Ғўзада фотопериодик гуллашни бошқарувчи локус ва генларни qtl карталаштириш

Фахриддин Кушанов

doi:10.71337/inlibrary.uz.autoabstract.70759

Авторы

Фахриддин Кушанов
Центр геномики и биоинформатики академии наук Республики Узбекистан

DOI:

https://doi.org/10.71337/inlibrary.uz.autoabstract.70759

Ключевые слова:

РИЛ-популяции маркеров хлопчатника волокна

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. Хлопчатник возделывается в качестве прядильной культуры более чем в 70 странах мира1. Глобальное изменение климата приводит к снижению урожайности и ухудшению качества волокна хлопчатника, которая является одной из самых важных мировых сельскохозяйственных культур. Одним из источников для улучшения генетической базы, повышения урожайности и устойчивости к биотическим и абиотическим стрссс-факторам возделываемых сортов является гермплазма диких видов хлопчатника. Однако, многие дикие и примитивные разновидности хлопчатника, являются короткодневными растениями, чувствительными к фотопериодизму. Поэтому на практике широкое привлечение представителей гермплазмы диких видов в селекционные программы усложняет работу селекционеров по всему миру.
Так как среди всех хлопкосеющих стран мира Узбекистан расположен в самой северной зоне, важной задачей в сфере хлопководства Республики является обеспечение созревания хлопчатника до наступления неблагоприятных погодных условий. В Стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан2 намечены задачи по созданию новых сортов, приспособленных к местным почвенно-климатическим условиям. За годы независимости отечественными учеными выведен ряд новых сортов с высоким выходом и качеством волокна. Несмотря на это, повышение скороспелости сортов хлопчатника, по-прежнему, остается весьма актуальной задачей.
Продуктивность, качество волокна и адаптируемость к почвенноклиматическим условиям новых сортов хлопчатника тесно связаны с высоким уровнем технологии их селекции. С появлением технологий молекулярного картирования локусов количественных признаков - QTL (Quantitative Trait Loci), возможности селекции по улучшению сельскохозяйственных культур значительно расширились. Появилось новое направление, так называемая «Маркер ассоциированная селекция» (МАС), целью которой является замена селекции по фенотипу на селекцию на уровне генотипа. Привлечение ценных генов, в том числе и генов, детерминирующих раннее цветение МАС-технологией в селекционные процессы, позволяет в перспективе генетически обогатить и улучшить современные сорта хлопчатника и тем самым обеспечить страну конкурентоспособной на мировом рынке продукцией. Эндемичный для Галапагосских островов истинно дикий вид - Gossypium darwinii Watt с тстраплоидным (ADs геном) хромосомным набором, имеет гены «засухоустойчивости», «устойчивости к нематоде», «качества волокна». Более того, согласно Fryxell Р.А. (1992) G.darwinii имеет потенциал произрастания на почвах с высокой засоленностью. Зная, что виды G.darwinii и G.hirsutum L. могут непосредственно скрещиваться друг с другом, а генетическое разнообразие хлопчатника G.hirsutum довольно узкое, выше перечисленные хозяйственно-ценные признаки G.darwinii можно было бы интродуцировать в G.hirsutum, для улучшения существующих сортов срсднсволокнистого хлопчатника. Идентификация генетических локусов, контролирующих фотопериодическую чувствительность вида G.darwinii, их картирование на хромосомах, поиск генов, детерминирующих цветение дает возможность интродуцировать хозяйственно-ценные гены данного вида в желаемый генотип с использованием МАС-технологии и на этой основе создавать элитные сорта.
Данное диссертационное исследование в определённой степени служит выполнению задач, предусмотренных Постановлением Президента Республики Узбекистан № ПП-2484 «О размещении сортов хлопчатника и прогноз объема заготовки хлопка сырца» от 1 февраля 2016 года, в Указе Президента Республики Узбекистан № У П-4947 «О стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан» от 7 февраля 2017 года, а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является идентификация генов цветения хлопчатника, картирование локусов количественных признаков, ассоциированных с чувствительностью этой культуры к фотопериодизму с помощью SSR- и CAPS маркеров, а также поиск в маркированных регионах генов-кандидатов, принимающих участие в механизме фотопериодического цветения хлопчатника.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
впервые для хлопчатника были разработаны новые специфичные CAPS и dCAPS маркеры для двух фитохромных генов из семейства PHY и гена HY5;
охарактеризованы и картированы кандидатные маркеры для генов цветения PHYA, PHYB и HY5, контролирующие и регулирующие фотопериодическое цветение хлопчатника;
определена хромосомная локализация исследованных ген-специфичных CAPS маркеров с помощью генетических карт сцепления и цитогенетических коллекций хромосом-замсщснных линий хлопчатника;
впервые получена специфическая сегрегирующая по признаку фотопериодической чувствительности популяция хлопчатника, путем скрещивания дикой чувствительной к фотопериодизму формы вида G.darwinii Watt, с мутантной нс чувствительной к фотопериодизму линией;
впервые созданы молекулярно-генетические карты хлопчатника с помощью ДНК-маркеров и специфической популяции вида G.darwinii сегрегирующей по признаку фотопериодической чувствительности;
впервые проведено молекулярно-генетическое картирование QTL-локусов, ассоциированных с признаком цветения и фотопериодической чувствительности, а также с некоторыми морфо-биологическими признаками у вида G.darwinii',
определены позиции идентифицированных QTL-локусов в геноме G.hirsutum методом in silico ПЦР;
аннотированы гены-кандидаты, связанные с фотопериодической чувствительностью хлопчатника с использованием база данных и вебприложений BLAST, AUGUSTUS.
Выводы
На основе проведенных исследований по докторской диссертации на тему «QTL картирование локусов и генов, контролирующих фотопериодическое цветение хлопчатника» представлены следующие выводы;
1. На основе секвенса генов фитохрома А, В (PHYA, PHYB) и фактора транскрипции /7У5 созданы ген-спсцифичсские маркеры, позволившие осуществить картирование с более «высоким разрешением» и насыщение генетической карты тетраплоидного хлопчатника новыми молекулярными маркерами.
2. Выявлена достоверные (LOD>4) ассоциации PHYA, PHYB и HY5 ген-специфичных маркеров с признаками «качества волокна», указывающие на потенциальную роль PHYA, PHYB и HY5 генов в регулировании параметров качества хлопкового волокна.
3. Определено хромосомное местоположение генов PHYA, PHYB и HY5 на генетической карте сцепления тетраплоидного хлопчатника с использованием CS-B линий хлопчатника.
4. Создана специфическая, сегрегирующая по признаку «фотопериодическое цветение» популяция хлопчатника путем скрещивания фотопсриод-чувствительной дикой формы вида G.darwinii L. и её нейтрально-дневного мутанта, полученного методом радиационного мутагенеза. Изучены фенотипические свойства гибридов F2 и Ғз поколений, сегрегирующих по фотопериодической чувствительности.
5. Определен молекулярно-генетические полиморфизмы среди родительских генотипов с использованием SSR- и ген-спсцифичных CAPS- маркеров. Из общего числа маркеров, подвергнутых скринингу, 212 SSR (20%) и три пары CAPS праймеров (30%) выявили полиморфизмы между родительскими генотипами. Отобранные полиморфные SSR маркеры амплифицировали в общей сложности 386 маркерных локусов. Количество локусов варьировало от 2 до 4 со средним значением -1,82 локуса на один маркер.
6. Идентифицированы QTL-локусы, ассоциированные с такими признаками, как продолжительность цветения, время цветения, закладка первой плодовой ветки, количество бутонов, общее количество узлов, высота растений, количество симподиальных и моноподиальных ветвей, интенсивность антоцианового загара, опущснность стебля и т.д.
7. С использованием метода in silico ПЦР аннотированы гены-кандидаты цветения, локализующиеся внутри или вблизи идентифицированных QTL-локусов. Обоснована возможность участия выявленных генов в регуляции и проявлении признака «фотопериодическое цветение» хлопчатника.

