Качество зерна яровой мягкой пшеницы с транслокациями от сородичей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Качество зерна яровой мягкой пшеницы с транслокациями от сородичей

06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

Диссертация

на соискание ученой степени

доктора биологических наук

Крупнова Ольга Васильевна

Саратов 2010

Диссертационная работа выполнена в Государственном научном учреждении «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Юго-Востока» Российской академии сельскохозяйственных наук

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, Дьячук Таисия Ивановна

доктор биологических наук, Антонюк Людмила Петровна

доктор биологических наук, Сюков Валерий Владимирович

Ведущая организация: Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова»

Защита состоится________________2010 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д.006.050.01. при Государственном научном учреждении «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Юго-Востока» Российской академии сельскохозяйственных наук по адресу: 410010, г. Саратов, ул. Тулайкова, 7, зал заседаний.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Государственного научного учреждения «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Юго-Востока» Российской академии сельскохозяйственных наук

Автореферат разослан «_____________» 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук Ю.Е. Сибикеева

белок мука пшеница

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В мире посевные площади пшеницы составляют ежегодно около 200-220 млн гектаров, а валовые сборы зерна превышают 600 млн тонн (Altenbach et al., 2009). Пшеница - ценный источник калорий и белка, играющего важную роль в хлебопечении и изготовлении других продуктов. Содержание белка в зерне и его качество - один из главных критериев цены на пшеницу на мировом рынке.

Повышение урожайности обычно сопровождается снижением содержания белка в зерне из-за отрицательной связи между этими признаками. Отечественные и зарубежные исследования свидетельствуют об огромных трудностях селекции на повышение содержания белка в зерне. С одной стороны, они связаны со сложным генетическим контролем целевого признака, с другой - с сильным влиянием на него условий внешней среды (температурный и водный режимы, обеспеченность растений азотом и др.). Поэтому не случайно многие новые более продуктивные сорта, создаваемые путем традиционных внутривидовых скрещиваний, по проценту белка в зерне, как правило, значимо не отличаются от своих предшественников.

Одним из важных событий ХХ века в селекции является введение в зародышевую плазму мягкой пшеницы 1RS-транслокации от ржи посевной (Secale cereale L.). В настоящее время частота распространения сортов пшеницы, содержащих эту транслокацию, достигает 30-40% и выше в таких странах крупнейших производителях зерна, как Китай, Индия, Австралия, США, ЕЭС, Украина и другие (Huang et al., 2007; Kozub et al., 2009). Расширяется распространение сортов, содержащих Lr-транслокации от пырея удлиненного, пырея промежуточного, разных видов эгилопса и других сородичей. Поэтому изучение роли транслокаций, в частности, Lr-транслокаций от сородичей, в повышении содержания белка в зерне, его сбора с единицы площади и улучшении качества зерна имеет большое теоретическое и практическое значение (Крупнов, Сибикеев, 2005; Ortiz et al., 2008).

Работа выполнялась по темпланам ГНУ НИИСХ Юго-Востока (1991-2009 гг.), проекту № 03-04-48847 - Российского Фонда Фундаментальных Исследований «Идентификация, маркирование чужеродных генов в реконструированном геноме мягкой пшеницы» (2003-2005 гг.) и в порядке личной инициативы.

Цель и задачи исследования.

Основная цель - раскрыть и теоретически обосновать значение Lr-транслокаций от Triticum durum Desf., Triticum dicoccum (Schrank) Shuebl., Triticum dicoccoides Koern. ex Aschers. et Graen., Aegilops umbellulata Zhuk., Secale cereale L., Agropyron elongatum Host. и 6Agi (6D)-хромосомы от Agropyron intermedium Host. в улучшении качества зерна яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.).

Задачи:

определить содержание белка в муке, валовой сбор его с единицы площади, количество и качество клейковины у сортов и линий яровой мягкой пшеницы с транслокациями от сородичей;

оценить эффект эпифитотий патогенов на содержание белка в муке, валовой сбор белка, количество и качество клейковины у сортов и линий;

изучить показатели SDS-объема, числа падения у сортов и линий;

изучить взаимосвязи между признаками: содержание белка в муке, клейковины, показатель ИДК-1, SDS-объем, число падения, натурная масса зерна у сортов и линий, различающихся по наличию Lr-транслокаций от сородичей;

отобрать сорта и линии, имеющие Lr-транслокации от сородичей, для использования в качестве доноров в селекции яровой мягкой пшеницы на повышение содержания белка в муке и качество клейковины.

Научная новизна:

Установлено влияние Lr-транслокаций от Triticum dicoccum (Schrank) Shuebl, Triticum dicoccoides Koern. ex Aschers. et Graen, Aegilops umbellulata Zhuk., Secale cereale L., Agropyron elongatum Host., 6Agi (6D)-хромосомы Agropyron intermedium Host. на содержание белка в муке и валовой сбор белка, содержание и качество клейковины у Triticum aestivum.

Показано влияние сочетания Lr-транслокаций от разных видов на содержание белка в муке, валовой сбор белка, содержание и качество клейковины у линий яровой мягкой пшеницы. Впервые обнаружено, что рекомбинантные линии яровой мягкой пшеницы, отобранные из популяций от скрещивания генотипов, содержащих Lr19-транслокацию от пырея удлиненного (Agropyron elongatum) и 6Agi (6D)-хромосому от пырея промежуточного (Agropyron intermedium), характеризуются значимо более низким содержанием белка в муке, без значимого снижения урожая белка, по сравнению с родительскими генотипами.

Оценен спектр отрицательного влияния эпифитотий листовой ржавчины и вирусов на содержание белка в муке, валовой сбор белка, содержание и качество клейковины у сортов и линий, имеющих одиночные Lr-транслокации и их сочетания от разных видов. Впервые определены показатели SDS-объема, числа падения у сортов и линий мягкой пшеницы, содержащих сочетание Lr-транслокаций от разных видов. Определены взаимосвязи между признаками: содержание белка в муке, содержание сырой и сухой клейковины, показатель ИДК-1, SDS-объем, число падения, натурная масса зерна у сортов и линий, различающихся по наличию одиночных Lr-транслокаций и их комбинаций от разных сородичей.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Влияние чужеродных Lr-транслокаций и их сочетаний на содержание белка в муке.

2. Эффекты эпифитотий патогенов на содержание белка в муке, количество и качество клейковины у сортов и линий.

3. Влияние Lr-транслокаций и их сочетаний на содержание клейковины, SDS-объем, число падения и натурную массу зерна.

4. Направление и степень взаимосвязи между признаками качества зерна у сортов и линий, имеющих одиночные Lr-транслокации и их комбинации от разных видов сородичей мягкой пшеницы.

Практическая ценность работы:

Выявлены и рекомендованы сорта и линии с Lr-транслокациями от сородичей для использования в селекции на повышение качества зерна яровой мягкой пшеницы в Поволжье.

Личный вклад соискателя. Автор лично теоретически обосновал цель и задачи исследований, отобрал материал и определил совокупность методов исследований. Анализ содержания белка в муке, сырой и сухой клейковины, показателей ИДК-1, SDS-объема, данных миксографа, определение числа падения, натурной массы зерна, статистическая обработка экспериментальных данных, анализ и обобщение полученных результатов, выявление степени их новизны проведено лично автором.

