Введение к работе
Актуальность темы. Способность бобовых растений, в частности фасоли, формировать симбиозы с агрономически полезными микроорганизмами позволяет им существенно обогащать почву азотом, улучшать водный статус растений, снабжать необходимыми элементами минерального питания (труднодоступным фосфором и азотом), повышать устойчивость к болезням (Борисов с со-авт., 2011).
Выявление общих генов, необходимых для формирования этих симбиозов, привело к заключению, что бобовые обладают единой генетической системой, контролирующей развитие многостороннего симбиоза: бобовое растение + грибы арбускулярной микоризы + полезные ризосферные/клубеньковые бактерии. Этот факт очень важен для дальнейшего развития симбиотической селекции, открывает возможности расширения адаптивных свойств растений, придания им новых метаболических функций и позволяет получать повышенные урожаи экологически чистого высокобелкового растительного сырья (Наумкина с соавт., 2011).
В связи с вышеизложенным, исследования по изучению исходного материала фасоли обыкновенной {Phaseolus vulgaris L.) и использованию его для создания высокоэффективных растительно-микробных систем относятся к приоритетным в науке и являются особенно актуальными.
Решению этих вопросов посвящена диссертационная работа, выполненная в рамках заданий 08.03.02. «Изучить генетический механизм взаимодействия растения-хозяина при симбиотических взаимоотношениях у гороха» и 02.06.02. «Создать растительно-микробные системы на основе изучения на уровне на-нопространства и сигналинга генетической интеграции агрономически полезных микроорганизмов и растений» Программ фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению агропромышленного комплекса Российской Федерации на 2006...2010 гг. и 2011-2015 гг. Российской академии сельскохозяйственных наук, гранта РФФИ 09-04-99036-р_офи.
Цель исследований - выявление морфобиологических и симбиотических особенностей коллекционных сортообразцов фасоли и выделение исходного материала с высоким симбиотическим потенциалом для создания высокоэффективных растительно-микробных систем.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
изучить изменчивость и взаимосвязи морфобиологических признаков и симбиотических показателей у коллекционных сортообразцов фасоли в естественных условиях и при взаимодействии с ризобиями и грибами арбускулярной микоризы.
оценить адаптивную способность и стабильность генотипов фасоли в изменяющихся условиях среды;
изучить биохимические особенности сортообразцов фасоли;
выделить линии фасоли, сочетающие высокую семенную продуктивность с повышенной симбиотической активностью.
Научная новизна исследований. Впервые в условиях северной части Центрально-Черноземного региона России изучена изменчивость основных морфобиологических признаков и симбиотических показателей сортообразцов фасоли различного эколого-географического происхождения; выделены источники высокой продуктивности и симбиотической активности. Получены новые данные о клубенькообразующей способности и симбиотической деятельности фасоли при инокуляции ризобиями и грибами арбускулярной микоризы. Проведена оценка экологической пластичности, стабильности и адаптивной ценности сортообразцов. Выявлены биохимические особенности генотипов фасоли. Сформированы эффективные сорто-микробные системы. Выявлен селекционный материал с высокой урожайностью и симбиотической активностью.
Практическая значимость. Выделен ценный исходный материал для селекции фасоли на повышение симбиотической активности. Предложен новый подход для создания высокоэффективных растительно-микробных систем, сочетающих высокую семенную продуктивность с отзывчивостью на инокуляцию штаммами ризобий и грибов арбускулярной микоризы. Выделены линии фасоли, обладающие повышенной семенной продуктивностью в сочетании с отзывчивостью на тройной симбиоз.
Положения, выносимые на защиту:
-
Результаты изучения изменчивости и взаимосвязей морфобиологических признаков и симбиотических показателей у сортообразцов фасоли, позволившие выявить формы, ценные для создания высокоэффективных растительно-микробных систем.
-
Оценка адаптивной способности и стабильности генотипов в изменяющихся условиях среды для выделения форм с высокой продуктивностью и симбиотической активностью.
-
Результаты изучения биохимических особенностей генотипов фасоли.
-
Созданные автором новые линии фасоли, сочетающие повышенную семенную продуктивность и симбиотическую эффективность.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на Ученых советах ГНУ ВНИИЗБК Россельхозакадемии (2009, 2010, 2011 гг.); региональных научно-практических конференциях молодых ученых, аспирантов и студентов «Неделя науки» ОрелГАУ (2009, 2010, 2011 гг.); Всероссийской научно-практической конференции «Аграрная наука - сельскому хозяйству» (Курск, 2009); Всероссийской конференции «Ориентированные фундаментальные исследования и их реализация в АПК России» (Сергиев Посад, 2009)
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 6 печатных работах, в том числе двух в изданиях, рекомендуемых ВАК.
Личное участие автора в проведении экспериментов составляет 100%. Закладка полевых, вегетационных и лабораторных опытов, анализ и обобщение результатов исследований были проведены автором лично.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 135 страницах компьютерного текста, состоит из введения, глав, выводов, рекомендаций для селекционной практики и производства, включает 32 таблицы, 13 рисунков и 15 приложений. Список использованной литературы состоит из 200
наименований, в том числе 41 на иностранных языках.
Автор выражает искреннюю благодарность директору ГНУ ВНИИЗБК Россельхозакадемии, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Зотико-ву В.И., заведующей лабораторией генетики и биотехнологии, кандидату сельскохозяйственных наук Суворовой Г.Н., заведующему лабораторией селекции зернобобовых культур, кандидату сельскохозяйственных наук Кондыкову И.В., ведущему научному сотруднику лаборатории селекции зернобобовых культур, кандидату сельскохозяйственных наук Мирошниковой М.П. за консультации по обсуждаемым в данной работе вопросам.
Автор признателен кандидатам биологических наук, ведущим научным сотрудникам лаборатории генетики и биотехнологии ВНИИЗБК Васильчикову А.Г и Гурьеву Г.П. за сотрудничество и помощь в проведении исследований.
