Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Методы белкового маркирования цветковых растений (обзор литературы) 7
Глава 2. Условия, объекты и методики исследования
2.1. Общая характеристика климата юго-востока Оренбуржья 31
2.2. Объекты и методика исследования 42
Глава 3. Биологическая и помологическая оценка форм абрикоса на юго-востоке Оренбуржья
3.1. Морфобиологическая и селекционная характеристика, биоэкологические особенности местных форм абрикоса 46
3.2. Отборные и перспективные формы абрикоса 54
Глава 4. Сравнительный анализ местных форм абрикоса методом белкового маркирования 61
Выводы 80
Практические рекомендации 83
Список использованной литературы 84
Приложение 101
- Методы белкового маркирования цветковых растений (обзор литературы)
- Общая характеристика климата юго-востока Оренбуржья
- Морфобиологическая и селекционная характеристика, биоэкологические особенности местных форм абрикоса
- Сравнительный анализ местных форм абрикоса методом белкового маркирования
. Методы белкового маркирования цветковых растений (обзор литературы)
Метод маркирования растений с помощью запасных белков семян издавна и широко используется в теории и практике растениеводства, в ботанике, селекции, генетике. Как арбитражный метод он был рекомендован Международной ассоциацией по семенному контролю (ISTA). Этот метод позволяет идентифицировать виды, популяции и другие таксоны высших растений, паспортизовать отдельные их культивары (сорта, формы) [В. Конарев, 1983, 1980, 1987; Cooke, 1988, 1998; Авдеев и др., 1992; Идеи Н. И. Вавилова ..., 2012]. Использование молекулярных маркёров помогает также в выяснении внутривидовых связей, охране авторских прав селекционеров, анализе родства видов, в контроле за включением нужных генотипов во время процесса селекции, в оценке доли участия того или иного исходного материала при создании новых форм растений, при документации и регистрации в виде белковых формул районированных и снятых с районирования сортов, незаменим при создании баз данных сортов по белковым маркёрам, при определении оригинальности сорта, а также его происхождения [А. Конарев , 2006аб]. При решении проблемных вопросов селекции и семеноводства применяются изоферментные системы, которые, однако, обладают онтогенетической, тканевой или органной специфичностью, а еще и изменчивостью в зависимости от температуры и кислотности среды, режима питания и пр. Все это резко понижает значимость полученных результатов, особенно при разработке стандартных и арбитражных методов [Молекулярно..., 1993; А. Конарев, 1998]. Запасные белки семян в отличии от изоферментных систем остаются неизменными у одних и тех же сортов. Поэтому воспроизводимость результатов и повторяемость опытов по электрофорезу запасных белков семян хорошая [В. Конарев, 1983, 2001, 2007; Созинов, 1974, 1975, 1985, 1993; Копусь и др., 2004; Благовещенский, Александрова, 1974; Фрайфелдер, 1980; Кларк, Рассел, 2004; и мн. др.]. Работа по идентификации сортов и регистрации имеющегося генофонда различных культур при помощи белковых маркёров начаты во ВНИИР им. Н. И. Вавилова в конце 60-х годов XX века. В течении многих лет отдел молекулярной биологии этого института принимает участие в разработке и внедрении стандартных арбитражных методов идентификации сортов электрофорезом запасных белков семян, которые были включены в Международные правила семенного контроля по пшенице, ячменю, райграсу, гороху, кукурузе, овсу, подсолнечнику, рапсу, хлопчатнику и свёкле [А. Конарев и др., 2000; 2002; А. Конарев, Хорева, 2000; табл.1].
В начале 70-х годов В. Г. Конаревым, И. П. Гаврилюк и Н. К. Губаревой, во ВНИИР им. Н.И.Вавилова была разработана номенклатура компонентов электрофоретических спектров глиадина, запасного белка зерновки пшеницы [В. Конарев, 1974; Bushuk, 1978; Алпатьева, Губарева, 1998]. Основное отличие данной номенклатуры заключается в том, что она основывается на результатах всестороннего изучения внутривидовой изменчивости маркерного белка-проламина в мировой коллекции. В дальнейшем эта идея была применена для запасных белков семян большого количества важнейших культур. При использовании эталонного спектра, составленного для культур, можно записать спектр всех образцов, сортов, биотипов, в виде белковых формул [Рекомендации..., 1989; Зеленская, 2003; Зеленская и др., 2004]. Вначале это было сделано для большинства родов злаков, в которые входят важнейшие зерновые и кормовые культуры (табл. 2). Затем был составлен единый (эталонный) спектр проламинов злаков триб пшеницевых (Triticeae), овсовых (Aveneae), тимофеевковых (Phleeae) и мятликовых (Роеае). Данный спектр был основан на доскональном изучении спектров проламинов нескольких десятков тысяч отдельных семян (генотипов), который включает все возможные позиции данного белка. Далее, рабочий эталонный спектр проламина был составлен для каждой культуры [Цвелёв, 1976; Сидорова и др. 1987; Кагр, 1997а, 19976; А. Конарев, 1994, 1998; Пенёваи др.1998; Перчук, 1999].
