МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ

ЯЧМЕНЯ НА

АЛЮМОУСТОЙЧИВОСТЬ

О.В. Яковлева

ГНУ ГНЦ РФ ВИР

9,9

7,2

9,3

0

2

4

6

8

10

12

1 2 3

посе

вная

пло

щад

ь, м

лн. г

а

год

19,5

11,6

21

0

5

10

15

20

25

1 2 3

урож

айно

сть,

ц/г

а

год

ПОСЕВНЫЕ ПЛОЩАДИ ЯЧМЕНЯ

1 – 2006 год; 2 – 2010; 3 - 2015

УРОЖАЙНОСТЬ ЯЧМЕНЯ

1 – 2006 год; 2 – 2010; 3 - 2015

40%

38%

22%

ВАЛОВЫЙ СБОР ЯЧМЕНЯ

Прогнозируемый валовый сбор ячменя – 160 тыс. тонн (по оценкам специалистов BusinesStat ).

Из них 40% - продовольственный ячмень; 38% - кормовой; 22% - специального назначения, в

частности пивоваренный.

Методы изучения алюмоустойчивости

Полевой опыт

Метод почвенной, песчаной, водной культуры

─ визуальная оценка с использованием органических красителей

─ расчет индексов длины корня

─ культура клеток in vitro

─ использование биохимических и молекулярных маркеров

Методы лабораторной оценки:

Метод почвенной культуры с токсичным содержанием ионов

алюминия

Для изучения в вегетационном опыте использовали сорта ячменя с разным уровнем

алюмоустойчивости в ювенильной фазе:Faust I (к-24612), местный (к-9736) – устойчивые и

Colsess IV (к-24626), Himalaya (к-24648) – чувствительные.

Схема опыта: Контроль (рН 6,7, без алюминия);

рН 4,0 + 5 мг AlCl3х6Н2О на 100 г почвы;рН 4,0 + 10 мг AlCl3х6Н2О на 100 г почвы.

Повторность - трехкратная.

В качестве откликов на стресс учитывали динамику появления всходов, высоту растений: в фазу второго листа, кущения, выхода в трубку, колошения и в фазу

созревания, элементы структуры урожая: длину главного колоса, число колосков, зерен, массу зерна с

главного колоса и массу 1000 зерен.

СортВариант*

Дата появления всходов

05.06. 06.06. 07.06. 08.06. 09.06. 10.06. 13.06.

Faust I 1 58,8 94,1 100,0 - - - -

2 - 70,4 84,2 84,2 - 100,0 -

3 - 70,6 82,4 94,1 - 100,0 -

Colsess IV

1 5,3 78,9 100,0 - - - -

2 - - 50,0 75,0 90,0 100,0 -

3 - - - 54,5 63,6 81,8 100,0

к-9736 1 63,1 89,5 100,0 - - - -

2 - 75,0 85,0 95,0 - 100,0 -

3 - 70,0 90,0 95,0 - 100,0 -

Hima-laya

1 70,0 95,0 100,0 - - - -

2 - - 7,3 20,0 30,0 100,0 -

3 - - 15,0 55,0 70,0 95,0 100,0

* - 1 – контроль; 2 – рН 4,0 + 5 мг AlCl36Н2О на 100 г почвы; 3 – рН 4,0

+ 10 мг AlCl36Н2О на 100 г почвы.

Динамика появления всходов, %

Некротические пятна на листьях сорта Colsses IV при концентрации соли алюминия 5 мг/100 г почвы.

Всходы сорта Faust I

Всходы сорта Colsess IV

контроль 5 мг 10 мг

5 мг 10 мгконтроль

1 - Faust I; 2 - Colsess IV.

0

5

10

15

20

25

30

35

1 2

Сорт

Вы

сота р

астен

ий

, см

контроль 5 мг 10 мг

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 2

Сорт

Вы

сота р

астений,

см

контроль 5 мг 10 мг

Высота растений ячменя в фазу кущения

Высота растений ячменя в фазу выхода в трубку

1 - Faust I; 2 - Colsess IV.

1 - Faust I; 2 - Colsess IV.

При использовании метода эриохромцианинового окрашивания семена проращивали в дистиллированной воде в чашках Петри одни сутки при температуре 25оС, без освещения. Потом наклюнувшиеся семена помещали в растильни с сетчатым дном и питательным раствором, содержащим 0,4 mM CaCl2; 0,65 mM KNO3; 0,25 mM MgCl2; 0,04 mM NH4NO3; 0,01 mM (NH4)2SO4 c pH 4,5. До нужного значения pH доводили 0,1 M HCl. Через двое суток в питательный раствор добавляли хлорид алюминия с концентрацией ионов Al 50 мкМ и pH=4,5. Спустя 24 часа выращенные в среде с алюминием проростки промывали проточной водой и помещали в свежий питательный раствор без алюминия на двое суток. После этого растения снова промывали проточной водой и помещали для окрашивания в 0,1%-ный раствор эриохром цианина R на 15 минут. Излишки краски смывали водой. При воздействии алюминия на растения у проростков окрашивается меристематическая часть корня (клетки с некрозами). После репарации у устойчивых форм за окрашенным участком обнаруживается светлая зона живых клеток, у неустойчивых она или отсутствует, или слабо выражена. Длина зоны отрастания является диагностическим показателем при данном способе тестирования.Метод окрашивания эриохром цианином R позволил распределить изучаемые образцы на две группы по уровню алюмоустойчивости. Сорта, имеющие наибольшую среднюю длину зоны отрастания корня, отнесены к группе устойчивых образцов. Сорта, не имеющие зоны отрастания или характеризующиеся небольшой величиной зоны отрастания, отнесены к группе неустойчивых образцов..

Метод визуальной оценки алюмоустойчивости растений

окрашиванием корней эриохромцианином R

Устойчивость к алюминию некоторых образцов ячменя

№ по каталогу

ВИРНазвание образца Среднее значение длины

зоны отрастания корня, см

17844 Местный 0,62 ± 0,07

24612 Faust I 0,78 ± 0,09

9730 Местный 0,78 ± 0,07

4731 Заря 0,71 ± 0,09

5859 Местный 0,75 ± 0,10

9736 " 0,83 ± 0,07

20920 Красноуфимский 95 0,68 ± 0,13

15159 Местный 0,92 ± 0,19

10336 " 0,74 ± 0,08

15619 Полярный 14 0,84 ± 0,01

24625 Gateway 0,73 ± 0,05

4732 Мечта 0,64 ± 0,03

16509 Местный 1,08 ± 0,10

19417 Московский 121 1,11 ± 0,03

17843 Омский 13709 0,49 ± 0,05

7059 Местный 0,20 ± 0,15

9317 " 0

3415 Tanbash 0

6433 Местный 0

24648 Himalaya 0

14921 Местный 0

24626 Colsess IV 0,21 ± 0,01

Лабораторный метод оценки с использованием индекса длины

корня и ростка

Семена исследуемых образцов предварительно проращивали в чашках Петри двое суток без освещения при температуре 24оС. Затем проросшие семена раскладывали в растильни с сетчатым дном по 30 зерен каждого образца в ячейку. Растильни помещали в контейнеры емкостью 9 литров с дистиллированной водой (pH=6,5) при температуре 21оС и освещенности 5 клк в течение 16 часов. Сверху растильни накрывали полиэтиленовой пленкой. На 3-4 сутки воду в контейнерах меняли на раствор с концентрацией ионов Al 185 мкМ и pH=4,0. Контролем являдась дистиллированная вода без алюминия с рН=6,5. Пленку с растилен снимали. Каждые сутки от начала воздействия алюминия измеряли pH растворов и при необходимости доводили до нужного значения 0,25 М H2SO4. На 5 сутки от начала воздействия стрессового фактора измеряли самый длинный зародышевый корешок у каждого проростка. Затем рассчитывали среднее значение длины корешка для каждого образца и соотносили ее со средней длиной корешка контрольного варианта и получали значение корневого индекса.контрольопыт

Устойчивость к алюминию некоторых образцов ячменя

№ по каталогу

ВИРНазвание образца Индекс длины корня

17844 Местный 0,93 ± 0,03

24612 Faust I 0,86 ± 0,04

9730 Местный 0,85 ± 0,05

4731 Заря 0,85 ± 0,04

5859 Местный 0,84 ± 0,01

9736 " 0,79 ± 0,06

20920 Красноуфимский 95 0,79 ± 0,10

15159 Местный 0,77 ± 0,05

10336 " 0,76 ± 0,05

15619 Полярный 14 0,75 ± 0,001

24625 Gateway 0,73 ± 0,08

4732 Мечта 0,72 ± 0,07

16509 Местный 0,68 ± 0,04

19417 Московский 121 0,61 ± 0,04

17843 Омский 13709 0,39 ± 0,10

7059 Местный 0,38 ± 0,03

9317 " 0,35 ± 0,08

3415 Tanbash 0,35 ± 0,07

6433 Местный 0,33 ± 0,04

24648 Himalaya 0,27 ± 0,04

14921 Местный 0,21 ± 0,02

24626 Colsess IV 0,20 ± 0,05

Результаты изучения коллекции ярового ячменя

№ по каталогу

ВИР Сорт Происхождение

Индекс длины

ростка корня

30242 Скиф Россия 0,68 0,88

30372 Турингия Германия 0,62 0,84

30778 Приморский 98

Россия 0,94 0,98

30804 Лель Россия 0,89 0,98

30883 Тандем Россия 0,98 0,91

30885 Roose Эстония 0,87 0,94

30925 Malva Латвия 0,95 0,96

30926 Кузьминский Россия 0,82 0,92

30931 Prestige Чехия 0,89 0,94

30941 Nordus Чехия 0,93 0,98

30968 Муссон Россия 0,93 0,96

30971 Беркут Россия 0,92 0,92

30983 Вакула Россия 0,98 0,95

30987 Сибиряк Россия 0,96 0,95

26209 Potra Финляндия 0,88 0,90

Исходным материалом для исследования явились чистые линии, выделенные из сортов

Faust I (к-24612, США; ИДК 0,860,04)Полярный 14 (к-15619, Россия; ИДК 0,740,03)

Dayton (США; ИДК 0,68±0,04)Colsess IV (к-24626, США; ИДК 0,20±0,003)

1 2

1 – родительский сорт Faust I; 2 – гибрид; 3 – родительский сорт Dayton

3

1 – родительский сорт Colsses IV; 2 – гибрид; 3 – родительский сорт Dayton

1 32

Наследование алюмоустойчивости у гибридов третьего поколения

(тестирование по длине корня)

Гибридная комбинация

Изуче-но

семей

Отношение устойчивых семей к неустойчивым Соотно

-шение

χ2

фактическое теоретическое

Полярный 14

Faust 1115 103 : 12 107,8 : 7,2 15 : 1 2,14

Dayton Colsess IV

117 79 : 38 87,75 : 29,25 3 : 1 1,53

Colsess IV Dayton

84 59 : 25 63,0 : 21,0 3 : 1 1,01

Faust I Dayton

51 32 : 19 38,72 : 12,75 3 : 1 4,07

Dayton Faust I

77 49 : 28 57,75 : 19,25 3 : 1 5,30

Всего: 444 - - - -

Благодарю за

внимание