Изучение генетического сходства сортов и линий гороха в Республике Башкортостан

Литература

1. Шеуджен А.Х. Интенсивность дыхания и активность окислительно-восстановительных ферментов почв в зависимости от сельскохозяйственного использования /

A.Х. Шеуджен, О.А. Гуторова, И.А. Лебедовский [и др.] // Российская сельскохозяйственная наука. 2018. № 2. С. 40-43.

2. Савич В.И. Мелиоративная и агрономическая оценка окислительно-восстановительного состояния почв /

B.И. Савич, В.Г. Ларешин, Н.Н. Дубенок [и др.]: учеб. пособие. М.: Изд-во РРУДН, 2006. 482 с.

3. Гуторова О.А., Шеуджен А.Х., Хурум Х.Д. Почвенные процессы на рисовых полях Кубани // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2013. № 44.

C. 59-61.

4. Система рисоводства Краснодарского края: рекомендации / Под общ. ред. Е.М. Харитонова. Краснодар: ВНИИ риса, 2005. 340 с.

5. Попов В.А., Островский В.А. Агроклиматология и гидравлика рисовых экосистем: монография. Краснодар: КубГАУ, 2013. 189 с.

6. Зайцев В.Б. Рисовая оросительная система. 3-е изд., пераб. и доп. М.: Колос, 1975. 351 с.

7. Подлесный И.В. Динамика окислительно-восстановительного потенциала почвы зоны приазовских плавней в условиях различной степени дренированности

рисовых участков // Бюллетень ВНИИ риса. 1984. Вып. 32. С. 36-38.

8. Лабораторно-практические занятия по почвоведению: учеб. пособие / М.В. Новицкий, И.Н. Донских, Д.В. Чернов [и др.]. СПб.: Проспект Науки, 2009. 320 с.

9. Орлова Н.Е., Бакина Л.Г., Орлова Е.Е. Методы изучения содержания и состава гумуса. СПб.: Изд-во С.-Петерб. унта, 2007. 145 с.

10. Методы почвенной микробиологии и биохимии: учеб. пособие / Под общ. ред. Д.Г. Звягинцева. М.: Изд-во МГУ, 1991. 304 с.

11. Матюк Н.С., Полин В.Д. Ресурсосберегающие технологии обработки почвы в адаптивном земледелии: учеб. пособие. М.: Изд-во РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, 2013. 222 с.

12. Шеуджен А.Х. Агрохимические средства оптимизации минерального питания растений и экономическая оценка эффективности их применения / А.Х. Шеуджен, А.И. Тру-билин, С.В. Кизинек [и др.]. Майкоп: ООО «Полиграф Юг», 2017. 132 с.

13. Шеуджен А.Х. Влияние мелиоративного состояния на свойства почв рисовых агроландшафтов Кубани и их продуктивность / А.Х. Шеуджен, О.А. Гуторова, В.В. Аношенков [и др.] // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2017. № 08 (132). С. 218-230.

Изучение генетического сходства сортов и линий гороха в Республике Башкортостан*

К.П. Гайнуллина, к.б.н., Башкирский НИИСХ ФГБНУ УФИЦ РАН

Горох — основная зернобобовая культура в Российской Федерации и Республике Башкортостан [1]. Согласно данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО), по посевным площадям зернового гороха (1039,9 тыс. га) наша страна занимает второе место в мире, уступая лишь Канаде [2]. Наибольшие посевы гороха сосредоточены в Среднем Поволжье, Татарстане, Башкортостане, Центрально-Чернозёмной зоне. Большое распространение гороха объясняется его высокой урожайностью, питательностью зерна, сбалансированностью аминокислотного состава, замечательными вкусовыми качествами [3, 4].

Важная роль в селекции новых высокопродуктивных сортов гороха отведена исходному материалу [5]. На протяжении многих лет в Чишминском селекцентре по растениеводству используется принцип подбора родительских пар методом контрастных признаков, в основе которого лежит генетическая отдалённость [6]. Применение современных методов молекулярной биологии позволяет снизить трудоёмкость работы, сократить время анализа и дополнить результаты полевой оценки генетического разнообразия сортообразцов, используемых в качестве исходного материала для селекции гороха [7].

