РЕКОМБИНАЦИЯ ГЛИАДИНОВЫХ СТРУКТУР В МЕЖСОРТОВЫХ И ВНУТРИСОРТОВЫХ ГИБРИДАХ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ

Пшеничная  Ирина Александровна

кандидат с.-х. наук, ведущий научный сотрудник

Научно- исследовательский институт сельского хозяйства

Центрально- Черноземной полосы имени В. В. Докучаева

Россия, Каменная Степь, Воронежская область

 

Аннотация. Приведены результаты изучения электрофоретических спектров глиадина гибридных зерен озимой пшеницы, полученных в результате гибридизации, проведенной на биотипном уровне. Установлено, что в гибридном зерне F₂ расщепление электрофоретических компонентов на фенотипические классы идет в соотношении 9:7 и строго подчиняется законам Менделя.

Ключевые слова: сорт, электрофорез, глиадин, биотип, фракции белка, экспрессия, компонент, гибрид.

Актуальность. Основной задачей селекции озимой пшеницы является создание сортов, стабильно сохраняющих высокое качество зерна в неблагоприятные по погодным условиям годы. Решение данной проблемы является возможной лишь при строгом контроле оригинальности, константности и чистоты сортов, линий и гибридов на всех этапах селекции, сортоиспытания и семеноводства. В настоящее время надежный контроль возможно обеспечить только при совместном использовании морфологических, физиологических, а самое главное, белковых признаков, которые принято называть белковыми маркерами (Конарев В.Г., 1980; 1983).

Целью наших исследований являлось изучение электрофоретических спектров, а также рекомбинации глиадиновых структур межсортовых и внутрисортовых гибридов озимой пшеницы.

Методика проведения исследований. У ряда сортов озимой пшеницы перед гибридизацией выделяли глиадиновые биотипы. Гибридизация осуществлялась как между биотипами разных сортов, так и между биотипами одного и того же сорта. На основании результатов электрофореза запасного белка, у отдельных комбинаций скрещивания, определяли гибридность зерна. Идентификацию глиадина (эндосперма семян, полученного в результате опыления на материнском растении) проводили методом электрофореза в полиакриламидном геле (ПААГ) по методике ISTA (1986). Электрофорез осуществляли на приборах для вертикального электрофореза фирмы «Хийу Калур» в 6,5% полиакриламидном геле. Регистрация компонентов электрофоретических спектров осуществлялась на основе эталонного спектра с разделением компонентов на α- β- γ- ω- глиадины. В каждой зоне электрофоретического спектра слабые компоненты представлены подчеркнутой цифрой, средние– обычной цифрой, сильные– жирным шрифтом, смещение компонента к катоду или аноду обозначается индексом возле цифры.   

Результаты анализа, приведенные в таблице, свидетельствуют о том, что зерно озимой пшеницы имело характерные белковые признаки обоих родителей. На  основании исследований (Митрофанова О.П,, 1977; Рыбалка А.И., 1975; Перуанский Ю.В., 1984) известно, что в глиадине зерновок F₁ наследование компонентного состава глиадина осуществляется по типу «кодоминирования», что означает, что суммируются все компоненты электрофоретического спектра, присущие как материнской, так и отцовской форме.

Наши исследования показали, что у гибридов F₂ происходит расщепление по компонентному составу глиадина. В гибридных комбинациях F₂ нами идентифицировано от 4 до 10 белковых спектров. Необходимо отметить, что наибольший полиморфизм по запасному белку в комбинациях F₂ получен в том случае, когда в качестве отцовской и материнской форм  взяты биотипы сортов, имеющие: α2467 и α567₁7₂, в подобном случае идентифицированы следующие сочетания компонентов глиадинов: α24567₁7₂ ; α24567₁7₂ ; α567₁7₂; α24 67; α567₁7₂ ; α24567₁7₂ .

Существенные различия по компонентному составу в F₂ связаны с модификациями в зоне β глиадинов. Происходит изменение интенсивности то одного, то другого субкомпонента β3₁ β3₂. Сходное проявление интенсивности обнаружено и по γ глиадинам, где компонент γ3 имеет следующие комбинации: γ3; γ3₁3₂; γ3₁3₂; γ3₁3₂. В ω глиадине (ω9) возможны такие же комбинации, как и у γ3. Более детально наследование компонентного состава глиадина у гибридов F₂ можно рассмотреть на примере гибридной комбинации, белковых формул гибридов F₂ и их родительских форм, представленных в таблице 1.

