name: "Влияние типа стерильной цитоплазмы на параметры фотосинтетической активности и селекционную ценность гибридов зернового сорго"
keyword_list: Зерновое сорго гибриды фотосинтетическая активность стерильная цитоплазма ЦМС-линии
abstract: Актуальность исследований. Засуха – один из ключевых факторов, снижающих
  урожайность сельскохозяйственных культур. В регионах, подверженных засухе,
  эффективным путем решения данной проблемы является возделывание сортов и гибридов
  зернового сорго (Sorghum bicolor (L.) Moench), обладающего высоким потенциалом
  урожайности зерна и биомассы в условиях дефицита влаги. Зерно сорго служит
  источником фуражного зерна и основным продуктом питания для многих миллионов
  людей в более чем 30 странах мира (Hariprasanna, Sujai, 2017; Shapter et al., 2018; Stoecker,
  2018). Кроме того, зерно сорго не содержит глютенинов и может служить источником
  белка для людей, подверженных целиакии.
  Достижения современной селекции свидетельствуют, что одним из ведущих
  факторов, определяющих высокие урожаи зерна и биомассы у сорго, является
  возделывание гетерозисных гибридов F1 (Premalatha et al., 2006; Ковтунова и др., 2017;
  Болдырева, Бритвин 2017; Volodin et al., 2018). Промышленное получение семян
  гетерозисных гибридов сорго невозможно без использования линий с цитоплазматической
  мужской стерильностью (ЦМС). В последние годы в селекции гетерозисных гибридов
  сорго все шире начинают использоваться ЦМС-линии с генетически различными типами
  стерильных цитоплазм: А2, А3, А4, 9Е, М35-1А и др. Использование новых типов ЦМСиндуцирующих цитоплазм значительно расширяет спектр ЦМС-линий, облегчает подбор
  родительских пар, увеличивает генетическое разнообразие гибридов F1 и, тем самым,
  позволят создавать новые гибриды с улучшенным проявлением селекционно-ценных
  признаков, таких как скороспелость, устойчивость к стрессовым факторам внешней
  среды, высокой урожайностью зерна и биомассы, высоким содержанием и
  перевариваемостью протеина и крахмала.
  Вместе с тем, использование генетически различных типов ЦМС в селекции сорго
  требует детального изучения влияния стерильных цитоплазм на проявление различных
  признаков у растений сорго, в том числе имеющих большое биологическое и
  хозяйственное значение.
  Как известно, основным параметром, определяющим хозяйственное использование
  гибридов сорго, является их питательная ценность. Питательная ценность зерна и
  биомассы гибридов сорго обусловлена, главным образом, содержанием белка и сахаров.
  Важнейшим физиологическим процессом, обусловливающим накопление этих веществ в
  растении, является фотосинтез. Учитывая, что в разных типах стерильных цитоплазм
  сорго наблюдаются значительные различия митохондриального и хлоропластного
  геномов (Pring et al., 1995; Reddy et al., 2005; Elkonin et al., 2018), то вполне вероятно, что
  эти различия могут оказывать влияние на формирование и функционирование
  фотосинтетического аппарата, ассимиляционную способность и, в конечном итоге, на
  урожайность гибридов сорго.
  Цель и задачи исследования. Целью данной работы являлось изучение влияния
  генетически различных типов стерильных цитоплазм (А2, А3, А4, 9Е, М35-1А) на
  основные параметры фотосинтетической активности и питательную ценность зерна у
  ЦМС-линий и гибридов F1 сорго. В этой связи были поставлены следующие задачи:
  1. Изучить влияние типа стерильной цитоплазмы на фотосинтетический потенциал и
  чистую продуктивность фотосинтеза у ЦМС-линий и гибридов F1 зернового сорго,
  полученных на основе изо-ядерных ЦМС линий с генетически различными типами
  стерильных цитоплазм;
  2. Изучить влияние типа стерильной цитоплазмы на гетерозис по признакам
  фотосинтетического потенциала и чистой продуктивности фотосинтеза;
  3. Изучить влияние типа стерильной цитоплазмы на урожайность биомассы и сухого
  вещества у линий и гибридов сорго на разных типах стерильных цитоплазм;
  4. Изучить влияние типа стерильной цитоплазмы на проявление эффекта гетерозиса по
  4
  урожайности сухого вещества;
  5. Изучить влияние разных типов стерильных цитоплазм на содержание белка и
  крахмала и их перевариваемость в условиях in vitro;
  6. Изучить содержание общего и перевариваемого белка и крахмала у гибридов разных
  ЦМС-линий на цитоплазме А2 с линиями-восстановителями фертильности; изучить
  состав крахмала.
  1. Впервые с использованием генетически чистого материала – изо-ядерных ЦМСлиний с разными типами стерильных цитоплазм – установлено, что тип стерильной
  18
  цитоплазмы влияет на величину фотосинтетического потенциала и чистую
  продуктивность фотосинтеза у линий и гибридов зернового сорго. Цитоплазма А3, в
  отличие от цитоплазм 9Е и А4, снижает фотосинтетический потенциал в фазе «кущение –
  выметывание». Цитоплазма 9Е и родственная ей цитоплазма А4 повышает показатели
  ЧПФ в фазе «кущение – выметывание» в гибридных комбинациях F1 Желтозерное
  10/Меркурий (А4), Желтозерное 10/Пищевое 35 (9Е) и Пищевое 614/Меркурий (9Е) по
  сравнению с цитоплазмами А3 и М35-1А. Полученные данные свидетельствуют о
  влиянии цитоплазмы на ассимиляционную способность гибридов сорго.
