Генетический контроль и селекционная ценность окраски язычковых цветков у подсолнечника тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.05, кандидат биологических наук Константинова, Елена Александровна

• Константинова, Елена Александровна
• кандидат биологических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Константинова, Елена Александровна

Введение.

Глава 1. Достижения и перспективы селекционно-генетических исследований подсолнечника (обзор литературы).

1.1. Основные направления селекции подсолнечника.

1.2. Селекция подсолнечника в НИИСХ Юго-Востока.

1.3. Селекция подсолнечника во ВНИИМК.

1.4. Генетические исследования подсолнечника.

Глава 2. Материал, методы и условия проведения экспериментов.

2.1. Изучаемый материал.

2.2. Методы исследований.

2.3. Условия проведения экспериментов.

Глава 3. Создание и изучение набора почти изогенных линий и стерильных аналогов подсолнечника с различной окраской язычковых цветков.

3.1. Создание наборов почти изогенных линий и стерильных аналогов подсолнечника, различающихся по окраске язычковых цветков.

3.2. Генетический контроль окраски язычковых цветков у подсолнечника.

3.3. Оптическая плотность раствора красящих пигментов.

Глава 4. Оценка набора почти изогенных линий с различной окраской язычковых цветков подсолнечника по биологическим и хозяйственно-ценным признакам.

4.1. Фенологические, морфологические и урожаеобразующие признаки.

4.2. Показатели качества семян и масла.

4.3. Устойчивость к болезням и вредителям.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Генетический контроль и селекционная ценность окраски язычковых цветков у подсолнечника»

Подсолнечник используют главным образом в качестве маслично-белкового растения, дающего пищевое масло и белок, хорошо сбалансированный по аминокислотному составу.

Посевные площади под подсолнечником в 2000-2001 гг. в мире составляли свыше 18 млн. га, в том числе в России - 3,5-3,8 млн. га. В Поволжье эту ценную культуру возделывают на площади 1,5 млн. га, что составляет свыше 1/3 всех посевов в Российской Федерации.

В последние годы обозначилась тенденция снижения урожая подсолнечника более чем на 23% к уровню 1990 года. Это связано с нарушением научно-обоснованных севооборотов, накоплению инфекционного начала опасных болезней и вредителей, наносящих большой урон урожаю (Пимахин В.Ф., 1999).

За рубежом возделывают только гетерозисные гибриды, так как эффект генеративного гетерозиса у подсолнечника по оценкам разных авторов составляет от 20 до 60%. В России традиционно возделывают сорта и гибриды, но последние в основном иностранного происхождения. Создание отечественных гетерозисных гибридов весьма актуально как для удовлетворения внутренних потребностей страны в пищевом и техническом растительном масле, так и для производства продукции на экспорт, поскольку семена подсолнечника ценятся на мировом рынке.

Возделывание отечественных гибридов сдерживают трудности в организации выращивания генетически чистых родительских линий и гибридов. Для борьбы с механическим и биологическим засорением предлагается генетическое маркирование родительских линий и гибридов, в связи с чем актуальным является поиск маркерных генов.

Целью исследований являлось изучение селекционной ценности серии генов, контролирующих окраску язычковых цветков у подсолнечника, и создание с их участием исходного материала для селекции сортов и гибридов подсолнечника.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. создание набора почти изогенных линий подсолнечника, различающихся окраской язычковых цветков;

2. изучение наследования разных цветовых вариаций окраски язычковых цветков с использованием набора почти изогенных линий подсолнечника;

3. разработка метода количественной оценки качественных признаков - разных цветовых вариаций окраски язычковых цветков подсолнечника;

4. изучение эффектов генов, контролирующих разные цветовые вариации окраски язычковых цветков, на хозяйственные и биологические признаки подсолнечника;

5. создание набора фертильных и стерильных аналогов подсолнечника, различающихся окраской язычковых цветков.

В качестве ведущего в исследованиях использован метод изогенного анализа, включающий в себя создание и изучение набора почти изогенных линий. Впервые предложен метод оптической плотности раствора для идентификации генов, контролирующих окраску язычковых цветков подсолнечника. Для анализа эффектов и наследования генов использованы общепринятые селекционно-генетические и статистические методы.

Научная новизна исследований заключается в том, что впервые использован метод изогенного анализа для комплексного изучения наследования и оценки эффектов генов, контролирующих разные цветовые вариации окраски язычковых цветков подсолнечника. Впервые с использованием метода изогенного анализа создан исходный материал для селекции сортов и гибридов подсолнечника, различающихся окраской язычковых цветков.

Практическая ценность работы заключается в том, что созданы модельные объекты - наборы почти изогенных линий, с использованием которых открыт путь для изучения эффектов генов, контролирующих окраску язычковых цветков, в селекционном, генетическом, биохимическом, физиологическом и экологическом аспектах. Созд&н исходный материал (набор стерильных и фертильных аналогов с различной окраской язычковых цветков) для селекции сортов и гибридов подсолнечника. Созданные наборы почти изогенных линий, стерильные и фертильные аналоги переданы в ГНУ НИИСХ Юго-Востока и ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова» для использования в селекционно-генетической работе.

Соискатель принимал участие в планировании и проведении полевых и лабораторных экспериментов, анализе результатов исследований. Доля личного участия соискателя составляет не менее 60%.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. создание набора почти изогенных линий подсолнечника, различающихся окраской язычковых цветков;

2. наследования разных цветовых вариаций окраски язычковых цветков подсолнечника;

3. эффекты генов, контролирующих разные цветовые вариации окраски язычковых цветков, на хозяйственные и биологические признаки подсолнечника;

4. использование метода оптической плотности раствора красящих пигментов для количественной оценки качественных признаков окраски язычковых цветков подсолнечника;

5. исходный материал для селекции сортов и гибридов подсолнечника, различающихся окраской язычковых цветков.

Работа выполнена в ГНУ НИИ сельского хозяйства Юго-Востока и ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова» в 1995-2004 гг. Часть исследований проведено по государственной тематике: «Программа фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса» (шифр: 10), выполняемой в 1996-2000 и 2001-2005 гг.

Заключение диссертации по теме «Селекция и семеноводство», Константинова, Елена Александровна

ВЫВОДЫ:

1. Созданы наборы почти изогенных альтернативных по аллелям генов L, La, О, Ра линий подсолнечника.

2. Созданы стерильные аналоги с лимонной, бело-желтой, оранжевой, зелено-желтой окраской язычковых цветков, соответственно контролирующейся рецессивными аллелями 1, 1а, о, ра.

3. Гибридологический анализ показал, что признаки лимонной, бело-желтой, оранжевой, зелено-желтой окраски язычковых цветков контролируются рецессивными аллелями генов, обозначенных соответственно 1,1а, о, ра.

4. Указанные аллели относятся к разным локусам и наследуются независимо друг от друга, что подтверждается получением двойных рецессивных гомозигот с новым фенотипическим выражением окраски язычковых цветков.

5. Установлены генотипы по генам окраски язычковых цветков созданного набора почти изогенных линий подсолнечника.

6. Разработан метод использования оптической плотности раствора красящих пигментов в селекционно-генетических исследованиях окраски язычковых цветков у подсолнечника, позволяющий применить к качественным признакам окраски методы количественной генетики, что увеличивает информативность и объективность исследований, и унифицирует результаты разных экспериментов.

7. По результатам конкурсного сортоиспытания установлено, что рецессивные аллели генов 1, 1а, о, ра, контролирующие проявление нестандартной окраски язычковых цветков, не оказывают отрицательного влияния на хозяйственно-полезные признаки и могут быуь использованы в качестве генетических маркеров в селекции сортов, гибридов и родительских линий гибридов подсолнечника.

8. Рецессивные аллели генов 1, 1а, о, ра, контролирующие проявление нестандартной окраски язычковых цветков, можно использовать в качестве товарного знака в селекционно-семеноводческой работе.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Использовать созданные наборы почти изогенных линий подсолнечника, несущих рецессивные аллели 1, 1а, о, ра в качестве исходного материала в селекции сортов, гибридов и родительских линий гибридов подсолнечника.

