К. б. н. Моцний І. І.*, Петрова І. С.**, д. б. н. Чеботар С. В.*,**

*Селекційно-генетичний інститут – Національний центр насіннєзнавства та сортовивчення, Україна;

**Одеський національний університет імені І. І. Мечникова, Україна

вплив хромосоми Elymus sibiricus на агрономічні ознаки пшениці

 

Збагачення генофонду сучасних сортів м’якої пшениці шляхом інтрогресії нових генів, що детермінують господарсько-корисні ознаки, від дикорослих видів – це одна із задач прикладної генетики пшениці. Ефективність подальшого практичного використання інтрогресованих генів суттєво залежить від розміру чужинного сегменту, міри дивергентності хромосом стороннього виду від хромосом пшениці. Тому, велика частка одержаного внаслідок віддаленої гібридизації експериментального матеріалу часто наряду з позитивними ознаками, привнесеними в геном пшениці (головним чином, стійкість до біотичних/абіотичних стресів), має багато недоліків, що знижує результативність інтрогресивної селекції [1, с. 80].

Успішність використання доповненої лінії в селекційних програмах залежить від трьох її властивостей: 1) цитологічної стабільності лінії; 2) фертильності лінії; 3) відсутності негативного впливу доповненої хромосоми на господарські властивості (якість зерна, структура врожаю) [2, с. 246]

Метою нашої роботи було вивчення впливу хромосоми E. sibiricus, яка несе гени стійкості до листової іржі та опушення листової пластинки, на агрономічні ознаки пшениці у дисомно-доповненої лінії озимої м’якої пшениці О27-2.

Досліджували лінії Обрій (відібрано з сорту Обрій у відділі генетики СГІ –

НЦНС) і О27-2. Лінія О27-2 була отримана з метою інтрогресії в пшеницю від амфіплоїда Elytricum fertile (T. aestivum x E. sibiricus; 2n=8x=56, AABBDDStSt) ознак стійкості до листової іржі і опушення листової пластинки (фактор стійкості до шкідників і посухостійкості), для цього проводилася серія насичувань до ВС8 гібридів з вище вказаними ознаками рекурентною лінією Обрій. Цитогенетичним аналізом було показано, що досліджувані ознаки контролюються доповненою хромосомою і можуть слугувати її фенотипічними маркерами.

В даній роботі визначали наступні ознаки: «висота рослини» (ВР, см), «довжина головного колоса» (ДГК, см), «продуктивне кущення різних ярусів» (ПК1, ПК2, ПК3) та «сумарне продуктивне кущення» (ПК, шт.), «кількість колосків у головному колосі» (ККК, шт.), «кількість фертильних колосків» (КФК, шт.), «кількість зерен у головному колосі» (ЗК, шт.), «маса зерна з головного колосу» (МЗК, г), «кількість зерен з підгонів» (ЗП, шт.), «маса зерна з підгонів» (МЗП, г), «кількість зерен з рослини» (ЗР, шт.), «маса зерна з рослини» (МЗР, г) (табл. 1).

 

Таблиця 1. Результати дисперсійного аналізу отримані при дослідженні ліній Обрій та О27-2 за два роки 2013, 2014

Ознака

Джерело варіації, mS

«Рік» (df=1)

«Лінія» (df=1)

Взаємодія «Рік» х «Лінія» (df=1)

Похибка (df=99)

ВР

339,65**

953,53***

252,51**

35,2

ПК1

7,7*

0,18

0,02

1,77

ПК2

14,38

15,15

5,27

5,9

ПК3

27,34*

0,16

110,2***

5,27

ДГК

1,13

0,05

8,89***

0,7

ККК

0,16

201,42***

39,56***

2,11

КФК

6,78

85,57***

29,4**

4,3

ЗК

65,5

1204,87***

100,88

150,4

МЗК

0,06

0,13

1,01*

0,21

ЗП

53428

117143

119234

37600

МЗП

18,75

13,44

243,96**

35,6

ЗР

57235,79

142108

126271,88

40789,9

МЗР

21,03

10,83

276,22**

38,91

Примітки: * – достовірно при Р=0,05; ** – достовірно при Р=0,01; *** – достовірно при Р=0,001.

 

Двофакторним дисперсійним аналізом виявлено достовірний вплив взаємодії факторів «Рік» х «Лінія» для ознак ВР, ПК3, ДГК, ККК, КФК, МЗК, МЗП і МЗР. Вплив  фактора «Лінія», не зважаючи на взаємодію «Рік» х «Лінія», був достовірним для наступних ознак: висота рослини, число зерен, число фертильних колосків та кількість колосків в головному колосі (табл. 1). Різниці між градаціями за фактором «Лінія» в основному зумовлені чужинною хромосомою з сильним негативним ефектом на кількісні ознаки або, швидше за все, хромосомним чи генним дисбалансом, обумовленим її присутністю [3, с. 175].

Необхідно зазначити, що за обидва роки висота рослин лінії О27-2 майже не змінилася, і середнє значення за 2013 рік становить 69,7, а за 2014 – 69,3 см. Маса зерен в головному колосі дисомно-доповненої лінії О27-2, в порівнянні з показниками лінії Обрій, підвищилася в 2013 році (середнє значення Обрію – 1,62, а О27-2 – 1,89 г), але значно зменшилася в 2014 (табл. 2). Ці дані свідчать про те, що накопичення маси зерна залежить більшою мірою від сприятливих умов року (без стресів в період розвитку зерна).

 

Таблиця 2. Середні значення ознак, що характеризують розвиток рослин ліній Обрій та О27-2 за 2013, 2014 рік дослідження

Лінії

ВР

ЗП

МЗП

ЗК

МЗК

2013

Обрій

73,2

314,9

7,8

21,5

1,6

О27-2

69,7

307,6

9,9

19,7

1,9

2014

Обрій

79,4

321,8

9,3

22,4

1,7

О27-2

69,3

169,7

4,7

18,0

1,5

 

За два роки лінія Обрій характеризувалася підвищенням кількісних показників всіх агрономічних ознак, на які, слід зазначити, у більшості випадків, значною мірою, впливала саме взаємодія «Рік» х «Лінія» (табл. 1). В інших випадках відмінності є не достовірними. Визначено за даними дворічних досліджень, що хромосома E. sibiricus, яка несе чужинні гени стійкості до листової іржі (Lre) та опушення листової пластинки (Hle) має плейотропні ефекти на низку біологічних та агрономічних ознак пшениці. За наявності цієї хромосоми у каріотипі спостерігається зменшення висоти рослин, довжини колоса та стебла, кількості колосків з колоса.

Таким чином, у вигляді дисомного доповнення до каріотипу сорту Обрій хромосома E. sibiricus, що кодує ознаки стійкості до листової іржі і опушення листової пластинки, однозначно негативно впливає на агрономічні ознаки пшениці: висота рослин, кількість зерен в головному колосі і з підгонів, кількість колосків в головному колосі, кількість фертильних колосків. Проте на інші ознаки (число продуктивних пагонів в третьому ярусі, довжина головного колоса, маса зерна з головного колосу, з підгонів і, в цілому, з рослини) означений вплив слабкий і суттєво модифікується умовами року. Ніякого достовірного впливу чужинна хромосома не проявляє на число продуктивних пагонів в першому та третьому ярусах та на озерненість рослини.

 

Список використаних джерел:

1.      Mujeeb-Kazi A. Progress in exploiting Aegilops tauschii for wheat improvement / A. Mujeeb-Kazi, R. Deldago, A. Cortes, et al. // Ann. Wheat Newsletter. – 2004. – V. 50. – P. 79-88.

2.      Голубовская И. Н. Цитология отдаленных гибридов пшеницы и перспективы их использования в селекции / И. Н. Голубовская // Цитогенетика пшеницы и ее гибридов. Под ред. акад. ВАСХНИЛ П.М. Жуковского, д.б.н., проф. В.В. Хвостовой. – М.: Наука, 1971. – С. 243-286.

3.      Моцний І. І. Створення доповненої лінії пшениці з хромосомою від Elymus sibiricus / І. І. Моцний // Селекція та генетика сільськогосподарських рослин: традиції та перспективи: міжнар. наук. конф. до 100-річчя СГІ-НЦНС, 17-19 жовтня 2012 р.: тези. – О., 2012. – С. 175-176.