Урожайность подсолнечника с 1 га: Урожайность подсолнечника в странах мира и России

должны характеризоваться молекулярными маркерами, такими как SSR или SNP, чтобы избежать ложных ассоциаций из-за структуры популяции и семейных отношений. Обзор здесь сосредоточен на ассоциативных панелях, которые доступны в Интернете как ранее упомянутые коллекции подсолнечника.Для анализа первичного генофонда подсолнечника ассоциативная панель, состоящая из 433 культурных образцов из Северной Америки и Европы в дополнение к 24 популяциям дикого подсолнечника, распределенным по всей территории Соединенных Штатов, была охарактеризована 34 выбранными EST-SSR, выбранными на основе предположительной нейтральности по отношению к одомашниванию. и усилия по разведению (Chapman et al., 2008; Mandel et al., 2011). Образцы, культивируемые Министерством сельского хозяйства США в этой панели, были отнесены к следующим категориям: HA и RHA, не относящиеся к маслу или маслу, староместный сорт, открытоопыляемый сорт (OPV), не содержащий масла интрогрессированный, масличный интрогрессированный, другой не содержащий масла и прочий сорт. .Присоединения к INRA можно было разделить только на INRA-HA и INRA-RHA, поскольку информация о нефти и ненефтяном была доступна не всегда. Анализы с использованием программного обеспечения STRUCTURE (Pritchard et al., 2000) и анализа основных координат (PCO) (Patterson et al., 2006) не выявили глубоких генетических делений в зародышевой плазме (Mandel et al., 2011). Культивируемые и дикие популяции разделились на две разные группы, и внутри культурных образцов категория масла-восстановителя (RHA-масло) осталась особой от остающегося генофонда (Mandel et al., 2011). Это не является неожиданным из-за гибридной истории подсолнечника, в которой пулы поддерживающих и реставраторов были разделены с целью максимизировать гетерозис (Fick and Miller, 1997). Выборка из 288 образцов по-прежнему покрывает почти 90% генетического разнообразия, доступного в исходной более крупной панели. Эта ассоциативная группа была названа UGA-SAM1 и состоит из 259 образцов, которые распространяются Информационной сетью по ресурсам зародышевой плазмы (GRIN) Национальной системы зародышевой плазмы растений Министерства сельского хозяйства США (NPGS), и 29 образцов доступны через Французский национальный институт сельскохозяйственных исследований (INRA). , Франция).Эта популяция UGA-SAM1, которая была успешно использована в ассоциативных исследованиях (Mandel et al., 2013; Nambeesan et al., 2015), представляет собой очень ценный инструмент для будущих ассоциативных исследований для всего сообщества подсолнечника. Минимальный основной набор из 12 образцов (представляющих HA, RHA, масляные и ненефтяные образцы, а также материал INRA), охватывающий почти 50% общего аллельного разнообразия, может быть идеальным для создания MAGIC (межкроссирование нескольких родительских поколений) популяция подсолнечника.Стратегия MAGIC интересна для изучения множества аллелей, чтобы использовать более высокие частоты рекомбинации и лучшее разрешение картирования (Cavanagh et al., 2008). Развитие популяций MAGIC продолжается для многих видов растений (Bandillo et al., 2013), что также будет интересно для подсолнечника.

Аргентинская гермоплазма также представляет собой ценный генетический ресурс из-за долгой истории селекции подсолнечника в Аргентине (de Bertero, 2003; Moreno et al., 2013).Филиппи и др. (2015) охарактеризовали структуру популяции и рассчитали генетическое разнообразие популяции ассоциативного картирования (AMP-IL), представляющей 137 образцов INTA (Национальный институт сельскохозяйственных технологий, Аргентина) и 33 образца открытоопыляемых и составных популяций. Растительный материал хранится в Активном банке зародышевой плазмы INTA Manfredi (AGB-IM). С использованием 42 маркеров SSR и / или маркеров SNP, обнаруженных с помощью массива пулов 384 SNP-олигонуклеотидов Illumina, оценивали и наблюдали гетерозиготность, а также кластеризацию с использованием СТРУКТУРЫ и Дискриминантного анализа основных компонентов (DAPC) сравнивали для двух типов маркеров.Как и в других исследованиях (Mandel et al., 2011, 2013), в структуре популяции доминировал признак поддерживающий / реставратор (Filippi et al., 2015).

Коллекция зародышевой плазмы из 196 образцов испанского кондитерского подсолнечника хранится в Центре генетических ресурсов растений Национального института сельскохозяйственных и пищевых исследований и технологий (CRF-INIA). Была выявлена ​​большая генетическая изменчивость в отношении массы сотен семян, процентного содержания ядра, содержания масла в семенах, состава жирных кислот и токоферолов, фитостеринов и других признаков (Velasco et al., 2014; Pérez Vich et al., 2017).

Помимо хорошо охарактеризованных ассоциативных панелей, в настоящее время имеются значительные генетические ресурсы растений подсолнечника (культивируемые, а также дикие образцы H. annuus и образцы, представляющие другие виды рода Helianthus ).

Мутагенизированные популяции

Для увеличения естественной генетической изменчивости подсолнечник был мутагенизирован (Zambelli et al., 2015). Мутантные популяции были успешно разработаны и использованы для скрининга мутантных фенотипов, представляющих интерес для селекционных целей в отношении времени цветения, карликовости, содержания масла, высокоолеиновых признаков, устойчивости к гербицидам и ветвления (Солдатов, 1976; Gabard and Huby, 2001; Sala et al. al., 2008a; Cvejic et al., 2011b; Леон и др., 2013). Недавно Sabetta et al. Установили популяцию TILLING (целенаправленное индуцированное локальное поражение в геномах) для высокопроизводительного скрининга вызванных EMS (этилметансульфонатом) мутаций в подсолнечнике. (2011) и использовались для изучения генов, участвующих в биосинтезе жирных кислот. Оптимизированный мутагенез с использованием EMS был использован для разработки дополнительной платформы TILLING для подсолнечника (Kumar et al., 2013). Фенотипическая характеристика 5000 линий M2 была проведена для оценки частоты мутаций и отбора интересных мутантов.Поскольку биосинтез масла семян имеет большое значение для подсолнечника, TILLING генов FatA и SAD были исследованы и выявили общую частоту мутаций — одна мутация каждые 480 т.п.н. Другая возможность развития мутантных популяций — это применение гамма-излучения или быстрых нейтронов (Cvejic et al., 2011a). Оптимальные диапазоны для гамма-излучения и быстрых нейтронов были исследованы по сравнению с концентрациями EMS.

Помимо индуцированных мутагенизированных популяций, естественные мутации, которые произошли в популяциях дикого подсолнечника, оказали значительное влияние на селекцию гибридов подсолнечника, особенно в области устойчивости к гербицидам.В последние годы интенсивное использование гербицидов привело к появлению устойчивых популяций дикого подсолнечника. Первым случаем была популяция подсолнечника обыкновенного, обнаруженного на соевом поле в Россвилле (Канзас, США), в которой имазетапир, принадлежащий к группе ингибиторов AHAS (ацетогидроксикислотной синтазы), использовался в течение семи лет подряд для борьбы с сорняками. контроль. Таким образом, создание первой популяции подсолнечника, названной ANN-PUR, устойчивой к одному из ингибиторов AHAS (Al-Khatib et al., 1998). Устойчивость этой популяции была успешно внедрена в коммерческие гибриды подсолнечника (Miller and Al-Khatib, 2000; Jocić et al., 2004). Производство подсолнечника, основанное на использовании этой устойчивости к имидазолинону (IMI), которая обеспечивает эффективную и легкую борьбу с послевсходовыми широколистными сорняками в Европе, называется технологией Clearfield ^® . Помимо открытия подсолнечника, устойчивого к IMI, в Канзасе (США) была обнаружена еще одна популяция дикого подсолнечника (ANN-KAN), толерантная к другой группе гербицидов AHAS, называемой сульфонилмочевиной (Al-Khatib et al., 1999). Такая же толерантность была получена с помощью мутагенеза EMS (Gabard and Huby, 2001). Позднее было обнаружено больше популяций дикого подсолнечника, устойчивых к гербицидам AHAS (например, White et al., 2002, 2003; Jacob et al., 2017). Кроме того, новая толерантность к имидазолину, названная Clearfield Plus ^® , была выбрана из популяции M2 из 600 000 растений, обработанных EMS (Sala et al., 2008a).

Естественное генетическое разнообразие и естественная генетическая изменчивость или генетическая изменчивость, вызванная химическим действием / гамма-излучением, представляют собой необходимое условие для селекции.Широкий спектр образцов, поддерживаемых и предоставляемых банками зародышевой плазмы для исследовательского сообщества, является чрезвычайно ценной отправной точкой для успешных программ селекции подсолнечника, позволяя проводить ассоциативные исследования и вводить новые признаки в существующий коммерческий селекционный материал. Однако мутагенез может создать дополнительную новую генетическую изменчивость в признаках там, где естественной изменчивости недостаточно.

Генетические карты и последовательность генома подсолнечника

Различные молекулярные маркеры, которые были применены при картировании генов и разработке карт сцепления подсолнечника (Рисунок 1), заложили основу для оценки генетического разнообразия, присутствующего в роду Helianthus , а также в образцах культурного и дикого подсолнечника.Расположение желаемых генов позволило идентифицировать и разработать более специфические молекулярные маркеры. В базе данных Sunflower CMap перечислены доступные генетические карты подсолнечника, которые можно сравнивать друг с другом с помощью программы CMAP (Kane et al., 2013).

