WWW.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

«ГОРОХА ОВОЩНОГО (PISUM SATIVUM L.) РАЗНЫХ ГРУПП СПЕЛОСТИ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ НА ПРИГОДНОСТЬ К МЕХАНИЗИРОВАННОЙ УБОРКЕ ...»

-- [ Страница 1 ] --

Всероссийский научно-исследовательский институт

селекции и семеноводства овощных культур

На правах рукописи

Кайгородова Ирина Михайловна

УДК 635.656 : 631.52

СОЗДАНИЕ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ГОРОХА ОВОЩНОГО

(PISUM SATIVUM L.) РАЗНЫХ ГРУПП СПЕЛОСТИ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ

НА ПРИГОДНОСТЬ К МЕХАНИЗИРОВАННОЙ УБОРКЕ

Специальность: 06.01.05 – селекция и семеноводство

сельскохозяйственных растений

06.01.09 – овощеводство

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Научные руководители:

доктор с.-х. наук, ст. науч. сотр., Пышная О.Н.

канд. с.-х. наук, ст. науч. сотр., Пронина Е.П.

МОСКВА – Содержание ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. МОРФОТИПЫ ГОРОХА

1.2. СЕЛЕКЦИЯ НА ПРИГОДНОСТЬ ДЛЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ УБОРКИ.......... 1.3. СЕЛЕКЦИЯ НА УСТОЙЧИВОСТЬ К ПОЛЕГАНИЮ

1.4. СЕЛЕКЦИЯ НА УСТОЙЧИВОСТЬ К БОЛЕЗНЯМ И ВРЕДИТЕЛЯМ

1.5. СЕЛЕКЦИЯ НА КАЧЕСТВО СЕМЯН

1.6. ИЗУЧЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ.................. 1.7. КОМБИНАЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ

2. УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1.1. ПОГОДНЫЕ УСЛОВИЯ ВЕГЕТАЦИОННОГО ПЕРИОДА 2010 ГОДА............. 2.1.2. ПОГОДНЫЕ УСЛОВИЯ ВЕГЕТАЦИОННОГО ПЕРИОДА 2011 ГОДА............. 2.1.2. ПОГОДНЫЕ УСЛОВИЯ ВЕГЕТАЦИОННОГО ПЕРИОДА 2012 ГОДА............. 2.1.3. ПОГОДНЫЕ УСЛОВИЯ ВЕГЕТАЦИОННОГО ПЕРИОДА 2013 ГОДА............. 2.2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА КОЛЛЕКЦИОННЫХ ОБРАЗЦОВ ПО ОСНОВНЫМ

СЕЛЕКЦИОННЫМ ПРИЗНАКАМ И ПОДБОР РОДИТЕЛЬСКИХ КОМПОНЕНТОВ..

3.2. ХАРАКТЕР ИЗМЕНЧИВОСТИ СЕЛЕКЦИОННО ЦЕННЫХ ПРИЗНАКОВ

ВЫДЕЛЕННЫХ ОБРАЗЦОВ ГОРОХА ОВОЩНОГО

3.3. СОПРЯЖЕННОСТЬ ОСНОВНЫХ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПРИЗНАКОВ У

ВЫДЕЛЕННЫХ ОБРАЗЦОВ ГОРОХА ОВОЩНОГО

3.4. ИЗУЧЕНИЕ НАСЛЕДОВАНИЯ ОСНОВНЫХ СЕЛЕКЦИОННО ЦЕННЫХ

ПРИЗНАКОВ В ГИБРИДНОМ ПОТОМСТВЕ F1 И КОМБИНАЦИОННОЙ

СПОСОБНОСТИ РОДИТЕЛЬСКИХ КОМПОНЕНТОВ ГОРОХА ОВОЩНОГО..........

3.5. АНАЛИЗ РАСЩЕПЛЯЮЩИХСЯ ГИБРИДНЫХ ПОТОМСТВ И ВЫДЕЛЕНИЕ

ПЕРСПЕКТИВНОГО СЕЛЕКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

3.6. ХАРАКТЕРИСТИКА ОТОБРАННЫХ СЕЛЕКЦИОННО ЦЕННЫХ ФОРМ............ ВЫВОДЫ

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Зеленый горошек овощных сортов является важным продуктом питания благодаря высокому содержанию легко усвояемого белка, витаминов, биологически активных веществ, минеральных солей (Ali-khan, Zimmer, 1989; Vitjakova, 2001; Stoddart и др. 2009; Aigner, 2010; Ложкина, 2010; Зотиков и др., 2010, 2011;

Kalev, 2011). По пищевым качествам и вкусовым достоинствам зеленый горошек превосходит другие овощи. В нем содержится 20–21% сухого вещества, которые на 35–40% состоят из высокоценных в пищевом отношении белков и незаменимых аминокислот, нуклеопротеиновых соединений, на 35–40% из сахаров (моносахара и дисахариды). Зеленый горошек содержит 6–9% сахаров, биологически активные вещества, такие как холин – 260мг%, инозит – 160мг%, тиамин – 0,50мг%, пиридоксин – 1мг%, рибофлавин – 0,19мг%, фолиевая кислота – 0,13мг%. Богат горошек витаминами (А, группы В, С, РР), минеральными солями, включающими железо, калий, кальций, фосфор и другие элементы. Поэтому, натуральные консервы из зеленого горошка представляют ценный диетический продукт, который можно применять для профилактики авитаминозов. Хорошие вкусовые достоинства при единовременной механизированной уборке обеспечили гороху овощному высокий удельный вес посевов этой культуры в ряде стран. Ведущими странами - производителями зеленого горошка являются: Канада, Китай, Индия, США, Франция, Иран (Дрозд, 1988; Пивоваров, 2009; Кондыков и др., 2011; Лысенко, 2011; Шурхаева, 2011).

Горох овощной имеет также большое агротехническое значение. Это первоклассный предшественник для овощных, зерновых и технических культур. Как парозанимающая культура, он не уступает чистому черному пару. За период вегетации гороха в почве накапливается около 60-100кг/га азота, что соответствует 12-16т навоза (Балашова, 1989; Борисов и др., 2007; Тихонович, Жуков, 2009;

Ступина, 2010; Дубовик, Копытин, 2011; Борисов и др., 2011; Зубов, Катюк, 2012).

Характерная особенность овощных бобовых культур – быстрое изменение качества при созревании, а также после сбора урожая. В связи с этим, зеленый горошек, как правило, используют для переработки (консервирования); что позволяет расширить регионы потребления этого продукта и обеспечить круглогодовое использование его для питания. Пищевая промышленность из зеленого горошка готовит консервы «зеленый горошек», замороженый горошек; пищевые концентраты, в том числе специального назначения, консервы для детского питания и т.д. В настоящее время производится больше всего консервов зеленого горошка, хотя замороженый горошек по пищевым качествам, вкусовым достоинствам, а также, стоимости готовой продукции превосходит консервы зеленого горошка.

Следует отметить, что замороженый горошек более удобен для массового использования в общественном питании.

Культура гороха овощного в нашей стране последовательно развивалась до начала 90-х годов прошлого века и занимала до 800 тысяч га посевных площадей, что позволяло производить до 200млн. условных банок консервов «зеленый горошек». Однако, производство консервов обеспечивало в лучшие годы лишь четверть потребности в них населения. Почти совсем не производился замороженный зеленый горошек. К 1997 году произошло резкое (в 3,6 раза) уменьшение производства зеленого горошка (Епихов, 1998). В настоящее время селекция и семеноводство, в известной мере, определяется кризисным состоянием культуры гороха овощного.

Объем производства зеленого горошка в 2007 году составлял 46 тысяч тонн, что позволило произвести 40 млн. условных банок консервов. Основными производителями зеленого горошка в РФ являются Мордовия и Краснодарский край.

