Формирование генетических ресурсов и их использование в селекции ячменя (стр. 1 )

УДК 631.527:575:633:1 На правах рукописи

АЛИМГАЗИНОВА БАЯН ШУРУМБАЕВНА

Формирование генетических ресурсов и их

использование в селекции ячменя

06.01.05 – Селекция и семеноводство

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора сельскохозяйственных наук

Республика Казахстан

Алмалыбак, 2010

Работа выполнена в ТОО «Казахский научно-исследовательский институт земледелия и растениеводства» АО «КазАгроИнновация»

Научные консультанты:	доктор биологических наук, профессор, академик АСХН РК
	доктор биологических наук, профессор
Официальные оппоненты:	доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик НАН РК
	доктор сельскохозяйственных наук, профессор
	доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Ведущая организация:	ТОО «Казахский НИИ рисоводства» АО «КазАгроИнновация»

Защита состоится 24 декабря 2010 года в 14-00 часов на заседании диссертационного совета ОД 55.05.01 при ТОО «Казахский НИИ земледелия и растениеводства» Алматинская область, Карасайский район, п. Алмалыбак, . Тел./Факс: [phone].

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТОО «Казахский НИИ земледелия и растениеводства» АО «КазАгроИнновация».

Автореферат разослан ___ ________ 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор сельскохозяйственных наук

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Генетические ресурсы растений являются биологической основой продовольственной безопасности и жизнеобеспечения любой страны. Высокая эффективность селекции достигается при наличии исходного материала с широким генетическим разнообразием, о чем свидетельствует мировая практика [, 1935].

Республикой Казахстан подписана Конвенция по сохранению биоразнообразия. Она предполагает ряд международных обязательств, в том числе, ответственность за сохранение и развитие генетических ресурсов в масштабе страны. К тому же для республики необходимость охраны и рационального использования генофонда растений определяется, прежде всего, из тенденции ограничения ареалов и разнообразия представителей культурной и дикой флоры. Многие дикие и дикорастущие сородичи культурных растений находятся под непосредственной угрозой генетической эрозии. Почти полностью исчезли староместные сорта народной селекции, которые представляют исключительный интерес как генетические источники высокой устойчивости к болезням, вредителям, холоду, засухе. Проблема усугубляется и тем, что в селекции многих культур отмечается недостаток генетического разнообразия по ряду хозяйственно ценных признаков. Объёмные коллекции растительной зародышевой плазмы сельскохозяйственных культур сохраняются с различной степенью риска.

В Концепции устойчивого развития агропромышленного комплекса Республики Казахстан на 2006-2010 годы определен перечень приоритетных культур, к числу которых относится ячмень – пластичная и устойчивая к стрессовым факторам среды культура многоцелевого назначения: продовольственного, кормового и пивоваренного ( 1967; 1993; 2002). Планируется наращивание объемов производства и переработки, использование ячменя в качестве основной фуражной культуры, ускоренное создание новых высокоурожайных сортов, устойчивых к стрессам биотического и абиотического характера, различной технологической направленности. В тексте аббревиатуры «РГП» и «ДГП» заменены аббревиатурой «ТОО» в соответствии с постановлением Правительства РК от 05.10.07 г. № 000 (см. стар. ред.)

На основании вышеизложенного, формирование, идентификация и система-тизация генофонда сельскохозяйственных культур, создание унифицированной базы данных согласно международным дескрипторам, выбор оптимальных путей сохранения, мониторинга и менеджмента агробиоразнообразия, комплексное изучение генетического разнообразия ячменя озимых и яровых форм сочетанием традиционных методов селекции и современных биотехнологических, биохимических, технологических подходов и показателей является актуальным и позволит осуществить перевод селекции культуры на качественно новый уровень.

