ОТДАЛЕННАЯ ГИБРИДИЗАЦИЯ У МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ

Успехи в области отдаленной гибридизации за последние годы определяются: 1) необходимостью создания высокоадаптивных форм с высокой и стабильной урожайностью, устойчивостью к фитопатогенам и неблагоприятным факторам среды; 2) необходимостью поиска доноров и методов интрогрессии хозяйственно-ценных генов в геном культурных растений; 3) использованием методов биотехнологии и генной инженерии, обеспечивающих синтез новых генотипов и успешную интрогрессию чужеродной ДНК.

Реликтовые и дикорастущие сородичи мягкой пшеницы – неисчерпаемый источник новых и полезных генов для ее улучшения. Создание коллекций мягкой пшеницы с идентифицированным чужеродным материалом является важным шагом как в освоении генетических ресурсов, так и в ускорении селекционного процесса.

В последнее время в селекции мягкой пшеницы наблюдается тенденция сужения круга сортов, использующихся в качестве исходного материала. Сохранение такой тенденции неизбежно приводит к уменьшению генетического разнообразия. Н.И. Вавилов рекомендовал использовать для расширения генофонда пшеницы экологически отдаленные образцы рода Triticum L., дикорастущие сородичи пшеницы.

Биологическое разнообразие видов семейства Poaceae, обладающих полезными генами для твердой и мягкой пшениц, охватывает виды рода Triticum L., Aegilops L., Agropyron Gaertn., Secale L. и Hordeum L. Однако наличие барьера нескрещиваемости для некоторых видов, стерильность гибридов в результате отсутствия коньюгации между пшеничными и чужеродными хромосомами затрудняют интрогрессию. Стратегия, которую необходимо применять в каждом конкретном случае скрещивания, зависит от наличия или отсутствия гомологичных геномов скрещиваемых видов и числа хромосом у них.

К настоящему времени разработаны стандартные методы, облегчающие перенос генов от видов, не имеющих родственных геномов с мягкой пшеницей. Одни из них основаны на методах хромосомной инженерии, другие - на методах генетического контроля мейотической рекомбинации, третьи - на методах генной инженерии. Результатом этого является тот факт, что из более, чем 40 известных на сегодняшний день генов устойчивости пшеницы к бурой ржавчине – 30 интрогрессированы из родственных видов. Из 24 генов устойчивости к мучнистой росе большая половина также получена от представителей других видов и родов. Более 300 сортов мягкой пшеницы несут 1В/1R транслокацию, определяющую устойчивость к фитопатогенам и продуктивность. Единственная созданная человеком сельскохозяйственная культура, тритикале, – также продукт отдаленной гибридизации.

Синтез амфидиплоидов

Особого внимания исследователей в создании новых генотипов заслуживает синтез самих амфидиплоидных форм или синтетических пшениц и их дальнейшее применение в качестве исходного материала. Наиболее ярким результатом этого направления является синтезированная человеком новая культура – тритикале.

Для улучшения мягкой пшеницы используют скрещивания гексаплоидных и октоплоидных тритикале с пшеницей. В этом случае преследуют цель получить 1ВL/1RS транслокацию, которая детерминирует устойчивость к болезням и насекомым и несет гены, повышающие урожай зерна. Эта транслокация происходит в основном от одного германского сорта Нойцухт. Дело в том, что при скрещивании тритикале с пшеницей спонтанно происходит процесс, получивший название мисдивижен, заключающейся в одновременном присутствии унивалентных хромосом 1В и 1R, разрыва их по центромерам и слияния телоцентриков в новую 1В/1R хромосму. Как правило, в результате подобных скрещиваний случаются и другие негомеологичные транслокации, которые могут приводить к появлению нежелательным признаков.

Селекционное значение среди других изученных транслокаций имеют 4ВL/5R, несущая гены, эффективно усваивающие медь; 2RL/1ВS, 6RL/6В, 6RL/4В, 6RL/4А, детерминирующие устойчивость к гессенской мухе.

Особый вклад в получении амфидиплоидов и синтетических форм пшениц и их использовании в генетике , селекции и филогении пшениц принадлежит японским и советским исследователям Кихаре Х., Цицину Н.В., Любимовой В.Ф.

Генетическая трансформация пшеницы

Генетическая трансформация - еще одна возможность введения новых генов в геном культурных форм, дополняющая традиционные методы селекции. Трансформация успешно применяется на кукурузе, рисе, ячмене, пшенице. Технически введение генов доноров в геном культурного растения может осществляться с использованием Agrobacterium tumefaciens, методом электропорации или методом бомбардировки частицами золота или вольфрама, несущими чужеродную ДНК. Предпринимаются попытки использовать естественный метод переноса - пыльцу для передачи пшенице чужеродной ДНК. При этом пыльцу или инкубируют в растворе, содержащем экзогенный генетический материал, или наносят чужеродную ДНК непосредственно перед цветением на пестики со срезанными рыльцами. Успех трансформации в таких экспериментах составляет 1-3%.

Создание методов диагностики чужеродных хромосом, а также геномный анализ с использованием гибридизации in situ в сочетании с молекулярно-генетическими подходами позволяет идентифицировать чужеродный материал в геноме пшеницы и определять размер интрогрессии.

Сочетание классических и современных методов трансгенеза может повысить эффективность процесса селекции и ускорить его, особенно в области повышения устойчивости пшеницы к биотическим и абиотическим стрессам.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Реконструкция генома мягкой пшеницы при отдаленной гибридизации (с использованием других видов). – Автореф. дисс. … доктора биол. наук. – Немчиновка, Московская область, 1999.

2. Ячевская Г.Л., Наумов А.А. Использование метода отдаленной гибридизации в селекции пшеницы. – М.: 1990.

Хромова Наталья