Апробация работы. Результаты исследований были представлены на Всероссийской научно-практической конференции «Вавиловские чтения» (Саратов, 2007), обсуждались на семинарах и заседаниях методической комиссии ГНУ НИИСХ Юго-Востока в 1994-2007 годах; на Научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов по итогам научно-исследовательской и учебно-методической работы за 2000, 2006, 2007, 2008 годы (Саратов, СГАУ им. Н.И. Вавилова, 2001, 2007, 2008, 2009); на региональной научно-практической конференции «Зональные особенности научного обеспечения сельскохозяйственного производства Юго-Востока России» 26-27 февраля 2009 года.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 47 научных работ, в том числе 15 - в рекомендуемых ВАК РФ изданиях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, восьми глав, выводов, практических рекомендаций, списка литературы (включает 554 наименований, в том числе - 395 на иностранных языках) и 69 приложений. Работа изложена на 335 страницах компьютерного текста. Содержит 65 таблиц и 33 рисунка.

2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Обобщена литература по генетике и селекции на повышение содержания белка и улучшение качества зерна яровой мягкой пшеницы, с использованием сородичей в качестве доноров ценных генов. Показаны достижения мировой науки в изучении полиморфизма генов/локусов, контролирующих запасные белки и их состав. Проанализирована роль чужеродных генов в расширении генетической изменчивости по качеству зерна яровой мягкой пшеницы.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ, МЕТОДЫ, УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проведены на образцах зерна, предоставленных лабораторией генетики и цитологии ГНУ НИИСХ Юго-Востока. Материал включает 120 сортов и линий яровой мягкой пшеницы, содержащих Lr-транслокации от Triticum durum Desf., Triticum dicoccum (Schrank) Shuebl., Triticum dicoccoides Koern. ex Aschers. et Graen., Aegilops umbellulata Zhuk., Secale cereale L., Agropyron elongatum Host. и 6Agi (6D)-хромосому от Agropyron intermedium Host.

Контролем служили соответствующие реципиенты - сорта, а также линии яровой мягкой пшеницы, не имеющие Lr-транслокаций.

Методика полевых исследований освещена в работах (Сибикеев, 2002, Сибикеев и др., 2009). Для анализа с каждой повторности посева использовали до 100 г зерна, без посторонней примеси.

Содержание белка в муке определяли на анализаторе фирмы «Inframatic-8100» (Швеция), согласно прилагаемой к нему инструкции. Для анализа отбирали навеску 35 г зерна и размалывали на лабораторной мельнице «Квадрумат-Юниор», с 70% выходом муки. Определение содержания сырой и сухой клейковины проводили по: (Оценка качества зерна, 1987). Реологические свойства теста оценивали на миксографе, качество клейковины - на приборе ИДК-1 (Оценка качества зерна, 1987). Анализ SDS-объема проводили в модификации (Бебякин, Бунтина, 1991). Окраску зерна оценивали визуально, с использованием 5% раствора NaOH (Казаков, 1987). Эффекты черного зародыша изучили на краснозерных и белозерных сортах. Число падения по Хагбергу-Пертену определяли на приборе «Falling Number 1400». Устойчивость к предуборочному прорастанию физиологически зрелых семян анализировали в лабораторных условиях (Соловов, 2003). Исследованиями охвачены годы типичные для черноземной степи Нижнего Поволжья, включая сезоны в различной степени засушливые, относительно благоприятные для урожая яровой мягкой пшеницы, а также годы с эпифитотиями листовой ржавчины.

Полученные данные экспериментальных исследований подвергли статистической обработке методами дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализов с использованием программ «AGROS-2.10».

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ Lr-ТРАНСЛОКАЦИЙ НА СОДЕРЖАНИЕ БЕЛКА

Lr14а-транслокация от Triticum dicoccum

Исследование проведено на сорте Саратовская 29 (С29) и его аналоге - сорте АС29, имеющем Lr14а-транслокацию в хромосоме 7B, от ярославского образца полбы. Результаты исследований в период с 1993 по 1998 год показали, что сорт АС29 по содержанию белка в зерне (СБ) превысил

сорт С29 на 0,26% (в абсолютном выражении), а по валовому сбору белка с единицы площади - на 14,1%. При этом превышение по СБ было достоверным в 1993, 1994 и 1995 годы, а по валовому сбору белка - в 1993, 1994 и 1997 годы.

Результаты сравнительного изучения С29 и АС29 за период с 2002 по 2008 год представлены на рис 1.

Рис. 1 Содержание белка в муке (а) и валовой сбор белка с единицы площади (б) сорта С29 и его аналога - сорта АС29, содержащего Lr14а-транслокацию, в период с 2002 по 2008 год (здесь и далее генотипы в парах, сопровождаемые разными буквами, значимо различаются на уровне P<0.5 множественных сравнений по тесту Дункана)

Как видно из рис 1, АС29 по СБ достоверно превысил сорт С29 в 2004 году, а по валовому сбору белка - в 2004 и 2005 году, в остальные годы различия между сортами были недостоверными, но при этом проявилась тенденция к преимуществу АС29. В результате, в среднем за 7 лет (2002-2008) АС29 превышает С29 по содержанию белка в муке - на 0,15% (в абсолютном выражении), а по валовому сбору белка с единицы площади -на 2,2%. Снижение в этот период, по сравнению с предыдущим (1993-1998) положительного вклада Lr14а-транслокации от T. dicoccum в СБ и валовой сбор белка может быть связано с изменениями состава патототипов в саратовской популяции листовой ржавчины и других патогенов (Сибикеев, Крупнов, 2007), влиянием других факторов внешней среды.

LrTdc-транслокация от Triticum dicoccum

Результаты изучения линии Л196, содержащей LrTdc-транслокацию от образца (волжского экотипа) T. dicoccum, и контроля (реципиента транслокации) - сорта Саратовская 58 (С58), представлены на рис. 2.

Как видно из рис. 2, линия Л196 по СБ только в 2003 году уступила сорту С58 (но различия несущественные), во все остальные годы, за исключением 2006 года, она превысила контроль, причем в годы эпифитотий листовой ржавчины (2004 и 2005) преимущество линии Л196 было значимое, несмотря на появление на растениях вирулентных патотипов (Сибикеев, 2002).

В результате замедления темпов поражения растений патогеном и толерантность к другим стрессорам (Сибикеев, Крупнов, 2005; 2007), линия Л196 в среднем за 7 лет превысила контроль по содержанию белка в муке на 0,56% (в абсолютном выражении), а по валовому сбору белка с единицы площади - на 15,6%.

Рис. 2 Содержание белка в муке (а) и валовой сбор белка с единицы площади (б) сорта С58 и его аналога - линии Л196, содержащей Tdc-транслокацию, в период с 2002 по 2008 год

LrTd-s транслокация от Triticum dicoccoides

Исследование проведено на беккроссной линии Л678-03, созданной в генофоне сорта Саратовская 55 (С55), с использованием в качестве донора Lr-транслокации образца тетраплоидной пшеницы T dicoccoides (К-26118). Линия характеризуется высоким уровнем устойчивости к листовой ржавчине, мучнистой росе и относительно высокой урожайностью зерна (Сибикеев, 2002; Сибикеев, Крупнов, 2007; Sibikeev et al., 2005).

