Влияние внесения различных доз известкового мелиоранта в почву на картирование QTL у яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.)
- Авторы: Чесноков Ю.В.1, Фесенко М.А.1, Иванов А.И.1, Русаков Д.В.1, Кочерина Н.В.1, Ловассер У.2, Бёрнер А.2
-
Учреждения:
- Агрофизический научно-исследовательский институт
- Лейбниц-Институт генетики растений и исследования возделываемых культур
- Выпуск: Том 59, № 1 (2023)
- Страницы: 65-79
- Раздел: ГЕНЕТИКА РАСТЕНИЙ
- URL: https://journals.rcsi.science/0016-6758/article/view/134502
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0016675823010034
- EDN: https://elibrary.ru/CLKKGN
- ID: 134502
Цитировать
Аннотация
В работе впервые проведено картирование локусов количественных признаков (QTL, quantitative trait loci) у яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) при внесении в почву различных доз известкового мелиоранта – сыромолотого доломита в полевых условиях с целью выявления и идентификации генетических детерминант, определяющих эколого-генетическое взаимодействие “генотип–среда” у рекомбинантных инбредных линий этой культуры. В результате проведенных исследований было оценено 29 хозяйственно ценных признаков и в общей сложности картировано 150 QTL. Достоверность взаимосвязи между идентифицированными QTL и полиморфизмом по каждому изученному признаку устанавливали на основе пороговых значений отношения правдоподобия логарифма шансов LOD-score (logarithm of odds). Установлено, что при внесении в почву половинной и полной доз мелиоранта QTL, определяющие проявление 14 изученных признаков меняли свое местоположение на группах сцепления в зависимости от внесенной дозы сыромолотого доломита, а QTL 15 признаков оставались стабильными и не меняли установленную в экспериментах локализацию на хромосомах. Проведенные корреляционный и однофакторный дисперсионный анализы позволили установить характер сопряженности связи между признаками и дозой внесенного известкового мелиоранта. При проведении математических расчетов применяли критерий максимального правдоподобия и статистические критерии оценки значимости результатов. Полученные результаты представляют интерес для последующего изучения эколого-генетических механизмов реализации изученных признаков и управления ростом, развитием и продуктивностью у яровой мягкой пшеницы, и установления триггерных механизмов действия мелиоранта на физиологическое состояние растений.
Об авторах
Ю. В. Чесноков
Агрофизический научно-исследовательский институт
Автор, ответственный за переписку.
Email: yuv_chesnokov@agrophys.ru
Россия, 195220, Санкт-Петербург
М. А. Фесенко
Агрофизический научно-исследовательский институт
Email: yuv_chesnokov@agrophys.ru
Россия, 195220, Санкт-Петербург
А. И. Иванов
Агрофизический научно-исследовательский институт
Email: yuv_chesnokov@agrophys.ru
Россия, 195220, Санкт-Петербург
Д. В. Русаков
Агрофизический научно-исследовательский институт
Email: yuv_chesnokov@agrophys.ru
Россия, 195220, Санкт-Петербург
Н. В. Кочерина
Агрофизический научно-исследовательский институт
Email: yuv_chesnokov@agrophys.ru
Россия, 195220, Санкт-Петербург
У. Ловассер
Лейбниц-Институт генетики растений и исследования возделываемых культур
Email: yuv_chesnokov@agrophys.ru
Германия, 06466, Гатерслебен
А. Бёрнер
Лейбниц-Институт генетики растений и исследования возделываемых культур
Email: yuv_chesnokov@agrophys.ru
Германия, 06466, Гатерслебен
Список литературы
- Paterson A.H., Damon S., Hewitt J.D. et al. Mendelian factors underlying quantitative traits in tomato: comparison across species, generations, and environments // Genetics. 1991. V. 127. P. 181–197. https://doi.org/10.1093/genetics/127.1.181
- Stuber C.W., Lincoln S.E., Wolff D.W. et al. Identification of genetic factors contributing to heterosis in hybrid from two elite maize inbred using molecular marker // Genetics. 1992. V. 132. P. 823–839. https://doi.org/10.1093/genetics/132.3.823
- Allard R.W. History of plant population genetics // Ann. Rev. Genet. 1999. V. 33. P. 1–27.
