В настоящее время в селекционном процессе, связанном с получением отдаленных гибридов, широко применяют биотехнологические подходы. Проблему неразвития эндосперма и гибели зародыша на ранних стадиях эмбриогенеза у гибридных зерновок можно решить с помощью метода культуры ткани. В данной работе представлены результаты получения гибридов в прямых и обратных скрещиваниях гексаплоидной тритикале (сортов Орден, Садко, линии ДТ-43 и селекционной линии Сиарс), мягкой пшеницы-донора фиолетовой окраски зерна (линия i: S29PF ) и фиолетовозерной полбы (линии 27-3/17 и31/16) с использованием метода эмбриокультуры in vitro. Этот способ позволил получить в общей сложности 41 растение F1 из 114 выделенных эксплантов. Получены фертильные растения F2 из комбинаций с донорами фиолетовой окраски зерна Орден × i: S29PF, i: S29PF × Орден и Садко × 27-3/17, которые в дальнейшем будут включены в селекционный процесс. Таким образом, биотехнологические подходы играют важную роль в создании исходного селекционного материала и преодолении несовместимости родительских форм в отдаленных скрещиваниях пшеницы с тритикале.
Идентификаторы и классификаторы
Сложности создания отдаленных гибридов обусловлены барьерами несовместимости при скрещивании растений разных таксонов. В отдаленной гибридизации успех оплодотворения зависит от совместимости мужского и женского растения. Гибель образовавшегося в результате оплодотворения зародыша вызвана как нарушениями в клетках самого зародыша, так и отрицательным влиянием на его рост аномально развивающегося эндосперма и тканей зародышевого мешка. Как правило, это проявляется в нарушении формирования эндосперма или полном его отсутствии, что приводит к гибели зародыша. С целью преодоления постгамной несовместимости во многих экспериментах по созданию отдаленных гибридов растений успешно применяют метод культуры зародышей in vitro, или эмбриокультуры.
Список литературы
1. Акинина В.Н., Дьячук Т.И., Жилин С.В., Калашникова Э.В. Методы культуры ткани in vitro для создания исходного материала для селекции тритикале в Поволжье. Зерновое хозяйство России. 2020;1(67):64-68. DOI: 10.31367/2079-8725-2020-67-1-64-68 EDN: VUFZEV
Akinina V.N., Diyachuk T.I., Zhilin S.V., Kalashnikova E.V. In vitro fabric culture methods to develop the initial material for triticale breeding in the Volga region. Zernovoe Hozyajstvo Rossii = Grain Economy of Russia. 2020;1(67):64-68. 10.31367/2079-8725-2020-67-1-64-68 (in Russian). DOI: 10.31367/2079-8725-2020-67-1-64-68(inRussian)
2. Белан И.А., Россеева Л.П., Блохина Н.П., Григорьев Ю.П., Мухин Я.В., Трубачеева Н.В., Першина Л.А. Ресурсный потенциал сортов пшеницы мягкой яровой для условий Западной Сибири и Омской области (аналитический обзор). Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2021;22(4):449-465. DOI: 10.30766/2072-9081.2021.22.4.449-465 EDN: NTNDZB
Belan I.A., Rosseeva L.P., Blokhina N.P., Grigoriev Yu.P., Mukhina Ya.V., Trubacheeva N.V., Pershina L.A. Resource potential of soft spring wheat varieties for the conditions of Western Siberia and Omsk region (analytical review). Agrarnaya Nauka Evro-Severo-Vostoka = Agricultural Science Euro-North-East. 2021;22(4):449-465. 10.30766/2072-9081.2021.22.4.449-465 (in Russian). DOI: 10.30766/2072-9081.2021.22.4.449-465(inRussian) EDN: NTNDZB
3. Бунцевич Л.Л., Захарченко В.В., Беседина Е.Н., Костюк М.А. Эмбриокультура в селекции вишни и черешни. Плодоводство и виноградарство Юга России. 2014;27(3):23-29. EDN: SCBFSZ
Buncevich L.L., Zaharchenko V.V., Besedina E.N., Kostyuk M.A. Embryoculture in cherry breeding. Plodovodstvo i vinogradarstvo Yuga Rossii = Fruit Growing and Viticulture of South Russia. 2014:27(3):23-29 (in Russian).
