Введение. 
Использование белковых маркеров для контроля качества гибридов кукурузы в Республике Беларусь

Повышение урожайности сельскохозяйственных культур во многом зависит от качества используемых семян. Проблема объективной, c высокой точностью оценки качества семян сельскохозяйственных культур в последнее время становится особенно актуальной. Наиболее востребованными вопросы контроля качества семян выступают по отношению к гибридам кукурузы и их родительским компонентам. Прежде всего качество семян приобретает особое значение, когда речь идет о гибридности или типичности кукурузы.

Высокая стоимость гибридных семян кукурузы, их родительских компонентов, особенно приобретаемых у зарубежных производителей, требует применения точных методов оценки качества семян, наиболее приближенных к уровню генотипа и неподверженных модификационной изменчивости.

Именно поэтому использование в рамках процедуры обязательной сертификации семенного материала метода электрофоретического анализа запасных белков семян является перспективным и востребованным на современном этапе.

Анализ источников

В настоящее время в Республике Беларусь в области лабораторного контроля качества семенной продукции активно используются несколько типов маркерных систем: морфологические признаки, биохимические и молекулярные маркеры. Для регистрации генетических ресурсов, установления идентификационных критериев используется маркерная система на основе морфологических признаков. Благодаря наличию значительного разнообразия морфологических признаков у большинства возделываемых культур данный тип идентификации позволяет проводить как маркирование хозяйственно-ценных признаков, так и идентификацию материала.

Проявление морфологических признаков часто существенно зависит от условий выращивания, подвержено модификационной изменчивости и в ряде случаев уже не может быть использовано в качестве критерия идентификации. При этом фенотипическое выражение признака уже может не соответствовать нужному генотипу, что приводит к некорректным выводам.

В результате заключение о принадлежности данной партии семян или посева к тому или иному сорту (гибриду, линии) можно сделать лишь с определенной долей вероятности. К тому же это требует дополнительных затрат времени и средств. Еще одним существенным недостатком морфологических маркеров является то, что многие из них полигенны по своей природе [8]. Особенно актуальной данная проблема стала в последнее время в связи с введением в Республике Беларусь процедуры обязательной сертификации всего семенного материала.

Метод электрофоретического анализа в условиях Республики Беларусь применяется как для первичного анализа при поступлении семенного материала на территорию республики, так и на завершающем этапе, после проведения общепринятых процедур лабораторного сортового контроля. Особенно актуально применение данного метода оценки в случае арбитражных разбирательств в области качества семян. Метод активно используется для определения и структуры сорта, сортовой принадлежности, сортовой чистоты, генетической конституции, гибридности семян, защиты прав патентообладателей сортов.

До недавнего времени основным методом, на основе которого определялось качество полученных гибридных семян, являлся грунт-контроль. Однако при любом способе его проведения (в полевых условиях, в условиях искусственного климата) требуются значительные временные и трудовые ресурсы. В связи с этим поиск новых методов оценки качества семенного материала, обладающих как объективностью результатов, так и наименьшей затрачиваемостью, является актуальным и на сегодняшний день.

Кроме этого, по результатам сравнительного анализа результатов грунт-контроля и электрофореза запасных белков была выявлена существенная разница между результатами тестирования различных методов и приоритет отдан результатам на основе метода молекулярного маркирования [5, 7].

На основе современного уровня знаний о белках и нуклеиновых кислотах был открыт принцип маркирования генетических систем организма. Он основан на том, что каждый белок — первичный, уникальный продукт экспрессии гена (наследственность организма), который является обязательным составляющим любой клетки. Именно применение белковых маркеров является фактором идентификации гибридов и линий кукурузы. Кроме того, электрофоретический метод принят в качестве стандартного метода решением Международной ассоциации по испытанию семян, объединенный под эгидой ISTA [3, 4].

Электрофоретические спектры запасных белков специфичны не только для сорта, гибрида, но и для отдельных линий, биотипов внутри определенного сорта. Такая особенность генетически детерминированного белкового признака, каким является электрофоретический спектр, не связана с условиями среды, что определяет его надежность и точность [3].

Маркирование по спектру компонентов зеина дает возможность проводить такую оценку на предмет определения полноты скрещивания. Являясь по сути гибридным, спектр зеина включает компоненты обоих родителей — в нем суммированы спектры материнской и отцовской линий.

Благодаря кодоминантному характеру наследования белковых компонентов, метод также позволяет в большинстве случаев вскрывать причины, вызвавшие отклонения от заявленных характеристик (например, степень генетической однородности инбредных линий, реально использованных для получения гибридов; процент материнских генотипов в гибридной партии; наличие специфического генетического материала от других селекционных линий с определенными характеристиками, использованными при получении гибридов, и т. д.) [4].

Электрофорезом с высокой достоверностью можно контролировать комбинации скрещивания любого гибрида кукурузы с момента передачи его в государственное сортоиспытание (эталонный паспорт гибрида) до того времени, когда гибрид будет модифицирован в процессе семеноводства, возможно даже и с улучшением урожайных качеств (фальсифицированный паспорт гибрида) [1].