Разнообразие гороха (pisum sativum l.) восточно

На правах рукописи
Соболев
Дмитрий Валентинович
РАЗНООБРАЗИЕ ГОРОХА (PISUM SATIVUM L.) ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОЙ
СЕЛЕКЦИИ В ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКОМ ИЗУЧЕНИИ
Специальность 06. 01. 05. – Селекция и семеноводство
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Санкт – Петербург
2009
www.sp-department.ru
Диссертационная работа выполнена в отделе генетических ресурсов
зерновых бобовых культур Государственного научного центра Российской
Федерации Всероссийского научно-исследовательского института
растениеводства им. Н. И. Вавилова.
Научный руководитель:
доктор биологических наук
Маргарита Афанасьевна Вишнякова
Официальные оппоненты:
доктор биологических наук
Наталья Семеновна Ростова
кандидат сельскохозяйственных наук
Светлана Михайловна Синицына
Ведущая организация:
Орловский государственный аграрный университет
Защита диссертации состоится ” 25 “ февраля 2009 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 006.041.01 при Всероссийском научноисследовательском институте растениеводства им. Н.И. Вавилова по адресу:
190000, Санкт- Петербург, ул. Большая Морская, 44. Факс: +7-812-571-8728.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научноисследовательского института растениеводства им. Н. И. Вавилова, с авторефератом
на сайте института: http://www.vir.nw.ru.
Автореферат разослан “
2009 г.
“
Ученый секретарь
диссертационного совета,
доктор биологических наук
Вера Алексеевна Гаврилова
2
www.sp-department.ru
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Горох – основная зернобобовая культура в нашей стране,
имеющая разнообразное использование: продовольственное, кормовое, сидерационнное.
Современные биотехнологии открывают новые возможности использования гороха в технике (получение спирта, биодеградирующих полимеров и др.), в медицине и фармацевтике.
Производство гороха в Российской Федерации в 2007 году составило 871040 т, производственные площади занимали 744500 га. Средний урожай составляет 11,69 т/га, что
почти 4 раза меньше по сравнению с максимальными мировыми достижениями
(www.faostat.fao.org). Это в большой степени определяется не полным соблюдением технологий возделывания культуры, тем не менее, создание продуктивных и адаптивных сортов, соответствующих агроклиматическим условиям нашей страны, остается актуальной
задачей российской селекции.
Ключевую роль в создании таких сортов должен играть исходный материал для селекции, источником которого служит коллекция гороха ВИР. Генофонд гороха, сохраняемый в коллекции, отражает все мировое разнообразие этой ценной экономически значимой
культуры: по происхождению, направлениям использования и селекционному статусу образцов (малоокультуренные формы, сорта местной и научной селекции, селекционный материал). Оценка разнообразия, сохраняемого в коллекции и его систематизация всегда были основными задачами работы ВИР. Выявление характера изменчивости признаков, определяющих продуктивность культурных растений, позволяет определить эффективную
методологию поиска уникальных генотипов для селекции. Одним из путей поиска таких
генотипов является выявление адаптивных и пластичных образцов, образцов с узкоспециализированной адаптивностью и образцов со стабильной продуктивностью в меняющихся условиях среды, так называемых сортов широкого ареала (Жученко, 2004). Методической основой поиска таких генотипов является эколого-географический скрининг генофонда. Известно, однако, что стабильность в агрономическом понимании не означает общего фенотипического постоянства в различных условиях среды, а касается в первую очередь хозяйственно ценных признаков, в особенности, продуктивности и вегетационного
периода (Allard, Hansche, 1964). Такая стабильность в действительности может быть связана с широкой изменчивостью некоторых морфологических и физиологических признаков.
Поэтому, существующие системы классификации генофонда, основанные на морфобиологических признаках могут не совпадать с его дифференциацией по экологической стабильности образцов. Выявление основных признаков, определяющих продуктивность, и закономерностей связей этих признаков в меняющихся условиях среды, актуально для всех
сельскохозяйственных культур, в том числе и для гороха. В связи с новыми методами
ДНК-типирования образцов интересно также определить сопоставимость разных подходов
к классификации: генофонда по морфобиологическим признакам, по адаптационным способностям, выявляемым в эколого-географическом изучении, и на основе молекулярного
маркирования образцов.
Большинство сортов, выведенных ранее в СССР, а в последние годы в РФ, а также в
странах Восточной Европы, созданы на основе самой большой из известных для гороха аг3
www.sp-department.ru
ро-экологических групп – среднеевропейской. Сорта этой группы отличаются большим
разнообразием хозяйственных признаков и служат исходным материалом для сортов разных направлений использования. При изучении восточно-европейского генофонда гороха
выявлено, что его генетическое разнообразие больше, чем у сортов западно-европейской и
северо-американской селекции (Taran, 2005). Известно, что чем шире генетическая основа
исходного материала, тем шире их адаптационные возможности. Поэтому материалом для
нашего исследования явились сорта восточно-европейской селекции.
Цель исследования – изучить морфологические и хозяйственно-ценные признаки
гороха восточно-европейского происхождения из коллекции ВИР в разных условиях среды, выявить фенотипическое разнообразие и выделить стабильные по продуктивности образцы.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1) Изучить основные морфометрические признаки у выборки из 113 образцов гороха в
трех географических пунктах с разными почвенно-климатическими условиями;
2) Выявить уровень фенотипического разнообразия образцов и его зависимость от условий среды;
3) Определить характер изменчивости и взаимосвязей основных признаков семенной
продуктивности в разных географических пунктах;
4) Выявить наиболее значимые признаки для определения направления использования
образцов;
5) Сравнить структуру связей признаков по группам использования, географическим
пунктам и годам изучения;
6) Выявить образцы со стабильной продуктивностью в меняющихся условиях среды;
7) Осуществить молекулярное маркирование изученных образцов и определить характер
их группирования на основе ДНК-типирования;
8) Определить степень генетического разнообразия изученных образцов.
Научная новизна и практическая ценность работы. Для 113 образцов гороха впервые проведено исследование межсортовой изменчивости и детерминированности комплекса морфологических, биологических, хозяйственно ценных и молекулярно-генетических
признаков в разных условиях среды. Выявлены наиболее изменчивые и наименее варьирующие признаки. Определены факторная и корреляционная структура варьирования признаков, изменчивость уровня и структуры корреляций признаков у сортов разного типа использования. Установлены признаки, связанные с продуктивностью и классификацией
сортов по типу использования. Определена реакция на условия среды у 13 хозяйственно
ценных признаков, их взаимосвязь с другими признаками и типом использования образцов. Для каждого пункта изучения осуществлено группирование образцов по ряду хозяйственно-ценных признаков. Выявлены образцы стабильно продуктивные в каждом пункте
и во всех пунктах изучения. Впервые проведено молекулярное генотипирование изученных образцов посредством разных молекулярных маркеров.
