Ўзбекистон ғўза гермплазмаси коллекциясининг gossypium barbadense l. Тури вакилларини молекуляр тавсифлаш ва ассоциатив карталаштириш

ЎСИМЛИК ВА ҲАЙВОНОТ ОЛАМИ ГЕНОФОНДИ ИНСТИТУТИ,

ЎЗБЕКИСТОН МИЛЛИЙ УНИВЕРСИТЕТИ, ГЕНЕТИКА ВА

ЎСИМЛИКЛАР ЭКСПЕРИМЕНТАЛ БИОЛОГИЯСИ ИНСТИТУТИ

ҲУЗУРИДАГИ ФАН ДОКТОРИ ИЛМИЙ ДАРАЖАСИНИ

БЕРУВЧИ 16.07.2013.В.15.01 РАҚАМЛИ ИЛМИЙ КЕНГАШ

ГЕНЕТИКА ВА ЎСИМЛИКЛАР ЭКСПЕРИМЕНТАЛ БИОЛОГИЯСИ

ИНСТИТУТИ, ГЕНОМИКА ВА БИОИНФОРМАТИКА МАРКАЗИ

АБДУЛЛАЕВ АЛИШЕР АБДУМАВЛЯНОВИЧ

ЎЗБЕКИСТОН ҒЎЗА ГЕРМПЛАЗМАСИ КОЛЛЕКЦИЯСИНИНГ

GOSSYPIUM BARBADENSE L.

ТУРИ ВАКИЛЛАРИНИ МОЛЕКУЛЯР

ТАВСИФЛАШ ВА АССОЦИАТИВ КАРТАЛАШТИРИШ

03.00.14- Геномика, протеомика ва биоинформатика

(биология фанлари)

ДОКТОРЛИК ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ

Тошкент - 2015 йил

2

УДК: 577.2

Докторлик диссертацияси автореферати мундарижаси

Оглавление автореферата докторской диссертации

Content of the abstract of doctoral dissertation

АБДУЛЛАЕВ АЛИШЕР АБДУМАВЛЯНОВИЧ

Ўзбекистон ғўза гермплазмаси коллекциясининг

Gossypium barbadense

тури

вакилларини молекуляр тавсифлаш ва ассоциатив карталаштириш

..............3

АБДУЛЛАЕВ АЛИШЕР АБДУМАВЛЯНОВИЧ

Молекулярная характеристика и ассоциативное картирование
представителей вида

Gossypium barbadense

из коллекции гермплазмы

Узбекистана.................................. ...…………………………............................. 29

ALISHER ABDUMAVLYANOVICH ABDULLAEV

Molecular characterization and association mapping of agronomic traits in

G. barbadense

varieties from cotton germplasm collection of Uzbekistan........ 55

Эълон қилинган ишлар рўйхати

Список опубликованных работ

List of published works………………..............................…….......………...…..78

3

ЎСИМЛИК ВА ҲАЙВОНОТ ОЛАМИ ГЕНОФОНДИ ИНСТИТУТИ,

ЎЗБЕКИСТОН МИЛЛИЙ УНИВЕРСИТЕТИ, ГЕНЕТИКА ВА

ЎСИМЛИКЛАР ЭКСПЕРИМЕНТАЛ БИОЛОГИЯСИ ИНСТИТУТИ

ҲУЗУРИДАГИ ФАН ДОКТОРИ ИЛМИЙ ДАРАЖАСИНИ

БЕРУВЧИ 16.07.2013.В.15.01 РАҚАМЛИ ИЛМИЙ КЕНГАШ

ГЕНЕТИКА ВА ЎСИМЛИКЛАР ЭКСПЕРИМЕНТАЛ БИОЛОГИЯСИ

ИНСТИТУТИ, ГЕНОМИКА ВА БИОИНФОРМАТИКА МАРКАЗИ

АБДУЛЛАЕВ АЛИШЕР АБДУМАВЛЯНОВИЧ

ЎЗБЕКИСТОН ҒЎЗА ГЕРМПЛАЗМАСИ КОЛЛЕКЦИЯСИНИНГ

GOSSYPIUM BARBADENSE L.

ТУРИ ВАКИЛЛАРИНИ МОЛЕКУЛЯР

ТАВСИФЛАШ ВА АССОЦИАТИВ КАРТАЛАШТИРИШ

03.00.14- Геномика, протеомика ва биоинформатика

(биология фанлари)

ДОКТОРЛИК ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ

Тошкент - 2015 йил

4

Докторлик диссертацияси мавзуси Ўзбекистон Республикаси Вазирлар Маҳкамаси

ҳузуридаги Олий аттестация комиссиясида №30.09.2014/В2014.5.В125 рақам билан рўйхатга
олинган.

Докторлик диссертацияси Генетика ва ўсимликлар экспериментал биологияси институтида

ва Геномика ва биоинформатика марказида бажарилган.

Докторлик диссертациясининг тўла матни Ўсимлик ва ҳайвонот олами генофонди

институти, Ўзбекистон Миллий университети, Генетика ва ўсимликлар экспериментал биологияси
институти ҳузуридаги 16.07.2013.В.15.01 рақамли фан доктори илмий даражасини берувчи Илмий
кенгаш веб-саҳифасида www.flora-fauna.uz манзилига жойлаштирилган.

Диссертация автореферати уч тилда (ўзбек, рус, инглиз) веб-саҳифада www.flora-fauna.uz

манзилига ва ―ZiyoNet‖ ахборот-таълим порталида www.ziyonet.uz манзилига жойлаштирилган.

Илмий маслаҳатчи:

Абдурахмонов Иброхим Юлчиевич

биология фанлари доктори, профессор

Расмий оппонентлари

Мухамедов Рустам Султанович

биология фанлари доктори, профессор

Турдикулова Шахлохон Уткуровна

биология фанлари доктори

Пратов Уктам

биология фанлари доктори, профессор

Етакчи ташкилот

Ўсимлик моддалари кимѐси институти

Диссертация ҳимояси Ўсимлик ва ҳайвонот олами генофонди институти, Ўзбекистон

Миллий университети, Генетика ва ўсимликлар экспериментал биологияси институти ҳузуридаги
16.07.2013.В.15.01. рақамли Илмий кенгашнинг 2015 йил «____» ______________ соат ___ даги
мажлисида бўлиб ўтади. (Манзил: 100053, Тошкент шаҳри, Боғишамол кўчаси, 232-уй, ЎҲОГИ.
Тел.: (+99871) 289-04-65; факс: (+99871) 262-79-38; e-mail: botany@uzsci.net).

Докторлик диссертацияси билан Ўсимлик ва ҳайвонот олами генофонди институти

Ахборот-ресурс марказида танишиш мумкин (02 рақами билан рўйхатга олинган). Манзил:
100053, Тошкент шаҳри, Боғишамол кўчаси, 232-уй, ЎҲОГИ. Тел.: (+99871) 289-04-65; факс:
(+99871) 262-79-38.

Диссертация автореферати 2015 йил «____» ____________ куни тарқатилди.
(2015 йил «____» ____________ даги _____ рақамли реестер баѐнномаси)

К.Ш. Тожибаев

Фан доктори илмий даражасини берувчи Илмий кенгаш
раиси б.ф.д.;

У.Т. Мирзаев

Фан доктори илмий даражасини берувчи Илмий кенгаш
илмий котиби, б.ф.н., катта илмий ходим;

Ш. Юнусхонов

Фан доктори илмий даражасини берувчи Илмий кенгаш
ҳузуридаги илмий семинар раиси, б.ф.д., профессор.

5

КИРИШ (Докторлик диссертацияси аннотацияси)

Диссертация мавзусининг долзарблиги ва зарурати.

«БМТ

прогнозига кўра 2050 йилга бориб 9,3 миллиард ахолини озиқ-овқат билан
таъминлаш учун ресурслар ишлаб чиқаришни икки баробар кўпайтириш
лозим»

1

. Глобал иқлим ва тупроқ деградацияси ѐмонлашуви натижасида

қишлоқ хўжалик махсулотларининг махсулдорлиги пасайиб бормоқда.
Глобал экологик офатни олдини олиш ва қишлоқ хўжалиги билан бир
қаторда асосий бўлган табиий ресурслардан фойдаланишда ишлаб чиқариш
ва истеъмол таркибида бир қатор радикал ўзгартиришлар қилиш лозим.

Асосий қишлоқ хўжалик экинлардан бири ғўза экини (

Gossypium

L

.)

ҳисобланади. Мутахассисларни тахминлари бўйича 2030 йилга келиб дунѐда
пахта хом-ашѐсига талаб102% га ўсади, вахолангки пахта хом-ашѐсининг
йиллик генетик кўпайиш меъѐрлари 7,1-8,7 кг/га ни ташкил этади. Шу билан
бир қаторда, жаҳон бозорида пахта толасининг сифати бўйича рақобат
талаблари ортиб бормоқда.

Хозирда етиштирилиб келинаѐтган навлар умумий генетик тузилмага

эга бўлиб, замон талабларига тўла жавоб бераолмайди. Толанинг сифатини
яхшилаш бўйича ишлар хозирги ғўза навларининг генетик базаси жуда тор
бўлганлиги ва пахта толаси сифати ва ҳосилдорлик ўртасидаги салбий
генетик узвий боғлиқлик мавжудлиги сабабли жуда мураккаб жараѐн
ҳисобланади. Бу жиҳатлар селекция жараѐнида фойдаланиш учун генетик
хилма-хил бўлган ғўза генетик ресурсларини тадқиқот қилиш дорзарб
ҳисобланади.

Замонавий ғўза навларига маркерларга асосланган селекция (МАС)

ѐрдамида қимматли генетик материалларни интродукция этиш маданий ғўза
навлари хилма-хиллигини бойитади, яхшилайди ва жахон бозорида
республиканинг рақобатдошлигини таъминлайди.

Геномик изланишлар ва МАСнинг катта қисми

G.hirsutum

L

. тури

намоѐндаларига қаратилгандир. Бошқа турларга, афсуски, етарлича эътибор
берилмаяпти, вахолангки улар ҳам бой генетик имкониятларга эгадир.
Масалан толаси бўйича хозирги нав ғўза кўрсатгичларига нисбатан
бирмунча устун бўлган ингичка толали ғўза (

G.barbadense

L

.) геномига

эътиборни қаратиш лозим.

Ўзбекистон Республикаси Президентининг 2008 йил 20 октябрдаги

ПҚ-4041-сон

«Озиқ-овқат

экинлари

экиладиган

майдонларни

оптималлаштириш ва уларни етиштиришни кўпайтириш чора-тадбирлари
тўғрисида»ги Қарорида белгиланган вазифаларни муайян даражада
бажаришга мазкур диссертация тадқиқоти хизмат қилади.
______________________________________________________________

1

Xiao et al. New SSR markers for use in cotton (

Gossypium spp

.) improvement. The Journal of

Cotton Science 13:75–157 (2009).

6

Тадқиқотнинг республика фан ва технологиялари ривожланиши-

нинг устувор йўналишларига боғлиқлиги.

Мазкур диссертация тадқиқоти

республика фан ва технологиялар ривожланишининг ПФИ-5 «Биология,
биотехнология, тупроқшунослик, сув муаммолари, генетика масалалари
ҳамда ўсимлик ва ҳайвонлар селекцияси»; ППИ-6 «Замонавий геномика,
протеомика, метаболомика ва биоинформатиканинг ютуқларига асосланган
биотехноологиянинг

ривожланиши»

йўналишларига

мос

равишда

бажарилган.

Диссертация мавзуси бўйича хорижий илмий-тадқиқотлар шарҳи.

Gossypium

туркуми

номоѐндаларининг

молекуляр-генетик

тадқиқотлари бўйича дунѐнинг етакчи илмий-тадқиқот марказлари ва олий
ўқув муассасаларида, жумладан, Texas A&M University(TAMU), Mississippi
University Washington State University (АҚШ), Nanjing Agriculture University
(Хитой), CIRAD (Франция), CSIRO (Австралия) кенг қамровли илмий-
тадқиқотлар олиб борилмоқда.

Ғўза

гермплазмасини

молекуляр

тавсифлаш

ва

ассоциатив

карталаштириш юзасидан олиб борилган илмий-тадқиқотлар натижасида,
қуйидаги илмий ва амалий натижалар олинган: TA&MU, Nanjing Agriculture
University, CIRAD институтларида ғўза геноми учун SSR маркерлар (NAU,
MUSS, CIR) коллекцияси олинган, Gossypium авлоди вакилларининг
филогенетик боғлиқлиги аниқланган; TAMU, CIRAD ва CSIRO
институтларида касалликларга, қурғоқчилик ва шўрланишга чидамлилик ва
тола сифати каби белгилари бўйича QTL аниқланган ва генетик картаси
яратилган; Mississippi University да фузариоз вилти расаларига чидамлиликни
ассоциатив хариталаш бўйича тадқиқотлар олиб борилмоқда ва Washington
State University ва TAMU институтлари билан биргаликда ғўза геноми
бўйича «CottonGen» халқаро маълумотлар базаси яратилган.

Ҳозирги

даврда

Gossypium

barbadense

гермплазмасининг

коллекциясини молекуляр тавсифлаш ва генетик структурасини ҳамда тенг
бўлмаган боғлиқлигини аниқлаш,

Gossypium

геноми намоѐндаларини

ассоциатив хариталаш, хўжалик учун фойдали бўлган белгилар билан
боғланган локус ва генларни аниқлаш каби устувор йўналишларда илмий
изланишлар олиб борилмоқда.

Муаммонинг ўрганилганлик даражаси.

Ингичка толали ғўзанинг

генетик хилма-хиллигини аллозим маркерлар ѐрдамида

Wendel J. и Percy R.

шуғулланган. Хархил ДНК маркерларни ғўзада қўллаш бўйича изланишлар
АҚШ (Wendel J. and Percy R.; Westengen O.), Франция (Lacape J-M.), Хитой
(Wang H.), Хиндистон (Boopathi M.) ва Миср (Adawy S.; Abdellatif K.).

гермплазма коллекция намуналарида олиб борилган.

Ўрта Осиѐ давлатларида ингичка толали ғўзани тадқиқоти ва селекцияси

билан

А.И.Автономов, В.П.Красичков, В.Г. Кулебяев, И.К.Максименко, В.К.

Эммануилов, А.А.Автономов каби олимлар шуғулланишган.

Ўзбекистонда

G. barbadense

турига мансуб навлар яратиш ва уларни

тадқиқотлари бўйича Ф.М.Мауэер, А.И.Автономов, А.А.Автономов М.
Иксанов, М.Кимсанбаев, П.Ибрагимов, А.Абдуллаев, Т.Мухиддинов ва

7

бошқа олимлар шуғулланганлар. С-6002, С-6022, C-6029, C-6030, C-6037, C-
6040, Термез-14,Термез-16, Термез-31, Клейстогам-1 каби ингичка толали
навлар яратилган.

Ҳозирги кунга қадар

G.barbadense

тури геномининг

популяция тузилмаси ҳамда номувозанат боғланиш ва унинг бўлиниши
ўрганилмаган.

Шуни қайд этиш лозимки, ғўзанинг маданий ингичка толали

(

G.barbadense

) намуналарининг тола ва бошқа хўжалик белгилар

кўрсатгичларини ассоциявий хариталаш, шу билан бир қаторда абсолют
жиҳатдан турли жуғрофий шароитларда (Ўзбекистон ва АҚШ) ўстиришни
ҳисобга олган ҳолда баҳолаш ишлари хорижда амалга оширилмаган.

Диссертация мавзусининг диссертация бажарилаѐтган илмий-

тадқиқот муассасасининг илмий- тадқиқот ишлари билан боғлиқлиги

.

Диссертация тадқиқоти Генетика ва ўсимликлар экспериментал биологияси
институти ва Геномика ва биоинформатика марказида бажарилган бўлиб,

Ф5-

Т024

«

Gossypium

туркумининг

полиморф

турларининг

туричи

ва турлараро

биохилма-хилликларининг

филогенетик

қариндошлик

даражаси» (2012-2016 йй.), Ф5-Т030 «Инновацион биотехнологияни яратиш
учун устувор қишлоқ хўжалик экинларнинг геномларини ўрганиш»
мавзуларида фундаментал тадқиқотлар (2012-2016 йй.), UZB2-31016-TA-09
«Фузариоз вилт [

Fusarium oxysporum f. sp. vasinfectum

(FOV)] билан

касалланиш учун молекуляр тавсифнома ва миқдорий белгиларнинг (QTL)
генлари-локусларини ассоциациялаш ва FOVга чидамлилиги бўйича
ғўзанинг яхшиланган гермплазмасини яратиш» мавзусидаги UZB2-31016-
TA-09 ҳалқаро лойиҳаси (2009-2013 йй.), ҳамда ЎзР ФА молиявий кўмагида
ФА-Ф4-Е-149

«Ғўзанинг

маркер

ассоциацияланган

селекциясини

ривожлантириш учун ғўза геноми тузилмаси ва фукциясини ўрганиш» (2007-
2011 йй.) грантларига мувофиқ олиб борилган.