- Börner A., Schumann E., Furste A. et al. Mapping of quantitative trait loci determining agronomic important characters in hexaploid wheat // Theor. Appl. Genet. 2002. V. 105. P. 921–936. https://doi.org/10.1007/s00122-002-0994-1
- Чесноков Ю.В., Почепня Н.В., Бёрнер А. и др. Эколого-генетическая организация количественных признаков растений и картирование локусов, определяющих агрономически важные признаки у мягкой пшеницы // Доклады Академии наук. 2008. Т. 418. № 5. С. 693–696.
- Чесноков Ю.В., Гончарова Э.А., Почепня Н.В. и др. Идентификация и картирование QTL физиолого-агрономических признаков яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) в градиенте доз азотного питания // Сельскохозяйственная биология. 2012. № 3. С. 47–60.
- Чесноков Ю.В., Мирская Г.В., Канаш Е.В. и др. Идентификация и картирование QTL у яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) в контролируемых условиях агроэкобиополигона в отсутствии и при внесении азотного удобрения // Физиология растений. 2018. Т. 65. № 1. С. 52–65. https://doi.org/10.7868/S0015330318010062
- Артемьева А.М., Соловьева А.Е., Кочерина Н.В. и др. ДНК-маркированные линии двойных гаплоидов Brassica rapa L. и идентифицированные QTL, контролирующие хозяйственно ценные признаки для использования в селекции листовых капустных культур // Каталог мировой коллекции ВИР. Вып. 810. СПб: ВИР, 2012. 174 с.
- Egorova K.V., Sinyavina N.G., Artemyeva A.M. et al. QTL analysis of the content of some bioactive compounds in Brassica rapa L. grown under light culture conditions // Horticulturae. 2021. V. 7(12). P. 583. https://doi.org/10.3390/horticulturae7120583
- Филатенко А.А., Шитова И.П. Широкий унифицированный классификатор СЭВ рода Triticum L. Л.: ВИР, 1989. 44 с.
- Nelson J.C. QGENE: Software for mapping–based genomic analysis and breeding // Mol. Bred. 1997. V. 3. P. 239–245. https://doi.org/10.1023/A:1009604312050
- Kosambi D.D. The estimation of map distances from recombination values // Ann. Eugen. 1944. V. 12. P. 172–175. https://doi.org/10.1111/j.1469-1809.1943
- Ganal M.D., Röder M.S. Microsattelite and SNP markers in wheat breeding // Genomics Assisted Crop Improvement: Genomics Applications in Crops / Eds Varshney R.K., Tuberosa R. Dordrecht, Germany: Springer, 2007. V. 2. P. 1–24.
- Morton N.E. Sequential test for the detection of linkage // Am. J. Hum. Genet. 1955. V. 7. P. 277–318.
- Liu B.H. Statistical Genomics: Linkage, Mapping, and QTL Analysis. London, New York, Washington: CRC Press, 1998. 611 p.
- Кочерина Н.В., Артемьева А.М., Чесноков Ю.В. Использование лод-оценки в картировании локусов количественных признаков у растений // Докл. РАСХН. 2011. № 3. С. 14–17.
- Lander E.S., Botstein D. Mapping Mendelian factors underlying quantitative traits using RFLP linkage maps // Genetics. 1989. V. 129. P. 185–199. https://doi.org/10.1093/genetics/121.1.185
- Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: “Высшая школа”, 1990. 352 с.
- Фишер Р.Э. Статистические методы для исследователей. М.: Гоcстатиздат, 1958. 267 с.
- Дубенок Н.Н. Состояние и перспективы развития мелиорации земель в Российской Федерации // Мелиорация и водное хозяйство. 2017. № 2. P. 27–31.
- Сычев В.Г., Аканова Н.И. Современные проблемы и перспективы химической мелиорации кислых почв // Плодородие. 2019. № 1(106). P. 3–7. https://doi.org/10.25680/S19948603.2019.106.01
- Иванов И.А., Иванов А.И., Цыганова Н.А. Изменение свойств подзолистых и дерново-подзолистых почв на песчаных породах при окультуривании // Почвоведение. 2004. № 4. С. 489–499.
