АГРОХИМИЯ, 2007, № 5, с. 95-96
КРИТИКА И БИБЛИОГРАФИЯ
ГАМЗИКОВА О.И., МИТРАКОВА А.Г. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ПШЕНИЦЫ ПО РЕАКЦИЯМ НА УСЛОВИЯ КАЛИЙНОГО ПИТАНИЯ
Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2006. 164 с.
Прошло свыше десяти лет после выхода трех первых в России монографий, посвященных проблеме генетического контроля минерального питания высших растений: Гамзикова О.И., Калаш-ник H.A. "Генетика признаков пшеницы на фонах питания" (1988), Э.Л. Климашевский "Генетический аспект минерального питания растений" (1991), О.И. Гамзикова "Генетика агрохимических признаков пшеницы" (1994), которые имели большой резонанс в среде научной агрохимической общественности. Впервые в отечественной литературе была сформулирована концептуально новая идея о возможности управления растительным организмом в целях придания ему свойств агрохимически эффективного генотипа, представлена пионерная информация о механизмах генетического контроля агрохимических свойств пшеницы, более того, предложены генетико-селекцион-ные подходы к решению проблемы создания генотипов с заданными агрохимическими свойствами (Гамзикова, 1994).
Рецензируемая работа развивает современные представления в области генетики минерального питания высших растений в основном за счет новых экспериментальных данных в отношении калия - элемента, к настоящему времени слабо изученного в рассматриваемом аспекте относительно других макроэлементов. Методологической основой выполненных исследований является предложенный О.И. Гамзиковой эволюционно-генетической подход к изучению проблемы.
В монографии экспериментальный материал изложен как двухчастный. В первой части (глава 2) излагаются сведения об эволюционных изменениях рода пшениц, происшедших во времени, к различным уровням обеспеченности растений калием. Во второй (главы 3, 4, 5) - рассматриваются генетические механизмы контроля за реакциями современной мягкой пшеницы на условия калийного питания. Успешное решение поставленных перед исследователями задач обусловлено выбором объектов исследований и экспериментального агрохимического инструментария. В экспериментах представлен полный эволюционно сформированный на протяжении большого исторического периода ряд плоидности пшениц: ди-, тетра- и гексап-лоид, генетические модели (замещенные, изоген-
ные и аллоплазматические линии) и современные сорта. Считаю необходимым заметить, что генетические модели, взятые исследователями для изучения, не являются генно-инженерно-модифици-рованными (трансгенными) растениями, а представляют собой генотипы гексаплоидной (мягкой) пшеницы с полным набором нативных хромосом, несущие все основные морфо-биологические и хозяйственно-ценные признаки вида T. aestivum Ь. Широко использован и агрохимический арсенал методов проведения экспериментов: лабораторные, вегетационные и полевые опыты, в которых создавались возрастающие уровни калийного питания: дефицит, оптимум и избыток.
Впервые в процессе изучения 20 представителей видов из мировой коллекции ВИР, различающихся по количеству хромосом и геномной формуле, дана количественная характеристика генетического фонда рода Triticum Ь. Установлены количественные границы меж- и внутривидового полиморфизма по параметрам интенсивности работы корня по поглощению калия, эффективности его использования растением, концентрации элемента в тканях надземной и корневой частей, а также накоплению биомассы на ранних этапах роста и развития пшеницы. Важно, что авторам удалось выделить генотипы (представители диких видов и современные сорта), которые можно рассматривать как калий-эффективные и рекомендовать для включения в селекционный процесс в качестве возможных источников генов, контролирующих рациональное использование калия при определенных уровнях обеспеченности элементом.
Приоритетными на мировом уровне являются сведения об идентификации хромосом мягкой яровой пшеницы, гены которых участвуют в детерминации поглощения и усвоения калия растениями. С помощью замещенных линий установлен эффект конкретных хромосом, относящихся к трем геномам гексаплоидной пшеницы, в отношении реакций растений на возрастающие уровни калия в почве по параметрам продуктивности, концентрации и распределения калия по отдельным органам. Выполненные исследования позволили установить, что через систему метаболических процессов вклад отдельных хромосом от
96
МУРАВИН
межсортовых доноров может проявляться в увеличении зерновой продуктивности пшеницы (от 10 до 62%) на разных фонах калийного питания в основном за счет количества зерен на растение и их крупности, а также продуктивной кустистости. Интересно, что в экспериментах участвовали и линии, у которых одна из хромосом мягкой пшеницы была замещена на хромосому ржи. Авторы приходят к выводу о том, что чужеродное замещение хромосом в случае удачного подбора системы "донор-реципиент" может быть более результативным, чем внутриродовое. В любом случае направление и величина вклада конкретных хромосом зависит от структуры генотипа исходного сорта и его взаимоотношений с генофондом донорской хромосомы, а также условий вегетации и фона минерального питания.
