Комплексная оценка исходного материала яблони для селекции сортов нового поколения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное научное учреждение Северокавказский научно-исследовательский институт горного и предгорного садоводства

комплексная оценка исходного материала яблони для селекции сортов нового поколения

Пшеноков Алим Хаталиевич

Шидакова Асият Сугдановна

Заремук Римма Шамсудиновна

Супрун Иван Иванович

Одним из основных направлений улучшение производственного сортимента плодовых культур, в т. ч., яблони остается селекция, важным этапом которой является оценка исходного материала по комплексу хозяйственно-ценных и селекционно-значимых признаков - сдержанность роста, скороплодность, устойчивость к абиотическим стресс-факторам и доминирующим болезням, продуктивность, качество плодов, а также на наличие генов ценных признаков, выделение доноров этих признаков для ускорения селекционного процесса и т. д.

Одной из ведущих плодовых культур южного садоводства является яблоня, на долю которой приходится более 70% площадей, занятых многолетними плодовыми растениями. Современный сортимент яблони достаточно разнообразен и представлен сортами различного генетического и эколого-географического происхождения. Однако в условиях отрицательной динамики погодно-климатических условий требования к сортам изменяются, и особое место в промышленном сортименте отводится сортам местной селекции, как известно, отличающимся более высокой степенью адаптивности к условиям региона, где они получены. В настоящее время создан целый ряд иммунных и высоко-устойчивых к парше и мучнистой росе сортов яблони, как зарубежной, так и отечественной селекции.

Наряду с новыми сортами получены гибриды второго и третьего поколения, нуждающиеся в дополнительной оценке с привлечением современных методов и методик, позволяющих в короткие сроки дать им более полную характеристику. Одним из наиболее современных методов оценки селекционного материала является - маркерная селекция (marker assisted selection - МАS). Данная технология позволяет проводить идентификацию и отбор генотипов, несущих целевые гены, минуя фенотипическую оценку, основываясь лишь на данных ДНК-анализа. Использование данной технологии возможно при наличии ДНК-маркеров к генам «интереса». Актуальность вопроса создания устойчивых к парше сортов яблони, а также наличием информации о ДНК-маркерах к гену широкого спектра устойчивости Vf обусловили выполнение исследований по ДНК-маркерной идентификации данного гена в изучаемом селекционном материале яблони. ДНК-маркерная идентификация искомого гена проводилась в рамках исследования направленного на комплексную оценку новых гибридных и элитных форм яблони, полученных в условиях предгорий Северного Кавказа и выделение генотипов, обладающих сдержанной силой роста, устойчивостью к биотическим и абиотическим стрессам, высокой урожайностью и качеством плодов для дальнейшего селекционного использования и расширения отечественного сортимента. Объекты и методы исследований. Объектом исследований послужили 5 сортов и 14 гибридных формы яблони селекции СКНИИГиПС (Республика Кабардино-Балкария).

Комплексную оценку сортов и элитных форм яблони проводили по:

- «Программе и методике сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур» (Орел, 1999);

- «Программе и методике селекции плодовых, ягодных и орехоплодных культур» (Орел, 1995);

- «Комплексной программе по селекции семечковых культур в России на 2001-2020 гг.», «Современным методологическим аспектам организации селекционного процесса в садоводстве и виноградарстве» (2012).

Биохимическая оценка плодов впервые проведена согласно ГОСТам:

- определение растворимых сухих веществ рефрактометром по ГОСТ 29030-91;

- общих сахаров по ГОСТ 8756-13.87;

- титруемых кислот по ГОСТ 25999-83;

- аскорбиновой кислоты по ГОСТ 24556-89.

Молекулярную идентификацию гена Vf в генплазме яблони для подтверждения иммунности к парше ряда гибридных форм яблони, полученных в условиях Кабардино-Балкарии, осуществляли методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) с последующим электрофоретическим разделением продуктов ПЦР в 2% агарозном геле. В работе использовали внутригенный ДНК-маркер гена Vf, созданный на основе полиморфизма его нуклеотидной последовательности.

ПЦР проводили по стандартным методикам. Обсуждение результатов исследований. Создание принципиально новых генотипов яблони, обладающих комплексом хозяйственно-ценных и селекционно-значимых признаков, является важным направлением в селекционных программах по расширению отечественного генофонда яблони.