Таблица 1. – Белковые формулы гибридов F₂  и их родительских форм

Комбинация скрещивания	Белковая фракция				Частота, шт.
	α	β	γ	ω
♀Мироновская 808,1	24567	23145	231324	2345616278919210
♂Северодонская ,51//	24  67	2313245	2 3    4	2 45616278919210	1
Гибриды	24  67	2313245	2313242	2342 561627819193102	11
-//-	24  67	2313245	2    3242	234  56162781919310	1
-//-	24567	2313245	2313242	234  56162781919310	3
-//-	24567	2313245	2313242	234  56162781919310	5
-//-	24567	2313245	2313242	234  56162781919310	2

В гибридной комбинации, полученной при скрещивании 1 биотипа Мироновской 808, на 5¹ (биотип) Северодонской, в потомстве F₂ идентифицировано 5 белковых спектров глиадина. Основные различия по компонентному составу у них связаны с α и γ глиадинами. Имеются белковые спектры, в которых присутствует или отсутствует компонент α5, а также встречаются компоненты α56, γ3₁3₂ с разной экспрессией.

Проверку генетической гипотезы соответствия фактического распределения теоретически ожидаемому соотношению при расщеплении по компонентному составу глиадинов у гибридов F₁, (зерно F₂, зерно опережает развитие растения на одно поколение) мы осуществляли для всей совокупности гибридов, в которых в α глиадине отсутствовали или имелись компоненты α24 и α5. Фактически, полученное распределение для F₂  по наличию или отсутствию компонентов α24 соответствовало (41:47) и являлось достоверным (х²= 3,34; 0,10>P>0.05) при теоретически ожидаемом соотношении 9:7. Таким же (9:7) было теоретически ожидаемое соотношение при фактическом распределении (36:20) для зерна F₂, в гибридах которого имелся или отсутствовал компонент α5, в этом случае достоверность была получена на уровне (х²=1,47; 0,25>P>0.10).

         Таким образом, в гибридном зерне F₂ расщепление электрофоретических компонентов на фенотипические классы идет в соотношении 9:7.

Список использованной литературы:

1. Конарев В. Г. Белки пшеницы/ В. Г. Конарев. - М.: Колос, 1980.  - 350 с.

2. Конарев В. Г. Белки растений как генетические маркеры/ В. Г. Конарев. -  М.: Колос, 1983. - 320 с.

3. Митрофанова О. П. Генетический контроль глиадина мягкой пшеницы T. Аestivum: автореферат дис. … канд. биол. наук/ О. П. Митрофанова. – Л.: ВНИИ растениеводства им. Н. И. Вавилова, 1977. – 26 с.

4. Перуанский Ю.В. Новое в селекции самоопыляющихся зерновых культур/ Ю.В. Перуанский // Вестник с.-х.- науки Казахстана. – 1984. – №7.– С. 37-39.

5. Рыбалка А. И. Гибридологический и моносомный анализ компонентного состава глиадина у сортов мягкой пшеницы: автореф. дис. … кан. биол. наук/ А. И. Рыбалка. – Одесса: ВСГИ. 1975.–22 с.

6. ISTA Rules.1986.  - 354 с.

 

RECOMBINATION OF GLIADINE STRUCTURES IN INTERSORT AND INSIDE HYBRIDS OF WINTER WHEAT

Wheat I.A.

candidate s.-kh. Sciences, Leading Researcher

Research Institute of Agriculture

Central Black Earth Zone named after V. V. Dokuchaev

Russia, Kamennaya Steppe, Voronezh Region

Abstract. The results of studying the electrophoretic spectra of hybrid grains of winter wheat obtained as a result of hybridization carried out at a biotype level are presented. It has been established that in the hybrid grain F2 the splitting of electrophoretic components into phenotypic classes goes in the ratio 9: 7 and strictly obeys the laws of Mendel.

Keywords: variety, electrophoresis, gliadin, biotype, protein fractions, expression, component, hybrid

References:

1. Konarev V.G. Wheat proteins/ V.G.  Konarev. – M.:  Ear, 1980.  - 350 p.

2. Konarev.G. Plant proteins as genetic markers / V.G.  Konarev.  - M.:  Ear,  1983. - 320 p.

3. Mitrofanova O.P. Genetic control of gliadin of common wheat T. aestivum: autoreferat dis. ... Candidate of Biology. Science/ O.P. Mitrofanova. – L.: All-Union Research Institute of Plant Industry named after N.I. Vavilova, 1977. - 26 p.

4. Peruvian Yu.V. New in the selection of self-pollinated grain crops/ Yu.V. Peruvian // Bulletin of agricultural science of Kazakhstan. – 1984. – №7.– P. 37-39.

5.Fishing A.I. Hybridological and monosomic analysis of the component composition of gliadin in varieties of bread wheat: author. dis. ...can. biol. Sciences/ A.I. Fishing.– Odessa: VSGI.1975.– 22 p.

6. ISTA Rules.1986.  - 354 p.