Российской федерации
Скачать 1.79 Mb.
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАБАРДИНО-БАЛКАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Х.М.БЕРБЕКОВА УДК 582.4; 581.5 № госрегистрации 01200905949 УТВЕРЖДАЮ Ректор д.т.н., проф. Б.С. Карамурзов _____________ « » октября 2010 г. О Т Ч Е Т по теме ПРОВЕДЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БОТАНИЧЕСКОГО САДА КАБАРДИНО-БАЛКАРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА им. Х.М.БЕРБЕКОВА (заключительный) Государственный контракт от «08» июня 2009 г. № 02.518.11.7174 Шифр «2009-07-1.8-00-06-094» по этапу № 4: Проведение исследований по геномному анализу, выявлению морфофизиологических критериев по выживанию редких и эндемичных видов растений Проректор по научно- исследовательской работе и информатизации А.П.Савинцев Руководитель темы А.Ю.Паритов Нальчик 2010 Список исполнителей
Р Е Ф Е Р А Т Отчет 147 с., 1 рис., 10 табл., 50 источников. ВИД, ГЕНОТИП, МОРФОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ, ЛИНИЯ, ЭНДЕМИК, ПОТЕНЦИАЛ, СЕЛЕКЦИЯ, САМООПЫЛЕННЫЕ, КУКУРУЗА, ЛИНИИ, АДАПТИВНАЯ СПОСОБНОСТЬ. Объектом исследования являются эндемичные растения и самоопыленные линии кукурузы для молекулярно-генетического анализа, селекции, определения адаптивного потенциала и морфофизиологических критериав адаптаций и онтогенеза, являющихся представителями флоры особо охраняемых территорий, а также используемых в практической деятельности и селекции высокопродуктивных сортов растений. Цель работы – молекулярно-генетический анализ эндемичных видов растений и линий кукурузы, селекция и изучение генетического контроля количественных признаков многопочатковых линий кукурузы и анализ их общей и специфической комбинационной способности, с целью определения параметров общей и специфической адаптивной способности генотипов, их стабильности, морфофизиологических этапов онтогенеза. В процессе работы проводились молекулярно-генетических анализ эндемичных видов растений и самоопыленных линий кукурузы, оценка адаптивного потенциала, генетический контроль признаков, и потенциала формирования многопочатковости, морфофизиологические исследования, экспериментальные исследования по стандартным методикам. Объектами изучения послужили эндемичные виды растений растения Digitalis grandiflora, Adonis vernalis и самоопыленные линии кукурузы, их молекулярно-генетический анализ, позволяющие выявить морфофизиологические адаптации, особенности селекции, возможности произрастания в регионах с комплексом физико-химических факторов среды. В результате исследований получены новые оригинальные данные, заметно пополняющие знания о морфофизиологии, генетике, экологии, структуре природных популяций эндемичных видов и селекции самоопыленных линий кукурузы. Полученные результаты позволят выявить генетическую составляющую количественных признаков у кукурузы, их адаптивный потенциал, генетическую структуры популяций эндемичных видов, определить морфофизиологические адаптации к факторам среды. На основании молекулярно-генетичеcкого анализа установлены уровень и состав генетического разнообразия популяций. Генетическая изменчивость у D. grandiflora и A. vernalis варьирует в узких пределах, несмотря на небольшую численность и изолированность. Количественные признаки у кукурузы в онтогенезе показали, что высота растений контролируется сложной системой, составные которой могут переопределяться в процессе индивидуального роста. Определено, что генетические составляющие, контролирующих становление количественных признаков у кукурузы в морфофизиологическом онтогенезе контролируется системой, составные которой могут переопределяться в процессе индивидуального развития. Основные показатели геномного анализа: высокая степень определения генетических компонентов эндемичных видов, количественных признаков самоопыленных линий кукурузы при определении структуры популяций и сортов с ценно-хозяйственными качествами. Степень внедрения — молекулярно-генетический анализ рекомендован для селекции растений, определения адаптивного потенциала, сохранения уникального генофонда эндемичных видов. Эффективность исследований позволила определить генетические составляющие эндемичных видов растений, их популяций, количественных признаков у кукурузы, общую и специфическую адаптивную способность, для дальнейшего сохранения уникального генофонда растений и перспективной селекции. Материалы работы используются при чтении в КБГУ на биологическом факультете курсов лекций «Генетика», «Эволюционное учение» и спецкурсов «Охрана флоры и фауны», «Селекция и семеноводство», «Теоретические основы систематики». СОДЕРЖАНИЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ ………………………………………………7 ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………………….8 ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ……………………………………………………………….12 1 Результаты, полученные на предыдущих этапах работ ……………………….12 2 Геномный анализ эндемичных и культурных видов, оценка адаптивного потенциала ….…….............................................................................20 2.1 Биологические особенности эндемичных видов растений Adonis vernalis L………………………………………………….….……………...23 2.2 Анализ генофондов эндемичных видов растений на основании оценок полиморфизма ……………………………………………..25 2.3 Молекулярно-генетическая паспортизация редких видов растений .….…...29 2.4 Генетический контроль количественных признаков кукурузы ...…………..32 2.5 Определение общей и специфической адаптивной способности, стабильности генотипов и дифференцирующей способности сред ……………41 3 Селекция самоопыляемых линий кукурузы и морфофизиологические критерии адаптаций .………....................................................................................49 3.1 Проблема взаимодействия генотип х среда в селекции растений ...............62 3.2 Эволюционно-генетические основы адаптивной способности и экологической стабильности генотипов ...................................................................65 3.3 Основные особенности адаптивной селекции растений ..…………….........76 3.4 Основа методики селекции и характеристика исходного материала ………83 3.5 Морфофизиологические особенности развития растений кукурузы и потенциал в формировании многопочатковости ……………………….……..93 3.6 Морфофизиологические этапы онтогенеза у самоопыленных линий кукурузы …………………………………………………………………..112 4 Технико-экономическая оценка результатов научно- исследовательской работы………………………………………………………..124 ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………...127 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ …………………………….130 ПРИЛОЖЕНИЕ А Перечень организаций-пользователей объекта научной инфраструктуры (БС КБГУ) за период выполнения контракта…………………………………………………………………………..138 ПРИЛОЖЕНИЕ Б Перечень публикаций, принятых к изданию по результатам выполнения контракта…………………………….……………143 ПРИЛОЖЕНИЕ В Перечень дипломных работ, подготовленных с использованием объекта научной инфраструктуры (БС КБГУ) за период выполнения контракта …………………………………………………………...145 ПРИЛОЖЕНИЕ Г Перечень диссертационных работ, подготовленных с использованием объекта научной инфраструктуры (БС КБГУ) за период выполнения контракта …………………………………………………………...146 ПРИЛОЖЕНИЕ Е Перечень патентов и поданных заявок на результаты интеллектуальной деятельности за период выполнения контракта…………...147 ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ КБГУ – Кабардино-Балкарский государственный университет ПЦР – полимеразная цепная реакция ОАС - общая адаптивная способность генотипов САС - специфическая адаптивная способность генотипов ВГС - взаимодействие генотип х среда СЦГ - селекционная ценность генотипа К – сравнительный коэффициент продуктивности Vp - варианса родительских линий; Vr - варианса гибридов родительского ряда; Vr - варианса средних потомств каждой родительской линии; Wr - варианса между гибридами r-го ряда и соответствующими им родителями и её среднее значение F1-P - средняя гибридов минус средняя родительских линий. D - аддитивный эффект; E - средовая варианса; h2 - алгебраическая сумма доминантных генов; H1 и H2 - положительные эффекты генов; F - компонент, отражающий направление доминирования. H1/D - средняя степень доминирования; F - относительная частота распределения доминантных и рецессивных аллелей у родительских сортов. h2/H2 - число генов или групп генов, которые при контролировании признака проявляют эффекты доминирования. IRAP - Inter-Retrotransposon Amplified Polymorphism (анализ полиморфных участков ДНК амплифицированных между ретротранспозонами) ISSR - Inter Simple Sequence Repeats (анализ полиморфных участков ДНК с одним или несколькими праймерами, не требующего предварительного клонирования). ВВЕДЕНИЕ Сохранение биологического разнообразия занимает особое место среди глобальных проблем современности. Основой биологического разнообразия является его генетическая компонента. Сокращение видового и генетического разнообразия представляет реальную угрозу для биосферы, поскольку устойчивость воспроизводства природных экосистем и агроэкосистем непосредственно связана с их генетически обусловленным потенциалом к адаптациям к меняющимся условиям окружающей среды. Впервые концепция о необходимости контроля и мобилизации мировых растительных ресурсов была разработана Н.И. Вавиловым, что легло в основу планомерной работы по созданию банков растительных ресурсов в разных странах. Популяционный подход остается наименее разработанным в области сохранения биоразнообразия растений, поскольку до сих пор отсутствуют общепринятые методы идентификации не только популяционных, но даже видовых особенностей генофондов. Анализ молекулярно-генетических маркеров полиморфизма белков и различных участков геномной ДНК позволил выявлять внутривидовое генетическое разнообразие, оценить гетерозиготность, реконструировать филогенетические взаимоотношения между видами и пространственные взаимосвязи между популяциями. В то же время, эффективность использования молекулярно-генетических маркеров для исследований генофондов до сих пор остается достаточно низкой из-за ограниченности количества локусов, доступных для одновременного генотипирования особей. Это требует поиска новых подходов одновременного молекулярного маркирования многих геномных участков, которые могли бы позволить создавать «геномный портрет» каждого отдельного индивидуума и, таким образом, наиболее объективно оценивать своеобразие генофондов популяций. Особую важность разработка таких методов имеет для решения главной проблемы в поддержании биоразнообразия - отбора наиболее типичных представителей популяций и создания генетически обоснованных программ по их сохранению. Проблема адаптации всегда занимала центральное место в эволюционной теории, а также в практике сельского хозяйства. Адаптация растений к новым условиям среды достигается за счет модификационной и генотипической изменчивости, то есть путем перестройки комплекса физиолого-биохимических и морфоанатомических признаков самого растения в онтогенезе и образования новых норм реакций в филогенезе. Стратегия биологической адаптации реализуется на разных уровнях развития живой материи. Под адаптивным потенциалом высших растений понимается их способность к выживанию, воспроизведению и саморазвитию в постоянно изменяющихся условиях внешней среды за счет взаимосвязанного функционирования генетических программ адаптации. Одной из важнейших характеристик адаптивного потенциала растений является их способность к саморегуляции. В настоящее время перед селекционерами стоит задача не только повысить продуктивность растений, но и сочетать ее с устойчивостью к абиотическим и биотическим условиям среды. В связи с этим внимание исследователей привлечено к разработке методов оценки устойчивости (стабильность, общая и специфическая адаптивная способность генотипа), а также к методам селекции с целью оптимизации этих важных свойств растений. В литературу прочно вошли термины «общая и специфическая адаптивная способность», отражающие общую реакцию генотипа во всей совокупности сред и специфическую реакцию в определенной среде. Однако пока отсутствуют методы оценки этих параметров. Изучение генотипов различных средах может также дать информацию о средах как фонах для отбора. В Российской Федерации валовые сборы зерна кукурузы в последние годы значительно уменьшились. Основные причины – сокращение посевов зерновой кукурузы, незначительная площадь на орошаемых землях; слабое внедрение высокопродуктивных гибридов, особенно ранних и среднеранних сроках созревания; отсутствие налаженного семеноводства гетерозисных гибридов. По питательности зерна по сравнению с другими растениями кукуруза стоит значительно выше. Зерно ее широко используют для кормовых (около 65% мирового производства), продовольственных целей (более 25%) и на сырье для промышленности (10%). В зеленой массе кукурузы содержится 1,5 – 2,7% сырого белка, 0,7 – 0,8% масла, 9 – 12% безазотистых экстрактивных веществ, 1,3 – 1,9% золы, 5 – 6% клетчатки, а также большое количество каротина (провитамина А). В решении задачи увеличения производство продуктов питания центральное место отведено производству продовольственного и фуражного зерна. В связи с этим важно разработать эффективные способы и методы создания сортов с высокой урожайностью и устойчивостью к различным экстремальным воздействиям. Научно – исследовательские учреждения РФ, занимающиеся селекцией кукурузы, решили многие вопросы, связанные с получением высокопродуктивных гибридов для различных почвенно-климатических зон страны, разработали методы выведения высоколизиновых, простых и многолинейных гибридов с использованием мирового генофонда кукурузы ВИР в нашей стране районирована в последние годы. В настоящее время по – прежнему актуальна идея Н.И. Вавилова о единении исследований селекционеров с генетиками, физиологами, биохимиками и специалистами по иммунитету растений. Без глубокого теоретического осмысления полученных научных результатов биологических и сельскохозяйственных исследований, без разработки новых современных методов селекции и знания исходного материала невозможно получение высокопродуктивных сортов и гибридов. Для достижения поставленной цели на 4-м этапе проекта нами решались следующие задачи: 1. определить общую и эффективную численность популяций, некоторые эколого-биологические особенности некоторых эндемичных видов растений; 2. исследовать генетическое разнообразие популяций некоторых эндемичных видов растений; 3. провести генетический контроль количественных признаков кукурузы и определить общую и специфическую адаптивную способность; 4. определить пути селекции самоопыленных линий кукурузы и морфофизиологические критерии адаптаций; 5. выявить проблемы взаимодействия генотипа и среды в селекции и эволюционно-генетические основы адаптивной способности; 6. изучить биологический потенциал используемого исходного материала в селекции и определить особенности у них формирования початков; 7. определить морфофизиологические особенности адаптаций в морфофизиологическом онтогенезе кукурузы и потенциал в формировании многопочатковости. В результате проведения данного этапа НИР получены новые оригинальные данные, пополняющие генетический фонд, селекцию растений, охрану популяций эндемичных видов региональной флоры и рациональное природопользование. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Российской федерации приказ Российской Федерации об охране здоровья граждан от 22 июля 1993 г. N 5487-1 (Ведомости Съезда народных депутатов Российской Федерации... | | Без гражданства в российской федерации Российской Федерации, на свободное передвижение, выбор места пребывания и жительства в пределах Российской Федерации и других прав... |
 | Доклад Правительства Российской Федерации Президенту Российской Федерации... «О мерах по реализации Указа Президента Российской Федерации от 28 июня 2007 г. №825 «Об оценке эффективности деятельности органов... | | Национальный стандарт российской федерации Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-фз "О техническом... |
| Национальный стандарт российской федерации Цели и принципы стандартизации в российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. №184-фз «О техническом... | | Министерство экономического развития российской федерации Указом Президента Российской Федерации от 01. 02. 2005 n 112 "О конкурсе на замещение вакантной должности государственной гражданской... |
| Комплексная программа 5-11 классы Под общей редакцией А. Т. Смирнова Конституции Российской Федерации и федеральных законов Российской Федерации в области безопасности жизнедеятельности, Стратегии национальной... | | Национальный стандарт российской федерации автомобили скорой медицинской помощи Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-фз "О техническом... |
| Комментарий к уголовно-процессуальному кодексу российской федерации Смирнов А. В., доктор юридических наук, профессор, советник Конституционного Суда Российской Федерации, действительный государственный... | | Министерство здравоохранения российской федерации главный государственный санитарный врач Российской Федерации, 1999, n 14, ст. 1650) и "Положения о государственном санитарно-эпидемиологическом нормировании", утвержденного... |
| Министерство здравоохранения российской федерации главный государственный санитарный врач Российской Федерации, 1999, n 14, ст. 1650) и "Положения о государственном санитарно-эпидемиологическом нормировании", утвержденного... | | Министерство здравоохранения российской федерации главный государственный санитарный врач Российской Федерации, 1999, n 14, ст. 1650) и "Положения о государственном санитарно-эпидемиологическом нормировании", утвержденного... |
| Утверждаю Президент Российской Федерации В. Путин стратегия развития... Российской Федерации в Арктике на период до 2020 года и дальнейшую перспективу, утвержденных Президентом Российской Федерации 18... | | Министерство связи и массовых коммуникаций российской федерации Российской Федерации от 1 февраля 2005 г n 112 "О конкурсе на замещение вакантной должности государственной гражданской службы Российской... |
| Национальный стандарт российской федерации гост р 53423- 2009 Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. №184-фз «О техническом... | | Об утверждении порядка Основ законодательства Российской Федерации об охране здоровья граждан от 22 июля 1993 г. N 5487-1 (Ведомости Съезда народных депутатов... |