Но необходимо учитывать, что маркирование качественных и количественных признаков растений (урожайность, иммунитет, качество, окраска, форма плодов и т.д.) всегда оставалось крупной проблемой, мирового масштаба.
Сравнительно легче всего было получать молекулярные паспорта. Что связано с генетической сложностью таких признаков, и с вытекающим отсюда неумением «читать» электрофореграммы полученные при электрофорезе запасных белков семян, увязывать конкретные полипептидные компоненты с внешними таксономическими и хозяйственно-ценными признаками [Авдеев, 2002в, 2011]. В. Г. Конарев [2001] предложил некоторые методологические пути решения этой серьёзной проблемы на примере злаков, имеющих наиболее простые полипептидные спектры проламинов, нежели довольно сложные спектры глобулинов двудольных растений. Например, для сортов озимой мягкой пшеницы выявлены маркёры зимостойкости [Определение..., 1975; Губарева, Алпатьева, 2002]. В последнее время у некоторых сортотипов абрикоса (двудольные растения) также выявляются маркёры гипотермической эволюции [Авдеев, 2012а]. Однако молекулярная биология, селекция и генетика растений находятся только в начале своего пути решения этой проблемы, а для её полного разрешения понадобится несколько лет.
Одним из затруднений является то, что полипептидные компоненты на полученных электорофореграммах (ЭФ) тех же злаков являются не только видоспецифичными, но и сортоспецифичными [В. Конарев, 2001]. Выявленные, например, компоненты какого-либо ценного признака (содержания белка в зерновке злаков, иммунитета растения и т.д.) у одного сорта могут оказаться несколько иными у другого сорта, а тем более другими у сортов, принадлежащих к разным видам. Поэтому чтобы установить связи белковых (полипептидных) маркёров с морфологическими, физиолого-биохимическими признаками, нужен анализ весьма значительной выборки родственных сортов. Но для этого необходимо располагать специальной коллекцией сортов, форм или, же банком данных, какие есть, например, во ВНИИР им. Н. И. Вавилова. Многие сорта и формы злаков -культивируемых, сорных или дикорастущих, - растущих, например, в Оренбургской области не изучены по белковым маркёрам. В связи с этим в первую очередь необходимо получить их электрофореграммы запасных белков семян и затем сопоставить с изученными сортами.
Другим затруднениям является слабая разработанность методики электрофореза запасных белков семян для целого ряда ранее неисследованных видов, в частности проса {Panicum L.). Для сортов проса посевного и образцов проса сорного в Оренбургской области изучены только лишь сравнительные отличительные морфологические признаки [Красавин, 2002]. В частности, у изученной сорной формы 10-96 зерновка коричневой окраски, семя без кожуры грязно-жёлтой окраски, а у культивируемой формы проса посевного 412-10 семя - жёлтой окраски. Установлено, что при их скрещивании доминирует грязно-жёлтая окраска семени, а расщепление в F2 соответствует моногенному двухаллельному контролю этого признака [Красавин, 2002]. Таким образом, среди форм, похожих на сорное просо с грязно-жёлтой окраской семени, часть из них (до 50%, согласно Второму закону Менделя) являются гибридами (гетерозиготами) проса сорного с обычным культивируемым (посевным) просом. Налицо генетическое «загрязнение» сортов проса со стороны сорных родичей, и это надо учитывать при их генетической идентификации по белковым маркёрам. Отметим, что на основе метода ДНК-маркёров (RAPD, ISSR) не выявлены специфичные для сорных форм проса фрагменты ДНК, хотя сорные и культивируемые растения проса были изучены из различных районов мира [Vvedenskqja, 1993; Molecular biological ..., 1996; Molecular genetic ..., 1997; Малиновский, А. Конарев, 1999; Введенская и др., 2002].