Связь темы с планом научно-исследовательских работ и различными государственными программами. Исследования проведены в 1991-2009 годы в соответствии с республиканскими целевыми и отраслевыми программами по заданиям: Разработать новые и усовершенствовать существующие схемы, методы селекции и на их основе создать новые высокопродуктивные, устойчивые к болезням, вредителям, неблагоприятным факторам среды и с высоким качеством продукции сорта и гибриды пшеницы, ячменя, овса, кукурузы, сорго, сои, гороха с разработкой экологических основ промышленного семеноводства (Гос. регистрация № 000 РК 00228, 1991-1995 гг.); Создать новые с использованием методов генетики, биотехнологии и других биологических дисциплин устойчивые к стрессовым факторам среды, высокопродуктивные сорта и гибриды зерновых, зернобобовых, сорговых культур (Гос. регистрация № 000 РК 00292, 1996-2000 гг.); в 2001-2005 г. г. в рамках республиканской целевой программы НАЦАИ МОН РК и МСХ РК «Сохранение, развитие и использование генофонда сельскохозяйственных культур на 2001-2005 г. г.» и в 2006 -2009 г. г.- в рамках бюджетной программы МСХ РК «Прикладные научные исследования в области агропромышленного комплекса» по заданиям: 01.01.Генетические ресурсы культурного и дикого ячменя: морфологические, биохимические и технологические базы данных по сортам, коллекциям, дигаплоидам и диким сородичам (Гос. регистрация № 000 РК 00229, 2001-2005 гг.); 01.03.01.06. Селекция сортов ячменя пивоваренного для условий орошения, обеспеченной богары и неполивных земель Казахстана с урожайностью не ниже 40-50 ц/га, содержанием белка не выше 11,5%, кормового и пищевого назначения для развития комбикормовой и пищевой промышленности с урожайностью не ниже 30-35 ц/га, содержанием белка не ниже 14% (Гос. регистрация № 000РК00700, 2006-2008 гг.); 01.02.01.02. Селекция на основе биотехнологий конкурентоспособных сортов озимого ячменя, с урожайностью 40-45 ц/га, для перерабатывающей промышленности и организация их семеноводства (Гос. регистрация № 000 РК 00699, 2006-2008 гг.); 01.01.01.02. Создание национальной информационной системы по генетическим ресурсам растений Казахстана согласно международным дескрипторам (Гос. регистрация № 000 РК 00714, 2006-2008 гг.); Повышение потенциала продуктивности ячменя и овса для устойчивого производства зерна в основных зерносеющих регионах Казахстана (Гос. регистрация № 000 РК 00936, 2009-2011 гг.); в рамках международных проектов: Plant genetic conservation, documentation and utilization in Central Asia and the Caucasus (ACIAR, 2004-2005 гг.); PR30755 UNDP Национальный механизм информационного обмена для мониторинга выполнения Глобального плана действий по генетическим ресурсам растений для продовольствия и сельского хозяйства в Казахстане (ФАО, 2005-2007 гг.); Второй Национальный отчет о состоянии генетических ресурсов растений для продовольствия и сельского хозяйства в Республике Казахстан (ФАО, 2007 г.).

Цель исследований - формирование генетических ресурсов ячменя для создания исходных форм и сортов различной технологической направленности, адаптированных для экологических зон Казахстана.

Задачи исследований:

- формирование отечественного генофонда сельскохозяйственных культур: сбор, анализ, систематизация и создание национальной базы данных согласно международным дескрипторам;

- изучение генетического разнообразия озимого ячменя по селекционным, биохимическим и технологическим показателям для использования в практической селекции;

- формирование генетических ресурсов ярового ячменя по комплексу хозяйственно-ценных признаков и биологических свойств, отбор наиболее ценных для создания исходного материала;

- создание технологией «бульбозум» дигаплоидных линий ячменя для расширения генетического разнообразия и изучение их ценности для использования в селекции;

- ранжирование генотипов ячменя по технологической направленности (пивоваренное, кормовое, крупяное) и питательной ценности методами биохимии для дифференциации в селекционном процессе;

- создание и передача в Государственную комиссию по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур Республики Казахстан новых сортов ячменя на основе многообразия генетических ресурсов, комплекса традиционных и биотехнологических методов, биохимических и технологических показателей.

Научная новизна работы:

- впервые сформирована коллекция сельскохозяйственных культур ex situ в условиях централизованного сохранения; разработана стратегия и прогноз модели сохранения, рационального развития и использования генетических ресурсов сельскохозяйственных растений в Казахстане;

- создана национальная паспортная база данных по сельскохозяйственным культурам, в т. ч. по ячменю, для обеспечения информацией и образцами отечественных и зарубежных селекционеров, фермеров и специалистов других отраслей;

- впервые в Казахстане проведено комплексное изучение биоразнобразия озимого ячменя с целью обоснования его конкурентоспособности как сырья для комбикормовой и пивоваренной промышленности; выделены ценные генотипы для селекционных питомников;

- изучена коллекция ярового ячменя по селекционным, биохимическим, технологическим показателям, в т. ч., впервые по содержанию Fе и Zn, β-глюкана, как показателям пищевой ценности зерна;

- впервые в Казахстане технология «бульбозум» ячменя доведена от стадии лабораторной разработки до создания новых сортов и коммерческого использования; показана эффективность гаплоидной биотехнологии для расширения генетического разнообразия ячменя: дигаплоидные линии оценены по белковым маркерам, биохимическим показателям и морфологическим признакам УПОВ, выделенные формы идентифицированы по хозяйственно-ценным признакам как новые исходные формы;