Так в результате направленных скрещиваний в условиях предгорий Северного Кавказа получены новые гибридные формы яблони отечественной селекции, характеризующиеся ценными положительными признаками в т. ч., высокая устойчивость и иммунитет к доминирующим болезням. В гибридизацию в качестве исходных родительских форм были использованы интродуцированные сорта с геном устойчивости к парше: Редфри, Либерти, Прима, Трайдент, Джонафри, Таскан, Блек Стейман х №1924, а также гибриды третьего поколения Malus floribunda 821 и местных отечественных сортов Альпинист, Пламя Эльбруса и Ошхамахо.

Оценка биологических особенностей растений, гибридного материала позволила установить, что основная часть гибридов характеризуется средней силой роста растений, широкоокруглой или широко-пирамидальной формой кроны дерева. Четыре гибридные формы яблони: 3-2-17 (Таскан - Редфри), 3-3-15 (Таскан - Прима), 3-10-15 (Таскан - Либерти), 316-29 (Трайдент х Либерти), получены с участием английского сорта яблони Таскан, характеризующегося компактной - колоновидной формой кроны. Отличительными признаком новых гибридных форм являются колоновидная форма кроны, сближенные междоузлия и сдержанный рост дерева, что позволяет выделить их как источники колонновидности (табл. 1). Оценка гибридного потомства по качеству плодов, в частности - размеру показала, что большая часть гибридов относится к группе с плодами выше среднего размера (120-150 г.), за исключением формы 3-1-20 (Пламя Эльбруса - Редфри) с плодами ниже среднего (115 г.) и 3-2-17 (Таскан - Редфри), 3-16-52 (Блек Стейман х №1924 - F3 от Malus floribunda 821), 3-10-15 (Таскан - Либерти), З-16-29 (Трайдент х Либерти) с крупными плодами (свыше 150-200 г.). На фоне ежегодных биотических и абиотических стрессах возрастает роль сортов высоко-устойчивых к комплексу стрессов, в т. ч., биотических, которые позволят получать стабильно высокие урожаи и максимально реализовать продуктивный и адаптивный потенциал растения.

Рис. - Идентификация гена устойчивости к парше в новых гибридных формах яблони:

Из рисунка видно, что у образцов №1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 10, 11, 12, также как и у контрольных образцов (К1, К2), можно идентифицировать специфичный ПЦР продукт (отмечен стрелкой), который отсутствует у образцов №.5, 9, 13, 14.

В связи с этим, методом молекулярного ДНК-маркирования дана оценка новым гибридным форм яблони и выделены образцы с геном Vf (доноры иммунитета к парше). Это гибридные формы 3-7-12 (Альпинист - 2034 - F3 от Malus floribunda 821), 3-16-21 (Альпинист - Редфри), 3-18-20 (Пламя Эльбруса х Либерти), 3-12-28 (Альпинист - Прима), 3-8-5 (Альпинист - Либерти), 3-9-14 (Ошхамахо - Либерти), 3-12-48 (Пламя Эльбруса - Джонафри), 3-2-17 (Таскан - Редфри), 3-16-52 (Блек Стейман х №1924 - F3 от Malus floribunda 821), 3-17-49 (Альпинист - Джонафри). Из 14 лучших гибридных форм, по результатам проведенного анализа 10 обладают геном Vf (табл., рисунок).

Полученные результаты позволили подтвердить наличие гена в изучаемых образцах яблони, и повысили возможность направленного подбора родительских форм для создания иммунных к парше форм яблони отечественной селекции.

Данный фрагмент с молекулярной массой 286 пар оснований синтезируется с участка доминантной аллели гена Vf. В данном случае сортами-стандартами наличия гена Vf являлись сорт Прима, который в настоящее время наиболее часто используется как сорт-донор гена Vf и сорт Орфей, также несущий данный ген.

Образцы 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 10, 11, 12 также как и сорта - стандарты, имеют указанный ПЦР - фрагмент. Это свидетельствует о наличии у них доминантной аллели искомого гена.

На основе полученных результатов дана краткая комплексная характеристика гибридным формам яблони.

Гибрид 3-7-12 (Альпинист - 2034 - F3 от Malus floribunda 821). Дерево среднерослое с широкоокруглой густоты кроной. Плоды выше среднего, округло-конические с хорошо выраженной ребристостью. Кожица зеленовато-желтая, с размытым румянцем. Мякоть кремовая, плотная, сочная, кисло-сладкого вкуса. Донор гена Vf.