2. Использовать созданные стерильные аналоги, несущие рецессивные аллели 1, 1а, о, ра в селекции гибридов и родительских линий гибридов подсолнечника.

3. Использовать разработанный метод оптической плотности раствора красящих пигментов в селекционно-генетических исследованиях окраски язычковых цветков у подсолнечника.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Константинова, Елена Александровна, 2004 год

1. Ананьева С.В. Гибридологический анализ некоторых признаков подсолнечника // Физиологическая стойкость озимых и яровых хлебов и подсолнечника // Труды Саратовской селекционной станции. М., 1936. С. 160-183.

2. Анащенко А.В. Современные вопросы прикладной ботаники, генетики и селекции подсолнечника// Бюл. ВИР, 1977. Вып. 69. С. 47-51.

3. Анащенко А.В. Генофонд подсолнечника и его использование в селекции // Автореф. дис. на соиск. ученой степени д-ра биол. наук Л., 1980 49с.

4. Анащенко А.В. Создание хозяйственно-ценных линий подсолнечника из образцов коллекции подсолнечника // Бюл. ВИР, 1981. №115. С. 40-44.

5. Анащенко А.В., Постова Н.С. Классификации однолетнего культурного подсолнечника (Н. annuus) // Сб. науч. тр. ВИР по прикладной ботанике, генетике и селекции. Л., 1984. Вып.89. С. 54-61.

6. Анащенко А.В., Попова А.И. Коллекция дикорастущего подсолнечника и пути его использования в селекции // С.-х. биология, 1985. № 10. С. 911.

7. Анащенко А.В., Корнейчук В.А., Вранчалу А., Варга П., Кованчик А., Шкалоуд В., Баряуш И. Международный классификатор СЭВ культурных видов рода Helianthus L. // Л., 1989. 225 с.

8. Анащенко А.В., Гаврилова В.А., Анисимова И.Н., Рожкова В.Т., Смирнова Н.Г. Самоопыленные маркированные линии подсолнечника // Каталог мировой коллекции ВИР, 1992. 26 с.

9. Анисимова И.Н. Идентификация сортов, линий, и гибридов подсолнечника по составу полипептидов гелиантинина // Сб. науч. тр. ВИР по прикладной ботанике, генетике и селекции. Л., 1987. Т. 114. С. 114-125.

10. Биологические и агротехнические основы возделывания подсолнечника по интенсивной технологии // Саратов: НПО «Элита Поволжья», 1991. 35 с.

11. Биология, селекция и возделывания подсолнечника /Перестова Т.А., Цухло Л.Г., Дьяков А.Б. и др.; под общ. ред. В.М. Пенчукова, ВАСХНИЛ, ВНИИ масл. культур им. B.C. Пустовойта. М.: Агропромиз-дат. 1991. 284 с.

12. Биология, селекция, возделывания подсолнечника / Тихонов О.Н., Боч-карев Н.И., Дьяков А.Б. и др. М.: Агропромиздат, 1992. 281 с.

13. Боровкова Н.Г., Лоскутов А.В., Толмачев В.В. Анализ наследования и сцепление локусов, кодирующих морфологические признаки и изофер-менты у подсолнечника Helianthus L. // Генетика, 1991. Т.27. № 10. С. 1173-1879.

14. Бородин С.Г. Методом «резервов» селекция сортов подсолнечника во ВНИИМК // История научных исследований во ВНИИМК за 90 лет. Краснодар. 2002. С. 7-14.

15. Бородин С.Г. Селекция сортов подсолнечника специального назначения // Сб. науч. тр. ВНИИМК. Матер, межд. конф., посвящ. 90-летию ВНИИМК. Краснодар. 2003. С. 15-25.

16. Бочкарев Н.И., Толмачев В.В., Цухло В.В. О генетическом маркировании родительских форм гибридов подсолнечника // Селекция и семеноводство. М., 1990. № 1. С. 13-15.

