• Ешқандай Нәтиже Табылған Жоқ

СКРИНИНГ ОБРАЗЦОВ ПШЕНИЦЫ, УСТОЙЧИВЫХ К ДЕФИЦИТУ ВЛАГИ

In document Х А Б А Р Л А Р Ы (бет 60-66)

N E W S

OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE REPUBLIC OF KAZAKHSTAN SERIES OF BIOLOGICAL AND MEDICAL

ISSN 2224-5308

Volume 6, Number 318 (2016), 60 – 65

A. I. Sedlovsky, L. N. Tyupina, A. I. Tezhenova

Institute of Biology and Biotechnology of MES RK, Almaty, Kazakhstan.

E-mail: [email protected]

SCREENING OF WHEAT SAMPLES RESISTANТ

ISSN 2224-5308 Серия биологическая и медицинская. № 6. 2016 образцов с использованием лабораторных методов, а затем их полевое испытание в стрессовых условиях и широкое использование экологической оценки перспективных образцов позволяет достичь положительных результатов в повышении засухоустойчивости пшеницы.

Ключевые слова: пшеница, селекция, засухоустойчивость, экологическое испытание.

Введение. Чтобы удовлетворить потребности в продовольствии растущее население мира, которое увеличится до 8,5 млрд. до 2025 г. [1] необходимо повышение продуктивности сельско- хозяйственных культур и прежде всего пшеницы.

Казахстан входит в пятерку лидеров в мире по производству и экспорту пшеницы на душу населения, но потенциал этой отрасли еще не используется в полной мере. Одна из причин этого заключается в низкой урожайности зерновых культур, обусловленной тем, что природно-клима- тические условия в основных зерносеющих регионах Казахстана относятся к зоне рискованного земледелия. Необходимо продолжить технологическую модернизацию отрасли, увеличить вало- вые сборы культур, ориентированных на экспорт, внедрять новые высокопродуктивные сорта [2].

Недостаток водных ресурсов – одна из главных проблем в мировом производстве пшеницы.

Более половины посевов мировой пшеницы, составляющих 237 млн. га, периодически подвер- гаются засухе. В развивающихся странах – это 45%, или 120 млн. га [3]. В связи с этим иссле- дование закономерностей устойчивости пшеницы к засухе и создание засухоустойчивых образцов и сортов пшеницы является особенно актуальной проблемой.

К сожалению, запаса генетического материала у сортов мягкой пшеницы недостаточно для решения этой проблемы [4-6]. Более того, ее генофонд в значительной степени обеднен из-за ши- рокого распространения однотипных сортов с перекрывающимися родословными. Неисчерпаемый резерв хозяйственно-ценных признаков для улучшения этой главной продовольственной культуры земного шара представляет генофонд многочисленных родственных видов и родов пшеницы [7-9].

Увеличение генетического разнообразия сортов пшеницы как критерия повышения продук- тивности возможно с использованием генетических ресурсов местных сортов и диких сородичей.

Однако существует лишь небольшое число сородичей пшеницы, чьи хромосомы способны конъю- гировать с хромосомами пшеницы и, следовательно, чьи полезные гены могут быть переданы пшенице обычными селекционными методами. Для большинства же диких сородичей необходимо использовать специальные приемы геномной и хромосомной инженерии с тем, чтобы их генетическое разнообразие преобразовать в форму, доступную для традиционной селекции [10].

В связи с этим разработка и использование эффективных методов использования генофонда дикорастущих сородичей для улучшения пшеницы принадлежит к числу наиболее актуальных проблем генетики и селекции.

Методы исследования. Для создания засухоустойчивых форм необходимы методы быстрой и массовой оценки потенциально засухоустойчивых форм на ранних этапах селекционного процесса.

Известны различные лабораторные и полевые методы диагностики засухоустойчивости куль- турных и дикорастущих видов [11-16]. Однако актуальной задачей остается использование лабора- торных и полевых методов быстрой оценки и отбора засухоустойчивых образцов [17].

Материалом для исследования служили перспективные образцы яровой мягкой пшеницы, созданные на основе гермаплазмы диких сородичей.

В лабораторных условиях использовали методику оценки засухоустойчивости по степени прорастания на растворах сахарозы [18].

