ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНДУЦИРОВАННОГО МУТАГЕНЕЗА В КАЗАХСТАНСКОЙ СЕЛЕКЦИИ ПШЕНИЦЫ

Мутагенное действие физических факторов и химических веществ (азиридин или этиленимин, нитрозоэтилмочевина, нитрозоэтиленмочевина) приводит к увеличению спектра наследственной изменчивости в селекционных целях, что, однако, изучено не в полной мере. Экологическое изучение действия антропогенных факторов, приводящих к нарушению определенных связей между химическими элементами и их соединениями, повышению концентрации тяжелых металлов в почве, облегчает изучение мутагенных и токсических свойств тяжелых металлов. Повышение урожайности пшеницы путем улучшения ее генотипа является одной из актуальнейших задач сельского хозяйства и хозяйства. В настоящее время с использованием традиционных методов селекции и генетических исследований, таких как обратный скрещивание, отдаленная гибридизация и экспериментальный мутагенез, повышена эффективность получения генетически модифицированных и улучшенных форм пшеницы [1-5]. Тяжелые металлы определяются как металлы с плотностью выше 5 г/см3. Из 90 встречающихся в природе элементов, разделенных на три класса по степени опасности, 53 считаются тяжелыми металлами и лишь немногие имеют биологическое значение. Накопление тяжелых металлов, таких как кадмий (Cd), в окружающей среде в настоящее время становится основной причиной загрязнения окружающей среды. Токсичные металлы могут инактивировать белки, сдвигая кофакторы металлов, блокируя активные центры или вызывая аллостерические изменения. Кроме того, многие из них обладают способностью вызывать мутагенные изменения, опухоли и вызывать макроскопические изменения. Молекулярный механизм токсичности тяжелых металлов до конца не изучен. Cd – неэссенциальный элемент, негативно влияющий на рост и развитие растений, выбрасываемый в окружающую среду электростанциями, системами отопления, металлообрабатывающими производствами или городским транспортом, обладающий высоким кумулятивным эффектом при практически полном отсутствии биодеградации. У растений он влияет на такие процессы, как открытие устьиц, транспирация и фотосинтез, следовательно, хлороз, скручивание листьев и задержка роста являются основными симптомами кадмийной токсичности у растений, сопровождающимися побурением корней, красно-коричневой окраской листьев. Он также может уменьшить поглощение нитратов от корней к побегам за счет ингибирования активности нитратредуктазы в побегах. Негативное действие Cd на рост растений сопровождалось увеличением отношения сухой массы к свежей во всех органах. В нескольких исследованиях было высказано предположение, что окислительный стресс может быть связан с токсичностью кадмия, либо вызывая образование свободных радикалов кислорода, либо уменьшая ферментативные и неферментативные антиоксиданты [6-9]. С другой стороны, использование индуцированного мутагенеза показало высокую эффективность при получении форм с высокой урожайностью, хлебопекарными качествами, устойчивостью к полеганию, измененной высотой и устойчивостью растений. И эта статья является попыткой суммирования результатов, выполненных нашей группой в этом направлении.

1. Bogdanova E.D. Epigenetic variability induced by nicotinic acid. Genetika, 2003, vol. 39, No. 9, p. 1-6. (Bogdanova, E.D., Epigenetic Variation, Induced in Triticum aestivum L. by Nicotinic Acid., [Rus.J. Genetics, 2003. V.39, No. 9. P.1221-1227).

2. Bogdanova E.D. Effect of nicotinic acid on genetic variability in wheat / / Abstr. Of the 18th Intern. Congr. of genetics (August 10-15, 1998). Beijing, China, 1998. P.140.

3. Larchenko E.A., Morgun V.V. Comparative analysis of hereditary variability of plants during mutagen treatment of generative cells and maize seeds // Tsitol Genet. 2000. T.34. № 4. P.17-19.

4. Chunetova Zh.Zh., Omirbekova N.Zh., Shulembaeva K.K. Morphogenetic variability of soft wheat varieties induced by CdCl2 // Genetics, 2008. Т.44, №11. P. 1503-1507.

5. Tokubayeva A.A., Shulembaeva K.K., Zhanayeva A.B. Cytological analysis of distant hybrids of the soft wheat. International Journal of Biology and Chemistry, 2013. 6 (2). P.26-29.

6. Omirbekova N.Zh. Evaluation of the effect of CdCl2 on the anatomical structure of soft wheat (Triticum aestivum L.) // Bulletin of KazNU, Ecological series, No. 1 (24) 2009. S. 83-89.

7. Shulembaeva K.K., Chunetova Zh.Zh., Zhussupova A.I. Distant and intraspecific hybridization, induced mutagenesis in soft bread wheat. International Journal of Biology and Chemistry, 2016. 9 (1). P.19-23.

8. Shulembayeva K.K., Chunetova Zh.Zh., Dauletbayeva S.B., Tokubayeva A.A., Omirbekova N.Zh., Zhunusbayeva Zh.K., Zhussupova A.I. Some results of the breeding and genetic studies of common wheat in the south-east of Kazakhstan // International Journal of Biology and Chemistry, 2014. 2 (6). P. 6-10.

9. Rappoport I.A. Discovery of chemical mutagenesis. Selected works. Moscow: Nauka, 1993. 268 p.

10. Pathirana R. Plant mutation breeding in agriculture. In: Hemming D., ed. Plant sciences reviews 2011. Cambridge: CABI, 2012. P.107-125.

11. Roychowdhury R., Tah J. Mutagenesis - a potential approach for crop improvement. In: Hakeem K.R., Ahmad P., Ozturk M., ed. Crop improvement: new approaches and modern techniques. New York (NY): Springer, 2013. P.149-187.

12. Foy C.D., Chaney R.L., White M. The physiology of metal toxicity in plants, Ann Rev Plant Physiol. J., 2005. 29. P.511-566.

13. Cable V.V., Rajuse L.M. Walker-Simmons M.K., Jones S.S. Mapping of absctic acid responsive genes and a Vpl to chromosomes in wheat and Lophopjrum elogatum // Genome. 2002. - Vol.37. № 1.- P. 129-13.

14. Kihara Н. Cutologische und genetische Studien bei wichtigen Getreidearten mit besonderer Rucksicht auf das Verhalten der Chromosomen und Sterilitat in den Bastarden. - Ven. Coll. Sc. Kusto JmP. Univ 1.1 -2000. 19-24.

15. Beibitgul Zhumabaeva et al. / OnLine Journal of Biological Sciences 2017, 17 (4): 335.342.

16. Larchenko E.A., Morgun V.V. Comparative analysis of hereditary variability of plants during mutagen treatment of generative cells and maize seeds // Tsitol Genet. - 2000. - Т.34., №4. Pp. 16-20.

17. Gomes-Arroyo S., Cortes-Eslava J., Bedolla-Cansino R.M. and all. Sister chromatid exchange induced by heavy metals in Vicia faba // Biologia Plantarum, 2001. 44 (4). P. 591-594.

18. Armor V.A. Methods of field experiment. M.: Agropromizdat, 1985. - 351 p.