблиці 1 представлені результати, які були отримані з точки зору впливу генів стійкості до листової іржі (або локусів зчеплених з ними) на показник ASDS-седиментации, що відображає кількість міжмолекулярних ді-сульфідних зв'язків між білками.

    Викладено результати аналізу ізогенних ліній ярої м'якої пшениці за величинами седиментації. Встановлено статистичні зв'язки між якісними і кількісними ознаками ярої м'якої пшениці. Виявлено вплив генів (або ефектів зчеплення з генетичними факторами) з позитивним впливом на якість зерна.

    Ключові слова: ДSDS-седиментации, гени, ізогенні лінії, м'яка пшениця

    Виявлено ряд зразків, які несуть гени стійкості до бурої іржі, які негативно впливали на показник ASDS-седиментации. Тобто, форми, у яких кількість дисульфідних зв'язків було значно менше в порівнянні до середньої по досвіду, що, відповідно, може чинити негативний вплив на якість зерна. Негативний ефект був пов'язаний з генами Lr 2c, Lr 19, Lr 22, Lr 23, Lr 11, Lr 38.

    У ярої пшениці з генами Lr ЗКА і Lr 14 відхилення від середньої по ASDS-седиментации не істотні.

    Таблиця 1

    Відхилення від середньої ASDS-седиментации (хср. = 43-8 мл) у майже ізогенних за такими чинниками Lr ліній ярої м'якої пшениці на основі сорту Thatcher (2008)

    Негативні відхилення Позитивні відхилення

    Символ гена значення, мл відхилення від середньої Символ гена значення, мл відхилення від середньої

    Lri 25.9 -179 Lr 2а 59.9 +16.1

    Lr 3ка 39.7 -4.1 Lr 2с 49.7 +5.9

    Lr 14e 39.5 -4.3 Lr 2в 59.9 +16.1

    Lr 19 29.3 -145 Lr3 62.3 +18.5

    Lr 22 7.2 -36. 6 Lr3 ed 63.0 +19.2

    Lr 23 24.8 -19.0 Lr 9 62.2 +18.4

    Lr 11 16.9 -26.9 Lr 10 53.2 +9.4

    Lr 38 23.9 -199 Lr 12 66.3 + 22.5

    Lr 13 51.0 +7.2

    Lr 15 51.2 +7.4

    Lr 17 50.2 +6.4

    Lr 18 54.5 +10.8

    Lr 21 61.2 +17.4

    Lr 24 56.0 + 12.2

    Lr 32 57.8 + 14.0

    Lr 33 59.0 +15.2

    Lr 34 59.0 +15.2

    Lr 35 51.3 + 7.5

    Lr 44 61.2 + 17.4

    Lr W 49.8 + 6.0

    Lr 37 56.0 + 12.2

    Lr 14c 52.5 + 8.7

    Lr B 52.3 +8.5

    НСРо, 95 8.5 НСР0.95 8.5

    У той же час виявлено носії генів, з якими пов'язане позитивний вплив на ДSDS-седиментации. Така дія було виявлено у ліній з генами: Lr 2а, Lr 2в, Lr 3, Lr звd, Lr 9, Lr 12, Lr 21 ^ г 24, Lr 32, Lr 33, Lr 34, Lr 44, Lr 37. Судячи з локалізації факторів Lr [3-12], по крайней мере, деякі з них ^ г 1, Lr 2а, Lr 2Ь, Lr 2с, Lr 3, Lr 3Ьд, Lr 3ка, Lr 9, Lr 10, Lr 21, Lr 24, Lr 26, Lr 33, Lr 38, Lr 44) можуть бути розташовані в хромосомах, де знаходяться локуси, які контролюють синтез запасних білків ендосперму. У зв'язку з цим не дивно відхилення від середньої ДSDS-седиментации деяких майже ізогенних за факторами стійкості до бурої іржі ліній ярої м'якої пшениці.

    Не менш цікаво було виявлення вплив генів (або тісно зчеплених з ними локусів), що визначають морфологічні ознаки, які знаходяться або можуть бути введені в культуру пшениці (табл. 2).

    Ген Rl (червонозерні) локалізована в ЗD хромосомі [13]. Донором ознаки був сорт ЛПП (ФРН) [2]. Цей ген (або зчеплені з ним локуси) не був пов'язаний з негативним або позитивним впливом на оцінені показники якості.

    У той же час ген Rht 2 від N0гт 10 (Японія), який знаходиться в 4D хромосомі [14], який визначає Короткостебельная, виявив істотну зв'язок з ДSDS-

    седиментации. Це, мабуть, опосередкований зв'язок, яка може бути пов'язана, з різницею в накопиченні білків між високорослими і низькорослими формами.

    Таблиця 2

    Аналіз майже ізогенних ліній на основі сорту Новосибірська 67 (хср. = 44.3 мл) по ASDS седиментации

    Символ гена, (лінія) хро- мосо- ма зна чення + відхилення від Хср. Символ гена (лінія) хро- мосо- ма зна чення - відхилення від Хср.

    R1 (АНК-1А) 3Da 47,5 +3,2 R2 (AHK 1D) 3A 19,5 -24,8

    Rht 2 (AHK-12) 4DL 59,7 +15,4? (Опуш.ліст) (AHK-7A)? 40,8 -3,5

    W1 (AHK-26A) 2BS 53,0 +8,7? (Опушено. Лист) (AHK 7c)? 25 -19,3

    Lrg + Pm4e (AHK4) 44,5 +0,2? (Опушено. Влаг.) (AHK 25A)? 23,4 -20,9

    Q (AHK-15) 66,2 +21,9 W? (AHK26C)? 39,3 -5,0

    HL (AHK-34) 4A 47 +2,7 W? (AHK26D)? 28,2 -16,1

    Lr? (AHK-41B) 2B 56,5 + 12,2 R3 (AHK-1B) 3B 35 -9,3

    ?(Опуш.ліст) (AHK- 7B)? 47 +2,7 Eg? (AH K3 ОА)? 11,6 -32,7

    bl, Hd (AHK- 14A) 5AL, 4BS 56 +11,7 Bl, Hg (AHK-13A) 5AL, 4BS 2 -42,3

    W2 (AHK-26B) 2D 49 +4,7? (Опушено. Влаг.) (AHK-25B)? 49,4 -5,1

    Ppl, Pp2 (AHK-28A)? 0,2 -44,1

    ?Рт-сверхчув. (AHK-6) 39,7 -4,6

    Egl (AHK-30A) 7AL 29,25 -15,05

    lgl + lg2 (AHK-33)? 26,8 -18

    ? комп. колос (AHK-38) 2D 41,5 -2,8

    НСРо, 95 8,5 НСР 0,95 8,5

    Деякі гени не були пов'язані з ДSDS-седиментации, наприклад, ген ші (від Т. роїопісіт, к-17893) - локалізація в 2В хромосомі короткого плеча [15]. Цей ген визначає глянцевость колоса і міжвузля, тобто він обумовлює прояв звичайного морфологічної ознаки. Ділянки хромосом 6В і 2А [16, 17], що визначають стійкість до листової іржі та борошнистої роси (АНК-2 + АНК3), пов'язані з генами Lrg і Рт4Ь, також не показали впливу на цей показник якості. Фактор НL (опушення під колосом, донор ознаки S-650), що знаходиться в 4А хромосомі [2] теж не виявив впливу на якість.

    Q ген (скверхедность колоса від мутанта з сорту Скала) [2], показав позитивний вплив на якість (табл. 2).

    З таблиці 2 випливає також, що в залежності від того, де розташований ген, що визначає подібний ознака, його вплив на показник ДSDS-седиментации може бути неоднозначно. Так, якщо ген Rl, який контролює забарвлення зерна, не чинив вплив на якість, то інші гени R2 і Rз (або зчеплені з ним локу-си), які локалізовані, відповідно, в гомеологічних хромосомах 3А і 3В [4], чинили негативний вплив на прояв вивченого ознаки якості.

    Аналогічна ситуація спостерігалася і по деяким іншим маркерним генам. Так, ознака опушення листа від форм к-46444, і до-26011 з Китаю (локалізація генів невідома) - не впливав на якість, в той час як опушений лист у АНК-УС від

    іншого джерела (Лютесценс 234, СРСР) виявив негативну зв'язок з ДSDS-седиментации.