Тадқиқотнинг мақсади

Ўзбекистон ғўза гермплазмасининг жахон

коллекциясидаги ингичка толали ғўза (

G.barbadense

)нинг маданий

намоѐндаларини молекуляр-генетик хилма-хиллигини баҳолаш, популяция
тузилмасига бахо бериш ва толанинг қимматли белгилари билан
ассоциацияланган генетик локусларини идентификация қилишдан иборат.

Белгиланган мақсадга эришиш учун қуйидаги

тадқиқот вазифалари

қўйилган:

Ўзбекистон ғўза гермплазмаси коллекциясидаги ингичка толали

(

G.barbadense

) ғўза намоѐндаларини тасодифий танлаш ва тола

параметрларини, хамда морфологик белгиларни икки турли экологик
минтақаларга (Ўзбекистон ва АҚШ) боғлиқ холда тадқиқот қилиш;

ингичка толали нав намуналарини мавжуд микросателлит (SSR)

маркерлар коллекцияси ѐрдамида геном ДНКни ажратиб олиш, молекуляр-
генетик скрининг ва генотиплаш ҳамда генетик таҳлил ва селекция ишлари
учун фойдали бўлган ингичка толали ғўза генотипларини аниқлаш;

G.barbadense

тури гермоплазмасида у ѐки бошқа генотипларини аниқ

дискриминациялаш учун ноѐб локусларни идентификациялаш билан
молекуляр полиморфизм даражасини аниқлаш. Молекуляр таҳлил асосида

8

G.barbadense

тури филогенетик дарахтни тузиш ва ўрганилаѐтган

намуналар орасидаги генетик масофани аниқлаш;

Ўзбекистон ғўза гермоплазмаси коллекциясидаги

G.barbadense

тури

маданий намоѐндаларида SSR генотиплар асосида молекуляр ҳилма-
ҳилликни, генетик қариндошлик, популяциялар тузилмаси баҳолаш.

ДНК маркерлари ѐрдамида

G.barbadense

маданий тури геноми учун

номувозанат боғланиш (рекомбинация блокларнинг ўртача хажми)ни
аниқлаш ва НС, популяция ва филогения тузилмаси даражаси асосида
муносиб ассоциатив хариталаш усулини аниқлаш;

G.barbadense

турининг маданий намоѐндаларидан ажратиб олинган

тола белгиларини баҳолаш ва генетик таҳлил этиш. Ассоциатив
хариталашнинг янги стратегияси асосида асосий тола белгиларини
хариталаш. QTL билан статистик аҳамиятга эга бўлган тола сифати ва бошқа
белгиларнинг маркер локусларини идентификациялаш;

QTL билан тола сифати ва бошқа белгиларни хромосома ва

маркерларнинг хромосомавий локализациясини аниқлаш ҳамда уларнинг
тетраплоид ғўзанинг интеграциялашган халқаро эталон генетик харитаси
билан бирлаштириш;

Маркер-ассоциатив белгилар олдида жойлашган генларни аниқлаш.

Тадқиқот объекти -

сифатида ЎзР ФА Генетика ва ўсимликлар

экспериментал биологияси институти Ғўза систематикаси ва интродукцияси
лабораториясида сақланаѐтган ғўзанинг жахон коллекциясидаги жуғрофий
келиб чиқиши жиҳатидан турли бўлган ингичка толали ғўза (

G.barbadense

)

нинг 288 нав намуналаридан фойдаланилди.

Тадқиқот предмети -

молекуляр-генетик хилма-хиллик, тола сифати ва

бошқа қимматли-хўжалик белгилари кўрсатгичлари билан ассоциацияланган
популяция тузилмаси ва генетик локуслари ҳисобланади.

Тадқиқот усуллари.

Изланишларда ғўза генетикаси ва селекциясининг

классик услублари ҳамда молекуляр генетика ва геномика, статистика ва
биоинформатика соҳаларининг замонавий ѐндошишларидан фойдаланилди.

Тадқиқотнинг илмий янгилиги

қуйидагилардан иборат:

илк бор Ўзбекистон ғўза гермоплазмаси коллекциясидаги

G.barbadense

тури 288 нав намуналарининг катта жамламаси икки мустақил эко-жуғрофий
шароитларда (Ўзбекистон ва АҚШ) қимматли хўжалик белгилар комплекси
бўйича баҳоланган;

турли эко-жуғрофий ўсиш шароитларида қизиқтирган белгилар бўйича

юқори барқарорликка эга бўлган экотиплар ҳамда толанинг бир неча белги
кўрсатгичлари ва қимматли морфологик кўрсатгичларни ўзида бириктирган
энг яхши кўрсатгичлари Ўзбекистон ва АҚШ шароитларида аниқланган;

G.barbadense

тури нав намуналарининг молекуляр-генетик ҳилма-

ҳиллиги SSR маркерлар ѐрдамида ўрганилди ва

G.barbadense

турининг

маданий намоѐндалари геноми таҳлили учун информатив микросателлит
маркер локуслари аниқланган;

G.barbadense

тури гермплазмасининг маданий намоѐндаларида SSR

маркер локусларининг сони, ўзгарувчанлиги, аллелларнинг тақсимланиш

9

частотаси аниқланди ва ДНК-маркер локуслари даражасида генетик хилма-
хилликга бахо берилган.

ингичка толали ғўза маданий намоѐндалари коллекциясидаги нав

намуналарининг генетик масофаси, генетик фарқи ва филогенетик
муносабатлари аниқланган;

G.barbadense

тури маданий намоѐндалари популяцияларнинг генетик

тузилмаси, популяциянинг генетик дифференциацияси ва хусусан генетик
ҳилма-ҳил бўлган экотиплар аниқланган;

популяциялараро ва популяцияичи генетик дифференциацияси

аниқланган;

G.barbadense

тури маданий намоѐндалари геномида боғланиш бўйича

номувозанатлик ва унинг бўлинишини баҳолаш ўтказилган;

G.barbadense

тури маданий намоѐндалари гермплазмаси ресурсларидан

фойдаланилган ҳолда қимматли белгиларнинг ассоциатив хариталаш амалга
оширилди ва Ўзбекистон ҳамда АҚШ шароитларида тола белгилари билан
жиддий ассоциацияга эга бўлган маркер-ассоциациацияланган белгилар
аниқланган;

тетраплоид ғўзанинг интеграциялашган генетик харитасига аниқлик

киритилиб, янги ва маълум бўлган маркер-ассоциатив белгилар орасидаги
масофалари, хамда хромосомаларда айрим QTL қимматли-хўжалик
белгиларнинг аниқ жойланиши аниқланган;

комплекс компьютер таҳлилидан фойдаланган ҳолда «in silico

chromosome walking» услуби синаб кўрилиб, SSR маркер локуслар ѐнидаги
айрим

маркер-ассоциацияланган

белгиларнинг

намоѐн

бўлишини

таъминлайдиган гомологик генларнинг кетма-кетлигини аниқлашга имкон
яратилган.

Тадқиқотнинг амалий натижаси.

аниқланган энг информатив

маркерлар молекуляр тавсифномалаш бўйича ишларда фойдаланиш,

G.barbadense

тури маданий намоѐндалари гермплазма популяцияларида

эволюция ва филогения генетик масофаларини аниқлаш ҳамда ҳали
ўрганилмаган қимматли белгиларни ассоциациявий хариталаш ва келгусида
МАСда фойдаланиш учун тавсия этилади;

G.barbadense

тури геномида анқланган номувозанат блоклари ва

уларнинг бўлинишининг ўртача қиймати генларни хариталаш учун зарур
бўлган маркерларни аниқлаш ва ғўза гермплазмасини ассоциациявий
хариталаш бўйича тадқиқотларнинг аниқ дизайни учун фойдаланиш тавсия
этилади;

тола ва бошқа қимматли белгилар билан аҳамиятли ассоциациясини

кўрсатган маркерлар турли гермплазма ичида МАС дастурларида кенг
фойдаланиш учун тавсия этилади;

ушбу ишларда фойдаланилган тадқиқот натижалари, тадқиқот дизайни,

геномик ва биоинформатик ѐндошишлар илмий-тадқиқот институтлари
илмий кадрларини тайѐрлашда ўқув дастурларига киритиш, келгуси
изланишларда геномика ва молекуляр генетика соҳасида қўлланма сифатида
фойдаланиш, ҳамда олий ўқув юртлари ихтисослик бўйича дипломолди ва

10

дипломдан сўнг босқич ўқув жараѐнларида ўқув материали сифатида
фойдаланиш мақсадга мувофиқдир.

Тадқиқот натижаларининг ишончлилиги.

Халқаро журналларда

нашр қилиш давомида, шунингдек халқаро анжуманлардаги муҳокамаларда
илмий жамоатчилик томонидан тан олинган ва амалда

тасдиқлаган. Бундан

ташқари, натижалар замонавий, бир-бирини тўлдирувчи, молекуляр генетик
ѐндашувлардан

фойдаланиш

натижасида

тасдиқланган.

Олинган

маълумотлар классик статистик, параметрик ва нопараметрик тестлар билан
ишланган; бош компонетлар фактор таҳлили, бир факторли ва кўп факторли
диссперсион таҳлили (ANOVA) ва молекуляр вариациялар таҳлили
(AMOVA)дан фойдаланилган ҳолда таҳлил этилди; маълумотларга
Бонферрони тузатишлари ва Байесов текшируви қўланилди; умумлашган
чизиқли моделлар (GLM) ва аралашма чизиқли моделлар (MLM)нинг
замнавий ѐндошишларидан фойдаланилди; замонавий статистик ва
биоинформатик дастурлар пакетидан фойдаланилди.

Тадқиқот натижаларининг илмий ва амалий аҳамияти.

Ушбу

изланишда фойдаланилган ДНК-маркерлар асосида фойдали локусларни
молекуляр хариталаш бўйича экспериментал ва услубий тадқиқотлар
ғўзанинг қатор мураккаб миқдорий белгилари ва уларнинг генларини
ўрганиш ишларини жадаллаштиради ҳамда маҳаллий ва жахон фанида кам
ўрганилган

G.barbadense

ғўза тури геномини хариталаш бўйича янги

йўналишларини дунѐда ва Ўзбекистонда ривожлантиради.

Ғўза геномида номувозанат бўйича боғланишни баҳолаш ва билиш

самарали МАС дастурларни олиб бориш учун зарурий бўлган ДНК
маркерларнинг минимал миқдорини аниқлаш имкониятини беради.
Модомики, аниқланган SSR маркерлар пахта толаси белгиларига маъсул
бўлган локуслар билан аҳамиятли боғланишга эга бўлар экан, улар МАС
услуби орқали турли фойдали белгиларга эга бўлган ғўзанинг элита
навларига ушбу локусларни ўтказиш учун селекция ишларида қимматли
восита бўлиб хизмат қилиши мумкин ва шу орқали юқори иқтисодий ва
экологик ахамиятга эга бўлади.

Қимматли белгиларнинг тадқиқотларда локаллашган аниқ минтақалари

билан аниқланган референс генетик хариталар рекомбинация жараѐнларини
ўрганиш, геномнинг «қизғин нуқталари»ни аниқлаш, комплекс белгиларнинг
ўтказилиши ва мустаҳкамланиши, қизиқтирган белгиларни таъминлайдиган
генларни аниқлаш ва уларнинг функционал таҳлилида муҳим аҳамиятга эга.

Аниқланган мухим белгиларни сақловчи генотиплар селекция ишларида

ишлатилиши зарур.

Тадқиқот материаллари илмий-таълим жараѐнларида биология

мутахасислиги бўйича талабалар учун маърузалар курсини ишлаб чиқишда
фойдаланиш мумкин.

Тадқиқот натижаларининг жорий қилиниши.

Диссертация тадқиқоти

натижасида олинган

назарий ва амалий ѐндошишлар ҳамда ДНК маркер

тахлили асосида ишлаб чиқилган услубият Bioversity International, Глобал
Экологик Фонд (GEF) ва БМТнинг Ташқи муҳит бўйича Дастури (UNEP)

11

доирасидаги «Марказий Осиѐда агрохилма-хилликни

In situ

/On farm сақлаш

ва фойдаланиш» (2009-2013 йй.) грантнинг турли хил қишлоқ хўжалиги
экинларини молекуляр генетик баҳолашда қўлланилган (Bioversity
International, 07.10.2015 й. хати);

диссертацияда келтирилган нотенглик боғланишнинг тахлили услуби,

ассоциатив хариталаш ва бошқа услубий ѐндошишлар АҚШ Қишлоқ
хўжалик Департаменти (USDA- Agricultural Research Service) кўмагида «Ғўза
генетик ресурсларини сақлаш, генетик таҳлили ва фойдаланиш» лойиҳаси
(қайд рақами № 3096-21000-019-02) доирасида дунѐ тадқиқотчилари
томонидан фойдаланилди;

ғўза нав намуналари генотиплари тўғрисидаги маълумот, ғўза

гермоплазмаси локал электрон базасини яратиш ва жорий этишда, ғўза
генофонди бўйича Миллий ахборот тизимини яратиш бўйича ПЗ-2014-
0909182632 идоралараро амалий лойиҳаси доирасида фойдаланилмоқда.

Тадқиқот натижаларининг апробацияси.

Диссертация материаллари

қуйидаги тадбирларда апробациядан ўтган: «ICGI-International Cotton
Genome Initiative» ғўза геномикаси бўйича ҳалқаро илмий-амалий
конференцияси, Ухань, ХХР, 2014 й.; «Workshop on Dynamics of Ecosystems
and Environment in Central Asia» Марказий Осиѐда экосистемалар ва ташқи
муҳит динамикаси бўйича ҳалқаро семинар, Шэньчжень ш., ХХР, 2014 й.;
«Селекция ва уруғчилик бўйича илмий тадқиқотларни ташкил этишнинг
муҳим йўналишлари» республика илмий-амалий конференцияси, ТошДАУ,
Тошкент ш., 2013 й.; Ўсимликларни ўрганиш бўйича Вена ҳалқаро
ассоциацияси (VIPCA) томонидан ташкил этилган «Molecular Mapping &
Marker Assisted Selection» молекуляр хариталаш ва маркер ассоциацияланган
селекция бўйича ҳалқаро конференцияси, Вена ш., Австрия в 2012 й.; AAAS
кўмагида ўтказилган «UZ-US Life Sciences Collaboration: Defining the
Opportunities» халқаро конференция, Тошкент ш., 2012; «Мевали экинлар ва
уларнинг ѐввойи авлодлари хилма-хиллигини сақлаш ва барқарор
фойдаланиш» халқаро илмий-амалий конференцияси, Тошкент ш., 2011 й.;
«ICGI-International Cotton Genome Initiative» ғўза геному бўйича ҳалқаро
илмий-амалий конференцияси, Канберра ш., Австралия, 2010 й.; «Cotton
World Germplasm diversity- a basis of fundamental and applied research»
ҳалқаро конференцияси, Тошкент ш., 2010 й.; «Фаннинг долзарб
муаммоларига ѐш олимларнинг назари» республика илмий конференцияси,
Тошкент ш., 2010 й.

Тадқиқот натижаларининг эълон қилиниши.

Диссертация мавзуси

бўйича жами 37 та илмий иш нашр эттирилган, жумладан, миллий
журналларда 13

та, халқаро журналларда 4 та, илмий анжуманларда 18 та,

шунингдек, 2 та ҳалқаро монография нашр этилган.

Диссертациянинг ҳажми ва тузилиши.

Диссертация кириш, 5 та боб,

хулоса, ишлаб чиқаришга тавсиялар, фойдаланилган адабиѐтлар рўйхати, 207
саҳифадан иборат матн, 23 та расм, 30 та жадвал ва 23 та иловадан иборат.

12

ДИССЕРАТЦИЯНИНГ АСОСИЙ МАЗМУНИ

Кириш қисмида

мавзунинг долзарблиги асосланган, тадқиқотнинг

мақсади ва вазифалари, унинг илмий янгилиги, натижаларнинг назарий ва
амалий ахамияти ифодаланади, ҳимояга олиб чиқилган мавзунинг мазмуни
таърифланади, олинган изланиш натижаларининг амалиѐтга жорий
этилишининг асоси келтирилади.

Биринчи боб

«Ғўза гермплазмасини такомиллаштириш учун

ассоциатив хариталашнинг ўрни ва

G. barbadense

L

. тури бўйича

тадқиқотлар

»да

G.barbadense

тури генетик хилма-хиллигининг тарихи,

келиб чиқиши ва тавсифси масалалари очиб берилади. Ингичка толали
ғўзанинг селекция дастурларини яхшилашдаги имконияти муаммолари ва
истиқболлари, унинг генетик хилма-хиллигини ўрганиш, ғўзанинг қимматли
хўжалик

белгилари

мажмуини

генетик

хариталаш,

ассоциатив

хариталашнинг (АХ) услубияти ва концепцияси, боғланиш бўйича нотенглик
(НТ) холатларини ўрганиш, унинг бузилиши ва ўсимликларда боғланиш
бўйича НТ асосида АХ нинг амалий қўлланиши келтирилади. Селекцион
дастурларга ингичка толали ғўзанинг генетик имкониятларини жалб этиш
масалалари очиб берилади.