Результаты изучения содержания белка в муке и валового сбора белка с единицы площади сорта С55 и его аналога - линии Л678-03 за 2004-2008 годы представлены на рис. 3.

Рис. 3 Содержание белка в муке (а) и валовой сбор белка с единицы площади (б) сорта С55 и его аналога - линии Л678, содержащей Td-s-транслокацию, в период с 2004 по 2008 год

У линии Л678-03 во все годы СБ выше, чем у С55, причем в 2004, 2005 и 2007 годы превышение значимое.

По валовому сбору белка она также значимо превысила контроль в 2005, 2006 и 2008 годы, однако в 2007 уступила ему. В среднем за 7 лет линия Л678-03 достоверно превысила контроль (С55) по СБ на 2,00% (в абсолютном выражении), по валовому сбору белка с единицы площади - на 65,0 кг/га, или на 20,7%.

Lr19-транслокация от Agropyron elongatum

Lr19-транслокация является результатом рекомбиногенеза между мягкой пшеницей и пыреем удлиненным (Ag. elongatum), осуществленного в Канаде (Knott, 1961; 1989). В ГНУ НИИСХ Юго-Востока Lr19-транслокация (локализована в 7D-хромосоме) использовалась, по меньшей мере, в трех селекционных циклах: сначала была создана линия Пысар 29, затем - сорт ППГ596 (Лобачев, 2000), и также сорта Л503, Л505 и Добрыня, получившие широкое распространение в Саратовской, Оренбургской и ряде других областей (Сибикеев, Крупнов, 2005).

Результаты изучения влияния Lr19-транслокации на содержание белка и валовой сбор белка у почти изогенных линий Л359S (контроль) и Л359R (линия, содержащая транслокацию) приведены на рис. 4.

Рис. 4. Содержание белка в муке (а) и валовой сбор белка с единицы площади (б) линии Л359S и ее аналога - линии Л359R, содержащей Lr19-транслокацию, в период с 2002 по 2008 год.

При варьировании по годам СБ от 15,4% (2003) до 19,9% (2007) линия Л359R превышает сестринскую линию, это преимущество проявилось даже в крайне засушливом 2007 году.

Линия Л359R превышает Л359S и по валовому сбору белка с единицы площади (на 19,59 кг/га), хотя эти различия статистически недостоверные, но тенденция к преимуществу над контролем сохраняется, несмотря на восприимчивость к саратовской популяции листовой ржавчины. В среднем за 7 лет линия Л359R значимо превышает контроль (Л359S) по содержанию белка на 0,35% (в абсолютном выражении), а по валовому сбору белка с единицы площади - на 4,0%. По заключению ученых СИММИТ (Reynolds et al., 2001) Lr19-транслокация способствует увеличению надземной биомассы, что у многих других транслокаций встречается крайне редко.

6Agi(6D)-хромосома от Agropyron intermedium

В ГНУ НИИСХ Юго-Востока выведена пара почти изогенных линий - Л400R, которая содержит 6Agi (6D) хромосому от Ag. intermedium, и Л400S, без этой хромосомы. Л400R6Agi(6D) занесена в Госреестр селекционных достижений РФ как сорт Белянка (Госреест, 1999). Благодаря 6Agi (6D) хромосоме яровая мягкая пшеница до сих пор сохраняет высокую эффективность в защите растений от саратовской популяции листовой ржавчины (Сибикеев, Крупнов, 2007).

Результаты сравнительной оценки линий Л400S и Л400R по содержанию белка в муке и валовому сбор белка с единицы площади линии за период с 2002 по 2008 годы приведены на рис 5.

Рис. 5 Содержание белка в муке (а) и валовой сбор белка с единицы площади (б) линии Л400S и ее аналога - линии Л400R, содержащей 6Agi(6D)-хромосому, в период с 2002 по 2008 год

В период с 2002 по 2008 год концентрация белка в муке линии Л400R колебалась от 15,7 (2003 г.) до 20,0% (2007 г.), а валовой сбор белка с единицы площади от 280,0 кг/га (2007 г.), до 695,5 кг/га (2003 г.). В среднем за 7 лет линия Л400R, имеющая 6Agi(6D)-хромосому от Ag. intermedium, значимо превышает контроль (Л400S) по содержанию белка в муке на 1,18% (в абсолютном выражении), а по валовому сбору белка - на 17,3%. Следует отметить, что и в предшествовавший период (с 1993 по 1998 год) линия Л400R также характеризовалась положительным вкладом, превысив Л400S по содержанию белка на 0,37% (в абсолютном выражении).

ГЛАВА 4. ЭФФЕКТЫ СОЧЕТАНИЯ Lr-ТРАНСЛОКАЦИЙ НА СОДЕРЖАНИЕ БЕЛКА И СБОР БЕЛКА

Сочетание Lr19-транслокации от Agropyron elongatum и Lr26-транслокации от Secale cereale

В лаборатории генетики и цитологии ГНУ НИИСХ Юго-Востока с использованием в качестве доноров Lr26-гена изогенной линии Тетчер (Thatcher Lr26), а также сорта Genaro 81 (селекции СИММИТ), имеющего в 1RS-транслокации Lr26-ген, путем беккроссов и отборов создан ряд линий яровой мягкой пшеницы, у которых Lr26-транслокация сочетается с Lr19-транслокацией от пырея удлиненного. Комбинация Lr19-транслокации с Lr26-транслокацией до настоящего времени эффективно защищает растения от местной популяции листовой ржавчины (Сибикеев, Крупнов, 2007; Sibikeev et al., 2007) и положительно влияет на адаптивность и урожайность зерна яровой мягкой пшеницы (Сибикеев и др., 2009).

Нами изучены эффекты 1RS-транслокации от сорта Genaro 81 у двух линий, созданных на генофоне яровой мягкой пшеницы линии Л2032 путем четырехкратных возвратных скрещиваний с реципиентом (линия 2032) и ряда беккроссных линий, созданных в генофоне линии Л503 с использованием в качестве донора Lr26-транслокации от линии Thatcher Lr26 (McIntosh et al., 2008).

Трехлетнее (2002-2004) изучение линий Л772-02 и Л773-02, содержащих 1RS-транслокацию от сорта Genaro 81, в генофоне линии Л2032, имеющей Lr19-транслокацию от Ag. elongatum, показало, что эти беккроссные линии значимо не отличаются от реципиента - линии Л2032 ни по содержанию белка в муке, ни по валовому сбору белка, хотя в среднем за 3 года у линии Л772-02 проявилась тенденция к преимуществу над другим аналогом и реципиентом по величине этих признаков.

