Cимбиотическая фиксация атмосферного азота у бобовых растений как генетико- селекционный признак
https://doi.org/10.18699/VJ15.005
Аннотация
Обобщены результаты многолетних исследований по симбиогенетике и селекции зернобобовых культур на примере гороха Pisum sativum L. С использованием метода химического и радиационного мутагенеза на разных сортах гороха создана и генетически изучена коллекция симбиотических мутантов. Установлены разные sym-гены. Из большой группы симбиотических мутантов для селекционных целей выделено два типа – супер- и гиперклубеньковые. Суперклубеньковые мутанты – рецессивные, а гиперклубеньковые – доминантные. Среди изученных сортов гороха выделены гиперклубеньковые мутанты, в основном среди стародавних сортов. Однако сорта резко различались между собой по степени гипернодуляции. Для разработки селекционных методов на повышение азотфиксации выбраны формы, маркированные рецессивными генами супернодуляции (nod4) и доминантными генами гипернодуляции (Nod5). Разработан рекуррентный метод использования симбиотических мутантов в селекции гороха на повышение азотфиксации. Лучшие результаты получены при объединении в одном генотипе гороха двух sym-генов – доминантного гена гипернодуляции Nod5 и рецессивного гена супернодуляции nod4. Создана серия рекуррентных линий, одновременно маркированных этими двумя генами.
В настоящее время эти линии используются в селекции как доноры на повышение азотфиксации при хорошей продуктивности. Кроме того, это хорошие предшественники для последующих культур. После уборки таких форм в почве накапливается большое количество корневой и бактериальной биомассы с повышенным содержанием азота. Причем этот азот пролонгируется на несколько лет, тогда как минеральный – быстро вымывается дождями и снегом. Эндемичные формы гороха, происходящие из разных регионов, можно с успехом использовать в качестве исходного материала в селекции на повышение азотфиксации. Лучшие результаты получены в опытах с формами из Египта и Сирии. Проведена оценка
по нодуляции и активности азотфиксации 7 сортов трех перспективных линий гороха селекции СибНИИРС.
Об авторах
К. К. Сидорова
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, Россия
Россия
Россия
М. Н. Гляненко
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, Россия
Россия
Россия
Т. М. Мищенко
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, Россия
Россия
Россия
Е. Ю. Власова
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, Россия
Россия
Россия
В. К. Шумный
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия;
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет», Новосибирск, Россия
Россия
Россия
Список литературы
1. Биологическая фиксация азота (Отв. ред. В.К. Шумный, К.К. Сидорова). Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние СССР, 1991.
2. Борисов А.Ю., Штарк О.Ю., Жуков В.А., Неманкин Т.А., Наумкина Т.С., Пинаев А.Г., Ахтемова Г.А., Ворошилова В.А., Овчинникова Е.С., Рычагова Т.С., Цыганов В.Е., Жернаков А.И., Кузнецова Е.В., Гришина О.А., Сулима А.С., Федорина Я.В., Чеботарь В.К., Бисселинг Т., Лемансо Ф., Джианиназзи-Пирсон В., Ратэ П., Санхуан Х., Стоугаард Й., Берг Г., Макфи К., Эллис Н., Тихонович И.А. Взаимодействие бобовых с полезными почвенными микроорганизмами: от генов растений к сортам. С.-х. биология. 2011;3:41-47.
3. Омельянюк Л.В., Сидорова К.К., Шумный В.К. Изучение симбиотических признаков – нодуляции и азотфиксации – у районированных сортов и перспективных линий гороха (Pisum sativum L.) при выращивании растений на двух фонах питания азотом. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2013;17(3): 202-207.
4. Сидорова К.К., Гончарова А.В., Гончаров П.Л., Шумный В.К. Селекция кормового гороха (Pisum sativum L.) на повышение азотфиксации с использованием симбиотических мутантов. С.-х. биология. 2012;1:105-109.
5. Сидорова К.К., Назарюк В.М., Шумный В.К., Кленова М.И. Новая модель для определения эффективности бобово-ризобиального симбиоза. Докл. АН. 2001;380(2):283-285.
6. Сидорова К.К., Столярова С.Н., Катышева В.Б. Азотфиксирующая активность у мутантов гороха. Генетика. 1987;23(7): 1218-1221.
7. Сидорова К.К., Ужинцева Л.П. Локализация мутантного гена nod4, контролирующего супернодуляцию у гороха. Докл. АН. 1994;336(6):847-849.
8. Сидорова К.К., Шумный В.К. Новый ген гороха (Pisum sativum L.) Nod5-nod5, контролирующий нодуляцию. Докл. АН. 1997; 353(5):703-704.
9. Сидорова К.К., Шумный В.К. Генетика симбиотической азотфиксации и основы селекции для самоопыляющихся бобовых культур (на примере Pisum sativum L.). Генетика. 1999;35(11):1550-1557.
10. Сидорова К.К., Шумный В.К., Мищенко Т.М. Хромосомная локализация гена Nod5, контролирующего нодуляцию у гороха. Докл. АН. 1999;367(6):851-852.
11. Сидорова К.К., Шумный В.К. Создание и генетическое изучение коллекции симбиотических мутантов гороха (Pisum sativum L.). Генетика. 2003;39(4):501-509.
12. Сидорова К.К., Шумный В.К. Симбиотические мутанты гороха (Pisum sativum L.) – важный генетический источник для селекции на повышение азотфиксации. Докл. АН. 2014;454(5): 612-614.
13. Сидорова К.К., Шумный В.К., Власова Е.Ю., Гляненко М.Н, Мищенко Т.М., Майстренко Г.Г. Симбиогенетика и селекция макросимбионта на повышение азотфиксации на примере гороха (Pisum sativum L.). Информационный вестник ВОГиС. 2010б;14(2):357-374.
14. Сидорова К.К., Шумный В.К., Гляненко М.Н., Власова Е.Ю., Мищенко Т.М. Генетический потенциал местных эндемичных форм гороха Pisum sativum L. по признакам азотфиксации и продуктивности. Генетика. 2014;50(1):35-43.
15. Сидорова К.К., Шумный В.К., Гончарова А.В., Гончаров П.Л. Использование симбиотических мутантов гороха для повышения нодуляции и азотфиксации. Докл. АН. 2010а;434(3): 427-429.
16. Тихонович И.А., Алисова С.М., Четкова С.А., Берестецкий О.А. Повышение эффективности азотфиксации путем отбора линий гороха по активности нитрогеназы. С.-х. биология. 1987;2:29-34.
17. Тихонович И.А., Проворов Н.А. Сельскохозяйственная микробиология как основа экологически устойчивого агропроизводства: фундаментальные и прикладные аспекты. С.-х. биология. 2011;3:3-9.
18. Холодарь А.В., Сидорова К.К., Шумный В.К. Уровень индолил-3-уксусной кислоты и гиббереллинов в корнях симбиотических мутантов гороха (Pisum sativum L.). Генетика. 2001;37(11):1517-1521.
19. Штарк О.Ю., Данилова Т.Н., Наумкина Т.С., Васильчиков А.Г., Чеботарь В.К., Казаков А.Е., Жернаков А.И., Неманкин Т.А., Прилепская Н.А., Борисов А.Ю., Тихонович И.А. Анализ исходного материала гороха посевного (Pisum sativum L.) для селекции сортов с высоким симбиотическим потенциалом и выбор параметров его оценки. Экол. генетика. 2006;4(2):22-28.
20. Duc G., Messager A. Mutagenesis of pea (Pisum sativum L.) and the isolation of mutants for nodulation and nitrogen fixation. Plant Sci. 1989;60:207-213.
21. Gresshoff P.M. Molecular genetic analyses of nodulation genes in soybean. Plant Breed. Rev. 1993;11:275-318.
22. Jacobsen E., Nijdam H.A. A mutant showing efficient nodulation in the presence of nitrate. Pisum Newslett. 1983;15:31-32.
23. Kneen B.E., LaRue T.A. Induced symbiosis mutants of pea (Pisum sativum) and sweet clover (Melilotus alba annual). Plant Sci. 1988;58:177–182.
24. Sidorova K.K. Use of supernodulating mutants in pea breeding. Pisum Genetics. 2011;43:17-19.
25. Sidorova K.K., Shumny V.K., Mischenko T.M., Vlasova E.Yu. A new gene for supernodulation in pea: nod6. Pisum Genet. 2003;35: 28-29.
Рецензия
Просмотров:
921
Послать статью по эл. почте 