ВЫЯВЛЕНИЯ ЛОКУСОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ УСТОЙЧИВОСТЬ К

УДК: 633.18:575.126:631.547
ВЫЯВЛЕНИЯ ЛОКУСОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ УСТОЙЧИВОСТЬ К
ЗАСОЛЕНИЮ В ФАЗУ ПРОРОСТКОВ У РОССИЙСКИХ СОРТОВ РИСА ПО
ИЗМЕНЕНИЮ ПРИЗНАКА «ДЛИНА ЗАРОДЫШЕВОГО КОРЕШКА»
Малюченко Е.А., аспирант, м.н.с, Бруяко В.Н., аспирант, м.н.с,
Бушман Н.Ю., аспирант, н.с.
ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт риса»
E-mail: malyuchenko.evgeniya@mail.ru
Аннотация.
Полученные
ранее результаты изменения морфофизиологических признаков
показали, что солеустойчивость российских образцов во многих случаях определяется
комплексом неспецифических генов. Однако до сих пор на молекулярном уровне не были
выявлены хромосомные регионы, определяющие адаптивность российских сортов риса. В
работе выявлены SSR маркеры, разделяющие группы российских сортов с различной
солеустойчивостью.
Ключевые слова: рис, засоление, ген, SSR маркеры, длина корешка.
Физиологические механизмы солеустойчивости в фазу проростков относительно
хорошо изучены [1-2]. Установлено, что механизмы формирования устойчивости сходны для
различных стрессов [3-6]. Многие локусы, определяющие высокую жизнеспособность
растений, также повышают их адаптивность к различным стрессовым факторам, в том числе
и к засолению [10-11]. Среди признаков, их определяющих: скорость роста клеток,
эффективность фотосинтеза и скорость аттрагирования пластических веществ из
вегетативных в генеративные органы, а также их микрораспределение [7-9].
Маркеры, разделяющие группы сортов с различной солеустойчивостью в нашей
работе были связаны со следующими признаками (таблица 1).
Таблица 1. Характеристика маркеров, разделяющих группы сортов с различным
изменением длины зародышевого корешка при засолении.
Маркер
Хромосома
Мотив
Температура
плавления, 0С
Размер продукта
амплификации, п.н.
RM574
5
(GA)11
55
155
RM245
9
(CT)14
55
150
RM 542
7
(CT)22
55
113
RM463
12
(ТТАТ)
5
55
192
Ассоциация
с признаками
объем корней ,
толщина корней,
стерильность
колосков
старение листа,
количество дней до
выметывания
число корней,
скручивание листа,
количество колосков,
количество стеблей,
угол наклона стеблей,
высота растения
высота растения,
количество зерен
RM242
9
СТ 26)
55
RM3276
RM5508
225
Продолжение таблицы 1
длина корней,
толщина корней,
устойчивость к
холоду, отзывчивость
на культуру тканей,
энергия прорастания,
стабильность
клеточных мембран,
высота растения.
-
Проведенное фенотипирование 32 российских сортов позволило разделить их на
группы с различной устойчивостью к засолению. Их последующее генотипирование выявило
маркеры, достоверно разделяющие группы образцов контрастных по признаку. Рис в
генетическом плане достаточно хорошо изученный объект, на его хромосомах локализовано
более 20 000 SSR маркеров, информация о локализации QTL (локусов количественных
признаков) в районе расположения маркеров дана на сайте www.gramene.org.
На рисунках визуально представлена
использованием выделенных маркеров.
достоверность
разделения
групп
с
Рисунок 1. На оси Y – условный размер продукта амплификации при разделении
сортов с использованием маркера 574. Достоверность разделения на группы сортов с
различной скоростью роста зародышевого корешка с использованием маркера RM 574.
Маркер RM 574, который расположен на 5 хромосоме и связан с генами,
определяющими: объем и толщину корня, стерильность колосков. На данном рисунке видно,
что почти все группы достоверно различаются по длине зародышевого корешка, а именно: 1
и 3, 1 и 4, 1 и 5, 2 и 3, 2 и 4, 2 и 5, 3 и 5, 4 и 5.
Рисунок 2. На оси Y – условный размер продукта амплификации при разделении
сортов с использованием маркера 245. Достоверность разделения на группы сортов с
различной скоростью роста зародышевого корешка с использованием маркера RM 245.
Маркер RM 245 расположен на 9 хромосоме и связан с генами, отвечающими за
признак: старение листа и количество дней до выметывания. На данном рисунке достоверно
различаются 1 и 4, 4 и 5 группы.
Рисунок 3. На оси Y – условный размер продукта амплификации при разделении
сортов с использованием маркера 542. Достоверность разделения на группы сортов с
различной скоростью роста зародышевого корешка с использованием маркера RM 542.
На представленном рисунке нет достоверного разделения групп с использованием
маркера. Однако четко видна тенденция: как правило солеустойчивые сорта имеют меньшую
длину продуктов амплификации. RM 542 расположен на 7 хромосоме и связан с генами,
определяющими: число корней, скручивание листа, количество колосков, количество
стеблей, угол наклона стеблей, высоту растения, длину метелки.
Рисунок 4. На оси Y – условный размер продукта амплификации при разделении
сортов с использованием маркера 3276. Достоверность разделения на группы сортов с
различной скоростью роста зародышевого корешка с использованием маркера RM 3276.
Рисунок 5. На оси Y – условный размер продукта амплификации при разделении
сортов с использованием маркера 242. Достоверность разделения на группы сортов с
различной скоростью роста зародышевого корешка с использованием маркера RM 242.
Кат ег. диаграмма размаха:
RM463
2,4
2,2
2,0
1,8
RM463
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
1
2
3
4
5
И зм длины корня с
Mean
Mean±SE
Mean±SD
Рисунок 6. На оси Y – условный размер продукта амплификации при разделении
сортов с использованием маркера 463. Достоверность разделения на группы сортов с
различной скоростью роста зародышевого корешка с использованием маркера RM 463.
На рисунке 4-6 достоверного разделения на группы нет. Однако тенденция
прослеживается: как правило, солеустойчивые и не устойчивые сорта имеют различную
длину продуктов амплификации. Маркер RM 242 находится на 9 хромосоме и связан с
такими морфологическими признаками, как: объем корня и толщина корня, а маркер RM 463
с генами, отвечающими за высоту растения и количество выполненных зерен на колосе.
Катег. диаграмма размаха: RM5508
9
8
7
RM5508
6
5
4
3
2
1
0
-1
1
2
3
Изм длины корня с
4
5
Mean
Mean±SE
Mean±SD
Рисунок 7. На оси Y – условный размер продукта амплификации при разделении
сортов с использованием маркера 5508. Достоверность разделения на группы сортов с
различной скоростью роста зародышевого корешка с использованием маркера RM 5508.
Проведенный статистический анализ выявил, что достоверно разделяются 1 и 5
группы (рисунок 7).
Выводы.
В фазу проростков по признаку «изменение длины зародышевого корешка» при
засолении, все группы с использованием приведенных в работе маркеров достоверно не
разделяются.
Выделены маркеры, разделяющие достоверно отдельные группы сортов в основном за
счет неспецифических генов, повышающих устойчивость к засолению. Наиболее высока
вероятность связи признака «изменение длины зародышевого корешка» при засолении с
маркерами: RM 574, RM 542, RM 245, RM 242, RM 463, RM 5508, RM 3276. Из них связаны с
генами, определяющими эффективность фотосинтеза – RM 463, RM 242. Маркер RM 242
связан с генами, определяющими адаптивность к стрессам за счет стабильности клеточных
мембран, а также высокой энергии прорастания. Маркеры RM 574, RM 542 и RM 242
связаны с генами, определяющими параметры корневой системы и, следовательно,
эффективность минерального питания.
Список литературы
1.
Гончарова, Ю.К. Природа гетерозисного эффекта / Ю.К. Гончарова, Е.М.
Харитонов, Е.В Литвинова // Доклады РАСХН. 2010. - №4. С. 10-12.
2.
Гончарова, Ю.К. Наследование признаков, определяющих физиологический
базис гетерозиса у гибридов риса / Ю.К. Гончарова // Сельскохозяйственная биология. 2010. - № 5. - С.72-75.
3.
Гончарова, Ю.К. Генетика признаков, обеспечивающих эффективность
минерального питания у риса / Ю.К. Гончарова, Литвинова Е.В., Очкас Н.А. // Труды КГАУ.
- 2010.-№ 24.- С. 54-58.
4.
Гончарова, Ю.К. Генетические основы повышения продуктивности риса,
диссертация на соискание ученой степени доктора наук / Ю.К. Гончарова Краснодар, 2014 b.
– С. 15.
5.
Гончарова, Ю.К. Генетические основы повышения продуктивности риса / Ю.К.
Гончарова, Е.М. Харитонов // ООО «Просвещение ЮГ», Краснодар, 2015. – С. 38
6.
Гончарова, Ю.К. Генетика признаков, определяющих адаптивность риса (Oryza
sativa L.) к абиотическим стрессам / Ю.К. Гончарова, Е.М. Харитонов, Е.А. Малюченко //
Экологическая генетика. - 2015. - № 3. – С. 17-19
7.
Харитонов, Е.М. Взаимосвязь между устойчивостью к высоким температурам
и стабильностью урожаев у риса / Е.М. Харитонов, Ю.К. Гончарова // Аграрная Россия.
2008. № 3. С. 22-24.
8.
Харитонов, Е.М. Гончарова. Механизм солеустойчивости российских сортов
риса / Е.М. Харитонов, Ю.К. Гончарова // Аграрный вестник Урала. - 2010.- №8 (74) .- С. 45 48.
9.
Харитонов, Е.М. О генетико-физиологических механизмах солеустойчивости у
риса (Oryza sativa L.) / Е.М. Харитонов, Ю.К. Гончарова // Сельскохозяйственная биология. 2013.- № 3.- С. 3-11
10.
Goncharova, J.K. Inheritance of heat resistance in rice / J.K. Goncharova // Russian
Jurnal of Genetics: Applied Research. - 2011. - Vol. 3. - P. 248-251.
11.
Goncharova, J.K., Kharitonov E.M. Polymorphism of traits determening uptake of
phosphorus by rice varieties (Oryza sativa L.) of Russian and foreign breeding / J.K. Goncharova,
E.M. Kharitonov // Vavilov Journal of Genetics and Breeding. – 2015. - № 19 (2). – Р.74-82.