73858-1 (Исследование коллекции вида пшеницы Triticum spelta L. по полиморфизму глиадинов), страница 2

Обсуждение

Суммируя все сказанное выше, можно сделать вывод о значительном внутривидовом полиморфизме спельты по спектрам проламинов, или по глиадинкодирующим локусам. Как было показано во многих работах [16,17], полиморфизм по спектрам глиадинов мягкой пшеницы обусловлен генетическими различиями по шести мультигенным семействам (Gli-локусам), расположенным в хромосомах первой и шестой гомеологичных групп. Считается, что семейство глиадин-кодирующих генов возникло путем последовательных множественных дупликаций и дивергенции предковых генов внутри мультигенных семейств, их рекомбинации [18]. Существование множества аллелей генов мультигенного семейства служит основой того, что каждый генотип может иметь характерную только для него комбинацию глиадинкодирующих генов и, как следствие, уникальный компонентный состав глиадина. Есть все основания считать, что обнаруженный в коллекции спельты полиморфизм по глиадиновым спектрам свидетельствует о различии их по специфическим наборам аллельных комбинаций генов мультигенных семейств. С одной стороны выявлено генетическое разнообразие образцов коллекции спельты, а с другой - их генетическая неоднородность.

Для получения более объективной характеристики структуры генетического разнообразия коллекции спельты мы применили два метода многомерной статистики - кластерный анализ и метод главных компонент, которые хорошо зарекомендовали себя в решении аналогичных проблем биологии. Сравнительный анализ спектров глиадинов этими методами позволил объединить образцы в группы по степени их генетического сходства. Наиболее четко выделились группы образцов, происходящих из Германии и ряда европейских стран, а также из Испании и Таджикистана (табл. 3, рис.). Образцы из Ирана не образовали самостоятельной группы по данным метода главных компонент. В тоже время на фенограмме шесть иранских образцов образовали подгруппу (рис., 662) и оказались расположенными в одной группе с образцами из Таджикистана и Морокко (рис, 66). Образцы из Азербайджана в одном случае попали в группу с образцами из Таджикистана, а в другом - из Германии. Один образец (рис., к-45366) не вошел ни в один из кластеров. По данным метода главных компонент три азербайджанских образца образовали отдельные группы («Компоненты» 9, 12, 17). Остальные образцы вошли в другие группы как и по данным кластерного анализа.

Выделенные нами группы в основном соответствуют систематическому и эколого-географи-ческому делению пшеницы спельта [1,2,7,8]. Так В.Ф.Дорофеев и др. [8] в пределах вида T.spelta L. различают по комплексу признаков европейскую (ssp. spelta) и азиатскую (ssp. kuckuckianum) спельты. В пределах первого подвида ими выделены две эколого-географические группы - баварская (proles bavaricum), в основном представленная образцами, собранными в Германии и Швейцарии, и иберийская (proles ibericum), содержащая образцы из Испании. По мнению этих исследователей [8] именно баварская спельта широко распространилась в другие страны Европы (Австрия, Бельгия, Швеция, Испания, Франция, Италия и др.). Распространение иберийской спельты ограничено Испанией [8]. Азиатский подвид деления на эколого-географические группы не имел [8]. Представителей этого подвида находили в Иране, Азербайджане, Таджикистане и Туркмении, редко в Армении и Грузии. В соответствие с концепцией происхождения спельты, выдвинутой П.М.Жуковским [2], предполагается независимое ее возникновение в регионах: Астурия (Испания), Альпийские горы (Швейцария, Германия), Иран, Азербайджан, Таджикистан и Туркмения.

Полученный нами экспериментальный материал представляет значительный интерес для уточнения внутривидовой классификации спельты. Выделенные по спектрам глиадина германская и испанская генетические группы соответствуют упомянутым эколого-географическим группам европейского подвида. Образцы коллекции ВИР баварской спельты по данным анализа полиморфизма глиадинов представлены одной небольшой и тремя более крупными по числу представителей генетическими группами. Выявленная дифференциация баварской спельты может послужить основой для осуществления более детальной эколого-географической и таксономической классификаций этого подвида. По данным электрофореза глиадинов нами выявлена дифференциация и азиатской спельты. По-видимому, можно ставить вопрос о выделении в составе азиатского подвида также нескольких генетических групп.

В настоящее время одним из приоритетных направлений деятельности генных банков является формирование так называемых оптимальных коллекций, характеризующихся высокой степенью генетического разнообразия при минимальном дублировании материала. Нами были выявлены образцы, которые вполне могут быть отнесены к дублетам или к «генетически очень близким образцам». После дополнительного сравнительного изучения по другим признакам и в случае подтверждения дублетной природы таких образцов, они могут быть переведены в ранг резервных с более редким циклом репродукции.

Особого внимания требует организация работы по сохранению генетической конституции как мономорфных, так и полиморфных образцов. Поскольку в процессе репродукции необходимо воспроизводить все генотипы в тех же количественных соотношениях, как и в оригинальном образце, целесообразно использовать объективные и эффективные маркеры генотипического (био-типного) состава образцов. То, что разные биотипы одного образца иногда обнаруживались в разных группах свидетельствует о том, что уровень генетических различий внутри образцов может превышать уровень различий между образцами. Существование биотипов внутри образцов может быть обусловлено их генетической природой [9,12,16] или быть следствием механического засорения при неоднократном воспроизведении образцов.

Полученные данные по полиморфизму глиадина образцов коллекции спельты могут быть полезны и для уточнения географического происхождения образцов. Особенно это важно для образцов или их биотипов, характеристики которых по спектрам глиадина не совпадают с таковыми большинства образцов данной эколого-географической принадлежности. Использование эффективных маркеров позволяет не только установить сам факт несоответствия, но и получить предварительную информацию о наиболее вероятном происхождении материала. Все рассмотренные аспекты работы с коллекцией чрезвычайно важны для формирования оптимальных коллекций, выяснения генетической структуры коллекции и для унификации системы паспортизации образцов и т.д. Конечным результатом такой работы будет повышение эффективности использования генетических ресурсов (коллекций) в селекции.

Таблица 1. Типы спектров глиадина пшеницы спельты

Таблица 2. Образцы спельты с идентичными или близкими спектрами глиадина

журнал Генетика, 2001,т.37, № 9, с. 1258-1265.

Таблица 3.Группы образцов T.spelta, выделенные методом главных компонент (Компоненты 1-8) по данным анализа спектров глиадина (образцы в столбцах приведены в порядке уменьшения факторных нагрузок от 0,94 до 0,50)

Условные обозначения, принятые в таблице: