УДК 631.5.527

МОНОСОМНЫЙ АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ ИНТРОГРЕССИРОВАННОЙ ЛИНИИ ПШЕНИЦЫ 337 К 56-ОЙ РАСЕ ЛИСТОВОЙ РЖАВЧИНЫ.

Зияева Г.К.

Ведущее место среди зерновых культур занимае пшеница. Она возделывается в различных природно-климатических регионах Казахстана. При внедрении интенсивных технологий возделывния зерновых культур из-за особого микроклимата в посевах резко вохростает вредность листостебельных патогенов. Создание болезноустойчивых сортов затурдняется вирулентные к ним биотопы. Особенно быстро развиваются популяции возбудителя бурной ржавчины, которая является причиной больших потерь и недобора урожая в годы эпифитотий [1,2,3].

Применение химических средств защиты растений, которые предусматриваются в этой технологии связаны не только с огромными затратами средств, но и, смаое главное, с отрицательным воздействием на окружающую среду. Кроме того, химический метод не всегда гарантирует результативный эффект, и это отностится к ржавчинным болезням зерновых культур.

Значение устойчивости сортов в увелечении производства продукции сельского хозяйства даны в трудах по иммунитету растений академиком Н.И.Вавиловым. [4]

Патогену – как микроорганизму, присущ формообразовательный процесс. Любой новый ген устойчивости в благоприятном для птогена условиях постопенно с геном вирулентности может быть блокирован комплементарном геном вирулентности. Это способствует развитию различных болезней. В связи с этим, изучение проблемы устойчивости мягкой яровой и озимой пшеницы к листовым заболеваниям и пути ее решения относятся к актуальным вопросам селекции на иммунитет [8,9].

Изучение наследования устойчивости пшеницы к болезням представляет собой сложную проблему, паскольку приходится иметь дело, с двумя биологическими системами: с одной стороны – растение – хозяин, с другой паразит. В настоящее времия при изучении генетики устойчивости особое значение приобретает метод моносомного анализа, который дает возможность определить генетический вклад каждой хромосомы в наследовании признака.

Особенно этот анализ широко используется при изучении генетики оустойчивости к болезням мягной пшеницы [5,6]. При этом удается произвести поиск генов устойчивости и перспективного устойчивного материала среди региональных коллекций и коллекции ВИРа и СИММИТ, рекомендовать его для практической селекции и проведения работы по хромосомный инженерии т.е. для межсортового хромосом.

Значителный роль в селекции на устойчивость принадлежит исходному материалу. Н.И.Вавилов [1] первый обратил внимание на то, что устойчивые к болезням формы следует искать в центрах происхождения культурных растений, где они могли возникать в результате длительной эволюции. Так, иммуная к целому ряду болезней T.timopheevii произрастает в Закавказье – центре происхождения многих видов культурной пшеницы. При скрещивании ее с сортами мягкой пшеницы, в Вире Скурыгиной Н.А., О.Г.Григорьевой, С.И.Трайниной, а в институте цитологии и генетики СО РАН Е.Б.Будашкиной, Л.П.Солоненко и М.Х.Коробейниковым [7] получены линии, обладающие высокой устойчивостью к бурной и стеблевой ржавчинам.

Данное исследование посвящено изучению интрогрессированной линии 337, полученной от сложной гибридизации сорта Казахстанская 3 ( T.aestivum, 2n=42) c T.Timopheevi (2n=28) и последующим двухкратным насыщающим скрещиванием. В дальнейшем из гибридного потомства путем многократного отбора выделена устойчиввя к бурной, желтой и стеблевой ржавчине с отличным качеством зерна линия – 337. Устойчивость к бурной ржавчине линии 337 идентифицированы с помощью тестерных линий Тэтчер (Т.Lr9; T.Lr19; T.Lr23; T.Lr24; T.Lr26; T.Lr29).

Материал и методы исследований

Объекты исследования: Сорта Казахстанская3, Безостая1, вид T.Timopheeviі, интрогрессиванная линия 337 и гибриды Ғ₁, Ғ₂.

Цитологический анализ. Для проведения цитологического анализа растения фиксировали утром с 7 до 9 часов. Для фиксации использовали смесь Карнуа. При цитологическом анализе идентифицировали моносомные и дисомные растения и проводили наблюдения над правильностью процесса меоза. Анализировали нарушения в метафазе 1 (М1), анафазе 1 (А1) и в тетрадах. В целом, цитологический анализ мейоза проводили по общепринятой методике//. При идентификации моносомных линий и гибридов Ғ₁ картины различных фаз микроспорогенеза анализировали с помощью микроскопа МБИ-3, фотографировали на пленку «Микрат 200» фотоаппарата «Зорький». Оценку устойчивости к твердой гловне по международной шкале Майнса.

