Новости

ФГБНУ «ВНИИ кормов им. В.Р. Вильямса»
Приказ ФАНО России от 17.02.2017 № 102 «О реорганизации ...»


< Оглавление
Перейти на страницу
стр. 101 >

ДНК-МАРКЕРЫ В СЕЛЕКЦИИ КЛЕВЕРА ЛУГОВОГО

Н. Н. Козлов, И. А. Клименко

 

Всероссийский научно-исследовательский институт кормов имени
В. Р. Вильямса Российской академии сельскохозяйственных наук, Россия

 

Во второй половине прошлого века широким фронтом начались исследования молекулярных основ наследственности. Интенсивная работа в этом направлении дала положительные результаты. В 50-х годах были разработаны методы, позволяющие определять последовательность аминокислот в полипептидной цепи белков и восстанавливать на этой основе нуклеотидную последовательность транскрибируемой ДНК. А с появлением прямых методов ферментативного секвенирования ДНК, предложенных М. Сингер в 1975–1977 гг. (Сингер, Берг, 1998), позволили автоматизировать эту операцию. В 1980 г. был разработан метод для оценки полиморфизма ДНК, получивший название RFLP (restriction fragments length polymorphism) (Botstein, White, Skohnick, et al., 1980). С использованием этого метода было установлено, что растения имеют 108–1010 нуклеотидов ДНК с огромным полиморфизмом, который может быть положен в основу создания ДНК-маркеров и насыщенных генетических карт. Несколько позже, в 1983 г., американскими биохимиками во главе с K. B. Mullis (Mullis, Faloone, 1987) была открыта полимеразная цепная реакция (ПЦР) — это техника быстрого и многократного увеличения небольших фрагментов ДНК. В настоящее время на базе ПЦР создана плеяда методов, способных давать объективную информацию о полиморфизме ДНК (Saha, Mian, Zwonitzer et al., 2005). Цель этой процедуры — получение картинки с амплифицированными продуктами ДНК объектов исследования (рис. 1).

 

Рис. 1. Продукты амплификации ДНК с использованием SSR праймеров, 
где 1, 2, 3 … n — выборка растений из расщепляющейся популяции клевера лугового; А и а — полиморфизм одного из локусов

Рис. 1. Продукты амплификации ДНК с использованием SSR праймеров, где 1, 2, 3 … n — выборка растений из расщепляющейся популяции клевера лугового; А и а — полиморфизм одного из локусов

Последние достижения в области ДНК-технологий послужили базой для кардинального изменения ситуации в теоретической и практической селекции (Кочиева, 1999). Если в теоретическом плане маркирование генома стало незаменимым инструментом при изучении функционирования генов, генетической регуляции и фенотипической экспрессии, то их прикладное значение заключено в маркировании селекционно-ценных признаков и свойств культурных растений с широким использованием этой информации в маркер-вспомогательной селекции (marker-assisted selection — MAS). Таким образом, впервые селекционер получил инструмент, позволяющий вести селекцию на основе нуклеотидной последовательности ДНК, то есть работать на основе полиморфизма непосредственного носителя генетической информации.

Преимущество маркер-вспомогательной селекции (MAS), прежде всего, заключается в адекватности генетического скрининга исходного материала, что приводит к повышению точности отбора, даже если селективная аллель является рецессивной, а растения гетерозиготны. Это приводит к сокращению количества циклов или даже этапов селекционной программы и реальному ускорению селекционного процесса на несколько лет. А за счет более раннего, хотя бы на год, начала использования сорта в производстве можно получить такие дивиденды, которые существенно окупят все затраты на создание данного сорта. По данным Pandey и Rajatasereekul (1999), более раннее (на 2 года) начало использования перспективного сорта риса может дать до 18 млн. долларов прибыли. Нельзя недооценивать прямые и косвенные дивиденды, связанные с возможностью проведения оценки отбора на ранних стадиях роста и развития растений — вплоть до 5–7-дневных проростков, что дает возможность выбраковывать значительное количество малоперспективного материала и экономить за счет этого финансовые и материальные ресурсы.

Однако для широкого внедрения MAS в селекционную практику необходим большой объем предварительных исследований, связанных с маркированием селекционно-ценных признаков и свойств культурных растений, а также с разработкой новых методов и схем селекционного процесса.

Маркирование является наиболее сложным и трудоемким подготовительным этапом MAS. При маркировании необходимо выдержать ряд условий, которые предусматривают экономическую обоснованность метода оценки ДНК-полиморфизма; тесную (≤ 1 сМ) связь ДНК-маркера с селекционно-ценным признаком (Mohan, Nair, Bhagwat, at al. 1997); высокую воспроизводимость техники скрининга ДНК-маркера в расщепляющихся популяциях.

Что касается экономической стороны способов скрининга ДНК-маркеров, то уже сегодня их широкое разнообразие по стоимости и трудоемкости позволяет выбрать вполне приемлемые методы, которые по цене сопоставимы с массовыми методами определения содержания протеина, калия или других химических элементов (Gu, Weeden, Yu, Wallace, 1995). В большей степени этим условиям удовлетворяют методы, основанные на ПЦР. Более того, интенсивные поисковые работы в этом направлении привели к созданию принципиально нового метода амплификации фрагментов ДНК. В этом случае вместо традиционной полимеразной цепной реакции (ПЦР) в термоциклерах (приборы для постановки ПЦР) используется метод геликаза-зависимой изотермической амплификации ДНК (Helicase-dependent isothermal DNA amplification), требующей несколько реактивов и инкубацию при 37 °C в течение одного–двух часов (Mariam Vincent, Yan Xu, Huimin Kong, 2004). Это существенно упрощает и удешевляет скрининг маркеров в расщепляющихся популяциях.

Для успешной работы в области ДНК-маркирования необходима насыщенная генетическая карта на основе ДНК-маркеров. Для целого ряда культурных видов, в том числе и клевера лугового, такие карты уже созданы (Isobe et al., 2003, Sato et al., 2005, Herrmann et al., 2006). Две из них принадлежат японско-российской творческой группе, включая сотрудников ВНИИ кормов им. В. Р. Вильямса, а третья — австрийским исследователям. При создании этих карт использовались различные методы оценки ДНК-полиморфизма, основанные как на RFLP, так и PCR.

В современной синтетической селекции очень часто стоит задача улучшения уже районированного сорта лишь по одному из признаков. В этом случае используется донор и специальная схема беккроссирования, чтобы перенести гены, ответственные за проявление селекционного признака и уменьшить долю ДНК-донора у нового сорта. В данном случае MAS-селекция просто незаменима, так как позволяет контролировать не только селекционный признак и даже не только группу сцепления, в которой он находится, а полностью ДНК-донора и реципиента. Конечно, это возможно лишь в случае, когда детально изучен полиморфизм ДНК обоих родителей.


 



< Оглавление
Перейти на страницу
стр. 101 >

 

Контакты:

Тел: +7 (495)577-73-37

Факс: +7(495)577-71-07

E-mail: vniikormov@mail.ru

  

  banner_adaptagro_1

   Архив  журнала  

О ВНИИ кормов

Ведущие ученые ВНИИ кормов  

Услуги ВНИИ кормов (освоение научных разработок) 

Подготовка кадров Аспирантура

Публикации

Патенты

Коммерческие предложения
Продажа семян

Контакты и схема проезда

Центр коллективного пользования (ЦКП)

ФАНО России

Российская Академия Наук

Минсельхоз России

ЦНСХБ

 

Луговое
кормопроизводство

 

Полевое
кормопроизводство

 

Селекция и семеноводство кормовых культур.
Каталог сортов

 

Заготовка кормов