Иккинчи боб

«

G. barbadense

тури вакилларининг ашѐси, ўрганиш

услублари ва шароити»

да тадқиқотларда фойдаланилган ашѐлар ва

услублар хам баѐн этилган.

Учинчи боб

«

G. barbadense

тури маданий вакилларида парваришлаш

шароитларидан келиб чикган холда тола сифати курсаткичлари буйича
морфо-географик тавсифи хамда уларнинг генетик корреляцияси ва
узгарувчанлиги»

буйича олиб борилган тадқиқотлар натижалари

келтирилган.

Гермплазманинг генетик коллекциясидаги ингичка толали

G.barbadense

турига мансуб 288 намунани жугрофий ва морфологик хилма-хиллигига
бахо берилди. Олиб борилган тадқиқотлар натижасида ингичка толали ғўза
гермоплазмаси намуналари 18 морфологик белгилар ва фузариоз вилтга
чидамлилик бўйича статистик баҳоланди. Ўрганилган белгилар ва тавсифий
статистика натижалари 1-жадвада келтирилган.

Морфологик белгиларнинг корреляцияси

.

Диссперсион таҳлилдан

(ANOVA) фойдаланган ҳолда бирқанча морфологик ва фенотипик
кўрсатгичлар бўйича ҳам ижобий ҳам салбий узвий боғлиқлик аниқланди.
Энг кўп ижобий узвий боғлиқлик сони Ўзбекистон ва Туркманистон нав
намуналарида намоѐн бўлди. Морфологик белгиларнинг узвий боғлиқлиги
таҳлили натижалари ҳамда уларнинг жуғрофий келиб чиқишига
боғлиқлигида ўзаро узвий боғлиқлиги таҳлилининг тўлиқ натижалари 2-3-
жадвалларда келтирилган.

13

1-жадвал

Ғўзаанинг

G.barbadense

тури 288 нав намуналари ўртасидаги

морфологик белгилари* бўйича статистик маълумотлар

Белгилар

Ў

р

тач

а

ми

н

.**

Ў

р

тач

а

мак

с.

**

Ў

р

тач

а

Ст

ан

дар

т.

фарқ

Ст

ан

дар

т.

хато

t

P

95% ишончли

интервал

пастки юқори

Ўсимлик бўйи

50,33

235,00 113,36 32,13

2,28

49,77

0,00 108,87 117,86

HS

3,67

9,40

5,83

1,02

0,07

80,67

0,00

5,68

5,97

Моноподиялар

1,00

5,00

1,78

0,74

0,06

32,04

0,00

1,67

1,89

Симподиялар

10,00

35,67

21,50

5,02

0,36

60,39

0,00 20,79

22,20

Бўғимлар сони

14,33

44,80

27,47

5,23

0,37

74,05

0,00 26,74

28,20

Кўчак шакли

1,00

5,00

2,86

0,84

0,06

48,33

0,00

2,75

2,98

Чаноқлар сони

3,30

5,00

3,45

0,22

0,02

222,15 0,00

3,41

3,48

Кўсаклар сони

8,00

93,33

35,28

11,40

0,81

43,67

0,00 33,69

36,88

Ётиб қолиши

0,00

1,00

0,28

0,43

0,03

8,07

0,00

0,21

0,34

Барг
бўлмалари
сони

3,40

5,00

3,51

0,11

0,01

456,91 0,00

3,49

3,52

Барг шакли

1,00

4,00

2,52

0,65

0,05

52,04

0,00

2,42

2,62

Шохланиш тури

1,00

3,00

2,48

0,73

0,07

36,05

0,00

2,34

2,62

Гултожи
баргдаги
доғлар

1,00

2,00

1,39

0,48

0,05

27,12

0,00

1,29

1,49

Бир хиллик

1,00

2,00

1,09

0,27

0,03

37,46

0,00

1,03

1,15

Антоциан

0,00

3,00

1,00

0,67

0,06

16,81

0,00

0,89

1,12

Тукланиши

1,00

7,00

1,31

1,03

0,09

14,24

0,00

1,13

1,49

Поя шакли

3,00

5,00

3,76

0,92

0,08

45,90

0,00

3,60

3,93

Кўсакларнинг
умуий сони

8,00

93,33

32,86

11,22

0,66

49,97

0,00 31,56

34,15

Вилтга
чидамлилик

0,00

4,00

1,91

0,59

0,03

55,79

0,00

1,85

1,98

* -жадвалда миқдорий ва сифат белгилари келтирилган. Сифат белгилари (кўсак, барг ва

поя шакллари, тукланиш, ѐтиб қолиши ва бошқалар) учун жадвалда ҳалқаро
стандартлари асосида ишлаб чиқилган кодировка кўрсатгичлари кўрсатилган.

** - ҳар бир нав намунаси рендомизация блокларида етиштирилган, 4 блокда, ҳар бир

блокда

10

та

ўсимлик,

блоклардаги

ўртача

қийматлар

блокларда

суммалаштирилгандан сўнги ҳисоблар асосида аниқланган.

14

2-жадвал

Географик келиб чиқиши турли хил бўлган ғўзанинг ингичка толали нав намуналарида морфологик

белгиларнинг корреляцияси

Ўзбекистон/Африка

†

Ўзбекистон /Туркманистон

Ўзбекистон /АҚШ

АҚШ/Туркманистон

Ўсимлик бўйи (z=3,4023***)
Ётувчанлик (z=2,9682*)
Барг шакли (z=5,3513***)
Шохланиш типи (z=5,3513***)
Гулдаги антоциан доғ (z=4,1373***)
Бир хиллик (z=3,0712**)

hs (z=4,1536

***

)

Кўсак шакли (z=3,8275

***

)

Ётувчанлик

(z=3,1349

***

)

Барг шакли

(z=4,3062

***

)

Шохланиш типи

(z=4,3062

***

)

Гулдаги антоциан доғ

(z=2,5375

**

)

Бир хиллик (z=3,7068

***

)

Ётувчанлик

(z=3,2842

***

)

Барг шакли

(z=4,2236

***

)

Шохланиш типи

(z=4,2236

***

)

Гулдаги антоциан доғ

(z=4,0861

**

)

Бир хиллик (z=3,0730

**

)

hs (z=3,3484

***

)

Гулдаги антоциан доғ

(z=2,7835

**

)

†

келтирилган натижаларни соддалаштириш учун Африка мамлакатларидан келтирилган барча намуналар ―Африка‖ гуруҳига бирлаштирилди; Характерли қадриятлар қиймати бўлса

сезиларли даражада фарқ қилади z>1,9600;

**

- z>2,9352;

***

- z>3,0381 (0.05). қиймат p=0.05, p=0,01, p-0,001, p=0,0001 критик қийматга тўғри келади z=1,96, z=2,17, z=2,58 и z=3,28

3

–жадвал

G. barbadense

L тури вакилларининг морфологик ва фенотипик кўрсаткичларининг корреляцион тахлил

натижалари (Пирсон бўйича).

Ўс

им

ли

к

бў

йи

HS

Мо

но

по

ди

я

С

им

по

ди

я

Б

ўғи

нл

ар

со

ни

К

ўса

к

шакл

и

Ч

ан

ок

лар

со

ни

К

ўса

кл

ар

со

ни

Ё

ту

вчанл

ик

Б

ўл

акчалар

со

ни

Б

ар

г ш

акл

и

Ш

ох

лан

иш

ти

пи

Гу

лдаг

и

ан

то

ци

ан

до

ғ

Б

ир

х

ил

ли

к

Ан

то

ци

ан

до

ғ

Ту

кл

ани

ш

да

ра

жас

и

Т

уп

шакл

и

Ўсимлик бўйи

1

HS

0,341(**)

1

Моноподия

-0,02

0,165(*)

1

Симподия

0,715(**)

0,191(**)

0,03

1

Бўғинлар сони

0,725(**)

0,387(**)

0,15(*)

0,967(**)

1

Кўсак шакли

0,011

-0,098

0,03

0,128

0,098

1

Чаноқлар сони

0,024

0,027

0,01

0,012

0,031

-0,267(**)

1

Кўсак сони

0,097

0,099

0,05

0,108

0,153(*)

0,026

-0,11

1

Ётувчанлик

0,181(*)

-0,045

0,03

0,063

0,068

-0,055

-0,1

-0,107

1

Бўлакчалар сони

0,021

0,017

0,02

-0,059

-0,041

-0,162(*)

0,59(**)

0,029

0,052

1

Барг шакли

-0,160(*)

0,054

0,02

-0,263(**)

-0,251(**)

0,016

-0,06

0,131

-0,292(**)

-0,055

1

Шохланиш типи

0,233(*)

0,250(**)

0,01

0,259(**)

0,293(**)

0,311(**)

-0,34(**)

-0,237(*)

0,439(**)

-0,198(*)

-0,302(**)

1

Гулдаги антоц.н доғ

0,299(**)

0,066

0,08

0,096

0,126

0,214(*)

0,03

-0,405(**)

0,587(**)

0,068

-0,602(**)

0,603(**)

1

Бир хиллик

0,122

0,088

0,29(**)

0,270(*)

0,301(**)

-0,134

0,23 (*)

-0,21

-0,241(*)

-0,033

0,013

-0,347(**)

-0,259(*)

1

Антоциан доғ

0,064

-0,03

-0,16

-0,021

-0,02

-0,124

0,06

0,096

-0,051

0,136

0,058

-0,055

0,1

0,03

1

Тукланиш даражаси

-0,047

-0,01

-0,03

-0,03

-0,023

-0,162

0,72 (**)

-0,096

-0,215(*)

0,501(**)

0,016

-0,320(**)

-0,01

0,14

0,19(*)

1

Туп шакли

0,201(*)

0,211(*)

0,02

0,293(**)

0,270(**)

0,09

0,04

-0,240(**)

-0,349(**)

-0,082

0,034

0,076

-0,155

0,03

-0,09

0,07

1

Вилтга чидам.к

0,1

-0,037

0,12

0,109

0,111

0,09

0,05

-0,116

-0,069

0,108

-0,309(**)

0,09

0,083

0,26(*)

-0,05

0,02

0,02

Географик. худуд

-0,239(**)

-0,045

-0,10

-0,123

-0,13

0,168(*)

0,03

0,075

-0,232(**)

0,015

0,362(**)

-0,245(**)

-0,355(**)

0,01

-0,02

0,06

0,04

*

Корреляция қуйидаги қийматда ахамиятли р=0.05 ;

**

Корреляция қуйидаги қийматда ахамиятли р=0.001

15

Тола

кўрсаткичларини

баҳолаш.

HVI

услуби

ѐрдамида

ғўза

гермплазмасининг ингичка толали иккита турли эколого-географик
шароитларда (Ўзбекистон ва АҚШ) етиштирилган 288 та вакилларида
толанинг 4 та асосий кўрсаткичлари (микронейр, пишиқлиги, узунлиги,
бирхиллилик) статистик баҳоланди. Иккала эколого-географик шароитларда
ҳам белгиларнинг ўзгариш коэфицентлари 1,63-1,89 (бирхиллилик) дан 11,45-
12,22 (микронейр) гача ўзгарувчанлиги аниқланди. Иккита давлатда
етиштирилган ғўза толаси белгиларининг статистик кўрсаткичлари 4-жадвалда
келтирилган.

4-жадвал

G.barbadense

тури 288 нав намуналарини белгиларини Ўзбекистон

ва АҚШ шароитларидаги номоѐн бўлиш статистикаси

К

ол

-во

Сред. (

Ẋ

)

M

in

.

1

-й

к

вар

ти

ль

М

ед

и

ана

3

-й

к

вар

ти

ль

M

ax.

10%

п

ер

ц

ен

ти

ль

90%

п

ер

ц

ен

ти

ль

SD

CV

Узбекистан

Микрон
ейри †

247

4,25

3,0

3,9

4,3

4,6

6,3

3,6

4,9

0,51 12,2

2

Пишиқ
лиги

247

38,81

26,4

37,4

38,8 40,4

49,3

35,7

42,3

2,95 7,62

Узунлиги
*

247

1,30

0,95

1,26

1,32 1,36

1,5

1,19

1,4

0,08 6,51

Бир
текисли
ги

247

84,74

78,9

83,8

84,8 85,9

88,6

82,7

86,6

1,60 1,89

АҚШ

Микрон
ейри †

278

4,06

2,6

3,7

4,1

4,4

5,3

3,4

4,6

0,46 11,4

5

Пишиқ
лиги

278

36,50

26,7

34,9

36,4 38,1

43,7

33,6

40,1

2,61 7,16

Узунлиги
*

278

1,36

1,0

1,32

1,36 1,41

1,58

1,26

1,45

0,08 6,04

Бир
текисли
ги

278

87,30

81,6

86,5

87,5 88,3

90,0

85,5

89,0

1,42 1,63

† ингичккалик хусусиятлари ва ҳаво ўтказувчанлиги билан белгиланадиган пахта
толасини етилганлигини билдирадиган индекс; * дюймда (1 дюйм = 25,4 мм) белгиланган
стандартларга мувофиқ HVI узунлиги; ** толани ўртача узунлигини юқори ўртача
узунлигига процент нисбати.

G.barbadense

турининг хархил географик гурухи нав намуналарининг

Ўзбекистон ва АҚШ шароитларида тола кўрсаткичларининг таққосий
натижалари 5 жадвалда келтирилган.

16

5-жадвал

Ўзбекистон ва АҚШ шароитларида

G.barbadense

хархил географик

гурухларининг тола кўрсатгичларини солиштириш.

Микронеир

Прочность

Длина

Равномерность

Узб.

АҚШ

Узб.

АҚШ

Узб.

АҚШ

Узб.

АҚШ

Африка

Ẋ

=4,26

S=0,59

Ẋ

=4,1

S=0,44

Ẋ

=37,85

S=3,77

Ẋ

=36,01

S=3,21

Ẋ

=1,29

S=0,10

Ẋ

=1,35

S=0,11

Ẋ

=84,30

S=1,91

Ẋ

=87,1

S=1,72

Ўзбекистон

Ẋ

=4,31

S=0,49

Ẋ

=4,1

S=0,49

Ẋ

=39,08

S=2,44

Ẋ

=36,78

S=2,09

Ẋ

=1,31

S=0,08

Ẋ

=1,36

S=0,07

Ẋ

=84,89

S= 1,52

Ẋ

=87,3

S=1,17

АҚШ

Ẋ

=4,38

S=0,64

Ẋ

=4,0

S=0,44

Ẋ

=38,39

S=3,09

Ẋ

=36,83

S=2,09

Ẋ

=1,28

S=0,07

Ẋ

=1,35

S=0,07

Ẋ

=83,66

S=2,13

Ẋ

=87,2

S=0,80

Туркманистон

Ẋ

=4,18

S=0,51

Ẋ

=4,0

S=0,47

Ẋ

=38,57

S=3,11

Ẋ

=36,32

S=3,01

Ẋ

=1,31

S=0,09

Ẋ

=1,36

S=0,09

Ẋ

=84,77

S=1,57

Ẋ

=87,3

S=1,61

*

Корреляция қуйидаги қийматда ахамиятли р=0.05 ;

**

Корреляция қуйидаги қийматда

ахамиятли р=0.001

Тола белгиларининг корреляцияси

.

G.barbadense

нав намуналарини Ўзбекистон

ва АҚШ шароитларида тола белгиларининг корреляция таҳлиллари олиб
борилганда, ўрганилаѐтган белгилар ўртасидаги боғлиқлик ижобий ва салбий
эканлигини кўрсатди (6 ва 7 жадвал).

6-жадвал

Ўзбекистон (Тошкент) шароитида ингичка толали ғўзанинг 288 та нав

намуналарида тола кўрсаткичларининг кенгайтирилган корреляция

таҳлили

MIC

STR

LEN

UNF

SFI

ELY

CG

RD

MIC

1

STR

-0,258**

1

LEN

-0,560**

0,505**

1

UNF

-0,297**

0,634**

0,610**

1

SFI

0,272**

-0,604**

-0,66**

-0,78**

1

ELY

0,211**

-0,291**

-0,148*

-0,156*

0,004

1

CG

-0,035

-0,08

-0,058

-0,049

0,097

0,054

1

RD

-0,125*

-0,03

0,087

0,042

0,002

-0,212** -0,174**

1

+b

0,091

0,109

-0,023

0,022

-0,079

0,198**

0,047

-0,758**

*

Корреляция р≤0.05 қийматда аҳамиятли;

**

Корреляция р≤0.001 қийматда

аҳамиятли; ELY- Растяжимость (определяется как полное удлинение при разрыве и
выражается в процентах к первоначальной длине); MIC – микронеир, STR – пишиқлиги,
LEN – узунлиги, UNF – бир текислиги, SFI – калта тола индекси; CG – ифлослиги; RD –
ѐруғликни қайтариш коэффициенти; +b – сарғишлиги (рангдорлиги).

17

7-жадвал

АҚШ (Калифорния) шароитида ингичка толали ғўзанинг 288 та нав

намуналарида тола кўрсаткичларининг корреляция таҳлили

MIC

STR

LEN

UNF

MIC

1

STR

-0,068

1

LEN

-0,427 (**)

0,155(*)

1

UNF

-0,241 (**) 0,219 (**) 0,774(**)

1

Тола белгилари ўзгарувчанлигининг дисперсия таҳлили (ANOVA) ва

нисбатан турғун нав намуналарини аниқлаш.

Тола белгиларининг географик

шароитларда етиштирилишига боғланган ўзгарувчанлигининг аниқ кўриниши
аниқланди. (Жадвал. 8). АҚШ (Калифорния) шароитида толанинг узунлиги, бир
текислиги ва микронейр кўрсаткичларини яхшироқ намоѐн бўлиши учун
қўлайлироқ эканлигини кўрсатди. Натижаларга кўра, толанинг микронейри,
узунлиги, пишиқлиги ва бир текислиги бўйича қийматлари иккала шароит
ўртасида сезиларли фарқланди.

8-жадвал

Ўзбекистон ва АҚШ шароитларида ўстирилганда тола белгилари

боғлиқлигининг вариациялар дисперсия таҳлил натижалари

Микронейри Пишиқлиги

Узунлиги

Бир текислиги

X

2

;

p-value

18.84;

0,000014

97,10;

0,000000

57,62;

0,000000

244,92;

0,000000

F-Ratio;

p-value

23,15;

0,000002*

94,15;

0,000000*

57,88;

0,000000*

390,55;

0,000000*

Power (б =0,05)

0,9977

1

1

1

SS country

5,61

724,10

0,397

892,66

SS S(A)

131.51

4176,40

3,726

1241,13

MS country

5,61

724,10

0,397

892,66

MS S(А)

0,24

7,69

6,86E-03

2,28

SS Total

137.12

4900,51

4,123

2133,79

DF country

1

1

1

1

DF S(A)

574

574

574

574

1-Статистик қийматларини аниқлашда Ғ параметрининг alpha=0,05 аниқлик қийматидан
фойдаланди. * б = 0,05 қийматда аҳамиятли.

Шу билан бир вақтда, ўтказилган тадқиқотлар нав намуналарини ўстириш

шароитидан қатъи назар деярли бир хил кўрсатгичларда қолишини аниқлаш
имконини берди. (9-жадвал).

SSR маркерларининг генетик хилма-хиллик даражаси ва унинг

полиморфизми.

Нав намуналаридаги полиморфизмни 750 ДНК маркерлар

ѐрдамида тадқиқот қилинди. Ушбу маркерлардан 108 таси (14%)

G.barbadense

намуналари орасида полиморф эканлиги аниқланди. Аниқланган 108 та
полиморф SSR маркерлар

G.barbadense

нав намуналарида 301 маркер

18

локуслари амплификация қилинди. Умумий локуслар сони 2дан 5 гача бўлиб
хар бир SSR маркерлари ўзаро 3,5 даражада фарқланади.

9-жадвал

Ўзбекистон ва АҚШ шароитларида кучли турғунлик

намоѐн этган намуналар

Белгилар

Нав намуналар

миқдори

Кўрсаткичлари

Тола пишиқлиги

92

>37гр/текс

Микронейри

41

≥3,7≤4,2

Тола узунлиги

9

≥1,5 дюйм

Бир текислиги

7

>87%

4 та белги бўйича

7

Тўртинчи боб

«Ғўзанинг ингичка толали маданий турлари

популяцияларининг филогенияси, молекуляр-генетик хилма хиллиги ва
полиморфлик даражаси»

да молекуляр-генетик тахлил бўйича батафсил

маълумотлар келтирилган.

Ўтказилган тадқиқотларда ўрганилган 60 та (55%) мултилокус бўлиб (3

ва ундан ортиқ) қолган бошқа локуслар эса (81%) 2 ва 3 локусни ташкил этди
(10.11 жадвал).

Маркерларни полиморф информациясини таркибий қисмини бахолашда

ўртача информация PIC-029 (CD=0,16) ташкил этади. Аллелларнинг ўртача
частотаси мос равишда энг кам ва энг кўп 0,02 ва 0,996 кўрсатгичлар билан
0,424 (SD = 0.33)ни ташкил этди. Аниқланган 301 та маркер аллел
локусларини 66 таси (~22%) кам ҳолда учрайдиган аллеллар бўлиб уларни
учраб қолиш даражаси популяцияда 5% ташкил этади. Ушбу холатда минор
аллеларнинг юқори, ўрта ва паст холатдаги кўрсаткич даражаси мос равишда
0,02, 0,05, 0028 (SD=0,014)ни ташкил этди. Ўзбек коллекциясининг

G.barbadense

кенг кўламда ўтказилган ташхисида генетик хилма-хиллик ҳамма

SSR локуслари учун ўртача даражада бўлиб 0,33ни ташкил қилди, аммо
уларни диапазони анча кенг бўлиб (0,02 дан 0,71гача) уларни МАС учун
етарли даражада фойдаланиш имкониятини беради.

10-жадвал

108 SSR маркерлар ичида локуслар сонинингтақсимланиши.

Маркерлар сони

Аллеллар сони

Локуслар сони

48

2

96

40

3

120

15

4

60

5

5

25

Умумий:

108

301

G.barbadense

турининг 288 нав намуналари орасидаги генетик масофа

аниқланди. Ўрганилган нав намуналари орасидаги генетик масофа етарли

19

даражада бўлиб қисқа ва узун масофаларда (0,01 ва 0,67) 0,19(SD=0,11) ни
ташкил этди. NJ ва (UPGMA) услубларида нав намуналарини ўзаро
боғланиши дендрограммаси тузилиб, унинг асосида 2 асосий А ва В гурухни
ташкил этди ва уларни орасидаги масофа >50% бўлиб, яна 5 та аниқ
фарқланадиган гурухчалардан иборат эканлиги аниқланди (1 - расм).

Хар бир гурухнинг таркиби генетик фарқланиш даражаси билан

батафсил

тасвирланган.

Группаларни

(кластерларни)

бўлиши

популяцияларни ўзга генетик шаклларни популяцияга интродукцияси
натижасида ўтган генетик диференциациясини кўрсатади. Кластер анализга
асасоланган ҳолда коллекцион навларни ташкил топишида асосан Африка
Афроамерика ва Америка генотиплари қатнашган деган хулосага келдик.
Бундан ташқари генетик мутаносиблик хар бир ўрганилган нав орасида
борлиги аниқланди. Олинган генетик далилларга асосан қайд қилиш
мумкинки

G.barbadense

ни Ўрта Осиѐни турли кўп йиллик агро-экологик

шароитидаги селекцияси жараѐнида ўзбек ва туркман навларини
шаклланиши натижасида алохида Ўрта Осиѐ экотипи ташкил бўлди.

Нодир

аллелларни

қатнашиши

ва

кўп

миқдордаги

аллел

комбинацияларни бўлиши бизга нав намуналарини экотиплар бўйича
диференция қилиш ѐки навларни географик келиб чиқишини 90% аниқлаш
имкониятини берди.

G.barbadense

турининг молекуляр хилма хиллиги, панелининг

структурси ва қариндошлиги

.

Кўпўлчовли шкалалаш (компонентлар

тахлили)

. Филогенетик анализни тасдиқлаш ва популяция структурасини

аниқлаш мақсадида асосий компонентлар анализ қилинди. Ўтказилган
анализларда аниқландики биринчи 13 компонент 51%, биринчи ва иккинчи
асосий компонентлар эса популяцияларда 20% генетик вариацияни ташкил
этди. Биринчи асосий компонент (РС1) 15%дисперсияни ташкил қилиб
популяцияни 2 та субпопуляцияга ажратади. (2-расм).

Иккинчи 5% дисперсиянии ташкил қилучи асосий (РС2) компонент

ѐрдамида эса 273 субпопуляция намуналарини шартли равишда А ва В билан
белгиланган икки бирига бирига мутаносиб гурухчаларга бўлинди. (2-Расм,

11-жадвал).

Структуравий тахлил.

Олинган натижаларни юқори даражада

аниқликни тасдиқлаш мақсадида генетик структурани қўшимча равишда
Байесовнинг кластер тахлил услубидан фойдаланиб STRUCTURE дастури
бўйича аниқланди. Камида 2 та субпопуляцияларнинг мавжудлиги
аниқланган кичик ва катта гермоплазма мажмуасида уларнинг фоизи 5,2% ва
94,8%ни ташкил этди. Популяция мажмуасининг кейинги тақсимланиши,
уни 3 та субпопуляцияга дифференциация қилишга имкон берди, у ерда
кичик кластер ўзгаришсиз қолган (5,2%), катта кластер эса 37,5% ва57,3%дан
иборат 2 та субпопуляция ташкил қилган (3-расм, К3).

20

Расм 1.

G.barbadense

288 нав намуналарининг 301 полиморф SSR локусларга асосланган таққосланмаган жуфт

ўртача (UPGMA) усули ѐрдамида қурилган фарқлар дендрограммаси.

Горизонтал чизиқлар генетик масофаларни

остона қийматларини ифодалаб беради. Пастда турли гуруҳлар ва кичик гуруҳлар кўрсатилган. А ва Б гуруҳлар > 50%
да фарқлар асосида, G1, G2 и G3 гуруҳчалар эса 40% юқори чегара фарқи асосида бўлса, G4 и G5 гуруҳчалар - 20%
юқори чегараасосида олинган

.

21

2-расм. Асосий компонентлар тахлили келтиирлагн бўлиб, бу ерда
диаграмма ҳамда SSR генотиплар мажмуаси бўйича 2 асосий
координатлар текислигида

G.barbadense

турига мансуб 288 нав

намуналарининг кўрсатилган тақсимланиши.

PC- асосий компонентлар; А и Б- 1-субпопуляциянинг генетик кенжа гуруҳлари, уларнин
асосий қисмини Ўзбекистон ва Туркманистон нв намуналари ташкил этади; Кичик ҳалқа
билан, генетик номутаносиб бўлган, Б кенжа груҳига мансуб Африка намуналари
ажратилган. Катта ҳалқа билан 2-субпопуляцияга мансуб, генетик жиҳатдан
дифференцияланган намуналар ажратилган. UZ- Ўзбекистон, TM- Туркменистон, TJ-
Тожикистон, AF- Африка, US- АҚШ, SA- Жанубий Америка.

Ингичка толали ғўзанинг 288 нав намунасининг структураси филогенетик
таҳлилига мос келади, бу эса ўз навбатида, Q-матрицасига устма-уст тушиши
билан тасдиқланади (3-расм). Нав намуналар генетик профили асосида,
Миср-Америка,

Ўзбекистон

ва

Туркманистон

экотипига

мансуб

намуналарига аниқ тақсимланган

11-жадвал

Асосий

компонентлар

таҳлили

ва

генетик

таҳлил

асосида

дифференцияланган

G.barbadense

турининг 288 нав намунаси

Субпопуляция 1

Субпопуляция 2

А гурухчаси Б гурухчаси

Ўзбекистон

81

24

4

Туркманистон

17

99

7

АҚШ

3

11

1

Африка

6

25

3

бошқалар

1

6

-

Жами:

108

165

15

А

Б

PC1

PC2

22

3-расм. STRUCTURE дастури натижаларининг филогенетик дарахтни
таҳлил қилиш натижалари асосида

G.barbadense

турининг 288 нав

намуналарини график кўриниши.

Молекуляр вариациялар таҳлили (AMOVA)

. Олдиндан аниқланган

экотиплар ичидаги ва орасидаги генетик дифференциациясини генетик
баҳолаш учун Райт индексини F

st

AMOVA статистик таҳлили натижасида

гурухлар орасидаги дифференциация жуда сезиларли эканлиги (р ≤ 0,001),
67,2% умумий генетик ўзгарувчанлик субпопуляциялар ичида аниқланган
холда, олдиндан аниқланган гуруҳларнинг орасидаги генетик ўзгарувчанлик

K3

AE

UZ

TK

K2

23

умумий генетик ўзгарувчанликка нисбатан 32,8%ни ташкил этди (12-
жадвал).

Фиксация индексининг (F

st

) умумий қиймати 0,328 (р ≤ 0,001)га тенг.

F

st

индексининг 3 та гуруҳ орасида қўшалоқ солиштириш натижасида, энг

катта генетик дифференциация Африка ва Туркманистон гуруҳларида
мавжудлиги аниқланди (F

st

= 0,58; р < 0,001) (13-жадвал).

12-жадвал

AMOVA тахлилининг натижалари

Source of
variation

dF

Sum of
squares

Variance
components

Percentage of
variation

p-
value

Among
populations

2

1312,.320 11.769

32.797

≤0.001

Within
populations

285

6791.922 24.115

67.203

≤0.001

Total

287

8104.242 35.884

13-жадвал

F

st

қйматини ҳар бир экотип учун махсус жуфт солиштириш

Африка Ўзбекистон Туркманистон

Африка

0.00000

Ўзбекистон

0.57568

0.00000

Туркманистон

0.58432

0.11723

0.00000

Бешинчи боб

«

G .barbadense

геномида

нотенглик боғланиш ва тола

белгиларини ассоциатив хариталаш»

да қуйидаги натижалар келтирилган:

Маданий G.barbadense ғўза тури геномидаги боғланиш бўйича

нотенглик.

SSR маркер локуси 27252 қўшжуфт комбинациялардан r

2

≥ 0,05 и

р ≤ 0,005 4576 (16,8%) ишончли бошланғич қийматида 16.8% маркер
жуфтларри боғланиш бўйича ишончли нотекислик кўрсатгичлари аниқланди.
Бошланғич кўрсатгичларнинг сезиларли юқори қийматларга кўтарилганда r

2

≥ 0,1 (р < 0,001) и r

2

≥ 0,2 (р < 0,0001) 2188 (8%) ва 1187 (4,3%) SSR

маркерлар қўшжуфт комбинацияларида боғланиш бўйича нотекислик
сақланиб қолиши кузатилди. Геномнинг рекомбинацион қисмларини
кўриниши учун боғланиш бўйича нотекисликнинг чизиқли матрицаси
қурилди, у ерда маркер жуфтлари ўртасидаги боғлиқлик D′ ва р қийматлари
билан белгиланган (Расм 4). Маданий ингичкатолали ғўзанинг геномида НС
блоклари асосий ўлчамини аниқлаш

G.barbadense

турининг геномида SSR

локуслари жуфтларининг боғланиш бўйича (r

2

) нотекислигининг ўртача

қиймати r

2

≥ 0,05 бўлганда 24.8 сМ га тенг бўлишини кўрсатди (5-расм).

24

4-расм. Маданий

G.barbadense

турининг геномидаги

полиморф маркер локусларнинг тенгсизлик матрицаси.

Полиморф маркер локуслари X ва Y ўқларида жойлашган.
НС (D`) қўшалоқ хисобот диагонал устида берилган,
диагонал тагида эса з қийматига тўғри келадиган қийматлар
берилган (Фишер тести). Ранглар билан D` ва p қиймати
расмнинг ўнг чегарасида берилган қийматлар шкаласида
берилган.

5-расм.

G.barbadense

турининг 288 нав намуналари

орасидаги полигеном НС парчаланиши графиги.

Тренд чизиғи текисликка нисбатан r

2

чизиқсиз логарифмик

регрессия холида берилган. НС парчаланиши r

2

< 0,1

қийматида берилган.

25

Яна аниқландики r

2

≥ 0,1 бўлганда НС ўртача 3,36 сМ масофада

сақланиши, сўнгра эса боғланиш бўйича нотекислик парчаланиши
кузатилади. Аммо, геномнинг баъзи қисмларида r

2

≥ 0,1 бўлганда 35.7 сМ

масофада НСнинг максимал парчаланиш қиймати кузатилди.

Тола белгиларини ассоциатив хариталаш.

Ҳар битта ўсиш шароити

учун алоҳида тола белгиларни ва бошқа морфобиологик кўрсатгичлар бўйича
ассоциатив хариталаш ўтказилди. Идентификациялаштирилган маркерларни
солиштирган холда ўсишнинг иккала шароитида хам ассоциацияни ҳаққоний
сақлаб қолган (MLM таҳлили; p ≤ 0,05) маркерлар аниқланди. Натижада 100
маркерлар Ўзбекистон ва АҚШ шароити учун бир хил бўлиб қатъий
корреляция сақланади. (14-жадвал).

14-жадвал

Ассоциатив карталаш натижалари бўйича тола сифати белгилари билан
боғликни намоѐн қилган маркерларнинг йиғма жадвали (MLM ва GLM
услублари билан TASSEL программасида).

