Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,778

НАСЛЕДУЕМОСТЬ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ФЛУОРЕСЦЕНТНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ, ТЕСТИРУЮЩИХ КАЧЕСТВО ЗЕРНА ПШЕНИЦЫ

Кибкало И.А. 1 Кайргалиев Д.В. 2
1 ФБГНУ «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Юго-Востока»
2 ФГКОУ ВО «Волгоградская академия Министерства внутренних дел Российской Федерации»
Производители зерна, его переработчики и селекционеры применяют различные способы оценки качества зерна. К показателям, используемым в селекции, предъявляются следующие требования: высокая дифференцирующая способность, экспрессность, возможность производить оценку на малых пробах зерна, убедительное воспроизведение в потомствах и, как следствие, высокая эффективность отбора по ним, выявление возможного потенциала изучаемых генотипов. Целью статьи являлось изучение наследуемости показателей флуоресцентного зондирования, определения эффективности отбора по ним на примере популяций генотипов, состоящих из группы семей, в ряду поколений, где моделировались отборы и регистрировалась их эффективность. Авторы изучили популяцию яровой мягкой пшеницы F3–F4 (Юго-Восточная 4 х Тамбовчанка) из 143 семей; популяцию озимой мягкой пшеницы F3–F4 (Л47/88 х Саратовская 8) из 38 семей; а также синтетическую популяцию яровой твёрдой пшеницы, состоящую из 50 линий различного происхождения. В качестве критерия эффективности отбора различной интенсивности использовалась реализованная в потомстве наследуемость h2. Установлено, по озимой пшенице (успешная перезимовка) предпочтение в отборе отдают показателям: Cос (скорость осаждения мучной взвеси), Кос (константа осаждения мучной взвеси), Ф5 (интенсивность флуоресценции после 5 мин отстаивания мучной взвеси). Отбор ценных по качеству зерна генотипов в условиях изреженности посева (условия перезимовки) ведут по Ф0/Р1 и Ф0/Р5 (где Ф0 – интенсивность флуоресценции в начальный момент отстаивания взвеси, а Р1 и Р5 – падение интенсивности флуоресценции через 1 и 5 мин отстаивания). По яровой мягкой пшенице достаточную эффективность отбора демонстрировали Ф5, Сос, Ф∞ (интенсивность флуоресценции при условном бесконечном отстаивании взвеси), Кос, Ф0/Р5. По яровой твёрдой пшенице эффективность отбора по большинству изучаемых показателей оказалась высокой, за исключением ТЗО (точка замедленного осаждения) и Ф0.
качество зерна
флуоресцентное зондирование
наследуемость
эффективность отбора
1. Бебякин В.М. Изменчивость и наследуемость показателей флуоресцентного зондирования как критерии качества клейковины пшеницы / В.М. Бебякин, И.А. Кибкало // Агро XXI. – 2011. – № 7–9. – С. 9–10.
2. Бебякин В.М. Селекционная значимость показателей флуоресцентного зондирования как критерий качества клейковины / В.М. Бебякин, И.А. Кибкало // Вестник РАСХН. – 2011. – № 2. – С. 41–44.
3. Бебякин В.М. Оценка качества зерна яровой мягкой пшеницы в процессе селекции / В. М. Бебякин, Т. Б. Кулеватова, И. А. Кибкало // Аграрная наука. – 2012. – № 11. – С. 22.
4. Кибкало И.А. Эффективность тестирования качества клейковины яровой мягкой и твёрдой пшеницы на основе гидрофобных взаимодействий в белковом комплексе: дис. … канд. с.-х. наук / И.А. Кибкало. – Саратов, 2000. – 207 с.
5. Способ определения качества клейковины пшеницы: патент на изобретение № 2161797. Российская Федерация. Опубл. 10.01.2001. Бюл. № 1 / С.В. Тучин, И.А. Кибкало, В.М. Бебякин.
6. Nikolic O., Zivanovic T., Jelic M., Djalovic I. Interrelationships between grain nitrogen content and other indicators of nitro-gen accumulation and utilization efficiency in wheat plants. Chilean J. of Agricultural Research, 2012. – vol. 72, № 1. – Р. 111–116.

Разнообразие существующих методов оценки качества зерна свидетельствует о многомерности и неоднозначности данного понятия. Сильное модифицирующее воздействие условий выращивания зерновых культур [6], с одной стороны, и возможность создавать значительный потенциал качества урожая с помощью селекции – с другой, ставят разноплановые задачи перед селекционерами, производителями зерна и его переработчиками. Сообразно этому различны и требования к критериям качества зерна. Так, к показателям, используемым в селекции, предъявляются следующие требования: высокая дифференцирующая способность, экспрессность, возможность производить оценку на малых пробах зерна, убедительное воспроизведение в потомствах и, как следствие, высокая эффективность отбора по ним, выявление возможного потенциала изучаемых генотипов [3].

