Формирование генетических ресурсов и их использование в селекции ячменя (стр. 2 )

- на основе изучения и использования генетического разнообразия ячменя созданы и переданы в Государственную комиссию по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур Республики Казахстан 4 новых сорта ячменя, в том числе, полученные на основе дигаплоидной технологии.

Практическая ценность. Разработан Национальный механизм информационного обмена для мониторинга выполнения Глобального плана действий по генетическим ресурсам растений для продовольствия и сельского хозяйства в Казахстане. Создана паспортная база данных генетических ресурсов сельскохозяйственных растений, в том числе ячменя, для оперативного обмена информацией и семенным материалом отечественными и зарубежными исследователями. Выделены формы ячменя перспективные: по протеину (<12%); содержанию крахмала (>62%), амилозы (>25%) и по комплексу признаков соответственно направлениям селекции, включая критерии питательной ценности по показателям содержания Fе и Zn, β-глюкана в зерне. Созданы перспективные формы - дигаплоидные линии ячменя, расширяющие разнообразие культуры по хозяйственно ценным признакам и качеству зерна. На базе комплексного изучения коллекций озимой и яровых форм выделен исходный материал ячменя, который используется в практической селекции, и созданы новые сорта, адаптивные к стрессовым условиям среды.

Основные положения, выносимые на защиту:

- отечественный генофонд сельскохозяйственных культур и национальная паспортная база данных по генетическим ресурсам Казахстана в соответствии с международными дескрипторами;

- характеристика коллекций озимого и ярового ячменя по направлениям технологического использования;

- дигаплоидия как технология создания генетического разнообразия ячменя для практической селекции;

- сорта ячменя, созданные и переданные в Государственную комиссию по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур Республики Казахстан.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены на 28 научно-практических конференциях, симпозиумах, в т. ч.: на межд. конгрессе 37th IUPAC Congress “Frontiers in Chemistry: Molecular Basis of the Life Sciences” (Berlin, 1999); межд. науч. - пр. конф. «Аграрная наука - сельскохозяйственному производству Казахстана, Сибири и Монголии» (Алматы, 2000; Барнаул, 2005; Алмалыбак, 2006; Шымкент, 2009); 8th International Barley Genetics Symposium (Adelaide, South Australia, 2000); первом съезде почвоведов Таджикистана (Душанбе, 2000); 4-й межд. науч. конф. «Проблемы экологии АПК и охрана окружающей среды» (Щучинск, 2002); межд. науч.- пр. конф. «Экология и здоровье человека» (Павлодар, 2002); межд. конф. «Научное обеспечение Государственной агропродовольственной программы РК на 2003-2005 гг.» (Астана, 2003); YIII межд. конф. «Биология клеток растений in vitro и биотехнология» (Саратов, 2003); межд. конф. «Развитие ключевых направлений сельскохозяйственной науки в Казахстане: селекция, биотехнология, генетические ресурсы» (Астана, 2004); Третьем Московском межд. конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 2005); Второй Центрально-Азиатской конф. по зерновым культурам (Чолпан-Ата, 2006); на национальном семинаре по проекту ФАО - Bioversity International «Национальный механизм информационного обмена для внедрения Глобального плана действий в Республике Казахстан» (Алмалыбак, 2006); на отчете национального координатора Казахстана по генетическим ресурсам растений в рамках Консорциума Консультативной группы международных сельскохозяйственных исследований по Центральноазиатско-Транскавказской сети по генетическим ресурсам (Ташкент, 2006, 2007); межд. конф. «Genetic Resources of Biodiversity» (Баку, 2006); на региональном семинаре «Политика касательно генетических ресурсов растений и законодательство по защите сортов» (Ташкент, 2007); межд. конф. памяти «Генетические ресурсы культурных растений. Проблемы эволюции и систематики культурных растений» (Санкт – Петербург, 2009); 8th International Wheat Conference (St. Petersburg, 2010); межд. науч. конф. «Наука, техника и инновационные технологии в эпоху Великого Возрождения» (Ашхабад, 2010); межд. науч.-пр. конф. «Достижения и перспективы земледелия, селекции и биологии сельскохозяйственных культур» (Алмалыбак, 2010).

Личный вклад соискателя. В диссертационной работе обобщены результаты анализа и систематизации теоретических и экспериментальных исследований в качестве научного руководителя и ответственного исполнителя в рамках республиканской целевой программы «Сохранение, развитие и использование генофонда сельскохозяйственных культур на 2001-2005 гг. и «Прикладные научные исследования в области агропромышленного комплекса» в 2006-2009 гг. Часть исследований проведена в сотрудничестве с научно-техническим персоналом отделов биохимии и качества зерна, селекции зернофуражных культур, генофонда полевых культур Казахского НИИ земледелия и растениеводства, Актюбинской СХОС МСХ РК, которым соискатель искренне признателен. Постановка научной проблемы, теоретическое и экспериментальное решение задач, обсуждение и обобщение результатов проведены автором лично.

Публикации. Основные результаты исследований представлены 68 публикациями (20 зарубежными) в научных журналах и сборниках, в т. ч. в материалах 28 международных и республиканских конференций, в отдельном издании «Второй Национальный отчет о состоянии генетических ресурсов растений для продовольствия и сельского хозяйства в Казахстане - Country Report on the State of Plant Genetic Resources for Food and Agriculture in the Kazakhstan Republic (ФАО, 2007). Получено авторское свидетельство на сорт ярового ячменя Акжол (А. с. № 000).

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 210 страницах компьютерного текста, содержит введение, 7 глав, заключение, предложения для практической селекции и производства, 5 приложений; включает 63 таблицы, 36 рисунков. Библиографический список включает 365 наименований.

Выражаю благодарность:

•  профессору – основателю научной школы биохимиков, физиологов, биотехнологов в Казахском НИИ земледелия и растениеводства;

•  научным консультантам за постоянную методическую и консуль-тационную помощь при выполнении работы: академику АСХН РК, доктору биологических наук, профессору и доктору биологических наук, профессору ;

•  академику НАН РК, РАСХН и УААН , кандидату сельскохозяйственных наук , научно-техническому персоналу отделов генофонда полевых культур, биотехнологии, биохимии и качества зерна, селекции зернофуражных культур ТОО «Казахский НИИ земледелия и растениеводства», ТОО «Актюбинская СХОС» АО «КазАгроИнновация» МСХ РК (кандидату сельскохозяйственных наук ) за организацию совместных исследований;

•  международным организациям ФАО, Консультативной группе международных сельскохозяйственных исследований (ИКАРДА, СИММИТ, Bioversity International и др.), Aвстралийскому центру международных сельскохозяйственных исследований - АСIAR и др. за сотрудничество в области генетических ресурсов растений, создания генбанков при ТОО «Казахский НИИ земледелия и растениеводства» и ТОО «Красноводопадская СОС».

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1.  Состояние изученности проблемы (обзор литературы)

В обзоре дана оценка состояния, сохранения и проблем развития генетических ресурсов растений для сельского хозяйства и продовольствия: показано сокращение генетического разнообразия возделываемых культур, объёмные коллекции сохраняются с различной степенью риска, в селекции многих культур отмечен недостаток гермоплазмы по ряду хозяйственно ценных признаков и свойств. Проведен анализ: 1) научных работ по формированию и изучению генетических ресурсов ячменя в Казахстане; 2) различных систем маркирования в оценке биоразнообразия и идентификации зерновых (по морфологическим признакам УПОВ, белковым и молекулярным маркерам); 3) состояния и результативности селекции ячменя в республике; 4) развития биотехнологий, преимуществ гаплоидных методов, в т. ч. «бульбозум», в создании генофонда и селекции зерновых культур.

2 Условия проведения экспериментов, материалы и методы исследований

2.1 Почвенно-климатические условия и место проведения исследований

Полевые опыты были проведены в Казахском НИИ земледелия и растениеводства, в Карасайском районе Алматинской области, расположенном в предгорной зоне (740 м над уровнем моря) в 25 км к западу от г. Алматы, где климат характеризуется сравнительно мягкой зимой, прохладной и влажной весной, жарким летом и сухой осенью.

Среднесуточная температура выше +50С составляет в году 219 дней (+100С -181 день, +150С - 135 суток). В равнинных юго-восточных районах Алматинской области устойчивый переход средней суточной температуры от отрицательных значений в сторону положительных (через 00С) происходит 5-10 марта. В январе - самом холодном месяце, средняя температура воздуха колеблется от -1,90С до -7,60С, в июле - самом жарком месяце, соответственно, от +27,80С до +31,40С. Продолжительность безморозного периода в большинстве районов Алматинской области составляет 5-6 месяцев.

Среднее годовое количество осадков составляет 332-645 мм, максимальное количество осадков приходится на период март-июнь. В засушливые годы осадков бывает в 1,5-2,0 раза меньше нормы, во влажные годы – во столько же раз больше.

Продолжительность периода со снежным покровом в равнинных районах Алматинской области составляет 1,5-3,0 месяца. Глубина снежного покрова не превышает 15-20 см.

Почва – светлокаштановая, суглинистая с содержанием гумуса от 1,7 до 3,0% и общего азота – до 0,2%. Содержание валового фосфора – 0,16%, калия – около 2,0%. Глубина залегания грунтовых вод колеблется от 5 до 30 м.

2.2 Объекты и методы исследований Материалом исследований служили:

- данные коллекций (базы данных, каталоги), семенные коллекции генетического разнообразия 29 НИО МСХ и МОН РК 10 групп культур – зерновые, зернофуражные, зернобобовые, масличные, кормовые, овоще-бахчевые, плодово-ягодные, крупяные, технические, лекарственные;

- паспортная информация по более 55тыс. образцам 15 НИУ РК;