Введение к работе
Актуальность темы. В Мировой коллекции ВИР сосредоточено около 1500 образцов салата (род Lactuca L.). Большую часть коллекции составляют сорта культурного салата L. sativa L., дикие виды представлены 6 образцами. В генетическом плане эта коллекция практически не изучена. В частности, затруднены классификация и систематизация образцов, не решена проблема генетического засорения при репродуцировании образцов, отсутствует информация о возможности гибридизации образцов диких видов рода Lactuca с сортами культурного салата для использования их генофонда в селекции.
Для решения проблем классификации салата, выяснения характера внутривидовых и межвидовых взаимосвязей применялся анализ полиморфизма изоферментов, а также методы, основанные на современных ДНК-технологиях (Kesseli, Michelmore, 1986; Kesseli et al, 1991, 1994; Wiel et al., 1999; Koopman, 2000). Тем не менее, для выявления генетического засорения образцов коллекции при их репродуцировании, а также при систематизации коллекции необходимы доступные и эффективные экспресс-методы. В качестве последних у ряда сельскохозяйственных культур весьма успешно используются методы анализа полиморфизма запасных белков семян, позволяющие решать широкий круг вопросов - от классификации коллекционных образцов до контроля генетической чистоты сортов в семеноводстве (В.Г. Конарев, 2000; А.В. Конарев, 1993, 2002). Однако у салата эти методы не применялись. Кроме того, информация о составе и изменчивости белков семян у Lactuca в мировой литературе практически отсутствует.
Цель и задачи исследования. Цель исследования - характеристика генетического разнообразия в группе образцов салата из Мировой коллекции ВИР с использованием методов морфологического анализа, гибридизации и анализа полиморфизма белков семян. В задачи исследования входило:
Изучение изменчивости морфологических и фенологических признаков растений в полевых условиях;
Изучение состава и изменчивости запасных белков семян; сравнительный электрофоретический анализ белков семян различных образцов;
Проведение скрещиваний в группе образцов однолетних видов рода Lactuca;
Изучение характера наследования некоторых морфологических и биохимических признаков в гибридных поколениях;
Оценка частоты появления спонтанных гибридов при свободном цветении с использованием маркерных морфологических (полевая оценка) и биохимических (запасные белки семян) признаков.
Научная новизна работы. Впервые получены гибриды с участием однолетних видов L. dregeana D.C., L. quercina L., L. serriola L., изучен
характер наследования в Fi ряда важных в практическом отношении морфологических признаков. Впервые в качестве систематизирующего признака у салата использованы электрофоретические спектры запасных белков семян. Показано, что главными компонентами белковой фракции семян салата являются 11S глобулин и 2S альбумины. Выявлен полиморфизм компонентов запасных белков семян с Мг 20-50 кДа, а также компонентов с Мг 18 кДа и 19 кДа и выполнена классификация 71 образца коллекции по типам электрофоретического спектра. Показано, что кочанные (capitata) и листовые (crispa, longifolia, angustana, Sativa) разновидности L. sativa образуют самостоятельные группы, четко различающиеся по типам спектра. Кочанные формы дифференцируются по составу электрофоретических спектров белков семян на две группы с хрустящелистным и маслянолистным типом кочана. Установлен характер генетического контроля отдельных компонентов электрофоретического спектра белков.
Практическая значимость работы. Полученные данные о составе и генетической изменчивости белков семян у представителей рода Lactuca, а также информация о характере наследования морфологических и биохимических признаков у внутривидовых и межвидовых гибридов могут быть использованы в исследованиях по сравнительной генетике сложноцветных (Compositae). Электрофоретические спектры белков семян перспективны для использования в качестве систематизирующего признака при определении принадлежности образцов L. sativa к той или иной разновидности. Образцы диких видов L. dregeana, L. quercina, L. serriola могут быть успешно вовлечены в гибридизацию с L. sativa. Электрофорез белков семян рекомендуется как экспресс-метод оценки аутентичности образцов в процессе репродукции, а также для контроля над переносом генов из популяций диких видов к культурным формам и обратно.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на конференциях молодых ученых ВИР (СПб, 2002, 2003), на II международной конференции по анатомии и морфологии растений (Ботанический институт им. В.Л. Комарова, СПб, 2002). Работа поддержана грантом Министерства образования РФ и Российской академии наук (СПб, 2002).
Объем и структура работы. Диссертация состоит из следующих разделов: Введение, Обзор литературы, Материалы и методы, Результаты и обсуждение, Выводы, Список литературы, Приложение. Работа изложена на 138 страницах машинописного текста, включает 25 рисунков и 24 таблицы. Список литературы насчитывает 165 наименований.
