Новости

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


< Оглавление
Перейти на страницу
стр. 99 >

СОЗДАНИЕ МАРКЕРНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОГО
МАТЕРИАЛА И СОРТОВ КЛЕВЕРА ЛУГОВОГО (КЛЕВЕРА КРАСНОГО)

О. С. Матвеева

 

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

 

Одним из способов повышения эффективности работы селекционера с количественными признаками являются маркерные системы. С этой целью подбираются признаки с ярко выраженным фенотипическим эффектом, обусловленные одним или двумя наследственными признаками, которые легко выделяются в расщепляющихся популяциях независимо от условий внешней среды. Как правило, это качественные признаки, связанные с окраской венчика, листьев, стеблей, а также различные морфологические отклонения.

В настоящее время все маркерные признаки делятся на 2 категории:

фенотипические, связанные с морфологическими признаками (наличие пятна на листе, окраска соцветия, опушенность и другие);

молекулярные, которые делятся на белковые и ДНК-маркеры.

Следует отметить, что количество «удобных» фенотипических маркеров весьма ограничено. Например, у клевера их насчитывается около 15.

Для маркирования вновь созданных и уже существующих сортов клевера лугового необходимо правильно выбрать маркер.

Предпосылками для выделения таких признаков являются несколько основных требований: рецессивный характер наследования; малое число генов, контролирующих этот признак; положительный вклад в общую доминанту признаков, на которую ведется селекция.

В наших исследованиях создавались изогенные популяции по отдельным маркерным признакам, то есть гомозиготные по маркерным локусам.

Изогенный — термин, характеризующий генетически идентичные особи, произошедшие от одной и той же особи или от особей одной инбредной линии; изогенная популяция — популяция, в которой все особи генетически идентичны, т. е. большей частью гомозиготные по всем локусам (Картель, Макеева, Мезенко, 1999).

С целью создания изогенных популяций с заданными маркерными признаками необходимо остановить свой выбор на ярко проявляющихся фенотипических признаках, в той или иной степени влияющих на формирование стабильного урожая клевера лугового.

Наши опыты были начаты с анализа сортовых популяций клевера лугового (количество растений 1200 шт., 8 сортов: Московский, Нива, Дымковский, Беломорский, Темп, ВИК 7, Ранний 2, Топаз), где выделяли биотипы с нужными признаками. Учет проводили при индивидуальном стоянии растений в полевых условиях в фазу начала цветения клевера лугового.

В процессе исследований было установлено, что встречаемость биотипов с признаком «белоцветковости» составила 0,17 % (от общего числа анализируемых растений) или 2 растения на 1000 растений; с признаком «сильной опушенности» растений не было выделено. Растений с чисто зелеными листьями, то есть с признаком «отсутствие треугольного пятна на листовой пластинке» — 5,2 % или 51 растение на 1000.

Для создания изогенных популяций клевера лугового с заданными маркерными признаками нами были проведены исследования по изучению генеративной сферы растений, т. к. известно, что рецессивные гены довольно часто отрицательно сказываются на процессах макро - и микроспорогенеза (Новоселов, 2000).

Проведенные исследования позволили установить, что все выделенные маркерные признаки являлись рецессивными, при реципрокных скрещиваниях проявление признака в F1 отсутствовало. Насыщающее скрещивание в F2, F3, F4 поколениях показали, что эти признаки контролируются малым числом генов, т. к. к F4 поколению удалось создать изогенные нерасщепляющиеся популяции по этим признакам (рис. 1).

 

Рис. 1. Количество генотипов с маркерными признаками 
в зависимости от степени насыщения

F1                                               F2                         F3                          F4

 

Рис. 1. Количество генотипов с маркерными признаками в зависимости от степени насыщения

Также были проведены исследования по изучению влияния гибридизации изогенных популяций на выраженность маркерных признаков (табл. 1). Наследуемость маркерного признака «белоцветковость» головок в F1 не наблюдалась ни в одном из вариантов гибридизации (выраженность признака = 0,0 %). Наследуемость маркерного признака «опушенность растений» в F1 по всем вариантам гибридизации была самой высокой. Эти исследования показывают, что «опушенность» определяется большим числом генов. Маркерный признак «отсутствие треугольного пятна на листовой пластинке» также проявил себя в F1 во всех вариантах гибридизации, хотя выраженность признака была незначительной и составила по всем вариантам менее 5 %. Это объясняется тем, что встречаемость данного признака в популяциях довольно высока. Фенотипическое его проявление составляет 5 %, а с учетом рецессивного характера наследования и гетерозиготности популяций, частота выделения его в F1 в наших опытах составила 2–5 %.

 

1. Проявление маркерных признаков в F1 при гибридизации изогенных популяций клевера лугового, 2000 г.

 

Схема гибридизации

Маркер

Выраженность признака, %

Б/цв × Оп

Оп

37,7

Бп

2,0

Б/цв

0,0

Оп × Б/цв

Оп

0,0

Бп

4,5

Б/цв

0,0

Б/цв × Бп

Оп

12,1

Бп

3,3

Б/цв

0,0

 

Таким образом, можно сделать вывод, что данные признаки являются рецессивными, носят независимый характер наследования, а по количеству генов, их контролирующих, соотносятся как: Оп > Бп > Б/цв.

Проведенные исследования позволили установить, что выделенные фенотипические признаки (белоцветковость головок, сильная опушенность, отсутствие треугольного пятна на листовой пластинке) носят рецессивный характер наследования, контролируются малым числом генов, вносят положительный вклад в общую доминанту признаков, на которую ведется селекция.