В лабораториях клеточной селекции и качества зерна ГНУ НИИСХ Юго-Востока был создан и запатентован микрометод определения качества клейковинных белков с помощью флуоресцентного зондирования мучной взвеси [4, 5]. Дальнейшие научные исследования заключались в расширении культур, на которых мог применяться метод, а также в изучении наследуемости показателей флуоресцентного зондирования, эффективности отбора по ним [1].

Материалы и методы исследования

Одним из способов анализа наследуемости показателя является изучение популяции генотипов, состоящей из группы семей, в ряду поколений. При этом в одном из поколений – наиболее возможно раннем, моделируется отбор генотипов с максимальными показателями исследуемого признака, а в последующих – эффективность смоделированного отбора на фоне сохранённой популяции [2].

Так была изучена популяция яровой мягкой пшеницы F3–F4 (Юго-Восточная 4 х Тамбовчанка) из 143 семей. Регистрировались следующие показатели флуоресцентного зондирования: интенсивность флуоресценции в начальный момент отстаивания взвеси Ф0, интенсивность флуоресценции через 5 минут отстаивания взвеси Ф5, падение интенсивности флуоресценции через одну и пять минут отстаивания взвеси – Р1 и Р5, а также расчётные величины – скорость осаждения взвеси Сос, константа осаждения взвеси Кос, интенсивность флуоресценции при бесконечном отстаивании взвеси Ф∞, точка замедленного осаждения ТЗО и отношения Ф0/Р1, Ф0/Р5. Эффективность отбора оценивалась при различной его интенсивности по реализованной наследуемости (h2) в группах отбора (табл. 1).

Таблица 1

Реализованная наследуемость (h2) показателей флуоресцентного зондирования в группах отбора у яровой мягкой пшеницы

Показатель

Интенсивность отбора

> kib01.wmf

i30

i20

i15

i10

Ф0

0,153

0,223

0,092

0,000

0,165

Ф5

0,253

0,223

0,092

0,257

0,165

Р1

0,000

0,000

0,000

0,000

0,013

Р5

0,000

0,208

0,279

0,394

0,255

Сос

0,143

0,250

0,111

0,200

0,364

Ф∞

0,250

0,250

0,462

0,600

0,688

Кос

0,175

0,214

0,247

0,213

0,322

ТЗО

0,073

0,224

0,375

0,250

0,482

Ф0/Р1

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

Ф0/Р5

0,154

0,190

0,191

0,119

0,329

Примечание. i30, i20, i15, i10 – отбор соответственно 30, 20, 15, 10 % лучших генотипов; > kib02.wmf – отбор генотипов лучших средней по популяции.

Из приведённых данных видно, что достаточную эффективность отбора при любых его вариантах продемонстрировали Ф5, Сос, Ф∞, Кос, Ф0/Р5. По Ф0 наиболее надёжен отбор при минимальной его интенсивности, а по ТЗО напротив – при его максимальной. По Р1 и Ф0/Р1 отбор не дал положительных результатов. Однако стоит отметить, что данный результат может быть справедлив только для данной комбинации [1, 2].

Для изучения наследуемости вышеозначенных показателей у озимой мягкой пшеницы была привлечена популяция F3–F4 (Л47/88 х Саратовская 8) из 38 семей. Особенностью этого опыта, кроме трёхкратной полевой повторности, оказались тяжёлые условия перезимовки, что привело к существенному изреживанию посевов. При этом лишь третья повторность воспроизводила в достаточной степени нормальные условия проведения полевого опыта. Несмотря на это, было решено проанализировать зерно всех трёх повторностей указанной популяции, произвести расчёты эффективности отбора по показателям флуоресцентного зондирования, сложившиеся же условия перезимовки – рассматривать как естественный селекционный фон, в условиях которого также ведётся отбор лучших форм. Возможность и эффективность такого отбора и стала одним из вопросов изучения в данном опыте.

Результаты исследования и их обсуждение

По результатам оценки зерна урожая F3 был смоделирован отбор лучших форм по девяти показателям флуоресцентного зондирования с разной степенью его интенсивности: 20, 15 и 10 % (i20, i15, i10) лучших линий. По результатам оценки зерна F4 был определён показатель реализованной наследуемости (h2) для каждого из изучаемых признаков в группах отбора. Расчёты проводились как по каждой полевой повторности, так и по средним значениям признаков. Нужно отметить, что, как и ожидалось, у двух первых полевых повторностей – наиболее пострадавших в ходе перезимовки, не было выявлено заметной h2 в группах отбора по большинству показателей флуоресцентного зондирования. Исключение составили лишь Ф0/Р1 и Ф0/Ф5. Поэтому для остальных характеристик представляли интерес результаты расчёта по третьей полевой повторности и по средним значениям из трёх полевых повторений (табл. 2).