Семена пшеницы выращивали в чашках Петри, при температуре 21 С, в течение 3 и 7 суток.

Результаты исследования. Лабораторная оценка засухоустойчивости диких злаков по прорастанию на растворе сахарозы показала их высокую степень засухоустойчивости от среднеустойчивых до высокоустойчивых. Высокоустойчивыми от 81 до 99% были Triticum macha, Tr. Kiharae, Tr. dicocum, Tr. monococcum, Tr. psevdomonococcum, Tr. sinssaja, Tr. Psevdomonococ- cum, Tr. spelta, Aegilops triansialis, Ae. ovata. Энергия прорастания семян на 3 сутки была высокой (80-99%) у Tr. macha, Tr. monococcum, Tr. sinskaja, Tr. psevdomonococcum, Ae. triansialis.

Наибольшей потециальной устойчивостью к засухе по прорастанию на растворе сахарозы обладали 18 образцов: №№ 1239, 4292, 3233, 4400, 259/07, 3380, 1256-09, 2690, 1258, 488, 3531, 340, 4435, 2713, 4297, 2425, 2354, 2694 (рисунок 1).

Рисунок 1 – Прорастание на растворе сахарозы Женис х Tr.macha

В комплексе факторов, определяющих засухоустойчивость и урожайность растений на ранних этапах, большая роль принадлежит первичной корневой системе [19]. В зависимости от того, насколько велика усвояющая поверхность корней, как глубоко они проникают в почву, как быстро идет этот процесс, растения неодинаково переносят недостаток влаги в период засухи. Повышение температуры ускоряет начало появление корней, но в то же время уменьшает их число [20].

Известно, что в засушливых условиях большое значение для развития растений имеет форми- рование корневой системы: 3-6 зародышевых корней, играющих большую роль в жизнедеятель- ности растения, и вторичной корневой системы (узловые корни). Боковые побеги появляются из узла кущения несколько раньше узловых корней – при формировании 3-го листа. В процессе кущения всего образуется от 1 до 6 узловых корней, как одному из основных показателей засухо- устойчивости. Нами было изучено количество зародышевых корней в засушливых условиях агро- фирмы «EVVA» (п. Караой Алматинской области) у 70 образцов пшеницы в период 2-3 листьев. В качестве стандартов были взяты засухоустойчивые сорта Акмола-2, Эритроспермум-841, Саратовская-29, Казахстанская-10.

По числу зародышевых корней, темпу их развития и образованию листьев выделились 15 образцов: №№ 4148, 4400, 4292, 3233, 3340, 3531, 2690, 4435 (Лютесценс-782/153 х Triticum Kiharae), 2713 (Женис х Aegilops triaristatum), 4297 (Лютесценс-782/153 х Triticum Kiharae), 2354 (Пшенично пырейный гибрид х Лютесценс-239), 2694 (Женис х Aegilops triaristatum), 1239, 2425, 488. По рассматриваемым признакам они превысили показания лучшего стандарта.

В условиях КазНИИЗиР отобрано 15 перспективных образцов, коррелирующих с засухоустой- чивостью по морфологическим признакам. Семь из них по признакам продуктивности колоса:

количество колосков на главном колосе, количество зерен на колосе, масса зерна с колоса превышали по этим признакам лучший стандарт Казахстанская-10.

В результате анализа вклада морфологических признаков в продуктивность засухоустойчивых межвидовых гибридов пшеницы в условиях с минимальным выпадением осадков в агрофирме

«EVVA» и КазНИИЗиР установлено, что в условиях засухи имеет место уменьшение количества колосков и соответственно количества зерен в колосе и массы зерна с колоса. Вместе с тем для потенциально засухоустойчивых образцов, как правило, характерно полноценное формирование колоса. Эта особенность хорошо прослеживается у сортов являющихся стандартами по засухоус- тойчивости. Это такие сорта, как Казахстанская-10, Саратовская-29, Эритроспермум-841, Акмо- ла-2. Наблюдается зависимость озерненности колоса и выполненности зерна от длины последнего междоузлия (рисунок 2).

Анализ связи длины последнего междоузлия и выноса колоса с высотой растения у потен- циально засухоустойчивых образцов в условиях богары свидетельствует о том, что вынос колоса составляет большую часть длины стебля, а вынос колоса соответственно составляет практически половину длины последнего междоузлия. Корреляция признаков «длина последнего междоузлия»

ISSN 2224-5308 Серия биологическая и медицинская. № 6. 2016

Рисунок 2 – Выраженность признаков в условиях с минимальным выпадением осадков

и «вынос колоса» составляет r = 0,5, высота растения с длиной последнего междоузлия r = 0,6.

Поэтому высота растения и вынос колоса являются лучшими показателями устойчивости растений пшеницы к засухе.

Высокая корреляция наблюдается между длиной главного колоса с количеством зерен в главном колосе (r = 0,8); длиной главного колоса с массой зерна с главного колоса (r = 0,9); коли- чества зерен на главном колосе с массой зерна с главного колоса (r = 0,7), массы 1000 зерен с коли- чеством первичных корней (r = 0,8); массы 1000 зерен с длиной первичных корней (r = 0,7), коли- чества первичных корней с длиной первичных корней.

Выводы. В результате комплексной оценки образцов с дикими злаками выделены образцы 4435 (Лютесценс-782/153 х Triticum Kiharae), 2713 (Женис х Aegilops triaristatum), 4297 (Лютес- ценс-782/153 х Triticum Kiharae), 2425 (Пшенично пырейный гибрид х Лютесценс-239), 2354 (Пшенично пырейный гибрид х Лютесценс-239), 2694 (Женис х Aegilops triaristatum) превышаю- щие стандарты Казахстанская-10 и Арай от 2 до 12 ц/га, которые могут быть родоначальниками новых засухоустойчивых сортов.

Источник финансирования исследований. Министерство образования и науки Республики Казахстан.

ЛИТЕРАТУРА

[1] Mujeeb-Kazi A., Rajaram. Transferring Alien Genes from Related Species and Genera for Wheat Improvement. Bread Wheat Improvement and Production. FAO. – Rome, 2002. – P. 199-215.

[2] Назарбаев Н.А. Выступление на форуме работников АПК // Акмолинская правда. – 2011. – № 162.

[3] Richards R.A. Breeding Opportunities for Increasing the Efficiency of Water Use and Crop Yield in Temperate Cereals.

Crop Sci. – 2002. – Vol. 42. – P. 111-121.

[4] Feldman M. The wild gene resourses of wheat. / M. Feldman & R.G. Sears // Sei. Amer – 1981. – Vol. 244, N 1. – P. 98-107.

[5] Hope H.J. Ice encasement tolerance of prairienland ryegrass, orbit tall wheatgrass and puma rye grown under controlled environments / H. J. Hope, A. Comea, P. Hasty // Cereal Res. Communic. Szegtd. 1984. – Vol. 12, N 1/2. – P. 101-103

[6] Kimber G. Evolutionary relationships and their influence on plant breeding. // Gene manipulation in plant improvement.

16th Stadler Genetics Symp. – 1984. – P. 281-293.

[7] Fedak G. Alien species as sources of physiological trait for wheat improvement // Euphytica. – 1985. – Vol. 105. – P. 673-680.

[8] Кожахметов К.К., Абугалиева А.И. Расширение биоразнообразия мягкой пшеницы методом отдаленной гибри- дизации // Сборник пленарных докладов Международной научно-практической конференции «Достижения и перспек- тивы развития аграрной науки в области земледелия и растениеводства», посвященной 80-летию Казахского научно- исследовательского института земледелия и растениеводства, 27-28 июня. – 2014. – С. 246

[9] Авакян А.Э. Использование диких пшениц в селекции на адаптивность и устойчивость // Материалы IX межд.

симпозиума «нетрадиционное растениеводство, эниология, экология и здоровье». – Алушта, 2000. – С. 294-295.

[10] Feldman M. Cytogenetic and molecular approaches to alien gene transfer in wheat // Proc 7th Int. Wheat Genet. Symp.

– 1988. – Vol. l. – P. 23-32.

[11] Гончаров Н.П. Гончаров П.Л. Методические основы селекции растений. – Новосибирск: Академическое изда- тельство «Гео». – 2009. – 425 с.

[12] Калоша О.И., Шматько И.Г., Полтарев Е.И. // Унифицированные методы оценки селекционного материала на зимостойкость и засухоустойчивость. – Киев: ИФР АН УССР, 1976. – 30 с.

[13] Атимошоаев М.В., Мустяуа Н.В. А.С. N 1292680 СССР. Способ определения засухоустойчивости пшеницы.

Институт физиологии и биохимии растений АН Молдавии, опубл. 28.02.87, Бюлл. № 8.

[14] Игнатьев Л.А. А.С. N 1494878 СССР, МКИ4 АО1G7/00 "Способ оценки засухоустойчивости яровой пшеницы".

Институт почвоведения и агрохимии СО АН СССР N 427-2555/30-13: Заявл. 10.04.87, опубл. 23.07.89, бюлл. № 27.

[15] Родченко О.П. , Бурбанова Р.С. А.С. N 1209097, A01G7/00 АО1Н1/04 "Способ оценки устойчивости растений к низким положительным температурам на ранних этапах онтогенеза. Сибирский институт физиологии и биохимии растений. 3673802/30-15; заявл. 15.12.83. Опубл. 07.02.86. Бюлл. № 52.

[15] Родченко О. П., Гюльвердиева Г.Г., Бурбанова Р.С. Заявка на авторское свидетельство N 4748158/13 (Поло- жительное решение от марта 1991 г.). Способ оценки устойчивости растений к засухе на ранних этапах онтогенеза. ТТТ1 ТТТ2.

[16] Родченко О.П., Гюльвердиева Г.Г. Патент № 2062564, 1H1/04, «Способ оценки устойчивости растений к засухе Северного и Южного типа на ранних этапах онтогенеза» Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН, 5064585/13; заявл. 08.06.1992. опубл. 27.06.1996.

[17] Удовенко Г.В., Синельникова В.Н., Давыдова Г.В. Оценка засухоустойчивости полевых культур // В кн.:

Диагностика устойчивости растений к стрессовым воздействиям (методическое руководство). – Л., 1988. – С. 10-46.

[18] Терлецкая Н.В., Хайленко Н.А., Тюпина Л.Н., Жамбакин К.Ж Инновационный патент № 22962, заяв.

15.10.2010. Способ оценки устойчивости зерновых культур к стрессовым воздействиям

[19] Лепехов С.Б. Морфо биологические параметры исходного материала яровой мягкой пшеницы для селекции на засухоустойчивость и урожайность в условиях алтайского края. Автореферат на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.05 – Cелекция и семеноводство. – Тюмень, 2013.

[20] Доспехов Б.Н. Методика полевого опыта с основными обработками результатов исследований. – М.: Колос, 1979. – 419 с.

REFERENCES

[1] Mujeeb-Kazi A., Rajaram. Transferring Alien Genes from Related Species and Genera for Wheat Improvement. Bread Wheat Improvement and Production. FAO. Rome, 2002. P. 199-215.

[2] Nazarbaev N.A. Vystuplenie na forume rabotnikov APK // Akmolinskaja pravda. 2011. N 162.

[3] Richards R.A. Breeding Opportunities for Increasing the Efficiency of Water Use and Crop Yield in Temperate Cereals.

Crop Sci. 2002. Vol. 42. –P. 111-121.

[4] Feldman M. The wild gene resourses of wheat. / M. Feldman & R.G. Sears // Sei. Amer 1981. Vol. 244, N 1. P. 98-107.

[5] Hope H.J. Ice encasement tolerance of prairienland ryegrass, orbit tall wheatgrass and puma rye grown under controlled environments / H. J. Hope, A.Comea, P. Hasty // Cereal Res. Communic. Szegtd. 1984. Vol. 12, N 1/2. P. 101-103.

[6] Kimber G. Evolutionary relationships and their influence on plant breeding // Gene manipulation in plant improvement.

16th Stadler Genetics Symp. 1984. P. 281-293.

[7] Fedak G. Alien species as sources of physiological trait for wheat improvement // Euphytica. 1985. Vol. 105. P. 673-680.

