Реферат: Исследование коллекции вида пшеницы Triticum spelta L. по полиморфизму глиадинов
Выделенные нами группы в основном соответствуют систематическому и эколого-географи-ческому делению пшеницы спельта [1,2,7,8]. Так В.Ф.Дорофеев и др. [8] в пределах вида T.spelta L. различают по комплексу признаков европейскую (ssp. spelta) и азиатскую (ssp. kuckuckianum) спельты. В пределах первого подвида ими выделены две эколого-географические группы - баварская (proles bavaricum), в основном представленная образцами, собранными в Германии и Швейцарии, и иберийская (proles ibericum), содержащая образцы из Испании. По мнению этих исследователей [8] именно баварская спельта широко распространилась в другие страны Европы (Австрия, Бельгия, Швеция, Испания, Франция, Италия и др.). Распространение иберийской спельты ограничено Испанией [8]. Азиатский подвид деления на эколого-географические группы не имел [8]. Представителей этого подвида находили в Иране, Азербайджане, Таджикистане и Туркмении, редко в Армении и Грузии. В соответствие с концепцией происхождения спельты, выдвинутой П.М.Жуковским [2], предполагается независимое ее возникновение в регионах: Астурия (Испания), Альпийские горы (Швейцария, Германия), Иран, Азербайджан, Таджикистан и Туркмения.
Полученный нами экспериментальный материал представляет значительный интерес для уточнения внутривидовой классификации спельты. Выделенные по спектрам глиадина германская и испанская генетические группы соответствуют упомянутым эколого-географическим группам европейского подвида. Образцы коллекции ВИР баварской спельты по данным анализа полиморфизма глиадинов представлены одной небольшой и тремя более крупными по числу представителей генетическими группами. Выявленная дифференциация баварской спельты может послужить основой для осуществления более детальной эколого-географической и таксономической классификаций этого подвида. По данным электрофореза глиадинов нами выявлена дифференциация и азиатской спельты. По-видимому, можно ставить вопрос о выделении в составе азиатского подвида также нескольких генетических групп.
В настоящее время одним из приоритетных направлений деятельности генных банков является формирование так называемых оптимальных коллекций, характеризующихся высокой степенью генетического разнообразия при минимальном дублировании материала. Нами были выявлены образцы, которые вполне могут быть отнесены к дублетам или к «генетически очень близким образцам». После дополнительного сравнительного изучения по другим признакам и в случае подтверждения дублетной природы таких образцов, они могут быть переведены в ранг резервных с более редким циклом репродукции.
Особого внимания требует организация работы по сохранению генетической конституции как мономорфных, так и полиморфных образцов. Поскольку в процессе репродукции необходимо воспроизводить все генотипы в тех же количественных соотношениях, как и в оригинальном образце, целесообразно использовать объективные и эффективные маркеры генотипического (био-типного) состава образцов. То, что разные биотипы одного образца иногда обнаруживались в разных группах свидетельствует о том, что уровень генетических различий внутри образцов может превышать уровень различий между образцами. Существование биотипов внутри образцов может быть обусловлено их генетической природой [9,12,16] или быть следствием механического засорения при неоднократном воспроизведении образцов.
Полученные данные по полиморфизму глиадина образцов коллекции спельты могут быть полезны и для уточнения географического происхождения образцов. Особенно это важно для образцов или их биотипов, характеристики которых по спектрам глиадина не совпадают с таковыми большинства образцов данной эколого-географической принадлежности. Использование эффективных маркеров позволяет не только установить сам факт несоответствия, но и получить предварительную информацию о наиболее вероятном происхождении материала. Все рассмотренные аспекты работы с коллекцией чрезвычайно важны для формирования оптимальных коллекций, выяснения генетической структуры коллекции и для унификации системы паспортизации образцов и т.д. Конечным результатом такой работы будет повышение эффективности использования генетических ресурсов (коллекций) в селекции.
Таблица 1. Типы спектров глиадина пшеницы спельты
| Номер по каталогу ВИР | Пр оисхождение | Фракции и компоненты глиадина | Встречаемость C%) | |||
| а. | P | 1 | и | |||
| 1724 | Германия | 5 6i627i | 12 3^4 5i5j | 2i 34 | 2 42 _6a 7i SiSab | 100 |
| 20384 | 324_ 5, | 1 2334 | 34! 62 Ъ Ш | 88 | ||
| 5fii Ъ | 12 324 Jj | 2i 15 | 4i435 71S1S392 | 8 | ||
| 6ф2 7j | 2 324 51 | 2334 | 4i 6; 83?з | 4 | ||
| 24701 | Швейцария | 6i 7i | 123i 4 525j | 12i 34 | 3 425 63 71^3293 | 100 |
| 20539 | Испания | 24 6i62 7i | 12 324 5з | 1 22 3 5 | 4i435 S292 | 87 |
| 24 6i6i 7i | 12 324 5j | 2j 3 5 | 4i4j S 9j | 13 | ||
| 45813 | Иран | 61 637!72 | 2 3j1 5, | 2i 34 | 3 S^iSjS^j | 55 |
| 61 637j72 | 2 324 52 | 2i 34 | 3 42 63 81 92 | 45 | ||
| 45366 | Азербайджан | 5 62 7i72 | 12 Mi5i5253 | 2;34 | 23 63 829j | 100 |
| 52440 | Таджикистан | 45 62 7i | 1 3i3^4 5i52 | 2j22 34 | 2 42 636^2 8292 | 97 |
| 52443 | 4 61162 7i72 | 12 324 52 | 12i 34 | 2 4! 6&Ъ Si 9i93Ю2 | 100 | |
Таблица 2. Образцы спельты с идентичными или близкими спектрами глиадина
| № группы | Номер по каталогу ВНР (происхождение) |
| Идентичные мономорфные образцы | |
| 1 | к-17 24 (Германия) =к-1727 (Германия) =к-1941 (Германия) = к-19097 (Шв enuapi 1я) |
| 2 | K-l^iS (Германия) = к-9991 (Германия) = к-203 -6 (Германия) |
| 3 | K-2O3S2 (Германия) =k-2OJ>S3 (Германия) =к-2ОЗР2 (Германия) |
| 4 | к-20374 (Германия) =ы-2О394 (Германия) =к-40830 (Германия) |
| 5 | к-2469" (Швепцар11я)=к-24 01 (ТЕ1ве11цар11я)=к-2<э343 (Швейцария) |
| 6 | K-2O5GS (Пспанпя)=к-20579 (Испания) |
| 7 | к-24~24 (F.\>гославия) =к-653 5 (Германия) |
| Идентичные полиморфные образцы | |
| S | :|:к-2960~ ([Чехословакия до 1992) =:|:к-1 -34 (Ге|)манггя) |
| 9 | *к-20543 (Испания) ='к-20??8 (Испания) |
| Генетически близкие образцы | |
| 10 | к- 20 "60 (Германия) =' K-4OS2S (Двепига) |
| 11 | к-23383 (Авсцли) ='к-203 80 (Герман1и) |
| 12 | к-56591 (Туркменистан) =:|ъ>52440 (Таджикистан) |
| 13 | к-52443 ^к-524?"7 =|=к-52437 ='=к-52442 =:|1к-52444 =:|ж-52445 =:|1к-5246б (в с е о oj) а дды из Т а дал пд ict ана) |
журнал Генетика, 2001,т.37, № 9, с. 1258-1265.
Таблица 3.Группы образцов T.spelta, выделенные методом главных компонент (Компоненты 1-8) по данным анализа спектров глиадина (образцы в столбцах приведены в порядке уменьшения факторных нагрузок от 0,94 до 0,50)
| Кситпонвст* 1 | Кампюнюста 1 | Кампюнвсга 3 | Кситпонвст* 4 | Иампюнисга 5 | |||||
| NE-бИЕТ. | СП | Ns-биот. | СП | NE-бИЮТ. | СП | NE-бИЕТ. | СП | NE-бИОТ. | СП |
| 6536-1* | ГРМ | 52451-1 | ТАД | 20566-2 | ИСП | 6537-0 | ГРМ | 19372-0 | ЖР |
| 1723-0* | ГРМ | 52460-1 | ££ | 20625-2 | LL | 20764-0 | ££ | 20337-0 | ГРМ |
| 19373-0 | ЖР | 52449-0 | ilil | 20563-0 | ££ | 20032-0 | ££ | 20373-0 | ££ |
| 24608-0 | ШЕЦ | 52469-1 | ££ | 20625-1 | ££ | 20391-2 | ££ | 40329-0 | АЕС |
| 5219-0 | США | 52461-0 | ££ | 20626-2 | ££ | 24696-2 | ШЕЦ | 23552-0 | ££ |
| 15016-0 | ПОЛ | 52468-0 | LL | 20539-0 | ££ | 15015-0 | ПОЛ | 62500-0 | БЕЛ |
| 26340-1 | ШЕЦ | 52447-0 | LL | 21574-0 | ■#РА | 24700-0 | ШЕЦ | 60442-0 | ШЕЦ |
| 200S4-1 | ГРМ | 52438-1 | LL | 20591-0 | ИСП | 20495-0 | ИСП | 23333-0 | АЕС |
| 5218-0 | США | 52448-1 | ££ | 20569-2 | ££ | 24697-0 | ШЕЦ | 45769-0 | ГРМ |
| 24724-0 | ЮГО | 52469-2 | LL | 20541-0 | ££ | 6536-2 | ГРМ | 62503-0 | БЕЛ |
| 46020-0 | ££ | 52451-2 | LL | 20533-1 | ££ | 52471-0 | ТАД | 24703-0 | ШЕЦ |
| 20033-0 | ГРМ | 20766-0 | ГРМ | 1734-2* | ГРМ | 20769-0 | ГРМ | 20330-2 | ГРМ |
| 13294-0 | LL | 52470-0 | ТАД | 45767-0 | ЧЕК | 46136-0 | АЛЖ | 45313-0 | ИРА |
| 20331-0 | ££ | 56569-0 | LL | 20533-2 | ИСП | 45750-0 | ИРА | 24709-0 | ШЕЦ |
| 40331-0 | ££ | 20626-1 | ££ | 45763-0 | ЧЕК | 20374-0 | ГРМ | ||
| 20553-0 | ££ | 24707-0 | ШЕЦ | 40328-0 | АЕС | ||||
| 20546-0 | ££ | 20391-1 | ГРМ | 45317-0 | ИРА | ||||
| 20566-1 | ££ | 24706-0 | ШЕЦ | 24705-0 | ШЕЦ | ||||
| 21573-0 | ■#РА | 20543-0 | ИСП | 52463-0 | ТАД | ||||
| 45814-0 | ИРА | 20377-0 | ГРМ | ||||||
| 21572-0 | ■ФРА | 62502-0 | БЕЛ | ||||||
| 19374-0 | ТЕР | 54441-0 | ТАД | ||||||
| 13296-0 | ГРМ | ||||||||
| Ишппюнисга б | Кампюнюста 7 | Кампюнвсга JS | |||||||
| №-биот. | СП | №-6ивт. | СП | №-биот. | СП | ||||
| 23291-0 | ДАН | 52434-0 | 45369-0 | АЗЕ | |||||
| 29607-0 | ЧЕК | 52452-0 | LL | 35665-2 | ГРМ | ||||
| 19092-2 | ЛАТ | 56591-0 | LL | 1723-0 | ££ | ||||
| 24696-1 | ШЕЦ | 52435-0 | ТАД | 39760-0 | ££ | ||||
| 52464-0 | ТАД | ||||||||
| 62504-0 | ГРМ | ||||||||
| 45363-0 | АЗЕ | ||||||||
Условные обозначения, принятые в таблице:
№-биот. - номер образца по каталогу ВИР - биотип; * - 0, 1,2- биотипы, маркируемые спектрами глиадина;
СП - страна происхождения образца; ГРМ - Германия, ШВЦ - Швейцария, ИСП - Испания, ФРА - Франция, ДАН - Дания, БЕЛ - Бельгия, ЧЕХ - Чехословакия до 1992 г., ЛАТ - Латвия, ТАД - Таджикистан, АЗЕ - Азербайджан, ТУР - Туркменистан, АЛЖ - Алжир, ИРА - Иран, УКР -Украина, ПОЛ - Польша, ЮГО - Югославия.
