Использование молекулярных маркеров при работе с генетическими ресурсами овсяницы скальной
ART 96016
Авторы:
С.
С. Криворук, О.
Ф. Дорджиев
С.
С. Криворук, О.
Ф. Дорджиев Библиографическое описание статьи для цитирования:
Криворук
С.
С.,
Дорджиев
О.
Ф. Использование молекулярных маркеров при работе с генетическими ресурсами овсяницы скальной // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2016. – Т. 15. – С.
551–555. – URL:
http://e-koncept.ru/2016/96016.htm.
Аннотация. Использование белковых и ДНК-маркеров (молекулярных маркеров – ММ) будет реализовываться нами на различных этапах работы с генетическими ресурсами растений (ГРР) овсяницы скальной:
1. Интродукция ГРР – поиск с использованием ММ нового разнообразия для привлечения в коллекцию.
2. Структура коллекции:
– выяснение с использованием ММ внутривидовых связей и межвидовых отношений;
– анализ родства видов и геномов с использованием белковых и ДНК-маркеров;
3. Использование молекулярных маркеров в селекции:
– поиск и отбор ценных генотипов по белковому фенотипу;
– контроль над включением желаемых генотипов в процесс селекции;
– контроль над динамикой популяционного (генотипного состава);
– определение гибридности семян, предсказание скрещиваемости, предсказание степени гетерозиса.
4. Использование ММ в сортоиспытании – определение однородности и стабильности сортообразцов овсяницы скальной и бороздчатой.
Решение вышеуказанных задач – использование молекулярных маркеров при работе с генетическими ресурсами овсяницы скальной – позволит нам приступить к работе по интродукции овсяницы скальной из Республики Крым, а также ввести в культуру овсяницу бороздчатую – эндемика степных ценозов Республики Калмыкия – и на основе комплексных работ приступить к выведению сорта овсяницы с рабочим названием Биовет.
Ключевые слова:
молекулярные маркеры, генетические ресурсы, типчак (овсяница валлисская), интродукция растений, ценозы республики калмыкия
Текст статьи
КриворукС.С.,ФГБОУ ВО Калмыцкий Государственный Университет им.Б.Б. Городовикова
ДорджиевО.Ф.,ЦКП «Биовет» КалмГУ
Использование молекулярных маркеров при работе с генетическими ресурсами овсяницы скальной
Аннотация.Использование белковых и ДНК –маркеров (молекулярных маркеров ММ) будет реализовываться нами на различных этапах работы с генетическими ресурсами растений (ГРР) овсяницы скальной: 1.Интродукция ГРР (–поиск с использованием ММ нового разнообразия для привлечения в коллекцию);2.Структура коллекции (
выяснение с использованием ММ внутривидовых связей и межвидовых отношений;
анализ родства видов и геномов с использованием белковых и ДНК –маркеров);3.Использование молекулярных маркеров в селекции(поиск и отбор ценных генотипов по белковому фенотипу;
контроль над включением желаемых генотипов в процесс селекции;
контроль над динамикой популяционного (генотипного состава);
определение гибридности семян, предсказание скрещиваемости, предсказание степени гетерозиса); 4.Использование ММ в сортоиспытании(определение однородности и стабильности сортообразцов овсяницы скальной и бороздчатой).Решение выше указанных задач использование молекулярных маркеров при работе с генетическими ресурсами овсяницы скальной– позволит нам приступить к работе по интродукции овсяницы скальной из Республики Крым, а также введение в культуру овсяницы бороздчатой эндемика степных ценозов Республики Калмыкия и на основе комплексных работ приступить к выведению сорта овсяницыс рабочим названием –Биовет.Ключевые слова:молекулярные маркеры, генетические ресурсы, типчак (овсяница валлисская), интродукция растений, ценозов республики Калмыкия
Роль молекулярных маркеров в современной генетике трудно переоценить. С их помощью составлены подробные молекулярные карты генома человека и десятков видов растений и животных, на которые нанесены важнейшие гены, определяющие рост и развитие организмов, морфологические признаки, устойчивость к заболеваниям и другие свойства. Молекулярные маркеры широко используются в популяционной исравнительной генетике.