Значительно возросла урожайность этой культуры – с 5,8т/га в 1985 до 7,1т/га в 2007 году (Сирота, 2009).

Морфотип сортов гороха овощного консервного использования сложился под влиянием разных технологий выращивания сырья зеленого горошка в зонах перерабатывающих предприятий, основанных на единовременной механизированной уборке. Эти модификации технологий касались, главным образом, способов скашивания и последующего обмолота зеленого горошка комбайном и транспортировкой его на завод. Механизированная уборка ужесточила требования к сортам по признакам высота растений и высота прикрепления первого боба, устойчивость к полеганию, дружность созревания, устойчивость к болезням (Амелин, 1999; Зеленов, 2011; Задорин, 2011; Амелин и др., 2011; Кондыков и др., 2012, 2013; Пивоваров, Пронина, 2013).

В целом, существующий сортимент гороха овощного отвечает потребностям производства. Но ему присущи и такие недостатки, как невысокая и неустойчивая урожайность по годам, особенно у раннеспелых сортов, поражаемость болезнями. Урожайность зеленого горошка, у сортов, внесенных в Госреестр в 80-х годах составляла – 4,5 – 7,0т/га (Епихов, 1997). Современные сорта достигают урожайности до 8-10т/га (Государственный реестр селекционных достижений, 2013).

Практическая селекция гороха овощного показывает, что рост урожайности у новых сортов имеется (Медведев, 2011). В связи с этим, представляется возможным повысить потенциал продуктивности за счет выведения сортов гороха овощного, устойчивых к полеганию, пригодных для механизированной уборки, обладающих комплексом хозяйственно-ценных признаков, таких как: укороченные междоузлия, повышенная прочность стебля, «усатый» тип листа, детерминантный тип роста стебля.

Актуальность работы. Зеленый горошек овощных сортов является важным продуктом питания благодаря высокому содержанию легко усвояемого белка, витаминов, биологически активных веществ, минеральных солей. Одно из требований к современным сортам гороха овощного (Pisum sativum L.) – их технологичность, то есть способность давать высокий урожай при существующих и разрабатываемых технологиях, которые и определяют направления селекции новых сортов разных групп спелости для конвейерного поступления сырья на перерабатывающие предприятия (Жученко,2001; Котляр, Пронина, 2009).

При использовании единовременной механизированной уборки возрастают требования к морфотипу сортов по высоте растений, высоте прикрепления первого боба, дружности созревания, а главное – к их устойчивости к полеганию, которая может быть достигнута за счет объединения в одном генотипе таких признаков, как укороченные междоузлия, «усатый» тип листа, детерминантный тип роста стебля и его повышенная механическая прочность.

Цель работы – создание исходного материала гороха овощного разных сроков созревания c комплексом хозяйственно ценных признаков, пригодных для механизированной уборки и создания конвейера поступления сырья зеленого горошка на переработку.

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:

1. Провести сравнительную оценку коллекционного и селекционного материала гороха овощного отечественной и зарубежной селекции по основным хозяйственно ценным признакам и выделить перспективные образцы разных групп спелости для селекции на пригодность к механизированной уборке.

2. Оценить полиморфизм, вариабельность и взаимосвязь признаков у отобранных образцов классическими методами и методами молекулярного анализа.

3. Провести гибридизацию выделенных образцов по диаллельной схеме.

4. Изучить наследование основных количественных признаков в гибридных комбинациях F1 и оценить комбинационную способность родительских форм.

5. Провести гибридологический анализ потомств F2 по основным количественным признакам и выделить ценные формы для дальнейшей селекционной работы.

6. Оценить полученные гибридные потомства F3 по комплексу хозяйственно ценных признаков и отобрать перспективные константные формы разных групп спелости для селекции на пригодность к механизированной уборке и создания конвейера зеленого горошка.

Научная новизна. На основе изучения полиморфизма, изменчивости, сопряженности, общей комбинационной способности и характера наследования основных количественных и морфологических признаков гороха овощного выделены источники хозяйственно ценных признаков для селекции на пригодность к механизированной уборке; в результате скрещиваний выделенных родительских компонентов по диаллельной схеме впервые получены ценные формы гороха овощного с новым сочетанием признаков, обеспечивающих высокую устойчивость к полеганию (усатый тип листа, детерминантный тип роста, высокая прочность стебля).





Практическая значимость работы. Выделены перспективные генотипы (17ПСИ, Альфа, Радар, Изумруд, Afilla, Дарунок) – источники селекционно ценных признаков для создания исходного материала гороха овощного для селекции на пригодность к механизированной уборке. Получен новый исходный материал гороха овощного разных групп спелости, удовлетворяющий параметрам модели сортов, пригодных для механизированной уборки (с усатым типом листа, детерминантным типом роста и повышенной прочностью стебля). Предложена схема использования новых образцов разных сроков созревания для продолжительного конвейерного поступления сырья зеленого горошка на переработку.

Положения, выносимые на защиту:

– подбор родительских форм гороха овощного и их оценка для создания исходного материала, пригодного для механизированной уборки;

– характер наследования основных количественных признаков пригодности к механизированной уборке и отбор селекционно ценных форм для конвейерного использования.

Усилиями генетиков и селекционеров разных стран выделено большое количество мутантных форм гороха (Carpentieri-Pipolo, 2000; Nimbalkar, 2001; Задорин, 2005; Зеленов, 2008; Щетинин, 2008; Xin и др., 2010; Зеленов, 2011; Cieslorova и др., 2012).

У гороха посевного имеются следующие морфотипы, различающиеся по архитектонике листа:

1. Листочковый или обычный («дикий тип»).

2. Усатый или безлисточковый.

3. Акациевидный или многолисточковый.

4. Усиковая акация – В (с широким прилистником).

5. Усиковая акация – S (с узким прилистником).

6. Многократнонепарноперистый.

7. Рекомбинант, у которого на всех ярусах листья похожи.

8. Гетерофильный морфотип хамелеон (транслокант).

9. Рассеченнолисточковый.

Первые два морфотипа широко используются в сельскохозяйственной практике и их можно считать традиционными. Остальные (нетрадиционные морфотипы) не имеют большого распространения (Singh, 1980; Rumar, 2000; Witter, 2000;

Beilinson, 2002; Tekeoglu, 2002; Щетинин, 2008).

В.Л. Комаров (1961) отмечал, что у высших растений семейства Бобовые листья наиболее развиты: «Такие сложные листья, как листья гороха, акации и других бобовых с организованным отводом продуктов ассимиляции из тканей в ситовидные трубки, являются наиболее совершенным выражением эволюции листа».

Первая форма гороха с измененной архитектоникой листа была описана Вильмореном в 1910 году. Мутантные растения имели непарное число (7- пар+1) листочков без усиков. Такой лист был обозначен как безусиковый или акациевидный. В.В. Хангильдиным и Р.Р. Асфандияровой (1980) была установлена высокая продуктивность этой формы. Однако, из-за сильной полегаемости акациевидный морфотип дальнейшего распространения не получил.

Ген, контролирующий этот тип листа, обозначен символом tl (tendrilles) (White, 1917; Meesang, 2001; Iruela, 2002; Gesteira, 2002; Rubio, 2003). Он наследуется рецессивно и расположен в 7-ой группе сцепления.

Прямо противоположной по своему характеру является мутация безлисточковости. Впервые безлисточковые (афильные) формы с усатым типом листа были выделены как спонтанные мутанты в 50-х годах прошлого столетия V. Kujala (1953) и В.К. Соловьёвой (1958). Генетически изучена мутация af (afilia) В.В.

Хангильдиным (1971; 1982). Рецессивеый ген af превращает листочки в гипертрофированные усики.

