Введение к работе
Актуальность темы Генетическое разнообразие современных сортов мягкой пшеницы (ТгШсит aestivum L) по генам устойчивости к бурой ржавчине (Puccima tritici Enkss) невелико В лучшем случае у них идентифицируется 1-2, реже 3 гена устойчивости (Kolomiets Т М etal, 2004) Стратегия защиты мягкой пшеницы от бурой ржавчины, наиболее распространенного и вредоносного заболевания, включает в себя несколько направлений.
применение химических средств защиты и иммуностимуляторов,
поиск новых генетических источников устойчивости, в том числе среди дикорастущих форм и передача их генов в мягкую пшеницу,
использование эффективных для данной зоны генов Lr,
создание многолинейных сортов,
мозаичное расположение сортов в регионах возделывания пшеницы,
сочетание новых комбинаций генов, обеспечивающих полевую устойчивость и иммунитет
Каждый из подходов имеет свои плюсы и минусы. С генетической точки зрения, поиск новых генов устойчивости Lr, а также создание сортов, сочетающих расоспецифическую и неспецифическую устойчивость, обеспечивают эффективную и длительную устойчивость к бурой ржавчине
Поэтому поиск источников и доноров мягкой пшеницы к этому заболеванию, а также выявление комбинаторики генов Lr, обеспечивающих сопротивляемость к бурой ржавчине, остается актуальной проблемой в селекции мягкой пшеницы Использование современных молекулярно-генетических методов может значительно ускорить процесс выделения генотипов устойчивых к болезням и создание сортов устойчивых к болезням
Молекулярные маркеры широко используются при изучении структуры генома мягкой пшеницы, идентификации и картирование генов, ответственных за проявление полезных свойств, а также для выделения и клонирования генов с целью изучения контролируемых ими свойств и передачи их другим сортам (т е для генетической трансформации) Использование молекулярных маркеров в селекции позволяет получать информацию о признаке уже на ранних стадиях развития, не дожидаясь фенотипического проявления признака, упрощает тестирование устойчивости к различным заболеваниям, требующих кропотливой оценки традиционными методами исследования
Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы состоит в идентификации хромосомных перестроек и генов устойчивости к болезням с использованием молекулярно-генетических маркеров у
3 „_ /
яровой мягкой пшеницы с чужеродным генетическим материалом коллекции «Арсенал»
Были поставлены следующие задачи
1 Изучить полиморфизм микросателлитных праймеров, разработанных на
Я-геном мягкой пшеницы у образца Ае speltoides (к-389), Ае triunciahs,
Т kiharae,
2 Установить и идентифицировать с помощью SSR технологии наличие и
вид хромосомных перестроек в геноме интрогрессивных линий яровой
мягкой пшеницы (2п=42) с чужеродным генетическим материалом
Ае speltoides, Ае triunciahs, Т hharae и у дисомно-дополненных линий (ДЦЛ) 2п=44 с хромосомами Ае speltoides;
Изучить возможность применения STS праймеров, сцепленных с Lr генами устойчивости к бурой ржавчине, для идентификации генов устойчивости у Ае speltoides и выявить наличие полиморфизма в изучаемых образцах яровой пшеницы,
Определить число генов устойчивости к бурой ржавчине на основе гибридологического анализа растений F2 (образец х тестер восприимчивости),
5. Охарактеризовать образцы коллекции по другим хозяйственно-ценным признакам и выделить доноры устойчивости к бурой ржавчине для селекционного использования Научная новизна
Впервые у образцов яровой пшеницы коллекции «Арсенал» установлены множественные интрогрессии чужеродного генетического материала Ае speltoides по В геному С наибольшей частотой в хромосомные перестройки включались короткие плечи хромосом 1В, 7В и длинное плечо 4В хромосомы мягкой пшеницы
У образца Ае speltoides k-389 идентифицировано наличие гомеологичных генов устойчивости к бурой ржавчине Lr9, Lrl9, Lr37, Lr50 и генов устойчивости к мучнистой росе Ртп2 и Pml3, ранее идентифицированных у других видов трибы.
Впервые у 23 образцов яровой мягкой пшеницы коллекции «Арсенал» с использованием STS маркеров идентифицирован генотип устойчивости к бурой ржавчине и у 11 образцов к мучнистой росе
Практическая значимость. Выделенные доноры с идентифицированным генотипом устойчивости к бурой ржавчине и мучнистой росе могут быть вовлечены в селекцию на повышение иммунитета у мягкой пшеницы
Праймеры, проявившие полиморфизм, могут быть использованы для идентификации локусов, переданных от дикорастущих сородичей
Данные о наличии гомеологичных генов устойчивости у Ае speltoides могут быть использованы в филогении сородичей пшеницы Апробация работы Результаты исследования доложены на III
международной конференции «Биотехнология в растениеводстве, животноводстве и ветеринарии», Москва, 2004 г; в школе молодых ученых «Экологическая генетика культурных растений», Краснодар, 2005 г; Втором Всероссийском съезде по защите растений, С -Петербург, 2005 г, Международном совещании Европейского общества по изучению генетики злаков (EWAC) в Стамбуле, 2007 г, II Вавиловской международной конференции "Генетические ресурсы культурных растений в XXI веке состояние, проблемы, перспективы", Санк-Петербург, 2007 г, Международной конференции «Научное наследие Н И Вавилова - фундамент развития отечественного и мирового сельского хозяйства», Москва, 2007
Публикации По материалам диссертации опубликованы 9 научных статей, вт ч. 1 в журнале «Генетика»
Объем и структура работы Диссертация изложена на страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, методики исследований, раздела экспериментальной части, заключения, выводов, рекомендаций В тексте приведены j_ таблицы и !'! рисунков. Список литературы включает/^"1 наименования, в том числе ~~ - на иностранных языках
