Preview

Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции

Расширенный поиск

Создание исходного материала для селекции гороха методом химического мутагенеза и оценка его генетического разнообразия с использованием SSR-маркеров

https://doi.org/10.30901/2227-8834-2022-3-111-122

Полный текст:

Аннотация

Актуальность. Горох посевной (Pisum sativum L.) является ценной зернобобовой культурой мирового значения. Основной проблемой современной селекции культурных растений, в том числе гороха, стало снижение генетического разнообразия. Один из способов повышения генетического полиморфизма – применение химически индуцированного мутагенеза. Азид натрия (NaN3) является высокоэффективным химическим мутагеном, который с успехом применяется в мутационной селекции для повышения продуктивности культурных растений и приобретения ими новых признаков, в связи с этим он был использован нами для получения нового селекционного материала гороха.

Материалы и методы. Проведены опыты по получению мутантов гороха сорта ‘Памяти Хангильдина’ с помощью азида натрия в концентрации 1, 5 и 10 мМ и времени воздействия 3 и 9 ч. Молекулярно-генетический полиморфизм растений М2 и исходного сорта оценивали с использованием 10 SSR-маркеров из геномной библиотеки микросателлитов (Agrogene®, Франция).

Результаты.  Установлены  оптимальные  концентрации  азида  натрия  и продолжительность  обработки  им  семян: 1–5 мМ в течение 3 ч. Получено 16 мутантных популяций, у 10 из которых было обнаружено изменение типа листовой пластины. Анализ элементов продуктивности выявил достоверное превосходство (p < 0,05) над исходным сортом ‘Памяти Хангильдина’ мутантных популяций № 1, № 5, № 9, № 10, № 15, № 16 по количеству семян в бобе, № 9, № 16 – по массе 1000 семян, № 16 – по массе семян с растения. Построенная на основе данных SSR-анализа дендрограмма отражает степень различий между популяциями растений гороха М2 и исходным сортом ‘Памяти Хангильдина’.

Заключение. Полученные мутантные популяции планируется использовать в селекции гороха как источники высокой озерненности бобов, семенной продуктивности, массы семян с растения и крупности семян. Микросателлитный анализ, выполненный по 10 SSR-маркерам, выявил различия между мутантными популяциями М2 уровне и позволил их паспортизировать.

Об авторах

К. П. Гайнуллина
Уфимский федеральный исследовательский центр Российской академии наук, Институт биохимии и генетики; Уфимский федеральный исследовательский центр Российской академии наук, Башкирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства
Россия

Гайнуллина Карина Петровна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, УФИЦ РАН, ИБГ обособленное структурное подразделение УФИЦ РАН; БашНИИСХ – обособленное структурное подразделение УФИЦ РАН.

450054, Уфа, пр. Октября, 71; 450059, Уфа, ул. Р. Зорге, 19.



Б. Р. Кулуев
Уфимский федеральный исследовательский центр Российской академии наук, Институт биохимии и генетики
Россия

Кулуев Булат Разяпович - доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник.

450054, Уфа, пр. Октября, 71.



Ф. А. Давлетов
Уфимский федеральный исследовательский центр Российской академии наук, Башкирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства
Россия

Давлетов Фирзинат Аглямович - доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник.

450059, Уфа, ул. Р. Зорге, 19.



Список литературы

1. Broertjes C., van Harten A.M. Applied mutation breeding for vegetatively propagated crops. Developments in Crop Science. 1988;12:197-204. DOI: 10.1007/BF00024972

2. Давлетов Ф.А. Селекция и технология производства гороха в Башкортостане. Уфа: Мир печати; 2015.

3. Divanli-Türkan A., Khawar K.M., Ozcan S. Effects of mutagenic sodium azide (NaN3) on in vitro development of four pea (Pisum sativum L.) cultivars. International Journal of Agriculture and Biology. 2006;8(3):349-353. DOI: 1560-8530/2006/08-3-349-351

4. Дзюбенко Н.И. Вавиловская стратегия пополнения, сохранения и рационального использования генетических ресурсов культурных растении и их диких родичей. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2012;169:4-40.

5. Гайнуллина К.П., Кулуев Б.Р., Давлетов Ф.А. Оценка генетического разнообразия сортов и линий гороха с помощью SSR-анализа. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2020;181(3):70-80. DOI: 10.30901/2227-8834-2020-3-70-80

6. Jain S.M. In vitro mutagenesis for improving date palm (Phoenix dactylifera L.). Emirates Journal of Food and Agriculture. 2012;24(5):400-407.