    Цікаво дію алелей (або зчеплених з ними локусів), які контролюють розвиток остей колоса, на прояв даного показника якості. Так, якщо аллель ь1 (остистий) був позитивно пов'язаний з ДSDS-седиментации, то альтернативний ген В1 (без-остость), виявив негативний вплив на даний показник (див. Табл. 2).

    Ген Од обумовлює розвиток довгою колоскової луски. Він введений в лінію АНК-30А від Т. ро'тсіш, к-19597 [2]. З цією ознакою було пов'язано негативну дію на показник ДSDS-седиментации, причому дуже сильне.

    Цікаво дію двох генів Рр1 і РР2 які визначають формування пурпурового забарвлення зерна. Ці гени надавали дуже сильний негативний вплив на якість (табл. 2).

    Безлигульних форма АНК-33, що несе два рецесивні гени 1д1 + 1д2 виявила низьке значення показника ДSDS-седиментации.

    Кореляційний аналіз показав, що ДSDS-седиментации була не суттєво пов'язана з висотою рослини. У той же час, виявлена ​​негативна зв'язок її з врожайністю (табл. 3). Це може ускладнити роботу зі створення високопродуктивних форм м'якої пшениці з підвищеним вмістом міжмолекулярних дисульфид-них зв'язків білкового комплексу ендосперму зернівки.

    Таблиця 3

    Коефіцієнт кореляції між кількісними ознаками у ярої м'якої пшениці (п = 116; 2008 року)

    Показники Урожайність ASDS седиментации Маса 1000 зерен

    Висота 0,355 ± 0,088 *** -0,128 ± 0,093 0,214 ± 0,09б *

    Урожайність -0,25б ± 0,091 ** 0,356 ± 0,088 ***

    SDS седиментація -0,320 ± 0,089 ***

    *, **, *** - коефіцієнти значимі, відповідно, при Р>о, 95; Р>о, 99; Р>о, 999

    Таблиця 3 демонструє негативну зв'язок між показниками ASDS-седиментации і масою 1000 зерен. Маса 1000 зерен є одним з елементів структури зернової продуктивності рослини, тому не видається дивною прояв негативної кореляції між врожайністю і масою 1000 зерен.

    Висновок

    Аналіз отриманих даних дозволив виявити деякі особливості впливу генів (або локусів зчеплених з ними), що визначають якісні ознаки і властивості на показник ASDS-седиментации:

    1. На показник ASDS-седиментации впливають гени стійкості до листової іржі та (або) їх найближче оточення.

    2. Встановлено, що в залежності від розташування гена або аллельного стану його вплив генетичного фактора (або генів зчеплених з ними) може бути або негативним, або позитивним.

    3. Виявлено такі гени, марковані позитивну дію на показник ASDS-седиментации: Rht, Q, Lr 2a, Lr 2в, Lr 3, Lr 3ed, Lr 9, Lr 12, Lr 2i, Lr 24, Lr 32, Lr 33, Lr 34, Lr 44, Lr 37, bi, Hd.

    4. Виявлено негативний кореляційний зв'язок між показниками ASDS-седиментации і врожайністю, ASDS-седиментации і масою 1000 зерен.

    Автори висловлюють подяку Ковалю Сергію Федоровичу за надані для досліджень, створені ним, майже ізогенні лінії ярої м'якої пшениці на основі сорту Новосибірська 67 і Ірині Борисівні Аблов (КНИИСХ) за рослинний матеріал на основі сорту Thatcher.

    Список літератури

    1. Нецветаев В.П., Лютенко О.В., Пащенко Л.С., Попкова І.І. Методи седиментації і оцінка якості клейковини м'якої пшениці // Наукові відомості Бєлгородського державного університету. - 2009. - №11 (66). Серія Природничі науки. - Вип. 9.- С. 56-64.

    2. Коваль С.Ф., Коваль В.С., Шаманін В.П. Ізогенні лінії пшениці. Омськ: Омськ-бланкіздат. - 2001. - 148 с.

    3. Soliman A.S., Heyne E.G., Johnston C.O. Genetic analysis of leaf rust resistance in the eight differential varieties of wheat // Crop Science. - 1964. - Vol. 4. - P. 246-248.