ГЕНЕТИКА ВА ЎСИМЛИКЛАР ЭКСПЕРИМЕНТАЛ БИОЛОГИЯСИ

ИНСТИТУТИ, ЎЗБЕКИСТОН МИЛЛИЙ УНИВЕРСИТЕТИ

ҲУЗУРИДАГИ ИЛМИЙ ДАРАЖАЛАР БЕРУВЧИ DSc.29.08.2017.В.53.01

РАҚАМЛИ ИЛМИЙ КЕНГАШ

ГЕНОМИКА ВА БИОИНФОРМАТИКА МАРКАЗИ

КУШАНОВ ФАХРИДДИН НЕЪМАТУЛЛАЕВИЧ

ҒЎЗАДА ФОТОПЕРИОДИК ГУЛЛАШНИ БОШҚАРУВЧИ ЛОКУС ВА

ГЕНЛАРНИ QTL КАРТАЛАШТИРИШ

03.00.14 – Геномика, протеомика ва биоинформатика

(биология фанлари)

БИОЛОГИЯ ФАНЛАРИ ДОКТОРИ (DSc)

ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ

ТОШКЕНТ – 2017

2

УЎК: 577.2

Фан доктори (DSc) диссертацияси автореферати мундарижаси

Оглавление автореферата докторской (DSc) диссертации

Contents of the abstract of doctoral (DSc) dissertation

Кушанов Фахриддин Неъматуллаевич

Ғўзада фотопериодик гуллашни бошқарувчи локус ва генларни QTL
карталаштириш. . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Кушанов Фахриддин Неъматуллаевич

QTL картирование локусов и генов, контролирующих фотопериодическое
цветение хлопчатника. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

Kushanov Fakhriddin Ne’matullaevich

QTL mapping of loci and genes regulated photoperiodic flowering in cotton. . . 69

Эълон қилинган ишлар рўйхати
Список опубликованных работ
List of published works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . … 73

3

ГЕНЕТИКА ВА ЎСИМЛИКЛАР ЭКСПЕРИМЕНТАЛ БИОЛОГИЯСИ

ИНСТИТУТИ, ЎЗБЕКИСТОН МИЛЛИЙ УНИВЕРСИТЕТИ

ҲУЗУРИДАГИ ИЛМИЙ ДАРАЖАЛАР БЕРУВЧИ DSc.29.08.2017.В.53.01

РАҚАМЛИ ИЛМИЙ КЕНГАШ

ГЕНОМИКА ВА БИОИНФОРМАТИКА МАРКАЗИ

КУШАНОВ ФАХРИДДИН НЕЪМАТУЛЛАЕВИЧ

ҒЎЗАДА ФОТОПЕРИОДИК ГУЛЛАШНИ БОШҚАРУВЧИ ЛОКУС ВА

ГЕНЛАРНИ QTL КАРТАЛАШТИРИШ

03.00.14 – Геномика, протеомика ва биоинформатика

(биология фанлари)

БИОЛОГИЯ ФАНЛАРИ ДОКТОРИ (DSc)

ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ

ТОШКЕНТ – 2017

4

Докторлик диссертацияси мавзуси Ўзбекистон Республикаси Вазирлар Маҳкамаси

ҳузуридаги Олий аттестация комиссиясида B2017.2.DSc/B45 рақам билан рўйхатга олинган.

Докторлик диссертацияси Геномика ва биоинформатика марказида бажарилган.

Диссертация автореферати уч тилда (ўзбек, рус, инглиз (резюме) илмий кенгаш веб-

саҳифаси (www.genetika.uz) манзилига ва ҳамда “ZiyoNet” ахборот-таълим порталининг
www.ziyonet.uz манзилига жойлаштирилган.

Илмий маслаҳатчи:

Абдурахмонов Иброхим Юлчиевич

биология фанлари доктори, профессор

Расмий оппонентлар:

Мухамедов Рустам Султанович

биология фанлари доктори, профессор

Ризаева Сафия Мамедовна

биология фанлари доктори, профессор

Автономов Виктор Александрович

қишлоқ хўжалик фанлари доктори, профессор

Етакчи ташкилот:

Биоорганик кимё интитути

Диссертация ҳимояси Генетика ва ўсимликлар экспериментал биологияси институти,

Ўзбекистон Миллий университети, ҳузуридаги DSc.29.08.2017.В.53.01 рақамли Илмий
кенгашнинг 2017 йил «____» ______________ куни соат _____ даги мажлисида бўлиб ўтади.
(Манзил: 111226, Тошкент вилояти, Қибрай тумани, Юқори-Юз п/б, Генетика ва ўсимликлар
экспериментал биологияси институти мажлислар зали. Тел.: (+99871) 264-23-90; факс: (+99871)
264-22-30; e-mail: e-mail: igebr@academy.uz, genetics@uzsci.net, gen@inst.gov.uz). Докторлик
диссертацияси билан Генетика ва ўсимликлар экспериментал биологияси институти Ахборот-
ресурс марказида танишиш мумкин (___ рақами билан рўйхатга олинган). Манзил: 111226,
Тошкент вилояти, Қибрай тумани, Юқори-Юз п/б, Генетика ва ўсимликлар экспериментал
биологияси институти мажлислар зали. Тел.: (+99871) 264-23-90; факс: (+99871) 264-22-30.

Диссертация автореферати 2017 йил «____» ____________ куни тарқатилди.
(2017 йил «____» ____________ даги _____ рақамли реестер баённомаси)

А.А. Нариманов

Илмий даражалар берувчи илмий кенгаш раиси,
қ.х.ф.д.

С.М. Набиев

Илмий даражалар берувчи илмий кенгаш илмий
котиби, б.ф.н., катта илмий ходим

З.Т. Буриев

Илмий даражалар берувчи илмий кенгаш
ҳузуридаги илмий семинар раиси, б.ф.д., катта
илмий ходим

5

КИРИШ (Докторлик диссертацияси аннотацияси)

Диссертация мавзусининг долзарблиги ва зарурати. Глобал

иқлимнинг

ўзгариши

сўнгги

йилларда

дунёнинг

70

дан

ортиқ

мамлакатларида етиштириладиган ғўза экини ҳосилдорлигининг пасайишига
ва

тола сифат

кўрсаткичларининг

ёмонлашувига

олиб келмоқда

1

.

Яратиладиган янги навларнинг генетик асосини яхшилашда, уларнинг
биотик

ва

абиотик

омилларга

чидамлилигини

оширишда

ёввойи

гермплазмадан фойдаланиш ғўза селекциясидаги ўта самарали ёндашув
ҳисобланади. Бироқ, ғўза турларининг кўплаб ёввойи ва примитив шакллари
қисқа-кун ўсимликлари бўлиб, фотопериодизмга ўта сезувчан ҳисобланади.
Шу боисдан ҳам дунё селекционерлари ёввойи тур ғўза гермплазмаси
вакилларидан селекция дастурларида фойдаланишда бирмунча муаммо ва
қийинчиликларга дуч келади.

Ўзбекистон пахта етиштирувчи мамлакатлар ичида энг шимолда

жойлашганлиги боис, ноқулай об-ҳаво бошлангунга қадар қўсакларнинг
тўлиқ очилишини таъминлаш пахтачилик соҳасидаги долзарб вазифалардан
биридир. Ўзбекистон Республикасини янада ривожлантириш бўйича
Ҳаракатлар стратегиясида

2

ҳам маҳаллий ер-иқлим ва экологик шароитларга

мослашган янги селекцион навларни яратиш устувор вазифа сифатида
кўрсатиб ўтилган. Мустақиллик йилларида ватанимиз олимлари томонидан
тола чиқими ва сифати юқори бўлган кўплаб янги, истиқболли навлар
яратилган бўлсада, ғўза навларининг эртапишарлигини ошириш, аввалгидек
долзарб муаммолардан бири бўлиб қолмоқда.

Янги ғўза навларининг ҳосилдорлиги, тола сифати ва тупроқ-иқлим

шароитларга

мослашувчанлиги

уларни

яратиш

селекцияси

бўйича

технологиянинг юқори даражаси билан чамбарчас боғлиқдир. QTL
(Quantitative Trait Loci) карталаштириш технологиясининг ишлаб чиқилиши
қишлоқ хўжалик экинлари навларини яхшилашда селекция имкониятларини
сезиларли даражада кенгайтирди. Хусусан, фенотип бўйича танловни
генотип даражасидаги селекцияга алмаштирувчи “Маркерларга асосланган
селекция” (МАС) технологияси янги йўналиш сифатида кириб келди.
Қимматли генларни, шу жумладан эрта гуллашни бошқарувчи генларни
МАС-технологияси билан селекция жараёнларига жалб қилиш келгусида
янги ғўза навларини генетик жиҳатдан янада бойитиш ва яхшилаш, ва шу
орқали жаҳон бозорида мамлакатнинг рақобатбардош маҳсулоти билан
таъминлаш

имкониятини

беради.

Галапагосс

оролларида

эндемик

ҳисобланувчи тетраплоид (AD

5

геном) хромосома тўпламли ёввойи

Gossypium darwinii Watt тури “қурғоқчиликка бардошлилик”, “нематода
зараркунандасига чидамлилик”, “тола сифати” ни яхшилаш хусусиятларига

1

http://faostat.fao.org

2

Ўзбекистон Республикаси Президентининг “Ўзбекистон Республикасини янада ривожлантириш

бўйича ҳаракатлар стратегияси тўғрисида”ги Фармони, ПФ-4947-сон 07.02.2017 й.

6

эгадир (Wendel J.F., Percy R.G., 1990). Шунингдек, Fryxell Р.А. (1992)
маълумотларига кўра, G.darwinii юқори шўрланган тупроқларда ҳам ўсиб
ривожлана олади. G.darwinii турининг G.hirsutum L. тури билан ўзаро
чатишиш хусусиятини ва G.hirsutum тури генетик базасининг торлигини
инобатга олган ҳолда G.darwinii турининг қимматли хўжалик белгиларини,
мавжуд ўрта толали ғўза навларини яхшилаш мақсадида, G.hirsutum турига
интродукция

қилиш

мумкин.

Шу

сабабли,

G.darwinii

турининг

фотопериодизм сезувчанлик хусусиятини бошқарувчи генетик локусларни
идентификация қилиш, уларни карталаштириш, ундаги гуллаш муддатини
белгиловчи генларни қидириб топиш – ушбу тур қимматли хўжалик
белгиларини керакли генотипларга МАС технологиясидан фойдаланиб
кўчириб ўтказиш ва шу асосида истиқболли навлар яратиш имконини беради.

Ўзбекистон Республикаси Президентининг 2016 йил 1 февралдаги ПҚ-

2484-сонли “Ғўза навларини жойлаштириш ва пахта ҳосили етиштиришнинг
прогноз ҳажмлари тўғрисида”ги қарори, 2017 йил 7 февралдаги ПФ-4947-
сонли

“Ўзбекистон

Республикасини

янада

ривожлантириш

бўйича

ҳаракатлар стратегияси тўғрисида”ги Фармони ҳамда мазкур фаолиятга
тегишли бошқа меъёрий-ҳуқуқий ҳужжатларда белгиланган вазифаларни
амалга оширишга ушбу диссертация тадқиқоти муайян даражада хизмат
қилади.

Тадқиқотнинг

республика

фан

ва

технологиялари

ривожланишининг устувор йўналишларига боғлиқлиги. Мазкур тадқиқот
республика фан ва технологиялар ривожланишининг V. “Қишлоқ хўжалиги,
биотехнология, экология ва атроф-муҳит муҳофазаси” устувор йўналишига
мувофиқ бажарилган.

Диссертация мавзуси бўйича хорижий илмий-тадқиқотлар шарҳи

3

.

Ғўзада фотопериодизм сезувчанлик QTL-локусларини ҳамда гуллаш

генларини молекуляр карталаштириш бўйича изланишлар дунёнинг етакчи
илмий марказлари ва олий ўқув юртлари, жумладан, Техас механика ва
қишлоқ хўжалиги университетида (АҚШ), Шимолий Техас университетида
(АҚШ), Миссисcипи давлат университетида (АҚШ), Шимолий Каролина
давлат тадқиқот университетида, Айова штат университетида, АҚШ қишлоқ
хўжалиги департаменти илмий тадқиқот марказларида (USDA-ARS), Буэнос-
Айрес университетида (Аргентина), Қишлоқ хўжалиги ген инженерлиги
илмий

тадқиқот

институтида

(Миср),

Нанкин

қишлоқ

хўжалиги

университетида (Хитой), Хэнань илмий-технологик университетида (Хитой),
Уайчжун қишлоқ хўжалиги университетида (Хитой), Геномика ва
биоинформатика марказида (Ўзбекистон) олиб борилмоқда.

3

Диссертация мавзуси бўйича илмий тадқиқотлар шарҳи http://www.tamu.edu,

http://www.unt.edu,

http://www.msstate.edu, http://www.ncsu.edu, https://www.iastate.edu, https://www.ars.usda.gov,
http://www.ifeva.edu.ar, http://www.ageri.sci.eg, http://www.cricaas.com.cn, http://www.njau.edu.cn,
http://english.hist.edu.cn, http:// http://www.hzau.edu.cn http://www.genomics.uz ва бошқа манбалар
асосида ишлаб чиқилган.

7

Ғўзанинг гуллаш белгиларини ўрганиш, фотопериодизм сезувчанлик

билан ассоциацияланган QTL-локусларни молекуляр карталаштиришга оид
жаҳонда олиб борилган изланишлар натижасида қатор, жумладан қуйидаги
илмий натижалар олинган; фитохром генларининг ғўза ўсиши ва
ривожланишига

таъсири

аниқланган

(Буэнос-Айрес

университети,

Аргентина), фотопериодик гуллаш билан бевосита боғлиқ бўлган биринчи
ҳосил

шохининг

баландлиги

белгисига

бириккан

QTL-локуслари

карталаштирилган

(Миссисcипи

давлат

университети,

АҚШ),

QTL

таҳлилидан фойдаланиб G.hirsutum х G.darwinii турлараро популяциясида
гуллаш генлари идентификация қилинган (Нанкин қишлоқ хўжалиги
университети, Хитой), фитохром генлари клонланиб, ДНК кетма-кетлиги
аниқланган ва улар асосида «ген-нокаут» технологияси ишлаб чиқилган
(Геномика ва биоинформатика маркази, Ўзбекистон).

Дунёда молекуляр маркерлар ёрдамида ғўзанинг ёввойи турлари

гермплазмасининг генетик потенциалини аниқлаш, уларни тадқиқотларга
жалб қилиш бўйича қатор, жумладан қуйидаги устувор йўналишларда
тадқиқотлар олиб борилмоқда: ғўзада ўзаро филогенетик муносабатларни
аниқлаш,

қимматли

белгиларни

ассоциатив

карталаштириш,

МАС

технологияси асосида янги навлар яратиш бўйича селекция жараёнларида
донор сифатида фойдаланиш.

Муаммонинг ўрганилганлик даражаси. Олимлар томонидан ғўзада

фотопериодизмга сезувчанлик хусусиятларини ўрганиш бўйича кўпчилик
тадқиқотлар гетерозис, мутагенез, дурагайлаш ва филогенетик усуллардан
фойдаланиб олиб борилган (С. Содиқов, 1972; Ж.А. Мусаев 1979; J.C.
McCarty et al., 1993; Ф. Жониқулов, 1992). Хусусан, тадқиқотчилар
томонидан ғўзанинг G.hirsutum L. ёввойи тур-хилларида фотопериодизмга
сезувчанликни йўқотиш мақсадида махсус беккросс чатиштириш селекцион
дастури ишлаб чиқилган ва бунинг натижасида “нейтрал-кун” гуллаш
генларини ўзида мужассам этган 97 та нав намуналари олинган (S. Liu et al.,
2000). Ф. Жониқулов (1992) радиомутагенез таъсирида ғўзанинг бир нечта
ёввойи туриларида фотопериодизм сезувчанлиги ўзгартирилган мутант
линиялар яратишга эришган. I.Y. Abdurakhmonov et al., (2007) томонидан эса
ДНК маркерлари ёрдамида ушбу мутант линиялари ўзларининг дастлабки
ёввойи шаклларидан қанчалик даражада ўзгарганлиги ва улардаги
фотопериодизм сезувчанлик хусусиятининг ўзгаришига индуцирланган
мутагенезнинг таъсири ўрганилган.

Ғўза

экинида

гуллаш

ва

фотопериодизмга

сезувчанликнинг

бошқарилишида муҳим ўрин тутувчи асосий генларни ўрганиш бўйича ҳам
қатор тадқиқотлар олиб борилган. Хусусан, G.hirsutum турида арабидопсис
FLOWERING LOCUS T (FT) гуллаш гени ортологининг оверэкспрессиясини
(B.G.Ayre et al., 2013), FLORICAULA/LEAFY (FLO/LFY) ортологининг
клонланиши, тавсифланиши ва экспрессиясини (J.Z.Yu et al., 2013),
G.barbadense туридаги фотопериодик реакцияга жавоб берувчи Gb_Ppd1
генини (L.Zhu, V.Kuraparthy, 2015) ўрганиш каби тадқиқотлар бунга яққол
мисол бўла олади. РНК-интерференцияси технологиясидан фойдаланиб

8

фитохром А (PHYА) ва В (PHYB) генлари экспрессиясини ўзгартириш ғўзада
эрта гуллашга олиб келган (I.Y.Abdurakhmonov et al., 2014). Яқинда олиб
борилган тадқиқотларга кўра, G.hirsutum турида аниқланган FLOWERING
PROMOTING

FACTOR1

(FPF1)

гомологи

GhFPF1

арабидопсисда

оверэкспрессия қилинганда PHYB мутантларидаги каби гуллаш муддати
ўзгарганлиги кузатилган (Х.Wang et al., 2017).

Бироқ, айнан ғўзанинг G.darwinii турида фитохром генларини ва

фотопериодизм сезувчанликни молекуляр даражада ўрганиш бўйича саноқли
тадқиқотлар олиб борилган. Хусусан, G.hirsutum ва G.darwinii турлараро
популяциясидан фойдаланиб гуллаш билан боғлиқ генларни ва QTL-
локусларни карталаштириш Z.S.Zhang et al., (2016) томонидан амалга
оширилган.

Юқорида

келтирилган

маълумот

ва

мулоҳазалар

ишнинг

долзарблигини белгилайди.

Қолаверса, ушбу йўналишда олиб борилган тадқиқот натижалари

асосида ёввойи гермплазманинг қимматли генларини маҳаллий навларга
интрогрессия қилиш имконияти яратилади.

Тадқиқотнинг диссертация бажарилаётган илмий тадқиқот

муассасасининг илмий-тадқиқот ишлари билан боғлиқлиги. Диссертация
тадқиқоти Геномика ва биоинформатика маркази илмий-тадқиқот ишлари
режасининг Ф4.1.12 «ДНК маркерларига асосланган селекцияга ўтиш учун
ғўза толаси сифати ва унуми билан бириккан ДНК маркерларни аниқлаш»
(2003-2007), Ф4-Т149 «Маркерларга асосланган селекцияни яратиш
мақсадида ғўза геноми структураси ва функциясининг тадқиқоти» (2007-
2011)

мавзуларидаги фундаментал лойиҳалари ҳамда Р-121 ва Р-121В

«Фитохромлар ва ғўза гуллаш генларининг хусусиятлари ва молекуляр
карталаш» (2003-2005 ва 2007-2009) мавзусидаги ҳалқаро лойиҳалар
доирасида бажарилган.

Тадқиқотнинг мақсади ғўзада гуллаш генларини ва фотопериодизм

сезувчанлик белгилари билан генетик бириккан QTL-локусларини SSR ва
CAPS маркерлари ёрдамида молекуляр карталаштириш ҳамда маркерланган
худудларда in silico усулида гуллаш бўйича номзод генларни қидириб
топишдан иборат.

Тадқиқотнинг вазифалари:
ғўза фитохром (PHYA, PHYB) ва HY5 генлари учун янги, ген-специфик

CAPS ва dCAPS (Cleaved Amplified Polymorphic Sequences) маркерларини
ишлаб чиқиш;

ғўзанинг генетик бирикканлик картасида PHYA, PHYB ва HY5

генларининг хромасомадаги жойлашувини (позициясини) аниқлаш;

ғўза коллекциясининг Gossypium авлодига мансуб турлари ичидан

фотопериодизм сезувчанлик хусусияти турлича бўлган ота-она шаклларини
танлаш ва улар асосида F

2-3

авлод дурагайларини олиш;

фотопериодизм сезувчанлик бўйича генетик жиҳатдан ажралган F

2

ва F

3

авлод дурагайларида дала шароитида фенотипик кузатувлар олиб бориш;

9

SSR (Simple Sequence Repeats) ва CAPS маркерларидан фойдаланиб,

ота-она генотиплари ўртасида молекуляр полиморфизмни аниқлаш;

аниқланган полиморф маркерлардан фойдаланиб F

2

ва F

3

авлод

дурагайларини генотиплаш;

маркерланган локуслар асосида бирикканлик гуруҳлари генетик

картасини тузиш;

фотопериодик сезувчанлик ва гуллаш белгилари билан боғлиқ QTL-

локусларини карталаштириш;

in silico усули ёрдамида гуллаш муддатини назорат қилувчи номзод

генларни қидириш ва идентификация қилиш.

Тадқиқотнинг объекти сифатида ғўзанинг TM-1 (G.hirsutum), Pima 3-

79 (G.barbadense) навларидан, уларни дурагайлашдан олинган F

1

дурагайи ва

186 та рекомбинант-инбред линиялардан (РИЛ); G.hirsutum x G.barbadense
моносомик ва монотелодисомик ҳамда G.hirsutum x G.mustelinum моносомик
турлараро F

1

дурагайларидан; G.darwinii тетраплоид турида яратилган F

1

,

F

2

ва F

3

дурагайларидан фойдаланилди.

Тадқиқотнинг предмети. G.darwinii ғўза турининг фотопериодизмга

сезувчанлиги ва бошқа морфобиологик белгилари билан генетик бириккан
QTL-локуслари, шунингдек генетик кетма-кетлиги аниқланган PHYA, PHYB
ва HY5 генлари.

Тадқиқотнинг усуллари.

Тадқиқотни бажариш жараёнида ғўза

генетикаси ва селекцияси, шунингдек молекуляр биология, молекуляр
генетика, геномика ва биоинформатиканинг замонавий усулларидан
фойдаланилган.