Отношения Ф0/Р1 и Ф0/Р5, почти во всех вариантах отбора и по всем полевым повторениям, на этот раз показали невысокую наследуемость в группах отбора.

Однако следует обратить внимание на то, что наследуемость эта также носила устойчивый характер во всех рассматриваемых вариантах. При этом Ф0/Р1 имело преимущество. Так, при высокой жёсткости отбора (i10) по третьей полевой повторности и при интенсивности отбора 20 % при расчёте по средним из трёх полевых повторений данным – величина h2 оказалась вполне удовлетворительной. А вот величины Р1 и Р5 не показали обнадёживающего результата почти по всем рассматриваемым вариантам отбора. Р5 при максимальной его интенсивности при анализе зерна с полевой повторности наименее пострадавшей от неблагоприятной перезимовки показало высокую степень наследования в группе отбора. По данным этой же повторности показатели показали высокую h2 и критерии Сос и Кос, причём при всех интенсивностях отбора. При расчётах же по средним из трёх повторений данным h2 практически не выявлена.

В целом высокую наследуемость продемонстрировали показатели Ф5 и Ф∞ во всех рассматриваемых вариантах за исключением максимальной интенсивности отбора на третьей полевой повторности. Показатель ТЗО, напротив, показал хорошие результаты именно при такой интенсивности отбора – как на III повторности, так и при расчёте по средним данным.

Таким образом, расчёты показывают, что имеется вероятность относительно успешного отбора ценных по качеству зерна генотипов и в условиях сильной и неравномерной изреженности селекционного посева в силу неблагоприятных условий перезимовки. Для такого случая наиболее приемлемы показатели Ф0/Р1 и Ф0/Р5. В случае успешной перезимовки или наличии хотя бы одной неповреждённой полевой повторности предпочтение следует отдать таким показателям, как Сос, Кос, Ф5.

Таблица 2

Реализованная наследуемость (h2) показателей флуоресцентного зондирования у озимой пшеницы

Материал

Интенсивность отбора

i20

i15

i10

Ф5

III повторность

0,357

0,258

0,086

Средняя

0,389

0,350

0,208

Сос

III повторность

0,590

0,364

0,242

Средняя

0

0,067

0

Ф∞

III повторность

0,333

0,143

0

Средняя

0,666

0,500

0,500

Кос

III повторность

0,256

0,167

0,511

Средняя

0

0

0

ТЗО

III повторность

0,091

0,083

0,154

Средняя

0

0,083

0,231

Р1

III повторность

0

0

0

Средняя

0

0

0

Р5

III повторность

0

0,050

0,304

Средняя

0

0

0

Ф0/Р1

I повторность

0,006

0,010

0,006

II повторность

0,074

0,072

0,064

III повторность

0,085

0,053

0,087

Средняя

0,065

0,074

0,052

Ф0/Р5

I повторность

0,084

0,072

0,051

II повторность

0,036

0,041

0,033

III повторность

0,077

0,091

0,142

Средняя

0,138

0,085

0,086

С целью изучения воспроизводимости в потомствах данных флуоресцентного зондирования у твёрдой яровой пшеницы были привлечены 50 семей F4–F5 различного происхождения. Поскольку подавляющая часть из них не находилась в родстве, невозможно говорить о наследуемости и других генетических процессах при отборах в популяции. В данном случае показатель h2 используется как критерий эффективности отбора в селекционном питомнике (табл. 3).

Таблица 3

Эффективность отбора по h2 на качество зерна по показателям флуоресцентного зондирования у яровой твёрдой пшеницы

Показатели

Интенсивность отбора

> kib03.wmf

i20

i10

Ф0

0,305

0,190

0,024

Ф5

0,266

0,404

0,628

Р1

0,430

0,344

0,514

Р5

0,440

0,290

0,161

Сос

0,597

0,563

0,722

Ф∞

0,321

0,412

0,820

Кос

0,840

0,857

0,877

ТЗО

0,048

0,040

0,124

Ф0/Р1

0,994

1,038

0,918

Ф0/Р5

0,729

0,743

0,381

Примечание. i20, i10 – отбор соответственно 20, 10 % лучших генотипов; > kib04.wmf – отбор генотипов лучших средней по популяции.

По представленным данным видно, что эффективность отбора по большинству изучаемых показателей оказалась высокой во всех его вариантах. Исключение составил только ТЗО, по которому только при максимальной жёсткости отбора можно добиться удовлетворительных результатов. Отбор же по Ф0, напротив – должен быть минимально интенсивен.


Библиографическая ссылка

Кибкало И.А., Кайргалиев Д.В. НАСЛЕДУЕМОСТЬ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ФЛУОРЕСЦЕНТНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ, ТЕСТИРУЮЩИХ КАЧЕСТВО ЗЕРНА ПШЕНИЦЫ // Успехи современного естествознания. – 2016. – № 12-1. – С. 90-93;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=36267 (дата обращения: 03.04.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074