Введение к работе
Актуальность темьь Создание новых сортов сельскохозяйственных растений, в том числе и риса, основано на использовании природного или созданного человеком генетического разнообразия. Для отбора растений, несущих хозяйственно ценные признаки, и отслеживание их в процессе селекции, используют легко распознаваемые фенотипические проявления генов - маркеры.
Применение в качестве фенотипических маркеров белковых молекул (изоферменты, запасные белки) - продуктов индивидуальных генов -существенно расширило возможности их картирования и мониторинга в селекционном процессе, что позволило создать новые методы идентификации и систематизации сортов.
Развитие методов молекулярной биологии, в частности, таких как: рестрикционный анализ, полимеразная цепная реакция (ПЦР)- амплификация ДНК, секвенирование ДНК (определение олигонуклеотидной последовательности ДНК) привело к появлению нового класса молекулярно-генетических маркеров — фрагментов ДНК, соответствующих нуклеотидным последовательностям, входящих непосредственно в структуру агрономически важного гена или сцепленных с ним.
Возможности ДНК-маркеров во много раз превосходят потенциал изоферментов или запасных белков. Кроме того, проявление таких 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 генов, контролирующих хозяйственно ценные признаки, в процессе селекции и обеспечить создание новых сортов с целым комплексом заданных свойств.
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 его возделывания, в том числе и России, является пирикуляриоз, вызываемый грибом Pyricularia 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 генов резистентности.
Цель и задачи исследований^ Целью работы являлась разработка молекулярно-генетических маркеров для идентификации селекционно
важных генов и на основе этого создание исходного материала риса, устойчивого к пирикуляриозу.
В проводимых исследованиях были поставлены следующие задачи:
1. Создать внутригенную ко доминантную ДНК-маркерную систему
идентификации гена устойчивости риса к пирикуляриозу Pi-ta.
Провести поиск доноров гена Pi-ta в исходном материале ВНИИ риса.
Осуществить перенос генов широкого спектра устойчивости к пирикуляриозу Pi-1 и Рі-33 в генетическую плазму отечественного сорта риса, используя молекулярные маркеры, тесно сцепленные с целевыми генами.
Научная новизна исследований.
1. Впервые создана кодоминантная внутригенная ДНК-маркерная
система на основе полимеразной цепной реакции, позволяющая
идентифицировать аллельное состояние гена устойчивости к пирикуляриозу
Pi-ta.
2. Изучено 104 предселекционные линии ВНИИ риса разработанной
маркерной системой гена Pi-ta .
3. Получены сортообразцы, несущие гены устойчивости к
пирикуляриозу Pi-1 и Рі-33 в гомозиготном состоянии и обладающие
комплексом признаков, соответствующих местным агроклиматическим
условиям.
Практическая значимость.
Показана эффективность применения созданной кодоминантной внутригенной ДНК-маркерной системы для обнаружения гена резистентности к пирикуляриозу риса Pi-ta и ведения маркерной селекции на устойчивость к данному патогену.
Полученные растения риса и их семена, несущие гены Pi-1 и Рі-33, могут быть использованы как доноры указанных генов в селекционных программах на устойчивость к пирикуляриозу. Созданные образцы, в отличие от линий зарубежной селекции с данными генами, имеют период вегетации, вегетационный период и морфотип близкий к отечественным сортам.
Основные положения, выносимые на защиту:
внутригенная кодоминантная ДНК-маркерная система идентификации гена устойчивости риса к пирикуляриозу Pi-ta;.
поиск доноров гена Pi-ta в банке данных генетических ресурсов ВНИИ риса;
характеристика созданных сортобразцов риса на генетической основе отечественного сорта Виктория, несущих гены широкого спектра устойчивости к пирикуляриозу Pi-1 и Рі-33
- применение молекулярно генетических методов для отслеживания
селекционно важных генов и на основе этого создание исходного
материала риса, устойчивого к пирикуляриозу.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на заседаниях методического совета ВНИИ риса в 2006-2009 гг., а также были представлены на V Московском международном конгрессе (Москва 16-19 марта 2009 г), IX молодежной научной конференции (Москва, 8 апреля 2009 г.)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе одна в изданиях рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследований, результатов и их обсуждения, выводов и списка литературы. Работа изложена на страницах машинописного текста, включающих 16 таблиц и 13 рисунков. Список использованной литературы включает153 источника, в том числе - 106 иностранных авторов.