Первая карта была разработана для дикого подсолнечника с использованием маркеров RAPD (Rieseberg et al., 1993). Спустя пару лет карты были созданы и опубликованы с использованием маркеров RFLP, не основанных на ПЦР, в различных кроссах культурного подсолнечника (Berry et al., 1995; Gentzbittel et al., 1995; Ян и др., 1998). Эти карты были опубликованы на несколько лет позже, чем карты RLFP, например, для пшеницы, кукурузы, ячменя, риса и масличного рапса из-за участия компаний в построении карты подсолнечника (Hu, 2010). Позже на карты были добавлены маркеры AFLP (Peerbolte, Peleman, 1996; Gedil et al., 2001). Большинство карт сцепления подсолнечника содержали 17 групп сцепления (LG), представляющих количество гаплоидных хромосом в подсолнечнике. За этими картами последовали генетические карты, основанные на маркерах SSR (Tang et al., 2003b; Ю. и др., 2003). Первая составная генетическая карта SSR состояла из 278 однолокусных SSR-маркеров, а также дополнительных 379 маркеров (общедоступных и собственных), покрывающих 1423 сМ. Эта карта, которая в настоящее время служит эталонной генетической картой подсолнечника (Tang et al., 2003b), затем была дополнительно насыщена дополнительными SSR-маркерами, исследующими три новых картируемых популяции (Yu et al., 2003). Между тем, более 2000 SSR были получены из геномных последовательностей (gSSR) и EST (EST-SSR) и теперь доступны для картирования и генотипирования (Brunel, 1994; Dehmer and Friedt, 1998; Paniego et al., 2002; Тан и др., 2003b; Yu et al., 2003; Poormohammad Kiani et al., 2007b; Chapman et al., 2008; Heesacker et al., 2008). Существующие карты подсолнечника были дополнительно обогащены этими gSSR, EST-SSR, INDEL, маркерами TRAP (Hu et al., 2007; Heesacker et al., 2008). Эти SSR-маркеры (последовательности и праймеры, доступные через NCBI) представляют собой очень ценный инструмент, поскольку они позволяют локализовать гены в отдельных группах сцепления (Tang et al., 2003b), а также в недавно опубликованной последовательности генома подсолнечника HanXRQ (Badouin et al. al., 2017). Было собрано около 3 гигабаз (Гб), представляющих 80% размера всего генома, и они представляют собой чрезвычайно полезный инструмент для всех различных исследовательских программ, направленных на улучшение гибридов подсолнечника.

Наконец, шаг к картам высокой плотности стал возможным благодаря использованию маркеров на основе SNP, начиная с Lai et al. (2005), которые получили SNP из базы данных EST (в рамках проекта Compositae Genome Project) и использовали их для картирования. Чип Infinium Beadchip, включающий 9480 SNP, основанный на данных транскриптома, был разработан Bachlava et al.(2012) и использованный Bowers et al. (2012), чтобы получить четыре генетические карты высокой плотности. Каждая из этих карт содержала 3 500–5 500 локусов. Несмотря на то, что карты были сильно коллинеарными, на отдельных картах наблюдались пробелы. Чтобы решить эту проблему, на основе этих данных была построена консенсусная карта из 10 080 локусов (Bowers et al., 2012). Talukder et al. (2014a) разработали карту высокой плотности из 5019 маркеров SNP, полученных с помощью RAD-секвенирования. Ген устойчивости к ржавчине R ₁₂ был точно картирован с использованием этой карты на основе SNP.Кроме того, 118 маркеров SSR были включены в карту SNP для адресации и ориентации групп сцепления в соответствии с эталонной генетической картой подсолнечника. Celik et al. (2016) впервые применили генотипирование путем секвенирования для крупномасштабного обнаружения SNP у подсолнечника и разработали основанную на SNP карту сцепления из 817 SNP-маркеров, охватывающих все 17 LG, путем анализа F ₂ , полученного при скрещивании RHA 436 × H08 M1. Используя недавно разработанный массив SNP 25 К в подсолнечнике Livaja et al. (2016) смогли построить карту сцепления на основе 6,355 маркеров SNP для популяции RIL NDBLOSsel × CM625.Связь между картами генетического сцепления и кариотипом подсолнечника была окончательно установлена ​​путем разработки молекулярно-цитогенетической карты для H. annuus (Feng et al., 2013). Клоны ВАС и BIBAC с известным генетическим местоположением использовали в экспериментах по флуоресценции in situ гибридизации (FISH) для обращения к отдельным хромосомам.

Высокое разрешение недавно разработанных высокоплотных карт подсолнечника помогает сузить области, представляющие интерес, что должно позволить в ближайшем будущем идентифицировать и клонировать гены для различных важных признаков.Кроме того, карты на основе SNP предоставляют маркеры, тесно связанные, например, с генами устойчивости, которые могут применяться в крупномасштабных программах селекции с использованием маркеров или могут быть интегрированы в массивы SNP.

Разработка маркеров путем сопоставления связей

Устойчивость к ложной мучнистой росе

Разработанные карты сцепления создают хорошую основу для локализации и картирования просто унаследованных признаков. Было обнаружено, что большинство генов устойчивости к ложной мучнистой росе, придающих устойчивость к оомицету Plasmopara halstedii , доминантно наследуются и, следовательно, их относительно легко картировать с помощью молекулярных маркеров.Идентификация тесно связанных маркеров также представляет собой хорошую основу для клонирования генов на основе карт.

Большие усилия были приложены к исследованию генов устойчивости к ложной мучнистой росе (гены R ), обозначенных как гены Pl , которые распределены по всему геному подсолнечника: Pl ₁₃ , Pl ₁₄ , Pl ₁₆ , и Pl _Arg на LG1; Pl ₁ , Pl ₂ , Pl ₆ , Pl ₇ , Pl ₁₅ и Pl ₂₀ на LG8; Pl ₅ , Pl ₈ и Pl ₂₁ на LG13; Pl ₁₇ и Pl ₁₉ на LG4; в то время как Pl ₁₈ локализован на LG2 справочной карты SSR подсолнечника (Mouzeyar et al., 1995; Roeckel-Drevet et al., 1996; Vear et al., 1997; Берт и др., 2001; Slabaugh et al., 2003; Yu et al., 2003; Mulpuri et al., 2009; Wieckhorst et al., 2010; Бахлава и др., 2011; Vincourt et al., 2012; Qi et al., 2015a; Qi L.L. et al., 2016; Zhang et al., 2016; Ma et al., 2017). Большинство генов Pl сгруппировано, за исключением Pl _Arg и Pl ₁₈ .

Кластер Pl на LG8 был первым, который был обнаружен молекулярными маркерами.Музеяр и др. (1995) использовали маркеры RAPD и RFLP для картирования первого гена устойчивости к ложной мучнистой росе, Pl ₁ , который является частью большого кластера Pl ( Pl ₁ , Pl ₂ , Pl ₆ , Пл ₇ ). Из всех генов в кластере ген Pl ₆ был наиболее интенсивно исследован, поскольку он придавал устойчивость всем расам, присутствующим в течение длительного времени, кроме расы 304. Для интрогрессии Pl _{6 использовались разные типы маркеров.} в чувствительный материал подсолнечника, включая маркеры STS (Sequence-Tagged Sites), принадлежащие к классу TIR-NBS-LRR RGA (аналог гена устойчивости) (Bouzidi et al., 2002) и кодоминантные маркеры CAPS (Cleaved Amplified Polymorphic Sequence) (Таблица 1). Разработанные маркеры успешно использовались для введения Pl ₆ с помощью MAS или для отслеживания интродукции Pl ₆ в обратных скрещиваниях при конверсии чувствительных к ложной мучнистой росе линий в устойчивые (Dimitrijevic et al., 2010; Jocic и др., 2010).

ТАБЛИЦА 1. Обзор источников устойчивости, местоположения и маркеров генов устойчивости к болезням у подсолнечника.

Два гена Pl , происходящие от H. argophyllus, Pl ₈ и Pl _Arg , также были предметом многочисленных исследований. Pl _Arg придает устойчивость ко всем существующим расам ложной мучнистой росы, а Pl ₈ — 96% всех изолятов, собранных в северо-центральном регионе США (Gilley et al., 2016). Radwan et al. (2004) разработали STS-маркеры для обнаружения локуса Pl ₅ / Pl ₈ , которые позже также были исследованы на других генотипах подсолнечника (Dimitrijevic et al., 2011). Бахлава и др. (2011) разработали два маркера-кандидата в ген устойчивости (RGC), RGC251 и RGC15 / 16, тесно связанные с Pl ₈ , которые принадлежат к группе маркеров SSCP (одноцепочечный конформационный полиморфизм). Однако SSCP в MAS трудозатратны и требуют много времени. Комплексное исследование Pl ₈ , проведенное Qi et al. (2017) исследовали ранее опубликованные маркеры SNP, а также два маркера SSR (Bowers et al., 2012; Talukder et al., 2014a), чтобы генотипировать популяцию F ₂ , полученную путем скрещивания HA434 × RHA340.Затем были исследованы три ближайших маркера SNP, NSA_000423, NSA_002220 и NSA_002251, чтобы проверить специфичность идентифицированных маркеров, и был сделан вывод, что NSA_000423 и NSA_002220 могут служить диагностическими маркерами в 87% протестированных линий подсолнечника при использовании RHA 340 в качестве донора для гена Pl ₈ . Валидация этих маркеров на 548 линиях подсолнечника доказала их полезность для MAS. Однако следует протестировать более крупную панель линий подсолнечника.

В отличие от этого, ген Pl ₈ , Pl _Arg не кластеризован.Несколько авторов идентифицировали и разработали различные типы маркеров (SSR, SNP, RGC) для MAS (Dußle et al., 2004; Wieckhorst et al., 2010; Imerovski et al., 2014b), некоторые из них также были проверены на панели линий подсолнечника. ORS716 был идентифицирован как наиболее полезный маркер в MAS (таблица 1). Недавно Qi et al. (2017) объединили доступные геномные данные для популяции, полученные путем скрещивания HA 89 × RHA 464 с использованием маркеров SNP (Pegadaraju et al., 2013; Talukder et al., 2014a), с фенотипической оценкой устойчивости.Два ближайших маркера SNP (NSA_007595 и NSA_001835) сужали локус Pl _Arg до площади 2,83 Mb. Девять идентифицированных маркеров SNP представляют собой ценные диагностические инструменты для интрогрессии Pl _Arg в большинство генетических фонов подсолнечника.