17. Бочкарев Н.И., Шаповалова Л.Г. Создание изогенных линий подсолнечника по маркерным признакам // Технические культуры, 1995. № 1-2. С. 16-17.

18. Бочкарев Н.И., Челюстникова Т.А., Туркав С.З. О некоторых вопросах молекулярно-генетического маркирования линий и гибридов подсолнечника // Междун. научно-практ. конф. «Семя». Тез. докл. (Москва 1416 декабря 1999 г.) М., 1999. С. 119-120.ч

19. Бочковой А.Д. Проблемы выращивания высококачественных семян родительских линий и гибридов подсолнечника // НТБ ВНИИМК. Краснодар, 1988. Вып. 1.С. 35-38.

20. Бочковой А.Д., Шарыгина M.J1. Трехлинейные гибриды подсолнечника, перспективное направление исследований // НТБ ВНИИМК. Краснодар, 1988. Вып. 3. С. 45-49.

21. Вольф В.П. Подсолнечник. Селекция технических и кормовых культур. Киев, 1978. С. 31-41.

22. Воскобойник JI.K. Использование материалов коллекции в гетерозисной селекции подсолнечника//Бюл. ВИР, 1977. Вып. 69. С. 51-53.

23. Воскобойник Л.К., Ткаченко П.И. Использование фитотрона для ускоренной селекции линий подсолнечника устойчивых к заразихе // Использование фитотрона в селекции масличных культур. Краснодар: ВНИИМК, 1984. С. 10-13.

24. Вронских В.Д. Биологические особенности подсолнечника. Сорта и гибриды // Прогрессивная технология возделывания подсолнечника. Кишинев: «Картя Молдавеняска», 1988. С. 10-26.

25. Гаврилова В.А. Генофонд подсолнечника // НТБ ВНИИМК, 1991. № 4. С. 45-50.

26. Гаврилова В.А., Есаев А.Л., Верещагина В.А. Генетический анализ высоты растений и длины междоузлий подсолнечника у короткостебельной линии ВИР 272 // Труды по прикл. бот., гед. и сел., 1999. Т. 156. С. 9-14.

27. Гаврилова В.А., Есаев А.Л., Рожкова В.Г. Короткостебельные линии подсолнечника коллекции ВИР // Труды по прикл. бот., ген. и сел. 1999. Т. 156. С. 14-19.

28. Гаврилова В.А., Есаев А.Л., Мартынова Н.Н. Генетическая коллекция подсолнечника // Материалы съезда ВОГИС. СПб, 2000. С.98-99.

29. Гаврилова В.А., Рожкова В.Т. Подсолнечник // Паспорта доноров хозяйственно-ценных признаков сельскохозяйственных культур. СПб.: ВИР, 2001. Вып. 16 С. 15-16.

30. Гаврилова В.А. Генетическая изменчивость видов Helianthus L. и возможности ее использовании в селекции // Автореф. дис. на соиск. уч. степ, д-ра биол. наук. СПб. 2003. 31 с.

31. Гаврилова В.А., Анисимова И.Н., Есаев А.Л. Генетика подсолнечника. СПб.: ВИР, 2003.274 с.

32. Горбаченко Ф.И., Картамышев В.Г., Картамышева Е.В., Горбаченко О.Ф. Селекция масличных культур на Дону // История научных исследований во ВНИИМК за 90 лет. Краснодар. 2002. С. 236-246.

33. Гундаев А.И. Основные принципы селекции подсолнечника // Генетические основы селекции растений М.: Наука;, 1971. С. 417-465.

34. Демурин Я.Н., Толмачев В.В. Наследование некоторых маркерных признаков подсолнечника // Вопросы прикладной физиологии и генетики масличных культур. Сб. науч. работ. Краснодар: ВНИИМК, 1986. С. 1419.

35. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.

36. Дьяков А.Б. Повышение надежности идентификации продуктивных генотипов при отборе из расщепляющихся популяций подсолнечника // Доклады ВАСХНИЛ, 1982. № 7. С. 18-19.,

37. Демурин Я.Н., Попов П.С., Ефименко С.Г. Гибридологический анализ признака высокоолеиновости масла семян подсолнечника // НТБ ВНИИМК Выпуск 125. Краснодар, 2001. С. 3-21.

