Генетические основы наследования признаков у ржи

Размещено на http: //www. allbest. ru/

РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ

Аграрный факультет

Кафедра генетики, растениеводства и защиты растений

КУРСОВАЯ РАБОТА ПО ГЕНЕТИКЕ НА ТЕМУ:

«Генетические основы наследования признаков у ржи»

Выполнил:

Желаевский Илья Сергеевич

Руководитель:

кандидат с.-х. наук, доцент

Романова Е.В.

Оглавление

Введение

1. Биологические особенности

2. Систематика

3. Цитологическая характеристика (число и типы хромосом, особенности кариотипа). Карты хромосом

Заключение

Список использованной литературы и электронных источников

Введение

Происхождение, распространение и значение культуры

Озимая рожь в нашей стране является второй важной после пшеницы культурой. Продовольственная ценность его определяется значительным содержанием в зерне белков (12,8%) и углеводов (69,1%). Однако в зерне ржи меньше, чем пшеницы, содержится клейковины (8-26%), которая, кроме того, более подвижная и хуже растягивается. Озимая рожь также ценной кормовой культурой. Сеют рожь на зеленый корм. Нередко озимая рожь выращивают и на сено. Благодаря сильному кущения и быстрому росту весной оно подавляет сорняки, даже многолетние, и хорошо для других культур.

Род ржи - Secale L., по данным разных авторов, объединяет от 6 до 13 ботанических видов, среди которых распространен только один культурный вид - рожь посевная (S. cereale L.).

Рожь посевная (2n-14 2n-28). Единственный вид культурной ржи, который широко распространен в мировом земледелии, в том числе и в нашей стране как важная продовольственная и кормовая культура.

Вид объединяет более 40 разновидностей. Все сорта ржи, которые имеют распространение в Украине, относятся к разновидности viilga-re Кот. - Рожь обычное (посевное).

Посевное рожь отмечается хорошо развитой корневой системой, которая проникает в почву на глубину до 1,5-2 м и благодаря высокой физиологической активности легко усваивает из почвы питательные вещества из труднорастворимых соединений.

Узел кущения у ржи формируется на немного меньшей глубине от поверхности почвы (1,7-2 см), чем у пшеницы (2-3 см). Когда семена заворачивается глубоко, рожь закладывает два узла кущения: первый - глубоко, а позже второй - близко к поверхности почвы, который становится головним. Интенсивнисть кущения у ржи достаточно высока - каждое растение образует 4-8 побегов, а при благоприятных условиях - до 50 -90.

Стебель - полая соломинка, гибкое, покрытое восковым налетом, образует 5-7 междоузлий. Верхушка последнего междоузлия опушенная. Колос у ржи остистый, незаконченного типа - на верхушке стержня форуме конечного верхушечного колоска. Колос в посевного ржи в зависимости от сорта различной щильности. Зерно ржи разное по размеру, форме и окраске. Масса 1000 зерен в диплоидного ржи - 20-35, тетраплоидной - 35-50 г. Форма зерен видовжена. Озиме рожь - типичная перекрестноопыляющееся растение.

генетический рожь сельскохозяйственный хромосома

1. Биологические особенности

На товарные цели рожь выращивается в основном в Полесье и северной Лесостепи. В онтогенезе рожь проходит те же фенологические фазы и этапы органогенеза, что и пшеница. При одинаковых условиях всходы ржи с появляются быстрее на 1-2 дня. На 1-2 дня быстрее оно начинает куститься. Узел кущения закладывается ближе к поверхности почвы (1.7-2.5 см), чаще встречаются двух-и трех узловые растения. Кущение у него проходит в основном осенью. Весной оно начинает трубкования через 18-20 дней от начала весеннего отрастания, а через 40-50 дней выколашивается. Цветение наступает через 7-12 дней от начала колошения (у пшеницы через 4-5) и длится 7-9 дней. Фаза молочной спелости наступает за 10-14 дней после цветений и длится 8-10 дней. Через 2 месяца после колошения рожь созревает. После уборочное созревания протекает дольше, поэтому оно реже прорастает в колосе. Масса 1000 зерен у диплоидных сортов - 23-38 г, в тетраплоидный - 35-52 г.