Белгилар

Аҳамиятли ассоциациялар сони*

BF ≤ 0,13 асосида тасдиқланган

ассоциациялар сони

Ўзбекистон АҚШ

Умумий

маркерлар**

Ўзбекистон АҚШ

Умумий

маркерлар**

Микронейр

30 (2)

28 (2)

12 (2)

9

6 (1)

3

Тола пишиқлиги

62 (9)

59 (6)

41 (2)

6

3 (1)

2

Тола узунлиги

31 (6)

36 (7)

22 (5)

10 (1)

2

4

Узунлик бўйича
бир хиллик
индекси (Unif)

47 (0)

42 (1)

25 (1)

8

5

2

Сариқлик
даражаси (b+)

39 (1)

-

-

12

-

Нур қайтариш
коэффициенти (Rd)

53

-

-

10

-

Узилишдаги
узайиш (Elg)

23 (2)

-

-

2

-

Тола чиқими

-

30 (2)

-

-

2

Изоҳ: *

Жадвалда, 1,000- карралик тартибини ўзгартириш МLM тахлили натижалари

асосида аҳамиятли ассоциация кўрсатган маркерлар кўрсатилган. Қавслар ичида,
бошқа тадқиқотларда белгиланган, тасниф этилган тола белгиси билан
ассоциялашган, тўғри келган SSR маркерлар сони кўрсатилган; ** Хар иккала
шароитда аналогик ассоциация (MLM, P 005) кўрсатган маркерлар. Келтирилган
кўрсаткичлар бўйича Ўзбекистон ѐки АҚШ шаротларида баҳо берилмаган.

Хромосомалар харитасида белгига ассоциациялашган

маркерларнинг

холатини аниқлаш.

Хаммаси бўлиб 14 та белги билан ассоциациялашган 210

SSR маркерлар локализациясини қилдик. (15-жадвал). Фақат 7(А7)
хромосомада белгилар билан ассоциациялашган бирорта маркер топилмади,
16(D7) хромосомада эса тола белгилари билан ассоциациялашган маркерлар
аниқланмади. Қолган хромосомаларда, детекторланган маркерлар сони 1 дан

26

(А2 хромосома) 17 гачани (А6 ва D6 хромосомалар) ташкил этди. Тола
белгилари билан ассоциациялашган маркерлар сони кўпроқ қуйдаги
хромосомаларда А6- 12 маркерлар, А10- 10 маркерлар, D10- 11 маркерлар,
D6- 13 маркерлар ва D12- 10 маркерлар аниқланган. Шу билан бирга тола
пишиқлиги билан ассоциациялашган 52 та маркерлар фақат 7(А7), 8(А8),
12(А12) ва 16 (D7) хромосомалардан ташқари барча хромосомаларда
локализацияланганлиги кўрсатилди.

15-жадвал

Хромосомалар бўйича бўлинган белги- ассоциаланган маркер локуслар
йиғма жадвали.

Белгилар (маркерлар) сони

Хромосома

FL FS FM FU FY b+ Rd FE SW BN PH HS S WR Х.б.у

A1(Chr.1)

1

2

1

1

1

2

1

1

2 1

13

A2(Chr.2)

1

1

A3(Chr.3)

1

2

2

1

6

A4(Chr.4)

3

1

1

1

6

A5(Chr.5)

1

4

3

1

3

2

14

A6(Chr.6)

1

3

4

2

2

2

1

1

1

17

A7(Chr.7)

0

A8(Chr.8)

1

1

1

1

4

A9(Chr.9)

2

2

1

2

1

1

2

11

A10(Chr.10)

4

3

3

2

12

A11(Chr.11)

3

4

2

9

A12(Chr.12)

1

2

3

1

1

8

A13(Chr.13)

3

3

2

1

9

D1(Chr.15)

2

1

1

1

1

3

9

D2(Chr.14)

1

1

2

D3(Chr.17)

5

1

1

1

8

D4(Chr.22)

3

1

3

1

8

D5(Chr.19)

1

1

2

1

1

1

1

8

D6(Chr.25)

1

2

2

3

1

2

2

2

1

1

17

D7(Chr.16)

1

1

2

D8(Chr.24)

2

2

1

1

1

1

8

D9(Chr.23)

1

1

1

1

1

1

6

D10(Chr.20)

2

3

2

2

1

1

11

D11(Chr.21)

2

2

1

5

D12(Chr.26)

2

3

2

3

1

1

12

D13(Chr.18)

1

1

1

1

4

Белгилар б

ўйича

умумий

31 52 19 38 3

9

8

2

8

9

7

8

7 9

210

A- А-геномдан хромосома; D- D- геномдан хромосома. Қисқартиришлар: FL- тола

узунлиги; FS- тола пишиқлиги; FE- тола узайиши; FM- микронейр; FY- тола чиқми; FU-
биртекслик; SW- 1000 дона чигит вазни; BN- кўсаклар сони; PH- ўсимлик баландлиги; HS-
биринчи хосил шохи бўғимининг баландлиги; S- симподиялар; WR- вилтга чидамлилик.
Х.б.у.- хромосома бўйича умумий кўрсаткич

27

Белгига-ассоциирланган маркерлар ѐнида жойлашган ген номзодларини

қидириш.

SSR маркерини қуршаб турувчи 20Mb (миллионлаб нуклеотид

жуфтликлар) атрофидаги маркер локусларидан юқори ва паст жойлашган
регионлар ўрганилди. Шундай қилиб хар бир аниқланган SSR маркерлар
учун умумий хажми 40Mb бўлган регионлар NCBI орқали тахлил қилинди.

Натижада BNL4003, NAU2913, NAU3306, TMB0161, Gh77, TMB1538,

BNL3955, Gh75 маркерлар олдида жойлашган битта псевдоген ва 17 та ген-
кодлаштирувчи кетма-кетликларни аниқланди. Барча аниқланган кетма-
кетликлар, генетик маълумотлар базасидаги аннотация қилинган генлар
билан ўртача 82% ўхшашликларни кўрсатди. Шундай қилиб, 8 та SSR ѐнида
жойлашган 17 ген идентификацияланди. Улардан 8 та геннинг фукнциялари
адабиѐт манбаларида келтирилган функцияларни солиштириш асосида,
аниқланган маркер-белги ассоциациялари билан сезиларли т

ри келиши

қайд этилди.

Олтинчи боб

―

G.barbadense

тури геноми тадқиқотининг ғўзани

замонавий селекцияси учун ахамияти»

да

олинган натижалар

адабиѐтларда келтирилган олдинги йилларда олиб борилган тадқиқотлар
билан таққосий ўрганилиб батафсил тахлил қилинган ва олинган
натижаларнинг ғўза геномикасини ривожлантириш ҳамда янги навларни
селекциянинг классик ва замонавий услублари ѐрдамида яхшилашдаги ўрни
келтирилган.

ХУЛОСА

1.

Жамланган қимматли хўжалик белгилар бўйича бир-бирига боғлиқ

бўлмаган 2 хил эко-географик шароитларда Ўзбекистон ғўза гермплазма
коллекциясидан

G.barbadense

турига мансуб 288 нав намуналарнинг хилма-

хиллигига баҳо берилади. Турли эко-географик шароитларда ўсувчи, мухим
белгиларнинг бақарорлиги билан характерланувчи, шу билан бирга, селекция
ишларига жалб этиш учун биринчи даражали бўлган. Ўзбекистон ва АҚШ
шароитларида

қимматли

морфобиологик

кўрсаткичларини

мужассамлаштирган экотиплар аниқлади.

2.

SSR маркерлар ѐрдамида

G.barbadense

геномининг молекуляр-генетик

хилма-хиллиги ўрганилган. 301 маркер локусга амплифицирланган 108
полиморф SSR маркерлар аниқланган. Локуслар сони 2 дан 5 гача тебраниб,
1 та SSR маркерга ўртача қийматда 3,5 локус тўғри қелди. Тадқиқотлар
натижасида 60 (55%) та маркер мултилокусли (3 ва ундан зиѐд локуслар)
эканлиги, кўпчилик локуслар эса (81%) 2 ва 3 аллеллардан ташкил топиши
аниқланди. Маданий

G.barbadense

вакилларининг гермплазмасида кўп

миқдордаги янги аллеллар мавжудлиги кўрсатилган. Аниқланган маркерлар
асосида экотиплар ва уларнинг қайси навга мансублигини аниқловчи панел
яратилди, ҳар бир намуна учун ноѐб генетик профил (ДНК-баркод) олинди.

3.

Кенг диапозонда (0,02-0,71) тебранган ДНК маркер локуслари

даражасидаги, ўртача генетик хилма-хиллик (~33%) аниқланди. Ўртача
қиймати 0,19га тенг бўлган 0,01-0,67 атрофида ўзгарувчан генетик масофа
асосида

G.barbadense

нав намуналарининг филогенетик муносабатлари

28

аниқланди. Икки субпопуляциялардан ташкил топган популяциянинг генетик
структураси аниқланган.

4.

Ички

популяцион

ўзгарувчанликнинг

юқори

(67,2%)

ва

популяцияларнинг ўртасидаги дифференциациянинг ўртача даражаси
(32,8%) аниқланган. Африка ва Туркманистон (0,584), Африка ва Ўзбекистон
(0,575) субпопуляциялари ўртасида жуда кучли генетик дифференциация,
Ўзбекистон ва Туркманистон субпопуляциялари ўртасида эса ўртача генетик
дифференциация (F

st

= 0,117) аниқланган. Нав намуналар тўпламининг

шаклланишида африка, афро-американ ва америка генотиплари қатнашган.
Туркманистон селекциясининг навлари кўпдан зиѐд генетик хилма-хилликка
эга. Ўзбекистон ва Туркманистон селекцияси навларининг генетик
номутаносиблиги яққол кўриниб, Ўрта Осиѐ экотипи шаклланганлиги
кузатилган.

5.

Маданий

G.barbadense

турининг геномида боғланиш бўйича

нотекислик, r

2

≥ 0,1 ва r

2

≥ 0,2 критик қийматларида 8% ва шунга мувофиқ

SSR маркерларнинг қўш жуфт комбинацияларида 4,3% сақланган.

6.

Маданий

G.barbadense

турининг геномида НС нинг парчаланиши

минимал остонада r

2

≥ 0,05 ўртача 24,8 сМ ташкил қилади r

2

≥ 0,1 юқори

остона қийматида ўртача 3,36сМ гача масофада НС сақланиб қолади.

7.

Белгиларнинг MLM ассоциатив карталаш асосида Ўзбекистон ва АҚШ

шароитида тола белгилари билан ассоциациясини қатъий сақлаб қолган 100
та белги ассоциациялашган маркерлар аниқланди. Жумладан улардан 85 та
маркер биринчи марта идентификация қилинган. МАС фойдаланиш учун
мухим аҳамиятга эга бўлган якка географик шароитда бир, икки ва ундан
зиѐд қимматли хўжалик белгилар билан юқори даражада ассоциациялашган
(ВF ≤ 0,15) маркерлар аниқланган.

8.

Тетраплоид ғўзанинг янги ва олдиндан маълум бўлган белги-

ассоциациялашган маркерлар ўртасида масофалари аниқлаштирилган
интерграциялашган генетик карта олинган ҳамда хромасомаларда баъзи QTL
қимматли хўжалик белгиларнинг нисбатан аниқ жойлашиши кўрсатилган.

9.

«

In silico

chromosome walking» услуби комплекс компьютер тахлили

қўлланилиши асосида синовдан ўтказилди ва SSR маркерлар кетма-
кетликлари аниқланиб, 17 та ген идентификация қилинди. Жумладан, 8
геннинг аниқланган маркер-белги ассоциациялари сезиларли равишда
адабиѐт манбаларида кўрсатилган функциялари билан тўғри келган.

29

НАУЧНЫЙ СОВЕТ ПО ПРИСУЖДЕНИЮ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ

ДОКТОРА НАУК 16.07.2013.В.15.01 ПРИ ИНСТИТУТЕ ГЕНОФОНДА

РАСТИТЕЛЬНОГО И ЖИВОТНОГО МИРА, НАЦИОНАЛЬНОМ

УНИВЕРСИТЕТЕ УЗБЕКИСТАНА, ИНСТИТУТЕ ГЕНЕТИКИ И

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ БИОЛОГИИ РАСТЕНИЙ

ИНСТИТУТ ГЕНЕТИКИ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ БИОЛОГИИ

РАСТЕНИЙ, ЦЕНТР ГЕНОМИКИ И БИОИНФОРМАТИКИ

АБДУЛЛАЕВ АЛИШЕР АБДУМАВЛЯНОВИЧ

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И АССОЦИАТИВНОЕ

КАРТИРОВАНИЕ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ ВИДА

GOSSYPIUM

BARBADENSE

ИЗ КОЛЛЕКЦИИ ГЕРМПЛАЗМЫ УЗБЕКИСТАНА

03.00.14 – Геномика, протеомика и биоинформатика

АВТОРЕФЕРАТДОКТОРСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ

Ташкент 2015 год

30

Тема докторской диссертации зарегистрирована под номером №30.09.2014/В2014.5.В125

в Высшей аттестационной комиссии при Кабинете Министров Республики Узбекистан.

Докторская диссертация выполнена в Институте генетики и экспериментальной биологии

растений и Центре геномики и биоинформатики

Полный текст докторской диссертации размещен на веб-странице www.flora-fauna.uz

Научного совета 16.07.2013.В.15.01 при Институте генофонда растительного и животного мира,
Национальном университете Узбекистана, Институте генетики и экспериментальной биологии
растений.

Автореферат диссертации на трех языках (узбекском, русском, английском) размещен на веб-

странице по адресу www.flora-fauna.uz и информационно-образовательном портале ―ZiyoNet‖ по
адресу www.ziyonet.uz

Научный консультант:

Абдурахмонов Иброхим Юлчиевич

доктор биологических наук, профессор

Официальные оппоненты:

Мухамедов Рустам Султанович

Доктор биологических наук, профессор

Турдикулова Шахлохон Уткуровна

доктор биологических наук, профессор

Пратов Уктам

доктор биологических наук, профессор

Ведущая организация:

Институт химии растительных веществ

Защита диссертации состоится «____»__________ 2015 г в ____ часов на заседании

Научного совета 16.07.2013.В.15.01 при Институте генофонда растительного и животного мира,
Национальном университете Узбекистана, Институте генетики и экспериментальной биологии
растений по адресу: 100053, г.Ташкент, ул. Богишамол, 232, ИГРЖМ. Тел.: (+99871) 289-04-65;
факс: (+99871) 262-79-38; e-mail: botany@uzsci.net.

С докторской диссертацией можно ознакомиться в Информационно-ресурсном центре

Института генофонда растительного и животного мира (зарегистрировано за № 02). Адрес:
100053, г.Ташкент, ул. Богишамол, 232, ИГРЖМ. Тел.: (+99871) 289-04-65; факс: (+99871) 262-79-
38.

Автореферат диссертации разослан «____» ___________ 2015 года
(протокол рассылки № _____ от «_____»____________ 2015 года)

К.Ш. Тожибаев

председатель Научного совета по присуждению ученой
степени доктора наук, д.б.н.;

У.Т. Мирзаев

ученый секретарь Научного совета по присуждению
ученой степени доктора наук, к.б.н., старший научный
сотрудник;

Ш. Юнусхонов

председатель научного семинара при Научном совете по
присуждению ученой степени доктора наук, д.б.н.,
профессор.

31

ВВЕДЕНИЕ (Аннотация докторской диссертации)

Актуальность и востребованность диссертационной работы

.

«Согласно прогнозам ООН к 2050 году производство пищевых ресурсов
должно быть увеличено вдвое, что бы прокормить приблизительно 9.3 млрд.
людей»

1

. С ухудшением глобальных климатических условий и деградацией

почв происходит падение продуктивности сельхозпроизводства. Во
избежание глобальной экологической катастрофы необходимы радикальные
изменения в структуре производства и потребления ряда ключевых
природных и сельскохозяйственных ресурсов, в том числе хлопчатника.

Хлопчатник (

Gossypium

L.

) является одной из важнейших

сельскохозяйственных культур. По оценкам экспертов, к 2030 г. мировой
спрос на хлопковую продукцию вырастет более чем в два раза, в то время как
ежегодный генетический прирост урожайности хлопка сырца, составляет
всего 7,1-8,7 кг/га. Наряду с этим, конкуренция на мировом рынке приводит
к росту требований к качеству хлопкового волокна.

Большинство сортов современного культивируемого хлопчатника

обладают общей генетической структурой, которая не способна в полной
мере удовлетворять современным требованиям. Работы по улучшению
качества волокна - очень сложный процесс из-за узкой генетической базы
современных сортов хлопчатника и отрицательной генетической корреляции
между качеством хлопкового волокна и урожайностью. Это указывет на
необходимость исследовать генетические ресурсы хлопчатника, для
использования в селекционном процессе его генетического разнообразия.

Для обеспечения высокой конкурентоспособности хлопковой

продукции, в Узбекистане применяют современные подходы для повышения
урожайности и качества хлопкового волокна.

Интродукция ценного генетического материала, методами маркер-

ассоциированной селекции (МАС) обогатит и улучшит современные сорта и
обеспечит конкурентоспособность продукции республики на мировом рынке.
Большая часть геномных исследований и МАС сконцентрирована на
представителях вида

G. hirsutum.

Другим видам, к сожалению, не уделяется

должного внимания, в тоже время они имеют богатейший генетический
потенциал.