  2. Цитоплазма А4 увеличивает показатели истинного и гипотетического гетерозиса
  по ФП в фазы «кущение - выметывание» и «выметывание - полная спелость» (в годы с
  повышенным уровнем осадков), тогда как в засушливом году цитоплазма 9Е повышает
  показатели истинного и гипотетического гетерозиса по данному признаку.
  3. Цитоплазма 9Е, по сравнению с цитоплазмами А3 и А4, повышает урожайность
  биомассы в гибридной комбинации F1 Желтозерное 10/Меркурий, при этом особенно
  сильные различия проявляются в условиях засухи.
  4. Тип стерильной цитоплазмы влияет на урожайность сухого вещества (УСВ) у
  гибридов сорго и проявление истинного гетерозиса по данному признаку. Цитоплазма 9Е
  увеличивает УСВ в фазах «кущение – выметывание» и «выметывание – полная спелость»,
  при этом наиболее значительные различия наблюдаются в условиях засухи. В условиях
  засухи цитоплазма 9Е увеличивает показатели истинного гетерозиса по признаку УСВ на
  всех фазах развития.
  5. Проявление цитоплазматических эффектов у сорго зависит от
  гидротермического режима выращивания растений, при этом цитоплазма 9Е повышает
  устойчивость гибридов F1 к стрессу засухи, тогда как в условиях прохладных и влажных
  сезонов гибриды на цитоплазме А3 имеют более высокие показатели ЧПФ в фазу
  «кущение-выметывание» и урожайность биомассы.
  6. Тип стерильной цитоплазмы влияет на содержание общего белка и крахмала у
  ЦМС-линий и гибридов зернового сорго, при этом генотип опылителя оказывает влияние
  на проявление цитоплазматических эффектов. Цитоплазма 9Е повышает содержание
  белка в обоих наборах изо-ядерных ЦМС-линий, но снижает его во всех гибридных
  комбинациях на основе ЦМС-линий с геномом Желтозерного 10. Цитоплазма А3
  повышает содержание крахмала в гибридных комбинациях с опылителем Меркурий и
  ЦМС-линиями на основе генома Желтозерного 10. Цитоплазма 9Е повышает содержание
  крахмала у гибридов с опылителем Пищевое 35, полученных на основе обоих наборов
  ЦМС-линий. У ЦМС-линий с геномом Желтозерного 10 цитоплазма А4 снижает уровень
  крахмала.
  7. Впервые установлено влияние цитоплазмы на перевариваемость запасных белков
  у сорго, при этом цитоплазма 9Е улучшает перевариваемость белков зерна у гибридов с
  опылителем Пищевое 35, полученных на основе обоих изученных наборов ЦМС-линий с
  разными ядерными геномами (Желтозерного 10 и Пищевого 614).
  8. Выявлены перспективные гибридные комбинации на цитоплазме А2 с наиболее
  высоким выходом перевариваемого белка и крахмала с гектара (А2 АГС/Топаз; А2 АГС/
  Пищевое 614; А2 О-1237/ Пищевое 614).
chairman_dissertation_council.name: Сергей
chairman_dissertation_council.surname: Гаркуша
chairman_dissertation_council.patronymic: Валентинович
chairman_dissertation_council.position: директор
chairman_dissertation_council.degree: Доктор сельскохозяйственных наук
chairman_dissertation_council.rank: Член-корреспондент РАН
chairman_dissertation_council.wos_research_id: -
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: -
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Сергей
organization_supervisor.surname: Гаркуша
organization_supervisor.patronymic: Валентинович
organization_supervisor.position: директор
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 68.35.03
rubrics.name: Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур
oecds.code: 01.06.DE
oecds.name: PLANT SCIENCES
speciality_codes.name: Селекция, семеноводство и биотехнология растений
speciality_codes.code: 4.1.2.
supervisors.fio: Эльконин Л.А.
supervisors.scientific_degree: Доктор биологических наук
supervisors.speciality_code: Генетика
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Костылев П.И.
opponents.scientific_degree: Доктор сельскохозяйственных наук
opponents.speciality_code: Селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Чижикова С.С.
opponents.scientific_degree: Кандидат биологических наук
opponents.speciality_code: Селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ФГБНУ "ФНЦ РИСА"
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РИСА"
protection_organization.ogrn: 1022301808000
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: ФГБНУ РОСНИИСК "РОССОРГО"
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "РОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОЕКТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ СОРГО И КУКУРУЗЫ"
author_organization.ogrn: 1026402194543
author_organization.supervisor_name: КОНСТАНТИН
author_organization.supervisor_surname: КОНДАКОВ
author_organization.supervisor_patronymic: СЕРГЕЕВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения