Формирование генетических ресурсов и их использование в селекции ячменя (стр. 8 )

Поиск сырья для производства биофортифицированной продукции является актуальным в мировой практике. Коллекция впервые изучена по содержанию Fe и Zn в зерне. Диапазон изменчивости содержания Fe составлял 30,4-52,6 мг/кг. Более высоким значением по сравнению со всеми стандартами обозначились более 34% образцов с показателем выше максимума стандарта Arta - 40,5 мг/кг. Наиболее высокими показателями по содержанию Fe в зерне отличались следующие генотипы: №53-86-20 - 47,9 мг/кг, №36-86-11 - 48,9 мг/кг, № 000-99-6 - 49,4 мг/кг, №83-84-11 - 49,9 мг/кг, №38-84-11 - 50,9 мг/кг, №24-99-4 - 51,0 мг/кг, №92-99-4 - 51,4 мг/кг, №36-84-5 - 52,6 мг/кг и др.

Содержание Zn варьировало в более широких пределах от 30,8 мг/кг у №18-00-10 до 63,4 мг/кг - у №36-84-5 при данных st: минимум Arta - 30,9 и максимум для Crest-6 - 39,0 мг/кг. Более 34% образцов имели значение показателя выше, чем максимальное значение стандарта 39 мг/кг. Значительное превышение максимума стандарта - на 40% и более по этому показателю отмечены для следующих генотипов: №44-80-1 – 54,5 мг/кг, №44-80-20 – 57,7 мг/кг, № 000-80-3 – 58,6 мг/кг, №83-84-11 – 60,7 мг/кг, №4-83-2 – 61,9 мг/кг, №36-84-5 – 63,4 мг/кг и др.

Таким образом, исследуя коллекционный материал ярового ячменя в засушливых условиях Сирии, выделены образцы по комплексу ценных признаков, которые могут быть использованы в качестве родительских форм в программах гибридизации на конкретный признак.

6 Дигаплоидные линии ярового ячменя как источник генетического разнообразия для селекции

В стратегиях селекционных программ на современном этапе определены место и значимость новых биотехнологий (Ницше, 1980; Шамина, 1984; Сидоров, 1990; Рахимбаев и др., 1992, 2010; Карабаев, 1994; Джардемалиев, 1984; Бутенко, 1999; Рябушкина и др., 2009; Шумный, 2010 и др.). Ускоренная стабилизация расщепляющихся линий и возможность ранней эффективной оценки гибридных популяций - основные преимущества гаплоидии in vitro (Наволоцкий, 1985, 1986, 1989; Devaux, 1988; Snape et al, 1981, 1986, 1992; Неттевич, 1989; Анапияев, 2000; Жамбакин, 2002; DePaum et al, 2010 и др.).

Нами создан ряд дигаплоидных линий ячменя (ДГ-линии) на основе F2 гибридных комбинаций (Искаков и др., 1996, 1998, 1999; Сариев, Терлецкая и др., 1997): Одесский 100 х 5/84-2; Одесский 100 х 93/80-3; Г 1344/1355 х Одесский 100; Одесский 100 х 44/81-68; 44/81-68 х Одесский (таблица 11).

Таблица 11- Получение удвоенных гаплоидов ярового ячменя

Гибридная комбинация F2	Кол-во опыленных цветков, шт.	Завязы-ваемость, %	Прорастание зародышей, %	Кол-во дигапло-идов, шт.
Г1344/1355х Одес.100	238	43.0±0.32	15.0± 0.05	4
44/81-68 х Одес. 100	644	35,0±0,02	14,0± 0,04	1
Одес.100 х 93/80-3	30	18,0±0,70	21,0± 0,06	1
Одес.100 х 5/84-2	271	51.0±0.03	29.0±0.07	1
Одес.100 х 44/81-68	20	67.0±0.11	40.0±0.08	2
Г1344/1355х39/84-2	242	56.0±0.32	23.0±0.04	2
Одес.100хГ1344/1355	138	58.0±0.04	31.0±0.07	1
5/84-2 х Г1344/1355	112	45.0±0.05	8.0±0.08	1

6.1 Селекционно-генетическое изучение дигаплоидных линий ячменя

6.1.1 DUS-тестирование дигаплоидных линий, диких сородичей, перспективных форм ячменя

Созданные дигаплоидные линии идентифицированы нами по 33 морфологи-ческим признакам УПОВ, описывающих стебель, лист, зерно в балльной системе ( и др., 2001). Отмечена константность для всех изученных образцов по 17 признакам. Разрешающая способность морфоло-гических показателей для дифференциации дигаплоидов была обусловлена 14 признаками. Уникальными по степени выраженности показателя «длина первого сегмента стержня колоса» оказались линии ДГ-26 (очень короткий, < 2 мм) и ДГ-32 (длинный, 4-5мм). Только зерновки линий ДГ-26 и ДГ-29 характеризовались «коротким типом опушения основной щетинки». Важным признаком, определяющим продуктивность колоса, является его плотность. ДГ-линии по этому показателю разбились на две группы: колос средний по плотности (ДГ-27, ДГ-29, ДГ-36) и колос рыхлый (ДГ-26, ДГ-32).

