Применение молекулярных маркеров в селекции пшеницы

В создании наиболее эффективной  стратегии селекции с использованием маркеров должен быть принят во внимание ряд факторов. Сокращение размера  популяции не всегда означает увеличение эффективности. Важна относительная  стоимость маркерной селекции в  сравнении с выведением растений через SSD или DH и выполнением фенотипических скринингов. Например, задержка сроков отбора до поздних поколений может сократить число образцов, требуемых для скрининга, но проведение популяции через дополнительные поколения может потребовать больше ресурсов, чем удалось сэкономить. Задержка сроков отбора в результате инбридинга и беккроссирования также удлиняет выведение нового сорта. Во многих случаях фенотипическая селекция для комбинирования множества аллелей, контролирующих множественные признаки невозможна в пределах 1 цикла выведения, что приводит к возрастанию времени выведения целевого генотипа в 2 и более раз. Другими словами, наиболее эффективная стратегия не может быть определена только на основании стоимости, но должна определяться по соотношению стоимость-выгода. Относительная стоимость и прибыль может варьировать от одной селекционной программы к другой и будет зависеть от ряда факторов, изменяющихся со временем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Будущее молекулярной генетики пшеницы

Нет сомнений, что пшеница  является трудным видом для применения молекулярной генетики. Низкий уровень  полиморфизма между элитными сортами  вместе с гексаплоидной природой пшеницы является причиной значительных трудностей для разработки молекулярных маркеров и для их использования в генетических исследованиях. С развитием AFLP и микросателлитных маркеров появились новые возможности для анализа генетической основы многих важных признаков в пшенице.

Сейчас наблюдается существенное развитие маркерных технологий и  функциональной геномики. В то время как основанные на ПЦР маркерные системы позволили осуществлять более эффективное генотипирование, технология DNA-array технологии позволяет существенно увеличить число генов, которые могут быть проанализированы (Shalon 1995; Schena et al., 1995; Shalon et al., 1996). На сегодняшний день, стоимость оборудования для создания чипов, содержащих желаемые гены, детекции присутствия каждого гена и создания набора сиквенсов генов (для подбора праймеров) ограничивают использование данной технологии для пшеницы. Оборудование для создания чипов и их чтения снижаются в цене, что сделает данную технологию доступной для большинства лабораторий в ближайшее время. Также предпринимаются усилия для создания баз данных EST для пшеницы и родственных видов. Если эти данные появятся в общем пользовании, то будут созданы и использованы чипы, содержащие значительное число генов пшеницы.(4)

Вероятно, следующим важным этапом будет выделение нужных генов. На многих видах есть примеры использования  клонирования на основе транспозонов и даже карт; имеются успешные примеры и на пшенице. Созданы и доступны большие ДНК-библиотеки (на основе искусственных хромосом дрожжей и бактерий) для Ae. tauschii (геномы D, E) и T. monoccocum (геном A).(5) Они представляют собой ценные ресурсы для идентификации и выделения генов из пшеницы. Использование дегенерирующих праймеров и проб из других видов могут легко обеспечить подходящие последовательности. Единственным компонентом, которого нет или наличие которого ограничено, являются системы обратной генетики для пшеницы и наличие надежной и эффективной системы генетической инженерии. Последняя становится более эффективной, в то время как первая требует значительной работы для развития. Вставки Ас/Ds в рис показывают показывают, что это целесообразно, однако гексаплоидная природа хлебной пшеницы сделает это более сложным. Может быть более практично развитие системы на диплоидных видах, таких как Ae. tauschii или T. monoccocum.(1)

Пшеница была и будет трудным  видом для исследования на молекулярном уровне; однако, недавние улучшения  технологии открывают дверь для  новых попыток в использовании  пшеницы в молекулярно-генетических исследований. В то время как арабидопсис и рис представляют собой интересные модельные системы, каждый вид растений потребует определенный уровень изучения, с использованием того, что уже известно для других видов. Можно предсказать, что в ближайшем будущем исследователи будут иметь все гены большинства основных с/х культур в ближайшем будущем. Затем будет необходимо определить функцию каждого гена и то, как можно использовать данную информацию для выведения улучшенных сортов пшеницы для того, чтобы прокормить растущее мировое население.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. The application of biotechnology to wheat improvement. D. Hoisington, N. Bohorova, S. Fennell, M. Khairallah, A.Pellegrineschi, J.M. Ribaut. 2002

2. Marker-assisted selection of disease resistance genes in wheat. J.A.Anderson.2002

3. Strategies for efficient implementation of molecular markers in wheat breeding. D.G. Bonnett, G.J. Rebetzke, W. Spielmeyer. 2003

4. Molecular markers and their applications in wheat breeding. P. K. Gupta,  R. K. Varshney, P. C. Sharma, B. Ramesh. 1999.

5. Marker implementation in wheat breeding programmes. Status and prospects. B.Gandon, S.Crepieux. 2007.

6. Development of a chromosomal arm map for wheat based on RFLP markers. J.A.Anderson, Y.Ogihara, M.E.Sorrels, S.D.Tanksley. 1992  

7. The application of molecular markers in wheat improvement at CIMMYT. H.M.William, M.Khairallah, L.Ayala, R.P.Singh, A.Mujeeb-Kazi, D.Hoisington. 2003.

8. Advances in molecular markers for bread making quality. J.Dubcovsky, G.Tranquilli, I.A.Khan, A.R.Schlatter, M.M.Manifesto, S.Marcucci-Poltri. 2001.

9.Использование молекулярных маркеров для оценки засухоустойчивости генотипов пшеницы (Triticum L.). И.М.Гусейнова. 2011.