Ю.Л. Гужов (1975), анализируя результаты, сделал вывод, что акациевидность определяется доминантным геном, локализованным в 1 хромосоме и обозначенным La. Лист с редуцированными листовыми пластинками (усатый) контролируется другим доминантным геном, находящимся в 65-й точке VII хромосомы. Его обозначили символом Lt. Таким образом, акациелистные сорта имеют генотип LaLaltlt. При скрещивании их между собой получается сочетание двух доминантных генов La la Lt lt, что обеспечивает развитие листа обычного типа. Следовательно, обычный парноперистый лист гороха с усиками является результатом взаимодействия двух доминантных неаллельных генов, расположенных в I и V хромосомах (Украинець, 2009).

Разные типы листа у сортов гороха определяются следующими генотипами:

обычный – LаLаLtLt, акациевидный – LaLaltlt, усатый – lalaLtLt, многократнонепарноперистый – lalaltlt.

В опытах М. Гунатиллаке (2001), при скрещивании «усатых и обычных»

форм, гибриды F1 имели обычный (листочковый) тип листа. В F2 наблюдалось расщепление по типу листа: 4 La La Lt Lt : 8 La La lt lt : 4 la la Lt Lt. Число классов расщепления по фенотипу составило 2 (3:1), а по генотипу 3 (1:2:1).

Получение мутантной формы гороха с усатым типом листа открыло перспективы успешного решения задачи создания неполегающих в технической стадии спелости продуктивных, пригодных для механизированного возделывания сортов гороха овощного. Такие растения, в отличие от обычных, более устойчивы к полеганию за счёт сцепления сильноразвитых усиков, которые образовались на месте редуцированных листочков. Кроме того, в полевых условиях нижние ярусы обычного гороха затеняются и практически не принимают участия в фотосинтезе.

Горох с усатым типом листа, обладая максимально развитыми прилистниками, хорошо просвечивается, и все ярусы растения могут работать на продуктивность.

Эти растения подвержены таким же заболеваниям, как и обычные, но влажность в их фитоценозе гораздо ниже. Более сухой микроклимат препятствует массовому развитию патогенов. Отсутствие затенения способствует одновременному созреванию здоровых семян (Титенок, 1992, Вербицкий, 1994; Croser, 2003; Фомин, 2004, Попов, 2006, Катюк, 2006, Фадеева, 2007, Кондыков, 2006, 2008; Дебелый, 2009; Зеленов, 2001, 2011).

По данным Н.Е. Новиковой (2000), трансформация листочков в усики у гороха вызывает более слабое развитие корневой системы и снижение скорости накопления биомассы растениями. Последнее особенно выражено в начале вегетации, поэтому в селекции сортов с усатым типом листа предпочтение должно быть отдано формам с лучшим развитием прилистников на ранних этапах онтогенеза. Это позволит увеличить темп накопления биомассы и уменьшить отставание по продуктивности от листочковых сортов.

В Индии генетик В. Sharma (1972) в результате химического мутагенеза получил акациевидную форму гороха, у которой только верхняя пара листочков видоизменена в усики. Мутация контролируется геном tacB и получила название «усиковая акация» (tendrilled acacia). Позже была выделена мутантная линия с узким апикальным листочком – tacS (Sharma, 1981).

В результате скрещивания усиковой акации с усатой формой у части полученных генотипов площадь листовой поверхности в зоне плодоношения больше, чем у листочковых (Goldman, 1991). Так как у гороха формирование продуктивности происходит, в основном, за счёт листочков узла, выявленная закономерность создает предпосылки для создания более урожайных сортов.

В 1989 году во ВНИИ зернобобовых и крупяных культур обнаружен мутант гороха с различной, в зависимости от расположения на стебле, морфологией листа. Морфотип с ярусной гетерофиллией, названный впоследствии хамелеон, был выделен А.Н. Зеленовым (1991), как спонтанный мутант от скрещивания образца с морщинистыми семенами из Индии «Усиковая акация» с сортом Filby из Великобритании (усатым с редуцированными прилистниками).

Результаты гибридологического анализа позволили установить, что форма хамелеон является транслокантом (Зеленов, 1998, 2001; Задорин, 2005, 2011; Зеленов и др., 2012).

Отличительная особенность морфотипа хамелеон состоит в том, что нижние листья имеют два-три листочка и усик; в среднем ярусе листья усатые; выше, в зоне плодоношения лист представлен многократно разветвлёнными усиками с нерегулярно расположенными на них листочками.

Практическая ценность морфотипа хамелеон заключается в высоких физиологических показателях продукционного процесса и повышенном биологическом потенциале. Биомасса и интенсивность её образования у него на 10…20% выше лучших сортов листочкового и на 25…37% усатого типов (Зеленов, 2000). Кроме того, особенность его архитектоники, наличие листьев усатого типа в средней зоне растения, открывает перспективы создания прочного неполегающего стеблестоя.

От скрещивания усатой и акациевидной форм (Усатый х Акация) созданы растения с необычным типом сложного листа, названным усложненнолистным, или многократнонепарноперистым. Эта оригинальная форма создана В.К. Соловьёвой на Грибовской овощной селекционной станции (в настоящее время ВНИИССОК). Многократнонепарноперистый морфотип был параллельно получен А.М. Дроздом на Крымской опытной станции ВИР.

В 2002 году в посевах короткостебельного усатого, детерминантного (самарская модель), с неосыпающимися семенами сорта Батрак обнаружен спонтанный мутант с необычными для гороха глубокорассеченными в верхней части листочками и простыми неветвящимися усиками, отходящими от черешка у оснований листочков (Зеленов, 2008; Щетинин, 2008; Зеленов и др., 2013; Darleen и др., 2013).

Рассеченнолисточковый мутант сокращённо Рас-тип, как и исходный сорт, имеет детерминантный тип роста стебля и неосыпающиеся семена. Он отличается от сорта Батрака по параметрам продуктивности: большее число бобов на продуктивном узле, большее число семян в бобе, но меньше масса 1000 семян. Длина стебля у Рас-типа немного короче, чем у сорта Батрак (Задорин, 1997; Зеленов и др., 2000; Зеленов, 2005; Щетинин, 2007; Фадеева, 2007, 2012; Зеленов и др., 2008;

Зеленов и др., 2008; Коробова, 2009; Кандыков, 2012).

Учитывая широкий размах климатических условий в нашей стране, целесообразно иметь в производстве как сорта листочкового морфотипа, так и безлисточковые сорта (Вишнякова, 2005).

1.2. Селекция на пригодность для механизированной уборки Одна из главных задач селекции гороха овощного – создание сортов, пригодных для механизированной уборки. Решение этой задачи в значительной степени, зависит от устойчивости стебля к полеганию и дружности созревания (Лукашева, 1985; Пивоваров, Пронина, 2013).

Одним из первых шагов к повышению технологичности культуры стало использование полукарликовых растений в посевах гороха (Амелин, 1990; Кондыков и др., 2006). Длина стебля имеет большое значение в селекции гороха при выведении сортов различного направления использования. До недавнего времени для зерновых сортов считалось желательным наличие длинного стебля, который характеризовался большим числом продуктивных узлов, в какой-то степени определяющих семенную продуктивность (Шульга, 1971; Вербицкий, 1992). Однако, ранее существующие длинностебельные сорта (150–170см) склонны к раннему полеганию.

Долгое время селекционная работа с горохом проводилась на традиционном длинностебельном листочковом морфотипе. Потенциальная урожайность семян у таких форм была невысокой, а реальная из-за полегания посевов – низкой (Кондыков, 2004).

Во многих селекционных учреждениях страны была начата разработка морфофизиологических моделей новых сортов гороха для зон его возделывания.