    4. McIntosh R.A., Hart G.E., Devos K.M. et al. Catalogue of gene symbols for Wheat // Proceedings of the 9th International Wheat Genetics Symposium. - 1998. - Vol. 5. - 235 p.

    5. Dyck P.L., Friebe B. Evaluation of leaf rust resistance from wheat chromosomal translocation lines // Crop Science. - 1993. - Vol. 33. - P. 687-690.

    6. Haggag M.E.A., Dyck P.L. The inheritance of leaf rust resistance in four common wheat varieties possessing genes at or near the Lr 3 locus // Canadian Journal of Genetics and Cytology. -1973. - Vol. 15. - P. 127-134.

    7. Sears E.R. Identification of the wheat chromosome carrying leaf rust resistance from Ae-gilops umbellulata // Wheat Information Service. - 1961. - Vol. 12. - P. 12-13.

    8. Dyck P.L., Kerber E.R. Chromosome location of three genes for leaf rust resistance in common wheat // Canadian Journal of Genetics and Cytology. - 1971. - Vol. 13. - P. 480-483.

    9. Rowland G. G., Kerber E.R. Telocentric mapping in hexaploid wheat of genes for leaf rust resistance and other characters derived from Aegilops squarrosa // Canadian Journal of Genetics and Cytology. - 1974. - Vol. 16. - P. 137-144.

    10. Bartos P., Stucklikova E., Kubova R. Wheat leaf rust epidemics in Czechoslovakia in 1983 // Cereal Rust Bulletin. - 1984. - Vol. 12. - P. 40-41.

    11. Dyck P.L., Kerber E.R., Lukow O.M. Chromosome location and linkage of a new gene (Lr 33) for reaction to Puccinia recondita // Genome. - 1987. - Vol. 29. - P. 463-466.

    12. Dyck P.L., Sykes E.E. Genetics of leaf - rust resistance in three spelt wheats // Canadian Journal of Plant Science. - 1994. - Vol. 74. - P. 231-233.

    13. Sears E.R. Cytogenetic studies with polyploidy species of wheat. II. Additional chromosome aberrations in Triticum vulgare // Genetics. - 1944. - Vol. 29. - P. 232-246.

    14. McVittie J.A., Gale M.D., Marshall G.A. & Westcott B. The intra-chromosomal mapping of the Norin 10 and Tom thrumb genes // Heredity. - 1978. - Vol. 40. - P. 67-70.

    15. Driscoll C.J. Gene-centromere distance in wheat by aneuploid F2 observations // Genetics. - 1966. - Vol. 54. - P. 131-135.

    16. McIntosh R.A., Baker E.P., Driscoll C.J. Cytogenetic studies in wheat I. Monosomic analysis of leaf rust resistance in cultivars Uruguay and Transver // Australian Journal of Biological Science. -1965. - Vol. 18, № 5. - P. 971-977.

    17. Baier A.C., Zeller F.J., Oppitz K., Fishbeck G. Monosomenanalyse der Mehtau und Schwarzrostresistenz des Sommerweizens "Solo" // Zeitschrift fur Pflanzenzuchtung. - 1973. - Bd. 70. -S. 177-194.

    THE ISOGENIC ANALYSIS OF SPRING COMMON WHEAT ON GRAIN QUALITY

    L.S. Pashchenko1, V.P. Netsvetaev 1 2

    1 Belgorod Research Institute ofAgricalture RAA, Oktyabr'skaya Str., 58, Belgorod, 308001, Russia.

    2 Belgorod State University Pobedy Str., 85, Belgorod, 308015, Russia

    E-mail:

    Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    The article presents the results of analysis for almost isogenic lines of spring common wheat on level ASDS- sedimentation. ASDS-sedimentation indicator reflects quantity intermolecular disulfide bonds in a protein complex of endosperm. Statistical links between qualitative and quantitative characters of spring common wheat are shown. Positive influence of genes (or effects of coupling with genetic factors) on grain quality is revealed.

    The key words: ASDS-sedimentation, genes, isogenic lines, common

    wheat.


    Ключові слова: sds-седиментации / гени / ізогенні лінії / м'яка пшениця

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити