Селекцияға қажетті бастапқы материалдар тұқым, сорт және штамм

Айтылған екі қоздырғыштың белгілерінің көрінуі бірдей. Ауруға шалдыққан өсімдіктердің масақтары ұзақ уақыт жасыл болып қала береді, дені сау өсімдіктен сыртқы  түрінде айырмашылық аз болады.

Патогендер бидайдың көп түрінде масақтарының қысқаруына әкеп соғады. Түктенген масақтар түктілік қасиетін жоғалтып, кейде мұртшалары түсіп қалады. Осылайша, аурудың қоздырғышы «өсімдікте» едәуір морфологиялық өзгергіштікті тудырады. Қатты қара күйе ауруына шалдыққан өсімдіктер сары тат, фузариоз, гельминтоспориозды қабылдағыш болып келеді. Зақымдалған өсімдіктердің суыққа төзімділігі төмендейді. Ауру өсімдіктің мүшелерінің дамуы сау өсімдікке қарағанда кешеуілдеп дамиды, ол мың дәннің салмағын едәуір төмендетеді. Қатты қара күйемен күресуде химиялық әдістен басқа көптеген тәсілдердің жетістіктеріне қарамастан дәнді дақылдардың ауруға шалдығуы маңызды орын алып отыр [12].  

Бидай төзімділігінің негізі ядролық Bt гендері - саңырауқұлақтың жаңа расалары пайда болса тиімділіктерін  жоғалтады. Сорттардың патогенді төзімділік селекциясы қиыншылық тудырады, бұл аурудың табиғаты нашар зерттелген. 

Қазіргі кезде дәнді себер алдында дәрілеуге қарамастан, бидайдың қатты қара күйе ауруымен зақымдануы, Қазақстанның егістік алқаптарындағы басты мәселе болып отыр. Онымен күресудің азғантай босаңсуы, аурудың эпифитотиялы дамуына әкеліп соғады. Соңғы жылдары күздік бидайларда қатты қара күйенің қалыптасу себебі-өндірістерде қабылдағыш сорттардың кең таралуы болып отыр. Сондықтан, фитопатогендерге және Tilletia caries-ке ұзақ уақыт төзімділікті сақтайтын сорттарды шығару маңызды мәселе болып отыр. Бұл үшін донор сорттар қажет, оларды іздеумен селекционерлер мен фитопатологтар айналысады [12].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

І.8  Буданды некроздың генетикасы

 

Селекциялық-генетикалық зерттеулерде будандық некроздың генетикалық детирминациясы, фенотиптік көрінуі, некроздық өсімдікте фенотипті және биохимиялық көрсеткіштердің өзгеруі, летальды гендердің геногеографиясы туралы мәселелер маңызды орын алады.

Некроз гендері туралы ақпараттар тәжірбиелік селекция үшін өте қажет. Ne1 және Ne2 комплементарлы гендері Triticum L. туысының түраралық және түрішілік гибридизациясында гендердің тасымалдануына кедергі болады. В.А.Пухальский, Е.Н.Белинская бұрынғы СССР республикаларының селекциясында күздік жұмсақ бидайдың 135 генотипінің  Ne2 гені 39,3 пайызын құраса, 60 пайызы буданды некроз генінен бос, тек бір ғана сорттың генотипінде Ne1 (0,7%) бар екендігі анықталды. Қазіргі заманғы селекция Ne2 генінің  аллельдерін бірқатар аймақтарға таралуына әсерін тигізетіндігі және оның бастапқы материалды таңдау ерекшелігіне байланыстылығы анықталды [22].

Ne2 аллелінің  рецессивті nе2 аллелінен селективті  артықшылығы жоқ екендігі көрсетілді. Бидайдың тетраплоидтты түрлерінің  бірінші ұрпақтарының будандарынан  летальдылық немесе сублетальділік  тудыратын гендерінің арасынан  буданды некроз гендері жақсы зерттелген [17]. Мұндай жағдайда, Ғ1 будандарының өлуі жапырағының біртіндеп жойыла бастауынан жүреді. Бұл құбылысты алғаш рет Л.Л. Декапрелевич сипаттаған [20]. Ол түрішілік (T. aestivum x T. aestivum) және түраралық (T. aestivum x T.durum; T. aestivum x T. monococcum) будандардың бірінші ұрпақтарының өлуімен күйзелуін байқап, оның летальды және жартылай летальды факторлардың әсері біріккен кезде көрінетіндігін айтты.

Кейінірек, буданды некроз Ne1 және Ne2 гендерінің комплементарлы әсерінен болатындығы және олар 5В¹ мен 2В (2-5) хромосомаларында орналасатындығы анықталды. 

Ертеректе буданды некрозды Е.А.Кобальтова байқаған болатын. Ол жұмсақ бидайлар Тейская 70 және Калифорния 352-ні T.durum және T.polonicum-ның әртүрлі үлгілерімен шағылыстырудан бірінші ұрпақтардың өле бастағанын жазған [15]. Оның Л.Л. Декапрелевичтен ерекшелігі, хромосомалық жиынтықтың бұзылуынан осындай құбылыс жүреді деп түсіндірді, кейіннен бұл пікірдің дұрыс еместігі анықталды.

И. А. Костюченканың [17] мәліметі бойынша  буданды некрозды екі доминантты аллельді емес комплементарлы гендердің әсері тудырып, некрозды және қалыпты өсімдіктер 9:7 қатынасындағы сублетальды комбинацияларға ажырайды.

Бұрынырақта, 50-ші жылдардан бастап буданды некроз құбылысын зерттеуге көп еңбектер жазылды [22]. Зерттеушілер  Ғ1-дегі будандардың летальдылығын ғана сипаттап қоймай, сонымен қатар бұл феноменнің генетикалық мәнін ашуға тырысты. Буданды некрозды зерттеудің ең биік шыңы өткен ғасырдың 70-80-і жылдары болды. Ең көп зерттеулер  Голландия, Жапония, СССР. Бидайдың буданды некроз геннің таралуының  түрлік және сорттық өзгешеліктері,  аборигенді және селекциялық сорттардың некроздық генотиптерін кеңірек қарастыру, геногеография бойынша тереңірек зерттеулер жүргізуге жол ашты. Бұл зерттеулер әртүрлі аймақтар мен континенттердегі бидайлардың филогенетикалық байланысын анықтауда, сонымен қатар некроздық генотиптердің қазіргі заманғы селекциядағы кездесу жиілігін талдауға мүмкіндік береді. Жұмсақ бидайдың күздік және жаздық формаларында будандық некроздың кездесу жиілігіндегі айырмашылық көрсетілді. Жаздық формаларында   Ne1 геномы жиірек кездессе, ал күздік бидайларда Ne2 гені көп кездеседі [19]. Бұл айырмашылықтар аборигенді сорттар мен селекциялық сорттар үшін де анықталған. Ғ2-де некрозды және қалыпты өсімдікке 9:7 қатынасының ажырау процесін сипаттайтын еңбектер көптеп жарияланды. Ғ2-дегі  некрозды  комбинацияларда 27:37,  5:11, 9:55 және 19:45  ажыраулар жиі кездеседі. 27:37 ажырау процесі   Ne1, Ne2 гендерінің әсерінен және il – Ne ингибитор гендерінің рецессивті гомозиготалы жағдайда будандық некроздың әсерін басатындығы анықталды. 19:45 ажырау процесі белгілі жағдайда (генотиптің орта, сыртқы орта факторлары)  il – Ne гені рецессивті гомозиготалы жағдайда ғана белсенді болып қоймай буданды некроздың ені, екі есе мөлшердегі гетерозиготасында да белсенділік көрсетеді. [17]. Екінші ұрпақтың (Ғ2) 5:11 қатынасындағы ажырауы Ғ1-де байқалмайтын буданды некроздың әлсіз аллельді гендерінің комплементациясының комбинациясын береді. Мұндай көзқарасты Пухальский де қолдайды. Оның пікірінше Ғ1-дегі буданды некроз белгілерінің байқалмай Ғ2-дегі буданды комбинацияның некрозды және қалыпты өсімдікке ажырауы, үш гендердің - Ne1, Ne2 және олардың гомо- немесе гетерозиготалы  жағдайда буданды некрозды басатын доминантты il – Ne  ингибитор  генінің әрекеттесуінен болады [18].

Буданды некроз құбылысынан жинақталған деректер жұмсақ бидайдағы буданды некроз гендерін локализациялауға мүмкіндік береді. Бидайдың ауылшаруашылығына  құнды белгілерінің гендерін белгілі хромосомада локализациялау және жергілікті селекцияда жақсы сорттардың хромосомасына гендерді ауыстырудың маңызы өте зор, өйткені, селекцияның эмперикалық түрінен хромосомалық инженерия арқылы сорттың сапасы мен қасиетін бағыттап өзгертуге жол ашылады [20].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

І.9  Бидайда буданды некроз гендерінің географиялық таралуы

 

Жер шарының әртүрлі аймақтарындағы өсірілетін бидай популяциясындағы буданды некрозды зерттеу, Triticum L түрінің эволюциясына байланысты сұрақтарды шешуде  үлкен маңызы бар. Некрозды гендердің  таралуы жайындағы ақпарат өз кезегінде, бұл өсімдіктер ресурстарының генетикалық және ботаника – географиялық зерттеулерін тығыз байланыстырады [19].  Ne1 гені Оңтүстік Франция, Италия, Турция, Индия және Қытайда таралған сорттарда кездеседі. Солтүстік Франция, Югославия, Венгрия, Щвецария, Германия және т.б. европалық елдердегі сорттарда  Ne2 гендері таралған. Щвеция мен Норвегия сорттарында некроз гендерінен түгелдей арылған, ал Финляндияның 86,7 % сорты буданды некроздан арылған және 13,3% ғана Ne2 генін алып жүреді [18].

Пакистаннан, Ауғанстаннан және Ираннан алынған бидайларды зерттеу нәтижелері, оларда  Ne2 генінің жоқ екендігін көрсетті. Сонымен қатар, бұл аймақтың популяциясының көпшілігінде бұл гендер болмайды (генотип  ne1 ne2). Дәл осындай Тибеттен алынған бидайларда буданды некроз гендері Ne2 (64.7%) мен  Ne1 (35,3 %) гендерін алып жүрмейтін формалар басым болды. Тибет бидайларының популяциясында Ne2 гені табылмаған.

АҚШ бидайының генотипінде  Ne1-де, Ne2-де гендері кездеседі, соның ішінде Ne2 гені басым болады. Бұл Европадан Америкаға бидай сорттарының интродукциясының кең түрде орын алғандығын көрсетеді. Орталық Европадағы  Ne2 генінің жиілігі 38-46%, ал АҚШ-та 34-87%, Мексиканың сорттары Ne2 генін алып жүреді  [20].

Жапониялық  бидайларда , көбінесе  Ne1 гені таралған (30 %), тек Жапонияның Солтүстігіндегі сорттарда ғана Ne2 гені кездеседі. Бұл ген негізінде Хоккайдо аралында кең таралған. Бұл генді осы аймаққа Америка мен Орталық Европадан әкелген деп ойлайды.

Турция мен Египеттің популяциясында  Ne1 гені 46-80 % жиілікте кездеседі. Ne1 гені Индияның бидайында басым кездеседі.

Австралия бидайлары  мен мұхитты аймақтарда буданды некроз қалыптаспайтын өсімдіктер басым (55,5 %). Ne1 гені 25,3 % сорттарда , ал Ne2 гені 19,2 % сортта кездеседі. Бұл ақпарат Австралиялық бидайлардың филогениясын нақты сипаттауда маңызды болып табылады. Австралиядағы бидай дақылдарын салыстырмалы түрде қарайтын болсақ, кеш дамыған, бірақ Н.И. Вавиловтың пікірінше, дүниежүзіндегі бірде-бір елдің селекционерлері осылайша түрішілік және түр аралық шағылыстыруды интенсивті түрде пайдаланбаған [18]. Шағылыстыру үшін негізгі бастапқы материалды бидай өндіретін ірі елдерден – АҚШ, Канада, Индия, сонымен қатар, Египет және Италиядан алған. Сонымен, австралиялық сорттардың шығу тегіне  Ne1 генінің популяциясы тараған аймақтың формалары Индиялық , Италиялық, Египеттік бидайлар кіреді. Жерорта теңізі- қара теңіз –Байкал –Жапония бағыты  Ne1 мен Ne2 генінің таралу аудандарын бөліп тұруда деген пікір бар. Негізінен Ne1 гені оңтүстік және шығыс аймақтарға қарай таралса, ал Ne2 гені – солтүстік және батыс бағытта таралған,  Ne1w  аллелі негізінен 2 аймаққа таралған, біріншісі Италия, Францияның оңтүстігі, Испания мен Португалияның солтүстігін алып жатса, осы аймаққа Албания мен Грецияда енуі мүмкін. Ал, екіншісі Индияның солтүстік батысы, батыс Пакистанның оңтүстігі және Иранның шығысын алып жатыр.

Ne1w  гені бар бидай сорттары солтүстік  Нигерия  мен Египетке тән, сірә олар Индиядан интродукцияланған болуы тиіс. Қытай мен Тайванды бұл топқа жатқызуымыз екі талай болып тұр, дегенмен Ne1w гені бұл аймақтада да кездеседі  [21].

Ne1w аллелі біріншіден, Турция, Кавказ, Солтүстік –Батыс Иранға таралған. Осы топқа А. Zeven Сауд Аравиясының солтүстігін жатқызады. Ne1w генінің келесі таралған аймағы Солтүстік Нигерия мен Суданның оазистері. Бұл аудандардан басқа Ne1w гені Жапонияда , Қытайда, Солтүстік Индия, Тибет, Канар аралдарында, Египетте, Тунис, Оңтүстік Франция , Италия, Португалия, Румынияда  кездеседі. Ne1s аллелінің анық орны табылған жоқ,  мұндай аллельді сорттар жаппай  таралған. Бұл ген Т. Aestivum L – ге T. durum Dest- тан немесе басқа тетраплоидтты бидайдан келген деп жорамалдайды.

Ne1ws  және Ne2s  аллельдерінің таралуы қырым аймақтары. Ne2s  аллелі Оңтүстік Финляндия, Оңтүстік  Швеция, Польша, Болгарияда кездеседі. Ne1ws  аллелі Голландия, Бельгия, Батыс Францияға таралған, Жапонияны  Ne1ws гені  таралған аймаққа жатқызуға болады. Ne2m , Ne2wm  және Ne2w аллельдері таралған аймақтар белгісіз.  Біз буданды некроздардың таралуына  толық  тоқталуымыздың себебі, қазіргі  уақытта Қазақстанның Егіншілік және өсімдік шаруашылығы ғылыми – зерттеу орталықтарының гендік қорында еліміздің өсімдік ресурстары сақталады. Сондықтан, сорттардың буданды некроз гендерін зерттеу, бидайдың жеке генетикасының бөлінбейтін бөлігі болып табылады [22].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ІІ Зерттеу әдісі

 

 Хромосомадағы  гендердің эффектісін анықтау  үшін, моносомды Ғ2 ұрпағын дисомды Ғ2 ұрпағымен салыстырмалы генетикалық, моносомалық талдау жүргізіледі. Моносомды және дисомды популяция арасындағы айырмашылық Стъюдент критерийі арқылы есептеледі. Тәжірибеден алынған ажырау процесінің фактілік мәліметтерінің теориялық күтілуден сәйкестік деңгейі хи-квадрат (χ2) әдісі арқылы анықталды [7].  

 

2-кесте - χ2 белгісінің стандартты мағынасы

 

Бостан дық дәреже-ң саны	Ықтималдық (р)			Бостан дық дәреже-ң саны	Ықтималдық (р)
	0,95	0,99	0,999		0,95	0,99	0,999
1	3,8	6,8	10,8	11	19,7	24,7	31,3
2	6,0	9,2	13,8	12	21,0	26,2	32,9
3	7,8	11,3	16,3	13	22,4	27,7	34,5
4	9,5	13,3	18,5	14	23,7	29,1	36,1
5	11,1	15,5	20,5	15	25,0	30,6	37,7
6	12,6	16,5	22,5	16	26,3	32,0	39,3
7	14,1	18 ,3	24,3	17	27,6	33,4	40,842,3
8	15,5	20, 1	26,1	18	28,9	34,8	43,8
9	16,9	21,7	27,9	19	30,1	36,2	45,3
10	18,3	23,2	29,6	20	31,4	37,6

 

 

 

 

 

 

 

ІІІ Зерттеу нәтижелері

ІІІ.1  Моносомалық талдау

 

Жеке хромосомалардың генетикалық эффектісін анықтау үшін аналық ретінде алынған 21 моносомалық линиялардың әрбіреуімен зерттелетін донор сорттары будандастырылды. Ғ1 ұрпағының дисомды және моносомды популяцияларынан цитологиялық талдау арқылы моносомды өсімдік іріктеліп, өздігінен будандастыру арқылы Ғ2 ұрпақтары алынды. Моносомды өсімдіктің унивалентті хромосомасы аталық – донор сортынан ауысады. Егер, дисомды ата-ене рецессивті аллель бойынша гомозиготты болса және рецессивті ген белгілі-бір моносомды линияда гемизиготты жағдайда көрінсе, онда осы линия Ғ1 –де рецессивті фенотиптен тұрады да, қалған 20 линиялар доминантты белгілерімен сипатталады. Сөйтіп, зерттеліп отырған белгінің рецессивті генмен бақыланатындығы Ғ1 – де жүзеге асырылады.

 Доминантты  геннің соңғы локализациясын  Ғ2 –дегі доминантты және рецессивті ұрпақтардың күтілу қатынасынан ауытқуды анықтау арқылы жүргізеді. Егер, белгі бір доминантты генмен анықталатын болса, онда фенотиптерінің ажырауы 3:1 қатынасын көрсетеді. Ал егер, зерттеліп  отырған белгі екі генмен бақыланса, онда  Ғ2–де 9:3:3:1, 9:7, 13:3, 15:1 гипотезаларына сәйкес қатынасындай ажырау байқалады. Ғ2  ұрпағындағы айқын байқалатын альтернативті белгілердің күтілуге қатынасы, зерттеліп отырған белгіні бақылаушы, негізгі геннің хромосомасын бөліп алуға мүмкіндік береді. Ғ2 ұрпағының цитологиялық талдауы көп еңбек сіңіруді қажет ететін болғандықтан Ғ3 ұрпағы талданбайды.

Моносомалық талдау әдісін тәжірибеде қолдану, Е.Р.Сирстың ұсынысымен төмендегі келтірілген 1-ші сызба нұсқа бойынша жүргізіледі. Алдымен моносомалық-генетикалық талдау жүргізу үшін, ата-аналары ретінде қолданылатын алғашқы материалдар таңдалады. Ол материалдардың біреуі – жергілікті жерге бейімделген сорттың моносомды туындылары болса, екіншісі – белгілі бір белгілерінен генетикалық табиғатын зерттейтін селекция үшін құнды сорттар мен бидай үлгілері болады [2].

1-сызба нұсқа - Моносомалық талдау әдісінің сызба нұсқасы

 

     20″   +   1′                           20″   +   1′  

■■■ ■■■    x  □□□ □□□

■■■                  □□□ □□□ 

(моносомды линия)                 (сорт - донор)

 

 

 

             20″   +   1′                         20″   +   1′       

Ғ1     ■■■                 ■■■ ■■■    

□□□ □□□       □□□ □□□