В них обоснована необходимость перестройки архитектоники растения с целью повышения уборочного индекса. Эта проблема решалась в двух направлениях: за счёт уменьшения длины стебля и массы листьев и селекции на многоцветковость (многоплодность). В связи с этим, проводилась интенсивная работа по поиску короткостебельных доноров неполегаемости (Кондыков и др., 2006; Брежнев, 2009;

Дебелый, 2009; Коробова и др., 2009; Новикова и др., 2012; Naidenova, Vassilevska-Ivanova, 2009).

Ситуация кардинально изменилась в начале 80-х годов прошлого столетия после внедрения в производство сортов карликового и полукарликового типа с прочными укороченными междоузлиями (результат действия генов le, lm и др.

(Макашева, 1990; Новикова, 2012).

Повышение технологичности сортов гороха стало возможным при вовлечении в селекционный процесс новых мутаций (Rosen, 1944; Luftensteiner, 2002; Huda, 2003; Wang, 2003). Одним из важнейших признаков гороха, приведшим к созданию нового морфотипа, является редукция листочков в усики (Задорин, 1997;

Новикова, 2004; Кандыков, 2011). При изучении генофонда гороха выявлено, что усатые формы отличаются от обычных листочковых пониженной транспирацией, большей устойчивостью к полеганию, лучшей продуваемостью и освещённостью ценоза (Вербицкий, 1995). Были получены практически неполегающие зерновые сорта с коротким стеблем в сочетании с видоизменённым листом «усатого» типа (Вербицкий, 1992; Жогина, 2004; Фадеева, Фадеев, 2011).

Следует отметить, что за рубежом наибольшее распространение получили короткостебельные сорта с «усатым» типом листа.

Создание короткостебельных сортов с усатым типом листа позволило перейти к новому этапу в эволюции гороха. Он стал технологичным для возделывания. Благодаря подбору родительских пар на широкой генетической основе и в результате нескольких циклов скрещиваний удалось подавить отрицательный эффект рецессивного гена af – низкую продуктивность. Недооценка свойства «усатости» как признака, обуславливающего относительно большую устойчивость растений к полеганию, а также представление, что только в листовой пластинке синтезируется органическое вещество перестали считаться трудностями (Мартиросова, 1968; Вербицкий, 1992).

Сорта нового поколения по урожайности семян не отличаются от листочковых, а нередко, и превышают их (Амелин, 2012). Традиционный морфотип гороха унаследовал от своих предков адаптированный к кустарниковому фитоценозу нелимитированный рост стебля и способность формировать неограниченное число продуктивных узлов. В условиях достаточной влажности почвы стебель израстает даже после образования фотосинтетического аппарата, бобы созревают неравномерно и урожайность гороха снижается.

Устранение таких негативных характеристик культуры, как растянутый репродуктивный период, склонность к израстанию, неравномерность созревания, стало возможным после выявления в геноме вида Pisum sativum L. мутаций детерминантного типа роста (ДТР) стебля. В отличие от индетерминантных (обычных) форм, у растений с ДТР имеются не только пазушные, но и апикальные (одно или несколько) соцветия. При образовании верхних соцветий рост стебля завершается и пластические вещества направляются на формирование завязывающихся бобов. По мнению А.В. Амелина (1993), рациональное использование ассимилянтов в период формирования генеративных органов имеет важное значение для повышения семенной продуктивности и такие формы представляют большой практический интерес для селекции. Ограниченное число продуктивных узлов, характерное для морфотипов с ДТР, обеспечивает сжатый период цветения (Кандыков и др., 2006).

В 1966-1967 годах во ВНИИ селекции и семеноводства овощных культур селекционером И.А. Поповой, в результате обработки семян овощного сорта Свобода 10 раствором НЭМ, была выделена мутантная линия с детерминантным типом роста (Попова, 1972). Генетическое изучение этого мутанта с одним-двумя продуктивными узлами позволило установить, что ген, контролирующий детерминантный тип роста, наследуется как простой менделеевский рецессив (Волчков, 1986; Makasheva, 1987). Он локализован в YII группе и тесно сцеплен с геном r (rugosus) – во всех комбинациях скрещивания все гибридные растения с признаком ДТР имели семена с морщинистой поверхностью (Попова, 1972; Marx, 1986;

Епихов, 1991).

Принципиально новый тип детерминантности был обнаружен в 1983 году селекционером А.Е. Зубовым в Куйбышевском (Самарском) НИИСХ. Стебель у новой мутантной формы заканчивался соцветием с двумя-четырьмя цветками.

Растения имели компактное верхушечное расположение бобов, были более устойчивы к полеганию, дружно созревали, что облегчало механизированную уборку; в том числе и прямым комбайнированием. Новая форма оказалась более урожайной, чем районированные сорта. Анализ расщепления гибридов выявил рецессивный характер наследования. Ген, контролирующий развитие признака, назван den и локализован в третьей хромосоме и неаллелен рецессиву stb (Яковлев, 1992; Яковлев, 1992; Зубов, 1989; Кондыков и др., 2006).

Особенности наследования признака детерминантности изучали Макашева Р. Х., Дрозд А. М., 1987; Шевченко В. А., Шевченко И. А., 1990; Яковлев В. Л., 1992. Все авторы единодушно указывают на рецессивный моногенный характер наследования признака ДТР у всех трёх моделей. Тестирование на аллелизм мутаций ДТР проведено Н.Н. Акульчевой (2000), в ходе которого изучены гибриды F1 от реципрокных скрещиваний по полной диаллельной схеме между сортообразцами Флагман (самарский ДТР), Детерминантный ВСХИ (Луганский ДТР), Первенец (московский ДТР с 3...5-ю продуктивными узлами), ВИР 2139 (московский ДТР с 1…2-мя продуктивными узлами).

Реципрокные гибриды F1, полученные от скрещиваний сорта Флагман с другими тестируемыми сортообразцами, имели обычный (индетерминантный) тип роста стебля и нормально развитые прилистники. Это свидетельствует о том;

что мутация, контролирующая развитие самарской модели ДТР неаллельна мутациям, определяющим луганскую и московскую.

В результате скрещивания сортообразцов Детерминантный ВСХИ и ВИР 2139 были получены гибриды F1, имеющие детерминантный фенотип, аналогичный родительским формам. Это свидетельствует о том, что мутации ДТР луганской и московской модели с 1…2 продуктивными узлами аллельны, т.е. локализованы в одном гене.

В популяции F2 наблюдалось расщепление по числу продуктивных узлов, которое показало, что развитие детерминантного габитуса московского типа с 3…5-ю продуктивными узлами определяется геном det, также как у детерминантов Луганского и московского типа с 1...2 продуктивными узлами. Формирование повышенного числа продуктивных узлов зависит от действия рецессивных геновмодификаторов (интенсификаторов) – одного или нескольких (Дебелый, 2009).

Перспективным направлением в селекции гороха может стать использование новых мутантных форм с детерминантным типом роста. Такая мутация как «хамелеон», обнаруженная на знрновом горохе селекционером А.Н. Зеленовым в 1989 году имеет ярусную гетерофиллию и является перспективной селекционной формой с повышенным фотосинтетическим потенциалом (Зеленов, 1991). Другая мутантная форма гороха зернового с детерминантным типом роста стебля обнаружена во ВНИИЗБК В.Н. Уваровым (1993) и названа «люпиноидом» с генами det fas, так как у неё продуктивные органы собраны в верхней части растения в виде кисти, как у люпина. Компактное расположение бобов способствует дружному созреванию. Селекционная ценность люпиноида заключается в комбинации высокого потенциала продуктивности и сжатого репродуктивного периода (Кондыков и др., 2002; Кондыков, 2004; Кондыков и др., 2011; 2013).

