вед. научный сотрудник отдела генетики растений ИОГен

Александра Юрьевна ДРАГОВИЧ
Динамика генетического
разнообразия мягкой
пшеницы под
действием
искусственного
отбора в процессе
долговременной
селекции
Мягкая пшеница Triticum aestivum L. - гексаплоидный вид,
который включает в себя три генома: A, B и D.
Диплоидное число хромосом мягкой пшеницы
6х = 42,
Вид сформировался 8-10 тыс. лет назад.
Для Triticum aestivum L. характерно самоопыление.
Цель работы
Изучить влияние искусственного
отбора в процессе многолетней
селекции на поддержание
генетического разнообразия вида
Triticum aestivum L.
Электрофоретический спектр глиадина разных сортов
(одномерный электрофорез)
Блоки компонентов глиадина сортов Безостая 1 и Омская
Каталог
аллельных
вариантов
блоков
компонентов
Динамика генетического разнообразия
мягкой пшеницы под действием
искусственного отбора в процессе
долговременной селекции
Количество сортов (N), изученное в разные
периоды селекции в 5-ти регионах
Краснодар
Нечерноземье Сербия и Италия* Саратов
Годы
N
Годы
N
Годы
1920 - 1930-е
4
1929-1958
25
1964 - 1973 10 и 31
1940-е - 1955
6
1991-2006
31
1973-1988
61 и 53
1938-1976 13
1959- 1990
16
1989-2005
по 45
1977-1983 9
1990 - 2000
22
2000 – 2006
32
Всего сортов
80
Всего
аллелей
59
N
Годы
N
1924-1929 8
1985-2005 14
1929-2006
56
77
1964-2005
118 и 129 1924-2005 44
55 и 66
37
Величина генетического разнообразия (Н) в
разных группах сортов
Регионы
1-я
группа
2-я
группа
3-я
группа
Северные
озимые
0,825±
Саратов
0,516±
0,203±
0,494±
0,02
0,01
0,03
0,601±
0,700±
0,688±
0,05
0,03
0,02
0,626±
0,578±
0,03
0,01
0,765±
0,695±
0,04
0,04
Краснодар
Сербия
Италия
4-я
группа
Современ
ные сорта
0,508± 0,02
0,01
0,417± 0,01
0,761
0,712± 0,01
0,630± 0,02
0,763± 0,04
Частоты встречаемости аллелей глиадинкодирующих локусов
у стародавних и современных сортов Нечерноземья
c
j
Gli-B1, местные
h
n
b
m
k
n
e
h
b Мир.808
Gli-B2, местные
v
x
b d
Gli-B1, современные
e
n
e
Gli-B2, современные
v
b
e
j
j
r
m
n
b
d
l
m
Мир.808
Gli-D1,
местные
f
a
a
i
j
b
d
f
Gli-D1,
современные
g
Мир.808
g
Мир.808
i
Частоты встречаемости аллелей глиадинкодирующих локусов у
стародавних и современных сортов Нечерноземья
Gli-A1,
местные
a
x
r
h
o
Gli-A1,
современные
у a
b
d
f
o
m l
i
y
x
g
h
b
f Мир.808
c
Gli-A2,
местные
e
g
r
h
f
p
b
c
e
Gli-A2,
современные
n
Мир.808
f
i
l
h l
g
i
Сравнение аллельного состава глиадинкодирующих локусов у стародавних
и современных озимых сортов Нечерноземья
Группа сортов
Число
аллелей
Стародавние
64
Аллели (наиболее часто встречающиеся)
Н
Gli-A1 Gli-B1 Gli-D1 Gli-A2 Gli-B2 Gli-D2
0,825±0,01 o+d b+new a+i
i+f
r+j a+p
Cовременные
Мироновск.808
37
-
0,508±0,02
-
f+b
f
b
b
g
g
n
n
m+b e+a
m e
Частоты аллелей сортов Безостая 1, Мироновская 808 и
всех других аллелей в разных группах краснодарских
сортов
Частоты встречаемости аллелей глиадинкодирующих
локусов в современных сортах Краснодара, Сербии и Италии
Gli A1
Краснодар
Gli-B1
Краснодар
q
g
l
b
f
m
a
f
Gli-A1
Сербия
f
b
d
h o c
b
Gli-B1
Сербия
g
l
a
b
f
m
Gli-A1
Италия
b
o
f
a
Gli-B1
Италия
k
d
e
g
b
l
d
fr
Различие в наборе и частоте аллелей у итальянских и
сербских сортов
60
30
50
25
40
20
30
15
20
10
10
5
0
0
a
b
c
g
KG
i
j
k
Современные сорта
- Италия
m
n
r
Italy
t
a b
c
e
g
i
j
u
Стародавние сорта
- Италия
k
n
r
KG
Italy
o
u
t
Генетические расстояния между сортами разных регионов
С-сорта
Сербии,
1,66
1,8
И – сорта
Италии,
1,6
1,15
1,4
1,2
К - сорта
Красно- дара
1,07
0,908
1
0,8
0,7
0,498
0,8
0,372
0,356
0,6
0,4
0,2
старые
0
промеж.
С-И
К-С
К-И
соврем
1.3
Краснодар
1.2
Нечерноз.
0.974
Сербия
Италия
Саратов
0.618
0.572
Разнообразие современных* и староместных** озимых
сортов, распространенных на территории РФ
Сорта
GliD1
GliA2
GliB2
GliD2
Сорт Алле
ов
л
всего всего
Гетерог
енность
(Н)
Местные o+d b+м
a+g
+i+d
i+m
r+j+
k
a+e
42
72
0,824±
0,08
Соврем.
f+b
b
g+b
n+b+
f
m+b
+o
e+b
118
54
0,630±
0,06
Без.1
b
b
b
b
b
b
33%
6
Мир.808
f
b
g
n
m
e
41%
6
GliA1
GliB1
Представлены аллели, встречающиеся с высокой частотой. *Современные сорта – все
сорта, районированные в 2006 г., **староместные сорта взяты из тех же регионов, что и
современные
Формирование генетической изменчивости Triticum
aestivum L. в процессе искусственного отбора происходит
следующим образом
1.Теряется часть уникального генетического материала старых
местных сортов (временная компонента).
2.Уникальные аллели, характерные для начального этапа селекции
заменяются на аллели ограниченного числа сортов-доноров.
Происходит «стягивание» генетического разнообразия в один
межрегиональный генетический пул (пространственная компонента)
Влияние естественного отбора на
структуру генотипов мягкой пшеницы
Природно-
сельскохозяйственные
провинции и частоты
аллелей
глиадинкодирующих
локусов у сортов,
распространенных в этих
провинциях
Частоты аллелей, которые характерны для Безостой 1 и
Мироновской 808, а также частоты всех других аллелей суммарно у
сортов разных провинций.
Без.1
70
60
50
40
30
20
10
0
Мир.808
П
ре
ду
ра
За
ль
па
ск
дн
ая
оС
иб
ир
С
ре
ск
дн
ая
еР
ус
ск
ая
2
За
во
лж
ск
ая
Б
ел
ор
ус
ск
Ю
ая
ж
но
-Р
ус
П
ск
ре
ая
дк
ав
ка
зс
ка
я
С
ре
дн
еР
ус
ск
ая
1
Др. сорта
По оси ординат – частоты аллелей, по оси абсцисс – сорта разных
провинций, которые расположены в порядке улучшения условий
произрастания пшеницы
Распределение частот аллелей
глиадинкодирующих локусов в разных с/х
провинциях
70
60
60
40
30
10
20
0
10
v
0
70
50
40
30
20
10
Нечерн.
ЦЧЗ
Рост.о.
Кр-дар
0
a
b
c
f
g
h
l
m
o
q
Gli A1
Нечерн.
Gli B2
ЦЧЗ
аллели
Рост.о.
b
h
30
Кр-дар
Нечерн.
e
l
j
o
n
m
40
60
Частоты,%
ЦЧЗ
Рост.о.
Кр-дар
20
50
частоты,%
50
a
b
c
d
e
f
Gli D2
j
k
m
аллели
p
new
Достоверность различия в наборе аллелей и их частотах между сортами,
распространенными в провинциях, различающихся влагообеспеченностью и
суровостью зимы
Влагообеспеченность
Сравниваемые
группы
I
Суровость зимы
Сравниваемые группы
I
Влажная полувлажная
66,82**
Очень холодная - мягкая
185***
Полувлажная полузасушливая
178,5***
Холодная - мягкая
111***
Влажная полузасушливая
174,0***
Очень холодная - холодная
46,4*
Очень холодная –умерен.
холодная
79*
Холодная – умерен.
холодная
32,3
Влагообеспеченность (отношение количества осадков в год к испаряемости): 1 - высокая
(0,55-0,53), 2 - средняя (0,53-0,44), 3 - низкая (0,35-0,24).
Суровость зимы: Средняя температура января.
озимые
(Н ср =0,62)
современные
Г.Бадахшан
Испания *
Киргизия
Узбекистан
Армения
Туркмения
Азербайджан
РФ, Поволжье
РФ, Нечерноз.
Грузия
Украина
РФ,Нечерноз.
Крым
РФ,Поволжье
Польша
Китай
Италия *
РФ,Краснодар
Чехия
Сербия
Великобрит.*
РФ,Ростов.обл
РФ, Поволжье
РФ, Нечерноз.
Показатели генетической гетерогенности (Н)
в группах стародавних и современных сортов.
0,85
0,8
0,75
0,7
0,65
0,6
0,55
0,5
0,45
0,4
озимые
яровые
(Н ср =0,69)
(Н ср =0,71)
стародавние
Кластерный анализ генетических расстояний между группами
изученных сортов
Выявлена общая закономерность,
характерная для процесса научной
селекции: искусственный отбор способствует
уменьшению генетической изменчивости
вида Т. aestivum, т.е. его генетической
эрозии. Факторы, вызывающие генетическую
эрозию – это потеря уникального генофонда
местных сортов и замена его на
генетический материал ограниченного числа
сортов-доноров, использующихся
повсеместно.