Потенциал гексаплоидных синтетических пшениц как источников устойчивости к бурой ржавчине и мучнистой росе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.07, кандидат биологических наук Адхам Аль Лаббан Ахмед

• Адхам Аль Лаббан Ахмед
• кандидат биологических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Адхам Аль Лаббан Ахмед

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ПОТЕНЦИАЛ СИНТЕТИЧЕСКОЙ ПШЕНИЦЫ К БИОТИЧЕСКИМ И АБИОТИЧЕСКИМ СТРЕССАМ.

1.1. Происхождение гексаплоидной пшеницы.

1.2. Первичная синтетическая гексаплоидная пшеница (Synthetic Hexaploid Wheat - SHWs).

1.3. Генетическая изменчивость SHWs по толерантности к биотическому стрессу.

Бурая ржавчина.

Желтая ржавчина.

Влияние поражения мучнистой росой на урожай и его качество.

Септориозы и другие пятнистости.

Головня пшеницы.

Фузариоз.

Насекомые-вредители.

Почвенные нематоды.

1.4. Генетическая изменчивость по толерантности к абиотическому стрессу

Засуха.

Температурный стресс.

Засоление.

Дисбаланс питательных микроэлементов.

Прорастание на корню.

1.5. Особенности качества зерна SHWs.

1.6. Стратегия применения первичных синтетиков в селекционных программах, результаты селекции и перспективы исследования.

ГЛАВА II. МАТЕРИАЛ, УСЛОВИЯ И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

ГЛАВА III. ОЦЕНКА КОЛЛЕКЦИИ СИНТЕТИЧЕСКОЙ ПШЕНИЦЫ ПО УСТОЙЧИВОСТИ К МУЧНИСТОЙ РОСЕ И БУРОЙ РЖАВЧИНЕ В УСЛОВИЯХ НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ РФ.

ГЛАВА IV. МОРФОЛОГИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ЛУЧШИХ ОБРАЗЦОВ СИНТЕТИЧЕСКОЙ ПШЕНИЦЫ ИЗ КОЛЛЕКЦИИ ^вС

ГЛАВА V. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКОЙ

СТАБИЛЬНОСТИ ОБРАЗЦОВ СИНТЕТИЧЕСКОЙ ПШЕНИЦЫ.

ГЛАВА VI. ОСОБЕННОСТИ ГЕНЕТИКИ УСТОЙЧИВОСТИ

СИНТЕТИЧЕСКИХ ПШЕНИЦ К БУРОЙ РЖАВЧИНЕ И

МУЧНИСТОЙ РОСЕ.

6.1. Определение эффективных генов устойчивости к бурой ржавчине и мучнистой росе в Нечерноземной зоне РФ.

6.2. Идентификация генов методом фитопатологического тестирования у 8Н\Уз.

6.3. Идентификация генов с использованием ПНР метода.

6.4. Определение характера наследования устойчивости к бурой ржавчине и мучнистой росе, числа генов, детерминирующих признак и аллельности генов.

Выводы по главе 6.

ГЛАВА VII. КАЧЕСТВО ЗЕРНА И СОДЕРЖАНИЕ ПИТАТЕЛЬНЫХ

ЭЛЕМЕНТОВ У 8Н\У8.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Потенциал гексаплоидных синтетических пшениц как источников устойчивости к бурой ржавчине и мучнистой росе»

Актуальность исследований. Процесс создания доноров мягкой пшеницы по определенным признакам с использованием ее дикорастущих сородичей трудоемок и длителен. В генетических научных центрах в России и за рубежом особое место занимают гибридные формы и константные линии, полученные методом отдаленной гибридизации. В синтетических пшеницах (SHWs- synthetic hexaploid wheats), полученных от скрещивания тетраплоидных видов пшеницы с видом Aegilops tauscht L., законсервирована изменчивость двух видов и она доступна для использования в селекции мягкой пшеницы. Синтетики хорошо скрещиваются с мягкой пшеницей, гибриды фертильны и имеют гомологичные геномы, что является основой для рекомбинации признаков и отбора генотипов с нужными свойствами. Коллекция синтетических пшениц, созданная в СИММИТ (Мексика) Mujeeb-Kazi et.al.(1995), доступна через Национальный центр генетических ресурсов США (штат Айдахо). Эта коллекция никогда не оценивалась на территории РФ в качестве источников ценных в селекционном отношении признаков. В связи с этим, изучение синтетиков в условиях Нечерноземной зоны и отбор новых источников устойчивости к наиболее распространенным грибным заболеваниям пшеницы (бурая ржавчина и мучнистая роса), сочетающих устойчивость с другими хозяйственно-ценными признаками является актуальным направлением исследований. Выделенные ценные генотипы станут доступным исходным материалом для селекционно-генетических исследований.

Цель исследований - провести оценку образцов коллекции синтетической пшеницы по устойчивости к бурой ржавчине и мучнистой росе и другим хозяйственно-ценным признакам и выделить лучшие источники для использования в селекционном процессе в Нечерноземной зоне.

Задачи исследований:

1. Оценить коллекцию синтетической пшеницы на инфекционном фоне бурой ржавчины и на провокационном фоне мучнистой росы в 2009-2011 годах и отобрать источники устойчивости к этим заболеваниям для условий Нечерноземной зоны РФ.

2. Определить стабильность образцов по маркерным морфологическим признакам колоса, листа и отобрать цитогенетически константные образцы для генетических и селекционных исследований.

3. Установить характер наследования устойчивости к болезням гибридами Fi и F2, полученных от скрещивания устойчивых к болезням образцов с тестером восприимчивости к бурой ржавчине и мучнистой росе (линия Хакасская) и тестерами устойчивости (линиями с эффективными генами устойчивости Lr и Рт), и определить наиболее вероятное число генов, детерминирующих устойчивость к этим заболеваниям.

4. Провести идентификацию генов Lr с использованием тест-патотипов бурой ржавчины и молекулярных STS маркеров к генам устойчивости бурой ржавчины.

5. Оценить полиморфизм образцов синтетической пшеницы по содержанию белка, клейковины, железа и микроэлементов в зерне.

6. Оценить и отобрать образцы устойчивые к болезням, по комплексу хозяйственно ценных признаков в сравнении со стандартным яровым сортом Лада.

Научная новизна. Впервые в условиях Нечерноземной зоны оценена коллекция синтетических пшениц (400 образцов) из National Small Grain Collection (NSGC) USDA-ARS по устойчивости к бурой ржавчине и мучнистой росе и отобраны источники устойчивости к этим заболеваниям. Впервые установлено, что в коллекции синтетических пшениц продолжает идти формообразовательный процесс, в основе которого лежит формирование анеуплоидных гамет и растений. Отобрано 45 цитогенетически стабильных образцов пригодных для генетических исследований.

У образцов идентифицирован спектр эффективных генов устойчивости к бурой ржавчине (Ьг34, ЬгЗб, Ьг46, Ьг46+Ьг24, Ьг46+Ьг29, Ьг27+31, Ьг9+Ьг38), обеспечивающих устойчивость к популяции гриба в Московской области. Установлено, что формирование иммунитета у синтетической пшеницы определяется, исходя из спектра идентифицированных генов и их хромосомной локализации у мягкой пшеницы, в основном генами В и И геномов (6 и 5 генов соответственно), вклад генома А - составляет 2 гена.

Выделены для практического использования 50 лучших образцов синтетической пшеницы с устойчивостью к бурой ржавчине и мучнистой росе. Они сочетают устойчивость с короткостебельностью, крупнозерностью и продуктивностью.

Практическая значимость. Для селекционных программ на иммунитет отобраны источники и доноры с не идентифицированными и идентифицированными генами устойчивости к бурой ржавчине, определяющими устойчивость как на стадии проростков, так и на стадии взрослого растения, дана их характеристика по комплексу хозяйственно ценных признаков. Отобраны образцы БНМ^ крупнозерные, продуктивные, с высоким уровнем седиментации, повышенным содержанием белка и клейковины и микроэлементов в зерне. Они являются новыми источниками этих признаков для улучшения мягкой пшеницы в условиях Нечерноземной зоны РФ.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на I Международной научно-практической конференции преподавателей, молодых ученых и аспирантов аграрных вузов РФ «Инновационные процессы в АПК», 25-27 марта 2009г. (Москва, 2009) и на Международной научно-практической конференции «Биологическая защита растений -основа стабилизации агроэкосистем» (Краснодар, 2010) и 13 международной конференции по устойчивости злаков к ржавчинам и мучнистой росе (Пекин, 2012).

Публикации. Опубликовано 4 статьи по теме диссертации, в том числе 2 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

1. Адхам Аль Лаббан. Оценка яровой синтетической гексаплоидной пшеницы по устойчивости к мучнистой росе и бурой ржавчине в условиях Нечерноземной зоны России / Адхам Аль Лаббан // Биологическая защита растений - основа стабилизации агроэкосистем.- Краснодар, 2010.- Вып. 6,- С. 591-594.

2. Лапочкина И.Ф. Оценка и характеристика коллекции синтетической пшеницы (2п=42) как новых источников устойчивости к бурой ржавчине и мучнистой росой в условиях Нечерноземной зоны РФ /И.Ф. Лапочкина, Адхам Аль Лаббан, И.Ю. Макарова, Н.Р. Гайнуллин, А.И. Жемчужина //Известия ТСХА, 2011,- Вып. 6.- С. 39-48.

3. Адхам Аль Лаббан. Питательная ценность зерна синтетических пшениц {Т. aestivum) из коллекции Национального Центра генетических ресурсов США / Адхам Аль Лаббан, В.А. Минеева, И.Ф. Лапочкина //Теоретические и прикладные проблемы агропромышленного комплекса, 2011.- № 4(9).- С.35-40.

4. Lapochkina I. The synthetic wheat collection (2n=42) as a new source of resistance to leaf rust and powdery mildew under the conditions of the Non-chernozem zone of Russia (Коллекция синтетических пшениц (2n=42) как новый источник устойчивости к бурой ржавчине и мучнистой росе в условиях Нечерноземной зоны России) /I.Lapochkina, N. Gaynullin, A. A1 Labban, I.Makarova, I. Iordanskaya, A. Zhemchuzhina, E.KovalenKo, H. Bockelman //Disease Risk and food Security. Proceeding of the 13th ICRPMC 28 Aug. - 1 Sept. 2012, Beijing.- 2012.- P. 195-196.