Особую трудность представляло изучение проса, поскольку методика электрофореза запасных его белков не была до сих пор разработана. Испытывали в ВИРе электрофорез проса сорного и культурного в кислом и щелочном SDS. При кислом электрофорезе раскалывали целую зерновку, заливали мочевиной, ставили на сутки в холодильник. Затем центрифугировали и заливали по 35 мкл белкового раствора в каждый карман. Электрофорез не получался из-за большого количества танинов в кожице, при этом высвобождается мало белка, необходимого для электрофореза. Второй электрофорез проводили без шелухи, разводили с помощью 150 мкл мочевины, готовили на электрофореграмме гелевые «карманы» на 15-20 мкл, добавляли для удаления танинов 60% спирт и утяжеляли белок кристаллами акриламида. Получились бледные спектры каферинов проса, близкие к пшенице. Более эффективной оказалась методика, которая практикуется на ячмене [Идентификация..., 2000, с. 29-30], в качестве метчика использовали белковый раствор сои - двудольного растения семейства бобовых. В Оренбургской области методом электрофореза запасных белков семян были изучены шесть сортов ячменя, семь сортов пшеницы и два ранее не изученных образца сорного и культивируемого проса (приложение 25). Все сорта пшеницы, ячменя хорошо идентифицируются с помощью белковых маркёров. Образцы проса сорного и культивируемого по маркёрам наиболее близки к пшенице [Авдеев, Саудабаева, 2012].
Общая характеристика климата юго-востока Оренбуржья
Климат Оренбуржья характеризуется континентальностью, что объясняется значительной удаленностью области от океанов и морей. Показателем континентальности климата является большая амплитуда колебаний средних температур воздуха, которая в Оренбуржье достигает 34-38С. В связи с этим отмечается недостаточность атмосферных осадков, годовая сумма которых колеблется от 450 мм на северо-западе до 350 мм на юге и юго-востоке области. Около 60-70 % годового количества осадков приходится на теплый период. Продолжительность залегания снегового покрова составляет от 135 дней на юге до 154 дней на севере области. Глубина промерзания почвы меняется от 170 см на северо-западе до 200 см на востоке.
Центральная часть Сакмаро-Уральского междуречья занята нагорной равниной. Вдоль правого берега меридионального отрезка реки Урал в виде узкой невысокой гряды протягивается южное окончание хребта Ирендык. Восточнее реки Урал складчатое основание Уральских гор срезано плоской денудационной поверхностью и представляет собой пенеплен (Урало-Тобольское плато). На крайнем юго-востоке территория представляет собой молодую равнину, сливающуюся с Тургайской столовой страной [Чибилев, 1995, 1996; Русский, 2003].
На территории юго-востока Оренбуржья расположены четыре района Новоорский, Домбаровский, Ясненский и Светлинский.
Общая характеристика Новоорского района: геологическое строение и рельеф: территория муниципального образования Новоорский район в геолого-геоморфологическом отношении принадлежит к горноскладчатому Южному Уралу, в пределах которого выделяют два орографических района: Орскую равнину и Урало-Тобольское плато.
В тектоническом отношении район находится в восточной зоне Магнитогорского прогиба Уральской складчатой страны. Его геологическое строение неоднородно. Вдоль восточной границы района проходит Джусинско-Акжарский грабен-синклинорий. В нем выявляются на юге -Орская депрессия, в центральной части, на всем протяжении, с севера на юг -Магнитогорский синклинорий и Ащебутакский антиклинорий. Джусинско-Акжарский грабен заполнен отложениями известняков и мраморов карбона. К западу от грабена, широкой полосой через весь район, залегают вулканогенноосадочные породы среднего девона. Девонские отложения занимают самые обширные территории, играя основную ландшафтообразующую роль в зоне Магнитогорского прогиба. Общая мощность отложений девона в данном прогибе достигает 80 м. Магнитогорский прогиб, вкрест его простирания, пересекают реки Суундук и Б. Кумак, по этим рекам и их притокам обнажаются выходы вулканических пород девонского периода [Почвы..., 1972]. В этой же полосе, на правобережье Кумака, к северо-востоку от Новоорска, расположена крупная интрузия гранитов, в пределах которого расположен крупнейший в Оренбургской области карьер по добыче гранитов.
В западной части района, между Суундукским заливом и рекой Кумак преобладают отложения карбона, мощность которых достигает до 3500 м. Среди них морские отложения - известняки, песчаники, аргиллиты, вулканогенные основные и кислые лавы, туфы. Лучше всего отложения карбона вскрыты на побережьях Ириклинского водохранилища, по рекам Суундук, Джуса, Кумак.
Орь-Кумакское междуречье сложено континентальными юрскими и неогеновыми породами (пески, глины, галечники). Четвертичные отложения представлены озерными, аллювиальными, озерно-аллювиальными, делювиальными, эоловыми, лиманными и элювиальными отложениями. Средне-верхнечетвертичные отложения образуют вторую надпойменную террасу Урала, Ори, Большого Кумака и состоят из желто-бурых суглинков, серых и желтых глинистых песков и мелких галечников.