Другие маркеры для использования в MAS для устойчивости к ложной мучнистой росе включают идентификацию тесно связанного SSR-маркера ORS1008 с Pl ₁₃ гена (Mulpuri et al., 2009), разработку маркеров RGC, тесно связанных с Pl ₁₄ ген (Bachlava et al., 2011) и идентификация одного доминантного ко-сегрегирующего маркера SSR (ORS1008) и одного кодоминантно тесно сцепленного (EST) -SSR (HT636) с Pl ₁₆ . Интересно, что HT636 и ORS1008, как сообщается, связаны с обоими, Pl ₁₃ и Pl ₁₆ , что указывает на то, что эти гены находятся в непосредственной близости друг от друга (Liu et al., 2012a). Qi et al. (2015a) использовали SSR для размещения Pl ₁₇ в LG4, а затем использовали SNP, идентифицированные Национальным консорциумом SNP Sunflower (Talukder et al., 2014a) и Bowers et al. (2012) для насыщения области, окружающей ген Pl ₁₇ . Авторы идентифицировали SNP SFW04052 и ORS963 как ближайшие фланкирующие маркеры, связанные с Pl ₁₇ . Год спустя Qi L.L. et al. (2016) использовали ту же методологию для сопоставления Pl ₁₈ с LG2 и обнаружили два SSR и 10 SNP, фланкирующих ген Pl ₁₈ . Pl ₁₈ представляет собой первый ген, картированный в LG2.В 2017 г. два новых гена Pl , Pl ₁₉ и Pl ₂₀ , были зарегистрированы и картированы в LG4 и LG8 соответственно (Ma et al., 2017; Zhang et al., 2017). Два SSR и два SNP были картированы в непосредственной близости от Pl ₁₉ , а четыре маркера SNP (SFW02745, SFW09076, S8_11272025 и S8_11272046) совместно сегрегированы с Pl ₂₀ . Все маркеры можно использовать в MAS и, что наиболее важно, в пирамидировании генов Pl для достижения длительной устойчивости к ложной мучнистой росе.Разработка маркеров SNP представляет особый интерес из-за большого количества сгенерированных маркеров, которые увеличивают вероятность наличия маркеров, доступных для любой перекрестной комбинации.

Устойчивость к ржавчине подсолнечника

Заражение растений подсолнечника Puccinia helianthi Schwein приводит к болезни ржавчины. Этот гриб, который в основном распространен в Северной Америке, Аргентине, Южной Африке и Австралии, может нанести значительный ущерб и снизить урожайность на зараженных полях.Генетический контроль болезни может быть эффективным; тем не менее, из-за быстрого появления новых рас в результате полового или бесполого размножения, сопротивление становится кратковременным. Следовательно, значительные усилия были предприняты для открытия генов устойчивости к ржавчине и внедрения в коммерческие линии и гибриды с конечной целью пирамидирования нескольких генов устойчивости для достижения долгосрочной устойчивости. Большинство описанных к настоящему времени генов устойчивости к ржавчине ( R гены) являются моногенно-доминантными. Гены R расположены на разных LG генома подсолнечника, большинство из которых находится на LG13 [ R ₄ , R _u6 , R ₁₁ , R _adv , R _13a ( R _HAR6 ) и R _13b ] (Bachlava et al., 2011; Qi et al., 2011b, 2012b; Gong et al., 2013b; Bulos et al., 2014).

Первые молекулярные исследования были проведены по обнаружению маркеров для генов R ₁ и R _adv с использованием маркеров RAPD и SCAR (Lawson et al., 1996, 1998). В то время как ген R ₁ был первым геном устойчивости к ржавчине, присутствующим в большом количестве линий подсолнечника, R _adv присутствует в линии P2, принадлежащей Pioneer Hi-Bred Australia (Lawson et al., 1998; Qi et al., 2011a). R _adv также присутствует в линии RHA 340 USDA, которую Bachlava et al. (2011) использовали для картирования гена. Lawson et al. (1998) разработали SCAR-маркер SCT06 ₉₅₀ , связанный с геном R ₁ , который оказался полезным для обнаружения R ₁ в различных генетических фонах, за исключением линии подсолнечника MC29, которая несет R ₂ и R ₁₀ гены.Для сопоставления R ₂ Qi et al. (2015c) использовали другую линию MC29, названную MC29 (USDA), поскольку она выращивалась в Исследовательском центре подсолнечника USDA-ARS, Фарго, Северная Дакота, которая отличается по степени устойчивости к расе 6 NA по сравнению с линией MC29, используемой Lawson et al. (1998). Qi et al. (2015c) сообщили о двух маркерах SNP, NSA_002316 и SFW01272, фланкирующих ген R ₂ на LG14. Поскольку ближайший маркер, SFW01272, может только до определенной степени использоваться для обнаружения гена R ₂ в различных генетических фонах; авторы рекомендуют использовать два фланкирующих маркера SNP, чтобы свести к минимуму выбор ложноположительных результатов в MAS.

Дальнейшие молекулярные исследования генов R включают идентификацию молекулярных маркеров, тесно связанных с R ₄ , R _adv , P _u6 , R ₁₁ , R _13a ( R _HAR6 ) и R _13b гены, которые расположены на LG13. Qi et al. (2011b) идентифицировали два маркера, фланкирующих ген R ₄ (ORS581 и ZVG61) в перекрестном HA 89 × HA-R3, которые, как позже сообщалось, также были связаны с генами устойчивости к ржавчине R _13a ( R _HAR6 ) и R _13b , расположенных на нижнем конце LG13 (Bulos et al., 2013а; Гонг и др., 2013b; Qi et al., 2015b) (Таблица 1). В дальнейшем Gong et al. (2013b) насыщали область, фланкирующую гены, анализом маркеров RGC, которые присутствовали рядом с геном устойчивости к ложной мучнистой росе Pl ₈ , который также был картирован в нижнем конце LG13. Другой ген R , который картировался рядом с Pl ₈ и геном восстановления фертильности Rf ₁ , был R _adv . Полностью сегрегационный маркер SCAR (Lawson et al., 1998), а также маркеры RGC и SSR, тесно связанные с R _adv , были идентифицированы (Bachlava et al., 2011) (Таблица 1). Недавно Bulos et al. (2014) картировали ген P _u6 и идентифицировали тесно связанные SSR с этим геном в линии подсолнечника P386 на нижнем конце LG13. Однако эти маркеры расположены слишком далеко, чтобы их можно было использовать в MAS (таблица 1). P _u6 и R ₄ сопоставьте 6,25 см друг от друга. Qi et al. (2012b) исследовали ген R ₁₁ и картировали его 1.6 см от гена восстановления фертильности Rf ₅ также на нижнем конце LG13, предполагая наличие большого кластера R-генов ржавчины R _adv / R ₁₁ / R ₄ . Маркер SSR ORS45 был ближайшим к гену R ₁₁ и был картирован на 1 сМ проксимальнее этого гена, тогда как было показано, что ORS728 является общим маркером для генов R ₁₁ и Rf ₅ . Результаты позволяют сделать вывод, что нижний конец LG13 несет второй по величине кластер генов, кодирующих NBS-LRR: гены устойчивости к ржавчине и устойчивости к ложной мучнистой росе.На основании маркеров SSR и RGC, используемых в этой области, Gong et al. (2013b) предложили, чтобы этот большой кластер можно было разделить на два кластера. R _adv и R ₁₁ образуют подкластер I, а R ₄ , R _{13a / b} , Pl ₅ , Pl ₈ образуют подкластер II. Pl ₂₁ , который также был расположен на LG13, картировал 8 см проксимальнее Pl ₅ / Pl ₈ (Radwan et al., 2004; Vincourt et al., 2012).

Другие гены устойчивости к ржавчине, исследованные с помощью молекулярных маркеров, включают анализ R ₅ . На сегодняшний день это единственный ген R , обнаруженный в LG2. Qi et al. (2012a, 2015b) идентифицировали два SSR и два маркера SNP, фланкирующих ген, причем ближайший находится на расстоянии 0,6 сМ (таблица 1). На LG11 на данный момент картированы два гена устойчивости к ржавчине: R ₁₂ и R ₁₄ . Оба гена были расположены в середине LG11 и были обнаружены в образцах дикого подсолнечника, однако имеют разное происхождение: R ₁₂ от PI413047 и R ₁₄ от PI413038 (Gong et al., 2013а; Zhang et al., 2016). Оба гена были картированы между маркерами ORS1227 и ZVG53 (ORS1227 с 3,3 и 1,6 см и ZVG53 с 9,6 и 6,9 см от R ₁₂ и R ₁₄ соответственно). Talukder et al. (2014b) выполнили точное картирование области гена R ₁₂ с использованием маркеров SNP. Пять маркеров SNP (NSA_000064, NSA_008884, NSA_004155, NSA_003320 и NSA_003426) были связаны с 0,83 сМ с геном, но только два маркера (NSA_003426 и NSA_004155) оказались диагностическими для R ₁₂ (таблица).Ближайшим маркером SNP к R ₁₄ был NSA_000064, который был картирован с 0,7 сМ от гена в популяции картирования F ₂ , полученной от скрещивания HA 343 × Ph4 (Zhang et al., 2016). Однако этот маркер усиливал тот же рисунок полос в RHA 464 ( R ₁₂ ) и Ph4 ( R ₁₄ ). Zhang et al. (2016) идентифицировали тринадцать маркеров SSR / InDel и два маркера SNP, которые усиливали разные профили между двумя донорами R ₁₂ и R ₁₄ , что указывает на полиморфизм между этими регионами.