В современных условиях, когда сельскохозяйственное производство предъявляет очень высокие требования к сортам, перед селекционерами стоит задача совместить рекомбинации ценных признаков и свойств в новом генотипе (Вишнякова, 2008).

Создание растений гороха нового морфотипа с устойчивостью к полеганию и пригодностью для механизированной уборки – основное направление современной селекции культуры. Это достигается за счёт объединения таких признаков как: укороченные междоузлия, повышенная прочность стебля, «усатый» тип листа, детерминантный тип роста стебеля и т.д. (Давлетов, 2005, 2006, 2009; Кондыков, 2006, 2008; Омельянюк, Асанов, 2009; Амелин и др., 2009; Соловьев, Лихенко, 2009; Чухина, Безгодова, 2009; Кудин, Кошеляев, 2009; Пономарева, Терехов, 2012; Омельянюк, 2013; Cupic и др., 2009, Kosev, Sachanski, 2012). Основной метод селекции – внутривидовая гибридизация с последующим многократным индивидуальным отбором.

Еще в конце 1960-х, начале 1970-х годов селекционеры начали вовлекать в селекционный процесс новые морфотипы гороха с целью повышения технологичности новых сортов (Вербицкий, 1997; Зубов, 1997; Кондыков, 2004; Трунов, 2004; Зотиков, 2004). Довольно продолжительный период не удавалось совместить в одном генотипе новые признаки (усатый лист, детерминантность) с ценными хозяйственными свойствами (Кондыков и др., 2002; Титенок, Зеленов, 2002;

Вербицкий, 2002; Зеленов и др., 2013; Агаркова и др., 2013, Зеленов, 2011; Kof, Kondykov, 2007).

Установлено, что у гороха, также, как и у других сельскохозяственных культур, повышение устойчивости посевов к полеганию достигается в процессе селекции за счет уменьшения длины стебля (Уваров, 1998; Фомин, Коробова, 2004; Вишнякова, 2005, 2007; Фадеева, 2005). Успех селекции короткостебельных сортов определяется тем, что такие растения характеризуются более толстыми и плотными междоузлиями, имеющими развитую транспортную и механическую системы (Амелин, 1990, 1999, 2001).

В настоящее время ни один из сортов гороха листочкового морфотипа с высотой 60-90см и длиной междоузлий 4-5см не является устойчивым к полеганию (Образцов, 1990; Амелин, 2001). Во ВНИИЗБК разработали методику целенаправленного отбора форм по признаку устойчивости к полеганию по величине сухой массы стебля, приходящейся на единицу длины. Установлено, что чем больше величина этого показателя у растений, тем устойчивее сорт к полеганию (r=0,82).

Исследователи Амелин и Образцов (1991) отмечают, что для повышения результативности отборов безлисточковых родоначальных линий в гибридных популяциях F3–F4 от скрещивания усатых форм гороха с листочковыми необходимо учитывать низкую конкурентнопособность безлисточковых биотипов. Как показали исследования смешанных популяций, усатые формы уступают облиственным степенью развития морфофизиологических признаков, продуктивностью и составляющим её элементам.

Большой объем скрещиваний и целенаправленный отбор по комплексу признаков дали возможность селекционерам ВНИИЗБК создать новый детерминантный, безлисточковый сорт гороха Батрак зернового использования (Зеленов, 2001).

Результаты изучения стабильности урожайности сортов гороха с усатым типом листа показали, что современные сорта усатого типа проявляют свои преимущества перед листочковыми, в основном, при благоприятных погодных условиях и менее стабильны по урожайности при отклонении факторов внешней среды от оптимальных значений как в сторону сильной засушливости, так и переувлажнения; особенно при совпадении критических фаз развития с периодом экстремально высоких температур и жесткой засухи (Давлетов, 2008; Чекалин, 2011;

Новикова, Фомин, 2011; Новикова, 2012; Кондыков, 2012).

Таким образом, история создания и практического использования сортов гороха овощного усатого типа еще сравнительно коротка и усилия селекционеров направлены, в основном, на повышение потенциала урожайности. Очевидно, резервы этого морфотипа еще до конца не выявлены. Поэтому, улучшение адаптивных свойств новых сортов, при достаточно высоком уровне урожайности, остается актуальной задачей селекции (Фомин, Коробова, 2004; Зыкин, 2007; Дебелый, 2009).

1.4. Селекция на устойчивость к болезням и вредителям Наряду с основными направлениями селекции гороха овощного на продуктивность и технологичность возделывания, по значимости и актуальности не менее важной проблемой является придание сортам устойчивости к болезням и вредителям. Создание устойчивых сортов особенно важно, так как применение пестицидов на посевах этой культуры ограничено.

В Нечернозёмной зоне распространены корневые гнили, темнопятнистый и бледнопятнистый аскохитоз.

Аскохитоз. Распространен повсеместно. Эпифитотии болезни наблюдаются часто и в разных климатических зонах. Поражаются листья, стебли, черешки, створки бобов, семена, корни. В нашей стране на горохе встречаются несколько видов возбудителей аскохитоза: Ascochyta pinodes L.K. Jones и Ascochyta pinodella L.K. Jones – темно-пятнистый, Ascochyta pisi Lib. – бледно-пятнистый (Тимина, Епихов, 1984).

Признаки поражения растений A.pinodes – на листьях пятна неправильной формы, слегка вздувшиеся, мелкие, темно-коричневые с темным центром и более светлым краем. На черешках и стеблях удлиненные штрихи или вытянутые пятна коричнево-бурой окраски. При сильном поражении наблюдается сплошное побурение и отмирание стеблей и черешков. Пикниды на всех пораженных органах погружены в ткань, немногочисленны.

При поражении растений A. pinodella, на первых этапах признаки развития сходны с признаками поражения A. pinodes. Позднее, к фазе созревания пятна увеличиваются до 10мм в диаметре, покрываются немногочисленными, погруженными в ткань пикнидами. На пятнах появляются характерные зональности с чередующимися светлыми и темными кругами отмершей ткани. Погружённые пикниды – немногочисленны.

На растениях, пораженных бледно-пятнистым аскохитозом (A. pisi) – пятна округлые, в центре желтоватые с многочисленными поверхностными пикнидами и резким темно-коричневым выпуклым ободком. На стеблях и черешках пятна более крупные, удлиненные, вдавленные. При сильном развитии аскохитоза в местах поражений стебли надламываются, растение или отдельные ветви засыхают и погибают.

На поражённых семенах все три вида возбудителей аскохитоза вызывают образование желтовато-коричневых или бурых пятен, в зависимости от степени поражения поверхностных или вдавленных, мелких или покрывающих всё семя.

На семенах точно определить возбудителей аскохитоза по внешним признакам невозможно, только после выделения их в чистую культуру устанавливается возбудитель болезни.

При селекции гороха на аскохитозоустойчивость в качестве родительских форм следует брать образцы, у которых интенсивность развития болезни на листьях и бобах не превышает 25%, но со здоровыми семенами.

Корневые гнили. Болезнь вызывают несколько видов грибов из родов Fusarium, Aphanomyces, Ascochyta и др.

При поражении взрослых растений наблюдается отставание их в росте и развитии, болезнь проявляется в виде побурения и загнивания корней и основания стебля. Пораженные участки четко отграничены от здоровых. Больные растения не имеют клубеньков, легко выдергиваются из почвы. Эти болезни распространены повсеместно и причины, обусловливающие их возникновение, в районах возделывания различны.