Благодаря молекулярным маркерам появляются новые более точные методы паспортизации пород животных и сортов растений. Использование молекулярных маркеров позволяет значительно ускорять процесс селекции [3,4,5].
Генетические ресурсы растений рассматриваются во всём мире как основной источник улучшения сельскохозяйственных культур на ближайшийпериод.В деле обогащения культурной флоры большая роль принадлежит интродукции растений. Под интродукцией растений следует понимать целенаправленную деятельность человека по введению в культуру в данном районе новых видов, родов, сортов или форм растений.Интродукция растений тесно сопряжена со многими биологическими науками, заимствуя их теоретические положения и методы. Успех интродукции растений зависит от сложного воздействиябольшого количества различных, в значительной мере изменчивых,факторов, суммарное влияние невозможно предусмотреть. Поэтому в деле успешного освоения хозяйственно ценного растения из дикорастущей флоры необходимо последовательно охватить все этапы интродукционной работы –от поиска и мобилизации исходного материала до выведения сорта и экономического обоснования его использования в агропромышленном комплексе страны.Типчак (овсяница валлисская) –представитель рода Овсяница из семейства Злаковых растений. Это многолетнее пастбищное растение является характерным видом степной зоны, где является эдификатором зональной растительности, а также произрастает как в полупустынной и лесостепной зонах. Данный вид включает несколько подвидов: овсяница борозчатая, буроватая, ложноовечья, гипсолюбивая и скальная.Подвид овсяницы –бороздчатая (Festúcavalesiacasubsp.sulcáta(HACK.)
SCHINZETR.KELLER.)
–
растетпрактически на всей территории Республики Калмыкия –общепризнанно считается прекрасным пастбищнокормовым растением, хорошо поедается всеми сельскохозяйственными видами животных до цветения[2]. В Республике Крым(районгорода Феодосия)
на нетронутых целинных землях встречается другой подвид овсяницы овсяница скальная(Festuca
valesiacasubsp.saxátillis
(SCHUR)E.ALEXEEV) крайне неприхотливое растение, хорошо развивающаяся как на целине, так и на солонцах и солончаках. Обладает такими качествами, как засухоустойчивость и морозостойкость. В весеннее время вырастает раньше, чем другие злаковые степные растения. На природных травостояхурожайность овсяницы составляет до 0.5 т с 1 га. В каждом центнере сена содержится 52 кормовые единицыи до 5 кг протеина. В Республике Крым этот вид применяюти для обустройства газонов[1].
В июле 2015 года мною
на каштановых почвах степного Крыма в 25 км от города Феодосия (годовая сумма осадков350 мм)
были собраны семена этого растения
и в октябре на учебноопытном поле Аграрного факультета Калмыцкого государственного университета(светлокаштановые почвы, годовая сумма осадков315 мм)
заложен интродукционный питомник овсяницы скальной. Целью данного исследования является создание генетической коллекции и использование генетического материалапри создании сортообразцов типчака –овсяницы бороздчатой и овсяницы скальной для введения в культуру в Республике Калмыкия и за её пределами.При интродукции растений различают зоны оптимума и адаптации в естественных ареалах растений и зону пессимума, которая большей частью находится запределами ареала. Падение жизнеспособности или зимостойкости особей между зонами оптимума и адаптации происходит по закону логистической кривой..По направлению перемещения растений различаются положительная, отрицательная и нейтральная интродукции по отношению к основным экологическим факторам —фотопериод,среднегодовая температура воздуха, изменяющимся в зависимости от географической широты.Молекулярные маркеры представляют собой биологические молекулы, способные, будучи изолированными,сохранять одно из важнейших свойств живого организма –биологическую специфичностьпо структурному соответствию, и оценивается физикохимическими методами электрофорезом в геле по подвижности биомолекул или их фрагментов.Молекулярные маркеры обеспечивают независимую информацию о происхождении и степени родства генетического материала сравниваемых образцов.
Преимуществобелковых маркеров состоит в том, что они сами являются носителями тех или иных функций в метаболизме или морфогенезе и часто наряду с генами или локусами генов могут быть факторами идентификации этих функций.
Среди белковых маркеров у злаковых растений особое положение занимают запасные белки семян –неагрегатированные спирторастворимые проламины(глиадины, секалины, гордеины), которыедают возможностьс достаточной полнотой идентифицировать существующий генофонд растений, различать и регистрировать их биотипы, с большой детализацией анализировать сортовые, гибридные и естественные популяции.Белки семян как генетическиемаркеры охватывают подавляющую часть генома и особенно те его области, которые детерминируют продуктивность растений и определяют качество урожая.
Их главные достоинства:
они содержатся в семени в большом количестве, локализованы в морфогенетически однородной ткани (эндосперме), легкодоступны к выделению и последующемуанализу; белки зрелых семян –морфогенетически однородны; семена самый доступный и удобный источник белковых маркеров и очень важный объект для решения различных задач частной генетики, селекции, сортоиспытаниясеменоводства и семенного контроля. Использование белковых и ДНК –маркеров(молекулярных маркеров ММ)будет реализовываться нами на различных этапах работы с генетическими ресурсами растений(ГРР) овсяницыскальной:1.Интродукция ГРР
–поиск с использованиемММ нового разнообразия для привлечения в коллекцию;2.Структура коллекции
выяснение с использованием ММ внутривидовых связей и межвидовых отношений;
анализ родства видов и геномов с использованием белковыхи ДНК –маркеров;3.Использование молекулярных маркеров в селекции
поиск и отбор ценных генотипов по белковому фенотипу;
контроль над включением желаемых генотипов в процесс селекции;
контроль наддинамикой популяционного (генотипного состава);
определение гибридности семян, предсказание скрещиваемости, предсказание степени гетерозиса.4.Использование ММ в сортоиспытании
определение однородности и стабильности сортообразцов овсяницыскальнойи бороздчатой.Решение выше указанных задач использование молекулярных маркеров при работе с генетическими ресурсами овсяницы скальной– позволитнам приступить к работе по интродукции овсяницы скальной из Республики Крым,а также введение в культуру овсяницы бороздчатой
эндемикастепных ценозовРеспубликиКалмыкия
и на основе комплексных работ приступить к выведению сорта овсяницыс рабочим названием –Биовет.
Ссылки на источники1.Вахрушева Л.П., Воробьёва Н.В. Цветной атлас растений Крыма.Симферополь: БизнесИнформ,2010.448с.2.Джапова Р.Р.,Кензеева Н.Б., Санкуева З.М. Дикорастущие растения Калмыкии. Справочное пособие.Элиста:АОр «НПП «Джангр»,2006.96с.3.Матвеева Т.В.. Павлова О.А., Богомаз Д.И. и др. Молекулярные маркеры для видоидентификации и филогенетики растений// Экологическая генетика.2011.Т.9.С. 3243.4.Хлесткина Е.К. Молекулярные методы анализа структурнофункциональной организации генов и геномов высших растений// Вавиловский журнал генетики и селекции.2011.Т.15.№ 4.С.757768.5.Хлесткина Е.К.Молекулярные маркеры в генетических исследованиях и в селекции// Вавиловский журнал генетики и селекции.2013.Т.17.№ 4/2.С.10441053..
ДорджиевО.Ф.,ЦКП «Биовет» КалмГУ
Использование молекулярных маркеров при работе с генетическими ресурсами овсяницы скальной
Аннотация.Использование белковых и ДНК –маркеров (молекулярных маркеров ММ) будет реализовываться нами на различных этапах работы с генетическими ресурсами растений (ГРР) овсяницы скальной: 1.Интродукция ГРР (–поиск с использованием ММ нового разнообразия для привлечения в коллекцию);2.Структура коллекции (
выяснение с использованием ММ внутривидовых связей и межвидовых отношений;
анализ родства видов и геномов с использованием белковых и ДНК –маркеров);3.Использование молекулярных маркеров в селекции(поиск и отбор ценных генотипов по белковому фенотипу;
контроль над включением желаемых генотипов в процесс селекции;
контроль над динамикой популяционного (генотипного состава);
определение гибридности семян, предсказание скрещиваемости, предсказание степени гетерозиса); 4.Использование ММ в сортоиспытании(определение однородности и стабильности сортообразцов овсяницы скальной и бороздчатой).Решение выше указанных задач использование молекулярных маркеров при работе с генетическими ресурсами овсяницы скальной– позволит нам приступить к работе по интродукции овсяницы скальной из Республики Крым, а также введение в культуру овсяницы бороздчатой эндемика степных ценозов Республики Калмыкия и на основе комплексных работ приступить к выведению сорта овсяницыс рабочим названием –Биовет.Ключевые слова:молекулярные маркеры, генетические ресурсы, типчак (овсяница валлисская), интродукция растений, ценозов республики Калмыкия
Роль молекулярных маркеров в современной генетике трудно переоценить. С их помощью составлены подробные молекулярные карты генома человека и десятков видов растений и животных, на которые нанесены важнейшие гены, определяющие рост и развитие организмов, морфологические признаки, устойчивость к заболеваниям и другие свойства. Молекулярные маркеры широко используются в популяционной исравнительной генетике.
Благодаря молекулярным маркерам появляются новые более точные методы паспортизации пород животных и сортов растений. Использование молекулярных маркеров позволяет значительно ускорять процесс селекции [3,4,5].
Генетические ресурсы растений рассматриваются во всём мире как основной источник улучшения сельскохозяйственных культур на ближайшийпериод.В деле обогащения культурной флоры большая роль принадлежит интродукции растений. Под интродукцией растений следует понимать целенаправленную деятельность человека по введению в культуру в данном районе новых видов, родов, сортов или форм растений.Интродукция растений тесно сопряжена со многими биологическими науками, заимствуя их теоретические положения и методы. Успех интродукции растений зависит от сложного воздействиябольшого количества различных, в значительной мере изменчивых,факторов, суммарное влияние невозможно предусмотреть. Поэтому в деле успешного освоения хозяйственно ценного растения из дикорастущей флоры необходимо последовательно охватить все этапы интродукционной работы –от поиска и мобилизации исходного материала до выведения сорта и экономического обоснования его использования в агропромышленном комплексе страны.Типчак (овсяница валлисская) –представитель рода Овсяница из семейства Злаковых растений. Это многолетнее пастбищное растение является характерным видом степной зоны, где является эдификатором зональной растительности, а также произрастает как в полупустынной и лесостепной зонах. Данный вид включает несколько подвидов: овсяница борозчатая, буроватая, ложноовечья, гипсолюбивая и скальная.Подвид овсяницы –бороздчатая (Festúcavalesiacasubsp.sulcáta(HACK.)
SCHINZETR.KELLER.)
–
растетпрактически на всей территории Республики Калмыкия –общепризнанно считается прекрасным пастбищнокормовым растением, хорошо поедается всеми сельскохозяйственными видами животных до цветения[2]. В Республике Крым(районгорода Феодосия)
на нетронутых целинных землях встречается другой подвид овсяницы овсяница скальная(Festuca
valesiacasubsp.saxátillis
(SCHUR)E.ALEXEEV) крайне неприхотливое растение, хорошо развивающаяся как на целине, так и на солонцах и солончаках. Обладает такими качествами, как засухоустойчивость и морозостойкость. В весеннее время вырастает раньше, чем другие злаковые степные растения. На природных травостояхурожайность овсяницы составляет до 0.5 т с 1 га. В каждом центнере сена содержится 52 кормовые единицыи до 5 кг протеина. В Республике Крым этот вид применяюти для обустройства газонов[1].
В июле 2015 года мною
на каштановых почвах степного Крыма в 25 км от города Феодосия (годовая сумма осадков350 мм)
были собраны семена этого растения
и в октябре на учебноопытном поле Аграрного факультета Калмыцкого государственного университета(светлокаштановые почвы, годовая сумма осадков315 мм)
заложен интродукционный питомник овсяницы скальной. Целью данного исследования является создание генетической коллекции и использование генетического материалапри создании сортообразцов типчака –овсяницы бороздчатой и овсяницы скальной для введения в культуру в Республике Калмыкия и за её пределами.При интродукции растений различают зоны оптимума и адаптации в естественных ареалах растений и зону пессимума, которая большей частью находится запределами ареала. Падение жизнеспособности или зимостойкости особей между зонами оптимума и адаптации происходит по закону логистической кривой..По направлению перемещения растений различаются положительная, отрицательная и нейтральная интродукции по отношению к основным экологическим факторам —фотопериод,среднегодовая температура воздуха, изменяющимся в зависимости от географической широты.Молекулярные маркеры представляют собой биологические молекулы, способные, будучи изолированными,сохранять одно из важнейших свойств живого организма –биологическую специфичностьпо структурному соответствию, и оценивается физикохимическими методами электрофорезом в геле по подвижности биомолекул или их фрагментов.Молекулярные маркеры обеспечивают независимую информацию о происхождении и степени родства генетического материала сравниваемых образцов.
Преимуществобелковых маркеров состоит в том, что они сами являются носителями тех или иных функций в метаболизме или морфогенезе и часто наряду с генами или локусами генов могут быть факторами идентификации этих функций.
Среди белковых маркеров у злаковых растений особое положение занимают запасные белки семян –неагрегатированные спирторастворимые проламины(глиадины, секалины, гордеины), которыедают возможностьс достаточной полнотой идентифицировать существующий генофонд растений, различать и регистрировать их биотипы, с большой детализацией анализировать сортовые, гибридные и естественные популяции.Белки семян как генетическиемаркеры охватывают подавляющую часть генома и особенно те его области, которые детерминируют продуктивность растений и определяют качество урожая.
Их главные достоинства:
они содержатся в семени в большом количестве, локализованы в морфогенетически однородной ткани (эндосперме), легкодоступны к выделению и последующемуанализу; белки зрелых семян –морфогенетически однородны; семена самый доступный и удобный источник белковых маркеров и очень важный объект для решения различных задач частной генетики, селекции, сортоиспытаниясеменоводства и семенного контроля. Использование белковых и ДНК –маркеров(молекулярных маркеров ММ)будет реализовываться нами на различных этапах работы с генетическими ресурсами растений(ГРР) овсяницыскальной:1.Интродукция ГРР
–поиск с использованиемММ нового разнообразия для привлечения в коллекцию;2.Структура коллекции
выяснение с использованием ММ внутривидовых связей и межвидовых отношений;
анализ родства видов и геномов с использованием белковыхи ДНК –маркеров;3.Использование молекулярных маркеров в селекции
поиск и отбор ценных генотипов по белковому фенотипу;
контроль над включением желаемых генотипов в процесс селекции;
контроль наддинамикой популяционного (генотипного состава);
определение гибридности семян, предсказание скрещиваемости, предсказание степени гетерозиса.4.Использование ММ в сортоиспытании
определение однородности и стабильности сортообразцов овсяницыскальнойи бороздчатой.Решение выше указанных задач использование молекулярных маркеров при работе с генетическими ресурсами овсяницы скальной– позволитнам приступить к работе по интродукции овсяницы скальной из Республики Крым,а также введение в культуру овсяницы бороздчатой
эндемикастепных ценозовРеспубликиКалмыкия
и на основе комплексных работ приступить к выведению сорта овсяницыс рабочим названием –Биовет.
Ссылки на источники1.Вахрушева Л.П., Воробьёва Н.В. Цветной атлас растений Крыма.Симферополь: БизнесИнформ,2010.448с.2.Джапова Р.Р.,Кензеева Н.Б., Санкуева З.М. Дикорастущие растения Калмыкии. Справочное пособие.Элиста:АОр «НПП «Джангр»,2006.96с.3.Матвеева Т.В.. Павлова О.А., Богомаз Д.И. и др. Молекулярные маркеры для видоидентификации и филогенетики растений// Экологическая генетика.2011.Т.9.С. 3243.4.Хлесткина Е.К. Молекулярные методы анализа структурнофункциональной организации генов и геномов высших растений// Вавиловский журнал генетики и селекции.2011.Т.15.№ 4.С.757768.5.Хлесткина Е.К.Молекулярные маркеры в генетических исследованиях и в селекции// Вавиловский журнал генетики и селекции.2013.Т.17.№ 4/2.С.10441053..