Метод моносомного анализа. При проведении моносомного анализа изучаемый по определенному признаку сорт скрещивается с каждой из 21 моносомных линий, используемых в качестве материнского родителя. Из популяции дискомиков и моносомиков в поколении Ғ₁ цитологическии идентифицируются моносомные растения, у которых унивалентная хромосома принадлежит исследуемому сорту. Анализ моносомных гибридов Ғ₁ позволяет установить характер наследования признаков и предварительно локализировать ген или гены, контролирующий исследуемый признак. Оканчательную локализацию доминантного гена проводят в расщеляющемся поколении Ғ₂ по отклонению от ожидаемого отношения доминантных и рецессивных фенотипов. Если признак определяется одним доминантным геном,то большинство особей будет иметь расщепление по фенотипу в отношении 3:1. Если исследуемый признак контролируется по фенотипу в отношении 9:3:3:1, 9:7, 13:3, или 15:1. Потомство Ғ₂, резко отличающиеся по соотношению альтернативных признаков от ожидаемого отношения позволяет выделить хромосомы, несущие основные гены, которые контролирует изучаемый признак.

Результаты исследования

Результаты гибридов Ғ₂ от скрещивания линии – 337 изогенными линиями Тэтчер показали, что все гибриды расщепляются на устойчивые и восприимчивые растения, соответствующие дигенному наследованию. При этом от скрещивания Lr 9 с линией – 337 фактическое соотношение устойчивых растений к воспримчивым соотвестванию к теоретическому отношению 13:3, значение Х² =1,46; с Lr19, 3:1, Х²=1,46; с Lr23, 15:1, Х²=1,46; с Lr24, 13:3, Х²=1,46; с Lr26, 15:1, Х²=1,46; с Lr29, 13:3, Х²=1,46 (таблица 1).

Расщепление в гибридном потомстве Ғ₂ позволяет считать, что гены устойчивости линии – 337 не аллельные высокоэффективным в наших условиях тестерным генами Lr9; Lr19, Lr23, Lr24, Lr26, Lr29. Это свидетельствует о наличии у этой линии новых генов устойчивости к бурой ржавчине. Новый, неизвестный ген, нами временно обозначен как – LrН.

Необходимым условием, после идентификации устойчивости к болезням у доноров является их хромосомная локализация. В связи с этим для локализации генов устойчивости линии – 337 использовали серию моносомных линий сорта Казахстанская 126. На базе серии моносомных линий сорта Казахстанская 126 были локализованы гены, контролирующие признак устойчивости к бурой ржавчине КазНИИ земледелия. Испытание линии – 337 на инфекционном фоне лабаратории иммунитета растений НПЦ и земледелия

Таблица 1. Расщепление по устойчивости к бурой ржавчине от скрещивания линии – 337 с изогенными линиями Тэтчер

Комбинация скрещивании	Число растен. Ғ2	Соотношение устойчивых растений к восприймчивым		Х^2	Р
		Фактическое	Теоретическое
Lr9 х линия -337	120	96:24	13:3	0,12	0,50-0,25
Lr19 х линия -337	127	95:32	3:1	0,01	0,90-0,75
Lr23 х линия -337	147	136:11	15:1	0,46	0,90-0,75
Lr24 х линия -337	140	106:34	13: 3	2,80	0,50-0,25
Lr26 х линия -337	153	140:13	15:1	1,26	0,50-0,25
Lr29 х линия -337	164	132:32	13:3	0,28	0,90-0,75

показало, что она устойчива к 56 расе бурной ржавчины. Тип поражения линии – 337 к бурной ржавчине - «0», желтой – «1», стебелвой – «0». У сорта Казахстанская 126 наблюдалась сильная восприимчивость к этим видам ржавчины (тип поражения «4»).

Анализ родительских форм гибридов Ғ₁

Результаты анализа гибридов Ғ₁, как дисомных, так и моносомных комбинаций скрещивания показали доминантный характер наследования устойчивости взрослых растений (таблица 2).

Таблица 2. Реакция родительских сортов и гибридов на поражения бурной ржавчиной

Гибриды	Кол-во изученных растений	Соотношение фенотипов
		R	S
Каз. 126	150	0	150
Линия -337	187	187	0
Каз. 126 х линия 337	116	116	0
Ғ1 моно Каз. 126 (1А 7D) х линия -337	228	228	0

Как видно из данных таблицы 2 у всех гибридных комбинациях отсуствуют воспримчивые растения.

Анализ гибридов Ғ₂ от скрещивания моно Казахстанская 126 х линия -337

Расщепление по устойчивости к бурой ржавчине в фазе флаг-листа анализировали в популяциях гибридов Ғ₂, полученных от самоопыления моносомных гибридных растений Ғ₁. Изучение потомства Ғ₂ эуплоидной комбинации гибридов соотношения (устойчивых –R и восприимчивых –S) фенотипов соответствовали моносомному (Х²=0,11) наследованию (таблица 3). Отклонения наблюдались в комбинациях от скрещивания Линия -337 с моносомным линиями по хромосомам 5А, 1В, 2В и 4В.

Таблица 3

Расщепление по устойчивости к бурой ржавчине популяции в Ғ₂ от скрещивания моно Казахстанская 126 х линия -337 (фазе флаг-листа)

Гибрид	Соотношение фенотипов		Х^2 3:1
	R	S
Моно 1А 2А 3А 4А 5А 6А 7А 1В 2В 3В 4А* 5В 6В 7В 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7D Дисомики Ғ2 Каз. 126 х линия -337	62 69 72 117 186 61 164 84 122 112 156 104 82 97 100 110 106 100 88 124 113 201	13 15 23 17 16 12 40 42 25 36 40 30 25 38 31 35 30 35 28 38 27 64	2,35 2,28 0,03 3,00* 31,43*** 2,85 0,78 4,64* 5,01* 0,03 0,16 2,20 0,15 0,36 0,71 0,12 1,57 0,63 0,07 0,04 0,20 2,43 0,11

Примечание: Х² _st {6.0; 9,2; 13,8

*-Р<0,05; ***-Р<0,001

Расщепление в линии 5А на устойчивых растений и 16 восприимчивых (Х²=31,43) показало значительное отклонение теоретически ожидаемого 3:1. Это позволило считать хромосому 5А линии-337 критической в определении устойчивости к бурой ржавчине. Гибриды по хромомомам 1В (Х²=4,67) и 2В (Х²=5,01) также дали достоверное отклонение по сравнению с контролем. Повидимому, эти хромосомы несут гены модификаторы, повышающие устойчивость этой линии. Однако, в литературных источниках имеются другие сведения о том, что гены, локализованные в хромосоме 5А у ряда образцов ВИР и КазНИИ земледелия обеспечивают высокий тип устойчивости («0», «1») к 56 расе биотопа юга – Казакхстана [10]. Вероятно, эти гены являются другим, отличающимися от уже известных генов с типом устойчивости «2» взрослых растений к популяции бурной ржавчины. По данным Одинцовой И.Г. в хромосоме 1В локализованны другие гены Lr26 и Lr33. Ген Lr26 находится в сегменте хромосомы ржи-1R, транслоцированной в 1В хромосоме мягкой пшеницы от сорта ржи Petcus. Эта тарнслокация хорошо маркирована глиадиновым спектром, что было испоьзовано для идентификации гена Lr26 [11].

Таким образом, главный ген устойчивости к бурой ржавчине, локализованный нами морфологический маркированной хромосоме 5А сокращает объем цитологического анализа.

Выводы

1. Получена интрогрессированная линия -337, обладающей хорошим качеством зерна и универсальной устойчивостью к видам ржавчины.

2. Устойчивость линии -337 имеет доминантный характер наследования.

3. Ген, контролирующий устойчивость к листовой ржавчине линии -337 локализован в морфологической маркированной 5А хромосоме.

Литература

1. Yang T.M., Shu W.Y., Shen K.Q. Monosomic analysis of stripe rust and leaf rust resistance genes in winter wheat varieties Luqiyu and Yantar // Euphitica. 1990.-Vol.8 №1.-P.83-86.

2. Бодаева Е.Д., Бодаева Н.С., Энно Т.М. Замещение хромосом в потомстве гибридов Tritikum aestivum Triticum timopheevii, устойчивых к бурой ржавчине и мучнистой росе // Генетика. -1995. Т.31, №1.-С.89-92.

3. Филипченко Ю.А. Генетика мягких пшениц. –М.:-Наука. 1979.-С.292.

4. Вавилов Н.И. Научные основы селекции пшеницы.-М.:-Наука, 1979-309с.

5. Mollers C., Ighal M.C.M., Robbelen G. Efficient production of doubles haploid Brassica parus plant by colchicines treatment of microspores // Euphytica. 1994. –Vol.75 №1-2.-P95-104.

6. Sears E.R. The aneuploids of common wheat // Univ. Mis. Agric. Exp. Stst. Res.Bull., 1954.-Vol.572,-P.1-59.

7. Будашкина Е.Б., Солоненко Л.П., Коробейников М.Х. Цитологическое и биохимическое изучение интрогрессивных линий мягкой пшеницы, устойчивых к болезням // Сб. Научн., тр. Характеристка генома некоторых видов сельскохозяйственных растений.-Новосибирск. 1990.-С.159-169.

8. Воронкова А.А. Генетическо-иммунологические основы селекции пшеницы на устойчивость к ржавчине // Сб. Научн. Тр. –М., 1980.-С.5-10.

9. Дрохов Е.А. Устойчивость к бурной ржавчине гибридов озимой пшеницы //Селекция и семеноводство. -1992 №1.-С.16-18.

10. Шулембаева К.К. Автореферат докторской диссертации, 1999.

11. Одинцова И.Г., Смирнова А.А., Михайлова Л.А. Анпилогова Л.К., Кузнецова Е.В. Идентификация генов устойчивости пшеницы к грибным заболеваниям (Методическоеуказания) // Ленинград, 1989.-С.34.