Как показано рядом исследователей, наиболее удобными маркёрами для выявления генетического

полиморфизма являются микросателлиты, которые представляют собой тандемно повторяющиеся последовательности, состоящие из мономеров длиной от 1 до 6 пар оснований. При этом для многих культурных растений установлено, что динуклео-тидные повторы встречаются в их геномах чаще остальных [8, 9]. Как правило, микросателлиты относятся к эухроматиновой части генома, и темпы их мутирования очень высоки, что обусловливает существование множественных кодоминантных аллелей. Это позволяет с успехом использовать данный тип ДНК-маркёров для определения генетического разнообразия и степени генетического родства [10].

Целью исследования стала оценка ДНК-полиморфизма сортов гороха посевного и определение степени их генетического сходства на основе анализа микросателлитных локусов.

Материал и методы исследования. Исследование проводили в лаборатории молекулярно-генетической экспертизы Башкирского НИИСХ УФИЦ РАН. Материалом для исследования послужили 12 сортообразцов гороха местной, 4 отечественной и 17 зарубежной селекции.

Молекулярно-генетический анализ образцов гороха проводили методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) по 5 динуклеотидным локусам микросателлитов (STR), взятым из геномной библиотеки микросателлитных локусов Agrogene  (Мо1б$у Сгатауе1, Франция). Их описание представлено в таблице.

* Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Республики Башкортостан молодым учёным и молодёжным научным коллективам в 2018 г.

Характеристика исследованных микросателлитных маркёров гороха посевного

STR-маркёр По следовательно сть праймера 5'^3' Число аллелей Размер амплифицируемого фрагмента, п.н. Группа сцепления

AA200 accgaagagcatttttcctaag tccatcagttccctaattcatc 4 220 VI

AA255 acaagtattccaaagagatggg gcatttgtgtagttacaattttgtt 3 295 II

AB28 cctgagtcatcacataggagat gcagaagtatttgacttgatggaa 4 377 I

AD147 gcccaagtttcttctgaatcc aaattcgcagagcgtttgttac 7 330 I

D21 tattctcctccaaaatttcctt gtcaaaattagccaaattcctc 6 200 I

Примечание: п.н. — пар нуклеотидов

С праймером AA255 амплифицировалось три несцепленных локуса, среди которых наиболее информативным оказался микросателлитный локус, детектируемый в диапазоне 295 п. н., который мы и использовали для оценки ДНК-полиморфизма сортообразцов гороха.

Семена гороха проращивали в чашках Петри. ДНК выделяли из 5-7-дневных проростков с помощью набора Genomic DNA Purification Kit (компания «Fermentas»). ПЦР проводили в амплифика-торе ДТ-322 (ДНК-технология). Конечный объём реакционной смеси составлял 26 мкл и содержал 2 мкл раствора тотальной геномной ДНК, 10 мкл раствора Dream Taq™ PCR Master Mix (компания «Fermentas»), по 2 мкл каждого из пары праймеров (ЗАО «Евроген») и 10 мкл стерильной деионизи-рованной воды. Амплификация проводилась по следующей программе: денатурация при 94° C — 1 мин.; три цикла: денатурация при 94°С — 30 сек., отжиг праймеров при Tm — 20 сек., элонгация при 72°С — 5 сек.; 33 цикла: денатурация при 94°С — 15 сек., отжиг праймеров при Tm — 20 сек., элонгация при 72°С — 1 мин.; конечная элонгация при 72°С — 30 мин. Температуру отжига праймеров длиной более 20 нуклеотидов рассчитывали исходя из количества пуриновых (A, G) и пиримидиновых (Т, С) оснований по упрощённой формуле:

Tm = 22 +1,46 •

где G — количество нуклеотидов с гуанином в составе праймера;

C — количество нуклеотидов с цитозином в составе праймера;

A — количество нуклеотидов с аденином в составе праймера;

T — количество нуклеотидов с тимином в составе праймера.

Затем полученную температуру отжига олиго-нуклеотидов корректировали эмпирическим путём.

Продукты амплификации размером более 250 п.н. (AA255, AB28, AD147) разделяли методом электрофореза в 3-процентном агарозном геле, менее 250 п. н. (AA200, D21) — в 6-процентном полиакриламидном геле.

Информативность изученных SSR-маркёров оценивали по величине PIC (Polymorphism Information Content), рассчитанной по формуле:

PICj= 1 "IP2,

i=1

где i — i-й аллель j-го маркёра;

n — количество аллелей j-го маркёра; P — частота аллелей.

Математическую обработку данных проводили общепринятыми методами, кластерный анализ — с помощью программы StatSoft Statist^ 6.0.