4. Гордей И.А. Тритикале. Генетические основы создания. Минск: Наука и техника, 1992.
Gordej I.A. Triticale. Genetic basis of creation. Minsk: Nauka i Tekhnika Publ., 1992 (in Russian).
5. Дьячук Т.И., Хомякова О.В., Акинина Н., Итальянская Ю.В., Сафронова Н.Ф., Медведева Л.П. Клеточные биотехнологии и создание материала для селекции тритикале. Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2011;(4):32-34. EDN: NXBQTR
Diyachuk T.I., Homyakova O.V., Akinina N., Italiyanskaya Yu.V., Safronova N.F., Medvedeva L.P. Cellular biotechnologies and production of material for triticale breeding. Vestnik Rossijskoj Akademii Sel’skohozyajstvennyh Nauk = Vestnik of the Russian Agricultural Science. 2011;(4):32-34 (in Russian).
6. Коваленко Н.Н., Поливара Н.В. Эмбриокультура в селекции косточковых плодовых и декоративных культур. Субтропическое и декоративное садоводство. 2014;(51):200-206. EDN: SXLHBJ
Kovalenko N.N., Polivara N.V. Embryoculture in selection of stone fruit and ornamental crops. Subtropicheskoe i Dekorativnoe Sadovodstvo. 2014;(51):200-206 (in Russian). EDN: SXLHBJ
7. Котлярова Е.Б., Жидкова Е.Н., Подвигина О.А. Применение методов in vitro для получения межвидовых и межродовых гибридов растений семейства Brassicaceae (Обзор). Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2007;(2):64-70. EDN: IBYLBJ
Kotlyarova E.B., ZHidkova E.N., Podvigina O.A. The application of methods in vitro for production interspecific and intergeneric hybrids of the plants of family Brassicaceae (Review). Proceedings of Voronezh State University. Series: Chemistry. Biology. Pharmacy. 2007;(2):64-70 (in Russian). EDN: IBYLBJ
8. Круглова Н.Н. Выявление автономности зародыша пшеницы как этап разработки экспресс-диагностической биотехнологии получения засухоустойчивых образцов. Пермский аграрный вестник. 2014;1(5):38-43. EDN: RXGAQR
Kruglova N.N. Identification of the autonomy of the wheat germ as a stage in the development of express diagnostic biotechnology for obtaining drought-resistant samples. Perm Agrarian Journal. 2014;1(5):38-43 (in Russian). EDN: RXGAQR
9. Круглова Н.Н. Выявление критических стадий раннего онтогенеза как методологический подход в изучении биологии развития растений в биотехнологических целях. Экобиотех. 2023;6(1):24-34. DOI: 10.31163/2618-964X-2023-6-1-24-34 EDN: FAYPAI
Kruglova N.N. Distinguishing of the critical stages of early ontogenesis as a methodological approach in the study of plant development biology for biotechnological purposes. Ecobiotech. 2023;6(1):24-34. 10.31163/2618-964X-2023-6-1-24-34 (in Russian). DOI: 10.31163/2618-964X-2023-6-1-24-34(inRussian) EDN: FAYPAI
10. Орловская О.А., Корень Л.В., Хотылева Л.В. Цитологическая характеристика гибридов пшеницы, созданных при отдаленной гибридизации в трибе Тriticeae. Вес. Нац. aкад. навук Беларусi. Сер. бiял. навук. 2010;(4):50-54. EDN: FGDRPN
Orlovskaya O.A., Koren’ L.V., Hotyleva L.V. Cytological characteristics of wheat hybrids created by distant hybridization in the Triticeae tribe. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya biyalagichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Biological series. 2010;(4):50-54 (in Russian).