В рельефе района выделяется плоскоравнинная юго-западная часть, расположенная в пределах Орской впадины. Рельеф Орской равнины спокойный, абсолютные высоты этой равнины почти везде укладываются в интервал 200-230 м. На междуречье Кумака и Ори, в пределах района, развиты эоловые и карстово-суффозионные процессы. Западная и северная части района представляют собой равнину Зауральского пенеплена. Холмистый характер рельефа имеется только на правобережье Кумака, в бассейне Караганки. Сглаженный рельеф зауральских возвышенностей и сохранившиеся участки коры выветривания свидетельствуют о том, что образование рельефа произошло под влиянием длительных денудационных процессов. Самая высокая точка района гора Сартас расположена на междуречье Кумака и Джусы, близ истока Мусогатки и имеет отметку 360,2 м над уровнем моря. Длительная разработка многочисленных месторождений полезных ископаемых привела к формированию специфического карьерноотвального рельефа.
Климат района - резко континентальный, что объясняется его географическим положением к востоку от осевой части Уральского хребта, служащего препятствием для масс влажного воздуха, приходящих с запада. На территории района среднегодовая температура воздуха составляет +4,1 С. Температура самого холодного месяца (января) около -17С. Наиболее низкие температуры отмечаются преимущественно в декабре и январе. Абсолютный минимум температуры по метеостанции г. Орска равен -42С, максимум составляет +41 С.
Температурный режим летом, в основном, обусловливается радиационными и циркуляционными факторами. Самым теплым месяцем в году является июль (+21 С). Амплитуда колебаний средних температур воздуха января и июля составляет 38С.
При распределении осадков отчетливо проявляется влияние Уральских гор. Массы атлантического воздуха доходят до горной системы, но по мере движения на восток, внутрь материка, перемещаемый воздух меняет свои свойства. Зимой они приносят потепление и осадки, летом понижают жару и при своем поднятии вызывают осадки. Годовое количество осадков составляет от 300 до 350 мм год. Средняя дата установления снежного покрова происходит 20-28 ноября, а средние сроки схода снега приходятся на первую половину апреля. Глубина промерзания почвы достигает 150 см.
Во все периоды года преобладающими ветрами являются ветра западного, в меньшей мере, северо-восточного и восточного направления. Последние отмечаются в весенне-летние месяцы, сопровождаются высокой температурой и низкой влажностью воздуха.
В агроклиматическом отношении Новоорский район характеризуется засушливостью, его теплообеспеченность суммой активных температур (выше +10С) от 2400 до 2600. Продолжительность безморозного периода в районе 130-145 дней, продолжительность залегания снежного покрова составляет 130-145 дней.
В гидрографической сети все поверхностные воды района принадлежат к речной сети Урала. В пределах территории протекает более 20 малых рек и ручьев. Почти все реки большую часть воды получают за счет атмосферных осадков (80-95%) и лишь незначительную - за счет дренирования подземных вод. Существенную роль в формировании поверхностного стока играет также почвенно-растительный покров, в особенности, распаханность водосборной площадки. Водотоки имеют неравномерный сезонный сток: в весенний паводок (апрель-май) реки сбрасывают 70-80% стока, на летний период (июнь-сентябрь) приходится 8-12%, а на осень-зиму (октябрь-март) по 4-8% от общего объема годового стока.
Главной рекой района является Большой Кумак - левый приток Урала. На территории района Большой Кумак принимает справа речки Карабутак, Караганку, Тастыбутак, Баузду, Мусогатку, Карайлу, а слева Акжаруку и Караус. Северная часть района омывается водами Суундукского залива Ириклинского водохранилища, в который на территории района впадают небольшие речки Джуса и Караганка.
Река Суундук (174 км) является левым притоком Урала, в настоящее время впадает в Ириклинское водохранилище, образуя Суундукский залив. Берет начало в Кваркенском районе в урочище Каменный колодец и протекает в зоне гранитных интрузий. Русло реки представляет собой цепочку озеровидных плесов и узких мелких перекатов. Среднегодовой расход Суундука в низовьях около 5,0 м /с, при норме суммарного годового стока 244 млн. м3. Площадь водозабора - 6,21 тыс.км. Крупные левые притоки Суундука - реки Байтук, Айдырля, Джуса, Караганка, правые притоки Каменка, Якши-Акжар, Кильта, Базарайка.