Изучение линий Л785-02 и Л706-02, содержащих Lr26-транслокацию от линии Thatcher Lr26 в генофоне линии Л503 (после пяти возвратных скрещиваний) в период с 2003 по 2008 год показало, что эти линии имели самое высокое СБ в 2005 и 2006 годы, а самое низкое - в 2003 году. По величине этого признака обе линии уступили контролю в 2003 году, в остальные годы линия Л785-02 по СБ превышает как сестринскую линию Л706-02, так и контроль. Таким образом, сочетание Lr26-транслокации с Lr19 -транслокацией у линии Л785-02 положительно влияет на СБ, как при эпифитотии листовой ржавчины (2004, 2005 годы), так и при ее отсутствии. Различия между линиями Л784-02 и Л785-02 по СБ, по-видимому, связаны со степенью восстановления в них генофона реципиента. По валовому сбору белка обе линии уступили контролю только в 2003 году, в последующие три года этот показатель у них выше и в среднем за 6 лет они превышают контроль на 7 и 8%, соответственно.

Результаты изучения линий Л645-04, Л646-04, Л686-04, Л804-04, сочетающих Lr26-транслокацию от S. cereale и Lr19 транслокацию от Ag. elongatum, после семи возвратных скрещиваний, в сравнении с реципиентом - линией Л503 представлены в табл. 1.

Таблица 1 Содержание белка в муке и валовой сбор белка с единицы площади у контрольной линии Л 503 и беккроссных линий - Л645-04, Л646-04, Л686-04, Л804-04 в 2005, 2006 и 2008 гг.

Сорт, линия	2005	2006	2008	Среднее
Содержание белка в муке, %
Л503, Ag.el.,Lr19 ст.	16,3	17,2	18,2	17,23
Л645-04 =Л505/Л503*7/ TcLr26	16,4	16,6	17,8	16,93
Л646-04 =Л505/Л503*7/ TcLr26	16,4	16,0	16,8	16,40
Л686-04 = Л505/Л503*7/ TcLr26	20,0	18,8	17,0	18,60
Л804-04 = Л503*5/ TcLr26//Л505	18,0	16,5	16,1	16,87
Среднее	17,42	17,02	17,18	17,21
Fфакт	11,80*	2,00	3,30*	1,77
НСР05	0,51	NS	1,2	NS
Валовой сбор белка, кг/га
Л503, Ag.el.,Lr19 ст.	411,4	403,1	442,2	418,9
Л645-04 =Л505/Л503*7/ TcLr26	460,5	388,3	367,9	405,6
Л646-04 =Л505/Л503*7/ TcLr26	511,2	375,4	413,8	433,5
Л686-04 = Л505/Л503*7/ TcLr26	606,0	467,5	421,1	498,2
Л804-04 = Л503*5/ TcLr26//Л505	582,4	449,8	416,8	483,0
Среднее	514,3	416,8	412,4	447,83
Fфакт	11,80*	3,99*	1,69	2,46
НСР05	40,6	33,8	53,1	NS

*- значимо различаются при вероятности 95%

Из табл. 1 видно, что линия Л686-04, имеющая сочетание двух транслокаций: Lr19 транслокации от Ag. elongatum и Lr26-транслокации от S. cereale, (при восстановлении генофона линии Л503 теоретически почти на 97%) по содержанию белка в муке в среднем за 3 года превышает другие интрогрессивные линии и контроль - Л503, а также - линию Л505. Однако в 2008 году линия Л686-04 уступила контролю, хотя эти различия статистически недостоверные. Причины этих различий неизвестны, не исключено, что они связаны с разным уровнем урожайности зерна. По валовому сбору белка с единицы площади линия Л686-04 в среднем за 3 года также занимает первое место, превысив контроль на 79,3 кг/га.

Сочетание Lr19-транслокации от Agropyron elongatum и Lr25-транслокации от Secale cereale

Lr25-ген перенесен в мягкую пшеницу от озимой ржи (S. cereale) сорта Rosen более 40 лет назад, в результате была получена линия Transec (Driscoll et al., 1963; цит. по: McIntosh et al., 2008). В Саратове Lr25-транслокация в комбинации с Lr19-транслокацией эффективно защищает растения от местной популяции листовой ржавчины (Сибикеев, Крупнов, 2007; Sibikeev et al., 2005) и эффекты этого сочетания транслокаций на урожайность зерна отражены в публикациях (Сибикеев, Крупнов, 2005; Sibikeev et al., 2005).

Результаты изучения влияния Lr25-транслокации в сочетании с Lr19-транслокацией на содержание белка в муке и валовой сбор белка с единицы площади у линий Л502-05 в генофоне линии Л1089 представлены в табл. 2.

Таблица 2 Содержание белка в муке, валовой сбор белка с единицы площади линии Л1089 Lr19 и беккроссной линии Л502-05 (Л1089 Lr19 *4/ Lr25) в 2005-2008 гг.

Сорт, линия	2005	2006	2007	2008	Среднее
Содержание белка в муке, %
Л1089 Ag.el.,Lr19	18,0	17,50	19,4	19,30	18,55
Л502-05 =Л1089*4/ Lr25	18,00	17,60	20,2	19,4	18,82
Среднее	18,0	17,5	19,8	19,3	18,68
Fфакт.	11,8*	2,00	4,95*	3,30*	1,93
НСР05	0,51	NS	0,46	1,2	NS
Валовой сбор белка, кг/га
Л1089 Ag.el.,Lr19	483,3	432,4	372,7	343,3	407,9
Л502-05 =Л1089*4/ Lr25	539,6	447,8	312,1	356,3	413,9
Среднее	511,4	440,1	342,4	349,8	410,9
Fфакт.	11,8*	3,99*	1,89	1,69	0,061
НСР05	40,6	33,8	24,5	53,1	NS

*-значимо различаются при вероятности 95%

Данные табл. 2 показывают, что линия Л502-05 по СБ ни в один год не уступила контролю (Л1089), проявив тенденцию к более высокому значению признака. Эта положительная тенденция проявляется и по валовому сбору белка с единицы площади, несмотря на снижение показателя в 2007 году, когда был более низкий урожай зерна. В среднем за 4 года линия Л502-05, сочетающая Lr19-транслокацию от Ag. elongatum и Lr25-транслокацию от S. cereale, превышает контрольный генотип (Л1089) по содержанию белка в муке на 0,27% (в абсолютном выражении), а валовой сбор зернового белка с единицы площади - на 1,5%. И хотя влияние на содержание белка в муке и валовой сбор зернового белка с единицы площади двух разных Lr-транслокаций (Lr25 и Lr26) изучалось в двух разных генофонах (Lr25 - в генофоне линии Л1089, а Lr26 - в генофоне линии Л503), оба эти генотипы содержат Lr19-транслокацию и весьма сходны по продуктивности и адаптивности, а Л1089 создана с участием линии Л503 (Крупнов, Сибикеев, 2005).

Результаты сравнения эффектов сочетания Lr25-транслокации и Lr26-транслокации от S. cereale с Lr19-транслокацией от Ag. elongatum в среднем за годы исследований представлены на рис. 6.



Рис. 6 Вклад сочетания транслокаций: Lr19+Lr25 в генофоне Л1089, Lr19+1RS в генофоне Л2032, Lr19+Lr26 в генофоне Л503 (BC5) и Lr19+Lr26- транслокацией в генофоне Л503 (BC7) в повышение содержания белка и валового сбора белка с единицы площади

Как видно из рис. 6, вклад сочетания Lr19-транслокации от Ag. elongatum с Lr-транслокациями от S. cereale в генофонах линий яровой мягкой пшеницы в среднем за все годы исследований положительный, при этом наблюдается более высокий вклад сочетания пырейной транслокации с Lr26, чем с Lr25-транслокацией в СБ и валовой сбор белка с единицы площади. Насколько это связано с влиянием генофонов, неизвестно.