В монографии представлены экспериментальные доказательства того, что наряду с хромосомами и отдельными генами, маркирующими хозяйственно-ценные признаки, достоверно значим и вклад цитоплазмы в контроль за питанием пшеницы калием. Увеличение зерновой продуктивности мягкой пшеницы на 19-29% обеспечивают цитоплазмы от конкретных меж- и внутриродо-вых доноров, при этом эффективность использования поглощенного калия на формирование зерна может возрастать на 12-20%.
Выявленные эффекты конкретных хромосом, генов и цитоплазм, их количественное описание представляют собой принципиально новую агрохимическую информацию, важную для понимания потенциальных адаптационных возможностей растения к конкретным уровням концентрации макроэлементов и, прежде всего, к их дефициту.
На основании полученных результатов авторы предлагают практические пути создания калий-эффективных сортов пшеницы. Реализация этих проектов позволит решить многие проблемы не только агрохимии, но и экологии, а также в будущем существенно интенсифицировать технологии возделывания пшеницы.
Генетика минерального питания высших растений - очень перспективное научное направление, которое активно развивается во многих развитых странах мира. И в нашей стране потенциально есть все условия для проведения подобных исследований. В настоящее время, на наш взгляд, они сдерживаются, прежде всего, отсутствием подготовленных кадров. В связи с этим считаю возможным и необходимым предложить авторам подготовить раздел "Генетика минерального питания растений" для вузовских курсов лекций по агрохимии и селекции растений.
Не могу не вспомнить того, что у истоков этого раздела науки стояли два гения отечественной
науки - агрохимик академик Д.Н. Прянишников и его ученик генетик академик Н.И. Вавилов. Если Д.Н. Прянишников заложил в изначальное определение агрохимии как науки триединство "почва-растение-удобрение", то Н.И. Вавилов предопределил возможности генетического уровня регулирования минерального питания растений. Как правило, предвидения гениев опережают время. Замечательно то, что со временем такие предвидения оправдываются.
Раздел науки - генетика минерального питания получил импульс для своего развития на стыке двух наук: агрохимии и генетики. Именно объединение обширной и фундаментальной информации, накопленной в этих областях знаний, обеспечило прорыв в наших представлениях о возможностях целенаправленного управления фундаментальной составляющей продукционного процесса - минеральным питанием растений. История науки знает немало аналогичных примеров.
Безусловная ценность данной монографии состоит в используемом методологическом (эволю-ционного-генетическом) подходе, который носит универсальный характер, он доказал свою эффективность и может успешно использоваться исследователями не только в области минерального питания, но и стрессоустойчивости к абиотическим, биотическим и эдафическим факторам, формирования качества продукции и т.д.
Считаю своим приятным долгом обратить внимание на уважение авторов к предполагаемым читателям. Это выражается в попытке насколько возможно полно представить имеющуюся к настоящему времени литературу и ее внимательно проанализировать, обилии рисунков, облегчающих восприятие материала, наличии глоссария. Хороший литературный язык - отличительная особенность рецензируемого издания. Безусловно, информационное поле монографии значительно расширяется за счет перевода названия книги, оглавления, названия глав, таблиц, рисунков и заключения на английский язык.
Хочется обратить внимание и на высокое качество полиграфии издания, что в наше время вседозволенности является, скорее всего, приятным исключением.
Публикация монографии О.И. Гамзиковой и А.Г. Митраковой - важное научное событие в области теории и практики агрохимии. Книга, безусловно, будет востребована научными сотрудниками, работающими на стыке двух наук агрохимии и генетики растений, а также в учебных курсах вузовской подготовки специалистов биологического профиля.
Э.А. Муравин
АГРОХИМИЯ < 5 2007
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.