Морфобиологическая и селекционная характеристика, биоэкологические особенности местных форм абрикоса
Разнообразия местных абрикосов на востоке Оренбуржья является хорошо изученным на протяжении уже 20 лет [Авдеев, Шмыгарёва, 2008], на западе Оренбуржья - последние 4 года [Авдеев, 1996; Стародубцева, 2012а, 20126], а морфобиологическая, селекционная характеристика и особенности местных форм абрикоса на юго-востоке Оренбургской области оставались неизвестными. В связи с этим представляло интерес выявить происхождение и осуществить сравнительное описание формового состава абрикосов в этих трёх регионах с выделением ценных форм.
На юго-востоке Оренбуржья (пгт Светлый, Ясный, Новоорск, Домбаровка и их районы) местные абрикосы появились путём завоза их семенами преимущественно из ближайшего к ним Орска. Таким образом, восточнооренбургские местные абрикосы, возникнув из генофонда мелкоплодных абрикосов Украины, Среднего Поволжья, отчасти Дальнего Востока, ряда других районов Европы и Азии, оказали существенное влияние на дальнейшее формирование местного сортимента абрикоса в Оренбуржье. создаваемого исключительно путём народной селекции.
Ареал местных форм абрикоса на юго-востоке Оренбуржья является молодым. Местные формы абрикоса появились здесь в основном 15-20 лет назад, возраст плодоносящих деревьев составляет 4-20 лет, преобладают деревья в возрасте 10-12 лет. Наиболее взрослые деревья произрастают в Новоорском районе, что близ г. Орска (отсюда они чаще и завозились). Абрикосы юго-востока имеют до 25% форм с сильно оттянутой вершиной листа, присущей абрикосу маньчжурскому, это свойственно и абрикосам из г. Орска. На западе Оренбуржья, по данным Е. П. Стародубцевой [2012], число форм с этим признаком больше в 2 раза. Другими словами, абрикосы юго-востока по признакам листа заметно отличаются от абрикосов запада Оренбуржья и ближе к формам абрикоса востока Оренбуржья. Окраска листа на юго-востоке Оренбуржья бывает от светло-зелёной и, чаще, до, тёмно-зелёной.
Таким образом, абрикосы юго-востока, возникнув 15-20 лет назад, заполучили от орских абрикосов тогдашние сниженные качества плода [Авдеев, 1997а, 19976], но на юго-востоке со временем резко улучшилась консистенция мякоти (табл. 3).
Масса плода на юго-востоке Оренбуржья изменяется от 9-29 г. До 2012 г. местные абрикосы цвели в конце апреля-начале мая на протяжении 5-6 дней при температуре +17...+19 С, а в аномально жаркий 2012 г. их цветение проходило 17-22 апреля (местами - до 24 апреля) в течение 2-А дней при высокой температуре воздуха, выше нормы на 7-8С [Шмыгарёва, 2011; Стародубцева, 20126]. В 2012 г. отмечено измельчание плодов у многих форм абрикоса. На юго-востоке, востоке Оренбуржья, в сравнении со всеми предыдущими годами, плоды измельчали только на 8-20%, на западе же Оренбуржья - на 50-60%. До 44% форм юго-восточного Оренбуржья имеют жёлтую основную окраску плода, остальные формы с плодами оранжевоокрашенными. При любой основной окраске на 70% преобладают формы с красным, розовым румянцем (в разной степени), покрывающим 35-50% поверхности плода. До 53% деревьев имеют яйцевидную форму плода, около 31% - овальную, более редка округлая форма плода. На юго-востоке доля форм со слабой опушённостью кожицы плода составляет 79%, вдвое (50%) выше доля форм с волокнисто-слитной мякотью плода, чем на востоке. Хотя доля форм с низкокачественной мучнистой консистенцией мякоти в обоих случаях составляет в среднем 12%. Однако на юго-востоке до 35% форм имеют рыхлую мякоть, тогда как на востоке такие формы абрикоса исчезли, но их было до 45% всего 15 лет назад [Шмыгарёва, 2011]. Преобладают на юго-востоке формы абрикоса с мякотью среднеплотной (до 56% форм) и значительной сочностью (66% форм). Оценка вкуса составляет 1,5-4,8 балла (табл. 4). Однако на юго-востоке мякоть плода остаётся наименее плотной и сочной, чем у форм из г. Орска. Доля косточки (эндокарпа) в плодах составляет от 3% до 14% (средняя масса 1,25 г), тогда как на востоке - от 0,28% до 5,8% (средняя масса 1,15 г).
Таким образом, хотя и местные формы абрикоса юго-востока являются вторичными по происхождению, но, возникнув 15-20 лет назад из абрикосов восточного Оренбуржья, унаследовали их невысокое тогда качество плодов, которое улучшается не столь высокими темпами, чем на востоке. Это больше связано с различной селекционной активностью местного населения на востоке и юго-востоке области.
