Анализ наследования количественных признаков у гибридов гороха

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

" АЗОВО-ЧЕРНОМОРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АГРОИНЖЕНЕРНАЯ АКАДЕМИЯ"

Кафедра: «Селекции и генетики с. х. культур»

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО ГЕНЕТИКЕ ПОПУЛЯЦИЙ И КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПРИЗНАКОВ

Тема: «Анализ наследования количественных признаков у гибридов гороха»

Выполнил: студент КСГ-31

Моисеенко И. В.

Проверил: к. с. — х. н., доцент Костылева Л. М.

Зерноград 2012

• Введение
• 1. Литературный обзор
• 1.1 Ботаническое описание
• 1.2 Генетика гороха
• 2. Материал и методика исследований
• 3. Результаты исследований
• 3.1 Количество бобов
• 3.2 Масса зерен с растения
• 4. Выводы
• Список литературы
• Приложения

Горох (род Pisum L.) относится к семейству бобовые-Fabaceae Lindl. (Leguminosae Juss.), колену виковые-Vicieac Broil. P. sativum L. sensu amplissimo Govorov-горох посевной-основная зерновая бобовая культура в нашей стране, которая по площади посева занимает второе место в мире (после Китая). Широкое распространение гороха обусловлено высоким содержанием белка в зерне (в среднем 20−27%), сбалансированностью его аминокислотного состава, хорошими вкусовыми качествами и усвояемостью, достаточно высокой потенциальной урожайностью почти во всех зонах возделывания. [7]

Горох в настоящее время скармливают животным в виде зерна, зеленой массы, сена. Используют также для приготовления травяной муки, сенажа, силоса, белкововитаминных концентратов. Горох содержит все незаменимые аминокислоты. Так, в среднем сбор лизина с 1 га составляет: у гороха — 21,7; у ячменя — 6,77; у кукурузы — 8,16 кг. Исходя из этого, 1 тонна гороха может сбалансировать по белку и аминокислотному составу 5 тонн зерна других зерновых культур, тем самым исключая перерасход кормов при откорме свиней до 45−50%. Зеленая масса гороха, убранная в фазе цветения, по питательной ценности приближается к люцерне, эспарцету, а гороховая солома — не уступает сену среднего качества. Значительное место занимает Горох и в овощном хозяйстве. Незрелые бобы и зеленый горошек употребляют в свежем и консервированном виде. Кроме того горох, благодаря азотфиксирующей способности, является одним из лучших предшественников почти для всех культур. После него в почве остается до 100 кг/га связанного, легкодоступного азота, что очень важно в биологизации земледелия. Это прекрасная парозанимающая культура, ее можно широко использовать в качестве зеленого удобрения. [1]

Горох — основная зернобобовая культура России. Возделывается на площади 1−1,2 млн. га, на долю его приходиться 82% всех посевов зернобобовых культур. Основные посевы сосредоточены в Центрально-черноземной зоне, на Северном Кавказе. В Ростовской области его посевы составляют 10−15 тыс. га, примерно в 10−15 раз меньше чем в доперестроечное время. Связано это в первую очередь с сокращением животноводства в регионе. B настоящее время в Южном Федеральном Округе на 2011 год допущены к использованию 12 сортов гороха. Наиболее распространенные из них усатые формы: Аксайский усатый 5; Аксайский усатый 7; Аксайский усатый 10; Приазовский (ДЗНИИСХ), Флагман (Самарский НИИСХ), Легион (Краснодарский НИИСХ) с потенциальной урожайностью до 4,0−4,5 т/га. [2]

Горох посевной является важной сельскохозяйственной культурой и удобной моделью для генетических исследований. Горох выращивается как продовольственная и как кормовая культура. Главными проблемами выращивания гороха, как производственной культуры, считаются относительно низкий и изменчивый урожай, а также трудности, возникающие при уборке урожая. Значительный морфологический полиморфизм гороха обеспечил достаточное количество маркеров для первых генетических исследований и заложил основы построения первых генетических карт.

