Генетико-экологические основы линий и гибридов селекции КБГУ

NovaInfo 130
Опубликовано
Раздел: Биологические науки
Просмотров за месяц: 39
CC BY-NC, УДК 575.21, ББК 28.04, ГРНТИ 34.23.37

Аннотация

Создание линий и гибридов кукурузы, требует более четкого и глубокого анализа факторов среды, влияющих на фенотипические проявления основных хозяйственно-ценных признаков в рамках системы «взаимодействия генотип-лимитирующие факторы среды». Роль среды в этой системе становится особо важной в связи с изменением климата, уменьшением (или усилением) стресс-факторов и сдвигом их проявления по фазам развития. На примере самоопыленных линий и гибридов кукурузы селекции КБГУ определена корреляционная связь между основными связями среды, средними квадратами ОКС и СКС их отношением, а также основными параметрами генетической детерминации признака.

Ключевые слова

АДАПТИВНАЯ СЕЛЕКЦИЯ, ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГЕНОТИП Х СРЕДА

Текст научной работы

Важнейшим направлением повышения эффективности селекционной работы является совершенствование информационного обеспечения селекционного процесса. Взаимодействие генотип х среда (ВГС) определяется как доля фенотипической вариации, которая возникает из-за несоответствия генетических и негенетических эффектов [1], что означает, что при изучении генотипов в различающихся средах происходит изменение их рангов в связи с различной нормой реакции генотипа на среду. Генетические основы продуктивности и экологической стабильности, общей и специфической адаптивной способности сортов в различных условиях среды изучены недостаточно. Некоторые ученые считают [2], что генетическая база специфической адаптивной способности может быть сравнительно простой и контролироваться в основном главными генами. Автор пришел к выводу, что общая адаптивная способность включает главным образом два признака — стабильность и продуктивность. Решение этих вопросов позволило бы на генетической основе подходить к созданию модели сорта, а также выбору исходного материала и методов селекции для получения широкоприспособленных генотипов.

За последние годы термин "адаптивная", или "экологическая", селекция получил широкое распространение [3]. Под адаптивной селекцией понимают совокупность методов, обеспечивающих получение сортов и гибридов с максимальной и устойчивой продуктивностью в экологических условиях региона, для которого ведется отбор [4].

Целью наших исследований являлось определение корреляционных связей между основными связями среды, средними квадратами ОКС и СКС их отношением, а также основными параметрами генетической детерминации признака.

Исходные данные по признаку «число зерен в рядке», приведены в таблице 1.

Таблица 1. Диаллельные данные по признаку «число зерен в рядке»

линии

4

6

8

23

28

30

4

30

29

43

46

33

37

6

25

40

40

34

36

8

35

39

32

37

23

32

37

41

28

30

36

30

30

Полученные значения дисперсий и ковариаций используют для определений коэффициента в регрессии. Коэффициенты регрессии равен b = 0,85, что свидетельствует об отсутствии эффектов эпистаза и о независимом распределении генов у родительских форм.

Для определения генетических параметров мы используем оценки средних величин, дисперсий и ковариаций. Подставляя все эти величины в уравнения, определяем генетические параметры (таблица 2). Оценка D, измеряющая влияние аддитивных эффектов генов, значительно меньше Н1, отражающих влияние доминантных эффектов. Поэтому большая часть генетической изменчивости родительских линий должна быть высоконаследуемой. На основании отношения \frac{H_1}{D}=3,438 можно сделать заключение о том, что при наследовании данного признака у линий преобладает сверхдоминирование, а параметр \sqrt{\frac{H_1}{D}}=1,854 — сверхдоминирование в каждом локусе. Н1 и Н2 равны, из чего следует, что положительно (доминантные) и отрицательно (рецессивные) определяющие аллели распределены между родительскими линиями равномерно.

Таблица 2. Генетические параметры для признака «число зерен в рядке»

Генетический параметр

Оценка

Генетический параметр

Оценка

D

13,042

\sqrt{\frac{H_1}{D}}

1,854

H1

44,839

\frac{H_2}{4H_1}

0,30

H2

63,655

\frac{h_2}{H_2}

3,08

F

-13,963

Наследуемость (в широком смысле)

0,96

H1/D

3,438

Наследуемость (в узком смысле)

0,72

Сопоставляя вывод о приблизительном равномерном распределении аллелей с тем фактом, что параметр F отрицателен, делает заключение о различии эффектов h^2 по локусам, т.е. уровень доминирования неодинаков в разных локусах [5].

Отношение \frac{h_2}{H_2}=3,08. Значит, 3 гена или блока генов проявляют доминирование.

Большой интерес представляет, как было указано выше, изучение реализации генотипической изменчивости в зависимости от средовых условий. В связи с этим мы определили корреляционные связи между основными параметрами среды (d_r, \sigma^2_{dssk}, s_{er}, t_r, P_r), средними квадратами ОКС и СКС и их отношением, а также основными параметрами генетической детерминации признака (\left(\frac{H1}{D}\right)^\frac{1}{2}; \frac{H_2}{4H_1}; \frac{h_2}{H_2}; D_{max}; R_{max}; D_{max}-R_{max} и т.д.).

Проанализируем связи между параметрами по признаку «число зерен в рядке» (таблица 3) [6].

Таблица 3. Связь параметров среды с генетическими параметрами наследования по признаку «число зерен в рядке»

Параметры

4

6

8

23

28

30

d_r

1,0

\sigma^2_{dssk}

0,542

1,0

s_{er}

-0,459

0,481

1,0

t_r

0,762

0,680

-0,023

1,0

P_r

-0,265

0,636

0,973

0,204

1,0

MS ОКС

0,385

0,944

0,543

0,508

0,648

1,0

MS СКС

0,582

0,448

-0,022

0,661

0,158

0,129

MS СКС/ MS СКС

0,133

0,746

0,550

0,225

0,581

0,923

0,601

0,093

-0,443

0,581

-0,254

-0,227

\frac{H_2}{4H_1}

-0,736

-0,370

0,488

-0,443

0,369

-0,381

r

-0,495

0,308

0,741

-0,213

0,661

0,555

D_{max}

0,920

0,576

-0,274

0,799

-0,074

0,355

R_{max}

0,170

0,677

0,481

0,364

0,529

0,850

D_{max}-R_{max}

0,530

-0,118

-0,577

0,289

-0,471

-0,413

\frac{h_2}{H_2}

-0,056

-0,305

-0,388

-0,634

-0,504

-0,191

(4DH1)^\frac{1}{2}+\left(\frac{F}{4DH_1}\right)^\frac{1}{2}

0,244

-0,610

-0,911

-0,012

-0,892

-0,691

Продуктивность фона положительно связана с вариансой ДСС (0,542) и типичностью (0,762), отрицательно — с относительно дифференцирующей (-0,495) и предсказующей (-0,265) способностью, т.е. наиболее продуктивный фон не всегда является оптимальным для отбора. Слабые или средние связи отмечены между продуктивностью фона и средними квадратами ОКС и СКС. Среди параметров Хеймана [7] положительные связи с числом зерен в рядке выявлены по средней степени доминирования (0,601). Отрицательные связи установлены между числом зерен в рядке и произведением частот генов (-0,736), продуктивностью и коэффициентом корреляции между xi и суммой W_r+V_r (-0,495). Остальные корреляции близки к нулю.

Особенный интерес представляют связи между предсказующей способностью фона и параметрами генетической детерминации признака по Гриффингу [8] и Хейману [7], что дает основание говорить о параметрах в «лучшей» для селекционера и генетика среде. С предсказующей способностью среды положительно связаны эффекты ОКС/СКС (0,581), коэффициент корреляции r (0,661), значение полностью рецессивного родителя R_{max}(-0,471). Отрицательная связь выявлена между предсказующей способностью среды и разницей D_{max}-R_{max} (-0,471), числом групп генов (-0,504), отношением числа доминантных генов к рецессивным (-0,892).

В ходе работы были сделаны следующие выводы:

  1. Генетический анализ самоопыленных линий кукурузы в системе диаллельных скрещиваний по признаку «число зерен в рядке» дал возможность определить вклад аддитивных и неаддитивных генов и получить сведения о направлении дальнейшего использования линий;
  2. В генетическом контроле признака «число зерен в рядке» у изученных линий установлено сверхдоминирование и симметрия в распределении доминантных и рецессивных аллелей.

Читайте также

Список литературы

  1. Хотылева Л. В., Тарутина Л. А. Взаимодействие генотипа и среды:(Методы оценки). — Наука и техника, 1982.
  2. Tatsumi M. et al. An adiabatic calorimeter for high-resolution heat capacity measurements in the temperature range from 12 to 300 K //Bulletin of the Chemical Society of Japan. — 1975. — Т. 48. — №. 11. — С. 3060-3066.
  3. Жученко А. А. Эколого-генетические основы продовольственной безопасности России в XXI столетии (проблемы, суждения, реалии) //Инновации. — 2009. — №. 9. — С. 65-73.
  4. Хотылева Л. В., Кильчевский А. В., Шаптуренко М. Н. Теоретические аспекты гетерозиса //Вавиловский журнал генетики и селекции. — 2016. — Т. 20. — №. 4. — С. 482-492.
  5. Паритов А. Ю., Керефова М. К. Изучение стабильности признака многопочатковости у самоопыленных линий кукурузы селекции КБГУ //Проблемы сохранения и рационального использования биоразнообразия Прикаспия и сопредельных регионов. — 2005. — С. 55-56.
  6. Паритов А. Ю. Адаптивный потенциал линий кукурузы //Экология биосистем: проблемы изучения, индикации и прогнозирования. — 2009. — С. 82-84.
  7. Драгавцев В. А., Цильке Р. А., Рейтер Б. Г. Генетика признаков продуктивности яровых пшениц в Западной Сибири. — 1984.
  8. Долженко Д. О., Косенко С. В., Бобаченко В. И. Генетический анализ массы 1000 зёрен у ячменя //Нива Поволжья. — 2018. — №. 4 (49).

Цитировать

Генетико-экологические основы линий и гибридов селекции КБГУ / А.Ю. Паритов, М.Ш. Гугова, Ж.Х. Пшихачева, Л.А. Шогенова. — Текст : электронный // NovaInfo, 2022. — № 130. — URL: https://novainfo.ru/article/18941 (дата обращения: 23.01.2022).

Поделиться