АННОТАЦИЯ 2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ СЕЛЕКЦИИ 5
ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ГЕНОМНОГО РЕДАКТИРОВАНИЯ 11
СИСТЕМАТИКА ДИКИХ ВИДОВ ТОМАТОВ 19
БИОЛОГИЯ И ЭКОЛОГИЯ ИССЛЕДУЕМЫХ ВИДОВ 24
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ 32
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ АНАЛИЗ 42
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 52
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ ... 53
История одомашнивания растений началась примерно десять тысяч лет назад, во время перехода человека от стратегии охоты и собирательства к оседлому образу жизни [1]. Это положило начало долгому пути усовершенствования культивируемых растений и технологий, с этим связанных.
В основе селекции лежит искусственный отбор, который в начале истории сельского хозяйства был ненаправленным и неосознанным. Человек отбирал для дальнейшей посадки семена только тех растений, которые удовлетворяли его потребностям, надеясь на повторение результата во втором поколении. В дальнейшем селекция стала более осознанной дисциплиной. Современные данные и методы молекулярной биологии позволили точечно изменять последовательности нуклеотидов в геноме различных организмов, что открыло быстроразвивающееся направление генной инженерии.
Методы молекулярной генетики сложно представить без селекции, а логичным продолжением самой селекции является генная инженерия, поэтому наиболее удачным способом раскрыть преимущества и недостатки селекционного подхода является сравнение этих двух направлений.
Среди овощных культур одной из ценнейших в пищевкусовом отношении являются томаты. Это одна из самых востребованных и распространенных культур не только в нашей стране, но и во всем мире. Однако климатические условия Сибири создают трудности при выращивании большинства культурных растений.
В данной работе рассматривается частный пример применения селекционных методов для отбора диких видов томатов (род Solanum L., в прошлом - Lycopersicon Mill.) для дальнейших работ по выведению холодостойких сортов.
Материалом для работы послужила коллекция диких видов и разновидностей томатов, представленная в лаборатории интродукции пищевых растений Центрального сибирского ботанического сада СО РАН.
Основным методом исследования является микрогаметофитный отбор, который можно подразделить на сбор пыльцы, инкубация, световая микроскопия и анализ фертильности пыльцы с помощью статистических подходов.
Актуальность работы заключается в создании новых холодостойких сортов томатов для их дальнейшего внедрения в сельское хозяйство.
Большинство современных сортов томатов получено путем гибридизации уже существующих культурных форм. В ходе столь длительного процесса доместикации некоторые полезные признаки растения, присущие диким видам, могут быть утрачены или их показатели сильно снижаются. Данную проблему можно решить путем отдалённой гибридизации культурного сорта с дикими видами растений, что является новым перспективным направлением в селекции растений.
Цель работы: отбор диких видов томатов для дальнейшей
гибридизации с культурными растениями с целью получения холодостойких сортов.
Задачи:
1. Изучить методы селекции и геномного редактирования сельскохозяйственных растений, а также выявить преимущества и недостатки данных подходов;
2. Освоить практические способы отбора подходящих видов томатов;
3. Провести отбор растений;
4. Рассмотреть биологию и систематику исследуемых видов;
5. Обработать полученные данные статистическими методами;
6. Сделать выводы по экспериментальным данным.
ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ СЕЛЕКЦИИ
В самом своем начале селекция не была точной дисциплиной и представляла собой лишь интуитивные попытки отбора и поддержания желаемых форм живых организмов.
Однако подобный подход не мог принести значительные изменения в качества растения и новых свойств, что естественно вносило свои сложности в развитие растениеводства. Только в XVII-м веке появились первые представления о размножении растений, что положило начало направленной гибридизации различных сортов [2]. Селекция стала обретать черты самостоятельной науки, но действительно переломный момент настал в XIX- м веке с выходом в свет работ Грегора Менделя, а затем и с переоткрытием его законов. Теперь человек имел представления о наследственности, и мог использовать данные знания для дальнейших работ по улучшению одомашненных сортов растений.
Основными задачами селекции являются повышение урожайности, специфических особенностей культивируемого растения, устойчивости к засухе, патогенам и региональным особенностям условий выращивания.
Методы селекции можно разделить на условные три группы: это методы гибридизации, создание полиплоидов и мутагенез. Рассмотрим каждую группу подробнее.
С целью проведения отбора диких видов томатов (Solanum) для дальнейшей гибридизации с культурными растениями и получения холодостойких сортов изучены методы селекции и геномного редактирования сельскохозяйственных растений, проведено сравнение данных подходов.
На базе лаборатории интродукции пищевых растений Центрального сибирского ботанического сада СО РАН (Новосибирск) освоены практические способы отбора подходящих видов томатов.
На основе метода микрогаметофитного отбора проведены экспериментальные работы с двенадцатью дикими южноамериаканскими видами томатов. Кроме того, рассмотрены биология, систематика, особенности экологии и распространение исследуемых видов.
Для оценки фертильности пыльцы проведено шесть опытов, пять из которых с участием S. pippinellifolium, S. pennellii, S. habrochaites, S. peruvianum, и в качестве контроля - S. lycopersicum, сорт «Зырянка». В шестом опыте использовались S. pimpinellifolium, S. galapagense, S. habrochaites, S. corneliomulleri, S. arcanum, S. chilense, S. habrochaites. Выявлено, что наиболее подходящими осмотическими средами для прорастания пыльцы стали ПЭГ 20%, ПЭГ 30% и сахароза 10%, которые и были выбраны для дальнейшей работы.
Исследование по отбору холодостойких видов томатов для дальнейшей селекции показало, что наиболее перспективными видами являются Solanum pimpinellifolium и S. peruvianum, а также S. chilense.
Таким образом, основная цель этой работы была достигнута. Следующим этапом предполагается проведение непосредственно селекционной работы для создания новых холодостойких сортов томатов.