К условиям выращивания рожь менее требовательна, чем пшеница, в частности к почвам. Оно более холодостойкое, чем другие озимые хлеба. Выдерживает снижение температуры на уровне узла кущения до минус 19-21 ° С. Семена начинают прорастать при 0.5-2 ° С. Заканчивает вегетацию осенью и возобновляет весной при 3-4 ° С. Рожь - типичное растение длинного светового дня. Пыльца переносится воздухом.

Технология выращивания

Лучшими для ржи в соответствующих зонах есть те самые предшественники, что и для пшеницы.

Обработка почвы.

Основными задачами обработки почвы под рожь является сохранение влаги, борьба с сорняками, накопление элементов питания.

Удобрения.

Рожь хорошо реагирует на органические, сидеральные и минеральные удобрения.

Сев.

Выращивать следует рекомендованы для зоны сорта. Их сейчас зарегистрировано в Украине более 20. Семена должны быть хорошо отсортированными, выровненным, весомым. Свежесобранные семена перед протравливанием следует прогреть 3-4 дня на солнце. Протравители те же, что и для озимой пшеницы.

Сроки сева.

Оптимальные сроки сева в Полесье 1-25 сентября, в Лесостепи - 5-25 сентября. Нормы высева семян диплоидных сортов в Полесье - 5-6, в Лесостепи - 5-5.5, а тетраплоидный - соответственно 5-5.5, 4.5-5 млн. всхожих семян на 1 га. Сев проводят зерновыми сеялками обычным строчным способом на глубину 4-5см. На легких почвах и при дефиците влаги в почве - на 5-6, а на тяжелых почвах и при гарантированного увлажнения почвы - на 2-3см.

Уход за посевами.

За сухой погоды после сева поле укатывают кольчато-шпоровыми катками и боронуют легкими боронами. Озимая рожь осенью и во время весенне-летней вегетации повреждается теми же вредителями и поражается такими же болезнями, что и озимая пшеница. Поэтому меры борьбы с ними такие же, с использованием тех же препаратов (см. "Озимая пшеница").

Рожь более конкурентоспособное против сорняков. Рожь склонно к полеганию. Если оно прогнозируется, то посевы в начале трубкования обрабатывают раствором кампозану (4л/га), или смесью кампозану (1,5-2,0 л /га) и тура (3л/га), используя 200-250 л /га рабочего раствора.

Сбор ржи. Проводят прямым комбайнированием или раздельным способом тем же машинами и пшеницы. Чистые, неполегли посевы целесообразнее собирать прямым комбайнированием текущим способом. Сбор следует начинать, когда влажность зерна снизится до 19-20%, чтобы не допустить перестоювання ржи, при котором могут быть большие потери вследствие осыпания зерна.

2. Систематика

Рожь относится к семейству злаковые - (Gramineae), роду Secale L., который включает секции Sylvestris (S. Sylvestre Host -- рожь лесная) и Montanum (S. Kuprianovii Grossh.--рожь Куприянова, S. montanum -- рожь горная, S. africanicum -- рожь южноафриканская, S. Vavilovii Grossh.--рожь дикая Вавилова, S. cereale -- рожь посевная культурная) (по П. М. Жуковскому).

Культурный вид S. сеreale -- единственный возделываемый вид из рода Secale, используемый главным образом в качестве продовольственной культуры, реже как кормовое растение. Этот вид включает следующие подвиды: ssр. сеreale -- посевная культурная рожь; ssр. segetale Zhuk.-- сорно-полевая рожь; ssр. аfganicum (Vav.); Khush. -- афганская рожь; ssр. dighoricum (Vav.) Khush. -- дигорская рожь.

Культурная рожь легко скрещивается со всеми видами секции Montanum и дает плодовитые гибриды, но почти не скрещивается с S. Sylvestre Host.

