Генетический анализ основных хозяйственно-ценных признаков ячменя с помощью двутестерного метода

Размещено на http://www.allbest.ru/

ТОО «Казахский научно-исследовательский институт рисоводства»

Кызылординский государственный университет им.Коркыт Ата

УДК 633.18:631.52

Генетический анализ основных хозяйственно-ценных признаков ячменя с помощью двутестерного метода

Тохетова Л., Шермаганбетов К.,

Кужамбердиева С., Абжалелов Б.

Анализ двутестерного метода состоит из двух частей: 1) испытание на наличие эпистаза; 2) исследование на аддитивную и доминантную компоненты, если эпистаз отсутствует. Этот метод, предложенный Perkins J.M. и J. Jinks [2], позволяет получать ту же информацию, что и при диаллельном анализе (nІ скрещиваний), существенно сокращая при этом объем работ (2n скрещиваний).

Исследования проводились в двух контрастных по природно-климатическим условиям зонах Казахстана: - рисовые системы Кызылординской области (ОХ «Караултюбинское», ТОО «Казахский НИИ рисоводства»); - предгорная зона Алматинской области (поливная зона, ОПХ «Каскеленское», ТОО «Казахский НИИ земледелия и растениеводства»).

Климат Кызылординской области резкоконтинентальный, жаркое сухое лето и холодная, с неустойчивым снежным покровом зима. Средняя годовая температура воздуха 9,8⁰С. Климат области очень засушливый. Средняя годовая сумма осадков - 129 мм. В отдельные сухие годы их может выпасть всего 40-70 мм. Почва опытного участка - лугово-болотная, типичная для рисовых севооборотов области. Отличается низким содержанием гумуса до 1 %, и высоким значением плотного остатка - 0,88 %. Засоление хлоридно-сульфатное. Климатические условия предгорной зоны Алматинской области характеризуются холодной зимой, жарким и сухим летом, теплой и сухой осенью. Средняя температура воздуха 7,6⁰С. Средняя годовая сумма осадков - 414 мм. Почвенный покров представлен светло-каштановыми почвами. Содержание гумуса достигает до 3 %.

Определение генетико-статистических параметров проводили по методике Федина М.А., Силис Л.Я., Драгавцева В.А. [4].

В наших исследованиях генетический анализ включал три схемы скрещиваний с применением двойного тесткросса по признакам: высота растений, число зерен в колосе, длина вегетационного периода и содержание белка в зерне, являющиеся определяющими направлениями селекции ячменя в зоне Приаралья. Для сравнения использовались данные аналогичных исследований предгорной зоны Алматинской области. В первой схеме использованы сорта-тестеры (L1i и L2i): Одесский 100 и Сауле; во второй - Сауле и Донецкий 8; в третьей Донецкий 8 и Одесский 100.

Независимо от условий среды во всех трех тесткроссах изучаемых признаков проявились достоверно значимые эпистатические взаимодействия «L1i + L2i - Pi». Изучение сумм «L1i + L2i» и разностей «L1i - L2i» показало и достоверное влияние аддитивных и доминантных компонентов генетической дисперсии, причем величины вариансы эффектов доминирования в условиях предгорной зоны были выше. В целом, аддитивный компонент изменчивости D имел неодинаковые числовые выражения и сильнее экспрессировался в условиях засоленных почв Приаралья, а для проявления доминантных эффектов более благоприятна зона Алматинской области. Генетический контроль признаков ячменя в обеих зонах - скороспелость (2-й тесткросс), высота растений (1-й тесткросс), число зерен в колосе (1 и 3 тесткроссы) осуществляют гены как с аддитивными, так и с доминантными, однако основная роль принадлежит первым. По признаку «высота растений» во всех трех тесткроссах в условиях Кызылординской области параметр Н1 меньше оценки D, а средняя доминантность в отдельных локусах vH1/D меньше единицы, указывающее на промежуточный тип наследования. Изучение степени доминирования показало, что в условиях Алматинской области обнаружена дифференциация по типам наследования в зависимости от тесткросса. В первом - неполное доминирование, во втором - сверхдоминирование, в третьем - полное доминирование, следовательно, получение трансгрессивных форм и отбор в ранних поколениях по этому признаку может оказаться неэффективным. Наибольший интерес представляет первый тесткросс, в котором благоприятное сочетание высокой доли аддитивных (D) и неаллельных эпистатических (L1i + L2i - Pi) эффектов указывает на возможность проведения эффективных отборов уже в F2 поколении при любых условиях выращивания (табл. 1).