В зависимости от возраста, высота деревьев на юго-востоке равна 2-5 м, диаметр кроны у взрослых деревьев достигает 3,5-4,5 м. Больше всего деревьев с овальной, раскидистой и округлой формой кроны, очень редко встречаются деревья с плоскоокруглой и округлой кроной. В пгт Светлый есть низкоствольные, почти кустовидные деревья, что является большой редкостью для абрикосов Оренбуржья. Высота дерева сильно ограничивается сильными ветрами, дующими на юго-востоке Оренбуржья, по этой же причине появляются почти кустовидные растения.
В качестве наиболее перспективных на юго-востоке Оренбуржья отобраны 19 форм с массой плода 18-29 г. Из них на основе наилучших морфологических и помологических данных выбраны 14 отборных форм. Это в основном формы со слабо оттянутой верхушкой листовой пластинки и жёлтой основной окраской плода с румянцем. Мякоть кисло-сладкого и сладкого вкуса, иногда сладко-кислого и пресного, нередко встречаются формы с очень ароматичными плодами. Урожайность обычно составляет в среднем 35-75 кг с дерева, т.е. не выше, чем на западе Оренбуржья, но гораздо ниже, чем в восточном Оренбуржье.
В комплексной межкафедральной лаборатории ФГБОУ ВПО «Оренбургского государственного аграрного университета» у ряда лучших форм за 2011-2012 гг. в мякоти плода были определены биохимические показатели 11 форм из юго-востока Оренбуржья. Они не выделялись на фоне других регионов высоким содержанием каротина (2,8-5,0 мг/100 г), суммарных Сахаров (10-16%), витамина С (11-17 мг/100 г). На востоке Оренбуржья эти показатели составляют соответственно 1,7-24,0 мг/100 г; 13,4-19,4%; 8-19 мг/100 г [Шмыгарёва, 2006аб]. Но у ряда форм юго-востока доля сухого вещества составила 31-35% (см. табл. 5), когда на востоке Оренбуржья максимальный показатель не превышал 21% [Шмыгарёва, 2011]. Это самый высокий показатель в Оренбуржье, что дополнительно указывает на то, что в юго-восточной части Оренбуржья эволюция абрикосов идёт к сухофруктовому типу.
Кроме того, там же было определено содержание белка, масла в семенах, химический и биохимический состав семян (табл. 6 и 7). Результаты исследования оказались средними по сравнению с востоком и западом Оренбуржья. Значение суммарного белка составило от 19,8 до 23,7%, невысыхающего жирного масла - 39,5 - 49,1%.
Для сравнения были проведены анализы семян разных лет. Например, у формы НОР-Скл-Ц-14/2-3 за 2009 г. белка было 22,1%, за 2011 г. - 22,3%, за 2012 г. - 23,5%о, содержание масла в 2009 г. (44,6%), в 2011 г. (40,2%), в 2012 г. — 42,5%о (табл. 6). Это можно объяснить разными погодными условиями, в 2012 и 2009 гг. лето было жарким и засушливым, но весной было много осадков, а в 2011 г. лето было дождливое. Как видим, погодные условия больше влияют на содержание масла (увеличение на 2,3 1,4%), чем белка (увеличение на 1,2%). По данным В. В. Шмыгарёвой [2008], на востоке Оренбуржья в 2005 и 2007 гг. в семенах содержалось 34,9-35,6% белка. Кроме того, по её данным, в семенах этих абрикосов наблюдалась отрицательная связь содержания белка и масла.
Самые сахаристые семена были у форм НОР-Скл-Н-11/2-19 и Дб-ГФ-Г-3/2-10, однако все формы, обнаруженные на юго-востоке Оренбуржья, являются горькосемянными и в пищу их употребляют, добавляя при варке варенья. Но при этом - только после вымачивания в горячей воде в течение 5-6 часов, периодически меняя воду и после снятия кожицы.
Сравнительный анализ местных форм абрикоса методом белкового маркирования
За время исследований проанализированы электрофоретические спектры полипептидов запасных белков семян у 80 форм местного абрикоса, включая отборные формы. Электрофоретический спектр местных форм абрикоса представлен в приложении 22. По разным частям Оренбуржья выявлены определённые компоненты полипептидного спектра общего (суммарного) генофонда. Так, в полипептидных компонентах юго-востока Оренбуржья выявлено 86, на западе - 88, а на востоке - 103 компонента (Табл. 10).
