Использование информационных технологий в селекции тритикале

Зернопроизводство / 04 апреля 2012


Разработана компьютерная программа для расчета общей и специфической комбинационной способности сортов яровой тритикале и генетического анализа исходного материала по количественным признакам. Отмечена необходимость большого числа повторений при постановке эксперимента для исключения вероятных анеуплоидов культуры. Проведено тестирование программы на экспериментально полученных по полной диаллельной схеме гибридах от скрещиваний четырех сортов яровой тритикале.

К важным факторам оптимизации селекционного процесса при выведении сортов сельскохозяйственных растений, обладающих требуемым сочетанием необходимых признаков, относится совершенствование методики и техники селекционного процесса. Вычислительная техника и информационные технологии используются в селекции при решении задач классификации и  прогнозирования, обеспечивая информационное сопровождение селекционного процесса от лабораторных исследований до полевого эксперимента. Создание новых высокоурожайных гибридов тритикале требует изучения наследования признаков продуктивности растения. В связи с этим существует необходимость разработки генетических принципов оптимизации методов селекции тритикале, а также повышения эффективности реализации её генетического потенциала. 

В СибФТИ разработана компьютерная программа «DIAS», предназначенная для расчёта генетических параметров, комбинационной способности сортов тритикале и анализа исходного материала по количественным признакам. Программа выполняет следующие функции: оценку комбинационной способности родительских форм, сравнительный анализ родительских сортов и их потомства по отцовской и материнской линии и оценку интегральных генетических параметров исследуемого признака. Программа создана на основе методических рекомендаций Р.А. Цильке и Л.П. Присяжной.

Тестирование программы проводилось на экспериментально полученных по полной диаллельной схеме (4×4) гибридах от скрещиваний четырех сортов яровой тритикале: Сокол Киевский, Укро, Gabo и мексиканский коллекционный образец К–3881. Исходной информацией для компьютерной программы «DIAS» являются данные о родительских формах, гибридах первого поколения, числе повторений опытов, а также об интересующем исследователя выбранном количественном признаке.

При расчете генетических параметров и интерпретации полученных результатов необходимо, чтобы у изучаемых форм были соблюдены следующие условия: отсутствие различий между реципрокными гибридами, гомозиготность родительских форм, наличие лишь двух аллелей в локусе, отсутствие неаллельного взаимодействия (эпистаз), независимое распределение генов у исходных форм, диплоидное расщепление, нормальное прохождение мейоза. Однако в популяциях тритикале из-за нарушений в мейозе происходит появление растений с различным числом хромосом, что отражается на большой вариабельности количественных признаков. При проведении диаллельного анализа пшенично-ржаных амфиплоидов необходимо учитывать этот фактор. Особенность постановки эксперимента для культуры тритикале является необходимость производить большое число повторений. Из анализа нами исключены нетипичные, резко отклоняющиеся по фенотипу растения – вероятные анеуплоиды с числом хромосом менее 42.

Одним из четырех методов Гриффинга по данным измерений вычисляется общая и специфическая комбинационная способность (рис.1).  Эти параметры предназначены для оценки способности селекционного материала давать трансгрессивное расщепление в потомстве диаллельных гибридов F1, а также в селекции на гетерозис и при создании синтетических сортов.

Рис.  1. Результаты анализа варианс общей и специфической комбинационной способности.

Для определения генетической детерминации количественного признака методом Хеймана используется диаллельная схема, в которую включены родительских формы, гибриды прямых и обратных скрещиваний. Этот метод позволяет оценить такие интегральные генетические параметры признака, как среднюю степень и направление доминирования в полиморфных локусах, приблизительное число этих локусов, распределение желательных и нежелательных аллелей и др. Данные параметры облегчают подбор оптимальной схемы селекции по хозяйственно ценным признакам (рис 2).

                Рис. 2.  Результаты расчёта компонентов изменчивости.

 

Рис. 3.  График регрессии Wr  на Vr гибридов  F1

Регрессионный анализ дисперсий Vr на ковариации Wr наглядно иллюстрирует генетическую систему контроля признака по каждому сорту, в частности относительный вклад доминантных и рецессивных аллелей (рис. 3). Расположение родительских сортов относительно линии регрессии зависит от соотношения чисел доминантных и рецессивных аллелей, которые они содержат. Гибриды с сортами, расположенными в верхней части линии регрессии в своём генотипе содержат больше рецессивных, чем доминантных аллелей, контролирующих исследуемый признак. Гибриды с сортами, расположенными в нижней части линии регрессии, характеризуются доминантностью.

Результатом применения компьютерной программы «DIAS»  является оценка общей и специфической комбинационной способности линий (сортов), определение наследуемости признаков, установление эффектов действия генов (аддитивность, доминирование, эпистаз), соотношения частот доминантных и рецессивных генов в определенном локусе, генетической природы гетерозиса и др. Применение программы позволяет повысить точность подбора родительских пар, конкретизировать направление селекционного процесса.

И. Г. Гребенникова, А. Ф. Алейников. Сибирский физико-технический институт аграрных проблем
Россельхозакадемии, Новосибирск

П. И. Стёпочкин. Сибирский научно-исследовательский институт растениеводства и селекции
Россельхозакадемии, Новосибирск

Источник: BORONA.net


Другие статьи