Таблица 1 - Анализ генетико-статистических параметров признака «высота растений»

По признаку «числу зерен в колосе» наблюдается аналогичная картина, так во всех трех тесткроссах в условиях Кызылординской области средняя доминантность в отдельных локусах vH1/D меньше единицы, указывающее на промежуточный тип наследования. В условиях Алматинской области обнаружена дифференциация по типам наследования в зависимости от тесткросса. Во втором тесткроссе в генетическом контроле признака преобладают эффекты сверхдоминирования (2,38) и неполного доминирования (0,65-0,69) в первом и третьем (табл. 2).

Таблица 2 - Анализ генетико-статистических параметров признака «число зерен в колосе»

Высокие значения ОКС сорта-тестера Одесского 100 в обеих зонах и Сауле с высокозначимыми неаллельными взаимодействиями, в частности в первом тесткроссе обеих зон, указывают на «аддитивный х аддитивный» тип эпистаза, а значит, возможность проведения эффективного отбора в ранних поколениях гибридов.

По признаку «длина вегетационного периода» обнаружены различные типы наследования. Независимо от зон выращивания в третьем тесткроссе проявилось сверхдоминирование, неполное доминирование во 2-м тесткроссе Алматинской и 1-м - Кызылординской областей.

Наличие достоверно значимой эпистатической компоненты указывает на то, что различия определяются не одним геном, а блоком генов, так как межаллельные взаимодействия возможны лишь в тех случаях, когда различия обусловлены не менее чем двумя генами [1].

Более эффективным при отборе на скороспелость в зоне Приаралья является третий тесткросс, в котором промежуточный тип наследования (0,18) сочетается с высокой долей аддитивных (D) и неаллельных эпистатических (L1i + L2i - Pi) эффектов, и указывает на возможность проведения отборов уже в F2 поколении (табл. 3).

Таблица 3 - Анализ генетико-статистических параметров признака «длина вегетационного периода»

Основным направлением селекционной работы по ячменю в условиях Казахстанского Приаралья является создание сортов кормового направления. В связи с этим, поиск источников и доноров высокобелковости является важной задачей селекции в регионе. Дисперсионный анализ уравнения «L1i + L2i - Pi» независимо от условий среды, показал достоверно значимые эпистатические взаимодействия во втором и третьем тесткроссе и отсутствие в первом, несмотря на контрастные фенотипические различия тестеров (табл. 4).

Таблица 4 - Анализ генетико-статистических параметров признака «содержание белка»

Достоверно также влияние аддитивных (L1i + L2i) и доминантных (L1i - L2i) компонентов генетической дисперсии, которые сильнее проявлялись в условиях Алматинской области, за исключением вариансы эффектов доминирования во втором тесткроссе. Аддитивный компонент изменчивости D у признака «содержание белка» различался по числовым выражениям в зависимости от условий среды, и в отличие от количественных признаков (высота растений, число зерен в колосе, длина вегетационного периода) для его экспрессии более благоприятна предгорная зона Алматинской области, а для проявления доминантных эффектов - условия рисовых систем Казахстанского Приаралья.

Во всех трех тесткроссах в условиях Алматинской области параметр Н1 меньше оценки D, а средняя доминантность в отдельных локусах vH1/D меньше единицы, указывающее на промежуточный тип наследования и неполное доминирование. В условиях Кызылординской области обнаружена дифференциация по типам наследования в зависимости от тесткросса. В первом и во втором тесткроссах в генетическом контроле признака преобладают эффекты сверхдоминирования (1,15) и доминирования (1,04), следовательно, получение трансгрессивных форм и отбор в ранних поколениях по этому признаку может оказаться неэффективным. Более эффективным является третий тесткросс, в котором промежуточный тип наследования (0,58) сочетается с высокой долей аддитивных (D) и неаллельных эпистатических (L1i + L2i - Pi) эффектов, и указывает на возможность проведения эффективных отборов уже в F2 поколении. Генетическая система, контролирующая признак «содержание белка», включает аддитивные, доминантные и эпистатические генные взаимодействия. Исследованиями [3] показано, что наряду с аддитивными эффектами аллельных генов общая комбинационная способность включает и неаллельные эпистатические типа «аддитивные х аддитивные». Высокодостоверные значения ОКС сортов-тестеров Донецкий 8 и Одесский 100 с высокозначимыми неаллельными взаимодействиями, в частности в третьем тесткроссе обеих зон, в значительной мере отражают «аддитивный х аддитивный» тип эпистаза, что позволит интегрировать в одном генотипе доминантные гены аддитивного действия и проводить эффективный отбор в ранних поколениях гибридов. Величина фенотипического выражения признака не всегда отражает донорские свойства генотипов. Наиболее эффективным при создании сортов с высоким качеством зерна ячменя является обязательное определение особенностей генетической структуры признака и эколого-географический принцип подбора, используемых в гибридизации родительских форм.

В целом, генетико-статистические параметры изучаемых признаков варьировали как под влиянием средовых факторов, так и от используемых сортов в двойном тесткроссе, включающие аддитивные, доминантные и эпистатические генные взаимодействия. Зная условия выращивания, сделан вывод, что в лучших условиях произрастания контроль количественных признаков осуществляли гены с доминантными эффектами, в неблагоприятных - в условиях засоленных почв Казахстанского Приаралья - гены с аддитивными взаимодействиями. Существенное преобладание доли аддитивных эффектов и неаллельных эпистатических типа «аддитивные х аддитивные» открывает широкие возможности для комбинационной селекции, поскольку в одном генотипе можно сконцентрировать доминантные гены аддитивного действия.

ячмень двутестерный генетический эпистатический

Литература

1. Литун П.П., Манзюк В.Т., Барсукова П.Н. Методы идентификации генотипов по продуктивности растений на ранних этапах селекции // Проблемы отбора и оценки селекционного материала, Киев: Наук. Думка, 1980. - С. 16-28

2. Perkins J.M., Jinks J.H. Environmental and genotype-environmental components of variability // Heredity, 23, 1968 - p. 3-14;

3. Подольских А.Н., Мейрманов Г.Т., Байбосынова С.М. Селекционно-генетический анализ выхода сортовой крупы у риса // Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана. - 1998. - № 5. - С. 29-37

4. Федин М.А., Силис Д.Я., Драгавцев В.А. Двутестерный метод в генетике количественных признаков // в кн.: Генетический анализ количественных и качественных признаков с помощью математико-статистических методов, М.:ВНИИ ТЭИ сельхоз, 1973. - С. 97-101

Резюме

Генетико-статистические параметры изучаемых признаков варьировали как под влиянием средовых факторов, так и от используемых сортов, включающие аддитивные, доминантные и эпистатические генные взаимодействия. Сделан вывод, что в лучших условиях (предгорная зона) произрастания контроль количественных признаков осуществляли гены с доминантными эффектами, в неблагоприятных (засоленные почвы Приаралья) - гены с аддитивными взаимодействиями.

Резюме

Зерттелген ?асиеттерді? тектік-статистикалы? к?рсеткіштері ?орша?ан орта факторлары мен пайдалын?ан сорттарды? аддитивтік, басымдылы? ж?не эпистатты? тектеріні? бір-бірімен ?серінен ?згеріп отырды. ?орша?ан ортаны? е? ?олайлы жа?дайында (таулы айма?) санды? ?асиеттеріне ба?ылауды басымдыры?ты тиімді текткр ат?арса, ?олайсыз ортада (Арал ??іріні? т?зды топыра?ында) бір-бірімен ?серменен аддтивті тектер ат?арды.

Summary

Genetic-statistical parameters of studied signs varied both under influence environment factors, and from used grades, including additive, dominant and epistasis gene interactions. Under the best conditions (mountains zone) growths control of quantitative signs carried out genes with dominant effects, in unfavorable (salted soils Pry-Aral region) - genes with additive interactions are determined.

Размещено на Allbest.ru