Специфичными только для юго-востока Оренбуржья оказались два компонента в зоне основных полипептидов 128-глобулинов, это компоненты 101 и 110 (2,3% от общего числа). На западе специфичных компонентов оказалось четыре (4,5% от общего числа), это компоненты в зоне 7S-глобулинов - 2, 4, 6, 8. Обнаружено шесть (5,8% от общего числа) специфичных только для востока Оренбуржья компонентов: в зоне 7S-глобулинов компонент 26, в зоне кислых полипептидов 128-глобулинов -компонент 55; в зоне основных полипептидов 128-глобулинов компоненты -86,95, 104, 111.
Общими для востока и юго-востока являются 84 компонента (1, 3, 5, 7 и др.), общими для востока и запада - тоже 84 компонента (1, 3, 5, 7 и др.), между юго-востоком и западом их было 79 компонентов. Всего в зоне 7S-глобулинов на востоке обнаружено 28 компонентов, что соответственно на 25,0% и 3,5% больше, чем на юго-востоке и западе. В зоне кислых полипептидов 128-глобулинов обнаружено на востоке 46 компонентов, что на 13,0% больше, чем на юго-востоке и западе. В зоне основных полипептидов 128-глобулинов на востоке обнаружено 29 компонентов, что на 13,0%) и 27,6% больше, чем на юго-востоке и западе.
По позициям компонентов генофонд запада Оренбуржья является средним по сравнению с юго-востоком и востоком Оренбуржья. На востоке найдены почти все компоненты в связи с многолетними предыдущими исследованиями и большим количеством абрикосовых деревьев [Авдеев,Гнусенкова, 2004а; Шмыгарёва, 2011], но компонент 105 был обнаружен нами в 2010 г. При проведение дальнейших исследований на западе и юго-востоке Оренбуржья мы предполагаем, обнаружить такой, же насыщенный электрофоретический спектр, как и на востоке (табл. 10).
Всего в зоне 78-глобулинов на востоке обнаружено 28 компонентов, что соответственно на 29% и 3,6% больше, чем на юго-востоке и западе. В зоне кислых полипептидов 128-глобулинов на востоке области обнаружено 46 компонентов, что на 26,1% и 13,1% больше чем на юго-востоке и западе. В зоне основных полипептидов 128-глобулинов на востоке обнаружено 27 компонентов, что на 26,0% и 22,2% больше чем на юго-востоке и западе.
У каждой из форм Оренбуржья отмечено значительное число полипептидных компонентов: на востоке - это 41 компонент (формы Нор-Скл-Ц-14/2-3, Э-1-2) и 42 компонента (ОК-В-63), до 50 компонентов (Ок-Н-1-5, НОР-Скл-Ц-14/2-4, НОР-Скл-Ц-8/2-27, Э-Сц-Пк-1), на юго-востоке - также 41 компонент (Дб-ГФ-Г-3/2-10) и до 51 компонента (Дб-ГФ-Г-8/1-8, С-12/3-3). На востоке Оренбуржья слабые компоненты (1 балл) составляют 57%, среди 78-глобулинов их практически в 2 раза больше, чем 128-глобулинов (табл. 10).
Таким образом, культивируемый абрикос превышает по сложности ЭФ сорта вишни на 25%, дикорастущие тёрн - на 50%, миндаль - на 30%, вишню — на 10%. Почти на 50% спектры абрикоса сложнее и спектров видов ореха. Структура спектров изученных форм местного абрикоса различается, но можно отметить следующие особенности.
На юго-востоке области, доля слабых компонентов составляет 71%, среди 78-глобулинов этих слабых компонентов (76%) в 3 раза больше, чем сильных, а во всём спектре слабых компонентов в 2,5 раза больше, чем сильных. Итак, резкое преобладание (в 1,5 раза) доли слабых компонентов отличает абрикосы юго-востока от остальных районов. Доля 78-глобулинов в спектре ЭФ во всех регионах области равна 35%. Установлено, что на юго-востоке местные формы абрикоса в засушливые годы не снижают своей продуктивности (урожайность, масса плода), значительно превосходя по продуктивности формы абрикоса на востоке в 2-3 раза, на западе Оренбуржья - в 4-5 раз.