Рис. Распределение образцов спельты на фенограмме по данным анализа полиморфизма глиадинов.
Обозначения - см. пояснения в тексте
Список литературы
1. Фляксбергер К.А. Пшеница - род Triticum L. «Культурная флора СССР». Хлебные злаки. Пшеница. М.-Л.: Госиздательство совхозной и колхозной литературы. 1935. С. 17-404.
2. Жуковский ИМ. Культурные растения и их сородичи. Л.: Колос, 1971.752 с.
3. Jorgensen J.R. and Olsen С. С. Yield and quality assessment of spelt (Triticum spelta L.) compared with winter wheat (Triticum aestivum L.) in Denmark // In: «Spelt and Quina» - Working Group Meeting, 24-25 October 1997, Wageningen, the Netherlands. 1997. P. 33-38.
4. Eltun R. and Aasven M. The possibilities for spelt cultivation in Norway // In: «Spelt and Quina» - Working Group Meeting, 24-25 October 1997, Wageningen, the Netherlands, 1997. P. 7-13.
5. Dahlstedt L. Spelt Wheat (Triticum aestivum ssp. Spelta (L.)): An alternative crop for ecological farming systems // In: «Spelt and Quina» - Working Group Meeting, 24-25 October 1997, Wageningen, the Netherlands, 1997. P. 3-6.
6. Каталог образцов мировой коллекции ВИР с характеристикой содержания белка и аминокислот. Л.: ВИР. 1972. Вып. 100. 110 с.
7. E.S.McFadden, E.R.Sears. The origin of Triticum spelta and its free-thresching hexaploid relatives //Jounal of Heredity. 1946. V. 37. №3. P. 81-89, № 4.107-116.
8. Культурная флора. Пшеница. Под ред. В.Ф.Дорофеева и О.Н.Коровиной. Л.:Колос. 1979. 346 с.
9. Молекулярно-биологические аспекты прикладной ботаники, генетики и селекции (ред. акад.В.Г.Конарев). Теоретические основы селекции. Т. I. M.: Колос, 1993. 447с.
10. Hodgkin Т. Some current issues in the conservation and use of plant genetic resources // Molecular genetic techniques for plant genetic resources. Report of an IPGRI Workshop. October 1995. Rome, Italy. 1997. P. 3-10.
11. Конарев А.В. Использование молекулярных маркеров в работе с генетическими ресурсами растений // Сельскохозяйственная биология. 1998. № 5. С. 3-25.
12. Yl.Gubareva N.K. and Gaydenkova N.V. Varietal identification and registration of bread wheat genefond by means of gliadin electrophoresis // In: III Int. Sympos. ISTA «Biochemical identification of varieties». L., USSR. 1988. P. 131-134.
13. DiceL.R. Measures of the amount of ecologic association between species//Ecology. 1945. V. 26. P. 297-302.
14. Rolf KG. NTSYS-pc. Numerical taxonomy and multivariate analysis system, version 2.02. Exeter Software, New York. 1995.