Сочетание Lr19-транслокации от Agropyron elongatum и Lr9-транслокации от Aegilops umbellulata

В качестве донора Lr9-транслокации от Ae. umbellulata использовалась линия Thatcher*6/Transfer. Первоначально была создана линия Эгисар 29 путем переноса (9 беккроссов) Lr9-транслокации в генофон сорта яровой мягкой пшеницы Саратовская 29. В результате объединения Lr9-транслокации с Lr19-транслокацией в генофоне Л1089 лабораторией генетики и цитологии ГНУ НИИСХ Юго-Востока, выведены линии, характеризующиеся высокой продуктивностью, адаптивностью, устойчивые к саратовской популяции листовой ржавчины (Крупнов, Сибикеев, 2005; Sibikeev et al., 2007). Результаты изучения линии Л12-03, содержащей Lr9-транслокацию в сочетании Lr19-транслокацией, в сравнении с контролем - линией Л1089Lr19, за 2003 - 2008 годы приведены на рис. 7.

Рис. 7 Содержание белка в муке (а) и валовой сбор белка с единицы площади (б) у линии Л1089Lr19 и ее аналога - линии Л12-03, имеющей сочетание транслокаций Lr19+Lr9, в период с 2003 по 2006 год

Как видно из рис. 7, содержание белка в муке Л12-03, имеющей Lr19-транслокацию от Ag. elongatum и Lr9-транслокацию от Ae. umbellulata, в среднем за 4 года превышает реципиента (Л1089) на 0,55% (в абсолютном выражении), какая из этих транслокаций обусловила повышение концентрации белка в зерне, неизвестно. У Л12-03 из-за более низкой урожайности зерна валовой сбор белка снизился среднем за 4 года на 2,2%. Данные изучения линии Л12-03 согласуются с результатами исследований эффектов Lr9-транслокации у озимой пшеницы сорта Arina (Ortelli, 1996).

Сочетание Lr19 и Lr24-транслокаций от Agropyron elongatum

Lr 24 внесен в генофон мягкой пшеницы от Ag. elongatum в середине ХХ века через спонтанную транслокацию, получившую название Agent. Она идентифицирована в хромосоме 3DL. Затем был индуцирован еще ряд компенсирующих транслокаций в другие хромосомы (McIntosh et al., 2008).

Lr24-транслокация используется коммерчески в сортах мягкой пшеницы Австралии, Индии, в ряде стран Африки и Америки (Friebe et al., 1996). Каких-либо публикаций о влиянии Lr24-транслокации на качество зерна нам не удалось найти.

Следует отметить, что с Lr24 тесно сцеплен ген Sr24, кодирующий устойчивость к стеблевой ржавчине, из-за чего эту транслокацию часто называют Lr24/Sr24-транслокацией. В связи с тем, что за годы исследований эпидемий стеблевой ржавчины не было на полях лаборатории генетики и цитологии ГНУ НИИСХ Юго-Востока, нами используется сокращенное название - Lr24-транслокация.

Эта транслокация в комбинации с Lr19-транслокацией эффективно защищает растения от местной популяции листовой ржавчины (Сибикеев, Крупнов, 2007).

Результаты изучения линии Л760-04, имеющей сочетание Lr19 и Lr24- транслокаций, в генофоне линии Л1089 за 5 лет представлены на рис. 8.

Рис. 8 Содержание белка в муке (а) и валовой сбор белка с единицы площади (б) у линии Л1089Lr19 и ее аналога - линии Л760-04, имеющей сочетание транслокаций Lr19+Lr24, в период с 2004 по 2008 год

Как видно из рис 8, у линии Л760-04 в 2004, 2005 и 2006 годы СБ было выше, но незначимо, а в последующие два года - ниже, чем у контроля. По валовому сбору белка с единицы площади Л760-04 в 2004 и 2005 годы уступила контролю (по-видимому, из-за пониженной нормы высева семян, что обусловило пониженную продуктивность и более высокий процент белка в зерне), в 2006 и 2008 годы по величине этого показателя она уступила контролю. В среднем за 5 лет линия Л760-04 превышает контрольный генотип (Л1089) по СБ на 0,56% (в абсолютном выражении), а по валовому сбору белка с единицы площади - на 8,8%. Аналогичная положительная тенденция и у линии Л842-06, у которой теоретически генофон реципиента восстановлен более полно (почти на 97%, а у линии Л760-04 - на 94%). Вклад каждой из транслокаций (Lr19 и Lr24) в признаки СБ и валовой сбор белка с единицы площади, неизвестен.

Сочетание Lr19-транслокации от Agropyron elongatum и 6Agi (6D)-хромосомы от Agropyron intermedium

В результате скрещивания линии Л2032, имеющей Lr-транслокацию от Ag. elongatum (LrAgel, Lr19), которая восприимчива к саратовской популяции листовой ржавчины, с устойчивой к патогену линией Л400R, имеющей 6Agi (6D) -хромосому от Ag. intermedium (LrAgint), были созданы рекомбинантные инбредные линии Л396 и Л108, которые характеризуются устойчивостью к листовой ржавчине и белой мукой (в отличие от линии Л2032), а также высокой урожайностью зерна, которая на уровне или выше, чем у линии Л400R (Сибикеев, Крупнов, 2007; Sibikeev et al., 2005). При этом в качестве материнского родителя использовалась линия Л2032. Как уже отмечалось, обе новые рекомбинантные линии имеют 6Agi (6D) хромосому от Ag. intermedium, (но не унаследовали Lr-транслокацию от Ag. elongatum).

Результаты изучения содержания белка и валового сбора белка у линий Л396 и Л108 за 2003-2006 и 2008 годы представлены на рис. 9.

Рис. 9 Содержание белка в муке (а) и валовой сбор белка с единицы площади (б) у Л2032Lr19 и Л400R6Agi (6D) и рекомбинантных линий Л396 и Л108, имеющих 6Agi (6D)-хромосому, среднее за 5 лет

Как видно из рис. 9, у родительских генотипов (Л2032 и Л400R) и их производных рекомбинантных линии (Л396 и Л108) в среднем за 5 лет содержание белка в муке относительно высокое, с колебанием от 14,64% (линия Л108) до 17,12% (Л400R). Но даже при таком высоком уровне белковости зерна наблюдаются значимые различия между ними по этому признаку. В среднем за 5 лет, у линий Л396 и Л108 содержание белка в муке значимо ниже, чем у родительских генотипов (линии Л2032 и Л400R), при этом рекомбинантные линии, хотя и незначимо, но различаются между собой - у линии Л396 уровень белковости зерна несколько выше, чем у линии Л108.

Между тем по валовому сбору белка с единицы площади обе рекомбинантные линии в среднем за 5 лет достоверно превышают линию Л2032, а различия между ними и вторым родительским генотипом (Л400R) находятся в пределах ошибки опыта.

Результаты изучения рекомбинантных линий - Л204 и Л205, которые являются производными от скрещивания линии Л400R, имеющей 6Agi (6D)-хромосому от Ag. intermedium, с линией Л1089, имеющей Lr-транслокацию от Ag. elongatum (Lr19) приведены на рис. 10.

Рис. 10 Содержание белка в муке (а) и валовой сбор белка (б) у Л400R6Agi(6D), Л1089Lr19 и рекомбинантных линий Л204 и Л205, сочетающих 6Agi (6D)-хромосому и Lr19-транслокацию, среднее за 5 лет

Линии Л204 и Л205, как и линии предыдущей пары (Л396 и Л108), устойчивы к местной популяции листовой ржавчины (эту устойчивость они унаследовали от линии Л400R) (Sibikeev et al., 2005). Однако у Л204 и Л205 , в отличие от Л396 и Л108, мука желтая (от линии Л1089). В геномах обеих линий (Л204 и Л205) имеются Lr-гены от обоих видов пырея (Agropyron ssp). Несмотря на это, обе линии в среднем за 5 лет значимо уступают обоим родителям (Л1089 и Л400R) по СБ, а по валовому сбору зернового белка с единицы площади находятся на уровне родителей. При этом Л400S по СБ достоверно не отличается от Л400R, но уступает ей по валовому сбору белка с единицы площади.

Каковы причины значимого снижения содержания белка в зерне новых рекомбинантных генотипов, по сравнению с родительским генотипом? В доступной отечественной и зарубежной литературе нам не удалось найти аналогичной информации о результатах изучения взаимодействия генов от различных видов Agropyron в геноме Triticum. Причины супрессии или эпистаза признака «содержание белка в муке» у изученных нами рекомбинантных линий, неизвестны.

ГЛАВА 5. КЛЕЙКОВИНА И ЕЕ КАЧЕСТВО

5.1. Влияние эпифитотий патогенов

Влияние листовой ржавчины. Результаты изучения влияния эпифитотий листовой ржавчины на качество зерна у групп (совокупностей) устойчивых (R-генотипы) и восприимчивых (S-генотипы) к патогену за 1993, 1997, 2004 и 2005 годы представлены на рис. 11. Основой для деления на указанные группы послужили данные исследований коллектива лаборатории генетики и цитологии ГНУ НИИСХ Юго-Востока реакции сортов и линий на естественное заражение инокулем в полевых условиях, а также на искусственное инфицирование в теплице (Сибикеев, 2002; Сибикеев, Крупнов, 2007; Сибикеев и др., 2009).

Рис. 11 Потери (%) в содержании белка в муке (СБ), валовом сборе белка (ВСБ), содержании сырой клейковины (К) у генотипов восприимчивых к листовой ржавчине

Как видно из рис. 11, содержание белка в муке, валовой сбор белка с единицы площади и содержание клейковины снизились достоверно во все годы, за исключением содержания клейковины в 1997 году и СБ - в 2004 году, когда снижение было недостоверным. Потери в содержании белка в 1993 году составили 1,45%, в 2005 - 1,00% (в абсолютном выражении).

Для валового сбора белка наиболее ущербной (37%) оказалась эпифитотия 1993 года, в 1997 году потери составили 21,3%, а в 2005 - 23,9%. Потери в содержании клейковины в 1993 году составили 5,8%, в 2005 - 2,4%. Анализ данных упруго-вязких свойств клейковины, измеряемых на приборе ИДК-1, свидетельствуют о значимых различиях между группами R и S-генотипов только в 1997 году.

Данные исследований на четырех парах почти изогенных линий, различающихся по Lr-транслокациям, в среднем за 4 года (1993, 1997, 2004, 2005) представлены на рис. 12.

Рис. 12 Потери (%) в содержании белка (СБ), валовом сборе белка с единицы площади (ВСБ), содержании сырой клейковины (К) у сортов и линий, не имеющих Lr-транслокаций, в годы эпифитотий листовой ржавчины, 1993, 1997, 2004, 2005 годы

Как видно из рис. 12, в среднем за 4 года эпифитотии листовой ржавчины обусловили достоверное снижение не только содержание белка в муке и валового сбора белка с единицы площади, но также и содержания клейковины в зерне восприимчивых генотипов, по отношению к их устойчивым сибам в каждой паре линий.

Потери по СБ у сорта Саратовская 29 составили 0,36%, у Л359S - 0,56%, у Л400S - 1,13%, у сорта Саратовская 58 - 0,53% (в абсолютном выражении). По валовому сбору белка с единицы площади у сорта Саратовская 29 потери составили 15,7%, у Л359S - 13,5%, у линии Л400S - 20,2%, у сорта Саратовская 58 -24,8%. Потери в содержании клейковины варьируют от 1,5% (С29) до 2,3% (Л359S и Л400S).

Результаты изучения у трех пар почти изогенных линий С29 и АС29 (Lr14а), Л400S и Л400R6Agi (6D), Л359S и Л359R (Lr19) качества клейковины на приборе ИДК-1 подтверждаются данными миксографического анализа.

Изучение качества клейковины на приборе ИДК-1 показывает варьирование средних значений от 86,0 ед. в 1997 году до 71,1 ед. в 2005 году. Однако, судя по рекомендациям ВНИИЗ, все эти показания прибора ИДК-1 «укладываются» в диапазон оптимальных значений для хлебопекарной промышленности (Мелешкина, 2009). Пожалуй, самое интересное заключается в том, что прибор ИДК-1 не выявил каких-либо существенных, значимых различий между группами устойчивых и неустойчивых генотипов, несмотря на разный уровень средних значений по годам, то есть отрицательного влияния эпифитотии листовой ржавчины на показатель прибора ИДК-1 не выявлено.

Влияние вирусов. В Саратове в 1994 году, хотя пшеницу атаковали и другие возбудители заболеваний и вредители, поражение растений вирусом желтой карликовости ячменя (ВЖКЯ) было массовым, это привело к снижению урожайности зерна и валового сбора белка с единицы площади более чем на одну треть у сортов и почти изогенных линий, различающихся по наличию чужеродных Lr-транслокаций (Сибикеев, 2002; Крупнов, Сибикеев, 2005).

Результаты изучения влияния эпифитотии ВЖКЯ на качество зерна у группы S-генотипов и трех S-линий, по отношению к соответствующим контролям (которые содержат Lr-транслокации), представлены на рис. 13.

Как видно из рис. 13, в 1994 году группа S-генотипов, по сравнению с группой R-генотипов, имеет достоверно низкий валовой сбор белка с единицы площади (на 45,6%). Аналогичная картина наблюдается у сорта Саратовская 29 и линии Л359S, хотя потери здесь ниже, а у линии Л400S потери и вовсе недостоверные. Между тем, картина по содержанию белка в муке неоднозначная.

Рис. 13 Потери (%) в содержании белка (СБ), валовом сборе белка с единицы площади (ВСБ), содержании сырой клейковины (К) у группы S-генотипов и почти изогенных линий, различающихся по Lr-транслокации в 1994 г.

У группы S-генотипов содержание белка в муке достоверно выше (на 0,81%), чем у R-генотипов, тогда как у С29 и Л400S, оно достоверно ниже, а у линии Л359S - в пределах ошибки опыта. Неоднозначна картина и по признаку содержание клейковины: хотя в группе S-генотипов наблюдается увеличение (на 0,8%), различия между группами S- и R- генотипов в пределах ошибки опыта, также как и у пары С29 и АС29. Во второй паре - у линии Л359S содержание клейковины достоверно ниже, чем у линии Л359R, содержащей Lr19-транслокацию от Ag. elongatum. Между тем в третьей паре (Л400S и Л400R) линия Л400S характеризуется значимо более высоким содержанием сырой клейковины, чем линия Л400R, содержащая 6Agi (6D) - хромосому от Ag. intermedium. Эти данные по влиянию вирусной инфекции на содержание белка у пшеницы согласуются с рядом публикаций. Так, например, в США два вируса (soilborne wheat mosaic virus, SBWMV) и (wheat streak mosaic virus, WSMV) значимо повысили содержание белка в муке мягкой пшеницы (Finney, Sill., 1963). В Северной Дакоте (США) у ячменя в среднем за два года потери урожая от ВЖКЯ заключались в основном в снижении урожая на 8,5-38,0%, массы 1000 зерен на 3,2 - 14,5%, выполненности зерна на 11,9 - 38,9%, однако при этом содержание белка в зерне значимо повысилось на 2,5% (Edwards et al., 2001).

5.2. Влияние абиотических факторов

В Поволжье эпифитотии патогенов, к счастью, не ежегодны. Так, значимый ущерб от листовой ржавчины здесь наблюдается примерно раз в четыре-пять лет (Сибикеев, 2002; Сибикеев, Крупнов, 2007), еще реже встречаются сильные эпифитотии других патогенов. В то же время для этого региона характерна засуха различных типов. Между тем многие гены устойчивости к паразитам проявляют наиболее полно эффективность только при определенном температурном режиме (McIntosh et al., 2008).

Данные по качеству зерна за 12 лет, включая эпифитотийные и неэпифитотийные условия, приведены на рис. 14.

Рис. 14 Вклад Lr-транслокаций в генофоне С29, Л359S, Л400S и С58 в содержание белка (СБ), валовой сбор белка (ВСБ) и содержание сырой клейковины (К), в среднем за 12 лет (1993-1998 и 2003 - 2008)

За период с 1993 по 2008 год ни одна Lr-транслокация не оказала отрицательного влияния на СБ и его валовой сбор с единицы площади и содержание сырой клейковины. В среднем за 12 лет вклад Lr14а-транслокации составляет в повышение содержания белка в муке 0,18% (в абсолютном выражении), валового сбора белка - 7,8%, содержания сырой клейковины - 0,8% (в генофоне сорта С29); Lr19-транслокации от Ag. elongatum - 0,43, 11,3, 1,1% (в генофоне Л359S); 6Agi(6D)-хромосомы от Ag. intermedium - 0,85, 15 и 0,7% (в генофоне Л400S); LrTdc-транслокации - 0,34, 17,4 и 1,5% (в генофоне сорта С58, в среднем за 10 лет), соответственно. Положительный тренд к повышению СБ в муке, обусловленный Lr-транслокациями, может быть результатом защиты растений от патогена в условиях эпифитотий, а при их отсутствии - результатом плейотропии и/или сцепления Lr-генов с другими генами, повышающими адаптивность растений.

5.3. Эффекты окраски зерна

Красная окраска зерна контролируется доминантными генами Red-1, Red-2, Red-3, которые локализованы в длинных плечах хромосом третьей группы гомеологов (3AL, 3BL, 3DL). Известны сообщения о значимой связи с окраской зерна содержания в нем белка и реологических свойств теста. Так, в Канаде отмечено преимущество белозерных сортов яровой мягкой пшеницы, над краснозерными сортами, по содержанию белка в зерне (Ambalamaatil et al., 2006).

Результаты 10 лет исследований на почти изогенных линиях Л503 и Л504, различающихся по Red-локусу, и содержащих Lr19-транслокацию от Ag. elongatum, свидетельствуют об отсутствии значимых различий между ними по содержанию в зерне клейковины, показателю прибора ИДК-1 (табл. 3) и реологическим свойствам теста.

Таблица 3 Содержание клейковины, показатель ИДК-1 у краснозерной линии Л503 (Red, Agel) и ее белозерного сиба Л504 (red, Agel), содержащих Lr19-транслокацию от Ag. elongatum, в период с 1993 по 2005 год

Линия	1993	1994	1995	1996	1997	1998	2002	2003	2004	2005	Среднее
Содержание клейковины, %
Л503	45	41	51	44	36	54	40	36	35	39	42,1а
Л504	46	38	50	45	38	53	41	34	37	38	42,0а
X	45,5	39,5	50,5	44,5	37,0	53,5	40,5	35,0	36,0	38,5	42,1
Показатель ИДК-1, е.п.
Л503	91	85	80	79	78	79	77	78	87	77	81,1а
Л504	95	86	77	79	79	82	72	78	89	76	81,3а
X	93,0	85,5	78,5	79,0	78,5	80,5	74,5	78,0	88,0	76,5	81,2

*- Цифры в колонке, сопровождаемые разными буквами, значимо различаются на уровне P<0.5 множественных сравнений по тесту Дункана

Это подтверждается также данными миксографической оценки линий Л503 (Red) и Л504 (red), содержащих Lr19-транслокацию от Agropyron elongatum (рис.15).

Рис. 15 Миксограммы почти изогенных линий Л503(Red) и Л504(red), содержащих Lr19-транслокацию от Agropyron elongatum

Аналогичные результаты получены при изучении эффектов сочетания Red-и red-аллелей с Lr19-транслокацией от Ag. elongatum Л540(Red) и Л528 (red) и 6Ag (6D)-хромосомой от пырея промежуточного в генотипах почти изогенных пар линий - Л244(Red) и Л222(red) (табл. 4).

Как видно из табл. 4, в период с 1995 по 1998 год наблюдались колебания содержания сырой клейковины и показаний прибора ИДК-1. Следует отметить, что наибольшие различия между краснозерными и белозерными сибами наблюдались не по содержанию клейковины, а по признаку ИДК-1, причины этих различий неизвестны.

Таблица 4 Содержание клейковины и показатель ИДК-1 у пары Л540 и Л528, имеющих сочетание Red-и red-аллелей с Lr19-транслокацией от Ag. elongatum, и пары Л244 и Л222, имеющих сочетание Red - и red -аллелей с 6Agi (6D)-хромосомой от Ag. intermedium

Линия/генотип	1995	1996	1997	1998	Среднее за 4 года
Содержание сырой клейковины, %
Л540, Red Agel	41	42	38	48	42,3 a
Л528, red Ag el	42	42	36	47	41,8 a
Л244, Red 6Agi(6D)	54	45	48	52	49,8 c
Л222, red 6Agi(6D)	53	46	40	54	48,3 bc
Среднее	47,5	43,8	40,5	50,3	45,5
Показатель ИДК-1, ед.
Л540, Red Ag el	70	65	73	72	70,0 a
Л528, red Ag el	62	70	73	67	68,0 a
Л244, Red 6Agi(6D)	75	68	90	78	77,8 a
Л222, red 6Agi(6D)	62	70	80	67	69,8 a
Среднее	67,3	68,3	79,0	71,0	71,4

*- Цифры в колонке, сопровождаемые разными буквами, значимо различаются на уровне P<0.5 множественных сравнений по тесту Дункана

Между тем в среднем за 4 года различия между краснозерными и белозерными сибами (Л503Red и Л504red), (Л540Red и Л528red) и (Л244Red и Л222red) по обоим признакам (содержание сырой клейковины и показатель прибора ИДК-1) статистически не достоверные.