Появление болезни зависит, с одной стороны, от видовой принадлежности патогенов, с другой – от экологических условий. Так, афаномицетная корневая гниль широко распространена во всех зонах избыточного или достаточного увлажнения. Фузариозная корневая гниль развивается наиболее интенсивно в районах с недостаточным увлажнением и тяжелыми почвами, но встречается также в местах с избыточным увлажнением. Фузариозное увядание встречается преимущественно в южных районах с сухим и жарким летом, часто проявляется очагами (Котова, 2004; Градобоева, 1988; Булынцев, 1985; Фадеева, 2001).

Афаномицетная корневая гниль. Корневая система может поражаться в течение всей вегетации. Патоген (Aphanomyces enteiches Drechs.) из почвы внедряется в корешок или в подсемядольное колено. Поражается коровая ткань всей корневой системы, обесцвечиваясь и размягчаясь. Затем образуется так называемая водяная гниль – кора корня размочаливается, а при подсыхании сморщивается, принимая окраску от темно-коричневой до бурой. В пораженной коровой части ткани корней образуется большое количество ооспор гриба с двумя оболочками, хорошо заметной утолщенной изнутри извилистой оболочкой оогония и гладкой оболочкой ооспоры. Засушливая погода препятствует массовому образованию ооспор на корнях с явными внешними признаками поражения афаномицетной корневой гнилью.

Фузариозная корневая гниль. Возбудители фузариозной корневой гнили – F.

avenaceum (Fr) Sacc, F. solani (Marf.) App. et Wr., F. oxysporum Schlecht и другие.

При фузариозной корневой гнили наблюдается побурение корневой системы. При сильном поражении она распространяется на основание стебля. В условиях избыточного увлажнения в местах поражения образуется хорошо заметный белый или беловато-розовый налёт мицелия. Ткани поражённых корней постепенно отмирают, такие растения засыхают и легко выдёргиваются из почвы.

Фузариозное увядание (трахеомикоз растений) – возбудитель F. oxysporum (Sehlecht) Snyd et Hans. – проявляется, в основном, в период цветения и формирования бобов, но может поражать растения и на других стадиях их развития. При поражении растений на более поздних фазах и в особо благоприятных для развития болезни условиях (повышение температуры и недостаток влаги) она принимает злокачественный характер и вызывает гибель растений в течение 5-7 суток. У пораженных растений на поперечном срезе стебля наблюдается побурение древесины.

Учеты проводят по следующей шкале (в баллах): 0 – поражение отсутствует (растение зеленое), 1 – поражено не более 25% листьев на растении, 2 – поражено не более 50% листьев на растении, 3 – поражено не более 75% листьев на растении, 4 – поражены все или больше 75% листьев (Овчинникова, 1990).

Несмотря на то, что изучение наследования реакции гороха к болезням было начато давно, до сих пор не было создано устойчивых промышленных сортов.

Исследователями, несмотря на многолетнее изучение коллекционных образцов гороха по степени поражения их аскохитозом (Овчинникова, Андрюхина, 1983), корневыми гнилями (Романова, 1988, 1990), так и не выявлены сорта с полной устойчивостью к ним. Однако, установлено, что некоторые образцы поражаются в слабой степени, которые и рекомендуются в качестве доноров устойчивости к этим болезням (Тимина, Епихов, 1984; Тимина и др. 2013).

Из вредителей в Нечернозёмной зоне посевы гороха овощного часто повреждаются гороховой тлёй и гороховой плодожоркой.

Гороховая тля (Acyrthosiphon pisum Harr.) распространена повсеместно.

Нечернозёмная зона является одним из регионов, где вредоностность наиболее сильна. Тля предпочитает наиболее нежные части растений, образуя колонии на верхних листьях, на верхушках стеблей, на цветках и плодах. Наибольший вред гороховая тля причиняет однолетним бобовым и, в особенности, гороху. Вредоносность её возрастает при размножении на растениях до начала цветения. Растения отстают в росте, их стебли сильно деформируются и укорачиваются; листья слегка скручиваются, плоды остаются недоразвитыми, а иногда урожай погибает полностью. Кроме того, гороховая тля способствует распространению вирусных болезней на посевах гороха овощного.

Гороховая плодожорка (Laspeyresia nigricana Steph.). Её наибольшая вредоносность отмечена в Нечернозёмной зоне. Повреждённость семян варьирует от 0,5% до 40%, а потери урожая составляют 14-22%.

Гусеницы внедряются в боб. В одном бобе обычно развивается одна, редко две гусеницы, повреждающие до четырёх семян. Они грубо объедают семена снаружи и могут выедать до части семени. Внутри боба находится паутинка с экскрементами. Повреждённые семена мало пригодны к посеву, всхожесть не превышает 22% (Овчинникова, 1990).

Степень повреждения определяется совпадением или сдвигом фаз цветения у растений и яйцекладки у вредителя. Цветение раннеспелых сортов наступает раньше яйцекладки вредителя и ко времени отрождения гусениц околоплодник грубеет. Это затрудняет внедрение их в боб. У среднеспелых и позднеспелых сортов массовое цветение совпадает с фазой яйцекладки вредителя, поэтому наблюдается более высокая повреждаемость (Макашева, 1979; Вербицкий, 1990).

Сортов, устойчивых к гороховой плодожорке, нет. Однако, некоторые исследователи (Гуляев, Гужов, 1978) утверждают, что скороспелые сорта отличаются быстрым ростом и более быстрой регенеративной способностью и, как правило, меньше повреждаются насекомыми.

Сорта овощного гороха для промышленной переработки должны иметь высокую семенную продуктивность и хорошее качество зелёного горошка (Самарина, 1985; Лукашевич, 2004; Фадеева, 2002; Пивоваров, 1999; Мегердичев, 2003;

Пивоваров, 2001; Досина-Дубешко, 2009; Shelepina, 2001; Okumura, 2005; Kof, 2007; Пронина, 2009; 2013).

В понятие качества входят вкусовые показатели и однородность горошка в консервах при единовременной уборке урожая (вкус, внешний вид, цвет, консистенция горошка, прозрачность заливочной жидкости), химический состав горошка (содержание сухого вещества, сахара, крахмала, белка, клетчатки, витамина С). Вкусовые качества консервов тесно связаны с химическим составом зеленого горошка. Недозрелые зерна (зеленый горошек) убирают через 16-22 суток после цветения при содержании 20-22% сухого вещества. В этой фазе зеленый горошек содержит 6-8% сахаров, до 3% крахмала, до 2,5% клетчатки, 28-34% сырого белка, 30-45 мг% витамина С, 0,26-0,34 мг% – В1, 0,17-0,19 мг% – В2, 1,8-2, мг% – РР, 49-62 мг на 100 г сырого продукта – холина. Вкусовые качества горошка зависят от соотношения сахара и крахмала. Повышение содержания крахмала (свыше 3%) резко снижает вкусовые качества горошка.

Успех селекции на качество зависит от подбора исходного материала. В нашей стране и за рубежом широко изучаются биохимические и технологические качества многих сортов овощного гороха. Лучшие из сортов выделяются для использования в селекции, например, Ранний грибовский 11, Чика, Ранний 301, Вера, Совинтер-1, Жегаловец, Фрагмент, Виола, Изумруд, Дарунок. Использование высококачественного родителя в скрещиваниях позволяет выделить в потомстве лучшие формы (Епихов и др., 2001; Пронина и др., 2009).

Качество зелёного горошка определяют по типу семян. Семена округлые – зелёный горошек, как правило, низкосахаристый и быстро перезревает; мозговые – зелёный горошек высокосахаристый и медленно перезревает.

При отборе гибридных растений на первых этапах селекции используются корреляции качества горошка и формы семян. Сорта с мозговыми семенами по качеству горошка значительно превосходят гладкосемянные образцы. Это обусловлено не только количеством крахмала, но и его составом. У сортов с мозговыми семенами крахмал содержит 70-90% амилозы и 30-10% амилопектина, а у гладкосемянных сортов, наоборот, 62-80% амилопектина и 38-20% амилозы (Ломачинский, 2009). Таким образом, показатель – содержание амилозы в крахмале семян – может быть использован в качестве объективного критерия при сравнении и оценке сортов или гибридных потомств по качеству. Чем сильнее выражена морщинистость семени, тем медленнее происходит накопление крахмала и выше содержание амилозы в нем.

Поскольку мозговая форма семян наследуется как рецессивный признак и расщепление по типу семян происходит у растений первого поколения (семена F2), отбор по качеству можно начинать уже в первом поколении. Однако, комплекс признаков качества продукции, особенно химический состав, контролируется полигенными системами, поэтому окончательно отбирать исходные растения лучше в более поздних поколениях (F3-F5) по достижении гибридным материалом большей гомозиготности. В третьем и более поздних поколениях отбирают растения по следующим косвенным признакам, определяющим качество: по форме семян (бракуются растения с гладкими и слабо морщинистыми семенами), по окраске бобов в период технической спелости (темно-зеленая окраска бобов обычно связана с темно-зеленой окраской горошка) (Епихов и др., 2001).

Окраска зелёного горошка коррелирует с окраской створок боба: горошек тёмно-зелёный – створки имеют зелёную окраску, горошек светло-зелёный – створки боба светло-зелёные. Зелёный горошек с окраской листьев не коррелирует. Консервная промышленность нуждается в сортах с зелёной и тёмно-зелёной окраской горошка в технической зрелости (Лукашева, 1985).

Технологическую оценку и биохимический анализ наиболее перспективных образцов проводят в контрольном питомнике и предварительном сортоиспытании, а в конкурсном сортоиспытании такие оценки являются обязательными для всех испытуемых сортов. Для технологической оценки зеленого горошка изготавливают натуральные консервы. Химическими анализами определяют содержание сухого вещества, сумму сахаров, крахмала, клетчатки, азотистых веществ и витамина С. Убирают зеленый горошек и берут пробы для анализа в фазе технической спелости, которую определяют по проценту выполненных бобов (75-90) или более точно – с помощью специальных приборов (финометров, матюрометров), основанных на измерении прочности горошин. Содержание амилозы анализируют в сухих семенах. К высокоамилозным сортам относят образцы с содержанием ее в крахмале семян выше 80%.

Для предварительной оценки качества зеленого горошка можно использовать также различие мозговых сортов по строению крахмальных зерен в биологически спелых семенах.

Крахмал мозговых сортов состоит из зерен трех типов: сложных, с радиальными щелями и простых угловатых (осколков от сложных крахмальных зерен).

Лучшие по качеству зеленого горошка сорта характеризуются меньшим диаметром сложных крахмальных зерен и большим количеством осколков (крахмальных зерен третьего типа), чем сорта с более низким качеством консервов.

1.6. Изучение молекулярно-генетического разнообразия Изучение молекулярно-генетической изменчивости культурных растений является основой для решения многих научных и прикладных задач.

ДНК-профилирование используется в растениеводстве в трёх основных направлениях: для идентификации и дифференциации генотипов; оценки генетического разнообразия; тестирования генетической частоты (Кожухова, Сиволап, 2004).

Преимуществом анализа на уровне ДНК по сравнению с изучением только морфологических признаков является то, что ДНК-маркеры позволяют выявлять полиморфизм на любом участке генома, независимо от его функций, и дают возможность вести анализ одновременно по неограниченному числу локусов у морфологически близких форм (Малышев, Картель, 1997; Saliba-Colombani et al., 2000).

Для ускорения селекционного процесса и получения большого количества новых форм применяется идентификация и паспортизация сортов растений. Для создания нового сорта необходима предварительная регистрация существующих генотипов и контроль за уровнем гибридности полученных при скрещивании семян и чистотой селекционируемого материала. Классификация исходного материала в соответствии с уровнем генетической близости имеет большое значение для проведения селекции на гетерозис (Сиволап и др., 2000). Поэтому, точные и быстрые методы идентификации каждого сорта необходимы в современном семеноводстве, так как анализ по морфологическим признакам требует больших затрат времени и труда, а апробация и грунтовой контроль имеют сезонный характер (Поморцев, Лялина, 2003). Кроме того, трудно отличить изменения, вызванные влиянием окружающей среды (Кочиева и др., 1999).

Преимуществом ДНК-маркеров является то, что они не влияют на жизнеспособность организма, не зависят от окружающей среды и стадии онтогенеза растения. Кроме того, для анализа можно использовать любые ткани и органы, независимо от стадии развития организма, гербарный материал и ископаемые останки (Сулимова и др., 2002).

Молекулярные маркеры разных типов широко используются для построения генетических карт, клонирования индивидуальных генов, определения присутствия конкретного гена в селектируемой популяции, изучения и локализации полигенных локусов количественных признаков, определения филогении и таксономического родства, паспортизации видов, линий и сортов растений, в популяционно-генетических исследованиях, для исследования сомаклональной изменчивости и идентификации соматических гибридов.

В настоящее время одним из актуальных вопросов является разработка систем молекулярных маркеров для паспортизации и идентификации сортов культурных растений и охраны авторских прав селекционеров (Сиволап и др., 2000;

Кожухова, Сиволап, 2006). Отбор с помощью молекулярных маркеров (Marker assisted selection) позволяет осуществлять селекционный процесс на качественно новом уровне. Возможностям применения MAS в селекции и связанным с этим методическим вопросам уделяется большое внимание: локализованы гены и QTL многих агрономических свойств; в том числе, урожайности, устойчивости к болезням у многих видов культурных растений. Сфера применения молекулярных маркеров в селекции и семеноводстве включает также оценку генетического разнообразия, идентификацию генотипов, изучение молекулярно-генетической природы гетерозиса (Кожухова, Сиволап, 2006).

В настоящее время разработано много различных типов ДНК-маркеров:

RFLP, RAPD, AFLP, SCAR, CAPS, ISSR, SNP, SSR, REMAR, IRAP, BMI, dCAPS).

Они различаются по характеру наследования, воспроизводимости результата, сложности использования, стоимости, полиморфности и другим характеристикам.

Эти методы постоянно модифицируются и совершенствуются. RAPD-метод, позволяющий быстро анализировать большие объёмы данных, является удобным вспомогательным методом, применяемым на многих культурах (Кожухова, Сиволап, 2004; Ghislain et al., 2006).

Метод RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) – анализа заключается в амплификации фрагментов ДНК с использованием одного случайного праймера (Williams et al., 1990). В этом методе для амплификации ДНК используется короткий, обычно десятинуклеотидный праймер, который связывается с двумя инвертированными нуклеотидными повторами, соответствующими последовательности праймера. Число амплифицируемых фрагментов зависит от количества нуклеотидов в праймере, параметров реакции и размера генома объекта и определяется вероятностью того, что последовательность, комплементарная праймеру, встретится на противоположных нитях ДНК в пределах расстояния, доступного для ПЦР. Генетическим маркером, используемым при картировании, является наличие фрагмента данной длины в RAPD – спектре объекта при амплификации с конкретным праймером.

Участки ДНК, амплифицируемые RAPD – методом, распределены по всему геному и представляют собой как уникальные, так и повторяющиеся последовательности (Williams et al., 1990, Кочиева и др., 1999).

RAPD-метод был успешно использован для картирования геномов многих видов ячменя (Giese et al., 1994), винограда (Lodhi et al., 1995), томата (SalibaColombani et al., 2000), гороха (Laucou et al., 1998; Чегамирза, 2004) и других видов; маркирования и идентификации сортов различных культурных растений: капусты (Hu, Quiros, 1991), картофеля (Оганисян и др., 1996), кукурузы (Welsh, MeClelland, 1991; Кожухова, Сиволап, 2006), пшеницы (Сиволап и др., 2000), банана (Bhat et al., 1995) и создания их молекулярно – генетических паспортов; анализа внутри и межвидового полиморфизма подсолнечника (Сиволап, 1998), картофеля (Кочиева и др., 1999), пшеницы (Кудрявцев, 2007).

Горох посевной (Pisum sativum L.) – широко распространённый генетический модельный объект, одновременно являющийся ценной сельскохозяйственной культурой. Он характеризуется многими важными для генетиков качествами.

Это быстрое развитие, однолетний жизненный цикл, самоопыляемость, средние размеры, неприхотливость.

Овощные сорта гороха образуют отдельную группу, характеризующуюся сниженным уровнем генетического разнообразия, и достаточно четко отделяющуюся от зерновых сортов (Дрибноходова, 2009).

Известно, что большинство экономически важных признаков, в частности, продуктивность, наследуются полигенно. Знание генетических закономерностей наследования и проявления количественных признаков является важным условием научной селекции. Существующие в настоящее время методы оценки характера наследования полигенных признаков в значительной степени способствуют увеличению эффективности, оперативности и прогнозируемости селекционного процесса.

Необходимость в различных методах изучения количественных признаков возникла еще в начале XX века с зарождением селекции на гетерозис. Первые методы определения генетической изменчивости (вариансы) и типов генетических эффектов, важных в наследовании количественных признаков, были разработаны Р.Фишером (1918) и С. Райтом (1921), но эти методы не получили широкого распространения. В конце 40-х – начале 50-х годов прошлого столетия американскими исследователями Г.Ф. Спрэгом и Л.А. Татумом (1942) была разработана концепция комбинационной способности, которая активно используется в гетерозисной селекции многих экономически значимых культур во всем мире.

Комбинационная способность – это способность родительских линий к образованию ценных гибридов при скрещиваниях. Различают общую и специфическую комбинационные способности. Под общей комбинационной способностью (ОКС) понимают среднюю ценность родительских форм в ряде гибридных комбинаций, под специфической (СКС) – случаи, когда конкретные комбинации оказываются относительно лучше или хуже, чем можно было ожидать на основе среднего качества изучаемых линий (Савченко, 1978).

Для оценки комбинационной способности родительских форм гороха овощного используются диаллельные скрещивания (Хотылева, 1965).

Метод диаллельных скрещиваний является наиболее точным и информативным. Он позволяет определить эффекты и вариансы общей и специфической комбинационных способностей в целом по опыту и для каждой конкретной формы, оценить реципрокные различия, выяснить вклад аддитивных и неаддитивных эффектов генов в продуктивность гибридов, рассчитать наследуемость в широком и узком смысле, предсказать дальнейшее направление селекционной работы с изучаемым материалом; однако он очень трудоёмок из-за большого объёма скрещиваний и изучения гибридов (Турбин и др., 1974; Пакудин, 1974; Савченко, 1978; Вольф и др., 1980).

Для анализа комбинационной способности в диаллельных скрещиваниях разработаны специальные статистические методы. Возможны четыре схемы диаллельных скрещиваний одного набора линий, которые различаются по полноте требующей информации и, соответственно, по сложности проведения эксперимента. Для каждой схемы разработан отдельный метод статистического анализа комбинационной способности (по В.К. Савченко, 1978).

Экспериментальный метод 1 (полная диаллельная схема) предусматривает получение гибридов F1, их реципроков, а также включение в испытание родительских форм, всего p2 комбинаций (Hayman, 1954).

Экспериментальный метод 2 предусматривает получение гибридов F и включение в анализ родительских форм, всего p(p+1)/2 комбинаций (Griffing, 1956).

Экспериментальный метод 3 предусматривает получение гибридов F и их реципроков, родительские формы из анализа исключаются, всего p(p-1) комбинаций (Yates, 1947; Henderson, 1952; Kempthorne, 1952).

Экспериментальный метод 4 предусматривает получение гибридов F1, родительские линии и реципроки из анализа исключаются, всего p(p-1)/2 комбинаций (Sprague, Tatum, 1942).

Экспериментальная оценка этих методов показала, что они дают сходную информацию об ОКС и СКС линий, хотя и различаются по объему полевых и вычислительных работ (Хотылева, 1965; Турбин, Хотылева, Тарутина, 1974).

При анализе большого экспериментального материала Г.Ф. Спрэг, Л.А. Татум (1942), Дж.Л. Джинкс (1955) и другие исследователи установили, что общая комбинационная способность обусловлена преимущественно аддитивным действием полигенов, а специфическая комбинационная способность – аллельными и неаллельными взаимодействиями генов – сверхдоминированием и эпистазом.

Кроме того, сравнивая оценки варианс ОКС и СКС по урожайности в зависимости от условий места и года, отмечено, что варианса СКС включает не только неаддитивную изменчивость вследствие доминирования и эпистаза, но также значительную долю изменчивости, обусловленной генотип-среда взаимодействием. Так как СКС значительно сильнее, чем ОКС подвержена действию модифицирующих факторов, для получения надежных данных о характере наследования признака у конкретных комбинаций скрещивания необходимы испытания в различных агроклиматических условиях и в течение более длительного времени, чем при испытании на ОКС (Турбин, 1968; Кобылянский, Лапиков, 1976).

По имеющимся в литературе данным, оценка комбинационной способности у самоопылителей рассматривается как важное дополнение к непосредственному испытанию исходного материала (Кныш А.И., Норик И.М., 1973; Флёрова Ж.И., 1984;

Наумкина Т.С., 1984).



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 


Похожие работы:

«ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ФЕДЕРАЛЬНОГО АГЕНСТВА ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ И СОЦИАЛЬНОМУ РАЗВИТИЮ АДМИНИСТРАЦИЯ ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ АДМИНИСТРАЦИЯ ГОРОДА ТОМСКА НИИ КАРДИОЛОГИИ ТНЦ СО РАМН НИИ МЕДИЦИНСКОЙ ГЕНЕТИКИ ТНЦ СО РАМН НАУКИ О ЧЕЛОВЕКЕ Материалы VIII конгресса молодых ученых и специалистов Томск, 17-18 мая 2007 года Томск – 2007 УДК 61 : 572 : 001.8 ББК Р+Б+ч21 Н 340...»

«В. В. Прасолов ЗАД АЧИ П О АЛГЕ БР Е, АР И Ф МЕ Т И КЕ И АН АЛИ ЗУ Учебное пособие Москва Издательство МЦНМО 2007 УДК 512.1+517.1+511.1 ББК 22.141+22.161 П70 Прасолов В. В. П70 Задачи по алгебре, арифметике и анализу: Учебное пособие. — М.: МЦНМО, 2007. — 608 с.: ил. ISBN 978-5-94057-263-3 В книгу включены задачи по алгебре, арифметике и анализу, относящиеся к школьной программе, но, в основном, несколько повышенного уровня по сравнению с обычными школьными задачами. Есть также некоторое...»

«ЛЕСНАЯ МЕТЕОРОЛОГИЯ С ОСНОВАМИ КЛИМАТОЛОГИИ Издание второе, исправленное и дополненное Под редакцией проф. Б. В. БАБИКОВА РЕКОМЕНДОВАНО Научно-методическим советом Санкт-Пе тербург ской государе таенной лесотехнической академии в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению -Лесное хозяйство и ландшафтное строительство САНКТ-ПЕТЕРБУРГ • МОСКВА • КРАСНОДАР 2007 ББК 26.23 К 71 Косарев В. П., Андрющенко Т. Т. К 71 Лесная метеорология с основами...»






 
© 2013 www.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.