Preview

Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции

Расширенный поиск

Эффекты неспецифической устойчивости генотипов ячменя, полученных путем клеточной селекции

https://doi.org/10.30901/2227-8834-2020-4-192-199

Полный текст:

Аннотация

Эффективным способом повышения генетического разнообразия растений и создания источников устойчивости к эдафическим стрессорам является отбор клеток в селективных условиях in vitro на основе сомаклональной изменчивости. Использование сомаклонов (регенерантных форм) ячменя (Hordeum vulgare L.) с устойчивостью к повышенной кислотности, ионной токсичности алюминия, тяжелых металлов, засухе перспективно в условиях северо-востока Нечерноземной зоны РФ. Актуально создание регенерантов с комплексной устойчивостью к стрессорам, обусловленной механизмами специфического и неспецифического характера.

Объектом исследований служили гибридная комбинация ярового ячменя (Luly × Conrad) × 2867-80 и ее регенерантные формы, полученные в результате клеточной селекции со стрессорами различной природы. Растения выращивали в обычных условиях и на провокационных фонах с алюминием и кадмием. Оценивали продуктивные признаки растений, симптомы окислительного стресса и средообразующую активность корневой системы.

У растений-регенерантов, полученных в каллусной культуре на селективных средах in vitro с алюминием или водным дефицитом, выявлена повышенная способность корневой системы подщелачивать среду в зоне ризосферы (на 0,2–0,5 ед. рН) при выращивании на алюмокислой почве. На стрессовых почвенных фонах у регенерантных линий, индуцируемых на средах in vitro с кадмием или алюминием, отмечено низкое проявление симптомов окислительного стресса, тестируемых по интенсивности перекисного окисления липидов и содержанию фотосинтетических пигментов в листьях, что обеспечивает более высокую семенную продуктивность (по числу зерен в 1,5–3,6 раза и массе зерна с растения в 1,5–3,0 раза) и адаптивные преимущества по сравнению с исходным генотипом и регенерантами, индуцированными на среде с водным дефицитом. Сделан вывод о формировании комплексной устойчивости к токсичности алюминия и кадмия в почве у регенерантов ячменя, полученных в процессе клеточной селекции на средах in vitro с любым из этих металлов. 

Об авторах

О. Н. Шуплецова
Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого
Россия
610007  г. Киров, ул. Ленина, 166а


С. Ю. Огородникова
Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН
Россия
167982 Республика Коми, г. Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 28


Я. И. Назарова
Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого
Россия
610007  г. Киров, ул. Ленина, 166а


Список литературы

1. Blokhina O., Virolainen E., Fagerstedt K.V. Antioxidants, oxidative damage and oxygen deprivation stress: a review. Annals of Botany. 2003;91(2):179-194. DOI: 10.1093/aob/mcf118

2. Чупахина Г.Н., Мальцева Е.Ю., Скрыпник Л.Н. Влияние кадмия различной концентрации на ростовые процессы и пигментный аппарат проростков тимофеевки луговой (Phleum pretense L.). В кн.: Растение и стресс: Всероссийский симпозиум, Москва, 9–12 октября 2010 г. Москва: ИФР им. К.А. Тимирязева; 2010. С.388-389.

3. Долгих Ю.И. Результаты и перспективы использования клеточной селекции для создания перспективных форм растений. В кн.: Биотехнология в растениеводстве, животноводстве и ветеринарии. Тез. докл. III Межд. науч. конф., 19 октября 2004 г. Москва; 2004. С.114-115.

4. Гарифзянов А.Р., Жуков Н.Н., Иванищев В.В. Образование и физиологические реакции активных форм кислорода в клетках растений. Современные проблемы науки и образования. 2011;2. URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=4600 [дата обращения: 22.05.2020].

5. Гладков Е.А. Получение растений полевицы побегоносной с комплексной устойчивостью к тяжелым металлам и засолению методами клеточной селекции. Сельскохозяйственная биология. 2009;(6):85-88.

6. ГОСТ 26483-85. Почвы. Приготовление солевой вытяжки и определение ее рН по методу ЦИНАО. Москва: Издательство стандартов; 1985.

7. Guo T.R., Zhang G.P., Zhang Y.H. Physiological changes in barley plants under combined toxicity of aluminum, copper and cadmium. Colloids and surfaces B: Biointerfaces. 2007;57(2):182-188. DOI: 10.1016/j.colsurfb.2007.01.013

8. Ибрагимова С.С., Горелова В.В., Кочетов А.В., Шумный В.К. Роль различных метаболитов в формировании стрессоустойчивости растений. Вестник НГУ. Серия: Биология, клиническая медицина. 2010;8(3):98-103.

9. Ильин В.Б., Сисо А., Хмелев В.А. Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах и растениях Новосибирской области. Новосибирск: СО РАН; 2001.

10. Jaleel C.A., Manivannan P., Wahid A., Farooq M., Al-Juburi H.J., Somasundaram R. et al. Drought stress in plants: a review on morphological characteristics and pigments composition. International Journal of Agriculture and Biology. 2009;11(1):100-105.

