Применение молекулярно-генетических методов в селекции риса на холодоустойчивость

Низкие положительные температуры оказывают отрицательное влияние на все процессы, протекающие во всех стадиях развития растений риса. Особенно это сказывается в период прорастания семян и получения всходов, в результате чего снижается энергия и сила роста семян. Создание генотипов путем введения генов, обеспечивающих способность преодолевать этот эффект, – главная задача селекционеров. Применение в данном направлении специфичных маркерных систем, позволяющих четко дифференцировать селекционные образцы на наличие/отсутствие целевых генов, в настоящее время является весьма актуальным. В связи с этим нами поставлена цель исследований – подобрать эффективную маркерную систему и разработать к ней оптимальный протокол (параметры) ПЦР-диагностирования, при котором можно было бы точно детектировать не только наличие целевых генов в анализируемых селекционных образцах, но и их аллельное состояние. Для идентификации количественных локусов (QTLs) в данном исследовании апробировано 3 маркерные системы, из которых высокую эффективность в выявлении полиморфизма между донорами показала одна – RM 1377. С ее использованием продиагностирована ПЦР-анализом сегрегирующая F₂-популяция и проведена в лабораторных условиях оценка по фенотипу. Статистический анализ позволил установить, что данный маркер сонаследуем. На его основе проскринирован экспериментальный предселекционный материал риса лаборатории физиологии ФНЦ риса. Выделены образцы, имеющие донорные аллели целевых генов, которые в дальнейшем будут переданы в селекционный процесс для изучения по комплексу морфометрических характеристик и хозяйственно ценных признаков. Внедрение и использование данных SSR-маркеров в селекционный процесс ускорит создание элитных генотипов риса с повышенной холодостойкостью в период прорастания семян и образования всходов. Посев таких семян можно будет проводить в более ранние сроки. Это даст возможность получать оптимальные по густоте всходы и позволит значительно реализовывать их потенциальную продуктивность.

1. Дубина Е. Β. ДНК-технологии (молекулярное маркирование) в селекции риса и семеноводстве овощных культур: дис. … д-ра биοл. наук. 2019. 275 с.

2. Костылев П. И., Парфенюк А. А., Степовой В. И. Северный рис (генетика, селекция, технология). Ростов н/Д.: ЗАО «Книга», 2004. 576 с.

3. Система рисоводства Российской Федерации / под общ. ред. С. В. Гаркуши. Краснодар: ФГБНУ «ФНЦ риса», Просвещение Юг, 2022. 368 с.

4. Скаженник М. А., Дзюба В. А., Ковалев В. С., Гаркуша С. В., Дубина Е. В., Чухирь И. Н., Савенко Е. Г., Макуха Ю. А., Пшеницына Т. С. Создание и улучшение исходного материала риса, устойчивого к низким положительным температурам // Рисоводство. 2019. № 4(45). С. 38–46.

5. Нгуен М. Л., Монахос Г. Ф., Комахин Р. А., Монахос С. Г. Новый локус устойчивости к киле в хромосоме А05 капусты пекинской (Brassica rapa L.) // Генетика. 2018. Т. 54, № 3. С. 306–315.

6. Костылев П. И., Дубина Е. В., Гаркуша С. В. Генетика качественных и количественных признаков риса. Зерноград – Краснодар: АНЦ «Донской», ФНЦ риса, 2025. 336 с.

7. Guo Z., Wang H., Yao J., Cheng Y., Zhang W., Xu Z., ... & Zhao M. Quantitative trait loci mapping analysis for cold tolerance under cold stress and brassinosteroid-combined cold treatment at germination and bud burst stages in rice // Frontiers in Plant Science. 2022. Vol. 13, Article number: 938339. DOI: 10.3389/fpls.2022.938339

8. Li C., Liu J., Bian J., Jin T., Zou B., Liu S., ... & Bian J. Identifcation of cold tolerance QTLs at the bud burst stage in 211 rice landraces by GWAS // BMC Plant Biology. 2021. Vol. 21(542), P. 1–11. DOI.10.1186/s12870-021-03317-7

9. Zhang L., Wang F., Liu C., Ma X., Cui D., Han B., Han L. Linkage Mapping and Identification of Candidate Genes for Cold Tolerance in Rice (Oryza Sativa L.) at the Bud Bursting Stage // Rice. 2025. Vol. 1, P. 1–9. DOI: 10.1186/s12284-024-00754-

10. Saito K., Hayano-Saito Y., Kuroki M., Sato Y. Map-based cloning of the rice cold tolerance gene Ctb1 // Plant Science. 2010. Vol. 179, P. 97–102. DOI: 10.1016/j.plantsci.2010.04.00

11. Wang H., Lee A. R., Park S. Y., Jin S. H., Lee J., Ham T. H., …& Kwon S. W. Genome-wide association study reveals candidate genes related to low temperature tolerance in rice (Oryza sativa) during germination // Biotech. Vol. 8(5), P. 235. DOI: 10.1007/s13205-018-1252-9