Селекционно-генетическая ценность источников устойчивости ярового ячменя к пыльной головне в условиях Центрального района Нечерноземной зоны РСФСР
Диссертация
Автор: Макарычев, Алексей Васильевич
Название: Селекционно-генетическая ценность источников устойчивости ярового ячменя к пыльной головне в условиях Центрального района Нечерноземной зоны РСФСР
Справка: Макарычев, Алексей Васильевич. Селекционно-генетическая ценность источников устойчивости ярового ячменя к пыльной головне в условиях Центрального района Нечерноземной зоны РСФСР : диссертация кандидата сельскохозяйственных наук : 06.01.05 Немчиновка, 1984 149 c. : 61 85-6/279
Объем: 149 стр.
Информация: Немчиновка, 1984
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
11 Биологические особенности возбудителя пыльной головни ячменя Ustilago nuda
12 Общие представления об устойчивости ячменя к пыльной головне
13 Генетические аспекты устойчивости ячменя к пыльной головне
14 Применение различных систем маркеров для построения генетических карт
141 Морфологические маркеры
142 Локусы, контролирующие изоферменты и запасные белки как генетические маркеры
143 ДНК-маркеры
ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
21 Растительный материал
22 Методы исследований
221 Электрофоретический анализ ферментов
222 Электрофоретический анализ запасных белков
223 ДНК-анализ
23 Статистические методы
ГЛ АВА HI АНАЛИЗ НАСЛЕДОВАНИЯ ГЕНА УСТОЙЧИВОСТИ К ПЫЛЬНОЙ ГОЛОВНЕ RUN
31 Схема эксперимента по хромосомной локализации генов Run
32 Анализ наследования маркерных генов и гена Run8 в комбинации скрещивания ДМ х CI
33 Анализ комбинации скрещивания
CI13664 хК6823
ГЛАВА IV ХРОМОСОМНАЯ ЛОКАЛИЗАЦИЯ ГЕНА УСТОЙЧИВОСТИ К ПЫЛЬНОЙ ГОЛОВНЕ RUN6
ГЛАВА V ГИБРИДОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КОМБИНАЦИИ СКРЕЩИВАНИЯ Л6823 X ДМ С ЦЕЛЬЮ ЛОКАЛИЗАЦИИ ГЕНА RUN 12
ОБСУЖДЕНИЕ
ВЫВОДЫ
Введение:
Ячмень - одна из наиболее важных в нашей стране зерновых культур. Площадь его посевов в Российской Федерации составляет около 14 млн. га, а по валовому сбору зерна (26,7 млн. т в 1993 г.) ячмень уступает только пшенице (статистический справочник, 1994). Зерно ячменя используется в основном на кормовые цели в животноводстве, из ячменя приготовляют ячневую и перловую крупу, он незаменим в пивоваренной промышленности. В связи с этим, сельскохозяйственное производство постоянно нуждается в новых сортах, обладающих высоким потенциалом урожайности и качества зерна.
Современное сельское хозяйство продолжает нести значительные потери от поражения растений болезнями и вредителями. Потери урожая сельскохозяйственных культур от болезней достигают 20-30%, что ежегодно, по данным ООН, составляет 7-8 млрд. долларов (Дорожкин и др., 1988). Приведенные цифры касаются 7-8 наиболее вредоносных болезней той или иной культуры. К числу таких заболеваний у ячменя относиться пыльная головня - болезнь, вызываемая грибом Ustilago nuda. В отличие от большинства других грибных болезней, на пораженном пыльной головней растении зерно не формируется вообще, поскольку разрушению подвергаются все элементы колоса.
Пыльная головня распространена повсеместно. Потери урожая от этой болезни в Нечерноземной зоне достигают 7,89%, в Сибири - 9,03%, а в ал
Поволжье - 16,4% (Трофимовской, 1972). По данным некоторых авторов на отдельных сортах потери урожая от пыльной головни достигают 22,3 - 31,6% (Кирдогло, Шевченко, 1986). Помимо основных потерь пыльная головня приводит к так называемым скрытым потерям. Высокая степень поражения отрицательно сказывается и на качестве зерна, используемого в 5 пивоваренной промышленности.
Заражение ячменя происходит во время цветения, когда пылящая масса спор попадает на завязь и прорастает, образуя грибницу, локализованную внутри зерновки. Зараженное зерно не отличается от здорового. Болезнь проявляется в следующем поколении, когда весь колос представляет собой черную споровую массу. Такие биологические особенности патогена затрудняют борьбу с этим заболеванием. Основные методы борьбы с пыльной головней - термическая обработка семян или протравливание их фунгицидами. Термическая обработка требует строго выдерживать температурный режим, иначе произойдет неполное обеззараживание семян или снижение их всхожести. Протравливание семян предполагает использование высокотоксичных системных фунгицидов, таких как витавакс, беномил, меркурбензол, меркургексан, фундазол.
Одним из самых надежных и экологически безопасных способов борьбы с пыльной головней является создание иммунных сортов. Большинство исследований, касающихся устойчивости ячменя к пыльной головне, были направлены на изучение расового состава патогена Ustilago nuda и поиск новых генов устойчивости. В результате исследований у ячменя идентифицировано 15 генов, контролирующих расоспецифическую устойчивость ячменя к пыльной головне, которые обозначаются символом Run (resistance to Ustilago nuda) (Run 1-Run 15) и обладают доминантным характером наследования. Только ген гип7 является рецессивным. Наиболее эффективными в средней полосе России являются гены Ru??, Run8, Run 12 и Run 15 (Смолин, 1998).
На базе известных генов устойчивости получен ряд коммерческих сортов как за рубежом, так и в нашей стране. Поскольку смена рас пыльной головни происходит медленнее, чем у мучнистой росы, то иммунные сорта б могут длительное время сохраняют свою устойчивость. В связи с этим селекция на устойчивость к пыльной головне является надежным и экономически эффективным способом защиты растений. Традиционная схема создания иммунного сорта представляет собой сложный многоступенчатый процесс, включающий несколько беккроссов и постоянную оценку семей потомств на устойчивость к пыльной головне ячменя (Кравченко, 1984; Дорожкин и др., 1988). Оценка селекционного материала на устойчивость связана с большими трудностями, которые возникают при работе с пыльной головней. Создание сорта происходит значительно быстрее, если интересующий ген сцеплен с генетическими маркерами, используя которые можно следить за его наследованием. Применение генетических маркеров значительно ускоряет и облегчает процесс селекции. Так, при создании сорта, устойчивого к пыльной головне, использование генетических маркеров в процессе беккроссирования позволило бы отбирать иммунные генотипы, не прибегая к проверке их устойчивости с помощью искусственного заражения. Однако для генов устойчивости к пыльной головне ячменя подобрать генетические маркеры не представлялось возможным, так как даже хромосомная локализация генов Run до сих пор остается неизвестной. Лишь относительно гена Runl установлено, что он расположен в коротком плече хромосомы 1 ячменя. (Andrews, 1956, Shands, 1951, 1964).
Скромные успехи по изучению локализации генов устойчивости к пыльной головне обусловлены следующими причинами. Во-первых, заболевание проявляется лишь в следующем поколении после заражения. Во-вторых, происходит неполное заражение даже генетически восприимчивых растений (в силу неодинакового развития цветков на колосе или случайного непопадания спор на рыльце пестика). Это может привести к 7 ошибкам при классификации гибридов по устойчивости. В-третьих, не все генетические маркеры, в частности, признаки колоса, применимы в классической схеме гибридологического анализа, когда оценивается устойчивость растений F2, т. к. часть колосьев будет поражена. Таким образом, локализация генов устойчивости к пыльной головне, особенно наиболее эффективных, остается актуальной до настоящего времени.
В связи с этим, целью нашей работы являлось определение хромосомной локализации трех наиболее эффективных генов устойчивости -Run6, Run8 и Run 12. Для достижения этой цели нами решались следующие задачи:
1. Разработка способа инокуляции цветков в колосе ячменя спорами пыльной головни, обеспечивающего высокую эффективность заражения.
2. Разработка схемы эксперимента, позволяющей не только надежно оценивать генотипы гибридных растений по генам Run/run, но и использовать весь комплекс маркерных генов и локусов, контролирующих морфологические признаки растения (колоса, листа, стебля), ферментные и запасные белки, а также молекулярные маркеры с известной локализацией на хромосомах.
3. Создание и анализ гибридных комбинаций скрещиваний доноров генов Run и специально подобранных линий, не обладающих устойчивостью к патогену и содержащих комплексы маркерных генов.
Полученные в настоящей работе результаты имеют определенную научную новизну и практическую ценность. Так, разработанная схема изучения наследования генов устойчивости к пыльной головне показала свою эффективность в исследованиях по локализации генов Run на хромосомах ячменя. В результате анализа растений F2 от скрещивания линии 8
CI 13664 (донор гена Run8) с линией, несущей множественные доминантные маркеры (ДМ) было установлено, что ген Run8 расположен в длинном плече хромосомы 5 и наследуется сцепленно с геном В/b, контролирующим черную/желтую окраску цветковых чешуй и перикарпа зерна. Величина рекомбинации составила 18,56±3,36%. Обнаружено, что ген Ru?? расположен в длинном плече хромосомы 3 ячменя и наследуется сцепленно с геном Pub/pub, контролирующим наличие или отсутствие опушения листовой пластинки. Величина рекомбинации составила 28,89+5,87%. Установлено, что ген Run 12 наследуется независимо от маркеров, локализованных в хромосомах 2, 3, 4, 5 ячменя.
Представленные в работе данные могут быть использованы в селекционно-генетических исследованиях по устойчивости ячменя к пыльной головне, а также при работах по картированию этих генов на хромосомах и поиску для них генетических маркеров. 9
|
