Применение новых технологий в генетике и селекции пищевой кукурузы

В статье рассматриваются количественные признаки, контролирующие признаки у кукурузы, применение молекулярных маркеров для изучения генетической природы количественных признаков путем маркирования локусов.

Аннотация статьи
кукуруза
количественные признаки
локусы
ДНК-маркеры
геном
Ключевые слова

Изучение геномов растений – задача значительно более сложная, чем исследование генома человека и других животных [1], что связано с огромными размерами геномов, достигающими для отдельных видов растений десятков и даже сотен миллиардов пар нуклеотидов: геномы основных хозяйственно важных растений (кроме риса, льна и хлопка) по размерам либо близки к геному человека, либо превышают его во много раз. Расшифровка геномов растений открывает перед наукой и практикой широкие перспективы. Обнаружение, выделение, размножение (клонированием) и секвенирование генов, отвечающих за такие важнейшие функции растительного организма, как размножение и продуктивность, процессы изменчивости, устойчивости к воздействию неблагоприятных факторов среды, связаны с выходом селекционных работ на качественно новый уровень. Количественные признаки имеют сложную наследственную основу, проявляющуюся в непрерывной фенотипической изменчивости в расщепляющихся гибридных потомствах.

На кафедре в течение нескольких десятилетий ведутся исследования, посвященные изучению комбинационной способности и генетического контроля количественных признаков самоопылённых линий кукурузы. Самоопылённые линии были заложены на гибридах и местных популяциях белозерной кукурузы. После многократного инбридинга и строгой браковки были выделены константные, сравнительно продуктивные многопочатковые самоопылённые линии [2, 3].

Информацию о генетической структуре изучаемого количественного признака в конкретном наборе самоопыленных линий получали, используя схему диаллельных скрещиваний методом Хеймана [4].

Коэффициенты наследуемости ряда количественных признаков самоопыленных многопочатковых линий кукурузы по некоторым хозяйственно-ценным признакам представлены в таблице. Значительная вариабельность большинства из них объясняется, прежде всего, нормой реакции генотипа на условия выращивания.

Величины коэффициентов наследуемости, как в узком, так и в широком смысле, как показали исследования, близки, что свидетельствует о том, что отбор по фенотипу будет близок отбору соответствующих им генотипов [5].

В настоящее время, накопленный в результате многолетней работы на кафедре, селекционный материал используется для изучения молекулярно-генетического полиморфизма методом полимеразной цепной реакции и детекции ДНК-маркеров к хозяйственно-ценным признакам.

Таблица

Коэффициенты наследуемости количественных признаков самоопыленных многопочатковых линий кукурузы

Признак

Коэффициенты наследуемости

В широком смысле

В узком смысле

Число початков

0,98

0,63

Масса зерна с растения

0,99

0,60

Высота растения

0,97

0,52

Масса 1000 зерен

0,99

0,63

Число рядков

0,95

0,54

Число зерен в рядке

0,96

0,72

Урожай зерна

0,99

0,69

Длина первого початка

0,99

0,68

ДНК-маркеры используются для решения вопроса о наличии, отсутствии или состоянии той или иной генетической системы – гена, хромосомы (целой или ее части), генома [6].

Применение ПЦР расширило возможности изучения полиморфизма геномной ДНК. Вариантов использования полимеразной цепной реакции при выявлении полиморфизма множество.

Для амплификации различных участков ДНК с неизвестной локализацией в геноме может использоваться RAPD анализ, основанный на использовании одного или более произвольных олигонуклеотидных праймеров. Различные варианты ПЦР с произвольными праймерами различаются по количеству продуктов амплификации, длине используемых праймеров, условиям амплификации и способу электрофоретического разделения продуктов.

Анализируемые линии четко разделились на две группы по молекулярной массе амплифицированных участков. Линии 8, 10, 19, 25, 31 характеризуются сходными результатами амплификации(110п.н.), подобная картина и по линиям – 17, 18, 23, 28 (140п.н.). Линии 6, А297, 30 по данному праймеру не идентифицировались.

Выявляемый с помощью ПЦР с произвольными праймерами генетический полиморфизм может быть использован при исследованиях видовой идентификации, для генетического картирования и паспортизации генотипов [8]. Также данные о локализации RAPD могут применяться для создания генетических маркеров локусов количественных признаков сельскохозяйственных культур. Проблемы исследования генома сельскохозяйственных растений одно из ведущих направлений научно-исследовательских работ, поскольку перед лицом ожидаемого громадного увеличения населения продовольствие становится важнейшим стратегическим ресурсом.

Текст статьи
  1. Паритов А.Ю. Селекция на многопочатковость как один из методов повышения урожайности кукурузы // Известия Самарского научного центра РАН. 2010. Т. 12. Номер 1 (3). С. 791-795.
  2. Паритов А.Ю., Шогенова С.Х. Изучение гетерозиса у кукурузы в системе диаллельных скрещиваний Материалы научной конференции аспирантов и студентов агрономического факультета КБГСХА, посв. 95 - летию К.Н. Керефова, 2007г., С. 24-26.
  3. Паритов А.Ю., Керефова М.К. Методы определения генетических параметров на основе диаллельных скрещиваний Вестник КБГУ, серия биологические науки, вып. 8, Нальчик, 2006г., С. 109-111.
  4. Федин М.А. Кукуруза. Орловское книжное издание, 1963. С. 28-51
  5. Паритов А.Ю., Керефова М.К. Изучение стабильности признака многопочатковости у самоопыленных линий кукурузы селекции КБГУ Материалы III международной заочной научной конференции «Проблемы сохранения и рационального использования биоразнообразия Прикаспия и сопредельных регионов», Элиста, 2005, С. 55-56.
  6. Харченко П.Н., Глазко В.И. ДНК-технологии в развитии агробиологии. М: «Воскресенье», 2006, – 480 стр. с илл.
  7. Weising K., Nybom H., Wolff K., Meyer W. DNA fingerprinting in plants and fungi. – CRC Press, 1995. – 322 p.
  8. Link W., Dixkens C., Singh M., Schwall M., Mrlchinger A.E. Genetic diversity in European and Mediterranean Faba bean germ plasm revealed br RAPD markers. // Theor.Appl.Genet. - 1995. - V.90. – P.27-32.
Список литературы
Ведется прием статей
Прием материалов
c 18 сентября по 24 сентября
Осталось 4 дня до окончания
Публикация электронной версии статьи происходит сразу после оплаты
Справка о публикации
сразу после оплаты
Размещение электронной версии журнала
28 сентября
Загрузка в eLibrary
28 сентября
Рассылка печатных экземпляров
06 октября