Для возделывания используется белоколосая неопушенная разновидность S. cereale. Var. vulgare -- рожь обыкновенная. К ней относятся все возделываемые сорта.

3. Цитологическая характеристика (число и типы хромосом, особенности кариотипа). Карты хромосом

Все виды ржи характеризуются одинаковым числом хромосом (2n = 14). Хромосомы ржи длинные -- 75,9--90,7 мкм. По строению они мало отличаются друг от друга; у соматических хромосом можно различить пару со спутниками.

Генетика ржи изучена еще недостаточно, почти не исследована генетика хозяйственно-ценных признаков. Это объясняется трудностями проведения генетического анализа этой культуры вследствие облигатного перекрестного ветроопыления и генетической системы самонесовместимости.

Картирование генов, контролирующих морфологические признаки. При генетическом картировании морфологических и мейотических генов мы использовали один и тот же подход. Вначале устанавливали сцепление генов с изозимными локусами, а затем проводили детальное картирование выделенного участка хромосомы с помощью молекулярных маркеров. Сцепление с одним или несколькими изозимными маркерами было установлено для следующих генов, контролирующих морфологические признаки: el (отсутствие лигулы), Vs (фиолетовые семена), ln (светлые узлы), w, wa1 (отсутствие воска на междоузлиях и листьях), np, ct2 (карликовость), Hs (опушение влагалищ листьев), Ddw (доминантная короткостебельность), cb (коричневая солома), mn (многоузлость), vi (отсутствие антоциана), mp (дополнительные пестики вместо тычинок).

Для шести генов (ln, w, np, cb, mn, mp) была впервые установлена их хромосомная локализация через сцепление с изозимными маркерами. Использование высокополиморфных RFLP-маркеров позволило построить генетические карты, включающие сцепленные морфологические маркеры и изозимные локусы, на основе тех гибридов, для которых был установлен факт сцепления. Таким образом, были построены фрагменты генетических карт хромосом 4R, 6R и 7R. Для всех изученных гибридов был обнаружен полиморфизм по RFLP-маркерам, достаточный для построения групп сцепления, включающих помимо изозимных и морфологических по 5-10 молекулярных маркеров (рис. 2).

Картирование мейотических генов. В соответствии с выбранной схемой картирования в пяти специально созданных картирующих популяциях был проведен анализ сцепления синаптических генов (sy1, sy9 и sy19) с изозимными маркерами. В каждой из популяций было обнаружено сцепление генов с определенными изозимными локусами. Вследствие тесного сцепления у двух гибридов F2 с общей численностью 160 растений не было обнаружено рекомбинации между мутацией sy1 и локусом Got2 (7R). Частота рекомбинации между sy9 и Sod2 (2R) составила в одной гибридной популяции 20,1 ± 4,5 %, а в другой - 7,4 ± 2,5 %. Мутация sy19 оказалась сцепленной с изозимным маркером хромосомы 7R - локусом Acph1 (r=3,4 ± 2,2 %). Для молекулярного картирования участков хромосом, включающих синаптические гены, использовали SSR-маркеры (микросателлитные локусы). Полиморфизм маркеров этого типа оказался достаточным для картирования всех трех генов. Для генов sy1 и sy9 было найдено по два микросателлитных локуса, косегрегирующих с этими генами, это маркеры Xgwm132, Xscm43 для sy9 (2R) и маркеры Xrems1135, Xrems1188 для sy1 (7R). Третий синаптический ген sy19, как и ген sy1, был локализован в хромосоме 7R, что могло бы, в случае отсутствия генетических карт, поставить вопрос об их аллелизме. Однако положение sy1 и sy19 на генетических картах исключает аллелизм этих мутаций.

Генетическое расстояние между Xrems1135 и Xrems1188, маркерами мутации sy1, и мутацией sy19 составляет 16,5 сМ и 15,1 сМ соответственно (рис 2). Таким образом, можно говорить о сцеплении, но не об аллелизме мутаций sy1 и sy19. Обнаружение маркеров, тесно сцепленных с генами sy1 и sy9, позволило нам разработать схему выделения двойных мутантов по этим генам.