11. Юдина Р.С., Гордеева Е.И., Шоева О.Ю., Тихонова М.А., Хлесткина Е.К. Антоцианы как компоненты функционального питания. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2021;25(2):178-189. DOI: 10.18699/VJ21.022 EDN: KAXCNZ
Yudina R.S., Gordeeva E.I., Shoeva O.Yu., Tikhonova M.A., Khlestkina E.K. Anthocyanins as functional food components. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2021;25(2):178-189. 10.18699/VJ21.022 (in Russian). DOI: 10.18699/VJ21.022(inRussian) EDN: KAXCNZ
12. Alikina О., Chernobrovkina M., Dolgov S., Miroshnichenko D. Tissue culture efficiency of wheat species with different genomic formulas. Crop. Breed. Appl. Biotechnol. 2016;16(4):307-314. DOI: 10.1590/1984-70332016v16n4a46 EDN: YVLKXZ
13. Arbuzova V.S., Maystrenko O.I., Popova O.M. Development of near-isogenic lines of the common wheat cultivar ‘Saratovskaya 29’. Cereal Res. Commun. 1998;26(1):39-46. DOI: 10.1007/BF03543466 EDN: LEWSHR
14. Gamborg O.L., Eveleigh D.E. Culture methods and detection of glucanases in suspension cultures of wheat and barley. Can. J. Biochem. 1968;46(5):417-421. DOI: 10.1139/o68-063
15. Gordeeva E., Shamanin V., Shoeva O., Kukoeva T., Morgounov A., Khlestkina E. The strategy for marker-assisted breeding of anthocyanin-rich spring bread wheat (Triticum aestivum L.) cultivars in Western Siberia. Agronomy. 2020;10(10):1603. DOI: 10.3390/agronomy10101603 EDN: YARCJM
16. Haslam T.M., Yeung E.C. Zygotic Embryo Culture: An Overview. In: Thorpe T., Yeung E. (Eds.). Plant Embryo Culture. Methods in Molecular Biology. Vol. 710. Humana Press, 2011;3-15. DOI: 10.1007/978-1-61737-988-8_1
17. Khoo H.E., Azlan A., Tang S.T., Lim S.M. Anthocyanidins and anthocyanins: Colored pigments as food, pharmaceutical ingredients, and the potential health benefits. Food Nutr. Res. 2017;61(1):1361779. DOI: 10.1080/16546628.2017.1361779 EDN: GGNEUO
18. Kumlehn J., Lörz H., Kranz E. Differentiation of isolated wheat zygotes into embryos and normal plants. Planta. 1998;205:327-333. DOI: 10.1007/s004250050327 EDN: FVLBXG
19. Wanga M.A., Shimelis H., Mashilo J., Laing M.D. Opportunities and challenges of speed breeding: A review. Plant Breed. 2021;140(2):185-194. DOI: 10.1111/pbr.12909 EDN: HUDDGH
20. Zheng Z., Wang H.B., Chen G.D., Yan G.J., Liu C.J. A procedure allowing up to eight generations of wheat and nine generations of barley per annum. Euphytica. 2013;191:311-316. DOI: 10.1007/s10681-013-0909-z EDN: WELHDZ
Выпуск
Другие статьи выпуска
Необходимость уборки урожая до наступления неблагоприятных погодных условий определяет оптимальные сроки цветения и созревания культурных растений для каждой географической зоны. Продолжительность вегетационного периода у подсолнечника Helianthus annuus L. зависит от генотипа сорта, природно-климатических условий выращивания и контролируется сложной регуляторной системой, включающей множество генов. Важную роль в этой системе играют гены-интеграторы, которые объединяют различные сигналы и в зависимости от уровня своей экспрессии влияют на активность генов-мишеней, детерминирующих процессы дифференцировки тех или иных органов и тканей. Один из таких генов-интеграторов - флориген FT, или активатор цветения. Ортологи гена FT обнаружены у многих культурных растений, в том числе у подсолнечника. Кроме этого гена в геноме подсолнечника идентифицирован ряд генов фотопериодической регуляции, включая CONSTANS, а также другие гены и QTL, влияющие на время цветения. Данный обзор посвящен обсуждению роли различных генетических локусов в детерминации указанного признака у подсолнечника, а также поиску генов-мишеней для маркер-ориентированной селекции сортов этой культуры, приспособленных к различным климатическим условиям.
Для эффективной селекции пшеницы на устойчивость к стеблевой ржавчине необходимо исследование популяций гриба, циркулирующих на посевах в конкретном регионе. Выявление вероятных источников инфекции возможно в результате отслеживания основных путей миграции спор патогена по всей территории возделывания пшеницы в пределах одной климатической зоны. Для ускоренного анализа и охвата большей выборки образцов предложено использовать микросателлитные маркеры, представляющие альтернативу традиционному фитопатологическому анализу состава генов вирулентности популяции. С их помощью проведено генотипирование монопустульных изолятов Puccinia graminis f. sp. tritici, собранных в Центральном регионе России и Поволжье на мягкой яровой пшенице, установлена высокая степень дифференциации между популяциями патогена. Предложена схема диагностики происхождения инфекции с помощью шкалы размеров аллелей микросателлитных маркеров.
