Preview

Вавиловский журнал генетики и селекции

Расширенный поиск

Генетический контроль признаков, связанных с усвоением фосфора у сортов риса (Oryza sativa L.)

https://doi.org/10.18699/VJ15.025

Полный текст:

Аннотация

Цель данного исследования – выявление генетического материала, характеризующегося высокой скоростью роста и максимальными размерами корневой системы; изучение полиморфизма российских и зарубежных сортов риса по маркерам, связанным с генами, определяющими эффективное использование фосфора; установление возможности использования перечисленных в статье SSR маркеров (Simple Sequence Repeats – простые повторяющиеся последовательности) для интрогрессии локализованных ранее генов и разделение образцов-доноров, выявляемых в российской генплазме, на группы с высокой вероятностью формирования устойчивости за счет различных генетических механизмов. Обсуждаются признаки, определяющие интенсивность поглощения фосфора сортами риса, и их наследование. Изучен полиморфизм 72 образцов риса российской и зарубежной селекции по скорости формирования корневой системы и ее размерам при созревании. Максимальная скорость формирования корневой системы характерна для сортов: Лиман, Арборио, Дальневосточный, Seleniо, Oceano, Атлант, Musa, Фонтан, Cerere, Шарм, Серпантин, Ханкайский 52, Лидер, Боярин, Дружный. Российские образцы характеризовались более высокой скоростью роста по сравнению с итальянскими. В фазу созревания масса корня у сортов риса варьировала от 1,5 до 4,5 г, максимальной массой корня характеризовались сорта: Карнизе, Рапан, Оникс, Г-57; длина корня у сортов риса варьировала от 17 до 26 см. Максимальные значения отмечены у сортов: Д 25-2, Г 75-5, Рыжик, Г-52, Крепыш, Снежинка. Полиморфизм российских и зарубежных сортов по всем изучаемым SSR локусам, связанным с генами, определяющими усвоение фосфора, показал наличие возможности проведения маркерной селекции в отношении этого признака в изученной генплазме. Максимальное число аллелей отмечено при использовании маркера RM 247, расположенного на хромосоме 12. 

Об авторах

Ю. К. Гончарова
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт риса, Краснодар, пос. Белозерный, Россия
Россия


Е. М. Харитонов
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт риса, Краснодар, пос. Белозерный, Россия
Россия


Список литературы

1. Гончарова Ю.К., Литвинова Е.В., Очкас Н.А. Генетика признаков, обеспечивающих эффективность минерального питания у риса. Тр. Кубанского гос. аграрного ун-та. 2010б.

2. Гончарова Ю.К. Наследование признаков, определяющих физиологический базис гетерозиса у гибридов риса. С.-х. биология. 2010;5:72-78.

3. Гончарова Ю.К. Селективная элиминация аллелей при получении дигаплоидных линий в культуре пыльников риса. Генетика. 2013;49(2):196-203.

4. Гончарова Ю.К., Харитонов Е.М., Литвинова Е.В. Природа гетерозисного эффекта. Докл. РАСХН. 2010а;(4):10-11.

5. Гончарова Ю.К., Харитонов Е.М. Повышение продуктивности межподвидовых гибридов риса. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2012;16(4):556-565.

6. Харитонов Е.М., Гончарова Ю.К. Механизм солеустойчивости российских сортов риса. Аграрный вестн. Урала. 2010;8(74):45-47.

7. Харитонов Е.М., Гончарова Ю.К. Эффективность минерального питания риса. Докл. РАСХН. 2011;(2):10-12.

8. Batjes N.H. A world data set of derived soil properties by FAOUNESCO soil unit for global modeling. Soil Use Manage. 1997;13:9-16.

9. Chin J.H., Gamuyao R., Dalid C., Bustamam M., Prasetiyono J., Moeljopawiro S., Wissuwa M., Heuerm S. Developing Rice with High Yield under Phosphorus Deficiency: Pup1 Sequence to Application. Plant Physiol. 2011;156:1202-1216.

10. Dobermann A., Fairhurst T. Phosphorus deficiency. Rice: nutrient disorders and nutrient management. International Rice Res. Institute, Los Ban ̃os, Philippines. 2000.

11. Fageria N.K., Baligar V.C. Upland rice genotypes evaluation for phosphorus use efficiency. J. Plant Nutr. 1997;20:499-509.

12. Goncharova Y.K. Inheritance of heat resistance in rice. Russ. J. Genet.: Applied Res. 2011;1(3):248-251 .

13. Guimil S., Chang H.S., Zhu T., Sesma A., Osbourn A., Roux C., Ioannidis V., Oakeley E.J., Docquier M., Descombes P., Briggs S.P., Paszkowski U. Comparative transcriptomics of rice reveals an ancient pattern of response to microbial colonization. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2005;102:8066-8070.

14. Hammond J.P., Broadley M.R., White P.J. Genetic responses to phosphorus deficiency. Ann. Bot. 2004;94:323-332.

15. Kirk G.D., George T., Courtois B., Senadhira D. Opportunities to improve phosphorus efficiency and soil fertility in rainfed lowland and upland rice ecosystems. Field Crops Res. 1998;56:73-92.

16. Lambers H., Shane M.W., Cramer M.D., Pearse S.J., Veneklaas E.J. Root structure and functioning for efficient acquisition of phosphorus: matching morphological and physiological traits. Ann. Bot. 2006; 98:693-713.

17. Marschner P., Solaiman Z., Rengel Z. Rhizosphere properties of Poaceae genotypes under P-limiting conditions. Plant Soil. 2006;283:11-24.

18. Misson J., Raghothama K.G., Jain A., Jouhet J., Block M. A., Bligny R., Ortet P., Creff A., Somerville S., Rolland N., Doumas P., Nacry P., Herrerra-Estrella L., Nussaume L., Thibaud M.C. A genome-wide transcriptional analysis using Arabidopsis thaliana Affymetrix gene chips determined plant responses to phosphate deprivation. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2005;102:11934-11939.

19. Morcuende R., Bari R., Gibon Y., Zheng W., Pant B.D., Blasing O., Usadel B., Czechowski T., Udvardi M.K., Stitt M., Scheible W.R. Genome-wide reprogramming of metabolism and regulatorynetworks of Arabidopsis in response to phosphorus. Plant Cell Environ. 2007;30:85-112.

20. Nguyen B.D., Brar D.S., Bui B.C., Nguyen T.V., Pham L.N., Nguyen H.T. Identification and mapping of the QTL for aluminum tolerance introgressed from the new source, Oryzarufipogon Griff., into indica rice (Oryza sativa L.). Theor. Appl. Genet. 2003;106:583-593.

21. Nguyen T.L., Bui C.B. Mapping QTLs for phosphorus deficiency tolerance in rice (Oryzasativa L.). Omon Rice. 2006;14:1-9.

22. Ni J.J., Wu P., Senadhira D., Huang N. Mapping QTLs for phosphorus deficiency tolerance in rice (Oryza sativa L.). Theor. Appl. Genet. 1998;97:1361-1369.

23. Рariasca-Tanaka J., Satoh K., Rose T., Mauleon R., Wissuwa M. Stress response versus stress tolerance: a transcriptome analysis of two rice lines contrast in tolerance to phosphorus deficiency. Rice. 2009;2:167-185.

24. Peng S., Ismail A.M. Physiological basis of yield and environmental adaptation in rice. (Eds H.T. Nguyen, A. Blum). Physiology and biotechnology integration for plant breeding. N.Y.: Marcel Dekker, 2004.

25. Radersma S., Grierson P.F. Phosphorus mobilisation in agroforestry: organic anions, phosphatase activity and phosphorus fractions in the rhizosphere. Plant Soil. 2004;259:209-219.

26. Rengel Z., Romheld V., Marschner H. Uptake of zinc and iron by wheat genotypes differing in tolerance to zinc deficiency. J. Plant Physiol. 1998;152:433-438.

27. Richardson A.E., Hadobas P.A., Hayes J.E. Extracellular secretion of Aspergillus phytase from Arabidopsis roots enables plants to obtain phosphorus from phytate. Plant J. 2001;256:641-649.

28. Runge-Metzger A. Closing the cycle: obstacles to efficient P management for improved global food security. Ed. H. Tiessen. Phosphorus in the global environment: transfers, cycles and management. N.Y.: Wiley, 1995.

29. Shane M.W., Lambers H. Cluster roots: a curiosity in context. Plant Soil. 2005;274:99-123.

30. Shimizu A., Yanagihara S., Kawasaki S., Ikehashi H. Phosphorus deficiency – induced root elongation and its QTL in rice (Oryza sativa L.). Theor. Appl. Genet. 2004;109:1361-1368.

31. Su J., Xiao Y., Li M., Liu Q., Li B., Tong Y., Jia J., Li Z. Mapping QTLs for phosphorus-deficiency tolerance at wheat seedling stage. Plant and Soil. 2006;281:25-36.

32. Suzuki M.T., Takashi T., Satoshi W., Shinpei M., Junshi Y., Naoki K., Shoshi K., Hiromi N., Satoshi M., Naoko K.N. Biosynthesis and secretion of mugineic acid family phytosidero phores in zinc deficient barley. Plant J. 2006;48:85-97.

33. Wissuwa M. How do plants achieve tolerance to phosphorus deficiency? Small causes with big effects. Plant Physiol. 2003;133:1947-1958.

34. Wissuwa M. Combining a modeling with a genetic approach in establishing associations between genetic and physiological effects in relation to phosphorus uptake. Plant Soil. 2005;269:57-68.

35. Wissuwa M., Ae N. Genotypic variation for tolerance to phosphorus deficiency in rice and the potential for its exploitation in rice improvement. Plant Breeding. 2001;120:43-48.

36. Wissuwa M., Gamat G., Ismail A.M. Is root growth under phosphorus deficiency affected by source or sink limitations. J. Exp. Bot. 2005; 56:1943-1950.

37. Wissuwa M., Wegner J., Ae N., Yano M. Substitution mapping of Pup1: a major QTL increasing phosphorus uptake of rice from a phosphorus-deficient soil. Theor. Appl. Genet. 2002;105:890-897.

38. Xu Y., Crouch J.H. Marker-assisted selection in plant breeding: from publications to practice. Crop Sci. 2008;48:391-407.

39. Ye G., Smith K.F. Marker-assisted Gene Pyramiding for Cultivar development. Plant Breed. Rev. 2010;33:234.

40. Zhang Y.J., Dong Y.J., Zhang J.Z., Xiao K., Xu J.L., Terao H. Mapping QTLs for deficiency phosphorus response to root-growth of rice seedling. Rice Genet. Newslett. 2006;25:36-37.


Просмотров: 128


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


ISSN 2500-0462 (Print)
ISSN 2500-3259 (Online)