По сравнению с другими представителями сливовых, близким к абрикосу, выявлено по сортам вишни слабых компонентов в спектре больше в 3 раза, их среди 78-глобулинов больше в 7-8 раз, 78-глобулины занимают в спектре 40%. Среди дикорастущих видов сливовых эти показатели по вишне составляют соответственно 2 раза, 2,5 раза и 30%; миндалю - по 2,3 раза, 30%, тёрну - 2,2 раза, почти 5 раз и 35%. Из этих данных видно, что по доле 78-глобулинов в спектре (35%) формы абрикоса ближе к сортам вишни, дикорастущим видам миндаля, тёрна, вишни (30 0%). То есть основной тренд эволюции двудольных растений на прирост доли высокомолекулярных 78-полипептидов у местных культивируемых абрикосов Оренбуржья выражен уже значительно. Формы абрикоса по преобладанию слабых компонентов спектра (2,5 раза) не уступают видам сливовых и сортам вишни (2-3 раза), однако среди 78-глобулинов слабых компонентов у абрикоса меньше, чем у тёрна, видов миндаля, вишни в 1,2 раза и чем у сортов вишни - более чем в 3,5 раза. У сорта Королевский Оранжевый эти показатели не выше, даже ниже, чем у оренбургских форм. Спектры у абрикосов сложнее, чем у сортов вишни, изученных дикорастущих видов, что отражает их стремительную эволюция в культуре. Резкий же рост на ЭФ доли слабых (индивидуальных) полипептидов у видов, форм сливовых также отражает усложнение их генома, прошедшую и текущую эволюцию, но за счёт более высокой степени специализации генов.
Полипептидные спектры внутри каждой популяции на территории Оренбуржья также имеют некоторые различия по позициям частных компонентов и их интенсивности (табл. 11 и 12). Например, на юго-востоке Оренбуржья компоненты 107 и 109 (интенсивностью 1 балл) имеют формы НОР-Скл-Ц-14/2-4, НОР-Скл-Ц-8/1-9, НОР-Скл-Ц-8/2-27, Дб-ГФ-Г-8/1-8, С-Е-4-3, С-Е-12/3-3; компоненты 101 (интенсивностью 2 балла), ПО и 112 (интенсивностью в 1 балл) у формы НОР-Скл-Ц-14/2-3; компоненты 101, 103, 112 - у формы Дб-ГФ-Г-8/1-9 ( интенсивностью 1 балл); компоненты 100, 102, ПО, 112 - интенсивность в 1 балл у формы Дб-ГФ-Г-3/2-10. В отличие от других форм у формы Дб-ГФ-Ц-8/1-9 имеется постоянный компонент 81 интенсивностью 1 балл.
Это может обозначать, что внутри каждой локальной популяции местным населением продолжаются процессы отбора и выращивания наиболее ценных форм. Благодаря народной селекции генофонд абрикоса на юго-востоке, востоке и западе Оренбуржья продолжает пополняться и изменятся. В будущем сортимент абрикоса, по нашему мнению, будет только улучшаться и увеличиваться в размерах.
У всех видов и культиваров выявлено характерное варьирование полипептидных компонентов на электрофореграммах (ЭФ), но как было сказано выше, у них есть свои особенности.
Считается, что белковые маркёры - это часть молекулярного фенотипа. Однако считается, что они в наименьшей степени подвержены экологической изменчивости [В. Конарев, 2001]. Данное преимущество белковых маркёров было, действительно, подтверждено в большом количестве работ, на разных видах, сортах культивируемых и дикорастущих растений. Но до сих пор слабо изучена связь маркёров с качественными и количественными признаками растений. Несмотря на это, всё же есть перспективы для поиска среди белковых маркёров таких компонентов электрофореграмм (ЭФ), которые бы маркировали их связи с какими-либо экологическими факторами. Для этого были изучены ЭФ отдельных особей (отборных форм) местного абрикоса Оренбуржья, семена, которых сформировались в столь разные по метеорологическим условиям годы, какими были 2010 г. (резко засушливый и жаркий) и 2011 г. (близкий к норме). Другая важнейшая задача - это с помощью белковых компонентов маркировать признаки плода (окраска, форма и т.д.), физиологические адаптации растений к условиям произрастания (резистентность, морозостойкость и т.п.). Почти 10 лет назад в качестве маркёра неустойчивости к зимне-весеннему выпреванию - бичу северной культуры абрикоса - нами был выделен в зоне кислых 12S-глобулинов компонент 47, а в зоне основных 128-глобулинов выявлены видоспецифичные компоненты-радикалы для культиваров Armeniaca vulgaris Lam. (81, 83 и 85), Armeniaca mandshurica {Maxim.) Skvortz. (82, 84 и 86) и их многочисленных гибридов [Авдеев, Гнусенкова, 20046]. По данным таблицы 11 видно, что в 2010 г. на ЭФ число компонентов было меньше на 9-19%, чем в 2011 г., т.е. при засухе (особенно у формы С-Е-4-3 из юго-востока Оренбуржья) часть компонентов исчезает (или же становится почти невидимой на ЭФ), будучи экологически зависимой. Ими являются, прежде всего, компоненты 78-глобулинов, и те, которые расположены в средней части ЭФ, в зоне кислых 128-глобулинов, где обычно возникают различия по сортам, формам.