Результаты исследования. В нашем исследовании при оценке 33 сортообразцов гороха посевного с помощью пяти пар SSR-праймеров суммарно было выявлено 23 полиморфных маркёра, в среднем 4,6 маркёра на локус. Аллели по каждому изученному локусу визуализировались достаточно чётко (рис. 1).

сс а ссс be с ссМ

Рис. 1 - SSR-спектры сортов и линий гороха в полиа-криламидном геле, полученные при амплификации с праймером АА200: a, b, c - аллели локуса АА200; M - маркёр молекулярного веса 1 kb

Индекс полиморфизма (PIC), характеризующий генетическое разнообразие популяции в зависимости от количества аллелей и распределения их частот, варьировал от 0,38 до 0,78, в среднем 0,63 на локус.

На основании полученных данных по аллельно-му состоянию пяти микросателлитных локусов был проведён кластерный анализ для определения степени генетического сходства сортообразцов гороха местной, отечественной и зарубежной селекции и построена дендрограмма. Результаты кластеризации

Рис. 2 - Дендрограмма, построенная на основе ДНК-анализа сортообразцов гороха посевного

представлены на рисунке 2. Для интерпретации дендрограммы мы использовали знания о родословных, которые были доступны преимущественно для сортов и линий местной селекции, выделенных на рисунке подчёркиванием сплошной линией; сортообразцы зарубежной селекции подчёркнуты пунктирной линией, сортообразцы отечественной селекции - без подчеркивания.

Как видно по рисунку, на дендрограмме чётко обособлены три больших кластера — А, В и С, имеющие в своём составе более мелкие минорные группы.

Стоит отметить, что в кластере А находятся 8 из 12 изученных нами сортообразцов местной селекции. Выявлена тесная связь между линией Л-29865 (Усач х Чишминский 95) и сортом Чишминский 229, которые имеют в своей родословной сорт Чишминский 95. Наряду с этим сорт Чишминский 229 находится в соседнем минорном кластере с линией Л-30346 (Чишминский 229 х Л-27266), созданной на основе данного сорта. Сорта местной селекции Кормовой 5 и Чишминский 80, обладающие признаком неосыпаемости, белыми цветками, розовыми округлыми семенами и относящиеся к

одной ботанической разновидности — var. всайысыт МакаБ^ — неопадающая, также обнаруживают тесную близость.

Линии местной селекции Л-29477 (Усач х Кормовой 5) и Л-26742 [(Уладовский юбилейный х Шихан) х Шихан], также относящиеся к разновидности всайысыт и созданные на основе сортов украинской и местной селекции, находятся в одной группе В.

Сорта местной селекции Шихан и Чишминский 95 — разновидности всайысыт — расположены в соседних минорных группах кластера С. При этом сорт Шихан был создан путём отбора из гибридной популяции Чишминский 210 х Приекульский 380, а сорт Чишминский 95 имеет в своей родословной и сорт Чишминский 210, и сорт Шихан. Линия Л-26742 [(Улад. юб. х Шихан) х Шихан] из соседнего кластера В также была создана с участием сорта Шихан.

Выводы. Установлено, что в родословной сортов и линий местной селекции присутствует разнообразный по происхождению, генетически гетерогенный исходный материал из коллекции мировых генетических ресурсов ВИР и различ-

ных селекционных учреждений. Полученный в результате кластеризации иерархический дендрит позволяет визуализировать степень генетического сходства или различия изученных сортообразцов, а также предоставляет дополнительную информацию для эффективного подбора пар при гибридизации, основанной на генетической отдалённости.

Литература

1. Давлетов Ф.А., Гайнуллина К.П. Наследование морфологических признаков у гороха // Роль науки в инновационном развитии сельского хозяйства. Ч. 2. Инновационные технологии — основа конкурентоспособности сельского хозяйства: сб. науч. тр., посвящ. 75-летию со дня рождения У.Г. Гусманова. Уфа, 2010. С. 83.

2. FAOSTAT : электронная статистическая база данных Food and Agriculture Organization of the United Nations [Электронный ресурс]. URL: http://www.fao.org/faostat/ru/#data/QC (дата обращения: 14.06.2018).

3. Макашева Р.Х. Горох. Л.: Колос, 1973. 312 с.