Генетическая карта ржи (Secale cereale L.).Штриховкой показана гомеологическая локализация зондов у пшеницы. Локусы изоферментов обозначены курсивом, микросателлиты - жирным шрифтом. короткое плечо; L - длинное плечо.

Интрогрессивная гибридизация является эффективным подходом для расширения генетического разнообразия возделываемых злаков, в том числе и тритикале. Для выявления линий тритикале с интрогрессиями от дикорастущих злаков было проведено генотипирование десяти линий, полученных от скрещивания гексаплоидных тритикале с линиями мягкой пшеницы сорта Аврора, у которых геном D замещен соответственно на геномы Aegilops umbellulata, Ae. speltoides и Amblyopyrum muticum. Установлено, что одна гибридная линия характеризуется замещением хромосомы 1R на хромосому 1U Ae. umbellulata, другая имеет замещение 2R(2U) (рис. А, Б). Выявлены линии несущие транслокации от Ae. speltoides в коротком плече хромосомы 1B и в длинном плече хромосомы 7B (рис. В). Линии тритикале с транслокацией T7BS*7SL и с хромосомным замещением 1R(1U) представляют интерес для дальнейшей селекции на повышение зимостойкости и улучшения хлебопекарных качеств тритикале.

Идентификация методом геномной in situ гибридизации хромосом ржи (зеленые) и хромосом Ae. umbellulata (красные - U) в гибридной линии тритикале; Б - детекция замещения хромосомы 2R ржи на хромосому 2U Ae. umbellulata с применением маркера хромосомы 2R (указан стрелкой): а - линии тритикале (11 - линия с замещением 2R(2U)), б - замещенные линии пшеницы сорта Аврора (хромосомы ржи отсутсвуют), в - родительские сорта тритикале; В - идентификация перестроек в хромосоме 1B (1) и транслокации T7BS*7SL (2) в гибридных линиях тритикале по распределению маркеров pSc119.2(красный цвет) и Spelt1 (отмечен *): а - хромосомы пшеницы, б - гибридные линии, в - Ae. speltoides.

Заключение

Озимая рожь (Secale cereale L.) - культура, обеспечивающая в течение ряда столетий полноценное питание населения многих стран мира.

Культурная рожь считается относительно молодым хлебным растением (по данным Н.И.Вавилова) и произошла от дикой сорно-полевой ржи.

Ареал распространения озимой ржи очень широк - на севере до 690 с.ш., на юге - 450 с.ш.

Озимая рожь - зерновая культура, которая имеет большое значение, особенно в районах, где ограничено возделывание озимой пшеницы из-за почвенно-климатических условий, что позволяет отнести эту сельскохозяйственную культуру к группе культур наименьшего экономического риска при её возделывании.

Основные посевы ее распространены в Европе и США. Главные производители озимой ржи - СНГ, Германия, Польша, США, Франция.

Озимая рожь является важной продовольственной и кормовой культурой, которая занимает в республике одну третьих посевных площадей зерновых культур. Это связано как с невысокой требовательностью ее к почвенному плодородию, так и с меньшей зависимостью продуктивности от метеорологических условий, т.е. это одна из зерновых культур, отличающаяся стабильностью по урожайности.

Список использованной литературы и электронных источников

1. Абрамова З.В. Практикум по генетике. Л.: Агропромиздат, 1992. 224 с.

2. Хромосомные исследования растений в проблемах селекции, клеточной инженерии и генетическом мониторинге. (В.Д. Турков, Ю.Л.Гужов, Москва 1988г. изд-во УДН)

3. Передача генетического материала ржи. Силкова, А.И. Щапова, В.К. Шумный

4. Электроный каталог научной сельскохозяйственной библиотеки. Всероссиийский научно-иследовательский институт растеневодства им. Н.И. Вавилова http://nshb.ru/Books

5. Библиотека с/х литературы http://www.pravya.ru/

Размещено на Allbest.ru