Том 20, № 3 (2022)

В условиях Предуральской степной зоны негативное влияние на урожайность мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) оказывают такие абиотические стрессовые факторы, как засуха и комплекс отрицательных воздействий зимнего периода. Однако эффективность селекции к данным стресс-факторам в полевых условиях ограничивается большими различиями в погодных условиях в разные годы. Для сохранения стрессоустойчивых форм в отбираемом материале может быть использована геномная селекция, однако SNP-маркеры засухоустойчивости и зимостойкости мягкой пшеницы, специфичные для данного региона, неизвестны. Цель данного исследования — выявление SNP-маркеров засухоустойчивости и зимостойкости в генах ключевых транскрипционных факторов мягкой пшеницы TaDREB1 и TaWRKY19, которые участвуют в регуляции устойчивости растений к абиотическим стрессам. В работе проанализированы 16 сортов и линий озимой и яровой мягкой пшеницы, контрастные по признаку зимостойкости и засухоустойчивости. ДНК из листьев пшеницы выделяли стандартным CTAB-методом. Далее подбирали праймеры, амплифицировали фрагменты открытых рамок считывания исследуемых генов и определяли нуклеотидные последовательности методом автоматического капиллярного секвенирования. Среди проанализированных образцов мягкой пшеницы было обнаружено 12 однонуклеотидных замен в гене TaDREB1 и 5 однонуклеотидных замен в гене TaWRKY19. С зимостойкостью была связана замена 866 T/A в гене TaDREB1, а замена 587 A/G в гене TaWRKY19 ассоциирована с зимостойкостью и засухоустойчивостью.

Среди генов, участвующих в контроле скрещиваемости мягкой пшеницы с рожью посевной, наиболее изучен доминантный супрессор SKr (Suppressor of crossability), для него разработаны ДНК-маркеры, описано их успешное применение в селекции, однако практически нет данных об их диагностической эффективности при скрининге ex situ коллекций.

С целью оценки эффективности сцепленных с SKr ДНК-маркеров Xcfb341, TGlc2, gene12 и gene13 выявлять формы с высокой скрещиваемостью с рожью нами изучены 103 образца мягкой пшеницы из коллекции ВИР, различающихся по уровню завязываемости гибридных зерновок (0–93 %) при опылении рожью. Показана эффективность маркеров Xcfb341, TGlc2 и gene12 для выявления форм с высокой (более 15 %) скрещиваемостью. Для маркера gene13 достоверная ассоциация аллель – признак не обнаружена. По сочетанию фрагментов (аллелей) маркерных локусов у образцов определено 10 гаплотипов, из них пять в образцах из Китая, при этом два ассоциированы с высокой скрещиваемостью. Гетерогенность по маркерным профилям показана для 11 образцов, в том числе для линии Л6-ХСР, на которой экспериментально подтверждена связь диагностических фрагментов с наблюдаемым в поле уровнем скрещиваемости.

Изученные маркеры гена SKr могут быть использованы для поиска потенциально совместимых с рожью образцов в ex situ-коллекциях, для контроля сохранности рецессивных аллелей skr при репродуцировании семян образцов, а также в селекционных программах.

Актуальность. Люцерну хмелевидную используют как пастбищную, покровную, сидератную, противоэрозионную культуру для закрепления насыпей вдоль дорог и на отвалах горнодобывающей промышленности для фиторемедиации. В пределах вида были выделены группы с моно-, би- и поликарпическими формами, имеющими отличия морфологических признаков и особенностей онтогенеза, что предполагает возможное различие биохимических показателей в выделенных группах.

Цель исследования — изучение полиморфизма биохимических показателей разных жизненных форм люцерны хмелевидной.

Материалы и методы. Материалом для исследования послужили 20 образов люцерны хмелевидной различного происхождения из групп моно-, би- и поликарпических растений коллекции ВИР. Для исследования использовали свежесобранную зеленую массу растений. Оценку проводили по следующим биохимическим показателям: содержанию массы сухих веществ, белка, сахаров, аскорбиновой кислоты, общей кислотности, хлорофиллов, каротиноидов, каротинов, β-каротина, антоцианов. Статистическая обработка результатов включала вычисление основных параметров варьирования, дисперсионный анализ и дискриминантный анализ.

Результаты. Питательную ценность люцерны хмелевидной характеризовало содержание сырого белка и сахаров. Диапазон изменчивости белка составил от 11,94 до 19,69 мг на 100 г сырого вещества, сахаров — от 0,44 до 2,67 %. Выявлены различия у растений разных групп по содержанию сахаров. Содержание аскорбиновой кислоты оказалось наивысшим у пяти представленных сортов из группы поликарпических растений в сравнении с дикорастущими образцами и монокарпическим сортом Берегиня. Монокарпики выделяются по содержанию антоциана (19,5 ± 1,41 мг/100 г); по содержанию остальных пигментов достоверных различий не обнаружено.

Заключение. Результаты углубленного биохимического анализа образцов зеленой массы Medicago lupulina из коллекции генетических ресурсов растений ВИР демонстрируют высокую изменчивость биологически активных веществ и соединений — показателей устойчивости к стрессовым факторам среды, что помогает отбору исходного материала для селекции кормового направления.