Одна из последних попыток картирования насыщения генов R была опубликована Qi et al. (2015b), которые использовали ранее разработанные маркеры SNP SFW и NSA для насыщения областей, окружающих гены R ₄ , R ₅ , R _13a и R _13b , и смогли идентифицировать маркеры, которые находятся на расстоянии менее 1 см от всех проанализированных генов, что повышает эффективность внедрения устойчивости к ржавчине в чувствительный материал (Таблица 1).Авторы использовали ранее разработанные маркеры SSR и недавно разработанные маркеры SNP для идентификации гомозиготных «двойно-устойчивых» F ₂ особей в популяции, полученной в результате скрещивания BC ₃ F ₂ растений, несущих R ₅ и подшипник HA-R6 R _13a . Потомство F ₄ , полученное от выбранных растений, показало улучшенную устойчивость к расам 336 и 777 по сравнению с линиями, которые обладают только одним геном устойчивости.Qi et al. (2015c) также выполнили пирамидирование с помощью маркеров R ₂ и R _13a в кондитерском подсолнечнике с использованием маркеров SSR и SNP. Дальнейшее пирамидирование генов R может привести к долгосрочному улучшению устойчивости к ржавчине подсолнечника. Процесс превращения восприимчивых в устойчивые формы может быть значительно облегчен и ускорен за счет использования указанных молекулярных маркеров.

Устойчивость к заразихе

Еще одним препятствием для выращивания подсолнечника является заразиха ( Orobanche cumana ), цветущее растение-паразит, которое может привести к значительной потере урожая до 100%.Было обнаружено, что большинство генов, обеспечивающих устойчивость к заразихе, являются моногенно-доминантными для рас заразихи от A до E и G (Vranceanu et al., 1980; Velasco et al., 2012), в то время как устойчивость к расе F наследуется моногенными доминантный ген (Pacureanu-Joita et al., 1998; Pérez-Vich et al., 2004) или двумя рецессивными генами (Rodríguez-Ojeda et al., 2001) в зависимости от генетического фона. Гены устойчивости заразихи обозначены как гены или . Имеровский и др. (2014a) сообщили об одном рецессивном гене устойчивости в линии подсолнечника HA-267, который несет ген устойчивости выше, чем или ₆ .Большинство молекулярных анализов было проведено с целью изучения и создания различных типов молекулярных маркеров для обнаружения Or ₅ , который передает устойчивость к заразихе расы E или ниже (Lu et al., 2000; Tang et al., 2003a) ( Таблица 1). Эффективность праймеров RAPD и SSR в MAS для или ₅ была протестирована Iuoras et al. (2004), однако, ни один из праймеров не оказался достаточно эффективным или точным. Имеровский и др. (2013) идентифицировали SSR-маркеры, связанные с генами Or ₂ , Or ₄ и Or ₆ , которые могут быть использованы для преобразования генотипов подсолнечника, чувствительных к заразихе, в устойчивые.Однако популяций O. cumana из , принадлежащих к расе F, проявили разную агрессивность (Molinero-Ruiz et al., 2009). Имеровский и др. (2016) картировали недавно идентифицированный ген устойчивости к заразихе, придающий устойчивость расам заразихи, преодолевая расу F от инбредной линии подсолнечника AB-VL-8 на LG3. Авторы назвали ген Or _{ab — vl -8} , который оказался рецессивным, и ORS683 картировал 1,5 сМ от гена. Дальнейший молекулярный анализ необходим для разработки маркеров совместной сегрегации для некоторых из генов или .Кроме того, очень важно найти новые источники устойчивости, так как расы заразихи развиваются очень быстро. Недавняя работа Louarn et al. (2016) задействовали 586 985 SNP из проекта SUNRISE на GeneTitan ^® (Affymetrix) для идентификации QTL устойчивости к расам заразихи F и G. Авторы идентифицировали 17 QTL, распределенных по 9 LG. Среди них был стабильный QTL на LG13, который контролировал количество появлений заразихи, что объясняло 15–30% фенотипической изменчивости.Этот QTL был отмечен как один из наиболее быстро используемых. Молекулярная характеристика популяций O. cumana в Европе с помощью RAPD-PCR позволила идентифицировать четыре группы (Molinero-Ruiz et al., 2014). Эти маркеры могут быть полезны в качестве молекулярных инструментов для обнаружения первых проявлений заразихи на полях, где не было вирулентных рас (Molinero-Ruiz et al., 2014).

Толерантность к гербицидам

Различные толерантности к гербицидам, ингибирующим большую каталитическую субъединицу синтазы ацетогидроксикислот (AHASL), стали очень необходимым инструментом в производстве и выращивании гибридов подсолнечника, поскольку они облегчают применение имидазолинонов (IMI) или сульфонилмочевины (SU) против широколиственных сорняков ( Sala et al., 2012). Это также позволяет управлять заразихой независимо от расы (Skoric and Pacureanu, 2010). Из подсолнечника были выделены три гена AHASL : AHASL1 , расположенный на LG9, AHASL2 на LG6 и AHASL3 на LG2 (Kolkman et al., 2004). Только мутации AHASL1 , по-видимому, участвуют в толерантности к гербицидам подсолнечника. Четыре различных мутированных аллеля были исследованы для коммерческого использования в селекции гибридов подсолнечника: Imisun / Clearfield ^® , Clearfield Plus ^® , Sures и ExpressSun ^® (Sala et al., 2012). Точечные мутации от C-T в кодоне 205 ( Ahasl1-1 ) и в кодоне 197 ( Ahasl1-2 ) (принимая номенклатуру Arabidopsis ) придают умеренную толерантность к IMI и высокую толерантность к SU, соответственно. Аллель Ahasl1-3 характеризуется мутацией G-A в кодоне 122 и приводит к высоким уровням толерантности к IMI (Sala et al., 2008b). Самый широкий диапазон устойчивости к гербицидам демонстрирует аллель Ahasl1-4 , который имеет мутацию G-T в кодоне 574 (Sala and Bulos, 2012).Первый маркер SNP, основанный на изменении CT в кодоне 205, оказался очень полезным, поскольку он косегрегирован с частично доминирующей толерантностью к гербицидам для системы Imisun / Clearfield ^® (Kolkman et al., 2004), даже несмотря на то, что дополнительный нецелевой ген необходим для толерантности (Bruniard and Miller, 2001; Miller and Al-Khatib, 2002). Один SSR-маркер, использующий различия в (ACC) повторах, присутствующих в гене AHASL , позволяет дифференцировать аллель Ahasl1 дикого типа и аллели Ahasl1-1 и Ahasl1-2 (Sures and ExpressSun ^® ). ) (Колкман и др., 2004; Bulos et al., 2013b). Маркер CAPS, разработанный Bulos et al. (2013b) использует обмен A-T для обнаружения аллеля Ahasl1-3 (Clearfield Plus ^® ) путем переваривания продукта ПЦР рестрикционным ферментом Bmg BI. Маркеры теперь могут помочь выбрать толерантность к гербицидам. Тем не менее разработка эффективных тестов на переносимость гербицидов имеет решающее значение (например, Breccia et al., 2011; Vega et al., 2012).

Качество масла семян

Некоторые свойства масла были охарактеризованы как количественные характеристики, однако некоторые характеристики, такие как содержание олеиновой кислоты (OAC), можно в определенной степени рассматривать как полуколичественный признак, поскольку OAC зависит не только от окружающей среды, но и от генетический фон приемной линии (Ferfuia et al., 2015; Регитано Нето и др., 2016). Частичная дупликация аллеля FAD2-1, вызванная химической мутацией, приводит к увеличению OAC за счет подавления гена FAD2-1, кодирующего FAD2 (олеоил-фосфатидилхолин-десатуразу) (Lacombe et al., 2002; Schuppert et al., 2006). Этот фермент катализирует синтез линолевой кислоты из олеиновой кислоты и, подавляя его активность, накапливается олеиновая кислота. Солдатов (1976) создал сорт Первенец с повышенным содержанием ОАК, который стал основным источником повышенного ОАК в программах селекции подсолнечника во всем мире благодаря полезным свойствам высокоолеинового подсолнечного масла (Allman-Farinelli et al., 2005; Ванноцци, 2006). Наследование признака OAC было предметом многочисленных исследований, и были получены разные результаты от одного доминантного гена до нескольких генов, влияющих на OAC (Urie, 1984; Lacombe et al., 2004; Joksimovic et al., 2006; Bervillé, 2010; Ferfuia, Vannozzi, 2015; Premnath et al., 2016; Dimitrijevic et al., 2017). Ген / гены, участвующие в наследовании OAC, были обозначены как гены Ol . Для картирования и обнаружения мутации (мутация Ol ) в подсолнечнике использовали разные маркеры.Два маркера RAPD, F15-690 и AC10-765, были связаны с геном 7,0 и 7,2 сМ с геном Ol ₁ соответственно (Dehmer and Friedt, 1998). Позже локус Ol ₁ -FAD2-1 был помещен на LG14 (Pérez-Vich et al., 2002; Schuppert et al., 2006). Один из основных QTL, идентифицированный Pérez-Vich et al. (2002) объяснили 84,5% вариации ОАК. Schuppert et al. (2006) предоставили доминантные маркеры INDEL для отслеживания мутации Ol в дополнение к идентификации 49 SNP и пяти INDEL в 3′-области FAD2-1.Три года спустя были опубликованы кодоминантный SSR-маркер, прочно связанный с мутацией Ol , и доминантные маркеры, специфичные для этой мутации (Lacombe et al., 2009). Недавно Premnath et al. (2016) идентифицировали в дополнение к QTL на LG14 два дополнительных QTL для OAC на LG8 и LG9. Два маркера HO_Fsp_b для QTL на LG14 (Schuppert et al., 2006) и ORS762 для QTL на LG8 объясняют около 60% фенотипической изменчивости OAC. Некоторые из маркеров использовались для проверки многочисленных линий подсолнечника (Nagarathna et al., 2011; Singchai et al., 2013; Билген, 2016; Dimitrijevic et al., 2016). Dimitrijevic et al. (2017) сообщили о маркере F4-R1, созданном Schuppert et al. (2006) как наиболее эффективный в MAS для OAC.