По итогам работы выделен и передан в селекцентры новый исходный материал, обладающий как отдельными ценными признаками (высокой семенной продуктивностью,
4
www.sp-department.ru
крупностью семян, скороспелостью), так и их комплексом. Семь образцов включены в
скрещивания во ВНИИЗБК.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на научно-производственных
совещаниях отдела ГР зерновых бобовых культур ВИР (2005-2007г.), полевых ученых советах ВИР, на конференции профессорско-преподавательского состава СПбГАУ (2006 г),
на семинаре международного проекта ECONET (Париж, 2008). Работа поддерживалась
грантом BRE0502 PGRC Agriculture and Agri-Food Canada (2005 г).
Публикации результатов исследований. По результатам диссертации опубликовано
6 работ, в том числе 2 публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 171 страницах машинописного текста, состоит из 5 глав, введения, обзора литературы, экспериментальной части,
выводов, практических рекомендаций, списка использованной литературы (182 наименований, в том числе 63 на иностранном языке), содержит 43 таблицы, 26 рисунков, 16 приложений.
УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Исходным материалом служили 113 образцов гороха (Pisum sativum L.) коллекция
ВИР из 12 стран Восточной Европы и бывшего СССР.
Полевые исследования проводили в 2005-2007 гг. в трех географически отдаленных
регионах с различными агроклиматическими условиями: в 2005 г. в г. Саскатун провинции
Саскачеван Канады (52ºс.ш., 106 º з.д.). В 2006-2007 гг в Орловском районе Орловской области РФ - в ГНУ ВНИИ ЗБК (53º с.ш., 36º в.д.) – Центрально-Черноземный регион РФ и
г.Пушкин, Ленинградской области в Пушкинском филиале ВНИИР (59º с.ш., 30º в.д.) – Северо-Западный регион РФ.
Метеорологические условия 2005-2007 гг. отличались друг от друга и имели отклонения от среднемноголетних данных в изучаемых регионах и характеризовались неравномерным распределением осадков и температуры воздуха в период вегетации растений.
В Орловской области 2006-2007 годы существенно различались по погодным условиям вегетационных периодов гороха (май – июль) от избыточно увлажненного 2006
(ГТК=2,50) до засушливого 2007 г. (ГТК=0,60). В Ленинградской области 2006-2007 годы
также имели различия по количеству осадков, и температурному режиму воздуха, который
существенно варьировали в течение вегетационных периодов. Лето 2005 года в провинции
Саскачеван Канады характеризовалось очень малым количеством осадков по сравнению с
двумя другими регионами. Таким образом, погодные условия в годы проведения исследований характеризовались разнообразием и широким диапазоном колебаний от благоприятных до резко выраженных неблагоприятных.
Образцы высевали в открытом грунте в поле. Подготовка почвы и посев образцов
производили в обычные для гороха сроки по общепринятой технологии.. Метод размещения опытных делянок – рандомизированный. Ширина междурядий 20 см, расстояние между растениями в рядке – 5 см, расстояние между делянками - 40 см.
Полевую оценку проводили по 46 морфологическим и агрономическим признакам.
Проводили фенологические наблюдения. Начало наступления фенологической фазы отме5
www.sp-department.ru
чали при наличии признаков у 10%, а полную - при наличии признаков у 75% растений.
Отмечали даты прохождения основных фаз и длительность межфазных периодов. После
уборки определяли основные морфометрические показатели и элементы структуры урожая, используя «Международный классификатор СЭВ рода Pisum sativum L.» Л.1986.
Список изученных признаков приведен в таблице 1.
Статистическая обработка данных включала корреляционный анализ, факторный
анализ системы корреляций по методу главных компонент, дискриминантный анализ
(Доспехов, 1985; Лакин, 1990).
Осуществляли анализ систем детерминированности и изменчивости признаков и систем корреляций между признаками. По матрице сходства проводилась группировка матриц
корреляций методом главных компонент и совмещение ее с корреляционными кольцами
для выявления закономерностей распределения матриц и направлений изменения структуры связей в них, т.е. изменения системы корреляций в зависимости от типа использования,
года и места (Ростова, 2000).
Длина стебля до первого продуктивного узла, см
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Число непродуктивных узлов до прикрепления 1
боба, шт
Число продуктивных узлов на главном стебле, шт
Число продуктивных узлов на боковых стеблях,
шт
Число продуктивных узлов на растении, шт
Число междоузлий на растении, шт
Длина междоузлия, мм
Число бобов на главном стебле, шт
Число бобов на боковом побеге, шт
Число бобов на растении, шт
Число пустых и недоразвитых бобов на растении,
шт
Число бобов на продуктивном узле главного стебля, шт
Число бобов на продуктивном узле боковых стеблей, шт
Число бобов на продуктивном узле у растения, шт
Максимальная длина боба растения, мм
Число ветвей у растения, шт
Масса семян с растения, гр
2007 г
2
Пушкин
2006 г
Длина стебля, см
Орел
2007 г
1
Саскатун
2006 г
Название признака, единица измерения
Изучено образцов
2005 г
№
Обозначение
Табл. 1. Список измеренных признаков и индексов по пунктам изучения, 2005-2007
H
108
109
113
109
113
H1p
108
109
109
112
UnNod
0
109
Nod1
0
0
113
113
109
113
109
113
Nod2
0
0
0
109
113
Nod
Nped
Lped
Np1
Np2
Np
0
0
0
0
0
0
109
109
109
0
0
109
113
113
113
0
0
113
109
109
109
0
0
109
113
113
113
113
113
113
Np0
0
0
0
108
113
NpNod1
0
0
0
0
113
NpNod2
0
0
0
0
113
NpNod
Maxlp
B
m
108
0
0
0
109
0
109
109
112
0
112
113
109
0
109
108
113
112
113
112
6
www.sp-department.ru
113
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
2007 г
26
2006 г
25
Пушкин
2007 г
Число семян с растения, шт
Масса 1000 семян, гр
Крупность семян (масса семени), гр
Число семян в выполненном бобе, шт
Число семян в бобе (в среднем), шт
Сухая масса растения, гр
Продолжительность межфазного периода от посева до всходов, дни
Продолжительность межфазного периода от всходов до начала цветения, дни
Продолжительность цветения, дни
Продолжительность межфазного периода от начала цветения до созревания, дни
Продолжительность межфазного периода от всходов до созревания, дни
Продолжительность межфазного периода от посева до уборки урожая, дни
Степень изогнутости боба, балл
Форма верхушки боба, балл
Максимальное число семян в бобе, шт
Развитие пергаментного слоя боба, балл
Тип листа, балл
Форма стебля, балл
Окраска венчика цветка, балл
Наличие и характер антоциановых полуколец
прилистников, балл
Число цветков в кисти соцветия, балл
Окраска семенной кожуры, балл
Характер рисунка семенной кожуры, балл
Окраска семядолей, балл
Форма семян, балл
Характер поверхности семян, балл
Окраска рубчика семени, балл
Наличие срастания семяножки с семенной кожурой, балл
Орел
2006 г
19
20
21
22
23
24
Саскатун
2005 г
Название признака, единица измерения
Обозначение
№
Изучено образцов
Ns
ms1000
ms
s/pf
s/p
Drym
0
105
0
0
108
0
109
109
109
0
109
109
112
112
112
0
112
113
109
108
108
109
109
0
112
112
112
112
112
0
S-G
106
0
113
109
113
G-F
106
0
113
109
113
LF
106
0
113
109
113
F-M
106
0
113
109
113
G-M
106
0
113
109
113
S-H
108
0
113
109
113
Shp
ShpA
MaxNsp
play
Leaf
ShSt
CFl
108
108
108
108
108
108
108
109
109
109
109
109
109
109
113
113
113
113
113
113
113
109
109
109
109
109
109
109
113
113
113
113
113
113
113
A
108
109
113
109
113
NFl
Cs
Ps
Cs/2
Shs
Ts
Ch
108
108
108
108
108
108
108
109
109
109
109
109
109
109
113
113
113
113
113
113
113
109
109
109
109
109
109
109
113
113
113
113
113
113
113
F
108
109
113
109
113
Влияние погодных условий на признаки определяли с использованием гидротермического коэффициента (ГТК) – отношение суммы осадков к сумме активных температур,
уменьшенной в 10 раз (Лосев, 1994). ГТК был подсчитан за следующие периоды: всходы –
цветение, цветение – созревание и всходы – созревание.
Математическая обработка данных выполнена в среде StatSoft, Inc. STATISTICA (data
analysis software system), version 6.0 и Exel из пакета Micrisoft Office 2003, а также модуля
Pley1_02 для построения корреляционных колец (автор П.А. Лесин).
7
www.sp-department.ru
Методы молекулярно-генетического изучения материала. Выделение тотальной геномной ДНК проводили по методике CTAB (Saghai-Maroof et al, 1984, PNAS 81:8014-8018)
(см. ниже) из молодых листьев 10-14-дневных проростков смеси 5-10 растений каждого
образца. Анализ проводили по общепринятой методике. Для RAPD-анализа использовали
стандартные десятинуклеотидные праймеры производства Operon Technologies, USA и
Univ. of British Columbia, Canada.
ПЦР проводили на амплификаторах лабораторий Университета Саскатчевана (Канада) и Пушкинских лабораториях ВИР в следующих условиях: цикл 1 – 5 мин. при 95°C;
циклы 2-35, 1 мин. при 95°C, 1 мин. при 36°C и 2 мин. при 72°C; цикл 36 – 10 мин. при
72°C. Продукты реакции RAPD и ISSR анализов разделяли электрофорезом в 1,5% агарозном геле с добавлением этидиум бромида и документировали с помощью цифрового фотоаппарата. Электрофорез для SSR анализа проводился на акриломидном геле с последующим окрашиванием серебром. Размеры амплифицированных фрагментов определяли при
использовании в качестве маркера 1 kb SmartLoader 1700-02 (Нидерланды). Амплифицированные фрагменты ДНК идентифицировали как четко выявляемые компоненты в проходящем ультрафиолетовом свете (для RAPD и ISSR анализов). Наличие или отсутствие амлифицированных фрагментов в SSR анализе определяли глазомерно. В качестве меры
сходства между образцами использовали коэффициент сопряженности по Dice (Dice L. R.
1945).
На основании суммарной матрицы нуклеотидных спектров с помощью компьютерных программных пакетов StatSoft, Inc. STATISTICA, ver. 6.0 и DARwin ver. 5.0 были определены генетические дистанции между исследуемыми образцами. Для построения дендрограммы, демонстрирующей филогенетические отношения между изучаемыми образцами, применили ряд известных методов: невзвешенного парно-группового кластерного анализа с арифметическим усреднением (UPGMA), метод Уорда, метод комплексных связей,
метод ближайшего соседа. Все данные методы показывали сходные результаты, поэтому
нами был выбран наиболее удобный для анализа и наглядного восприятия метод Уорда.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИЗМЕНЧИВОСТИ МОРФОБИОЛОГИЧЕСКИХ И
АГРОНОМИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ ГОРОХА
Продолжительность вегетационного периода. В среднем за 2005-2007 гг. во всех
пунктах изучения продолжительность вегетационного периода колебалась от 67 до 102
сут.
Для каждого пункта образцы были разделены на 3 группы – раннеспелые (<76 сут),
среднеспелые (76-85 сут) и позднеспелые (>85 сут). Наиболее короткий вегетационный период наблюдался в г. Орел в 2007 г. – 25% образцов попали в группу раннеспелых. В других пунктах изучения в этой группе образцов не было. В г. Саскатун образцы имели наиболее длинный вегетационный период: в группу позднеспелых попало 90% изучаемых образцов. В г.Пушкин в 2006-07 гг. 64% и 48% образцов соответственно были среднеспелыми. Наибольшая дифференциация образцов по срокам созревания наблюдалась в Орловской области.
Межфазный период «посев-всходы». Средняя продолжительность по всем пунктам
от 8,6 до 16,5 сут (CV= 32,7%). Сортовые различия не оказывали существенного влияния
8
www.sp-department.ru
на продолжительность периода при одинаковых почвенных и гидротермических условиях
- она в большей степени зависела от погодных условий. При более низкой температуре
воздуха и малом количестве осадков наблюдалось увеличение периода «посев-всходы».
Межфазный период «всходы–цветение». Средняя продолжительность по всем пунктам от 33,8 до 38,6 сут (CV=16,9%). Во всех пунктах наблюдали сильную положительную
связь между продолжительностью периода, среднесуточной температурой воздуха и количеством осадков.
Межфазный период «цветение – созревание». Средняя продолжительность по всем
пунктам от от 15 до 79 сут, (CV= 16%.).
Наименьшая продолжительность вегетационного периода характерна для образцов
зернового типа использования - 82,5 сут, наибольшая для кормовых сортов - 86 сут. Среднее значение и наибольшая стабильность признака отмечена у овощных сортов -83 сут, CV
= 2,8% (табл.2).
Выделены наиболее скороспелые образцы для каждого пункта изучения и во всех
пунктах. Установлено, что во влажные годы во всех пунктах изучения на продолжительность вегетационного периода большее влияние оказывает длительность периода «цветение–созревание» (r=0,59). В засушливых условиях сильно влияние периода «всходы–
цветение» (r=0,48).
Табл. 2. Продолжительность вегетационного периода образцов гороха разных групп
хозяйственного использования, сут, 2005 - 2007 гг.*
Направление использоваXср±sd*
Min - max
V (%)
ния
82,53 ± 0,30
77,0 - 91,13
3,3
Зерновые
Овощные
83,07 ± 0,50
79,8 - 90,18
2,8
Кормовые
85,92 ± 1,67
80,7 - 92,93
5,5
Все
82,90 ± 0,28
77,0 - 92,93
3,6
* Где Xср – среднее значение признака и sd его ошибка; Min – минимальное значение признака, max – максимальное значение признака; V(%) - коэффициент вариации признака.
Элементы продуктивности
Длина стебля за все годы и по всем пунктам изучения варьировала от 19 до 231 см.
Наименьшее среднее значение признака была отмечено в г. Орел - 64,5 см (CV=41,5); в г.
Саскатун среднее значение длины главного стебля составляло 85 см (CV=27,5); в г. Пушкине - 120,3 см (CV=37,2).
Произведена группировка образцов для каждого пункта на 4 группы: низкиеполунизкие-средние-высокие. Выделены низкие (неполегающие) образцы для каждого
пункта и проявившие стабильное проявление признака во всех пунктах.
Число продуктивных узлов на растении варьировало от 2 до 17. Это один из наиболее варьирующих признаков (СV=47,5%), сильно зависящий от условий. Наименьшая зависимость от среды наблюдалась в г.Орел: 3,5±0,09 в 2006г. и 3,5±0,09 в 2007 г., наибольшая - в г.Пушкине: 6,4±0,17 г и 9,1±0,28 г соответственно.
9
www.sp-department.ru
Число бобов на растении – самый варьирующий в нашем исследовании признак,
значение которого у разных образцов равнялось от 2 до 100 шт. (СV=101,9%). В г. Орел в
2006 г. в среднем на растении было 5,3 ± 0,13 бобов, в 2007 - 5,3 ± 0,13. В г. Пушкине -5,3
± 0,13 шт и 27,7 ± 1,40 шт соответственно.
Число семян в бобе в среднем у изученных образцов изменялось от 1 до 9
(СV=22,7%). Признак имел высокое межсортовое и низкое внутрисортовое варьирование и
слабую зависимость от погодных, агроэкологических и географических условий. Среднее
значение признака было самым высоким в г.Саскатун: 5,4 ± 0,12, ниже в г.Пушкине – 4,52
± 0,05 и наименьшим в г.Орле - 4,2 ± 0,05. Максимальное среднее значение признака наблюдалось в г. Пушкине в 2007 году у образца к-8856 (9,0 шт.). Во всех регионах стабильно высокая осемененность боба была у образцов к-8856 и к-7811 (6,7 шт.).
Наибольшее число семян в бобе наблюдалось у овощных сортов - 5, у кормовых 4,75, у зерновых сортов - 4,4 шт.
Масса семян с растения (семенная продуктивность) – сильно варьирующий признак для разных регионов - от 0,8 до 79,3 г (СV=93,6%) и менее – в пределах одного региона. В г.Орле значение признака в 2006-07 гг: 3,9 ± 0,14 (СV=37,2%) и 3,3 ± 0,13
(СV=42,0%), в то время как в г.Пушкине 9,2 ± 0,34 (CV=38,4%) и 21,0 ± 0,89 (CV=44,4%).
Наибольшая семенная продуктивность отмечена для кормовых сортов -10,4 г, у зерновых - 9,8 г и наименьшее значение признака было у овощных сортов (8,4 г.). Наиболее
вариабельным признак оказался у зерновых сортов (табл. 3).
Масса 1000 семян за все годы и по всем пунктам изучения варьировала от 30,9 до
483,4 г (CV= 32,9%). Значение признака значительно зависело от среды. Наибольшей изменчивости признак был подвержен в г.Орле: 45,1 – 327,0 (CV=27,7) в 2006 и 30,9 – 483,4 г
(СV=43,3) в 2007г. В г.Пушкине признак был более стабилен. В каждом пункте образцы
дифференцировались на три группы: мелкосемянные; среднесемянные; крупносемянные.
Во всех географических пунктах эти группы не были равнозначными и одни и те же образцы в различных условиях среды попадали в разные группы. Наибольшее число образцов в группу крупносемянных попало в г.Орле.
Табл. 3. Масса семян с растения у образцов гороха разных групп хозяйственного использования, шт., по всем пунктам изучения, 2005 - 2007 гг.*
Направление использоваXср±sd*
Min - max
V (%)
ния
9,81 ± 0,47
3,48 - 40,68
43,5
Зерновые
Овощные
8,42 ± 0,46
5,12 - 13,26
25,7
Кормовые
10,44 ± 0,87
8,22 - 15,42
23,6
Все
9,57 ± 0,37
3,48 - 40,68
40,5
* Где Xср – среднее значение признака и sd его ошибка; Min – минимальное значение
признака, max – максимальное значение признака; V(%) - коэффициент вариации
признака.
Самые крупные семена наблюдались у зерновых сортов (масса 1000 семян 195,9 г.),
самые мелкие - у кормовых сортов (150,5 г). Наиболее вариабельным признак оказался у
кормовых сортов (V = 42,9%), самым стабильным у овощных (V = 19,5%) (табл. 4).
10
www.sp-department.ru
В каждой группе по направлению хозяйственного использования были выделены
образцы с максимальными значениями признака в трех изучаемых регионах за 2005-2007
годы:
Табл. 4. Масса 1000 семян у образцов гороха разных групп хозяйственного использования, шт., по всем пунктам изучения, 2005 - 2007 гг.*
Направление использоваXср±sd*
Min - max
V (%)
ния
Зерновые
Овощные
Кормовые
Все
195,88 ± 5,18
184,34 ± 7,65
150,51 ± 22,82
189,53 ± 4,43
53,07 - 290, 26
131,63 - 262,05
87,00 - 277,94
53,07 - 288,94
24,1
19,5
42,9
24,8
* Где Xср – среднее значение признака и sd его ошибка; Min – минимальное значение признака, max – максимальное значение признака; V(%) - коэффициент вариации признака.
Разнообразие морфологических признаков изученных образцов
У всех образцов проанализированы основные признаки, отраженные в «Международном классификаторе СЭВ рода Pisum L.»: морфология вегетативных органов (тип и
форма листочков, тип роста стебля, наличие антоцианового полукольца у прилистников,
форма и ветвистость стебля); морфология генеративных органов (окраска цветка, окраска
семядолей, окраска, форма и характер поверхности семян, окраска рубчика, форма боба,
срастание семяножки с фуникулосом, развитие пергаментного слоя в створках боба).
Разнообразие изученных образцов по направлению использования
По представленным в паспортной базе данным и нашей визуальной оценке все изучаемые образцы были разделены на три группы по направлению хозяйственного использования: 86 образцов - сорта зернового направления использования (76 % от общего числа); 9
образцов – кормовые сорта (8%); 18 образцов (16%) - овощные.
Таким образом, изученный нами набор образцов достаточно полно отражает разнообразие культивируемого гороха, так как в нем выявлены все основные признаки, по морфологии генеративных и вегетативных органов, а также присущий культуре размах изменчивости основных хозяйственно-ценных признаков (высота растения, продолжительность
вегетационного и межфазных периодов, семенная продуктивность, крупность семян, число
продуктивных и непродуктивных узлов, междоузлий и ветвей).
СТРУКТУРА ИЗМЕНЧИВОСТИ И ВЗАИМОСВЯЗЕЙ ПРИЗНАКОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ
НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОБРАЗЦОВ, МЕСТА И ГОДА ИЗУЧЕНИЯ
Наиболее значимые признаки, характеризующие тип использования образцов
Визуальная оценка образцов по направлению использования показывает видимые
сходства и отличия групп зерновых, кормовых и овощных сортов. Для выявления признаков наиболее значимых при определении групп хозяйственного использования и установления силы их влияния на специфичность сортов гороха проведен дискриминантный анализ. При сравнении результатов анализа по каждому пункту и году изучения была выявле11
www.sp-department.ru
на высокая стабильность функций классификации и дискриминации. Выделились признаки, имеющие наибольшее значение для разделения групп и определяющие их достоверные
различия: морфологические - форма семян, окраска цветка, наличие антоцианового полукольца прилистников, степень изогнутости боба, тип листа, поверхность семян и количественные - число продуктивных узлов и бобов на растении. В результате были выделены
признаки, по которым можно установить принадлежность образца к группе использования.
Наибольшие различия границ изменчивости признаков число бобов и число продуктивных
узлов на растении выявились между овощными и кормовыми сортами.
4
3
2
1
0
Root 2
-1
-2
-3
-4
-5
-6
Зерновые сорта
Кормовые сорта
Овощные сорта
-7
-8
-9
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
Root 1
Рис. 1. Расположение образцов гороха разных направлений использования в пространстве
двух канонических осей (Root 1 и Root 2) по всем пунктам изучения, 2005 - 2007 гг.
Для зерновых сортов характерны: крупные и средне-крупные семена с желтой и
желто-розовой семенной кожурой, отсутствие антоциана в цветках и прилистниках. Кормовым сортам присущи мелкие семена преимущественно темно-окрашенные, большие показатели высоты и ветвистости, присутствие антоциана в цветках и прилистниках, большое число бобов (в нашем исследовании 16,5±1.98). Овощные сорта имеют зеленые морщинистые квадратно-сдавленной формы семена, белую окраску цветков, меньшее число
бобов (6-13) и продуктивных узлов (5-9), крупный и сильно изогнутый боб. Среди зерновых и кормовых сортов имеются образцы, занимающие промежуточное положение: зернокормовые (зернофуражные) сорта (рис. 1.).
Изменчивость и детерминированность количественных признаков
Анализ изменчивости (CV) и детерминированности (R2) признаков сортов разных
направлений использования выявил закономерности в их варьировании в разных условиях
среды в зависимости от группы использования (рис. 2). В Пушкине при изменении погодных условий, в частности, при большем увлажнении и уменьшении суммы активных тем12
www.sp-department.ru
ператур за период вегетации происходит общее увеличение детерминированности признаков. У признаков, сгруппировавшихся в условную категорию «высота» (длина стебля растения и длина стебля до первого боба) коэффициенты изменчивости и детерминированности увеличиваются во всех трех группах.
В группе зерновых сортов наиболее стабильным признаком, степень изменчивости и
детерминированности, которого остается одинаковой, является число семян в бобе. Резкое
увеличение детерминированности и изменчивости в ответ на изменение условий среды
проявляют признаки: число непродуктивных узлов на растении, число бобов в узле, масса
семян с растения, и продолжительность вегетационного периода. Масса 1000 семян, продолжительность межфазных периодов «посев-всходы», «всходы-начало цветения» в ответ
на изменение погодных условий обнаруживают уменьшение изменчивости и скоррелированности. Увеличение изменчивости и уменьшение согласованности происходит у признаков число продуктивных узлов, число междоузлий и число ветвей на растении. Увеличение скоррелированности и снижение уровня изменчивости наблюдается у признака число
бобов с растения. Изменчивость не меняется или меняется незначительно при увеличении
согласованности с другими у продолжительности периода «конец цветения-созревание», и
при уменьшении согласованности у признака число семян с растения.
В группе кормовых сортов при увеличении увлажненности наблюдаются следующие
изменения изменчивости и согласованности признаков по сравнению с сортами зернового
направления использования. У признака число междоузлий на растении увеличивается и
детерминированность признака. Признаки число продуктивных узлов и число ветвей на
растении, в сравнении с ранее рассмотренной группой, меняют оба изучаемых параметра
на противоположные, т.е. увеличивают R2 и уменьшают CV. Масса семян с растения и
продолжительность периода «всходы-цветение» не изменяют детерминированность, но
уменьшают изменчивость. Признаки число семян в бобе и продолжительность вегетационного периода у кормовых сортов уменьшают свою изменчивость и увеличивают детерминированность. Масса 1000 семян и число семян с растения увеличивают свою согласованность с другими признаками и уменьшают изменчивость. Уменьшаются детерминированность и изменчивость периода продолжительность цветения, а у межфазного периода «конец цветения-созревание» изменчивость не меняется.
У овощных сортов по сравнению с зерновыми и кормовыми число бобов, число семян с растения и продолжительность вегетационного периода характеризуются увеличением детерминированности и изменчивости. Число междоузлий на растении и масса 1000 семян ведут себя так же, как у кормовых сортов. Увеличивается изменчивость и детерминированность у признака число продуктивных узлов на растении. Снижается изменчивость
признака число бобов с растения.
При анализе изменчивости и детерминированности признаков в условиях Орловской
области также была выявлена закономерность в варьировании изученных параметров в зависимости от групп направления использования. В более жестких условиях - засуха в начале и конце вегетации, происходит увеличение изменчивости признаков у сортов зернового и кормового направления использования. У овощных сортов стрессовые ситуации вызывают резкое снижение детерминированности многих признаков. Признаки масса и число
семян с растения снижают свою детерминированность во всех группах, однако у кормовых
13
www.sp-department.ru
и овощных сортов также снижается и изменчивость этих признаков, у зерновых сортов,
наоборот, изменчивость увеличивается. Признаки масса 1000 семян и число семян в бобе
увеличивают свою изменчивость во всех группах использования, но уменьшают детерминированность у сортов овощного типа использования. Признак число ветвей на растении
отвечает на стрессовые условия по-разному. Так, у зерновых сортов его изменчивость и
детерминированность увеличиваются, а у кормовых, наоборот, оба параметра снижаются.
По группам использования выявлены следующие особенности:
- увеличение изменчивости и снижение детерминированности признаков - зерновые: длина стебля, длина стебля до первого боба, число продуктивных узлов, число бобов, число
бобов в узле, число семян с растения; кормовые: длина стебля до первого боба, число междоузлий на растении и число бобов; овощные: длина стебля до первого боба, число продуктивных узлов, масса 1000 семян и число семян в бобе.
- увеличение изменчивости и детерминированности - зерновые: масса 1000 семян; кормовые: число продуктивных узлов на растении, число бобов в узле, масса 1000 семян и длина
стебля растения; овощные: такой комбинации не обнаружено.
- снижение изменчивости и увеличение детерминированности - зерновые: число междоузлий на растении и число непродуктивных узлов на растении; овощные: число междоузлий
на растении и число бобов в узле; кормовые: таких сочетаний не обнаружено.
- снижение изменчивости и детерминированности - зерновые: число семян в бобе; кормовые: число непродуктивных узлов на растении, число ветвей, масса семян с растения, число семян с растения и число семян в бобе; овощные: длина стебля, число непродуктивных
узлов на растении, число бобов, масса семян с растения и число семян с растения.
В разных пунктах отмеченные особенности межсортовой изменчивости большинства признаков сохраняются. Условия выращивания влияют преимущественно на средний
уровень характеристик изменчивости: наибольший размах варьирования и максимальная
детерминированность, а также наибольшие различия по этим показателям между сортами
наблюдались в Пушкине, т. е. в самых неблагоприятных условиях. В условиях Канады
менее изменчива имеющая самое низкое среднее значение масса 1000 зерен, но при этом
сохраняется характерный для этого признака в других пунктах уровень детерминированности.
У кормовых сортов при сохранении основных особенностей группировки признаков
незначительно увеличиваются изменчивость и сила связей. Изменчивость и детерминированность признаков кормовых сортов значительно выше, чем зерновых, что может быть
следствием наибольшей близости к диким формам и местным сортам образцов этой группы (рис. 2). Признаки овощных сортов обладают большей детерминированностью по
сравнению с зерновыми сортами, однако изменчивость признаков сильно зависит от среды. В северных регионах (г.Пушкин) изменчивость у овощных сортов немного меньше,
чем у зерновых и кормовых сортов, в центральном регионе (г.Орел) и находится на одном
уровне с зерновыми сортами. Зерновые сорта имеют наименьшую детерминированность
признаков во всех изучаемых регионах при различных погодных условиях, у них изменчивость признаков сильно зависит от среды, причем структура изучаемой группы признаков является наиболее стабильной при меняющихся условиях среды.
14
www.sp-department.ru
Зерновые
15
Кормовые
Овощные
Рис. 2. Изменчивость и детерминированность морфологических, биологических и хозяйственно-ценных признаков у групп образцов по
пунктам изучения, 2005-2007 гг.
www.sp-department.ru
При продвижении культивирования гороха на север, где большее увлажнение, более
длинный день и низкие средние температуры, происходит увеличение изменчивости и детерминированности признаков. У зерновых сортов все признаки имеют не большую детерминированность, что, возможно, объясняется большей степенью окультуренности и
долгой селекционной работой с этими сортами (рис. 2). При резком ухудшении условий
среды у них значительно увеличивается изменчивость всех признаков при незначительном
увеличении их детерминированности. Наиболее стабильными в этой группе являются число семян в бобе, число бобов на узел и продолжительность вегетационного периода. У
кормовых сортов реакцией на жесткие условия среды является общее увеличение детерминированности всех признаков. Сорта овощного гороха обладают средним уровнем детерминированности и изменчивости признаков. Их реакцией на резкое ухудшение условий
является незначительное увеличение детерминированности и слабое изменение изменчивости признаков.
ФАКТОРНАЯ СТРУКТУРА ИЗМЕНЧИВОСТИ ПРИЗНАКОВ ГОРОХА
Наилучшим путем анализа закономерностей изменчивости и структуры связей для
большого набора признаков, выяснения их информационной ценности, корректировки
первоначального набора признаков за счет отбрасывания избыточных и второстепенных
показателей является факторный анализ (метод главных компонент) (Ростова, 1985: Лакин,
1990). Был проведен факторный анализ 17 признаков, который выявил, что их изменчивость связана пятью главными компонентами (факторами). Анализируя распределение
изученных образцов в пространстве двух первых факторов, охватывающих в сумме 49%
дисперсии и условно названных факторами общей продуктивности (Ф1) и вегетационного
периода (Ф2), на графике можно выделить образцы, обладающие как совокупностью хозяйственно-ценных признаков (продуктивность, крупносемянность, скороспелость), так и
образцы, обладающие максимальными или минимальными значениями факторных нагрузок для одного из представленных факторов.
Зерновые образцы среднесемянные и крупносемянные, средне и позднеспелые, низко и среднепродуктивные, среднерослые, но есть и высокопродуктивные, высокорослые,
это образцы, попавшие в область кормовых сортов (левый нижний угол, рис. 3). Кормовые
сорта попадают в область среднеспелых, высокорослых, мелкосемянных, продуктивных.
Овощные – самые непродуктивные, крупносемянные, скороспелые. Отсюда следует, что
факторный анализ классифицирует образцы по типам использования, по ведущим признакам первых двух факторов.
Компонентный анализ всех образцов в трех географических пунктах за все годы
изучения выявил основные корреляционные плеяды, отражающие структуру и уровень
межсортовых взаимодействий признаков. Число бобов, число семян, число продуктивных
узлов, масса семян с растения, высота растения, число ветвей, число междоузлий и продолжительность вегетационного периода – основные признаки, определяющие разделение
образцов гороха по типу использования. При проведении факторного анализа у образцов
гороха зернового, кормового и овощного использования существенных различий в факторной структуре признаков, связанных с потенциальной продуктивностью, выявлено не
16
www.sp-department.ru
было. Основные различия касались структуры связей признаков фактора, связанного с вегетационным периодом. Так, для зерновых сортов более значимым являлся период «цветение-созревание», для кормовых – «всходы-цветение», для овощных – «посев-всходы»,
«всходы-цветение», «цветение-созревание». Изменение условий среды оказывает
2
Ф2
Высокорослые,
высокопродуктивные,
мелкосемянные,
позднеспелые
Низкорослые,
низкопродуктивные,
крупносемянные,
позднеспелые
1
0
-1
-2
Низкорослые,
низкопродуктивные,
крупносемянные,
скороспелые
Высокорослые,
высокопродуктивные,
мелкосемянные,
скороспелые
-3
-4
-3
-2
-1
0
1
2
Ф1 3
Рис. 3. Распределение образцов гороха в пространстве двух факторов (Ф1 и Ф2) суммарно
- Зерновые
- Кормовые
- Овощные)
по всех географическим пунктам 2006...2007 гг. (
сильное влияние не только на силу, но и на структуру связей признаков как в факторе, определяющем потенциальную продуктивность, так и в факторе, связанном с вегетационным
периодом. Причем, изменчивость структуры связей в большей степени связана не с местом
произрастания, а с. погодными условиями
Наиболее стабильными генотипическими корреляциями явились связи между: числом семян и числом бобов, числом бобов и числом продуктивных узлов, числом междоузлий и числом непродуктивных узлов, продолжительностью межфазных периодов от всходов до начала цветения и от конца цветения до созревания. Данные связи характерны для
всех образцов и минимально зависимы от погодных и эколого-географических условий.
При этом выявилось, что генотипическая изменчивость признаков семенной продуктивности, числа ветвей и признаков вегетационного периода выражена значительно меньше (CV
<50), чем суммарная генотипическая и экологическая.
Сравнивая уровень и структуру корреляций (рис. 4) в разных пунктах изучения
можно заметить, что при ухудшении внешних условий или большем увлажнении во всех
группах использования гороха увеличивается сила связей между признаками и различие
структур корреляционных матриц. Адаптация гороха к меняющимся условиям среды в
происходит за счет изменения сил связей и перестроек их систем, характерных для определенных групп использования.
17
www.sp-department.ru
Рис. 4. Структура корреляций 17 морфологических, биологических и хозяйственных признаков у
групп образцов гороха в Пушкине и Орле, 2006-2007 гг (см. обозначения признаков в табл. 1.).
МОЛЕКУЛЯРНОЕ МАРКИРОВАНИЕ ОБРАЗЦОВ ГОРОХА
Для выявления дифференциации образцов по степени генетической близости использовали RAPD-анализ. Использовали набор из 12 праймеров (производства Operon
Technologies, USA), из которых впоследствии было выбрано 5, проявивших наибольший
полиморфизм: OPA11, OPA16, OPA19, OPС2, OPС4. В результате суммарно выявлено 49
полиморфных фрагментов. Число полиморфных фрагментов варьировало от 8 до 12 на
праймер. При этом для каждого образца были получены уникальные RAPD-спектры фрагментов ДНК. Однако сортоспецифичных фрагментов не выявлено. На основе общей матрицы полученных и обработанных данных RAPD-анализа ДНК, была построена дендрограмма, отображающая генетическое разнообразие и кластеризацию изучаемых образцов.
(рис 5). На дендрограмме четко обособлены две большие группы (А и В), которые, в свою
очередь, делятся на несколько минорных.
В главном кластере «А» сгруппировалось 11 овощных сортов гороха из 12 взятых в
анализ, что составляет более 91%. Наибольше сосредоточение овощных сортов обнаружено в подкластере
«A1ab», где сгруппировались 7 овощных и 1 зерновой сорт гороха (к-115). Также обнаружены овощные сорта в подкластерах с зерновыми сортами (к-8760 в кластере «A2a» и
к-5647 в кластере «B1a»).
Подкластеры «A1b» и «A2b» включают в себя только зерновые сорта гороха. В
большом кластере «В» сгруппировалось 80% кормовых сортов. Однако один кормовой об18
www.sp-department.ru
разец к-8764 оказался в кластере «А», среди зерновых и овощных сортов. Морфологические и агрономические характеристики этого образца обнаруживают у него такие несвойственные другим кормовым сортам признаки как неосыпаемость, детерминантный тип
роста стебля, низкорослость, крупносемянность. Эти факты, подтвержденные и молекулярно-генетическими
данными,
ставят под сомнение определение данного образца как кормовой.
Наиболее общий вывод,
который можно сделать из анализа с использованным набором
праймеров, является выявление
генетической близости сортов
разных направлений использования, а именно: тесное группирование овощных сортов, близость кормовых сортов и отдаленность сортов этих направлений использования друг от друга. Исходными по отношению к
обеим группам являются зерновые сорта, проявляющие генетическую близость к той и другой группе
При анализе с использованием ISSR маркеров обнаружено 33 фрагмента, из них 20
оказались полиморфными, что
составило 60% от общего числа
фрагментов - от 4 до 11 полиморфных фрагментов на праймер. То есть-ISSR анализ покаРис. 5. Дендрограмма генетических различий 85 образцов гозал заметно большую степень
роха, построенная на основе сравнительного анализа 49 полиполиморфности, не смотря на
морфных амплифицированных RAPD-фрагментов. (Использоиспользование
только
трех
вано 5 RAPD праймеров. ▲ - овощные сорта, ● – кормовые,
праймеров, что, возможно, побез метки- зерновые).
зволяет предположить большую
эффективность этой системы для выявления и дифференциации молекулярногенетического полиморфизма образцов гороха.
Молекулярный анализ методом SSR проводили на 38 сортах гороха восточноевропейской селекции и канадском сорте Mozart. При проверке более 200 SSR праймеров
было отобрано 25, показавших наибольший полиморфизм. Использовали стандартные
19
www.sp-department.ru
праймеры производства Univ. of British Columbia, Canada: SAA18, SAA20, SAA60, SAA72,
SAA335, SAA 122, SAA345, SAA 303, SAA 103, SAA 349, SAA 81, SAA90, SAA155,
SAA1, SAA81, B10, D20, SAA90, A8, A7, A5, SAA5, C19, B17, SAA19. В результате анализа был выявлен высокий полиморфизм: 25 SSR праймеров суммарно показали в среднем
около 5 полиморфных фрагментов на праймер, всего 121 полиморфный фрагмент.
Сравнение полученных для разных маркеров дендрограмм показало, что SSR и
RAPD методы имеют больше общих закономерностей в дифференциации полиморфизма
гороха, чем ISSR подход. Дендрограммы, полученные с помощью разных систем молекулярного маркирования, имели некоторое сходство, как по числу, так и составу кластеров и
подкластеров. Однако топология этих дендрограмм в целом была различной и не соответствовала топологии кластеризации образцов на основе биологических и агрономических
характеристик.
Всего в результате комплексного молекулярного анализа (ISSR, RAPD и SSR) идентифицировано 215 полиморфных фрагментов генома гороха. На основе суммарных данных
маркирования были определены уровни внутривидовых генетических различий, выраженных через коэффициент генетического сходства (Nei, 1972). В целом полиморфизм исследованных образцов варьировал в пределах от 0,23 до 0,87. В среднем для всех изученных
сортов он составил 0,42, у зерновых он был наиболее высокий - 0,40, у овощных – 0,35, для
кормовых сортов составил – 0,29.
Установленный уровень внутривидового молекулярно-генетического разнообразия
гороха в сопоставлении с его фенотипическим разнообразием и агрономическими качествами может служить ориентиром для использования образцов в дальнейшем селекционном
процессе. Полученные данные о геномном полиморфизме изучаемых образцов могут быть
использованы для молекулярных паспортных баз данных, служащих основой для идентификации сортов и эффективного использования их в селекции.
ВЫВОДЫ
Изучение 113 образцов гороха восточно-европейской селекции из коллекции ВИР, оцененных по 46 морфологическим, биологическим и хозяйственно-ценным признакам в трех
географических пунктах, позволило сделать следующие выводы:
1. Анализируемый набор образцов достаточно полно отражает разнообразие культивируемого гороха, так как в нем выявлено все разнообразие основных признаков, отраженных в
«Международном классификаторе СЭВ рода Pisum L.» по морфологии генеративных и вегетативных органов (окраска цветка, тип и форма листочков, окраска, форма и характер
поверхности семян, форма боба, наличие антоцианового полукольца у прилистников, форме и ветвистости стебля и др.), размаху изменчивости основных хозяйственно-ценных
признаков (высоте растения, продолжительности вегетационного и межфазных периодов,
семенной продуктивности, крупности семян, числу продуктивных и непродуктивных узлов, междоузлий и ветвей).
2. Для каждого пункта изучения образцы классифицированы по группам спелости, длине
стебля, элементам структуры продуктивности. Выделены источники скороспелости, непо20
www.sp-department.ru
легаемости и пригодности к механизированной уборке, хорошей осемененности боба, семенной продуктивности, многоплодности, крупности семян во всех группах хозяйственного использования образцов.
3. Наибольшую изменчивость в зависимости от условий среды (СV>50) обнаружили следующие признаки, связанные с семенной продуктивностью: число продуктивных узлов на
растении, число бобов, число семян и масса семян с растения, а также число ветвей на растении. Наименее варьирующими в разных условиях среды являются признаки продолжительности вегетационного периода и составляющих его межфазных периодов, число междоузлий, число семян в бобе, масса 1000 семян и число бобов в узле. Генотипическая изменчивость признаков семенной продуктивности, числа ветвей и признаков вегетационного периода выражена значительно меньше (CV <50), чем суммарная генотипическая и экологическая.
4. Генотипические особенности образцов разных направлений использования (зернового,
кормового и овощного) определяются следующими изученными морфометрическими признаками: формой семян, формой боба, наличием антоциана в цветке, а также размахом изменчивости количественных признаков – число бобов и продуктивных узлов на растении.
5. Характер взаимосвязи признаков специфичен для групп по направлениям использования
гороха. При изменении условий среды изменяются сила связей между признаками и различие структур корреляционных матриц, что свидетельствует о том, что адаптация гороха
к меняющимся условиям среды происходит за счет изменения сил связей и перестроек их
систем, характерных для определенных групп использования.
6. Выявлены образцы со стабильной семенной продуктивностью для каждого географического пункта. Для Центрально-Черноземного региона: к-4120, к-4630, к-4737, к-4751, к-4759,
к-5555, к-5719, к-5820, к-6205, к-6448, к-6598, к-7307, к-8170, к-8237, к-8296, к-8297, к8496, к-8519, к-8525, к-8606, к -8626, к-8631, к-8746, к-8805, к-8838, к-8862, к-8907, к-8973,
к-8988, к-9042. Для Северо-Западного региона: к-1960, к-2175, к-2561, к-5451, к-5820, к6205, к-6598, к-7307, к-7853, к-8170, к-8237, к-8291, к-8495, к-8533, к-8624, к-8671, к-8673,
к-8691, к-8713, к-8733, к-8746, к-8858. К сортам широкого ареала отнесены образцы: к5820, к-6205, к-6598, к-7307, к-8170, к-8237.
7. Молекулярное генотипирование изученных образцов отразило дифференциацию генофонда гороха по направлениям использования (RAPD-анализ). Других корреляций между молекулярно-генетической дифференциацией изученных образцов и морфологическими и
агрономическими характеристиками образцов на основе анализа с примененным набором
праймеров, не обнаружено.
8. Степень генетического разнообразия образцов восточно-европейской селекции, выраженная через коэффициент генетического сходства образцов, составила 0,42. У зерновых сортов коэффициент подобия наиболее высокий - 0,40; у овощных – 0,35; у кормовых – 0,29.
Низкая степень генетического сходства подтверждает наибольшую близость кормовых
сортов к местным сортам и диким формам.
21
www.sp-department.ru
РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКИ
-
Для использования в селекции в качестве исходного материала рекомендуются:
источники скороспелости: к-3900, к-8805, к-8805, к-8796, к-4740, к-8229, к-8170, к- 8764;
источники неполегаемости и пригодности к механизированной уборке: к-4808, к-7545, к8518, к-8854, к-8979;
источники высокой осемененности боба: к-8856, к-7811, к-8624, к-5555;
источники многоплодности: к-9036;
источники крупности семян: к-8907, к-6398, к-8529, к-8761, к-8839, к-7545, к-8170;
источники стабильной семенной продуктивности для Центрально-Черноземного и СевероЗападного регионов РФ, а также стабильной продуктивности в обоих регионах (см.вывод
6).
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Зеленов А. Н., Щетинин В. Ю., Соболев Д.В. Селекционная ценность рассеченолистовой
формы гороха. // Аграрная наука., 2008. № 2. - С. 19-20.
2. Соболев Д. В., Щетинин В. Ю. Изменчивость признаков гороха (Pisum sativum L.) в эколого-географическом изучении. // Аграрная наука., 2008. № 3. - С. 12-13.
3. Соболев Д. В. Генетическое разнообразие гороха из Восточной Европы // Регуляция
продукционного процесса сельскохозяйственных растений. Часть 2: Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной памяти профессора А.П. Лаханова. Орел, 2006. - С. 117-118.
4. Соболев Д. В. Использование молекулярных маркеров для изучения фрагмента коллекции
гороха ВИР. // Регуляция продукционного процесса сельскохозяйственных растений. Часть
2: Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной памяти
профессора А.П. Лаханова. Орел, 2006. - С. 119.
5. Соболев Д. В. Предварительные результаты изучения гороха коллекции ВИР методами
молекулярных маркеров. //Биология наука XXI века: Сборник тезисов 10-ой Пущинской
школы-конференции молодых ученых, посвященной 50-летию Пущинского научного
центра РАН. Пущино, 2006. - С. 49.
6. Соболев Д. В. Эколого-географическое изучение восточно-европейского генофонда гороха
из коллекции ВИР. // Генетические ресурсы культурных растений в XXI веке: состояние,
проблемы, перспективы / Тезисы докладов II Вавиловской международной конференции.
СПб.: ВИР, 2007. - С.600-601.
22
www.sp-department.ru
Подписано в печать 20.01.2009
Объем: 1,0 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № ***
Отпечатано в типографии ООО «Копи-Р»
Санкт – Петербург, пер. Гривцова 1
Лицензия ПЛД № 69-338 от 12.02.1999 г
23
www.sp-department.ru