- Иванов А.И., Иванова Ж.А., Воробьёв В.А., Цыганова Н.А. Агроэкологические последствия длительного применения дефицитных систем удобрения на хорошо окультуренных дерново-подзолистых почвах // Агрохимия. 2016. № 4. С. 10–17.
- Иванов А.И., Янко Ю.Г. Мелиорация как необходимое средство развития сельского хозяйства нечерноземной зоны России // Агрофизика. 2019. № 1. С. 67–78. https://doi.org/10.25695/AGRPH.2019.01.09
- Сычев В.Г., Шафран С.А., Виноградова С.Б. Плодородие почв России и пути его регулирования // Агрохимия. 2020. № 6. С. 3–13. https://doi.org/10.31857/S0002188120060125
- Литвинович А.В., Ковлева А.О., Хомяков Ю.В. и др. Сортовая реакция яровой пшеницы на известкование при различных уровнях азотного питания // Агрохимия. 2017. № 5. С. 78–85.
- Litvinovich A., Pavlova O., Lavrishchev A. et al. Dynamics of soil pH after utilization of by-products of industrial rock processing as a calcareous material in acid soils // Com. Soil Sci. Plant Anal. 2021. V. 52. P. 93–101. https://doi.org/10.1080/00103624.2020.1849267
- Abate E., Hussien S., Laing M., Mengistu F. Aluminium toxicity tolerance in cereals: Mechanisms, genetic control and breeding methods // African J. Agricul. Res. 2013. V. 8(9). P. 711–722. https://doi.org/10.5897/AJARx12.003
- Gupta N., Gaurav S.S., Kumar A. Molecular basis of aluminium toxicity in plants: a review // Am. J. Plant Sci. 2013. V. 4. P. 21–37. https://doi.org/10.4236/ajps.2013.412A3004
- Ryan P.R. Assessing the role of genetics for improving the yield of Australia’s major grain crops on acid soils // Crop Past. Sci. 2018. V. 69. P. 242–264. https://doi.org/10.1071/cp17310
- Kochian L.V., Piñeros M.A., Liu J., Magalhaes J.V. Plant adaptation to acid soils: The molecular basis for crop aluminum resistance // Ann. Rev. Plant Biol. 2015. V. 66. P. 571–598. https://doi.org/10.1146/annurev-arplant-043014-114822
- Li Q., Li A., Yu X., Dai T. et al. Soil acidification of the soil profile across Chengdu Plain of China from the 1980s to 2010s // Sci. Total Env. 2020. V. 698. 134320. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.134320
- Чесноков Ю.В., Мирская Г.В., Канаш Е.В. и др. Картирование QTL у яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) в контролируемых условиях агроэкобиополигона // Физиология растений. 2017. Т. 64. № 1. С. 55–68. https://doi.org/10.7868/S0015330316060026
- Усков И.Б., Якушев В.П., Чесноков Ю.В. Управление агробиологическими системами – физико-агрономические и генетико-селекционные аспекты (к 85-летию Агрофизического научно-исследовательского института) // Сельскохозяйственная биология. 2017. Т. 52. № 3. С. 429–436. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2017.3.429rus
- Чесноков Ю.В. Управление продукционным процессом посредством агрофизических, физиологических и молекулярно-генетических методов в системе точного земледелия // Матер. II Междунар. науч. конф. “Тенденции развития агрофизики: от актуальных проблем земледелия и растениеводства к технологиям будущего”, посвященной памяти академика Е.И. Ермакова. СПб, 2–4 октября 2019. СПб: ФГБНУ АФИ. 2019. С. 8–19.
- Чесноков Ю.В. QTL-анализ и управление продуктивностью растений в системе точного земледелия // Овощи России. 2020. № 4. С. 12–19. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2020-4-12-19
- Чесноков Ю.В., Канаш Е.В., Мирская Г.В. и др. Картирование QTL-индексов диффузного отражения листьев яровой гексаплоидной пшеницы (Triticum aestivum L.) // Физиология растений. 2019. Т. 66. № 1. С. 46–57 https://doi.org/10.1134/S0015330319010044