Восстановление фертильности

Разработка надежных инструментов для выявления цитоплазматической мужской стерильности ( cms ) и генов восстановления фертильности ( Rf ) позволит значительно улучшить и ускорить процесс создания гибридов подсолнечника. У подсолнечника CMS PET1, происходящий в результате межвидовой гибридизации H.petiolaris с H. annuus (Leclercq, 1969) — единственная цитоплазма CMS в мире, используемая для гибридного разведения. Мужская стерильность вызывается совместной транскрипцией гена atpA с новым CMS-специфическим orfH522 , что приводит к экспрессии белка массой 16 кДа (Horn et al., 1991; Köhler et al., 1991) . Восстановление фертильности подавляет котранскрипцию, специфичную для пыльников (Monéger et al., 1994). У подсолнечника гены-восстановители цитоплазмы PET1 представляют собой наиболее охарактеризованные в связи с коммерческим использованием этой цитоплазмы в селекции гибридов подсолнечника.Ген-восстановитель Rf ₁ , который был первоначально обнаружен Кинманом (1970) в линии T66006-2-1-B, с тех пор был интегрирован в ряд линий USDA / ARS RHA, таких как RHA 271, RHA 272. , RHA 273 и др. (Korell et al., 1992; Serieys, 2005). Второй главный доминантный ген-реставратор Rf ₂ был обнаружен при тестовом скрещивании T66006-2-1-B и MZ01398. Однако этот ген Rf ₂ , по-видимому, повсеместно присутствует почти во всех культивируемых линиях подсолнечника, наряду с поддерживающими линиями CMS PET1 (Serieys, 2005).Только Rf ₁ отвечает за восстановление мужской фертильности у гибридов подсолнечника (Leclercq, 1984). Маркеры RAPD в сочетании с маркерами AFLP были очень полезны для картирования гена-восстановителя Rf ₁ (Horn et al., 2003), который был впервые помещен на LG6 карты подсолнечника RFLP (Gentzbittel et al., 1995) . Два маркера RAPD OPK13_454 и OPY10_740, которые отображали 0,8 и 2,0 см от Rf ₁ соответственно, были преобразованы в более надежные и простые в обращении маркеры SCAR HRG01 и HRG02 (Horn et al., 2003). Недавнее исследование этих SCAR-маркеров для селекционной практики показало, что HRG01 более эффективен для обнаружения Rf ₁ у многолетних видов, тогда как HRG02 дает лучшие результаты для однолетних видов (Markin et al., 2017). Кроме того, был разработан мультиплексный анализ TaqMan, который позволил одновременно обнаруживать HRG01 и или fH522 (Markin et al., 2017). С помощью маркеров SSR ORS1030, Rf ₁ был сопоставлен с LG13 (Kusterer et al., 2005) справочной карты подсолнечника (Tang et al., 2003b). Кроме того, маркер CAPS h23, который картировал 7,7 сМ из гена Rf ₁ , был разработан из маркера RAPD OPh23_337 путем переваривания продукта ПЦР с помощью Hinf I (Kusterer et al., 2005). Тесная связь между CAPS h23 и Rf ₁ была подтверждена в гибридной комбинации Xenia (Port et al., 2013). Дополнительный SSR-маркер ORS511 и TRAP-маркер K11F05Sa12-160 были картированы с геном Rf ₁ с расстояниями 3.7 и 0,4 см соответственно (Yue et al., 2010). Ген восстановления фертильности Rf ₃ , который, как можно было показать, отличается от Rf ₁ и Rf ₂ , был идентифицирован в линии восстановления кондитерских изделий RHA 280 (Jan and Vick, 2007). Rf ₃ может быть связан с восемью маркерами LG7, включая пять известных маркеров SSR (ORS328, ORS331, ORS928, ORS966 и ORS1092) и три новых маркера SSR, полученных из HT-619-1, HT619-2 и HT1013. из тегов экспрессированной последовательности (Liu et al., 2012б). SSR ORS328, который картирован на 0,7 сМ на расстоянии от Rf ₃ , на данный момент представляет собой ближайший к гену кодоминантный маркер (Liu et al., 2012b). Другой ген-восстановитель Rf ₃ в RHA 340 также был картирован в LG7 (Abratti et al., 2008). Rf ANN-1742, линия-восстановитель, полученная из дикого H. annuus , показала устойчивость к ржавчине (Qi et al., 2012b). Новый ген устойчивости к ржавчине R ₁₁ картирован с 1,6 сМ близко к гену-восстановителю на нижнем конце LG13.SSR-маркер ORS728 был картирован на 1,3 сМ проксимальнее этого гена-восстановителя и на 0,3 сМ дистальнее R ₁₁ . Анализ маркеров с использованием HRG01, HRG02, STS115 и ORS728 показал, что этот ген-восстановитель, теперь называемый Rf ₅ , может не быть аллельным к Rf ₁ (Qi et al., 2012b).

На данный момент для подсолнечника описано 72 новых источника CMS (Serieys, 2005). Однако только для очень немногих из этих источников CMS были обнаружены маркеры, связанные с соответствующими генами-восстановителями (Horn et al., 2016). Фен и Ян (2008) пометили дополнительный ген-реставратор Rf ₄ молекулярными маркерами и отнесли его к LG3 общей справочной карты подсолнечника (Tang et al., 2003b). Rf ₄ восстанавливает мужскую фертильность в недавно идентифицированной цитоплазме GIG2 CMS. Schnabel et al. (2008) идентифицировали маркеры AFLP, которые картировались в непосредственной близости от гена-реставратора Rf_PEF1 , который представляет собой главный ген-реставратор для цитоплазмы CMS PEF1, еще одного потенциально интересного источника CMS для коммерческого разведения гибридов подсолнечника.Кроме того, были разработаны маркеры, которые позволили отличить цитоплазму PET1 от цитоплазмы PEF1. Для CMS 514A, мужской стерильной цитоплазмы на основе H. tuberosus , ген восстановления Rf ₆ был локализован на LG3 с восемью маркерами (Liu et al., 2013). Два маркера SSR, ORS13 и ORS1114, сопоставлены на расстоянии 1,6 см с Rf ₆ . GISH показал, что Rf ₆ присутствует в небольшой транслокации, интрогрессированной из H.angustifolius .

Необходим дальнейший анализ, чтобы разработать более тесно связанные молекулярные маркеры с генами Rf , чтобы найти их на генетической карте и получить представление о механизмах восстановления фертильности подсолнечника. У других видов большая часть клонированных генов-восстановителей фертильности принадлежит к семейству генов пентатрикопептидных повторов (PPR), однако были идентифицированы и другие типы генов-восстановителей (Horn et al., 2014).

Сопоставление карт

Для картирования ассоциаций были изучены два подхода: (1) полногеномные исследования ассоциаций (GWAS) и (2) подходы к генам-кандидатам.Для большинства видов растений последняя стратегия применялась преимущественно потому, что полные геномные последовательности стали доступны только недавно (Fusari et al., 2008). Однако в настоящее время высокопроизводительные маркерные системы обеспечивают полный охват генома, что делает возможными такие подходы, как ассоциативное картирование по всему геному, картирование QTLSeq и геномный отбор (Маммадов и др., 2012). Поскольку неравновесие сцепления (LD) в подсолнечнике быстро исчезает (Liu and Burke, 2006; Kolkman et al., 2007; Fusari et al., 2008), исследования, основанные на ассоциациях, могут привести к уровням разрешения, выявляющим гены, лежащие в основе локусов количественных признаков.Однако важно проанализировать популяционную структуру популяции ассоциативного картирования, чтобы избежать ложных ассоциаций.

У подсолнечника только одно из исследований ассоциативного картирования до сих пор проводилось по всему геному (Mandel et al., 2013), все остальные основывались на генах-кандидатах (Fusari et al., 2012; Cadic et al., 2013; Talukder et al., 2013). al., 2014b; Nambeesan et al., 2015; McAssey et al., 2016). Полногеномное ассоциативное картирование было выполнено в ассоциативной популяции из 271 линии (Mandel et al., 2011) с использованием 5,359 маркера SNP из микросхемы Illumina Infinium Beadchip (Mandel et al., 2013). Ассоциации были изучены относительно времени цветения, ветвления и гетеротических групп. LD показал значительную вариабельность по геному, но были обнаружены значимые ассоциации маркеров и признаков. Отбор по устойчивости к болезням, а также начальная одомашнивание могут быть ответственны за полногеномные различия профиля LD (Mandel et al., 2013). За этим первым экраном последовал более подробный и уточненный подход к картированию ассоциаций, основанный на генах-кандидатах на ветвление (Nambeesan et al., 2015). Ветвление побегов дифференцировалось по отсутствию ветвления, апикальному, средне-апикальному, среднему, средне-базальному, базальному ветвлению, а также ветвлению целого растения или другому фенотипу. Всего 48 генов-кандидатов, участвующих в ветвлении у других видов растений, были использованы для обнаружения гомологов 39 генов подсолнечника. В анализ были включены до восьми самых высоких BLAST-попаданий для каждого гена из-за недавнего троектирования генома подсолнечника (Badouin et al., 2017). Для 13 генов-кандидатов для ветвления наблюдалась совместная локализация SNP, связанных с ветвлением (Nambeesan et al., 2015). Большинство из них было обнаружено на LG10, где предыдущее картирование QTL обнаружило B-локус для рецессивного ветвления (Tang et al., 2006; Bachlava et al., 2009). Что касается времени цветения, был идентифицирован SNP в HaFT2 , который совмещен с QTL времени цветения (McAssey et al., 2016).

были объединены с обнаружением QTL для идентификации мутаций, ответственных за изменения времени цветения (Cadic et al., 2013). Связь со временем цветения может быть продемонстрирована для 11 регионов, распределенных по 10 LG.Кроме того, QTL для времени цветения были обнаружены на 11 LG в популяции RIL путем картирования сцепления. Такое большое количество QTL согласуется с полигенным паттерном наследования времени цветения, описанным ранее (Leon et al., 2000). Затем SNP, обнаруженные при картировании ассоциаций, исследовали на предмет позиционного перекрытия с QTL, идентифицированным в популяции RIL. Остальные восемь областей содержали пять генов-кандидатов, потенциально связанных со временем цветения у других видов, которые проявляли SNP у подсолнечника, одним из генов был рецептор гиббереллина GID1B (Cadic et al., 2013). Тридцать генов, включая этот ген, ранее были исследованы в качестве генов-кандидатов на время цветения в отношении одомашнивания и улучшения подсолнечника (Blackman et al., 2011). Один главный QTL, который был обнаружен на LG14 с помощью картирования сцеплений (Poormohammad Kiani et al., 2009), не был обнаружен при исследовании ассоциации (Cadic et al., 2013). Это может произойти, если аллели присутствуют с низкой частотой в ассоциативной панели, поскольку одним из недостатков ассоциативного картирования является то, что редкие аллели трудно связать с признаками.

Sclerotinia sclerotiorum , некротрофный грибковый патоген, является одним из самых разрушительных заболеваний подсолнечника. Грибок может вызывать три различных типа заболеваний в зависимости от того, какая часть растений инфицирована и происходит ли заражение через аскоспоры или мицелий (Gulya et al., 1997). Это гниль стебля, гниль средней части стебля и гниль головы. В панели, состоящей из 94 линий подсолнечника, 16 генов-кандидатов были проверены на ассоциации с Sclerotinia гниль головы с использованием смешанной линейной модели (MLM), которая также учитывает семейные отношения, а также структуру популяции (Fusari et al., 2012). Эти гены-кандидаты были получены из предыдущего профилирования транскриптов подсолнечника (Peluffo, 2010) и Brassica (Zhao et al., 2007) после заражения растений S. sclerotiorum . Значительная ассоциация гаплотипа 3 гена HaRIC_B , представляющего усеченный ген, была обнаружена и составляла 20% -ное уменьшение гнили головы Sclerotinia . Картирование ассоциации генов-кандидатов для гнили стеблей Sclerotinia было также выполнено в другой панели ассоциаций из 260 линий культивируемого подсолнечника (Talukder et al., 2014б). Восемь генов, которые были идентифицированы в ответной реакции против S. sclerotiorum в Arabidopsis (Guimaraes and Stotz, 2004; Guo and Stotz, 2007), послужили основой для идентификации ортологичных генов у подсолнечника. Панель была разделена на две группы, представляющие либо лучшую реакцию сопротивления, либо наиболее восприимчивые линии. Исследования ассоциаций выявили сильную связь HaCOI1-1 и HaCOI1-2 с устойчивостью против Sclerotinia гниль стеблей, объясняя 7.4% наблюдаемой фенотипической изменчивости (Talukder et al., 2014b).

в последние годы показали, что этот подход представляет собой интересную альтернативу картированию сцепления, особенно в отношении количественных унаследованных признаков.

На пути к геномной селекции

Геномная селекция (GS) до сих пор в основном используется для животных, например, молочного скота (Van Raden et al., 2009). Однако применение геномной селекции началось и в селекции растений, например.г., кукурузы (Massman et al., 2013; Bandeira e Sousa et al., 2017; Cantelmo et al., 2017; Lyra et al., 2017), картофеля (Habyarimana et al., 2017), сои (de Azevedo Peixoto et al., 2017), сахарная свекла (Würschum et al., 2013) и пшеница (Bassi et al., 2016). Геномная селекция считалась перспективной в гибридной селекции самоопыляющихся культур, таких как пшеница (Longin and Reif, 2014; Zhao et al., 2015), особенно если мало что известно о гетеротических пулах. Чтобы внедрить GS в программы селекции подсолнечника, необходимо выделить некоторые общие аспекты геномной селекции.

Геномный отбор отбирает особей на основе значений геномной селекции (GEBV) (Meuwissen et al., 2001). Идея GS состоит в том, чтобы использовать молекулярные данные всего генома для эффективного отбора локусов количественных признаков (Bernardo, 2008; Massman et al., 2013; Würschum et al., 2013). С помощью традиционных подходов к картированию с учетом 12 основных видов сельскохозяйственных культур было обнаружено более 10 000 QTL, но лишь очень немногие из них были успешно применены в программах селекции с помощью маркеров (Bernardo, 2008).Геномный отбор — это концепция, которая становится все более привлекательной по мере того, как становится возможным высокопроизводительное генотипирование благодаря недавним достижениям в платформах генотипирования и значительному снижению цен за последние несколько лет. В качестве первого шага в GS должна быть создана обучающая популяция, которая будет генотипирована и фенотипирована. Эта обучающая популяция необходима для корректировки статистических моделей, которые затем применяются для прогнозирования племенных и генотипических значений индивидуумов, которые не были фенотипированы (Bassi et al., 2016). Гнездовая популяция состоит из этих нефенотипированных особей, которые только генотипированы. Селекция проводится в племенной популяции. Наконец, валидационная совокупность служит для оценки точности моделей GS (Bassi et al., 2016). Сравнивая традиционные MAS и GS, очевидны три основных различия: (1) в фазе обучения маркеры, связанные с представляющим интерес геном, и количественные признаки идентифицируются в MAS, тогда как в GS модели разрабатываются для прогнозирования GEBV, (2) в селекции На этапе традиционного MAS для генотипирования используется только несколько маркеров, тогда как в GS собираются данные по всему геному и (3) в отношении отбора на этапе селекции традиционный MAS использует только идентифицированные маркеры для отбора особей по генотипу, тогда как отбор в GS выполняется на основе GEBV (Nakaya, Isobe, 2012).Для успеха GS точность прогноза GEBV является наиболее важным фактором. Точность прогноза зависит от характеристик обучающейся популяции, таких как размер, плотность маркеров, наследуемость признаков и родство между обучающейся и размножающейся популяцией, а также соотношение обучающейся и воспроизводящейся популяции (Nakaya and Isobe, 2012; Bassi et al., 2016). В традиционном MAS маркеры, тесно связанные с QTL, могут применяться в большинстве других племенных популяций, так что заводчик не должен учитывать взаимосвязь между картированием и племенной популяцией.Однако в GS взаимосвязь между обучением и размножением популяций имеет решающее значение для предсказательной способности (Nakaya and Isobe, 2012).

У подсолнечника предсказание производительности гибридов было основано на данных фингерпринта в виде 572 маркеров AFLP (Reif et al., 2013). Внутригрупповые (133) и межгрупповые гибриды и родительские линии оценивали в двух местах через 2 года на урожайность зерна, содержание масла и урожайность масла. Если информация об общей способности к объединению (GCA) родительских линий была недоступна, прогнозирование производительности гибридов с использованием методов геномной селекции было точным, если родители были близкородственными, но прогнозирование генетически далеких линий оказалось сложной задачей (Reif et al., 2013). Однако прогноз, основанный на GCA, не может быть улучшен с помощью геномной селекции. В последние годы большие наборы маркеров были созданы у подсолнечника путем генотипирования путем секвенирования (Baute et al., 2016; Celik et al., 2016; Talukder et al., 2016; Ma et al., 2017; Qi et al., al., 2017), применение нового массива генотипирования 25 K SNP (Livaja et al., 2016) и секвенирование родительских линий (Mangin et al., 2017a). Однако до сих пор для геномного прогнозирования устойчивости Sclerotinia использовались только данные массива SNP (Livaja et al., 2016) и данные секвенирования для геномного прогнозирования содержания масла в гибриде подсолнечника (Bonnafous et al., 2016; Mangin et al., 2017a). В последнем случае неполный факторный план, состоящий из 36 линий CMS и 36 линий восстановления, использовался для сравнения точности прогноза GS и классического моделирования GCA для подсолнечника. Полевые испытания в различных средах были проведены для характеристики 452 гибридов подсолнечника в группе в отношении показателей гибрида по содержанию масла, что представляет собой преимущественно аддитивный признак с высокой наследуемостью.Кроме того, все 72 родительские линии были секвенированы для получения полногеномных маркеров SNP (Mangin et al., 2017a). Затем были сделаны геномные прогнозы для отсутствующих гибридов и гибридных комбинаций, в которых отсутствовала информация по крайней мере об одной родительской линии. В заключение, GS привел к значительному повышению эффективности селекции по сравнению с традиционным моделированием GCA, если мало что известно об одной или обеих родительских линиях (Mangin et al., 2017a). Для гнили среднего стебля Sclerotinia предсказательная способность основанной на геноме модели наилучшего линейного несмещенного предсказания (GBLUB) была оценена в двуродительской популяции, генотипированной с помощью массива SNP из 25 тыс. (Livaja et al., 2016). Были получены высокие предсказательные способности для «длины поражения стебля» и более низкие прогностические способности для «длины поражения листьев» и «скорости роста грибов», которые представляют признаки с более низкой наследуемостью. Эти первые экспериментальные испытания геномных прогнозов с использованием и сравнением результатов различных моделей показали потенциал и ограничения геномной селекции подсолнечника.