Например,

необходимо

сконцентрировать

на

геноме

тонковолокнистого хлопчатника (

G.barbadense

), волокно которого по

качеству значительно превосходит показатели современных сортов.

Данное диссертационное исследование в определенной степени

служит для выполнения задач по реализации Указа Президента Республики
Узбекистан от 20 октября 2008 года №УП-4041

«О мерах по оптимизации

посевных площадей и увеличению производства продовольственных
культур».
_______________________________________________________________

1

Xiao et al. New SSR markers for use in cotton (

Gossypium spp

.) improvement. The

Journal of Cotton Science 13:75–157 (2009)

32

Соответствие исследования приоритетным направлениям развития

науки и технологий республики.

Диссертационная работа выполнена в

соответствии с приоритетными направлениями ГНТП фундаментальных
исследований на 2012-2016 гг., ПФИ-5 "Биология, биотехнология,
почвоведение, водные проблемы, вопросы генетики, селекции растений и
животных", а также прикладных исследований ППИ-6 "Развитие
биотехнологий, основанных на достижениях современной геномики,
протеомики, метаболомики и биоинформатики".

Обзор международных научных исследований по теме диссертации.

Молекулярно-генетическими исследованиями представителей рода

Gossypium

занимаются в ведущих научно-исследовательских центрах,

институтах и университетах, в том числе Texas A&M University (TAMU),
Mississippi University, Washington State University (США), Nanjing
Agriculture University (Китай), CIRAD (Франция), CSIRO (Австралия).

На

основе

молекулярной

характиристики

и

ассоциативного

картирования гермплазм хлопчатника получены следующие научные и
практические результаты: TA&MU, Nanjing Agriculture University, CIRAD
получены коллекции SSR маркеров (NAU, MUSS, CIR) для генома
хлопчатника, определены филогенетические связи представителей рода

Gossypium

; в TAMU, CIRAD и CSIRO созданы генетические карты,

выявлены QTL таких признаков как качество волокна, устойчивость к
болезням, засухе и засолению; в Mississippi University проводится
ассоциативное картирование устойчивости к расам фузариозного увядания,
создана открытая международная база данных по геному хлопчатника
«CottonGen» совместно с Washington State University и TAMU.

В настоящее время, в мире приоритетными являются исследования по

молекулярной характеристике и определению генетической структуры
коллекций гермплазм

Gossypium barbadense

, определения неравновесного

сцепления и ассоциативного картирования представителей генома

Gossypium

,

выявления локусов и генов, ассоциированных с полезными признаками.

Степень

изученности

проблемы.

Изучением

генетического

разнообразия тонковолокнистого хлопчатника при помощи аллозимных
маркеров занимались Wendel и Percy. Исследования с использованием
различных ДНК маркеров проводили на коллекциях гермлазм США (Wendel
J. and Percy R., Westengen O.), Франции (Lacape J-M.), Китая (Wang H.),
Индии (Boopathi M.), Египта (Adawy S.; Abdellatif K.).

В государствах Средней Азии изучение, освоение и селекцию

тонковолокнистого хлопчатника вели такие ученые как А.И. Автономов, В.П.
Красичков, В.Г. Кулебяев, И.К. Максименко, В.К. Эммануилов, А.А.
Автономов.

В Узбекистане, изучению, а также выведению сортов вида

G.

barbadense

посвящены работы таких ученых как Ф. М. Мауер, А.И.

Автономов, А.А. Автономов, М. Иксанов, М. Кимсанбаев, П. Ибрагимов, А.
Абдуллаев, Т. Мухиддинов и другие. Созданы такие тонковолокнистые сорта
как С-6002, С-6022,

C-6029, C-6030, C-6037, C-6040, Термез-14,Термез-16,

33

Термез-31, Клейстогам-1. До настоящего времени исследование структуры
популяции, оценки неравновесного сцепления локусов и его распад в геноме
сортового разнообразия

G. barbadense

не проводили. Особую

важность

имеют работы по ассоциативному картированию параметров волокна и
других ценных хозяйственных признаков, с учетом оценки произрастания в
двух абсолютно различных географических условиях (Узбекистан и США), у
культивируемого тонковолокнистого хлопчатника (

G. barbadense

), поскольку

таких исследований не только в Узбекистане, но и за рубежом не
осуществляли.

Связь диссертационной работы с тематическими планами научно-

исследовательских работ

. Работа выполнена в Институте генетики и

экспериментальной биологии растений и Ценра геномики

и

биоинформатики, в рамках проектов фундаментальных исследований Ф5-
Т024 «Степень филогенетического родства внутри и межвидового
разнообразия полиморфных видов рода

Gossypium

», Ф5-Т030 «Исследование

генома приоритетных сельхоз культур для создания инновационной
биотехнологии» (2012-2016 гг.), в рамках международного проекта UZB2-
31016-TA-09 «Молекулярная характеристика и ассоциация генов/локусов
количественных признаков (QTL) для заболевания фузариозным вилтом
[

Fusarium oxysporum f. sp. vasinfectum

(FOV)] и разработка улучшенной

гермплазмы хлопчатника по устойчивости к FOV» (2009-2013 гг.), в рамках
фундаментального проекта ФА-Ф4-Е-149 «Изучение структуры и функции
генома хлопчатника для развития маркер-ассоциированной селекции
хлопчатника» (2007-2011 гг.).

Целью исследований

является

оценка молекулярно-генетического

разнообразия, структуры популяции и идентификация генетических локусов
ассоциированных с ценными признаками волокна у культивируемых
представителей тонковолокнистого хлопчатника (

G. barbadense

) из мировой

коллекции гермплазмы хлопчатника Узбекистана.

Согласно цели были поставлены следующие

задачи

:

отбор в случайном порядке культивируемых представителей

тонковолокнистого хлопчатника (

G. barbadense

) из коллекции гермплазмы

хлопчатника

Узбекистана

и

изучение

параметров

волокна

и

морфологических признаков в зависимости от условий произрастания, в двух
различных экологических регионах (Узбекистан и США);

молекулярно-генетический скрининг и генотипирование сортообразцов

тонковолокнистого хлопчатника с помощью микросателлитных (SSR)
маркеров и определение генотипов тонковолокнистого хлопчатника,
полезных для генетического анализа и селекционных работ;

выявление уровня молекулярного полиморфизма в панели гермплазмы

G.

barbadense

, с идентификацией маркерных локусов, и четкой

дискриминации генотипов. Построение, филогенетического дерева и
определение генетического расстояния между исследуемыми образцами;

34

оценка молекулярного разнообразия, генетического родства, структуры

популяции и ее дифференциации у культивируемых представителей вида

G.barbadense

из коллекции гермплазмы хлопчатника Узбекистана;

определение неравновесного сцепления (среднего размера блоков

рекомбинации) для генома культивируемого вида

G. barbadense

и

определение подходящего метода ассоциативного картирования на основе
уровня НС, структуры популяции и филогении;

оценка и генетический анализ признаков волокна отобранных

культивируемых представителей

G. barbadense.

Идентификация маркерных

локусов статистически значимо ассоциированных с QTL признаков качества
волокна и другими признаками и картирование основных признаков волокна
на основании новой стратегии ассоциативного картирования;

определение хромосом и хромосомной локализации маркеров,

ассоциированных с QTL качества волокна и другими признаками, и их
объединение с международной интегрированной эталонной генетической
картой тетраплоидного хлопчатника;

выявление генов расположенных возле признак-ассоциированных

маркеров.

Объект исследования

. В качестве исследуемого объекта использовали

сортообразцы тонковолокнистого хлопчатника (

G. barbadense

) различного

географического происхождения из мировой коллекции хлопчатника
сохраняющейся при Институте генетики и экспериментальной биологии
растений.

Предмет

исследования.

Предметом

исследования

являются:

молекулярно-генетическое

разнообразие,

структура

популяции

и

генетические локусы, ассоциированные с параметрами качества волокна и
другими ценными хозяйственными признаками.

Методы исследований.

В исследовании были использованы

классические методы генетики и селекции хлопчатника, а также
современные подходы молекулярной генетики и геномики, статистики и
биоинформатики.

Научная новизна диссертационного исследования

заключается в

том, что впервые:

проведена оценка разнообразия большой выборки из 288 сортообразцов

G.barbadense

из коллекции гермплазмы хлопчатника Узбекистана в двух

независимых эко-географических условиях (Узбекистан и США) по
комплексу ценных хозяйственных признаков;

определены экотипы, обладающие наибольшей стабильностью по

интересующим признакам в различных экогеографических условиях
произрастания, а так же сочетающие в себе наилучшие показатели
нескольких признаков волокна и ценных морфо-биологических показателей,
как в условиях Узбекистана, так и в условиях США;

оценено

молекулярно-генетическое

разнообразие

сортообразцов

G.barbadense

при помощи SSR маркеров и определены информативные

35

микросателлитные маркерные локусы для анализа генома культивируемых
представителей вида

G. barbadense

;

выявлено количество, вариабельность и распределение частот аллелей

SSR маркерных локусов у представителей культивируемой гермплазмы

G.barbadense L

и дана оценка генетического разнообразия на уровне ДНК-

маркерных локусов;

определены генетические расстояния, генетические различия и

филогенетические отношения сортообразцов из коллекции культивируемых
представителей тонковолокнистого хлопчатника;

определена генетическая структура популяции культивируемых

представителей

G. barbadense

, выявлена генетическая дифференциация

популяции и определены наиболее генетически разнообразные экотипы.

определена межпопуляционная и внутрипопуляционная генетическая

дифференциация;

проведена оценка неравновесия по сцеплению и его распад в геноме

культивируемого вида

G. barbadense

;

проведено ассоциативное картирование ценных признаков с

использованием ресурсов гермплазмы культивируемого вида

G. barbadense

и выявлены признак-ассоциированные маркеры, сохранившие строгую
ассоциацию с признаками волокна, как в условиях Узбекистана, так и США;

уточнена

интегрированная

генетическая

карта

тетраплоидного

хлопчатника, на которой были определены расстояния между новыми и уже
известными признак-ассоциированными маркерами, определено более
точное расположение некоторых QTL хозяйственно-ценных признаков на
хромосомах;

опробован метод «

in silico

chromosome walking» с применением

комплексного компьютерного анализа, который позволил выявить
последовательности, возле SSR маркерных локусов, гомологичные генам
обуславливающим

проявление

некоторых

маркер-ассоциированных

признаков.

Практические результаты

исследования заключаются в следующем:

выявлены, наиболее информативные маркѐры для использования в

работах по молекулярной характеристике, определения генетических
расстояний,

эволюции

и

филогении

в

популяции

гермплазмы

культивируемых представителей

G.barbadense

, а также для ассоциативного

картирования еще не изученных ценных признаков и дальнейшего
применения в МАС;

выявленны средние значения неравновесных блоков и их распад в

геноме

G.barbadense

, для определения маркеров необходимых для

картирования генов и точного дизайна экспериментов по ассоциативному
картированию гермплазмы хлопчатника;

выявлены маркеры, показавшие существенную ассоциацию с

признаками волокна и другими ценными признаками, для широкого
использования в программах МАС среди различных гермаплазм;

36

результаты исследования, экспериментальный дизайн, геномные и

биоинформатические подходы, использованные в настоящей работе,
целесообразно включить в учебные программы при подготовке научных
кадров НИИ, использовать в качестве руководства для последующих
исследований в области геномики и молекулярной генетики, а также
использовать в качестве учебного материала в образовательном процессе на
до- и пост дипломном этапах на профильных кафедрах ВУЗов;

Достоверность полученных результатов

подтверждена на практике и

признана международным научным сообществом в ходе рецензирования
публикаций в реферируемых журналах, а так же обсуждения на
международных конференциях. Более того, результаты подтверждены
применением современных, взаимодополняющих молекулярно-генетических
подходов; полученные данные обработаны классическими статистическими,
параметрическими и непараматрическими тестами; проанализированы с
использованием факторного анализа главных компонент, однофакторного и
многофакторного

дисперсионного

анализа

(ANOVA)

и

анализа

молекулярных вариаций (AMOVA); к данным применялась поправка
Бонферрони и проверка Байесовским методом; использованы современные
подходы обобщенных линейных моделей (GLM) и смешанных линейных
моделей (MLM); использованы пакеты современных статистических и
биоинформатичесих программ.

Теоретическая

и

практическая

значимость

результатов.

Экспериментальные и методологические опыты по молекулярному
картированию полезных локусов из генома хлопчатника на основе ДНК-
маркеров, использованных в данной работе, ускорят изучение ряда других
сложных количественных признаков хлопчатника и их генов, а также будут
развивать новое направление по картированию малоизученного генома
хлопчатника вида

G. barbadense

в мировой науке и Узбекистане.

Оценка и знание неравновесия по сцеплению в геноме хлопчатника

дает возможность определить минимальное количество ДНК маркеров
необходимое для проведения эффективной программы МАС. Поскольку
обнаруженные SSR маркеры имеют существенную связь с локусами
ответственными за признаки хлопкового волокна, они могут служить ценным
инструментом в селекционных работах для переноса этих локусов методами
МАС в элитные сорта хлопчатника, обладающие различными полезными
признаками, что будет иметь огромное экономическое и экологическое
значение.

Референсная генетическая карта с определенными в исследовании

регионами локализации ценных признаков необходима для изучения
процессов рекомбинаций, определения «горячих точек» генома, переноса и
закрепления комплексных признаков, выявления генов обуславливающих
интересуемые признаки и их функционального анализа.

Выявленные генотипы, сочетающие ценные признаки, необходимо

использовать в селекционной работе.

37

Материалы

работы

могут

быть

использованы

в

научно-

образовательном процессе при создании курсов лекций для студентов
профильных биологических специальностей.

Внедрение результатов исследования.

Теоретические и практические

подходы и разработанная методология, в частности технология ДНК
маркерного анализа, представленные в диссертационной работе были
использованы при молекулярно-генетической оценке разнообразия сельхоз
культур в рамках проекта ―

In situ

/On farm сохранение и использование

агробиоразнообразия в Центральной Азии‖ (2009-2013) при поддержке
Bioversity International, Глобального Экологического Фонда (GEF) и
Программы ООН по Окружающей Среде (UNEP) (письмо Bioversity
International от 07.10.2015);

предложенный

метод

анализа

неравновесного

сцепления,

ассоциативного картирования и другие подходы, представленные в
диссертационной работе, используются исследователями в рамках проекта
«Сохранение, генетический анализ и использование генетических ресурсов
хлопчатника» (2013-2018) при поддержке Департамента Сельского хозяйства
США (USDA-Agricultural Research Service) № 3096-21000-019-02;

информация о генотипах сортообразцов хлопчатника, используется при

создании и внедрении локальной электронной базы по гермплазме
хлопчатника, в рамках прикладного межведомственного проекта ПЗ-2014-
0909182632 «Создание Национальной информационной системы по
генофонду хлопчатника».

Апробация работы.

Материалы диссертации апробировались на

международных и республиканских конференциях: по геному хлопчатника
«ICGI-International Cotton Genome Initiative» Ухань, КНР, 2014 г.; по
динамике экосистем и окружающей среды в Центральной Азии ―Workshop on
Dynamics of Ecosystems and Environment in Central Asia‖, Шэньчжень, КНР,
2014 г.; «Селекция ва уруғчилик бўйича илмий тадқиқотларни ташкил
этишнинг муҳим йўналишлари», Аграрный Университет, Ташкент, 2013 г.;
«Molecular Mapping & Marker Assisted Selection» Венской международной
ассоциацией по изучению растений (VIPCA), Вена, Австрия, 2012 г.; «UZ-US
Life Sciences Collaboration: Defining the Opportunities» при поддержке AAAS,
Ташкент, 2012 г.; Международной научно-практической конференции
«Сохранение и устойчивое использование биоразнообразия плодовых
культур и их диких сородичей», Ташкент, 2011 г.; «ICGI-International Cotton
Genome Initiative», Канберра, Австралия, 2010 г.; Международной
конференции «Cotton World Germplasm diversity – a basis of fundamental and
applied research», Ташкент, 2010 г.; Республиканской научной конференции
―Взгляд молодых ученных на актуальные проблемы науки‖, Ташкент, 2010 г.

Публикация результатов.

Результатам исследования посвящены 37

публикации, включая 2 международные монографии, 4 международные
статьи, 13 статей в местных журналах, 18 тезиса в международных и
республиканских конференциях.

38

Объем и структура диссертации.

Диссертация написана на русском

языке на 207 страницах машинописного текста и состоит из литературного
обзора, материалов и методов, результатов и обсуждений, выводов,
рекомендаций, а также 30 таблиц, 23 рисунков и 23 приложений. Список
использованных литературных источников включает 627 наименований, из
них 601работа иностранных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении

обоснована актуальность темы, сформулированы цель и

задачи диссертационной работы, еѐ научная новизна, научная и практическая
значимость

результатов

исследования,

формулируются

положения,

выносимые на защиту, даѐтся обоснование практического внедрения
полученных результатов исследования.

В первой главе

«Исследования вида

G. barbadense

L

. и ценность

ассоциативного

картирования

для

улучшения

гермплазмы

хлопчатника»

раскрываются

вопросы

истории,

происхождения,

характеристики и генетического разнообразия вида

G.barbadense.

Проблемы

и перспективы потенциала тонковолокнистого хлопчатника в улучшении
селекционных программ, изучение его генетического разнообразия,
картирование комплексных признаков хлопчатника, методология и
концепция ассоциативного картирования (АК), изучение неравновесия по
сцеплению (НС), его распад и практическое применение АК на основе НС у
растений.

Задачи

по

вовлечению

генетического

потенциала

тонковолокнистого хлопчатника в селекционные программы

Во второй главе

«Материал, условия и методы исследования

представителей вида

G. barbadense

»

, подробно описаны материалы, методы

и условия проведения исследования.

В

третьей

главе

диссертации

«Морфо-географическая

характеристика, корреляция и изменчивость параметров качества
волокна культивируемых представителей вида

G. barbadense L

. в

зависимости от условий произрастания»

представлено следующее:

Дана

оценка

географического

разнообразия

288

образцов

представителей культивируемого тонковолокнистого хлопчатника вида

G.barbadense

из генетической коллекции гермплазмы. Проведена оценка

морфологического разнообразия по 18 морфологическим признакам и
устойчивости к фузариозному вилту. Изученные признаки и результаты
описательной статистики приведены в Табл 1.

39

Таблица 1.

Статистические данные по морфологическим признакам* среди 288

сортообразцов хлопчатника вида

G.barbadense

Признаки

Сред.

М

и

н

и

мум**

Сред.

М

ак

си

мум**

Средн

ее

Ст

ан

дар

тн

ое

отк

л.

Ст

ан

дар

тн

ая

ош

и

бк

а

t

P

95%

дове

р

и

те

льн

ый

и

н

те

р

вал

Нижний Верхний

Высота растения

50,33 235,0

0

113,3

6

32,1

3

2,28

49,7

7

0,0

0

108,87

117,86

HS

3,67

9,40

5,83

1,02

0,07

80,6

7

0,0

0

5,68

5,97

Моноподии

1,00

5,00

1,78

0,74

0,06

32,0

4

0,0

0

1,67

1,89

Симподии

10,00 35,67 21,50 5,02

0,36

60,3

9

0,0

0

20,79

22,20

Кол-во узлов

14,33 44,80 27,47 5,23

0,37

74,0

5

0,0

0

26,74

28,20

Форма коробочки

1,00

5,00

2,86

0,84

0,06

48,3

3

0,0

0

2,75

2,98

Кол-во створок

3,30

5,00

3,45

0,22

0,02

222,

15

0,0

0

3,41

3,48

Кол-во коробочек

8,00

93,33 35,28 11,4

0

0,81

43,6

7

0,0

0

33,69

36,88

Полегаемость

0,00

1,00

0,28

0,43

0,03

8,07 0,0

0

0,21

0,34

Кол-во лопастей

3,40

5,00

3,51

0,11

0,01

456,

91

0,0

0

3,49

3,52

Форма листа

1,00

4,00

2,52

0,65

0,05

52,0

4

0,0

0

2,42

2,62

Тип ветвления

1,00

3,00

2,48

0,73

0,07

36,0

5

0,0

0

2,34

2,62

Пятно на лепестке

1,00

2,00

1,39

0,48

0,05

27,1

2

0,0

0

1,29

1,49

Однородность

1,00

2,00

1,09

0,27

0,03

37,4

6

0,0

0

1,03

1,15

Антоциан

0,00

3,00

1,00

0,67

0,06

16,8

1

0,0

0

0,89

1,12

Опушенность

1,00

7,00

1,31

1,03

0,09

14,2

4

0,0

0

1,13

1,49

Форма куста

3,00

5,00

3,76

0,92

0,08

45,9

0

0,0

0

3,60

3,93

Общее кол-во

коробочек

8,00

93,33 32,86 11,2

2

0,66

49,9

7

0,0

0

31,56

34,15

Вилтоустойчивость

0,00

4,00

1,91

0,59

0,03

55,7

9

0,0

0

1,85

1,98

*- в таблице представлены как количественные, так и качественные признаки. Для

качественных признаков в таблице указаны значения, которые присваивали на основании
разработанной в соответствии с международными стандартами кодировки.** - каждый
сортообразец выращивали рандомизированными блоками, 4 блока по 10 растений в блоке,
после суммирования подсчетов в блоках определяли средние значения.

Корреляция морфологических признаков.

В результате корреляционного

анализа (ANOVA), что выявлена как положительная, так и отрицательная
корреляция по нескольким морфологическим и фенотипическим параметрам.
Наибольшее количество положительных корреляций выявлено у сортообразцов
из Узбекистана и Туркменистана. Результаты корреляционного анализа
морфологических признаков, а так же их корреляция в зависимости от
географического происхождения представлены в Табл. 2 и Табл.3.

Оценка параметров волокна.

Методом

HVI, образцы статистически

оценены по 4 основным признакам волокна (микронеир, крепость, длина,
равномерность), выращенных в двух разных эко-географических условиях
(Узбекистан и США). Коэффициент экспериментальной изменчивости
признаков в обоих условиях варьировал от 1,63-1,89 (равномерность) до 11,45-
12,22 (мирконеир) соответственно. Описательная статистика признаков волокна
выращенных в двух странах представлена в Табл. 4. Сравнение показателей
волокна различных географических групп сортообразцов

G.barbadense

в

условиях Узбекистана и США представлена в Табл. 5.

40

Таблица 2.

Корреляция морфологических признаков у сортообразцов тонковолокнистого хлопчатника в зависимости от географического происхождения

Узбекистан/Африка

†

Узбекистан/Туркменистан

Узбекистан/США

США/Туркменистан

Высота растения (z=3,4023***)
Полегаемость (z=2,9682*)
Форма листа (z=5,3513***)
Тип Ветвления (z=5,3513***)
Пятно на цветке (z=4,1373***)
Однородность (z=3,0712**)

hs (z=4,1536

***

)

Форма коробочки (z=3,8275

***

)

Полегаемость (z=3,1349

***

)

Форма листа (z=4,3062

***

)

Тип Ветвления (z=4,3062

***

)

Пятно на цветке (z=2,5375

**

)

Однородность (z=3,7068

***

)

Полегаемость (z=3,2842

***

)

Форма листа (z=4,2236

***

)

Тип Ветвления (z=4,2236

***

)

Пятно на цветке (z=4,0861

**

)

Однородность (z=3,0730

**

)

hs (z=3,3484

***

)

Пятно на цветке (z=2,7835

**

)

†

для простоты представления данных все образцы из африканских стран были объединены в группу «Африка»; Значения признака существенно отличаются, если значение

*

- z>1,9600;

**

- z>2,9352;

***

- z>3,0381 (при значении alpha=0.05). Значениям p=0.05, p=0,01, p-0,001, p=0,0001 соответствуют критические значения z=1,96, z=2,17, z=2,58 и z=3,28 соответственно

Таблица 3.

Результаты корреляционного анализа (по Пирсону) морфологических и фенотипических параметров у представителей

G. barbadense

В

ыс

от

а

рас

тен

ия

HS

Мо

но

по

ди

и

С

им

по

ди

и

К

ол

-во

у

зло

в

Ф

ор

м

а

ко

ро

бо

чк

и

К

ол

-во

ств

ор

ок

К

ол

-во

ко

ро

бо

чек

По

лега

ем

ость

К

ол

-во

ло

пас

те

й

Фор

м

а

ли

ста

Т

ип

вет

вл

ен

ия

Пят

но

н

а

цвет

ке

Одн

ор

одн

.

Ан

то

ц.

.за

гар

Оп

ушен

но

сть

Ф

ор

м

а

ку

ста

Высота растения

1

HS

0,341(**)

1

Моноподии

-0,02

0,165(*)

1

Симподии

0,715(**)

0,191(**)

0,03

1

Кол-во узлов

0,725(**)

0,387(**)

0,15(*)

0,967(**)

1

Форма коробочки

0,011

-0,098

0,03

0,128

0,098

1

Кол-во створок

0,024

0,027

0,01

0,012

0,031

-0,267(**)

1

Кол-во коробочек

0,097

0,099

0,05

0,108

0,153(*)

0,026

-0,11

1

Полегаемость

0,181(*)

-0,045

0,03

0,063

0,068

-0,055

-0,1

-0,107

1

Кол-во лопастей

0,021

0,017

0,02

-0,059

-0,041

-0,162(*)

0,59(**)

0,029

0,052

1

Форма листа

-0,160(*)

0,054

0,02

-0,263(**)

-0,251(**)

0,016

-0,06

0,131

-0,292(**)

-0,055

1

Тип ветвления

0,233(*)

0,250(**)

0,01

0,259(**)

0,293(**)

0,311(**)

-0,34(**)

-0,237(*)

0,439(**)

-0,198(*)

-0,302(**)

1

Пятно на цветке

0,299(**)

0,066

0,08

0,096

0,126

0,214(*)

0,03

-0,405(**)

0,587(**)

0,068

-0,602(**)

0,603(**)

1

Однородность

0,122

0,088

0,29(**)

0,270(*)

0,301(**)

-0,134

0,23 (*)

-0,21

-0,241(*)

-0,033

0,013

-0,347(**)

-0,259(*)

1

Антоциан.загар

0,064

-0,03

-0,16

-0,021

-0,02

-0,124

0,06

0,096

-0,051

0,136

0,058

-0,055

0,1

0,03

1

Опушенность

-0,047

-0,01

-0,03

-0,03

-0,023

-0,162

0,72 (**)

-0,096

-0,215(*)

0,501(**)

0,016

-0,320(**)

-0,01

0,14

0,19(*)

1

Форма куста

0,201(*)

0,211(*)

0,02

0,293(**)

0,270(**)

0,09

0,04

-0,240(**)

-0,349(**)

-0,082

0,034

0,076

-0,155

0,03

-0,09

0,07

1

Вилтоустойчив.

0,1

-0,037

0,12

0,109

0,111

0,09

0,05

-0,116

-0,069

0,108

-0,309(**)

0,09

0,083

0,26(*)

-0,05

0,02

0,02

Географич. регион

-0,239(**)

-0,045

-0,10

-0,123

-0,13

0,168(*)

0,03

0,075

-0,232(**)

0,015

0,362(**)

-0,245(**)

-0,355(**)

0,01

-0,02

0,06

0,04

*

Корреляция существенна при значении р=0.05 ;

**

Корреляция существенна при значении р=0.001

41

Таблица 4.

Описательная статистика проявления признаков волокна у 288
сортообразцов вида

G.barbadense

в условиях Узбекистана и США

К

ол

-во

С

ред

не

е

(

Ẋ

)

Mi

n.

1

-

к

варт

ил

ь

Мед

иана

3

-

к

варт

ил

ь

Max.

10%

Пе

рц

ен

-

ти

ил

ь

90%

П

ерц

ен

-

тиль

SD

CV

Узбекистан

Микронеир

247

4,25

3,0

3,9

4,3

4,6

6,3

3,6

4,9

0,5

1

12,22

Прочность

247

38,81 26,4

37,4

38,8 40,4

49,3

35,7

42,3

2,9

5

7,62

Длина

247

1,30 0,95

1,26

1,32 1,36

1,5

1,19

1,4

0,0

8

6,51

Равномерн
ость**

247

84,74 78,9

83,8

84,8 85,9

88,6

82,7

86,6

1,6

0

1,89

США

Микронеир

278

4,06

2,6

3,7

4,1

4,4

5,3

3,4

4,6

0,4

6

11,45

Прочность

278

36,50 26,7

34,9

36,4 38,1

43,7

33,6

40,1

2,6

1

7,16

Длина

278

1,36

1,0

1,32

1,36 1,41

1,58

1,26

1,45

0,0

8

6,04

Равномерн
ость

278

87,30 81,6

86,5

87,5 88,3

90,0

85,5

89,0

1,4

2

1,63

Таблица 5.

Сравнение показателей волокна различных географических групп
сортообразцов

G.barbadense

в условиях Узбекистана и США

Микронеир

Прочность

Длина

Равномерность

Узб.

США

Узб.

США

Узб.

США

Узб.

США

Африка

Ẋ

=4,26

S=0,59

Ẋ

=4,1

S=0,44

Ẋ

=37,85

S=3,77

Ẋ

=36,01

S=3,21

Ẋ

=1,29

S=0,10

Ẋ

=1,35

S=0,11

Ẋ

=84,30

S=1,91

Ẋ

=87,1

S=1,72

Узбекистан

Ẋ

=4,31

S=0,49

Ẋ

=4,1

S=0,49

Ẋ

=39,08

S=2,44

Ẋ

=36,78

S=2,09

Ẋ

=1,31

S=0,08

Ẋ

=1,36

S=0,07

Ẋ

=84,89

S= 1,52

Ẋ

=87,3

S=1,17

США

Ẋ

=4,38

S=0,64

Ẋ

=4,0

S=0,44

Ẋ

=38,39

S=3,09

Ẋ

=36,83

S=2,09

Ẋ

=1,28

S=0,07

Ẋ

=1,35

S=0,07

Ẋ

=83,66

S=2,13

Ẋ

=87,2

S=0,80

Туркменистан

Ẋ

=4,18

S=0,51

Ẋ

=4,0

S=0,47

Ẋ

=38,57

S=3,11

Ẋ

=36,32

S=3,01

Ẋ

=1,31

S=0,09

Ẋ

=1,36

S=0,09

Ẋ

=84,77

S=1,57

Ẋ

=87,3

S=1,61

*

Корреляция существенна при значении р=0.05 ;

**

Корреляция существенна при значении р=0.001

Корреляция признаков волокна.

Анализ признаков волокна у образцов

G.barbadense

в условиях Узбекистана и в условиях США показал наличие

положительных и отрицательных зависимостей (Табл.6 и Табл.7).

Дисперсионный анализ (ANOVA) изменчивости признаков волокна и

выявление наиболее стабильных сортообразцов.

Определена точная картина

изменчивости признаков волокна в зависимости от географических условий
произрастания (Табл. 8). Условия США (Калифорния) оказались наиболее
благоприятными для проявления таких признаков как длина, равномерность и
микронеир.

42

Таблица 6.

Расширенный корреляционный анализ параметров волокна у 288
сортообразцов тонковолокнистого хлопчатника в условиях Узбекистана
(Ташкент)

MIC

STR

LEN

UNF

SFI

ELY

CG

RD

MIC

1

STR

-0,258**

1

LEN

-0,560**

0,505**

1

UNF

-0,297**

0,634**

0,610**

1

SFI

0,272**

-0,604**

-0,66**

-0,78**

1

ELY

0,211**

-0,291**

-0,148*

-0,156*

0,004

1

CG

-0,035

-0,08

-0,058

-0,049

0,097

0,054

1

RD

-0,125*

-0,03

0,087

0,042

0,002

-0,212** -0,174**

1

+b

0,091

0,109

-0,023

0,022

-0,079

0,198**

0,047

-0,758**

*

Корреляция существенна при р≤0.05;

**

Корреляция существенна при значении р≤0.001;

ELY- Растяжимость (определяется как полное удлинение при разрыве и выражается в процентах к
первоначальной длине); MIC – микронеир,STR – прочность, LEN – длина, UNF – равномерность,
SFI индекс коротких волокон; CG – сорность; RD – коэффициент отражения, +b – желтизна.

Таблица7

.

Корреляционный анализ параметров волокна у 288 сортообразцов
тонковолокнистого хлопчатника в условиях США (Калифорния)

MIC

STR

LEN

UNF

MIC

1

STR

-0,068

1

LEN

-0,427 (**)

0,155(*)

1

UNF

-0,241 (**) 0,219 (**) 0,774(**)

1

Таблица 8.

Результаты дисперсионного анализа вариаций

1

признаков волокна в

зависимости от произрастания в условиях Узбекистана и США

Микронеир

Прочность

Длина Равномерность

X

2

;

p-value

18.84;

0,000014

97,10;

0,000000

57,62;

0,000000

244,92;

0,000000

F-Ratio;

p-value

23,15;

0,000002*

94,15;

0,000000*

57,88;

0,000000*

390,55;

0,000000*

Power (б =0,05)

0,9977

1

1

1

SS country

5,61

724,10

0,397

892,66

SS S(A)

131.51

4176,40

3,726

1241,13

MS country

5,61

724,10

0,397

892,66

MS S(А)

0,24

7,69

6,86E-03

2,28

SS Total

137.12

4900,51

4,123

2133,79

DF country

1

1

1

1

DF S(A)

574

574

574

574

1-

В определении статистической значимости использовался параметр F при
достоверном значении p=0,05. * значения существенны при альфа = 0,05

43

Согласно результатам, значения микронеира, длины, прочности и

равномерности значимо отличались между обоими условиями произрастания.

В тоже время исследование позволило определить сортообразцы

сохраняющие практически одинаковые показатели вне зависимости от
условий произрастания (Табл. 9).

Таблица 9.