38. Зезуль Т.Г., Горбатенко Э.В., Ралдугина Г.Н. Регенерация in vitro растений подсолнечника (Helianthus annuus L.) через соматический эмбриогенез // Генетика, 1995. Т. 31. № 2. С. 228-234.

39. Калайджян А.А. Бесчерешковый мутант подсолнечника // Селекция и семеноводство. 1991. № 3. С. 24-25.

40. Калайджян А.А. Описание морфологических типов мутаций подсолнечника // Материалы 4-й межд. науч.-произвол, конф. Украина, Алушта. 1996. С. 97-101.

41. Коваленко А.В. Создание и изучение низкорослого подсолнечника // Сб. тез. 2-й межд. конф. молодых ученых. Харьков, 2003. С. 159.

42. Коваленко А.В., Константинова Е.А. Изучение генетически маркированных самоопыленных линий подсолнечника // Актуальные проблемы генетики. Материалы 2-й конф. московского общества генетиков и селек

43. Конарев В.Г. Белковые маркеры в сортовой идентификации и регистрации генетических ресурсов культурных растений // Сб. науч. тр. ВИР по прикладной ботанике генетике и селекции. Л., 1987. Т. 114. С. 3-14.

44. Константинова Е.А. Оценка на устойчивость к болезням и вредителям набора почти изогенных линий // Тезисы докл. науч. конф. молодыхученых, аспирантов и студентов, посвященной 115-летию со дня рождения академика Н.И. Вавилова. Саратов: СГАУ, 2002. С. 67.

45. Константинова Е.А. Использование маркерных признаков в селекции подсолнечника // Сборник тезисов 2-й междун. конф. молодых ученых. Харьков, 2003. С. 162-163.

46. Кудряшов С.П., Пимахин В.Ф., Лобачев Ю.В. Генетический контроль эректоидных листьев у подсолнечника // Аграрные реформы в России: опыт, проблемы, перспективы. Материалы Российской науч.-практ. конф. Саратов: СГСХА, 1995. С. 185-187.

47. Лобачев Ю.В., Пимахин В.Ф., Лобачев Ю.Ю. Наследование девяти маркерных признаков у подсолнечника. // Вопросы генетики и селекции зерновых культур на Юго-Востоке России. Сб. науч. работ // Саратов: СХИ, 1993. С. 138-140.

48. Лобачев Ю.В., Пимахин В.Ф., Кудряшов С.П. Наследование эректоид-ного типа листьев у подсолнечника // Селекция, семеноводство и технология возделывания с.-х. культур Сухо-степного Заволжья. Сб. матер, всерос. науч. конф. Пенза, 2002. С. 67-71.

49. Лобачев Ю.В. Генетические исследования в Саратовском государственном аграрном университете им. Н.И. Вавилова // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. Саратов, 2002. № 4. С. 5-7.

50. Лоскутов А.В., Боровкова И.Г., Боровков А.Ю. Генетический анализ изоферментных вариантов подсолнечника // НТБ ВНИИМК. Краснодар, 1988, Вып. 411. С. 22-28.

51. Лоскутов А.В., Боровкова И.Г., Боровков А.Ю. Генетика изоферменгов подсолнечника Н. annuus L. Анализ наследования и сцепления трех ферментных локусов подсолнечника // Генетика, 1990, Т. 26, № 11. С. 2079-2083.

52. Лященко И.Ф. Материалы по генетике подсолнечника // Уч. записки биолого-почвенного факультета Ростовского ДГУ. 1953 Т. 19. Вып. 3. С. 54-71.

53. Морозов В.К. Подсолнечник //Изд. 2-е, переработ. Саратов, 1959. 228 с.

54. Морозов В.К. Селекция подсолнечника // Селекция полевых культур на Юго-Востоке. Науч. труды НИИСХ Юго-Востока. Вып. 27. Саратов, 1970. С. 207-252.63.