Автореферат: Генетические аспекты селекции короткостебельных гексаплоидных тритикале

Таблица 2 Распределение по высоте гибридов F₁ - F₂ в комбинациях скрещивания с участием R/D замещенных форм и образцов с полным набором хромосом генома ржи

*курсивом отмечены крайние классы распределения, в которых отмечено появление стерильных форм

М 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Рисунок 1 Продукты амплификации с использованием праймеров к SSR маркеру WRM261, сцепленному с геном короткостебельности Rht8: M - маркер молекулярного веса; тритикале: 1-АД 206, 2- Giraf"S", 3-Kla 'S', 4-Tyalla, 5-Panda"R" - ABN, 6- ПРАГ 46/4, 7-и-364605, 8-и-457401, 9-АД1422, 10- Alamos 83, 11- Курская степная, 12-АДК1359t, мягкая пшеница: 13-Безостая 1, 14-Siete Cerros, 15-Pitic 62, 16-Кавказ, 17- Norin 10

На основании этого нами проведено изучение генетического контроля короткостебельности и идентичности генов короткостебельности в комбинациях от скрещивания гексаплоидных тритикале c R/D замещением между собой, которое показало, что у озимых - образец ТИ 17 имеет один, а АД 1422 - два рецессивных гена короткостебельности. АДК1369t имеет два (один полудоминантный и один рецессивный), а Кубанец - один полудоминантный ген низкорослости. Изучение идентичности выявленных генов короткостебельности показало, что ген низкорослости у образца ТИ 17 идентичен гену образца АД 1422. Полудоминантные гены короткостебельности АДК1369t и Кубанца также идентичны. Рецессивный ген у АДК1369t неидентичен генам у образцов ТИ 17 и АД 1422; у яровых - Kla 'S', Tyalla, Panda"R" - ABN и Alamos 83 имеется по одному рецессивному гену низкорослости. У и-364605 имеется два, а у и-457401 три гена, снижающих высоту растений, один из которых полудоминантный. Образцы Kla 'S', Tyalla и Alamos 83 имеют один и тот же рецессивный ген низкорослости, идентичный генам у форм и-364605 и и-457401. Полудоминантные гены у и-364605 и и-457401 идентичны друг другу. Кроме того, данные образцы имеют еще по одному одинаковому рецессивному гену короткостебельности. Ген низкорослости у образца Panda"R"-ABN неидентичен генам других форм.

Идентификация генов короткостебельности и формирование первичной генетической коллекции по высоте растения гексаплоидных форм тритикале

Наличие генетических коллекции по хозяйственно-важным признакам позволяет использовать ценные в селекционном плане аллели, улучшить работу по планированию скрещиваний и проведению отборов в гибридных популяциях. Нами проведена работа по формированию первичной генетической коллекции по высоте растения у гексаплоидных форм тритикале.

Проведенное на первом этапе изучение идентичности генов короткостебельности у 13 сортообразцов гексаплоидного тритикале с различной выраженностью высоты растения и несущих в своем генотипе по одному гену короткостебельности (Куркиев, 2001; Куркиев и др., 2006) позволило выделить 6 групп различающихся друг от друга по генам низкорослости: I. ПРАГ 160, Тальва 100. Тарасовский 1; II. Снегиревский з/к; III. СЛ3МР6; IV. CinCno/Bgl, Yago, Stier; V. ПРАГ 199 (к-2558, Дагестан), ПРАГ 184, АД 3189, ПРАД (Устимовский 2); VI. Bokolo.

У сортообразцов ПРАГ 160, Тальва 100, Тарасовский 1, Снегиревский з/к; СЛ3МР6, CinCno/Bgl, Yago и Stier высота растений контролируется одним рецессивным, низкорослые образцы ПРАГ 199, ПРАГ 184, АД 3189, ПРАД (Устимовский 2), Bokolo имеют по одному полудоминантному гену короткостебельности (Куркиев, 2001; Куркиев и др., 2006).

Изучение влияния экзогенной гибберелловой кислоты (ГК) на длину первого листа у данных сортообразцов тритикале показало различную степень реакции. Вышесреднерослые и среднерослые сортообразцы ПРАГ 160, Тальва 100. Тарасовский 1, Снегиревский зернокормовой, CinCno/Bgl, Yago и Stier показали достаточно высокую отзывчивость на воздействие ГК. У образца СЛ3МР6 показан слабый, достоверно не отличимый от контроля, прирост длины 1-го листа. Низкорослый сорт Bokolo не реагировал на действие ГК. Остальные короткостебельные сортообразцы ПРАГ 199, ПРАГ 184, АД 3189, ПРАД (Устимовский 2) в той или иной степени показали наличие реакции на действие ГК. Известно, что гены Rht1-Rht2, Rht3, Rht10 не реагируют на ГК, поэтому можно предположить наличие у образца СЛ3МР6 rht1 или rht2, а у Bokolo Rht3 генов короткостебельности. Известно, что ген Rht1 локализован в хромосоме 4А, а ген Rht2 в хромосоме 4D. Так как тритикале СЛ3МР6 имеет генотип AABBRR (без R/D замещений хромосом) можно сказать о наличии в генотипе данного образца рецессивного гена короткостебельности - rht1. Наличие у сорта Bokolo гена короткостебельности Rht3 от пшеницы Tom Pouce показано и по анализу генеалогии. Изучение родословных у образцов Тарасовский 1 и Тальва 100 выявило, что при их получении использовался сорт ржи Петкус короткостебельный, имеющий рецессивный ген короткостебельности. Также можно сказать о том, что полудоминантный ген короткостебельности, имеющийся у низкорослых сортообразцов тритикале ПРАГ 199, ПРАГ 184, АД 3189 привнесен в генотип тритикале от ржи.

Таким образом, в результате наших исследований идентичности генов короткостебельности, использования ГК и генеалогии у гексаплоидных форм тритикале с полным набором хромосом генома ржи сформирована первичная генетическая коллекция по высоте растения, образцы которой имеют 4 рецессивных и 2 полудоминантных гена короткостебельности:

1. Сорт Bokolo имеет в своем генотипе полудоминантный ген короткостебельности Rht3;

2. ПРАГ 199, ПРАГ 184, АД 3189, ПРАД (Устимовский 2) - полудоминантный ген Hl от ржи;

3. ПРАГ 160, Тальва 100 и Тарасовский - рецессивный от ржи сорта Петкус короткостебельный;

4. СЛ3МР6 - рецессивный - rht1;

5. Снегиревский з/к - рецессивный, не идентифицирован;

6. Stier, CINCNO/Bgl, Yago - рецессивный, не идентифицирован.

Кроме того, в генетическую коллекцию входят образцы с R/D замещениями, у которых определено наличие 8-и генов короткостебельности. На данном этапе работы нельзя исключить возможную идентичность генов, контролирующих высоту растений у R/D замещенных и полнокомплектных форм.

Интрогрессия гена короткостебельности Rht10 в тритикале

Исходным материалом для исследования служили сорта пшеницы Ai-bian1, Chinese spring (CS) и ржи Саратовская7. Сорт Ai-bian1 имеет высоту в среднем 32 см., нормальный размер колоса - 7,2 см. Число узлов не отличается от других сортов мягкой пшеницы, также как и количество колосков в колосе. Ai-bian1 цветет без полного выколашивания, но дает нормальное количество зерен в колосе, и закрытое цветение не оказывает отрицательного влияния на размеры колоса и фертильность цветков. У Ai-bian1 имеется 2 гена короткостебельности, один доминантный Rht10 и один рецессивный (Лоскутова, 2005).

При скрещивании пшеницы Ai-bian 1 с рожью зерновки завязывались крайне редко и были нежизнеспособными. Для преодоления нескрещиваемости, была проведена гибридизация Ai-bian 1 с пшеницей сорта Chinese spring, (носитель Kr генов). При опылении гибридов F₁ CS x Ai-bian1 пыльцой ржи жизнеспособного потомства получено не было. Во втором поколении были опылены все низкорослые, с высотой на уровне Ai-bian1, растения. Амфидиплоиды (по 1-3) удалось получить от 6 растений F₂ Ai-bian1 x CS. Всего же было получено 12 растений F₁ (F₂ Ai-bian1 x CS) х Саратовская7. Полученные амфидиплоиды по большинству признаков занимали промежуточное положение по сравнению с родительскими формами пшеницы и ржи.

В F₂ - F₄ были отобраны низкорослые нерасщепляющиеся по высоте линии, фенотипически относящиеся к гексаплоидным формам (табл. 3). Выделенные линии, кроме самых низкорослых (40-45 см), имеют неплохие показатели продуктивности. Низкая продуктивность карликовых форм может быть преодолена при дальнейшей их гибридизации с образцами тритикале, имеющими хорошие показатели продуктивности. Проведенный нами сравнительный анализ экспрессии гена короткостебельности показал, что Rht10 детерминирует более низкий рост растений пшеницы по сравнению с таковым у тритикале.

Таким образом, на основе гена Rht10 нами получены короткостебельные гомозиготные по высоте линии, которые могут использоваться селекции низкорослых, устойчивых к полеганию сортов тритикале интенсивного типа.

Фено- и генотипические особенности ультракарликовой формы гексаплоидного тритикале

При изучении мировой коллекции гексаплоидного тритикале была выделена карликовая форма, сильно отличающаяся по фенотипу от всех имеющихся в коллекции образцов. Высота растения (15-25 см) была ниже самых низкорослых образцов гексаплоидного тритикале (50 см). Кроме того, она имела короткий, но очень плотный колос и особенное расположение листьев, в связи с чем такому морфотипу было дано название КРЛ - карлик розеточно-листный.

Таблица 3 Характеристика гомозиготных по высоте гибридов F₄ (ABN x Chinese Spring) х Саратовская 7. Дербент, 2008