[8] Kozhahmetov K.K., Abugalieva A.I. Rasshirenie bioraznoobrazija mjagkoj pshenicy metodom otdalennoj gibridizacii //

Sbornik plenarnyh dokladov Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii «Dostizhenija i perspektivy razvitija agrarnoj nauki v oblasti zemledelija i rastenievodstva», posvjashhennoj 80-letiju Kazahskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta zemle- delija i rastenievodstva, 27-28 ijunja. 2014. P. 246.

[9] Avakjan A.Je. Ispol'zovanie dikih pshenic v selekcii na adaptivnost' i ustojchivost' // Materialy IX mezhd.simpoziuma

«netradicionnoe rastenievodstvo, jeniologija, jekologija i zdorov'e». Alushta, 2000. P. 294-295.

[10] Feldman, M. Cytogenetic and molecular approaches to alien gene transfer in wheat // Proc 7th Int. Wheat Genet.

Symp. 1988. Vol. l. P. 23-32.

[11] Goncharov N.P. Goncharov P.L. Metodicheskie osnovy selekcii rastenij. Novosibirsk: Akademicheskoe izdatel'stvo

«Geo», 2009. 425 p.

[12] Kalosha O.I., Shmat'ko I.G., Poltarev E.I.//Unificirovannye metody ocenki selekcionnogo materiala na zimostojkost' i zasuhoustojchivost'. Kiev: IFR AN USSR, 1976. 30 p.

[13] Atimoshoaev M.V., Mustjaua N.V. A.S. N 1292680 SSSR. Sposob opredelenija zasuhoustojchivosti pshenicy. Institut fiziologii i biohimii rastenij AN Moldavii, opubl. 28.02.87, Bjull. № 8.

[14] Ignat'ev L.A. A.S. N 1494878 SSSR, MKI4 AO1G7/00 "Sposob ocenki zasuhoustojchivosti jarovoj pshenicy". Institut pochvovedenija i agrohimii SO AN SSSR N 427-2555/30-13: Zajavl. 10.04.87, opubl. 23.07.89, bjull. № 27.

[15] Rodchenko O.P., Burbanova R.S. A.S. N 1209097, A01G7/00 AO1N1/04 "Sposob ocenki ustojchivosti rastenij k nizkim polozhitel'nym temperaturam na rannih jetapah ontogeneza. Sibirskij institut fiziologii i biohimii rastenij. 3673802/30-15;

zajavl. 15.12.83. Opubl. 07.02.86. Bjull. № 52.]

[15] Rodchenko O.P., Gjul'verdieva G.G., Burbanova R.S. Zajavka na avtorskoe svidetel'stvo N 4748158/13 (Polozhi- tel'noe reshenie ot marta 1991 g.). Sposob ocenki ustojchivosti rastenij k zasuhe na rannih jetapah ontogeneza. TTT1 TTT2.

ISSN 2224-5308 Серия биологическая и медицинская. № 6. 2016 [16] Rodchenko O.P., Gjul'verdieva G.G. Patent № 2062564, 1H1/04, «Sposob ocenki ustojchivosti rastenij k zasuhe Severnogo i Juzhnogo tipa na rannih jetapah ontogeneza» Sibirskij institut fiziologii i biohimii rastenij SO RAN, 5064585/13;

zajavl. 08.06.1992. opubl. 27.06.1996.

[17] Udovenko G.V., Sinel'nikova V.N., Davydova G.V. Ocenka zasuhoustojchivosti polevyh kul'tur. // V kn.: Diagnostika ustojchivosti rastenij k stressovym vozdejstvijam (metodicheskoe rukovodstvo). L., 1988. P. 10-46.

[18] Terleckaja N.V., Hajlenko N.A., Tjupina L.N., Zhambakin K.Zh Innovacionnyj patent № 22962, zajav. 15.10.2010.

[19] Lepehov S.B. Morfo biologicheskie parametry ishodnogo materiala jarovoj mjagkoj pshenicy dlja selekcii na zasuhoustojchivost' i urozhajnost' v uslovijah altajskogo kraja. Avtoreferat na soiskanie uchjonoj stepeni kandidata sel'skohozjajstvennyh nauk po special'nosti 06.01.05 – Selekcija i semenovodstvo. Tjumen', 2013.

[20] Dospehov, B.N. Metodika polevogo opyta//s osnovnymi obrabotkami rezul'tatov issledovanij. M.: Kolos, 1979. 419 p.

А. И. Седловский, Л. Н. Тюпина, А. И. Тэженова

ҚР БҒМ Биология жəне биотехнология институты, Алматы, Қазақстан

ЫЛҒАЛДЫҢ ЖЕТІСПЕУШІЛІГІНЕ ТӨЗІМДІ БИДАЙ ҮЛГІЛЕРІНІҢ СКРИНИНГІ

Аннотация. Қазіргі таңда құрғақшылыққа төзімді бидай үлгілері мен құрғақшылыққа төзімді бидай сорттарын зерттеу басты мəселенің бірі болып табылады. Сонымен қатар, жұмсақ бидай сорттарының генетикалық материалдық қоры бұл мəселені шешу үшін жеткіліксіз болып отыр. Бидай сорттарын жақсарту үшін сарқылмас резервтік агрономиялық көрсерткіштер көптеген астық тұқымдастарының гендік қоры бо- лып табылады. Селекциондық кезеңінің алғашқы массалық бағалау кезеңдерінде құрғақшылыққа төзімді бидай үлгілерін таңдап алған жөн. Зертханалық жəне далалық зерттеу жұмыстарында анықталғандай жабайы астық тұқымдастарының құрғақшылыққа төзімді əр түрлі əдістері белгілі. Дегенмен өзекті мəселе зертхана- лық жəне далалық бағалауды қолдана отырып, құрғақшылыққа төзімді үлгілерге тез іріктеу жұмыстарын жүргізу арқылы таңдап алу əдістері болып табылады. Бұл жұмыста ұсынылған нəтижелер бойынша құрғақ- шылыққа төзімділік пен жоғары өнімділікті біріктіруге бидай сорттарын жақсартуда астық тұқымдастары- ның генофондын пайдалана отырып құрғақшылыққа төзімді бидай үлгілерін технологиясын дамыту нəти- желерін ұсынады; зертханалық əдістерді пайдалана отырып, құрғақшылыққа төзімділігін бағалау; стресс суарылмайтын жағдайларда жəне құрғақшылыққа төзімді үлгілерін келешекті экологиялық бағалау сала- сындағы құрғақшылыққа төзімді үлгілерді таңдау. Лабораториялық əдістерді қолданып перспективті құрғақ- шылыққа төзімді үлгілерді таңдау жəне оларды стресс жағдайында егіс алқабында бақылау мен перспективті үлгілердің экологиялық бағалауын кеңінен қолдану қысқа мерзімнің ішінде оң нəтижеге қол жеткізуге жəне құрғақшылыққа төзімді бидай сорттарын шығаруға мүмкіндік беретіні алғашқы рет эксперимент ретінде көрсетілді.

Түйін сөздер: бидай, селекция, құрғақшылыққа төзімділік, экологиялық сынау.

Cведения об авторах:

Седловский Анатолий Иванович – доктор биологических наук, профессор, академик РАЕН, Институт биологии и биотехнологии растений, e-mail: [email protected]

Тюпина Любовь Николаевна – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, Институт биологии и биотехнологии растений, e-mail: [email protected]

Тэженова Айганым Ибатоллаевна – Институт биологии и биотехнологии растений, e-mail: [email protected]

 

N E W S

OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE REPUBLIC OF KAZAKHSTAN SERIES OF BIOLOGICAL AND MEDICAL

ISSN 2224-5308

Volume 6, Number 318 (2016), 66 – 73

S. S.Murzataeva1, A. V.Perfilyeva1, K. B.Jantaeva1, L. A. Skvortsova1, Nurzhibek1, S. A. Kasimuratova1, N. K. Altynova1, L. Z. Kuon2, E. M. Khussainova1,

B. O. Bekmanov1, L. B. Dzhansugurova1

1"Institute of General Genetics and Cytology" SC MES RK, Almaty, Kazakhstan,

2"Republican special boarding school-college of Olympic reserve named after Karken Akhmetov", Almaty, Kazakhstan

ACE AND NOS3 GENE POLYMORPHISMS AS MARKERS

In document Х А Б А Р Л А Р Ы (бет 60-66)

Outline

СӘЙКЕС КЕЛЕТІН ҚҰЖАТТАР