11. Khan N., Singh Gill S., Nazar R. Activities of antioxidative enzymes, sulphur assimilation, photosynthetic activity and growth of wheat (Triticum aestivum) cultivars differing in yield potential under cadmium stress. Journal of Agronomy and Crop Science. 2007;193(6):435-444.

12. Kreslavski V.D., Los D.A., Allakhverdiev S.I., Kuznetsov V.V. Signaling role of reactive oxygen species in plants under stress. Russian Journal of Plant Physiology. 2012;59(2):141- 154.

13. Кузнецов В.В, Ходырев Б.Т., Рощупкин Б.В., Борисова Н.Н. Общие системы устойчивости хлопчатника к засолению и высокой температуре: факты и гипотезы. Физиология растений. 1990;37(5):987- 996.

14. Li Y.Y., Zhang Y.J., Zhou Y., Yang J.L., Zheng S.J. Protecting cell walls from binding aluminum by organic acids contributes to aluminum resistance. Journal of Integrative Plant Biology. 2009;51(6):574-580. DOI: 10.1111/j.1744-7909.2009.00825.x

15. Mahmood I., Razzaq A., Ashraf M., Hafiz I.A., Kaleem S., Qayyum A. et al. In vitro selection of tissue culture induced somaclonal variants of wheat for drought tolerance. Journal of Agricultural Research. 2012;50(2):177-188.

16. Никитина Е.Д., Хлебова Л.П., Ерещенко О.В. Разработка отдельных элементов технологии клеточной селекции яровой пшеницы на устойчивость к абиотическим стрессам. Известия Алтайского государственного университета. 2014;2(3):50-54.

17. Rai M.K., Kalia R.K., Singh R., Gangola M.P., Dhawan A.K. Developing stress tolerant plants through in vitro selection – an overview of the recent progress. Environmental and Experimental Botany. 2011;71(1):89-98. DOI: 10.1016/j.envexpbot.2010.10.021

18. Рожанская О.А. О сомаклональной изменчивости растений как источнике биоразнообразия для селекции В кн.: Селекция растений: прошлое, настоящее и будущее. Сб. матер. I Всеросc. науч.-практ. конф. с междунар. уч., посв. 140-летию НИУ БелГУ. Белгород, 24–26 ноября 2016 г. Белгород; 2016. С.152-156. URL: http://dspace.bsu.edu.ru/bitstream/123456789/18621/1/Selecstiya%20rasteniy_konferenstiya_2017.pdf [дата обращения: 17.06.2020].

19. Щенникова И.Н. Селекция ярового ячменя для условий ВолгоВятского региона: дис. … докт. с.-х. наук. Москва; 2016.

20. Шешегова Т.К. Методы селекции зерновых культур на устойчивость к болезням в Северо-Восточном селекцентре. В кн.: Матер. науч.-практ. конф. «Методы и технологии в селекции растений». Киров: НИИСХ Северо-Востока; 2014. С.34-42.

21. Широких И.Г., Шуплецова О.Н., Товстик Е.В., Огородникова С.Ю., Назарова Я.И., Березин Г.И. Комплексная оценка растений ячменя, полученных путем клеточной селекции на устойчивость к кадмию. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2018;65(4):19-29. DOI: 10.30766/2072-9081.2018.65.4.19-29

22. Шуплецова О.Н., Щенникова И.Н. Результаты использования клеточных технологий в создании новых сортов ячменя, устойчивых к токсичности алюминия и засухе. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2016;20(5):623-628. DOI: 10.18699/VJ16.183

23. Шуплецова О.Н., Широких И.Г. Повышение устойчивости ячменя к токсичности металлов и осмотическому стрессу путем клеточной селекции. Зерновое хозяйство России. 2015;(1):57-62. URL: https://www.zhros.ru/jour/article/viewFile/231/230 [дата обращения: 17.06.2020].

24. Соколова Т.А., Толпешта И.И., Трофимов С.Я. Почвенная кислотность. Кислотно-основная буферность почв. Соединения алюминия в твердой фазе почвы и в почвенном растворе. 2-е изд. Тула: Гриф и К; 2012. URL: http://soil.msu.ru/attachments/article/1366/Почвенная%20кислотность.pdf [дата обращения: 27.07.2020].

25. Ванюшин Б.Ф. Эпигенетика сегодня и завтра. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2013;17(4/2):805-832.

26. Чжан Х., Ли Я.Х., Ху Л.Ю., Ван С.Х., Чжан Ф.К., Ху К.Д. Влияние обработки листьев пшеницы донором окиси азота на антиокислительный метаболизм при стрессе, вызванном алюминием. Физиология растений. 2008;55(4):523-528.


Для цитирования:


Шуплецова О.Н., Огородникова С.Ю., Назарова Я.И. Эффекты неспецифической устойчивости генотипов ячменя, полученных путем клеточной селекции. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2020;181(4):192-199. https://doi.org/10.30901/2227-8834-2020-4-192-199

For citation:


Shupletsova O.N., Ogorodnikova S.Yu., Nazarova Ya.I. Effects of nonspecific resistance in barley genotypes obtained by cell selection. Proceedings on applied botany, genetics and breeding. 2020;181(4):192-199. (In Russ.) https://doi.org/10.30901/2227-8834-2020-4-192-199

Просмотров: 161


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


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