Таким образом, созданные изогенные популяции ИзГП-1 — Б/цв, ИзГП-2 — Оп, ИзГП-3 — Бп клевера лугового с маркерными признаками могут использоваться для маркирования перспективного селекционного материала и в генетических исследованиях.

Перевод диплоидных форм на тетраплоидный уровень позволит закрепить и усилить многие признаки за счет эффекта дозы гена и создания условий для проявления доминирования и сверхдоминирования (Матросов, 1977). Результативность метода полиплоидии обусловлена рядом преимуществ полиплоидов по сравнению с диплоидами: повышенной урожайностью вегетативной массы, более широкими пределами изменчивости количественных признаков, повышенной зимостойкостью (Макаров, 1976).

При переводе растений на тетраплоидный уровень редко получают готовые формы, отвечающие полностью хозяйственно-биологиче-ским требованиям. В результате чаще всего полиплоидия дает формы, измененные в качественном и количественном отношении, с которыми необходимо вести селекционную работу по отбору и гибридизации.

На первом этапе такой работы необходимо выделение истинных тетраплоидов, так как наличие примеси в виде диплоидных растений ведет к снижению фертильности тетраплоидных популяций клевера лугового. Переопыляясь между собой, они дают нежизнеспособные семена триплод-зиготы (Schweiger, 1959; Hagberg, Ellerrstom, 1959).

При работе с изогенными популяциями ускоряется выход тетраплоидных аналогов, так как растения фактически являются однородными по исследуемому признаку. Процент выхода истинных тетраплоидов в С1 составил 63,6 % растений с маркером белоцветковости, 42,4 % — опушенности и 59,3 % растений с маркером «отсутствия треугольного пятна на листовой пластинке». В третьем поколении получена 100 % сохранность маркерных признаков у анализируемых тетраплоидных растений.

Таким образом, перевод изогенных популяций по маркерному признаку на тетраплоидный уровень позволяет обеспечить:

1.        Усиление проявления маркерного признака за счет эффекта дозы гена;

2.        Маркирование уже созданного селекционного материала;

3.        Сохранность маркерного признака в популяции в процессе репродуцирования, за счет не скрещиваемости 2n и 4n.

При создании тетраплоидных аналогов изогенных популяций клевера лугового методом вакуум-инфильтрации раствора колхицина с последующим отбором миксоплоидных генотипов по форме и размеру пыльцевых зерен в С0 поколении получен выход миксоплоидов от 0,2 % до 29 % в зависимости от конкретной изогенной популяции. Вместе с этим в С1  и С2 поколениях отмечена экспрессия признака опушенности растений. Выделенные тетраплоидные аналоги имели более сильное опушение. По признакам «белоцветковость» и «отсутствие треугольного пятна на листовой пластинке» экспрессия не зарегистрирована в связи с альтернативностью этих признаков.

Таким образом, перевод на тетраплоидный уровень изогенных популяций с маркерными признаками обеспечил:

-         высокий выход истинных тетраплоидов в С1 — с маркером «белоцветковость» — 63,6 %, «опушенность» — 42,4 %, маркером «отсутствие треугольного пятна на листовой пластинке» — 59,3 %;

-         в третьем поколении (С3) получена 100%-ная сохранность маркерных признаков в изогенных популяциях.

Одновременно с этим были проведены насыщающие скрещивания внутри группы растений сорта Марс с маркерным признаком «отсутствие треугольного пятна на листовой пластинке». Завязываемость составила 31,66 %. Полученные семена (F1) были высеяны, а полученные растения вновь переопылены до получения изогенной популяции сорта Марс с маркером «отсутствия треугольного пятна на листовой пластинке». Данный метод позволяет ускорить процесс маркирования, сохраняя при этом все полезные свойства растений существующего сорта. Это связано с тем, что при обычном скрещивании тетраплоидного материала с тетраплоидными аналогами изогенных популяций по маркерному признаку, возникает необходимость использовать в селекционной схеме на этапе F2 несколько этапов самоопыления (I1, I2 , …) для выявления генотипов с маркерными признаками, что значительно удлиняет селекционный процесс. Предварительный отбор генотипов, несущий данный маркерный признак из тетраплоидных популяций, значительно сокращает время создания изогенной популяции по этому маркерному признаку.

Таким образом, для создания изогенных популяций клевера лугового необходимо провести следующие этапы работ:

а) на диплоидном уровне:

-         выделить генотипы с нужными маркерными признаками;

-         провести насыщающее скрещивание для создания изогенной нерасщепляющейся популяции (ИзГП);

-         провести скрещивание ИзГП с перспективным селекционным образцом;

-         провести насыщающие скрещивания и отбор генотипов с проявлением признака до F4;

б) на тетраплоидном уровне:

-         создать тетраплоидный аналог ИзГП (C3);

-         провести скрещивание ИзГП (4n) с перспективным селекционным образцом (4n);

-         провести инбридинг или насыщающие скрещивания и отбор генотипов с проявлением признака до F4.

Приведенная этапность селекционного процесса позволяет создать нерасщепляющиеся изогенные популяции сортообразцов клевера лугового на диплоидном и тетраплоидном уровнях (схемы селекционного процесса приведены в предложениях производству рис. 2 и 3).

 

 



< Оглавление
Перейти на страницу
стр. 99 >

 

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