4. Шурхаева К.Д. Оценка генофонда гороха и перспективы его селекционного использования в условиях Среднего

Поволжья: автореф. дисс. ... канд. с.-х. наук. Казань, 2011. 23 с.

5. Давлетов Ф.А., Гайнуллина К.П., Ашиев А.Р. Особенности роста и развития сортов и линий гороха различных мор-фотипов в условиях Южного Урала // Зерновое хозяйство России. 2011. № 5. С. 22-31.

6. Давлетов ФА., Гайнуллина К.П. Влияние метеорологических условий на результаты гибридизации // Аграрный вестник Урала. 2011. № 4. С. 5.

7. Давлетов Ф.А., Гайнуллина К.П. Изучение полиморфизма микросателлитных локусов гороха посевного (Pisum sativum L.) // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. 2013. № 2 (26). С. 10-13.

8. Zhang Z. et al. A genome-wide microsatellite polymorphism database for the indica and japonica rice // DNA Research. 2007. Vol. 14. P. 37-45. doi: 10.1093/dnares/dsm005.

9. Qu J., Liu J. A genome-wide analysis of simple sequence repeats in maize and the development of polymorphism markers from next-generation sequence data // BioMed Central Research Notes. 2013. Vol. 6. P. 403. doi: 10.1186/1756-0500-6-403.

10. Гайнуллина К.П. Генетическое разнообразие исходного материала для селекции гороха (Pisum sativum L.) в условиях Предуральской степи Башкортостана: дисс. . канд. биол. наук. СПб., 2013. 19 с.

Возделывание нута в северной лесостепи Тюменской области

В.В. Рзаева, к.с.-х.н, Т.С. Лахтина, магистрант, ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья

Всякий агротехнический метод, направленный на повышение урожайности, результативен в случае если: 1) обеспечивает быстрое развитие и, как следствие, — большие площади листьев; 2) повышает результативность фотосинтеза листьев; 3) сохраняет их в плодотворном пребывании возможно наиболее длительный промежуток; 4) содействует лучшему использованию продуктов фотосинтеза, первоначально на активный рост питающих и проводящих органов, а далее — на увеличение хозяйственно значимой доли урожая [1].

Цель исследования — изучение продуктивности нута по глубине и способам обработки почвы.

В задачи изучения входило установление воздействия глубины и способа обработки на:

— всхожесть семян, сохранность растений нута;

— засорённость посевов;

— продуктивность нута;

— массу 1000 зёрен нута;

— экономическую эффективность.

Актуальность темы не вызывает сомнений, т.к. на

современных этапах повышается роль зернобобовых культур, а именно нута, в сравнении с зерновыми.

Научная новизна исследования заключается в том, что в первый раз в условиях северной лесостепи Тюменской области изучалось влияние способов основной обработки на урожайность нута.

Материал и методы исследования. Исследование проводили в 2016 и 2017 гг. на базе Государственного аграрного университета Северного Зауралья (ГАУ СЗ). Полевые опыты закладывали в 1,5 км от д. Утёшево на опытном поле.

Улучшение аэрации земли способствует развитию растений, максимально интенсивному поглощению ими воды и питательных компонентов, повышению их подъёма и урожая [2].

Опытные делянки находятся на территории учебно-опытного хозяйства ГАУ СЗ. Почва на экспериментальной делянке — чернозём выщелоченный маломощный тяжелосуглинистый пыльно-илистый в карбонатовом покрывающем суглинке [3].

Изучения проводились в соответствии с утвержденными методиками и в согласовании схемы эксперимента в 2016—2017 гг. в зернопаровом севообороте при выращивании аграрных культур согласно методам зяблевой обработки почвы (отвальный, безотвальный, дифференцированный).

Опыт проводили по схеме, которая включала шесть вариантов обработки почвы:

I — отвальная обработка на глубину 20—22 см (ПН-4-35);

II — отвальная обработка на глубину 12—14 см (ПН-4-35);

III — безотвальная обработка, 20—22 см (ПЧН-2,3);

IV — безотвальная обработка, 12—14 см (культиватор КОБВ (ЦЖА);

V — дифференцированная обработка, вспашка на глубину 20-22 см (ПН-4-35);

VI — дифференцированная обработка, вспашка на глубину 12—14 см (ПН-4-35).

Исследование проводили в зернопаровом с занятым паром севообороте (нут — яровая пшеница I — яровая пшеница II). Площадь делянки составляла 200 м2, общее число делянок — 18. Расположение делянок рендомизированное.