Образцы, обладающие стабильностью в условиях Узбекистана и США

Признак

Кол-во сортообразцов

Параметр

Прочность волокна

92

>37гр/текс

Микронеир

41

≥3,7≤4,2

Длина

9

≥1,5 дюйм

Равномерность

7

>87%

По совокупности 4-х
признаков

7

В четвертой главе

«Уровень полиморфизма, молекулярно-

генетическое разнообразие, филогения и структура популяции
культивируемого

тонковолокнистого

хлопчатника»

приводятся

подробные данные о результатах комплексного молекуляро-генетичекого
анализа.

Уровень генетического разнообразия и полиморфизма SSR маркеров.

Сортообразы исследованы при помощи 750 ДНК маркеров. Из этих

маркеров, 108 (14%) оказались полиморфными среди представителей
гермплазмы

G.barbadense.

Выявленные нами 108 полиморфных SSR

маркеров, амплифицировали 301 маркерный локус среди сортообразцов

G.barbadense

. Количество локусов варьировалось от 2 до 5 со средним

значением 2,78 локуса на один SSR маркер. В нашем исследовании 60 (55%)
маркеров оказались мультилокусными (3 и более локусов), большинство
локусов (81%) было представлено двумя и тремя аллелями (Табл. 10).

Таблица10.

Распределение количества локусов (аллелей) среди 108 SSR маркеров.

Количество маркеров

Количество аллелей

Количество локусов

48

2

96

40

3

120

15

4

60

5

5

25

Общее:

108

301

Проведя оценку содержания полиморфной информации (PIC) среди

маркеров, мы выявили, что среднее значение информативности составило
PIC=0,29 (SD=0.16).

Средняя частота аллелей составила 0,424 (SD=0.33) с минимальными и

максимальными значениями 0,02 и 0,996 соответственно. Из выявленных 301

44

маркерных аллельных локуса 66 (~22%) имели редкие (минорные) аллели,
частота встречаемости которых оказалась ≤ 5% в популяции. Минимальное,
максимальное и среднее значения частот минорных аллелей составили 0,02,
0,05 и 0,028 (SD=0,014) соответственно. Проведенный обширный анализ
узбекской коллекции

G. barbadense

выявил среднее значение генетического

разнообразия по всем SSR локусам, которое составило 0,33, однако
варьировало в довольно широком диапазоне 0,02 до 0,71, это указывает на
наличие достаточного потенциала для МАС.

Филогения

образцов

культивируемого

тонковолокнистого

хлопчатника.

Определены генетические расстояния между каждым из 288

сортообразцов

G. barbadense.

Среднее значение генетического расстояния

между исследуемыми образцами оказалось существенным и составило 0,19
(SD=0,11), при наименьшем и наибольшем расстояниях 0,01 и 0,67
соответственно. Методами NJ и UPGMA построены дендрограммы
взаимоотношений среди сортообразцов, выявлены две главные группы «A» и
«B», порог генетического расстояния между которыми составил> 50%, а так
же 5 четко различающихся подгрупп (Рис. 1). Подробно описан состав
каждой из подгрупп с указанием степени генетических отличий. Наличие
групп (кластеров) является отражением генетической дифференциации
популяции вследствие интродукции в популяцию генетически отличных
форм. Согласно кластерному анализу мы пришли к выводу, что в
формировании сортообразцов из коллекции принимали участие африканские,
афроамериканские и американские генотипы. Определены генетические
взаимоотношения между каждым из исследованных сортообразцов. На
основе генетических данных отмечено, что в результате многолетней
селекции

G.barbadense

в агро-экологических условиях Среднеазиатского

региона, четко прослеживается генетическая обособленность сортов
узбекской и туркменской селекции, то есть произошло формирование так
называемого среднеазиатского экотипа. Присутствию редких аллелей и
наличие большого количества аллельных комбинаций, позволило
дифференцировать сортообразцы по экотипам, то есть идентифицировать
географическое происхождение более 90% образцов.

Молекулярное разнообразие, родство и структура панели

G.barbadense.

Многомерное

шкалирование

(анализ

компонент)

.

С

целью

подтверждения филогенетического анализа и определения структуры
популяции был проведен анализ главных компонент. В результате
определено, что первые 13 компонент обуславливают 51% вариаций, в то
время как первая и вторая главные компоненты обуславливают 20%
генетической вариации в популяции. Первая главная компонента (PC1)
обуславливает 15% дисперсии и четко разграничивает популяцию на две
субпопуляции большую и малую (Рис. 2). Вторая главная компонента(PC2)
обуславливающая 5% дисперсии разделила 273 образца основной
субпопуляции на две перекрывающиеся подгруппы, условно обозначенные
как группа А и группа Б (Рис. 2, Табл. 11).

45

Рисунок 1.Дендрограмма различий 288 сортообразцов

G.barbadense

, построенная с использованием метода

невзвешенного попарного среднего (UPGMA) на основании генотипирования по 301 полиморфному SSR локусу.

Горизонтальные лини означают пороговые значения генетических расстояний. Снизу указаны различные группы и
подгруппы. Группы A и B получены на основании различий в >50%, в то время как подгруппы G1, G2 и G3 получены на
основе верхней границы различий в 40%, а подгруппы G4 и G5 – на основе верхней границы в 20%.

46

Рисунок 2. Анализ главных компонент, где в виде диаграммы
представлено рассеивание 288 сортообразцов

G. barbadense

в

пространстве двух главных координат по совокупности SSR генотипов.

PC – главные компоненты; А и Б – генетические подгруппы субпопуляции 1,
представленные в большинстве своем сортами из Узбекистана и Туркменистана
соответственно (см. пояснение в тексте). Малым кругом выделены генетически
обособленные африканские сортообразцы, относящиеся к подгруппе Б. Большим кругом
выделена субпопуляция 2, представленная наиболее генетически дифференцированными
образцами. UZ – Узбекистан, TM – Туркменистан, TJ – Таджикистан, AF – Африка, US –
США, SA – Южная Америка.

Таблица 11.

Дифференциация 288 сортообразцов

G. barbadense

на основании

генетического анализа и анализа главных компонент

Субпопуляция 1

Субпопуляция 2

Подгруппа А

Подгруппа Б

Узбекистан

81

24

4

Туркменистан

17

99

7

США

3

11

1

Африка

6

25

3

прочие

1

6

-

Итого:

108

165

15

Структурный анализ.

Оценка генетической структуры популяции с

использованием Байесовского метода кластерного анализа в программе
STRUCTURE выявла наличие как минимум двух субпопуляций – малой и
большой (Рис.3, К2), доля которых в совокупной популяции гермоплазмы
составила 5,2% и 94,8% соответственно. Дальнейшее разложение совокупной
популяции позволило дифференцировать ее на три субпопуляции, где малый
кластер остался неизменным (5,2%), а большой кластер образовал две
субпопуляции представленные 37,5% и 57,3% сортообразцов соответственно

А

Б

PC1

PC2

47

(Рис. 3, К3). Структурированность популяции 288 сортообразцов
тонковолокнистого хлопчатника согласуется с филогенетическим анализом,
что подтвердилось наложением дендрограммы на Q-матрицу (Рис. 3).
Сортообразцы, на основании генетического профиля, четко разделены на
образцы Египетско-американского, Узбекского и Туркменского экотипов.

Рисунок 3. Графическое представление структуры популяции 288
сортообразцов гермплазмы

G.barbadense

выявленное по результатам

анализа в программе STRUCTURE с наложением филогенетическое
дерева

.

К2 – разделение на две субпопуляции: малая (зеленый цвет) и большая (красный цвет). К3
– дальнейшее разложение большой субпопляции на экотипы (согласуется с результатом,
представленным на Рис.4.1). AЕ – египетские и американские генотипы, UZ и TK –.
Египетско-американские генотипы с разделением на узбекские и туркменские экотипы

K3

AE

UZ

TK

K2

48

Анализ молекулярных вариаций (AMOVA)

. Оценка генетической

дифференциации внутри и среди предопределенных экотипов, расчетом F

st

индекса Райта (индекс фиксации) с применением статистического анализа
AMOVA показала существенную дифференциацию среди групп (р≤0.001),
так, 67,2% общей генетической изменчивости выявлено внутри
субпопуляций, в то время как генетическая изменчивость между
предопределенными группами составила 32,8% от общей генетической
изменчивости (Табл. 12). Общее значение индекса фиксации (F

st

) оказалось

равным 0,328 (р≤0.001). Парное сравнение индекса F

st

между тремя

группами выявило, что наибольшая генетическая дифференциация
присутствует между Африканской группой и Туркменской группой
(F

st

=0,58; р<0.001) (Табл. 13).

Таблица. 12.

Результаты анализа AMOVA

Source of variation

dF

Sum of
squares

Variance
components

Percentage of
variation

p-
value

Among

populations

2

1312,.320 11.769

32.797

≤0.001

Within

populations

285

6791.922

24.115

67.203

≤0.001

Total

287

8104.242

35.884

Таблица. 13.

Парное сравнение специфичных для каждого экотипа значений F

st

Африка Узбекистан Туркменистан

Африка

0.00000

Узбекистан

0.57568

0.00000

Туркменистан

0.58432

0.11723

0.00000

В пятой главе

«Неравновесное сцепление в геноме

G .barbadense.

и

ассоциативное картирование признаков волокна»

приведены следующие

результаты:

Неравновесие по сцеплению в геноме культивируемого хлопчатника

вида G. barbadense.

Из 27252 парных комбинаций SSR маркерных локусов

при достоверном пороговом значении r2≥0,05 и р≤0,005 4576 (16,8%)
маркерных пар показали достоверное неравновесие по сцеплению. При
увеличении порога до существенно высоких значений r2≥0,1 (р< 0.001) и
r2≥0,2 (р < 0.0001) НС сохранялось у 2188 (8%) и 1187 (4,3%) парных
комбинаций

SSR

маркеров

соответственно.

Для

визуализации

рекомбинационных участков в геноме была построена линейная матрица НС,
где связь между парой маркеров представлена значениями D′ и р (Рис. 4). На
линейной матрице треугольного графика полного геномного парного НС
между маркерами выявлены существенные блоки НС для генома

G.

barbadense

, где значение меры НС (r2) определило, что при r2≥0,05 среднее

значение распада НС равно 24,8сМ (Рис.5).

49

Рисунок

4.Матрица

неравновесия

полиморфных

маркерных локусов в геноме культивируемого вида

G.

barbadense

Полиморфные маркерные локусы расположены по осям X и Y.
Попарный расчет НС (D`) представлен над диагональю, а под
диагональю представлены соответствующие значения p (тест
Фишера). Цветом обозначены значения D` и p в соответствии со
шкалой значений представленной в правой границе рисунка.

Рисунок 5.

График полногеномного распада НС среди 288

сортообразцов

Gossypium barbadense

Линией тренда обозначена кривая нелинейной логарифмической
регрессии r2 в зависимости от расстояния. За распад НС принимаются
значения r2<0.1

.

50

При более высоком пороговом значении r2≥0,1 НС сохраняется в

среднем на расстоянии до 3,36сМ, после которого наблюдается распад
неравновесия по сцеплению. Однако в некоторых участках генома при
r2≥0,1 наблюдалось максимальное значение распада НС на расстоянии
35,7сМ.

Ассоциативное картирование признаков волокна.

Ассоциативным

картированием

выявлены

маркеры,

ассоциированные

с

морфологическими признаками и параметрами волокна для каждого
отдельного региона. Сравнением идентифицированных маркеров,
выявлены маркеры, которые сохранили достоверную ассоциацию (MLM;
p≤0.05) в обоих условиях произрастания. В результате 100 маркеров,
сохранили строгую корреляцию и оказались идентичны как для условий
Узбекистана, так и США (Табл. 14).

Таблица. 14.

Сводная таблица маркеров, показавших связь с признаками качества
волокна по результатам ассоциативного картирования (методами MLM
и GLM в программе TASSEL).

Признаки

Количество существенных
ассоциаций *

Количество ассоциаций
подтверждѐнных при BF ≤0.13

Узбекистан США Общие

маркеры**

Узбекистан США Общие

маркеры*
*

Микронеир

30 (2)

28 (2)

12 (2)

9

6 (1)

3

Прочность

62 (9)

59 (6)

41 (2)

6

3 (1)

2

Длина

31 (6)

36 (7)

22 (5)

10 (1)

2

4

Равномерность

47 (0)

42 (1)

25 (1)

8

5

2

b+

39 (1)

-

-

12

-

Rd

53

-

-

10

-

Удлинение (Elo)

23 (2)

-

-

2

-

Выход волокна %

-

30 (2)

-

-

2

Примечание: * В таблице указаны маркеры, показавшие существенную ассоциацию
(P≤0.05) на основании результатов MLM анализа с 1,000-кратной перестановкой. В
скобках указано количество совпавших SSR маркеров ассоциированных с описываемым
признаком волокна, которые отмечены в других исследованиях; ** Маркеры, показавшие
аналогичную ассоциацию (MLM, P≤0.05) в обоих условиях. - Оценку по указанным
параметрам в условиях Узбекистана или США не проводили.

Определение положения признак-ассоциированных маркеров на

хромосомной

карте.

В общей сложности, нами были локализованы 210 SSR

маркеров ассоциированные с 14 признаками (Табл.15). Только на хромосоме
7 (А7) не было локализовано ни одного маркера ассоциированного с
признаками, а на хромосоме 16 (D7) не было выявлено маркеров
ассоциированных с признаками волокна.

51

Таблица 15.

Суммарная таблица признак-ассоциированных маркерных локусов с
разбивкой по хромосомам

Признаки (кол-во маркеров)

Хромосома FL FS FM FU FY b+ Rd FE SW BN PH HS S WR Общее по

хромосоме

A1(Chr.1)

1

2

1

1

1

2

1

1

2 1

13

A2(Chr.2)

1

1

A3(Chr.3)

1

2

2

1

6

A4(Chr.4)

3

1

1

1

6

A5(Chr.5)

1

4

3

1

3

2

14

A6(Chr.6)

1

3

4

2

2

2

1

1

1

17

A7(Chr.7)

0

A8(Chr.8)

1

1

1

1

4

A9(Chr.9)

2

2

1

2

1

1

2

11

A10(Chr.10) 4

3

3

2

12

A11(Chr.11) 3

4

2

9

A12(Chr.12) 1

2

3

1

1

8

A13(Chr.13) 3

3

2

1

9

D1(Chr.15)

2

1

1

1

1

3

9

D2(Chr.14)

1

1

2

D3(Chr.17)

5

1

1

1

8

D4(Chr.22)

3

1

3

1

8

D5(Chr.19)

1

1

2

1

1

1

1

8

D6(Chr.25)

1

2

2

3

1

2

2

2

1

1

17

D7(Chr.16)

1

1

2

D8(Chr.24)

2

2

1

1

1

1

8

D9(Chr.23)

1

1

1

1

1

1

6

D10(Chr.20) 2

3

2

2

1

1

11

D11(Chr.21) 2

2

1

5

D12(Chr.26) 2

3

2

3

1

1

12

D13(Chr.18) 1

1

1

1

4

Общее по
признаку

31 52 19

38 3

9

8

2

8

9

7

8

7 9

210

A – хромосома из А-генома; D-хромосома из D-генома. Сокращения: FL - Длина волокна; FS
- Крепость волокна; FE - Удлинение волокна; FM - Микронеир; FY - Выход волокна; FU –
Равномерность; SW – Вес 1000 семян; BN –Кол-во коробочек; PH – Высота растения; HS –
Высота закладки первой плодовой ветви; S – Симподии; WR – Устойчивость к вилту.

52

На остальных хромосомах, количество детектированных маркеров

варьировалось от 1 (хромосома А2) до 17 (хромосомы А6 и D6). Наибольшее
кол-во маркеров ассоциированных с признаками волокна определено на
хромосоме А6 – 12 маркеров, А10 – 10 маркеров, D10 – 11 маркеров, D6 – 13
маркеров и D12 – 10 маркеров. Также больше всего выявлено маркеров
ассоциированных с прочностью хлопкового волокна – 52, которые оказались
локализованы на всех хромосомах за исключением хромосом 7 (А7), 8 (А8),
12 (А12) и 16 (D7).

Поиск генов кандидатов расположенных рядом с признак-

ассоциированным

маркерами

.

Нами были исследованы регионы окружающие

SSR маркер в пределах 20Mb (миллионов нуклеотидных пар) «выше» и
«ниже» маркерного локуса. Таким образом, регионы общим размером 40Mb
для каждого из выявленных SSR маркеров был проанализированы через
NCBI. В результате обнаружены 17 ген-кодирующих последовательностей и
один псевдоген, расположенных возле маркеров BNL4003, NAU2913,
NAU3306, TMB0161, Gh77, TMB1538, BNL3955, Gh75. Все выявленные
последовательности показали в среднем 82% совпадений с аннотированными
генами из генетической базы данных. Таким образом, возле 8 SSR маркеров
нами были идентифицированы 17 генов. Из них, по крайней мере, 8 генов
существенно совпадают с выявленными ассоциациями маркер-признак на
основании сравнения описанных в литературе функций.

В шестой главе

«Значение исследования генома