7. Jain S.M., Suprasanna P. Induced mutations for enhancing nutrition and food production. Gene Conserve. 2011;40:201-215.

8. Kharkwal M.C., Shu Q.Y. The role of induced mutations in world food security. In: Q.Y. Shu (ed.). Induced Plant Mutations in the Genomics Era. Rome: FAO; 2009. p.33-38.

9. Kleinhofs A., Warner R.L., Muehlbauer F.J., Nilan R.A. Induction and selection of specific gene mutations in Hordeum and Pisum. Mutation Research. 1978;51(1):29-35. DOI: 10.1016/0027-5107(78)90005-2

10. Kumar S. Recessive monogenic mutation in grain pea (Pisum sativum) that causes pyridoxine requirement for growth and seed production. Journal of Biosciences. 1988;13(4):415-418.

11. Lee M. Genome projects and gene pools: new germplasm for plant breeding? Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1998;95(5):2001-2004. DOI: 10.1073/pnas.95.5.2001

12. Макашева Р.Х. Горох. Ленинград: Колос; 1973.

13. Maluszynski M., Szarejko I., Bhatia C.R., Nichterlein K., Lagoda P.J.L. Methodologies for generating variability. In: S. Ceccarelli, E.P. Guimarаes, E. Weltzien (eds). Plant Breeding and Farmers Participation. Rome: FAO; 2009. p.159-194.

14. Monteiro M.S., Lopes T., Mann R.M., Paiva C., Soares A.M.V.M., Santos C. Microsatellite instability in Lactuca sativa chronically exposed to cadmium. Mutation Research. 2009;672(2):90-94. DOI: 10.1016/j.mrgentox.2008.10.012

15. Pilu R., Panzeri D., Gavazzi G., Rasmussen S.K., Consonni G., Nielsen E. Phenotypic, genetic and molecular characterization of a maize low phytic acid mutant (lpa241). Theoretical and Applied Genetics. 2003;107(6):980-987. DOI: 10.1007/s00122-003-1316-y

16. Sander C., Muehlbauer F.J. Mutagenic effects of sodium azide and gamma irradiation in Pisum. Environmental and Experimental Botany. 1977;17(1):43-47. DOI: 10.1016/0098-8472(77)90019-3

17. Şen A., Sarsu F. Genetic diversity in sodium azide induced wheat mutants studied by SSR markers. Trakya University Journal of Natural Sciences. 2018;19(2):129-135. DOI: 10.23902/trkjnat.424305

18. Spencer-Lopes M.M., Forster B.P., Jankuloski L. (eds). Manual on mutation breeding. Rome: FAO; Vienna: IAEA; 2018.

19. Suprasanna P., Mirajkar S.J., Bhagwat S.G. Induced mutations and crop improvement. In: B. Bahadur, M.V. Rajam, S. Leela, K.V. Krishnamurthy (eds). Plant Biology and Biotechnology. Vol. I. Plant Diversity, Organization, Function and Improvement. New Delhi: Springer; 2015. p.593-617. DOI: 10.1007/978-81-322-2286-6

20. Till B.J., Cooper J., Tai T.H., Colowit P., Greene E.A., Henikoff S. et al. Discovery of chemically induced mutations in rice by TILLING. BMC Plant Biology. 2007;7(1):19. DOI: 10.1186/1471-2229-7-19

21. Varshney R.K., Graner A., Sorrells M.E. Genic microsatellite markers in plants: features and applications. Trends in Biotechnology. 2005;23(1):48-55. DOI: 10.1016/j.tibtech.2004.11.005

22. Wannajindaporn A., Kativat C., Tantasawat P.A. Mutation induction of Dendrobium ‘Earsakul’ using sodium azide. HortScience. 2016;51(11):1363-1370. DOI: 10.21273/HORTSCI10860-16


Рецензия

Для цитирования:


Гайнуллина К.П., Кулуев Б.Р., Давлетов Ф.А. Создание исходного материала для селекции гороха методом химического мутагенеза и оценка его генетического разнообразия с использованием SSR-маркеров. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2022;183(3):111-122. https://doi.org/10.30901/2227-8834-2022-3-111-122

For citation:


Gainullina K.P., Kuluev B.R., Davletov F.A. Development of source material for pea breeding through chemical mutagenesis and evaluation of its genetic diversity using SSR markers. Proceedings on applied botany, genetics and breeding. 2022;183(3):111-122. (In Russ.) https://doi.org/10.30901/2227-8834-2022-3-111-122

Просмотров: 62


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2227-8834 (Print)
ISSN 2619-0982 (Online)