Перспективы на будущее

В этом обзоре акцент был сделан на генетических ресурсах растений и молекулярных инструментах, используемых для обнаружения и использования генетического разнообразия и содействия селекции гибридов подсолнечника.Традиционные MAS успешно использовались для введения моногенных признаков в селекционный материал, особенно устойчивости к болезням, а также толерантности к гербицидам. Проверка идентифицированных молекулярных маркеров для разных генотипов также показала ограничение маркеров, которые можно использовать в различных генетических фонах. Тем не менее, исследователи подсолнечника приложили немало усилий для идентификации маркеров, связанных с конкретными признаками, без понимания функции задействованных генов, хотя это позволило бы лучше понять метаболизм и механизмы, лежащие в основе признаков.Селекция по сложным полигенным признакам все еще остается сложной задачей. В этой связи необходимо подчеркнуть важность точной фенотипической оценки, на которую молекулярные биологи полагаются для правильной интерпретации молекулярных и фенотипических данных. Фенотипирование с высокой пропускной способностью, применяемое и опробованное на других культурах, также будет интересно для подсолнечника (Sankaran et al., 2015). Был опубликован первый отчет о тестировании дистанционного зондирования подсолнечника и кукурузы в Китае в отношении будущих приложений (Yu and Shang, 2017).В последние годы для подсолнечника были созданы и успешно используются высокопроизводительные платформы генотипирования, например массивы SNP, GBS и полногеномное секвенирование (Livaja et al., 2016; Qi L. et al., 2016; Talukder et al., 2016 ). GWAS (полногеномное ассоциативное исследование) и GS (геномная селекция) с использованием большого количества маркеров по широкому спектру генотипов, предоставляемых этими методами, открывают новые возможности для устранения сложных признаков у подсолнечника. Однако GWAS по-прежнему дорог и недоступен для многих исследователей и селекционеров.Были предприняты некоторые начальные шаги для создания наиболее подходящих моделей для прогнозирования производительности гибрида на основе данных GWAS и GS (Bonnafous et al., 2016; Mangin et al., 2017a), но все еще существует потребность в дальнейшем улучшении. моделей прогнозирования, которые в основном учитывают аддитивные эффекты, тогда как для гетерозиса также важную роль играют доминирование и эпистаз. Как и в случае обычного разведения, для GS необходимо разработать видоспецифичные стратегии с учетом системы воспроизводства, времени генерации, структуры генома, собранных органов и целей разведения (Nakaya and Isobe, 2012).Однако первые эмпирические исследования GS на растениях показали потенциал GS также в селекции растений. Можно продемонстрировать, что правильный выбор популяции позволяет успешно выполнять GS даже при меньшем количестве маркеров и разумных размерах популяций (Nakaya and Isobe, 2012).

Доступ к недавно опубликованной последовательности генома подсолнечника (Badouin et al., 2017) должен позволить исследователям и селекционерам повысить эффективность селекции подсолнечника в ближайшие годы. Однако одного исследования генома подсолнечника недостаточно.Требуются обширные данные транскриптомики, протеомики и метаболомики, поскольку только сочетание всех данных Omics позволит нам добраться до сути некоторых важных физиологических и молекулярных механизмов, уникальных для подсолнечника. Это особенно важно для количественных характеристик, таких как засухоустойчивость или устойчивость к биотическому стрессу (например, против Sclerotinia, Phoma, Phomopsis ). Опубликованы первые результаты в этом направлении. Транскрипционное профилирование было выполнено в отношении болезненных реакций устойчивых и чувствительных генотипов к патогенам как S.sclerotiorum (Muellenborn et al., 2011), Plasmopara halstedii (Livaja et al., 2013) и Verticillium dahliae (Guo et al., 2017). Идентификация дифференциально экспрессируемых генов теперь позволяет лучше понять механизмы, стоящие за атаками патогенов и реакциями растений. Эти знания будут полезны при создании устойчивых сортов. Более ранние данные метаболома гнили головы между генотипами с разными реакциями на S. sclerotiorum также указали на 63 метаболита, участвующих в атаке патогена (Peluffo et al., 2010). Чтобы проанализировать реакцию подсолнечника на засуху, анализ транскриптома генотипов подсолнечника в условиях ограниченного количества воды в сравнении с колодезными растениями был выполнен с помощью RNASeq или анализа микрочипов (Liang et al., 2017; Moschen et al., 2017; Sarazin et al., 2017; Sarazin et al. др., 2017). Комбинация транскриптомных и метаболических данных сделала возможной идентификацию релевантных для засухи центров транскрипции (Moschen et al., 2017). Старение листьев — это естественный процесс, но начало и прогресс старения играет важную роль в урожайности.Интеграция данных транскриптомики и метаболомики позволила определить метаболиты и факторы транскрипции как применимые биомаркеры (Moschen et al., 2016a, b). Чтобы изучить потенциал других видов рода Helianthus для селекции подсолнечника, была также проведена транскриптомика для изучения популяций, например, многолетних подсолнечников, таких как H. maximiliani (Kawakami et al., 2014) и H. tuberosus. (Jung et al., 2014), а также межвидовые гибриды однолетников в первом поколении (Rowe, Rieseberg, 2013).Протеомный анализ подсолнечника проводился в отношении стресса засухи (Castillejo et al., 2008; Fulda et al., 2011; Ghaffari et al., 2013, 2017), акклиматизации к холоду (Balbuena et al., 2011), реакции на загрязнение ионами металлов (Garcia et al., 2006; Printz et al., 2013; Lopes Júnior et al., 2015), белковый состав семян (De Sousa Barbosa et al., 2013), эффективность гетерозиса (Mohayeji et al., 2014) и устойчивость к O. cumana (Yang et al., 2017). Кроме того, база данных генома подсолнечника представляет собой очень ценный инструмент, который позволяет получить доступ к широкому спектру данных транскриптомов, которые уже успешно используются для определения времени цветения и метаболизма масла (Badouin et al., 2017). Однако необходимы дальнейшие исследования подсолнечника, чтобы детально проанализировать реакцию на различные абиотические и биотические стрессовые условия и подготовить подсолнечник к будущим климатическим проблемам. Объединение данных Omics позволит использовать подходы системной биологии для улучшения гибридов подсолнечника. Другим аспектом является оптимизация архитектуры растений до более компактной формы, которая будет влиять на фотосинтез, полегание, климатическую адаптацию и возможную плотность растений. Это также может улучшить производительность гибридов подсолнечника и повысить урожайность с гектара за счет использования более высокой плотности растений (Hall et al., 2010). Picheny et al. (2017) использовали модель сельскохозяйственных культур SUNFLO для создания идеотипов подсолнечника с оптимизированными морфологическими и физиологическими характеристиками для определенных сред.

Однако только совместные усилия научного сообщества подсолнечника могут сделать подсолнечник более конкурентоспособным по сравнению с другими масличными культурами. Новые высокопроизводительные технологии в сочетании с новыми стратегиями селекции на основе генома дают нам возможность, как никогда раньше, понять и выявить генетические вариации и использовать их для улучшения гибридов подсолнечника.

Авторские взносы

Оба автора AD и RH внесли равный существенный, прямой и интеллектуальный вклад в написание обзора и его пересмотр и одобрили его для публикации. Таблица была подготовлена ​​AD, рисунок — RH. Авторы соблюдали этические нормы.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить Ростокский университет и DFG за финансирование части включенного исследования (HO 1593 / 5-1, HO 1593 / 5-2 и HO 1593 / 6-1). Они также благодарны Университету Ростока и DFG за финансирование публикации в открытом доступе. Другая часть представленного исследования была поддержана проектом TR31025 (Министерство образования, науки и технологического развития, Республика Сербия).

Сноски

1. http: // www.nsseme.com/about/inc/oilcrops/wild.php
2. http://pgrc3.agr.gc.ca/order-ordre_e.html
3. https://gbis.ipk-gatersleben.de/GBIS_I/
4. https://www.ars-grin.gov/
5. http://wwwx.inia.es/coleccionescrf/PasaporteCRF.asp
6. http://www.sunflower.uga.edu/cmap/
7. https://www.heliagene.org/HanXRQ-SUNRISE/
8. https://cnrgv.toulouse.inra.fr/fr/Projets/Analyse-de-genome-pour-l-amelioration-des-plantes/SUNRISE-SUNflower-Resources-to-Improve-yield-Stability-in- меняющаяся среда

Список литературы

Абратти, Г., Баззало, М. Э., и Леон, А. (2008). «Картирование нового гена восстановления фертильности в подсолнечнике», Труды 17-й Международной конференции по подсолнечнику , Кордова, 617–621.

Google Scholar

Аль-Хатиб К., Баумгартнер Дж. Р. и Карри Р. С. (1999). «Исследование устойчивости подсолнечника обыкновенного ( Helianthus annuus ) к гербицидам, ингибирующим БАС, на северо-востоке Канзаса», в материалах 21-го семинара по исследованиям подсолнечника , Бисмарк, Северная Дакота, 210–215.

Google Scholar

Аль-Хатиб К., Баумгартнер Дж. Р., Петерсон Д. Э. и Карри Р. С. (1998). Устойчивость к имазетапиру подсолнечника обыкновенного — Helianthus annuus L. Weed Sci. 46, 403–407.

Google Scholar

Оллман-Фаринелли, М. А., Гомес, К., Фавалоро, Э. Дж., И Петоч, П. (2005). Рацион, богатый подсолнечным маслом с высоким содержанием олеиновой кислоты, благоприятно изменяет холестерин липопротеинов низкой плотности, триглицериды и коагулянтную активность фактора VII. J. Am. Диета. Доц. 105, 1071–1079. DOI: 10.1016 / j.jada.2005.04.008

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст |

Модели сходства и стабильность реакции окружающей среды у гибридов подсолнечника

Основанием для следующего исследования был анализ реакции гибридов подсолнечника на разные сроки посева и оценка реакции гибридов на критические условия окружающей среды. Использованные данные взяты из эксперимента, проведенного в сочетании местоположения и года в течение двух лет (2007–09) на юге Италии.Одиннадцать гибридов были протестированы после рандомизированного полного блочного дизайна с тремя повторностями в каждой комбинации место-год. Регистрировали восемь агрономических признаков, включая содержание масла в семенах. Процедуры классификации и ранжирования использовались для исследования производительности гибридов в отношении трех разных сроков посева. Комбинированный дисперсионный анализ показал, что гибриды, сочетание местоположения и года, дата посева и их взаимодействия были очень значимыми для всех признаков. Гибридные характеристики были классифицированы с помощью кластерного анализа на группы, которые можно было дифференцировать с точки зрения средних значений и стабильности.На первые три компонента приходилось 74%, 82% и 87% общего разброса для первой, второй и третьей даты посева соответственно. Построение графика компонент один против компонента два вдоль евклидовых осей должно поэтому обеспечить разумное представление пространственного расположения гибридных выступлений в исходном многомерном пространстве. Примененный статистический метод дает полную информацию о сходстве характеристик гибридов.