В настоящее время опубликованы карты хромосом гороха, содержащие молекулярные маркеры. Благодаря использованию общих маркеров удалось создать «консенсусную» карту хромосом, объединившую морфологические и молекулярные локусы. Небольшое число работ по картированию QTL с применением изучению массы семян, высоты и числа узлов и устойчивости к болезням. Однако, детальная карта хромосом гороха еще не создана, и требуется дополнительный поиск новых морфологических и молекулярных маркеров и их локализация. [4]

Цель курсовой работы:

1. Изучение наследования количественных признаков у гибридов гороха F₅ от скрещивания Аксайский усатый 10 Ч Сармат

2. Формирование навыков по анализу наследования количественных признаков гороха посевного в расщепляющихся гибридных популяциях, что необходимо в селекционной работе.

Задачи:

1. Провести генетический анализ количественных признаков гибридов гороха F₅.

2. Представить результаты проведенного анализа в виде таблиц, графиков и текста, в котором описываются полученные закономерности.

3. Установить характер расщепления, силу и число генов, отвечающих за конкретные признаки.

наследование количественный признак горох

1. Литературный обзор

1.1 Ботаническое описание

Растения гороха посевного имеют неясно четырехгранный полый стебель, простой или фасциированный у так называемых штамбовых форм. По высоте стебля различают карликовые (менее40см), полукарликовые (41−80см), среднерослые (81−150 см) и высокорослые (151−300 см) формы. Ветвление стебля бывает двух типов: у основания и пазушное вдоль стебля. [3]

Листья обычно парноперистые с 1−3 парами листочков, заканчивающиеся усиками, но бывают непарноперистые с 7−15 листочками без усиков, многократно непарноперистые, имеются также формы только с усиками (без листочков). Прилистники полусердцевидные, как правило, крупнее листочков. Стебли, листья, прилистники и бобы обычно покрыты восковым налетом.

Соцветие пазушное и у большинства форм состоит из 1−2 цветков. Но имеются образцы, которые при благоприятных условиях дают до 11 цветков на цветоносе. У штамбовых форм цветоносы сосредоточены в верхней части стебля, образуя ложный зонтик.

Цветки разной величины, мотыльковые. Окраска венчика белая, пурпурная, грязно-фиолетовая, розовая, кармазиновая (рыжевато-красная). При этом у окрашенных цветков крылья нередко имеют более интенсивный оттенок, чем парус. Тычинки двубратственные (9 сросшихся и 1 свободная), пестик один — изогнутый, с волосками на рыльце.

Бобы цилиндрические, различной формы: прямые, изогнутые, саблевидные, серповидные, четковидные, мечевидные. Верхушка боба тупая или острая, иногда оттянутая. [3]

Длина боба-3−15 см. В каждом бобе 3−8, иногда до 10 семян различной величины (вес 1000 семян от 40 до 450 г). По форме семена могут быть округлыми, овальными, округло-угловатыми, сдавленными; поверхность-с вдавлинами, гладкая, морщинистая. Окраска семян желтая, желто-розовая, зеленая, сизо-зеленая, бурая однотонная или с фиолетовой крапчатостью, волосатостью или мраморным темно-фиолетовая, почти черная. Рубчик светлый, бурый или черный.

1.2 Генетика гороха

Начало изучению генетики гороха было положено знаменитыми опытами Менделя, и с тех пор работы в этом направлении интенсивно ведутся во многих странах мира. Горох — очень удобный генетический объект, так как это строгий самоопылитель с хорошо различимыми морфологическими признаками, к тому же имеющий небольшое число хромосом (2n=14), которым соответствует 7 групп сцепления. [6]

К настоящему времени у гороха изучено более 200 генов с 400 аллелями. Более 160 генов нанесено на хромосомную карту. Большая заслуга в разработке частной генетики гороха принадлежит шведскому ученому X. Лампрехту. [6]

Стебель. Фасциация стебля обусловлена рецессивными аллелями fа и fas. Растения с генотипами FaFas, Fafas и faFas имеют обычный стебель.

Длина стебля зависит от действия многих генов. Одни из них контролируют длину междоузлий, другие-число узлов на стебле. В практической селекционной работе целесообразно рассматривать длину стебля как полигенный признак и пользоваться соответствующими формулами количественной генетики. [6]

Время начала цветения сорта зависит от того, на каком узле образуется первый цветок. Растения с доминантным аллелем Lf позднеспелы, первый цветок у них образуется на 12−14-м узле, формы с рецессивным аллелем lf образуют нижние цветки на 9−11-м узле. Ветвление стебля определяется генами Fr и Fru. На растениях с генотипом FrFru образуется от одной до четырех ветвей, а с frfru-от 5 до 10 ветвей. Гены Frfru и frFru имеют растения промежуточного типа. Установлено плейотропное действие гена fru-растения с этим геном более низкорослы, скороспелы и менее продуктивны. [6]

Лист и прилистник. Тин листа обусловлен действием нескольких генов. Число листочков в парноперистом листе определяется геном Up. Доминантный аллель обусловливает 2−3 пары, рецессивный — одну пару листочков. Непарноперистый лист типа акация образуется при переходе Tl в рецессивную форму. Рецессивный аллель af вызывает образование безлисточкового («усатого») листа. [6]

Соцветие. Особый интерес при селекции гороха представляют многоцветковые формы. Число цветков на цветоносе контролируется двумя генами — Fn и Fna. В доминантном состоянии оба гена обусловливают появление соцветий только с одним цветком. Формы с генотипами Fnfna и fnFna имеют парные цветки. Многоцветковые формы (fnfna) образуют 3 и более цветков. Число бобов на плодоносе зависит также от гена Pn, но он в рецессивном состоянии влияет не на формирование, а на опадение уже образовавшихся цветков. Длина цветоноса определяется факторами Pr и Рrе. Доминируют длинные цветоносы. [6]

Цветок. Окраска венчика зависит прежде всего от гена А, который в доминантном состоянии обусловливает пурпурную окраску лепестков. Рецессивный аллель, а вызывает белую окраску венчика и отсутствие антоциана в других частях растения. На окраску лепестков оказывают влияние и другие гены. Фертильность цветков обусловлена генами Мs1, Мs2 и Ster. Рецессивный аллель ms1 нарушает мейоз в ранней профазе,-в поздних фазах. Ген ms2 вызывает женскую стерильность. Крупные цветки образуются под влиянием гена Рafl, рецессив (pafl) обусловливает мелкие цветки. [6]

Плод. Форма боба зависит от генов Соn, Со, N, Ср. При этом генотипы СоnСоСрN, СоnсоСрN, соnСоСрn, соnСосрn, соnсоСрn, соnсосрn определяют прямые бобы; соnСоСpN, соnСосрN, соnсосрN-слегка изогнутые; СоnСоСрn, СоnСосрn и Соnсосрn-изогнутые. Изогнутые бобы имеют больше семяпочек, чем прямые. При сочетании гена Вt с N образуется тупая верхушка боба, при сочетании btn, btN и Вtn-остроконечная.

Пергаментный слой в створках боба развивается в присутствии доминантных генов Р и V. У таких растений бобы при созревании сильно растрескиваются. Генотип pV обусловливает образование пергаментного слоя в виде тонких тяжей, Pv-в виде небольших пятен. Формы с pv лишены пергаментного слоя (сахарные бобы). Общая толщина створок зависит от гена N. При рецессивном аллеле этот показатель увеличивается на 50−80%. [6]

Размер боба зависит от нескольких генов: при рецессивных аллелях laf, te и ten уменьшается ширина, в присутствии аллеля lt увеличивается. Ген Miv влияет на расположение семяпочек в бобе: при рецессивном аллеле они располагаются более тесно.

2. Материал и методика исследований

Материалом для исследования послужили гибридные популяции гороха посевного F₅, полученные от скрещивания Аксайский усатый 10 Ч Сармат. Посев гибридных семян производился на опытных делянках УОФХ АЧГАА вручную.

В результате были проведены замеры высоты растений, подсчитано количество междоузлий, длина каждого междоузлия, число бобов, число зерен в бобе, масса зерен с одного растения. Замеры производились с помощью мерной линейки, вычисление массы зерен — с помощью лабораторных весов.

В ходе первичного анализа данные заносились в программу MS Excel.

Дальнейший анализ данных проводился с помощью программы «Полиген А» по методике Мережко А. Ф, 1984 г. [5]

3. Результаты исследований

3.1 Количество бобов

В качестве родителя с минимальным значением признака был взят сорт Сармат, среднее значение составляет 4,24 боба. Численность выборки составляет 21 растение. Среднее значение признака у родителя с максимальным значением составляет 5,2 боба, численность выборки 20 растений. Численность выборки гибрида составляет 550 растений.

Родительские формы различаются на 1 боб. Среднее значение признака у гибрида выходит за рамки значений родительских форм, но ближе к меньшему родителю. Значит наблюдается доминирование меньшего значения признака. Показатель доминирования (hp) равен — 1,442.

Рис. 1. Кривая распределения частот количества бобов у родителей и гибридов.

График имеет правостороннюю ассиметрию и трехвершинность. (рис. 1.)

Расщепление 3: 1, т. е. по моногибридной схеме. Сила гена составляет 1 боб.

3.2 Масса зерен с растения

В качестве родителя с минимальным значением признака был взят сорт Сармат, среднее значение составляет 4,05 г. Среднее значение признака у родителя с максимальным значением составляет 4,94 г.

Рис. 2. Кривая распределения частот массы зерен с растения у родителей и гибрдов.

Родительские формы и гибрид имели одинаковые значения, а вершины кривых распределения располагались в одном классе. (рис. 2.)

Это свидетельствует об отсутствии генетических различий по данному признаку между родительскими особями и гибридом. Показатель доминирования (hp) равен — 1,975, т. е. наблюдается доминирование меньшего значения признака и гибридная депрессия.

3.3 Количество зерен с растения

В качестве родителя с минимальным значением признака был взят сорт Аксайский усатый 10, среднее значение составляет 17,7 зерен. Среднее значение признака у родителя с максимальным значением составляет 18,19 зерен.

Родительские формы различаются на Ѕ зерна. Среднее значение признака у гибрида выходит за рамки значений родительских форм, но ближе к меньшему родителю. Значит наблюдается доминирование меньшего значения признака. Показатель доминирования (hp) равен — 11,3.

Рис. 3. Кривая распределения частот количества зерен с растения у родителей и гибрида.

График имеет правостороннюю ассиметрию. (рис. 3.) Расщепление происходит по моногибридной схеме.

4. Выводы

1. При выполнении курсовой работы был проведен генетический анализ количественных признаков гибридов гороха F₅ от скрещивания Аксайский усатый 10 Ч Сармат.

2. В результате проведенного генетического анализа количественных признаков получены следующие результаты:

А) По признаку количество бобов родительские формы различаются на 1 боб, наблюдается доминирование меньшего значения признака. Показатель доминирования (hp) равен — 1,442. Расщепление 3: 1, т. е. по моногибридной схеме. Сила гена составляет 1 боб.

Б) По признаку масса зерен с растения родительские формы и гибрид имели одинаковые значения, а вершины кривых распределения располагались в одном классе, генетические различия по данному признаку между родительскими особями и гибридом отсутствуют. Показатель доминирования (hp) равен — 1,975.

В) Родительские формы различаются на Ѕ зерна. Среднее значение признака у гибрида выходит за рамки значений родительских форм, но ближе к меньшему родителю. Значит наблюдается доминирование меньшего значения признака. Показатель доминирования (hp) равен — 11,3. График имеет правостороннюю ассиметрию. (рис. 3.) Расщепление происходит по моногибридной схеме.

3. В результате выполнения курсовой работы были достигнуты все поставленные цели и задачи.

1. Гужов Ю. Л. и др., Селекция и семеноводство культурных растений, // М.: Агропромиздат, 2004 г., 463 с.

2. Гужов Ю. Л., Закономерности варьирования количественных признаков у гороха, обусловленного модификациями и генотипическими различиями, Генетика, 2000 г, т.18, с.283−291.

3. Интернет-ресурсы: http://selekcija.ru/category/gorox

4. Макашева Р.X., Горох // Л. Колос, 2000 г. — 312 с.

5. Мережко А. Ф., Система генетического изучения исходного материала для селекции растений, А. Ф. Мережко., — Л.: ВИР, 1984. — 70 с.

6. Розвадовский Л. М., Селекция продовольственных сортов гороха // Зерновое хозяйство. 2001 г. — № 8. — С.12−13.

7. Хангильдин В. В., Генетика признаков // Генетика культурных растений: зернобобовые, овощные и бахчевые., Л.: Агропромиздат. — 1999 г.

Приложения

Приложение 1

Количество бобов

Приложение 2

Масса зерен с растения

Приложение 3

Количество зерен с растения