Сергей Иванович Бажан начал работать в «Векторе» в 1975 г. по личному приглашению академика Л. С. Сандахчиева и стал одним из основоположников новых научных направлений организации. Все без исключения, кому посчастливилось учиться у него, работать с ним и даже просто встречаться на научных форумах, признавали, каким неординарным и разносторонним человеком был Сергей Иванович. Талантливый ученый, автор более 300 статей, 20 патентов и ряда научных монографий, изданных в России и за рубежом. Его научные интересы простирались от разработки математических моделей для систем «вирус - хозяин» до исследования механизмов действия интерферона и противовирусного иммунитета. С. И. Бажан был одним из первых ученых в мире, начавшим работы по дизайну искусственных поли-CTL-эпитопных Т-клеточных иммуногенов для создания профилактических вакцин против вирусных инфекций и терапевтических - против онкологических заболеваний. В данной статье мы хотим рассказать об этих исследованиях Сергея Ивановича, над которыми нам посчастливилось трудиться вместе с ним.
В статье описан вклад Сергея Ивановича Бажана в развитие методов компьютерного моделирования сложных биологических систем. Химико-кинетический метод моделирования, предложенный С. И. Бажаном и его коллегой В. А. Лихошваем во время работы в ФБУН ГНЦ ВБ «Вектор» в 1970-х гг., оказался исключительно удачным и эффективным инструментом исследования динамики сложных, иерархически организованных биологических систем. Данный способ представляет собой одно из важнейших достижений сибирской школы математической/системной биологии и биоинформатики. Концепции, почти полвека назад ставшие основой этого подхода, до сих пор соответствуют тенденциям современной системной биологии.
В статье описан вклад Сергея Ивановича Бажана в развитие методов компьютерного моделирования сложных биологических систем. Химико-кинетический метод моделирования, предложенный С. И. Бажаном и его коллегой В. А. Лихошваем во время работы в ФБУН ГНЦ ВБ «Вектор» в 1970-х гг., оказался исключительно удачным и эффективным инструментом исследования динамики сложных, иерархически организованных биологических систем. Данный способ представляет собой одно из важнейших достижений сибирской школы математической/системной биологии и биоинформатики. Концепции, почти полвека назад ставшие основой этого подхода, до сих пор соответствуют тенденциям современной системной биологии.
Текущий спецвыпуск журнала посвящен памяти Сергея Ивановича Бажана (1949–2022). С. И. Бажан родился в 1949 г. в станице Владимировская Зверевского района Ростовской области. Его отец, Иван Никонович, был украинцем, после войны окончил Черниговский политехнический институт и получил распределение на работу в Кузнецкий угольный бассейн. Так семья Бажанов оказалась в Сибири. Его мама, Тамара Ивановна, была донской казачкой, всю жизнь проработала учителем математики в средней школе. У Сергея есть два младших брата – Анатолий и Александр. Любовь и уважение царили в этой семье. Сергей имел математический склад ума и побеждал на всех школьных олимпиадах по математике. Когда ему исполнилось 14 лет, он был приглашен в Физико-математическую школу в Академгородок. После окончания школы в 1966 г. он поступил на биологическое отделение факультета естественных наук Новосибирского государственного университета (НГУ). После третьего курса в 1969 г. Сергей поступил на кафедру физиологии в лабораторию эндокринологии, которой руководил доктор медицинских наук, профессор Михаил Григорьевич Колпаков (https://museum. icgbio. ru/lichnosti/pervie).
Издательство
- Издательство
- НИИТПМ
- Регион
- Россия, Новосибирск
- Почтовый адрес
- 630089, г. Новосибирск, ул. Б. Богаткова, 175/1, Метро "Золотая нива", Автобус "Молодежная, Кошурникова"
- Юр. адрес
- 630090, г. Новосибирск, пр-т Академика Лаврентьева, 10
- ФИО
- Рагино Юлия Игоревна (Руководитель)
- Контактный телефон
- +7 (383) 3730981
- Сайт
- https://iimed.ru/