Гибрид 3-16-21 (Альпинист - Редфри). Дерево среднерослое, с округлой, густоветвистой кроной. Плоды вышесреднего размера, зеленовато-желтые, с розовым румянцем, кожица гладкая блестящая.

Табл. - Характеристика гибридных форм яблони нового поколения:

Мякоть светло-желтая, плотная, мелкозернистая, сочная, кисло-сладкого вкуса. Донор гена Vf.

Гибрид 3-18-20 (Пламя Эльбруса х Либерти). Дерево среднерослое, с широкоокруглой, средней густоты ветвления кроной. Плоды среднего или выше среднего размера, округло-овальной формы. Кожица гладкая, блестящая, основная окраска зеленовато-желтая, с размытым румянцем и сизоватым налетом. Мякоть плода сочная, мелкозернистая, беловато-желтая с зеленоватым оттенком, сочная, плотная, отличного кисло-сладкого вкуса. Донор гена Vf. Гибрид 3-12-28 (Альпинист - Прима). Дерево среднерослое с широкоокруглой, средней густотой кроной. Плоды вышесредние, слабо усеченные, ребристые. Кожица гладкая, зеленовато-желтая с ярко-красным румянцем. Мякоть крупнозернистая, кремовая, плотная, сочная, кисло - сладкого вкуса. Донор гена Vf.

Гибрид 3-16-29 (Трайдент х Либерти). Дерево колоновидное. Плоды выше среднего размера или крупные, широкоокруглые, несколько вытянутые. Мякоть крупнозернистая, кремовая, плотная, сочная, кисло - сладкого вкуса.

Гибрид 3-8-5 (Альпинист х Либерти). Дерево среднерослое, с широкоокруглой, средней густоты кроной. Плоды вышесредние, округло-овальные. Кожица гладкая, светло-зеленая, имеется красивый румянец. Мякоть бледновато-кремовая, сочная, средней плотности, с кисло-сладкого вкуса. Донор гена Vf.

Гибрид 3-9-14 (Ошхамахо - Либерти). Дерево среднерослое, с широкопирамидальной, густоветвистой кроной. Плоды выше среднего размера, правильной округлой, конической формой, с хорошо выраженной ребристостью. Кожица гладкая, блестящая, основная окраска зеленовато-желтая, на всей поверхности которой имеется красный красивый румянец с размытыми темно-синими полосами. Донор гена Vf.

Гибрид 3-12-48 (Пламя Эльбруса х Джонафри). Дерево среднерослое, с широкоокруглой, средней густоты кроной. Плоды вышесредние, широкоокруглые, слабо усеченные. Кожица гладкая, зеленовато-желтого цвета, с ярким румянцем. Мякоть плотная, кремовая, сочная, с кисло-сладким вкусом. Донор гена Vf. Гибрид 3-2-17 (Таскан - Редфри). Дерево колоновидное. Плоды крупные, плоскоокруглые. Кожица гладкая, зеленовато-желтая. Мякоть плотная, крупнозернистая, кремовая, сочная, кисло-сладкого вкуса. Донор гена Vf. Источник колоновидности кроны.

Гибрид 3-1-20 (Пламя Эльбруса - Редфри). Дерево среднерослое, с широкопирамидальной густой кроной. Плоды вышесредних размеров (128-156 г.) округлоконические. Кожица плода зеленовато-желтая, на 2/3 части поверхности которой имеется красный румянец. Мякоть зеленовато-желтая, плотная, сочная, кисло-сладкого вкуса. Гибрид 3-16-52 (Блек Стейман х №1924 - F3 от Malus floribunda 821). Дерево сильнорослое, с широкоокруглой, густой кроной.

Плоды крупные, ширококонические, слабоусеченные. Кожица гладкая, толстая, зеленовато-желтая, на всей поверхности ярко красный румянец. Мякоть плотная, кремовая, сочная, с кисло-сладкого вкуса. Донор гена Vf.

Гибрид 3-17-49 (Альпинист - Джонафри). Дерево среднерослое, с широкоокруглой, средней густоты кроной.

Плоды вышесреднего и крупного размера, с хорошо выраженной ребристостью. Кожица гладкая, блестящая, маслянистая, зеленого цвета. Имеется небольшой размытый румянец.

Мякоть плода твердая, нежная, мелкозернистая, сочная, с кисло-сладким хорошим вкусом. Донор гена Vf.