Таким образом, в парах изолиний краснозерные сибы, имеющие Lr-19 транслокацию от Ag. elongatum или 6Agi (6D)-хромосому от Ag. intermedium, значимо не отличаются от своих белозерных сибов, по содержанию клейковины и показателю ИДК-1.

5.4. Взаимосвязь содержания клейковины и белка

По данным ГНУ ВНИИЗ для хлебопечения предельные значения показателей, при которых качество хлеба резко ухудшается при количестве клейковины в диапазоне от менее 18 и более 32%, ее качестве ниже 20 и выше 97 ед. прибора ИДК-1 (Мелешкина, 2009). Во все годы наших исследований содержание в зерне сырой клейковины, как правило, превышало 30%, то есть это зерно особенно ценное для изготовления лапши, макарон, а также для смешивания партий зерна с низким содержанием клейковины.

Коэффициенты корреляции между содержанием белка и клейковины во все годы исследований положительные, с колебанием от 0,23 (1994 г.) до 0,84** (2008 г.). В подавляющем большинстве случаев они не превышают 0,55**…0,64**. Наиболее сильное варьирование по взаимосвязи между этими признаками наблюдаются в годы эпифитотий листовой ржавчины (1993, 2004, 2005) и вируса желтой карликовости ячменя (1994). Взаимосвязи между этими признаками у сортов и линий более тесные, чем в среднем по группам генотипов. Взаимосвязь между содержанием клейковины в муке и показателем ИДК-1 во всех случаях, за исключением двух опытов, положительная, но неустойчивая с варьированием по годам от слабой до средней.

ГЛАВА 6. SDS-ОБЪЕМ

6.1. Характеристика генотипов по SDS-объему

По признаку SDS-объем сорта и линии значимо различались во все годы. В первую группу по величине SDS-объема (>90 мл) вошли сорта: АС29, С29, С55, Белянка (Л400R6Agi (6D)), Л503, Добрыня (Л1089), линии - Л196, Л19-03, Л359R, Л222.

В связи с тем, что материал представлен красно- и белозерными генотипами, а из литературы известны сообщения о возможности связи между окраской зерна и SDS-объемом (Morris et al., 2007), в исследование включили почти изогенные пары, различающиеся по названному признаку. Результаты исследований на двух парах почти изогенных линий показали следующее. У линии Л503Red в среднем за 6 лет SDS-объем был значимо выше, чем у Л504red. Между тем, в паре линий Л204Red и Л205red, также в среднем за 6 лет различия по SDS-объему между краснозерной и белозерной линией статистически незначимые.

6.2. Взаимосвязь SDS-объема и содержания белка

Как показано в главах 3, 4 и 5, Lr-транслокации значимо влияют на содержание белка и клейковины. В связи с этим вполне обоснованным является изучение эффектов этих транслокаций на SDS-объем.

Результаты исследований взаимосвязи между СБ и SDS-объемом на наборе из 28 сортов и линий за период с 2003 по 2008 год представлены на рис. 16.

По данным рис. 16, влияние СБ на SDS-объемом относительно слабое, разнонаправленное; значимо положительным оно оказалось только в 2008 году, а в 2004 - значимо отрицательным.

Наши данные о положительной взаимосвязи между СБ и SDS-объемом согласуются с результатами других исследований на пшенице (Guttieri et al., 2001; Habernicht et al., 2002; Huang et al., 2006; Morris et al., 2007; Gуmez-Becerra et al., 2010).



Рис. 16 Взаимосвязь между содержанием белка в муке и показателем SDS-объема у 28 сортов и линий : а - 2003 г., б - 2004 г., в - 2005 г., г - 2006 г., д - 2007 г. и е - 2008 г.

6.3. Взаимосвязь содержания клейковины и SDS-объема

Сырая клейковина и SDS-объем. В доступной литературе сообщается в основном о взаимосвязях между SDS-объемом и содержанием белка и отдельными субъединицами глютенинов (Morris et al., 2007; Leуn et al., 2010). Анализ зависимости между содержанием сырой клейковины (СКсыр) и SDS-объемом у набора из 28 сортов и линий за период с 2003 по 2008 год свидетельствует, что взаимосвязь между содержанием сырой клейковины и SDS-объемом варьирует по годам, от положительной до отрицательной; однако во все годы, за исключением 2008, она незначимая. В 2008 году она достоверно положительная, но слабая.

В связи с тем, что эти результаты получены на сортах и линиях, характеризующихся весьма высокими значениями содержания клейковины и SDS- объема, возникает вопрос о взаимоотношениях между этими признаками при более низких показателях содержания клейковины и SDS- объема, что наиболее характерно для посевов по непаровым предшественникам.

На рис. 17 представлены результаты наших исследований на 32 сортов и линий озимой мягкой пшеницы (Бебякин и др., 2006), ряд из которых выведен с участием доноров, содержащих 1RS-транслокацию от озимой ржи, а у сорта Губерния идентифицировано наличие 1R-хромосомы.

Рис. 17 Взаимосвязь показателей содержания сырой клейковины и SDS- объема у 32 сортов и линий озимой пшеницы: а - 2003 г., б - 2004 г.

Как видно из рис. 17, в 2003 году взаимосвязь между содержанием сырой клейковины и SDS-объемом слабая, отрицательная (r= -0,33), а в 2004 году, наоборот, слабая, положительная (r= 0,27). Между тем на сортах и линиях яровой мягкой пшеницы в эти же годы картина была прямо противоположная. Причины таких перемен во взаимосвязях между рассматриваемыми признаками, неизвестны.

Сухая клейковина. Результаты изучения содержания сухой клейковины в муке сортов и линий в 2007 и 2008 годы показывают, что наивысшие средние значения по содержанию сухой клейковины наблюдались в 2007 году, что согласуется с данными по содержанию белка в муке и сырой клейковины. Наивысшее содержание сухой клейковины отмечено у линии Л678=С55*3/Td-s, популяции Мульти 4Lr в 2007 году, а в 2008 году у линий Л2032*5/Cur87 и Л2032*4/Gen81. При этом линии Д*3/TcLr23//Бел, Л359S, Л505Lr26, популяция Мульти 4Lr значимо превысили средние значения по опыту в 2007 году, а линии Л1089, Л503, Д*4/TcLr24, Л2032 - в 2008 году. В 2007 году взаимосвязь между содержанием сырой и сухой клейковины также была высоко значимая, положительная тесная (r = 0,91**) при колебаниях сырой клейковины от 43,8 до 52,0%, сухой - 14,6-18,1%, а в 2008 году она оказалась средней (r = 0,63**) при колебаниях сырой клейковины от 32,5 до 50,5%, сухой - 10,9-15,6%.

...