1. Введение

Подсолнечник ( Helianthus annuus L.) — одна из самых возделываемых и широко распространенных масличных культур. В последние годы производство семян подсолнечника снизилось по сравнению с четырьмя основными масличными культурами (соя, рапс, семена хлопка и арахис). Это связано с тем, что подсолнечник по-прежнему используется в маргинальных средах и почвах с низким плодородием, где засуха и высокие температуры могут постоянно снижать урожайность с единицы площади (см. Обзор [1]). Обычно подсолнечник сеют примерно в середине марта; Наполнение зерном и накопление масла достигаются в июне и июле, когда имеют место высокие потребности в испарении и редкие осадки.Хотя урожай подсолнечника может зависеть от сохраненной влаги в почве, он остается подверженным дефициту воды и дождям в течение вегетационного периода, что затем приводит к низкой урожайности, варьирующейся от 500 до 2500 кг / га ⁻¹ в зависимости от местоположения и времени [2]. В южной Италии экологические факторы, такие как дефицит воды и летняя засуха, типичные для средиземноморского климата, могут представлять собой предел для всех весенних посевов, а также для подсолнечника. Осадки, которые составляют от 200 до 600 мм ^–1 в год и обычно концентрируются осенью-весной, не удовлетворяют потребности сельскохозяйственных культур.В качестве примера, урожай подсолнечника, засеянный при плотности 5 растений на м ⁻² , дает растения, которые весят в среднем 180 г сухого вещества, но при этом потребляют 3825 м ³ га ⁻¹ воды [3 ]. Поскольку во многих районах Средиземноморья вода не является доступной по цене или легкодоступной, избегание периодов высокого испарительного спроса пропагандировалось как стратегия повышения урожайности сельскохозяйственных культур в условиях засухи [4].

Подсолнечник удовлетворяет потребность в воде, используя запасы воды в почве через архитектуру своего корневого аппарата и реагируя на доступную почвенную воду, находящуюся ниже нормальной глубины укоренения, лучше, чем мелкие зерновые культуры, такие как пшеница [5].Это позволяет подсолнечнику преодолевать короткие периоды водного дефицита. Также можно использовать агрономический метод, чтобы избежать нехватки воды, перенеся посев на осенне-зимний период, чтобы воспользоваться преимуществами сезона дождей во время деликатных фаз вегетативного роста и избежать стресса засухи во время насыпки зерна. Критические климатические условия во время цветения и всех периодов вегетативного роста могут отрицательно сказаться на урожайности сельскохозяйственных культур. Характеристики, связанные с хорошим вегетативным ростом, такие как дни от посева до созревания, высота растения, диаметр кочана, масса семян и устойчивость к болезням [6, 7], как правило, связаны с высоким урожаем.Во время цветения подсолнечник наиболее чувствителен к дефициту воды, что приводит к значительному снижению урожайности, поскольку меньшее количество цветков достигает полного развития, что приводит к резкому снижению как урожайности, так и содержания масла [8]. Хотя подсолнечник является типичной яровой культурой [9], он также может выдерживать небольшое количество воды и выдерживать температуру до -5 ° C во время прорастания и экстренной фазы, сохраняя при этом свою всхожесть в широком диапазоне температур [3, 10]. С другой стороны, рост урожая может быть серьезно ограничен из-за низких температур.Повреждение верхушечных почек из-за экстремальных условий окружающей среды может привести к ветвлению, отрицательно связанному с урожайностью (см. Обзор [1]), и увеличить продолжительность всего цикла урожая, который для сортов подсолнечника составляет от 75 до 150 дней [11] .

Эксперименты по срокам посева на продуктивность или восприимчивость / устойчивость к определенным патогенам были опробованы на многих культурах, таких как Glycine max L. (Merr.) [12, 13], Mentha arvensis L. [14], Lilium auratum L.[15], Crambe abyssinicia Hochst и Brassica spp. [16], Cicer spp. [17], Oryza sativa L. [18]. Что касается подсолнечника, исследования сроков посева были сосредоточены в основном на сравнении летнего с весенним и осенним посевом [19–23]. Gimeno et al. [4] протестировали потенциал трех гибридов в зимних условиях в средиземноморском климате, выполнив семь сроков посева с интервалом 15–30 дней, начиная с 15 декабря. Урожайность семян, усредненная за четырехлетний эксперимент, увеличивается на 55% при переносе даты посева с середины марта на середину декабря.Гипотеза заключалась в том, что зимний посев подсолнечника, который в любом случае орошался, повысил бы вероятность избежать летней засухи и, следовательно, дал бы более высокие урожаи на засушливых землях. Исследования поведения подсолнечника с использованием зимних осадков в районах Средиземного моря в настоящее время отсутствуют. Преимущество осенне-зимнего посевного цикла подсолнечника можно увидеть в практике ведения сельского хозяйства в Южной Италии, где система посева, основанная на монокультуре твердой пшеницы, используется для предотвращения заражения вредителями при возделывании одной и той же почвы [24, 25].Johnston et al. [26] сообщили об увеличении урожайности зерна пшеницы, когда зерну предшествует масличная культура в севообороте, что подтверждает негативное влияние монокультуры на производство пшеницы. Более того, Halvorson et al. [5] подтвердили, что подсолнечник помогает снизить вероятность развития просачивания солей и улучшает разнообразие севооборотов и эффективность поглощения воды корневой зоной.

Настоящее исследование было проведено для анализа реакции гибридов подсолнечника на разные сроки осенне-зимнего посева и оценки реакции гибридов на критические условия низкой температуры зимы и нехватки воды.Применение анализа паттернов для изучения реакции гибридов подсолнечника на изменение условий окружающей среды выходит за рамки данного исследования.

2. Материалы и методы

2.1. Области исследований

Исследования, которые проводились на экспериментальных полях Валенцано сельскохозяйственного факультета Бари, Италия в 2007-2008 и 2008-2009 годах, а также в Центре исследований зерновых, Фоджа, Италия, в 2007-2008 годах, проводились в трех местах. -годовые комбинации: Валенцано 2007 (код 1), Валенцано 2008 (2) и Фоджа 2007 (3).Температуры и осадки в Валенцано были зарегистрированы Средиземноморским агрономическим институтом Бари; Фоджа была оборудована метеостанцией. Распределение среднемесячных осадков и тренд среднемесячных минимальных и максимальных температур для двух экспериментальных станций показаны на рисунке 1. Валенцано расположен на 41 ° 01 ′ 17 ′ ′ северной широты, 16 ° 54 ′ 22 ′ ′ восточной долготы на высоте 118 м. ASL. Климат типично средиземноморский со средней температурой 15,0 ° C и средней минимальной температурой 9.8 ° C в период с ноября по июль для обоих лет эксперимента. Пики –2,5 ° C и –1,5 ° C произошли в декабре 2007 г. и феврале 2009 г. соответственно. Во время испытаний, проведенных в Валенцано в 2007/08 году, общее количество осадков составило 499,6 мм, с максимальной концентрацией 146,6 мм в декабре и минимальной 13,6 мм в феврале

функция подсолнечника | R Документация

Дефолиация подсолнечника

Семьдесят два полевых испытания были проведены с применением четырех обработка дефолиации (недефолиированный контроль, 33%, 66% и 100%) на разных стадиях роста ( стадия ) от от предцветения (1) до физиологической зрелости (5) в четырех разных локации Наварры, Испания: Каркастильо (1), Мелида (2), Мурильо (3) и Унсити (4).Есть две переменные ответа: урожай ц / га подсолнечника и семян , количество семян на кочан подсолнечника. Данные хранятся в кадр данных подсолнечник . Данные, использованные в тематическом исследовании: подсолнечник дефолиация из главы 11.

Ключевые слова

наборов данных

Использование

  
 подсолнечник 
  

Формат

Кадр данных с 72 наблюдениями по следующим 5 переменным:

расположение

фактор с уровнями A , B , C и D для местоположений Carcastillo, Melida, Murillo и Unciti соответственно

stage

фактор с уровнями stage1 , stage2 , stage3 , stage4 и stage5

defoli

фактор с уровнями control , Treat1 , обработать2 и обработать3

урожай

урожай подсолнечника в кг / га

numseed

количество семян на кочан

Источник

Муро, Дж., и др. al. (2001) «Влияние дефолиации на Снижение урожайности подсолнечника ». Агрономический журнал, 93 : 634-637.

Список литературы

Угарте, М. Д., Милитино, А. Ф., и Арнхольт, А. Т. (2008) Вероятность и статистика с рэнд. Чепмен и Холл / CRC.

Псевдонимы

Примеры

  сводка (aov (урожай ~ стадия + дефоли + стадия: дефоли, данные = подсолнечник))
  

  
 ПОДСОЛНЕЧНИК 
  

  сводка (aov (yield ~ stage + defoli + stage: defoli, data = SUNFLOWER))
ggplot (данные = ПОДСОЛНЕЧНИК, aes (numseed, yield, color = defoli)) + geom_point () +
geom_smooth (method = "lm", se = FALSE) + facet_grid (расположение ~.)