Введение к работе
Актуальность проблемы. Последнее время все увереннее обсуждается роль ДНК-технологий в ускорении процесса селекции, охране авторских прав селекционеров и защите продукции растениеводства от возможной фальсификации Только анализ ДНК, который напрямую характеризует геном, а не его феноіипические проявления, может дать устойчивые характеристики растения, практически пригодные для идентификации генотипов, регистрации сортов и маркирования хозяйственно ценных генов и признаков
Процесс создания новых форм растений базируется на генетическом разнообразии и методах его использования селекционерами Применение ДНК-технологий позволяет существенно расширить возможности традиционной селекции растений Проявление молекулярных маркеров нейтрально по отношению к фенотипу, не является тканеспецифичным, и их можно обнаружить на любой стадии развития растений Методы ДНК-генотипирования и селекции при помощи молекулярных маркеров (marker assisted selection - MAS) позволяют ускорить перенос хозяйственно ценных генов в процессе селекции и обеспечить создание новых сортов с целым комплексом заданных свойств (Хавкин Э Е , 2003)
Успехи в молекулярной биологии риса {Oryza sativa L) -благоприятная среда для активного использования маркерных технологий именно для этой культуры Секвенирование генома риса и клонирование генов позволяют создавать ДНК-маркеры, эффективные в работе практической селекции
Одним из наиболее вредоносных заболеваний риса на всей территории возделывания, в том числе и России, является пирикуляриоз, вызываемый грибом Pyriculana oryzae Cav Селекция устойчивых сортов - наиболее эффективный подход борьбы с данной болезнью. В создании устойчивых к пирикуляриозу сортов риса применение ДНК-маркеров может быть полезно как для непосредственного проведения селекции с
помощью маркеров, так и для поиска доноров эффективных генов резистентности
Цель и задачи исследований Целью работы являлось создание селекционного материала риса, устойчивого к пирикуляриозу, с помощью методов молекулярного маркирования
В проводимых исследованиях были поставлены следующие задачи-
Выполнить программу скрещиваний, направленную на интрогрессию генов устойчивости к пирикуляриозу Pil, Рі2, РіЗЗ и Pi-b в генотипы отечественных сортов
Оценить возможность применения ДНК-маркеров, тесно сцепленных с генами Pil, Рі2, РіЗЗ (Rm224, Rm527, SSR140, Rm72, Rm310) в данной работе отработать параметры ПЦР для каждого маркера и определить полиморфизм изучаемых локусов у родительских форм
3 Получить растения с пирамидированными генами устойчивости
к пирикуляриозу Pil, Рі2, РіЗЗ в одном генотипе
4 Провести апробацию ранее созданной в лаборатории
биотехнологии ВНИИ риса внутригенной маркерной системы гена Pi-b
для практических задач селекции
5. Изучить образцы рабочей коллекции ВНИИ риса ДНК-маркером гена Pi-b в целях поиска доноров эффективного гена устойчивости к пирикуляриозу
6 Подобрать оптимальную методику выделения ДНК из растений риса для проведения массовых анализов, необходимых при маркерной селекции.
Научная новизна исследований Впервые в практике селекции риса в России использована методика ДНК-маркирования Получены образцы, несущие гены устойчивости к пирикуляриозу Pi-1, Pi-2, Рг-33, Pi-b и обладающие комплексом признаков, соответствующих местным агроклиматическим условиям Изучено 72 образца рабочей коллекции ВНИИ риса маркерной системой Pi-b гена, идентифицирован 1 сорт, несущий ген устойчивости к пирикуляриозу Pi-b Оптимизирована методика выделения ДНК из растений риса для проведения маркерной селекции
Научно-практическая ценность работы. Полученные растения риса, несущие гены Pi-1, Pi-2, Pi-ЗЗ и Pi-b могут быть использованы как доноры указанных генов в селекционных программах на устойчивость к пирикуляриозу. Созданные образцы, в отличии от линий зарубежной селекции с данными генами, имеют период вегетации, соответствующий местным агроклиматическим условиям, и генетическую основу, близкую отечественным сортам. Показана эффективность применения ранее созданной в лаборатории биотехнологии ВНИИ риса внутригенной маркерной системы гена Рі-b для практической селекции Сорт Пхеньян-3 по данным молекулярного анализа несет ген Pi-b и рекомендован в качестве донора эффективного гена в селекции на устойчивость к пирикуляриозу Разработанная методика выделения ДНК из растений риса позволяет в течение нескольких часов проводить экстракцию ДНК из значительного количества образцов и при этом не требует дорогостоящих реактивов
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и одобрены на заседаниях методического совета ВНИИ риса в 2004 - 2006 гг , а также были представлены на 5-й региональной научно-практической конференции молодых ученых (Краснодар, 18-19 декабря 2003г), международной конференции «Challenges and opportunities for sustainable rice-based production systems» (Turin, Italy, 15-17 September 2004r ), 13-м международном симпозиуме «Нетрадиционное растениеводство. Эниология. Экология и здоровье» (Алушта, 5- 12 сентября 2004 г); 6-м международном симпозиуме «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования» (Пущино, 13-17 июня 2005 г.), международной научно-практической конференции «Устойчивое производство риса настоящее и перспективы» (Краснодар, 5-9 сентября 2006г )
Публикация результатов исследований. По материалам исследований опубликовано 12 печатных работ
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследований, результатов и их обсуждение, выводов, рекомендаций селекционной практике и списка литературы Работа изложена на 85
страницах машинописного текста, включающих 6 таблиц и 14 рисунков Список использованной литературы включает 143 источника, в том числе 111 - иностранных авторов