Гибрид 3-3-15 (Таскан - Прима). Дерево колоновидное. Плоды выше средней величины, плоскоокруглые.

Красивый внешний вид: основная окраска - жёлтая, покровная - размытый красный румянец. Кожица блестящая, тонкая, плотная. Вкус кисло-сладкий, с хорошим ароматом. Мякоть белая, сочная, мелкозернистая. Источник колонновидности кроны.

Гибрид 3-10-15 (Таскан - Либерти).

Дерево колоновидное. Плоды крупные, плоскоокруглые. Красивый внешний вид: основная окраска - красная на всей поверхности плода, покровная отсутствует. Кожица блестящая, тонкая.

Вкус кисло-сладкий, с хорошим ароматом. Мякоть сочная, зернистая. Источник колонновидности кроны.

Таким образом, в результате дополнительной оценки гибридов яблони второго и третьего поколения отечественной селекции, полученных путем направленных скрещиваний выделены источники колоновидности форм кроны и доноры иммунитета к парше.

В последующем, оценка полученных гибридов будет продолжена для выявления закономерностей характера наследования ценных признаков, повышения эффективности селекционного процесса и выхода исходного материала с конкретными заданными признаками.

селекционный садоводство яблоня

Список литературы

1. Пшеноков, А.Х. Технология возделывания яблони с природоохранными элементами в предгорьях Северного Кавказа / Р.С. Шидаков, А.С. Шидакова, А.Х. Пшеноков // Матер. Междунар. НПК "Развитие производственной и экологической безопасности в ХХ1веке. Проблемы и решения". - Санкт-Петербург-Владикавказ: Вестник МАНЭБ, 2009, т.14. - №5. - С. 158-161.

2. Пшеноков, А.Х. Экологозащитная технология возделывания яблони в предгорьях Северного Кавказа / Р.С. Шидаков, А.С. Шидакова, А.Х. Пшеноков // Вестник РАСХН. - М., 2009, - №6, - С. 53-54.

3. Программа и методика селекции плодовых, ягодных и орехоплодных культур. - Орел. - 1995. - 503 с.

4. Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур. - Орел, 1999. - 606 с.

5. Программа селекционных работ по плодовым, ягодным, цветочно-декоративным культурам и винограду Союза селекционеров Северного Кавказа на период до 2010 г. - Краснодар, 2005. - 343 с.

6. Шидаков, Р.С. Создание межвидовых гибридных растений в роде Malus Mill для культивирования в промышленном садоводстве по природоохранной технологии / Р.С. Шидаков, А.С. Шидакова // В сб. матер. Междунар. НПК «Субтропическое садоводство России и основные направления научного его развития». - Сочи: ВНИИЦиСК, 2004. - С. 121-124.

7. Шидаков, Р.С. Особенности селекции яблони в условиях горных и предгорных агроландшафтов Северного Кавказа / Р.С. Шидаков, А.С. Шидакова / Сб. матер. Междунар. НПК (в рамках СНГ): «Экологически безопасные технологии в с. х. производстве XXI века". - Владикавказ, ГГАУ, 2005. - С. 388-389.

8. Шидакова, А.С. Биологические особенности и хозяйственная ценность новых сортов и элит яблони в предгорьях Северного Кавказа / А.С. Шидакова: Автореф. дисс. канд. с. - х наук. - Нальчик, 1997, 25 с.

Комплексная программа по селекции семечковых культур в России на 2001-2010 гг. - Орел. - 2001. - 29 с.

9. Ульяновская, Е.В., Супрун И.И., Седов Е.Н. Ускоренное создание иммунных к парше сортов яблони с использованием молекулярно-генетических методов исследования / Е.В. Ульяновская, И.И. Супрун, Е.Н. Седов, Г.А. Седышева, З.М. Серова. - Краснодар, 2011. - 55 с.

10. Afunian, M.R. Linkage Vfa4 in Malus - domestica and Malus floribunda with Vf resistanse to the apple scab pathogen Venturia inaequalis / Afunian M.R., Goodwin P.H., Hunter D.M. // Plant Pathology 2004, 53: 461-467.

11. Murray, M.G. Rapid isolation of high molecular weight plant DNA / M.G. Murray and W.F. Thompson // Nucleic Acids Research. - 1980. - V. 10. - P. 4321-4325.

Размещено на Allbest.ru