6.1.2 Электрофорез гордеина в идентификации дигаплоидных линий ячменя

Дигаплоиды идентифицированы электрофорезом запасного белка зерна - гордеина. Выявлено 9 типов спектров, обусловленных вариациями 49 компонентов a-, b-, g - и w - зон. Показана стабильность спектра гордеина в репродукциях, что является одним из свидетельств гомозиготности дигаплоидов. Частота встречаемости компонентов гордеина зерна внутри дигаплоидных линий варьирует в пределах от 49 (32 линия) до 61 (6, 26 и 29 линии) (Алимгазинова, 2001; Орозалиева и др., 2004). Сравнительно высокая изменчивость компонентного состава гордеина установлена для всех зон, но относительно ниже изменчивость была в a-зоне (в основном, от 33 до 44). Биохимическая идентификация подтвердила гомозиготность полученного материала.

6.1.3 Изоферменты в описании дигаплоидов ячменя

В ряде исследований показана высокая разрешающая способность полиморфных ферментных систем в регистрации мировой коллекции различных культур (Matsuura, 1986; 1999). Сортообразцы и дигаплоидные линии ячменя анализировали по 9 энзимкодирующим локусам, ответственным за катодную пероксидазу (РRX), малатдегидрогенезу (МДН), алкогольдегидрогеназу (АДН), эстеразу (ЕSТ), 6-фосфоглюконатдегидрогеназу (6 - PGD) и b-амилазу (b-АМУ) (Туруспеков и др. 1999; и др., 1999; Aлимгазинова и др., 2001).

Информативность локусов для образцов была различна. Локусы Adh 1 и Est 1 были мономорфны для всех анализированных образцов. По Est 5, Prx, 6-Pgd 1 и 6-Pgd 2 обнаружен значительный уровень генетической изменчивости. Установлены два аллеля по локусу Prx 3. Для большинства линий и сортообразцов выявлен аллель “в”, а для 5/84-2 - “а”. Электрофорезом РRХ исходных форм Одесский 100 и 5/84-2 и их ДГ-линий установлена однородность ДГ-33 и ДГ-34. Оба аллельных варианта, с частотой встречаемости аллеля “а” - 0,14 и 0,17 обнаружены для ДГ-32 и ДГ-35, соответственно. Анализ спектров катодных изопероксидаз проростков ячменя показал однородность ДГ-35, наследовавшей аллель “в” от сортообразца 5/84-2. Остальные линии отличались высоким уровнем изменчивости PRX, электрофореграммы которых включали не только родительские варианты, но и имели гибридную природу для некоторых из них. В результате использования генетических маркеров-ферментов выявлена информативность PRX, EST и 6-PGD для определения однородности и идентификации, а также оценки рекомбинационной способности исходных форм.

6.1.4 Биохимическое изучение зерна дигаплоидов ячменя

Гаплоидные биотехнологии в селекции рассматривают как эффективный метод получения разнообразия ценного исходного материала. В лаборатории технологической оценки качества зерна КазНИИЗР нами проведено биохимическое изучение дигаплоидов ячменя методом БИК-спектроскопии (Abugalieva A. еt al., 1998; Alimgazinova, 1999; и др., 2001). Оценивался ряд биохимических показателей как содержание белка и его фракций (альбумин + глобулин, гордеин, глютелин), а также информативные для целей пивоварения данные амилозы, пленчатости, экстрактивности. Показана значительная вариабельность между дигаплоидами по содержанию гордеина (% к суммарному белку) - 11,6-29,1; глютелина - 22,2-32,8, амилозы (%) - 13,9-25,7, по показателю пленчатости (%) - 6,9-10,3 (таблица 12).

Таблица 12 - Размах варьирования биохимических показателей зерна дигаплоидных линий ячменя (КСИ, полив, 1996-1999 г. г.)

Показатели	Диапазон
Белок, %	8,6-13,8
Альбумин + глобулин, %	3,31-4,28
Гордеин, %	1,07-3,75
Глютелин, %	2,06-3,55
Амилоза, %	13,91-25,70
Экстрактивность, %	74,35-78,79
Пленчатость, %	6,9-10,3
Урожайность, ц/га	18,0-60,0

Выявлены коэффициенты корреляции между показателями качества зерна: экстрактивность - белок (-0,94); экстрактивность - гордеин (-0,94); экстрактив-ность - глобулин (-0,88); экстрактивность - пленчатость (+0,83); белок - гордеин (+0,80); белок - глютелин (+0,74). ДГ-линии, в целом, характеризова-лись благоприятным уровнем биохимических показателей, отвечающих требованиям пивоваренных ячменей. При сравнительно низком содержании белка (8,6-13,8%) наблюдается оптимальная экстрактивность (74,4-78,8%). Данные подтверждают перспективность технологии «бульбозум» для создания ценного исходного материала ячменя.

6.1.5 Селекционное изучение дигаплоидных линий ячменя в условиях юго-востока Казахстана

Выделенные дигаплоидные линии изучались в разных звеньях селекцион-ного процесса отдела зернофуражных культур и доведены до питомника конкурсного сортоиспытания (Искаков, Сариев и др., 1996; Искаков, Сариев, Терлецкая, 1996; Орозалиева и др., 2001). Большинство дигаплоидных линий ячменя значительно превосходили стандартные номера по уровню урожай-ности, что дало основания для дальнейшего изучения их на селекционную ценность, в т. ч. в других экологических зонах страны. В таблице 13 приведены данные конкурсного сортоиспытания по урожайности нескольких ДГ-линий ячменя за период 1998-2000 гг.

Урожайность линии ДГ-26 за годы испытаний была стабильной на уровне стандарта или превосходила его даже в неблагоприятный 2000 г. Из образцов, возделываемых на полуобеспеченной богаре, выделилась линия ДГ-29, достоверно превышавшая сорт-стандарт Сауле по этому показателю.