02.03.2023
В связи с изменением климата интерес к сорго как ценной кормовой, пищевой и
технической культуре в России неуклонно возрастает. Зерновое сорго используют
в пищу и на корм скоту. Из травянистого сорго (суданской травы) получают силос,
а из стеблей сахарного сорго производят сироп, патоку, спирт и другие продукты.
Ведущей стратегией селекции сорго является создание гибридов путем
скрещивания двух генетически разных родительских линий. Их потомство
(гибриды) проявляют гетерозис, т.е. характеризуются более высокой
жизнеспособностью и продуктивностью, чем родительские линии (гибридная
сила). Но этот эффект (гетерозис) сохраняется только в течение одного
поколения.
В семеноводстве гибридов многих культур, включая сорго, для получения
гибридных семян путем контролируемого опыления используют материнские
линии (А), обладающие цитоплазматической мужской стерильностью (ЦМС).
Стерильные линии не продуцируют пыльцу, и их размножают путем скрещивания
с фертильной линией-аналогом (В), имеющей идентичный набор ядерных генов,
но обладающих фертильным типом цитоплазмы. Гибридизацию с отцовской
линией (R) проводят при свободном цветении, поскольку линия А не продуцирует
пыльцу.
Чтобы полученные гибриды завязали семена, растения отцовской линии должны
передать в генотип гибрида (F1) гены восстановления фертильности (Rf),
подавляющие эффект ЦМС.
Ученые ВИР им. Н.И. Вавилова выявили и запатентовали ДНК-маркер, с помощью
которого можно гораздо быстрее отбирать растения с требуемыми
характеристиками, а именно — идентифицировать носителей гена Rf2 —
восстановителя фертильности для ЦМС типа А1 (milo).
«С помощью маркера идентификация гена ускоряется во много раз и может быть
осуществлена уже в двухнедельный срок. Тогда как в обычном режиме
необходимы два сезона вегетации (2 года) для выполнения скрещиваний и оценки
наличия признака в первом гибридном поколении», — рассказывает ведущий
научный сотрудник отдела генетики ВИР Ирина Анисимова.
В разработке патента приняли участие сотрудники отдела генетики ВИР им. Н.И.
Вавилова Наталья Алпатьева, Ирина Анисимова и Евгений Радченко. Настоящая
разработка является результатом многолетних исследований. Сотрудниками
созданы гомозиготные линии сорго, различающиеся по способности к
восстановлению фертильности пыльцы (Радченко и др., 2006, 2014);
идентифицирован предполагаемый ген-кандидат в локусе Rf2 и выявлен
полиморфизм фрагментов нуклеотидных последовательностей у носителей
доминантного и рецессивного аллелей (Анисимова и др., 2017); охарактеризована
вариантная последовательность, ассоциированная с доминантным аллелем Rf2 и
разработан способ ее идентификации (Радченко и др., 2021).
«Разработанный нами маркер, названный CAPS-572, был валидирован на
образцах сорго из коллекции ВИР. Мы исследовали 20 линий, отобранных по
устойчивости к обыкновенной злаковой тле (Schizaphis graminum Rondani) из
образцов хлебного сорго и показали, что маркерный фрагмент характерен для
линий восстановителей фертильности пыльцы, но не обнаруживается у
стерильных линий и линий закрепителей стерильности. Кроме того, мы показали,
что с помощью маркера можно идентифицировать гибриды F1, несущие ген Rf2»,
который они получили от отцовского родителя — дополнила Ирина Анисимова.
В настоящее время команда отдела генетики работает в рамках проекта НЦМУ
«Агротехнологии будущего» (совместно с отделом генетических ресурсов
масличных и прядильных культур ВИР) над созданием молекулярных маркеров
для выявления мутаций в генах синтеза и сигналинга растительных гормонов
гиббереллинов, которые ассоцииованы с карликовостью у подсолнечника. В
отделе также ведется интенсивная работа по выявлению генов,
обусловливающих адаптивность и качество продукции растений.
Публикации по теме:
Радченко Е.Е., Алпатьева Н.В., Карабицина Ю.И., Рязанова М.К., Кузнецова Е.Б.,
Романова О.И., Анисимова И.Н. Разработка и валидация CAPS-маркера,
ассоциированного с геном Rf2 у сорго Sorghum bicolor (L.) Moench.
Биотехнология и селекция растений. 2021. Т. 4. № 2. С. 38-47.
DOI:10.30901/2658-6266-2021-2-o4
Анисимова И.Н., Рябова Д.Н., Малиновская Е.В., Алпатьева Н.В., Карабицина
Ю.И., Радченко Е.Е. Полиморфизм зернового сорго по признакам,
ассоциированным с генетической системой ЦМС-Rf. Сельскохозяйственная
биология. 2017. Т. 52. № 5. С. 952-963. DOI: 10.15389/agrobiology.2017.5.952rus
Радченко Е.Е., Кузнецова Т.Л., Малиновская Е.В. Доноры эффективных генов
устойчивости сорго к обыкновенной злаковой тле для селекции в
Краснодарском крае. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2014.
Т. 175. Вып. 4. С. 102-109.
Радченко Е.Е. Наследование устойчивости образцов зернового сорго и
суданской травы к обыкновенной злаковой тле. Генетика. 2006. Т. 42. № 1. С.
65-70.
Фото: Ирина Анисимова, ВИР
Нет комментариев