Тадқиқотнинг илмий янгилиги

қуйидагилардан иборат:

илк бор ғўзанинг фитохром (PHY) ва HY5 генлари асосида янги ген-

специфик CAPS вa dCAPS маркерлари ишлаб чиқилган;

ғўзада фотопериодик гуллашни бошқарувчи ва назорат қилувчи PHYA,

PHYB ва HY5 генлари тавсифланган ва карталаштирилган;

ғўза генетик картаси ҳамда хромосомаси алмаштирилган цитогенетик

коллекциясидан

фойдаланиб

ген-специфик

CAPS

маркерларининг

хромосомадаги жойлашуви (позицияси) аниқланган;

биринчи марта G.darwinii турининг фотопериодизм сезувчан ёввойи

шакли билан унинг ушбу хусусияти йўқотилган мутант линиясини ўзаро
чатиштириш орқали фотопериодизм сезувчанлик белгиси бўйича специфик
популяция олинган;

биринчи марта ДНК маркерлардан ҳамда G.darwinii турининг

фотопериодизм

сезувчанлик

бўйича

яратилган

популяцияларидан

фойдаланиб ғўзанинг молекуляр-генетик карталари ишлаб чиқилган;

илк бор G.darwinii турида гуллаш ва фотопериодизм сезувчанлик

хусусияти ҳамда бошқа бир неча морфо-биологик хусусиятлари билан
генетик бириккан QTL-локуслар молекуляр карталаштирилган;

in silico ПЗР усули ёрдамида идентификация қилинган QTL-

локусларининг G.hirsutum геномидаги ҳақиқий ўрни аниқланган;

10

BLAST, AUGUSTUS веб-ибораларидан ҳамда маълумотлар базасидан

фойдаланиб ғўзанинг гуллашига алоқадор номзод-генлар идентификация
қилинган.

Тадқиқотнинг амалий натижаси қуйидагилардан иборат:

ғўза гуллашини назорат қилишда муҳим ўрин тутувчи фитохром (PHY)

ва HY5 генлари учун ген-специфик CAPS вa dCAPS маркерлари ишлаб
чиқилган;

PHYA, PHYB ва HY5 генлари учун яратилган CAPS маркерларидан

фойдаланиб ғўза молекуляр-генетик картасини яратиш натижасида мавжуд
ғўза генетик картаси такомиллаштирилган;

қимматли хўжалик белгилар билан генетик бириккан SSR ҳамда CAPS

маркерлари ғўза МАС селекциясига тадбиқ қилинган;

аниқланган ДНК маркерлари янги Равнақ-1 ғўза навининг селекция

жараёнида дастлабки селекцион материалнинг (донор линиянинг) гуллаш ва
бошқа

қимматли

хўжалик

белгилари

бўйича

танлаб

олинишида

фойдаланилган.

Тадқиқот

натижаларининг

ишончлилиги

илмий

ишда

фойдаланилган, бир-бирини тўлдирувчи, замонавий молекуляр-генетик
усуллар ҳамда илмий ёндашувлар асосида олинган натижаларнинг назарий
маълумотларга мос келиши, кўп йиллик тажрибаларнинг услубий жиҳатдан
тўғри ўтказилганлиги, хулосаларнинг халқаро ва маҳаллий тажрибалар билан
таққосланганлиги, илмий тадқиқот натижаларининг ҳалқаро ва республика
илмий-амалий

анжуманлардаги

муҳокамаси

ҳамда

нуфузли

илмий

нашрларда чоп этилганлиги ва уларга импакт-фактори юқори бўлган етакчи
ҳорижий журналларда ҳаволалар берилганлиги, олинган натижаларнинг
амалиётга жорий этилганлиги билан изоҳланади.

Тадқиқот натижаларининг илмий ва амалий аҳамияти. Тадқиқот

натижаларининг илмий аҳамияти ғўза фитохром (PHY) ва HY5 генлари учун
ген-специфик CAPS маркерларининг ишлаб чиқилганлиги, ушбу ген-
специфик

CAPS

маркерларининг

хромосомадаги

жойлашуви

аниқланганлиги, PHYA, PHYB ва HY5 генлари билан фотопериодизм
сезувчанлик, гуллаш муддати ва бошқа белгилар ўртасида мавжуд бўлган
генетик ассоциациянинг очиб берилганлиги, яратилган фотопериодизм
сезувчанликка специфик туричи популяциясида ғўза морфо-биологик ва
қимматли хўжалик белгиларининг молекуляр карталаштирилганлиги,
идентификация қилинган QTL-локусларига тегишли номзод генларнинг
тавсифланганлиги билан изоҳланади.

Тадқиқот натижаларининг амалий аҳамияти “гуллаш муддати” ва

бошқа қимматли хўжалик белгилари билан генетик бириккан QTL-
локусларини МАС технологиясидан фойдаланиб керакли генотипларга
интрогрессия қилиш ва шу асосда эрта пишар, ҳосилдор, биотик ва абиотик
омилларга чидамли янги навлар яратиш билан изоҳланади.

Тадқиқот

натижаларининг

жорий

қилиниши.

Ғўзанинг

фотопериодик

гуллашини

бошқарувчи

локус

ва

генларни

QTL

карталаштириш бўйича олинган илмий натижалар асосида:

11

ғўзанинг фотопериодик гуллашини бошқарувчи локус ва генларни QTL

карталаштиришбўйича олинган натижалар 3 та ҳориждаги импакт-фактори
юқори илмий журналларда ғўзанинг фотопериодик гуллаши билан фитохром
ва HY5 генлари ўртасидаги ўзаро муносабатни ўрганиш PHYA RNAi (РНК
интерференция) линиясида микроРНКларни тадқиқ қилишда фойдаланилган
(PLoS ONE, 2017, vol. 12, issue 6 – ResearchGate IF-2.80; PLoS ONE, 2017, vol.
12, issue 10 – ResearchGate IF-2.80; Genes & genomics, 2017 – ResearchGate IF-
0.56). Натижалар ғўзанинг фотопериодизмга жавобида фиохром ва HY5
генларининг

ролини

аниқлаш,

ғўзанинг

PHYA

RNAi

линиясида

микроРНКларни ўрганиш, эртапишар ғўза линиясида қурғоқчиликка
чидамлиликни бошқаришда қатнашувчи кичик РНКларни аниқлаш имконини
берган;

фотопериодизм сезувчанлик ва бошқа морфо-биологик белгиларга

генетик бириккан ДНК маркерлари ва QTL-локусларини карталаштириш
бўйича олинган маълумотлар Хитой Фанлар академиясининг 31700289
рақамли «Альдегид-дегидрогеназа ScALDH21 гени ўзгартирилган трансген
ғўзада

вертициллёзли

вилтга

чидамлилик

механизми»

лойиҳасида

фойдаланилган (Хитой Фанлар академиясининг 2017 йил 1 декабрдаги
маълумотномаси). Илмий натижалар ғўзанинг трансген шаклларида
вертициллёзли вилтга чидамлиликни ДНК маркерлари ёрдамида ўрганиш
имконини берган;

фитохром (PHYA, PHYB) ва HY5 генлари бўйича яратилган ген-

специфик САРS праймерлари ФА-Ф10-Т92 рақамли «Ғўза генлари учун
тузилган синтетик RNAi дуплекслари асосидаги бинар генетик векторлар
ёрдамида юқори сифатли трансген ғўза линиялари олиш» лойиҳаси
тадқиқотларини бажаришда фойдаланилган (Ўзбекистон Республикаси
Фанлар

академиясининг

2017

йил

4

декабрдаги

5/1255-2563-сон

маълумотномаси). Лойиҳа доирасида янги синтетик RNAi генетик вектор
конструкциялари ишлаб чиқилган бўлиб, бу конструкциялар HY5 ва
фитохром генлари (PHYA1, PHYA2, PHYB) учун вектор системаларини
яратишда ишлатилган. Ушбу вектор системаларини ғўзага трансформация
қилиш асосида агрономик хусусиятлари ўзгартирилган ғўзанинг турли хил
трансген шаклларини олиш ҳамда трансген ғўза шаклларининг PHYB гени
бўйича

олинган

намуналарида

микронейр

ва

ҳосилдорлик

кўрсаткичларининг

яхшиланганлиги

ҳамда

эрта

гуллаш

белгилари

кузатилган. Молекуляр ва дала тажрибаларидан олинган натижалар PHYB
гени учун RNAi трансген ғўза линияларининг Т

3

-авлодини яратиш, улар

орасидан тола сифати юқори, тезпишар ва серҳосил формаларини танлаб
олиш ва селекцион жараёнларга тадбиқ этиш имконини берган;

яратилган G.darwinii туричи популяцияси дурагайларидан ФА-Ф5-Т024

рақамли «Gossypium L. туркумининг полиморф турларининг туричи ва
турлараро биохилма-хилликларининг филогенетик қариндошлик даражаси»
мавзусидаги

фундаментал

лойиҳада

фойдаланилган

(Ўзбекистон

Республикаси Фан ва технологиялар агентлигининг 2017 йил 4 декабрдаги
ФТА-02-11/1243-сонли

маълумотномаси).

Лойиҳа

доирасида

туричи

12

дурагайлаш ҳамда молекуляр маркерлар услубларини қўллаш G.hirsutum L.,
G.barbadense L. ва G.darwinii Watt. полиморф турларининг ўзаро
филогенетик яқинлик даражасини аниқлаш ҳамда айрим хўжалик
белгиларининг ирсийланиш хусусиятларини баҳолаш имконини берган.
Бундан ташқари, G.darwinii тури F

2-3

дурагайларасосида Gossypium L.

туркуми

полиплоид

турларининг

мавжуд

замонавий

табиий

классификациясини такомиллаштириш учун мураккаб назарий муаммоларни
ечиш зарурлиги кўрсатиб берилган. Шу билан бир қаторда, G.darwinii Watt
тури морфо-биологик ва қимматли хўжалик белгилари бўйича ирсийланиш
хусусиятларини ўрганиш ушбу ғўза турининг селекцион аҳамиятини
аниқлаш ва ундан Республика пахтачилигини ривожлантиришдаги селекцион
жараёнларда фойдаланиш имконини берган.

Тадқиқот

натижаларининг

апробацияси.

Мазкур

тадқиқот

натижалари 10 та, жумладан, 5 та ҳалқаро ва 5 та республика илмий-амалий
анжуманларида моҳокамадан ўтказилган.

Тадқиқот натижаларининг эълон қилиниши. Диссертация мавзуси

бўйича жами 21 та илмий иш чоп этилган. Улардан 11 таси илмий мақола
бўлиб жумладан, Ўзбекистон Республикаси Олий аттестация комиссияси
томонидан докторлик диссертациясининг асосий илмий натижаларини чоп
этишга тавсия этилган илмий нашрларда 11 та мақола, жумладан 9 та
республика ва 2 таси ҳорижий журналларда чоп этилган.

Диссертациянинг ҳажми ва тузилиши. Диссертация таркиби кириш,

олтита боб, хулоса, адабиётлар рўйхати ва иловалардан иборат. Диссертация
ҳажми 181 бетни ташкил этади.

ДИССЕРАТЦИЯНИНГ АСОСИЙ МАЗМУНИ

“Кириш” қисмида тадқиқотнинг долзарблиги ва аҳамияти асосланган,

тадқиқотнинг мақсад ва вазифалари, объекти ва предмети тавсифланган,
тадқиқотнинг Республика фан ва технологияларни ривожлантиришнинг
устувор йўналишларига мослиги кўрсатилган, тадқиқотнинг амалий
натижалари ва илмий янгилиги келтирилган, олинган натижаларнинг илмий
ва амалий аҳамияти ёритилган, тадқиқот натижаларининг амалиётга жорий
этилиши, нашр қилинган ишлар ва диссертациянинг тузилиши ҳақида
маълумотлар берилган.

Диссертациянинг “Gossypium L. турининг генетик хилма-хиллиги,

гуллаш муддатини бошқарувчи ген/QTL-локусларини идентификация
қилиш ва карталаштириш” мавзусидаги биринчи бобида Gossypium L.
туркумининг тарихи, келиб чиқиши, хусусиятлари ва генетик хилма-хиллиги
масалалари, G.darwinii Watt турининг морфо-биологик характеристикаси,
Gossypium L. туркуми маданийлаштирилган шаклларининг иқтисодий
аҳамияти очиб берилган. Ўсимликларда гуллашга ўтишнинг асосий
жиҳатлари: гиббереллин, автоном, яровизацион (тиним), ҳароратга боғлиқ
бўлган ва фотопериодик гуллаш йўллари (pathways) тасвирланган. Ғўзанинг
фотопериодизм сезувчанлиги билан боғлиқ молекуляр–генетик тадқиқотлар
бўйича халқаро адабиётлар таҳлили келтирилган, ушбу йўналишдаги асосий

13

муаммолар ва уларни ҳал этишдаги ечимлар кўрсатилган.

Диссертациянинг “Материаллар ва тадқиқот усуллари” мавзусидаги

иккинчи

бобида

тадқиқот

ўтказишнинг

усуллари,

шароитлари

ва

материаллари батафсил ёритилган. Ўсимлик материаллари ва фойдаланилган
реагентлар, ДНК ажратиш усуллари,

CAPS ва dCAPS маркерлари учун

праймер-жуфтликлари

дизайни,

ПЗР,

ПЗР

маҳсулотини

тозалаш,

амплификация

қилинган

ДНК-фрагментини

рестрикциялаш,

гел-

электрофорези,

миқдорий

белгилар

локусларини

молекуляр-генетик

карталаштириш ва in silico ПЗР таҳлилини ўтказишнинг батафсил тавсифи
келтирилган.

Диссертациянинг “PHYA, PHYB ва HY5 ген специфик CAPS

маркерларини

ишлаб

чиқиш,

генетик

карталаштириш

ва

хромосомадаги жойлашувини аниқлаш” мавзусидаги учинчи бобида ген
специфик CAPS маркерларини ишлаб чиқиш стратегияси тасвирланган ҳамда
G.hirsutum ва G.barbadense турининг PHYA1, PHYB ва HY5 генлари учун
тавсифланган геном фрагментлари кетма-кетликларининг – GST (Genome
Sequence Tag) қиёсий таҳлили асосида яратилган 10 та CAPS ва dCAPS
праймер жуфтликлари рўйхати берилган (1-жадвал).

1-жадвал.

Ген-специфик CAPS ва dCAPS праймерлари, ПЦР-фрагментларининг рестрикциядан

олдинги ва кейинги ўлчамлари, шунингдек олинган ампликонлардаги полиморфизмни

аниқловчи рестриктазалар рўйхати.

№

Праймерлар номи

ПЗР маҳсулоти

(ж.а.)

Рестриктазалар

Рестрикциядан кейинги
ПЗР-ампликонлар (ж.а.)

1

G.h. PHYA2 big dCAPS

~ 188

BstX I

~ 73 ~ 115

2

PHYA2 dCAPS

~ 115

Rsa I

~ 115

3

PHYA1 CAPS

~ 122

Dpn II или Mbo I

~ 51 ~ 71

4

G.b. PHYB1 CAPS

~ 167

Hinf I

~ 167

5

G.h. PHYB2 CAPS

~ 250

Mbo I

~ 62 ~ 188

6

PHYB dCAPS

~ 149

Alu I

~ 125 ~ 149

7

PHYB dCAPS_2

~ 180

Hpa I

~ 36 ~ 144

8

G.b. PHYB2 dCAPS

~ 121

Taq I

~ 100

9

G.h. PHYE2 dCAPS

~ 83

Hpa I

~ 27 ~ 56

10 G.h. HY52 dCAPS

~ 97

Hinf I

~ 27 ~ 70

Ушбу 10 та праймер жуфтликлардан, ота-она генотиплари “TM-1” ва

“Pima-3-79” шунингдек, уларнинг турлараро F

1

дурагайларини молекуляр

скринингида, битта PHYA1-специфик CAPS (Mbo I/Dpn II эндонуклеаза
сайти билан фарқланувчи), битта PHYB-специфик dCAPS (Alu I рестрикция
сайти билан фарқланувчи) ва битта HY5-специфик dCAPS (Hinf I рестрикция
сайти билан) A ва D суб-геномлар ўртасида полиморфизм намоён этди. (1 ва
2-расмлар).

Шундай қилиб, PHYA1 ва PHYA2 генларини фарқлаш имконини

берувчи PHYA1 гени учун махсус PHYA1 CAPS ва PHYA1 dCAPS маркерлари
ишлаб чиқилди (1-жадвал). Хусусан, PHYA1 CAPS праймери Gossypium
геномидаги ДНКда PHYA1 генининг иккинчи экзони (узунлиги 743 ж.а.
бўлган) фрагментига мос келадиган 122 ж.а. узунликдаги битта ПЗР

14

маҳсулоти амплификацияланди. G.barbadense геномида ушбу экзон 334-
нуклеотид ҳолатида G-транзит мутацияга эга бўлиб, бу GATC (бунинг ўрнига
G.hirsutum геномида - GGTC) таниб олиш сайтини шакллантиради. Ушбу
полиморф сайт G334A Mbo I/Dpn II (1-расм) эндонуклеаза билан
парчаланади ва натижада G.barbadense тури PHYA1 ампликони 71 ва 51 ж.а.
ўлчамли фрагментларга ажралиши юзага келади (1-жадвал). G.hirsutum
ДНКси ампликонлари ажралмаганлиги кузатилди ва бу G.hirsutum
ампликонини G.barbadense аллелларидан кодоминант ҳолатида яққол
фарқлаш имконини берди (2-расм. С).

1-расм. PHY ва HY5-специфик CAPS ва dCAPS маркерлари рестрикцион сайтлари.

Gh - G.hirsutum, Gb - G.barbadense.

Гарчи,

G.hirsutum

ва

G.barbadense

ўртасида

тур

специфик

полиморфизмлар мавжуд бўлса-да, аммо, таҳлил қилинган ғўзанинг GSТ
фитохром В (PHYB) генида, мазкур геннинг текширилаётган регионида GSР
ни

(Genome

Specific

Polymorphism)

аниқлаш

имконини

берувчи

рестриктазалар билан таниб олиш сайтини аниқлаш имкони бўлмади. Бироқ,
ушбу муаммо PHYB генининг биринчи интронидаги (388 ж.а.) мавжуд GSP
(A155G) лардан бирига қўшимча нуклеотид (C157T) ни қўшиш орқали
бартараф этилди ва натижада G.barbadense ДНК си ПЗР маҳсулотида Alu I
рестриктазаси танувчи AGCT сайти пайдо бўлди (1-расм). Бунинг
натижасида эса, PHYB dCAPS праймери ҳар иккала ғўза турида (G.hirsutum
ва G.barbadense) 149 ж.а. узунликдаги ПЗР маҳсулотини амплификация
қилди (1-жадвал).

Рестрикция жараёнидан сўнг G.barbadense аллеллари ажралмайдиган

ва ажраладиган ПЗР махсулоти (149 ж.а.) сифатида дифференцияланди, шу
билан бирга G.hirsutum геноми ампликонларида ажралиш кузатилмади (2-
расм В). Шу сабабли, PHYB dCAPS маркерлари гетерозигота ҳолатни
аниқлаш имконини бермайдиган доминант маркер сифатида ишлатилиши
мумкин. Hpa I рестриктаза ферменти танувчи полиморф сайт, PHYB dCAPS-2
билан белгиланган яна бир PHYB маркери ишлаб чиқилди. Ушбу dCAPS
маркери ёрдамида G.hirsutum ва G.barbadense турлари ДНК сида 180 ж.а.
ўлчамидаги ПЗР махсулоти амплификация қилинди (2-расм. D). ПЗР
махсулоти Hpa I эндонуклеаза билан рестрикцияланганда ҳар иккала генотип

15

180 ж.а. ўлчамдаги битта яхлит фрагмент берди ҳамда 39 ва 144 ж.а.
ўлчамларда иккита бўлак ажралди. Бироқ, G.hirsutum ва G.barbadenseда
олинган фрагментларнинг бўялиш интенсивлиги турлича. G.hirsutumда 144
ж.а. узунликдаги фрагмент нисбатан тўқроқ тусда намоён бўлган, шу билан
бирга G.barbadense генотипида ажралмаган фрагмент (180 ж.а.) интенсив
тарзда бўялган агароза гелида ушбу чизиқнинг узунлиги 36 ж.а. узунликда
визуал аниқланмади. Гетерозигота намуналарида 140 ж.а.да ҳам 180 ж.а. даги
каби интенсив чизиқда намоён бўлди.

2-расм. Ота-она генотиплари ўртасида ген-специфик CAPS ва dCAPS маркерлари

полиморфизмига мисоллар. Рестриктаза-праймер комбинацияларининг турли вариантлари

(A, B, C, ва D – полиморф шунингдек, E, ва F мономорф маркерлар) келтирилган.

М-молекуляр оғирлик маркери, П.П.-ПЗР маҳсулотлари (рестрикциядан олдин)

G.hirsutum L. ва G.barbadense L. ДНК си билан, “ТМ1” ва “3-79” – ота-она генотиплари, F

1

– биринчи авлод дурагайлари.

Яна бир маркер, HY5-специфик dCAPS-маркери dCAPS усулидан

фойдаланиб ишлаб чиқилди. Hinf I рестриктазаси танувчи сайтга эга маркер,
HY5 генининг (90 ж.а.) иккинчи интрони ичида тиминнинг цитозинга
айланишини (транзициясини) аниқлаш имконини берди (2-расм. С). Ушбу
dCAPS маркери доминант маркер шаклида, G.hirsutum ва G.barbadense
геноми HY5 аллелларини аниқ дифференциаллайди: G.barbadense туридаги
HY5 ампликонида Hinf I рестриктаза билан ишлангандан сўнг ажралиш юз
бермади (97 ж.а. атрофида), шу билан бирга, G.hirsutumда 97 ж.а.даги
ампликон (ажралиш юз бермаган ПЗР маҳсулот) шунингдек, 27 ва 70 ж.а.
узунликдаги ажралган фрагментлар ҳосил бўлди. Шундай қилиб, ишлаб
чиқилган 10 та фитохром ва HY5 специфик CAPS маркерларидан 4 таси
тадқиқ этилаётган генотиплар (ТМ1 ва Pima 3-79) ДНКси ажралган ПЗР
фрагментида юқори полиморфизмни кўрсатди, шу билан бирга PHYA1 CAPS
дан ташқари қолган учта маркер доминант характерга эга эканлиги
аниқланди.

Ғўзанинг

қатор

мураккаб

белгиларидаги

мавжуд

генетик

ассоциацияларни ўрганиш мақсадида фитохром ва HY5 специфик CAPS ва
dCAPS маркерлари танлаб олинди ҳамда “TM-1” ва “Pima 3-79”
генотипларини турлараро дурагайлаш йўли билан олинган 186 та РИЛ

16

популяциясида генетик таҳлиллар ўтказилди. Қуйидаги 3-расмда CAPS
маркеридан фойдаланиб ота-она генотиплари, F

1

ва РИЛ популяцияси

индивидуумларининг генотипланишига мисоллар келтирилган.

3-расм. PHYA1 CAPS маркери ёрдамида РИЛ рестрикция маҳсулотлари

электрофореграммаси. М - молекуляр оғирлик маркери, “ТМ-1” ва “3-79” – ота-она

генотиплари, F

1

– биринчи авлод дурагайлари, 13-53 – РИЛ популяцияси

индивидуумлари.

Шундан сўнг, яратилган маркерлар ёрдамида олинган генотипик

маълумотлар кўп сонли SSR ва SNP маркерлари асосида қурилган ғўзанинг
бирикканлик генетик картасига киритилди.

Таъкидлаш лозимки, “ТМ-1” ва “Pima 3-79” ғўза генотипларини

дурагайлаш орқали олинган РИЛ популяциясида Yu ва бошқ. 2014-йилда
1825 тадан ортиқ SSR-маркерлардан фойдаланиб, ғўзанинг нисбатан тўлиқ
ҳамда батафсил картасини тақдим этишган. Бизнинг ушбу РИЛ-популацияси
генетик

бирикканлик

картасини

тузиш

тадқиқотларимизда,

илгари

идентификация қилинган 279 та SSR-маркерларга қўшимча яна учта янги
PHYA, PHYB ва HY5 генларига специфик CAPS-маркерлари: PHYA CAPS,
PHYB dCAPS, PHYB CAPS-2 ва Gh_HY5 dCAPS (LOD=6 ва ундан юқори)
киритилди (4-расм).

Тадқиқотларимиз асосида тузилган генетик картанинг умумий

узунлиги 394,3 сантиморган (сМ) бўлиб, икки маркер оралиғидаги ўртача
масофа 1,39 сМни ташкил этди. Унда ғўзанинг 10-, 11- ва 24-
хромосомаларини акс этувчи 3 та бирикканлик гуруҳлари - БГ (Linkage
Group - LG) ҳосил бўлди. Yu ва бошқ. (2014) маълумотларига кўра, ушбу
хромосомаларда турли тола сифат кўрсаткичлари ва қимматли хўжалик
белгилари билан ассоциацияланган кўпгина миқдорий белгилар локуслари
(QTL) идентификация қилинган. Масалан, 11-хромосомада толанинг
узунлиги (калта/ўрта тола) билан ассоциацияланган QTL-локуси аниқланган.
Ушбу QTL-локуси бизнинг картада PHYB генидан унчалик узоқ бўлмаган
масофада (2 сМ оралиғида) жойлашганлиги кузатилди. Шунингдек,
“толанинг ингичкалиги” билан ассоциацияланган QTL (FFiQtlc10) локуси

17

ҳам PHYA генига (LOD балл=4.15) яқин масофада (1-2 cM) жойлашган.
Юқорида санаб ўтилган QTL-локусларидан ташқари тадқиқотимизда LOD
бали 3.0 га тенг ва ундан пастроқ бўлган бошқа кўпгина QTL-локуслари ҳам
аниқланди.

QTL қисқартмалари: Ns –
непс ўлчами (Nep size);
UQL – тола узунлигининг
оғирлик бўйича юқори
квартили (upper quartile of
fiber length by weight);
ALFw

–

барча

толаларнинг

оғирлиги

бўйича ўртача узунлиги
(average length of all fiber
by weight); 5.0L – юқори
ўртача

узунлиги

(fiber

span length); 2.5L - юқори
ўртача

узунлиги

(fiber

span

length);

VFM

–

кўринадиган

бегона

моддалар фоизда (visible
foreign

matter

in

percentage);

FTX

–

толанинг

ингичкалиги

(fiber fineness); IFC –
етилмаган тола таркиби
оғирлик бўйича (immature
fiber content by weight);
MR – етуклик нисбати
(maturity ratio); MT –
ўртача

мустаҳкамлик

(mean tenacity); ME –
ўртача чўзилиш (mean
elongation);

InL

–

тугунлар

орасидаги

узунлик (internode length);
MsD – деворининг ўртача
узунлиги

(main

stem

diameter); LP – калта тола
улуши (lint percent); GT –
тола чиқими (gin turnout);
LI – тола индекси (lint
index); SFC – оғирлиги
бўйича калта тола таркиби
(short fiber content by
weight).

4-расм. CAPS ва dCAPS маркерларининг PHY ва HY5 генларига специфик

боғланган генетик бирикканлик картаси: A – PHYA1 CAPS, 11-хромосомадаги A-
субгеномлари, B – PHYB dCAPS, 10-хромосомадаги A-субгеномлари, C – Gh_HY5 dCAPS,
24-хромосомадаги D-субгеномлари.

Шундай қилиб, тадқиқот натижасида PHYA1 CAPS маркери A-

субгеномга мансуб 11-хромосоманинг БГда жойлашганлиги аниқланди (4-
расм. А). PHYB dCAPS ва PHYB dCAPS-2 маркерлари эса A-субгеномнинг
10-хромосомасида бир-биридан узоқ бўлмаган масофада жойлашганлиги
кузатилди (4-расм. В). Бундан ташқари, HY5 dCAPS маркери D-субгеномнинг
БГ.24 дан ўрин олганлиги маълум бўлди (4-расм. С).

“G.darwinii Watt ғўза турининг фотопериодизм сезувчанлиги

асосида экспериментал популяция яратиш” деб номланган тўртинчи
бобда ота-она формалари ва уларни дурагайлаш асосида олинган иккинчи

18

ҳамда учинчи авлод ўсимликларининг молекуляр-генетик таҳлил натижалари
батафсил ёритиб берилган.

Ота-она генотипларни танлаш ва уларни тавсифлаш.
Ғўзада фотопериодизм сезувчанлик белгиси бўйича сегрегацияланувчи

тажриба популяцияларини яратиш учун ота-она генотиплари сифатида
ғўзанинг G.darwinii Watt (фотопериодизмга сезувчан бўлган) ёввойи тури
ҳамда унинг мутант (фотопериодизмга сезувчан бўлганмаган) линиясидан
фойдаланилди. Мутант линия ва уларнинг бошланғич манбалари ғўзанинг
гермплазма коллекциясидан олинган бўлиб, дала шароитида уларнинг
фотопериодизм сезувчанлиги ва морфобиологик белгилари ўрганилди.

Дурагайлаш ишларини олиб бориш ҳамда F

2

ва F

3

авлодларини яратиш.

Дурагайлаш ишлари 2006 йилги дала тажрибаларида умум-қабул

қилинган услубият асосида олиб борилди. Дурагайлаш жараёнида ёвойи
шакл она генотип сифатида, мутант линия эса ота генотип сифатида
ишлатилди. Ёввойи шакл ёруғлик давомийлиги қисқартирилган махсус
камерага жойлаштирилган Вагнер идишларида ўстирилди ва гул очилишидан
бир кун олдин кастрация (чангчилардан ҳоли) қилинди.

Четдан чангланишнинг олдини олиш мақсадида кастрация қилинган

гуллар чатиштириш ўтказгунга қадар юмшоқ (папирос) қоғозидан
тайёрланган қопчалар билан ёпиб қўйилди. Кейинги куни чатиштириш
ишлари олиб борилди ва уруғланган оналик муртаги тушиб кетмаслиги учун
қоғоз қопча билан қайта ёпиб қўйилди.

2007 йилда F

1

авлод дурагайлари дала тажриба учаскасида ўстирилди

ва улардан иккинчи (F

2

) авлод дурагайларини олиш мақсадида ўз-ўзига

чатиштириш ишлари олиб борилди. Дурагайларни ўз-ўзига чатиштиришда
ҳам юмшоқ қоғоздан тайёрланган қопчалардан фойдаланилди. Олинган F

2

авлод дурагайларининг фотопериодик гуллаши молекуляр-генетик усуллар
ёрдамида ўрганиб чиқилди.

F

2

ва F

3

авлодларида фотопериодизм сезувчанлик белгисини фенотипик

баҳолаш.

2008-2009 йилларда F

2

авлод дурагайларидан 129 индивид ҳамда F

3

авлод дурагайларидан 132 та дурагай ва уларнинг ота-она линиялари
шунингдек, F

1

авлод дурагайлари табиий (дала) шароитда ўстирилди ва

фенотипик жиҳатдан ўрганилди.

F

2

авлод дурагай намуналарининг ҳар бирида индивидуал тарзда

гуллаш даврининг бошланиши ва гуллаш давомийлиги (FT, FDR),
фотопериодизм сезувчанлиги (PPS), биринчи ҳосил шохининг баландлиги
(NFB) шунингдек, бутун вегетация давридаги шона ва кўсаклар сони (NBD,
NND) қайд этиб борилди (5-расм). Шу билан биргаликда, дурагайлар умумий
ва очилган кўсаклар сони (NBL, NOBL), симподиал ва моноподиал
шохларнинг миқдори (NMB, NSB), антациан куйиш даражаси (SA), асосий
поянинг тукланганлик даражаси (SH) ва ўсимликнинг баландлиги (РН) каби
бир нечта морфо-биологик белгилар бўйича баҳоланди (5-расм).

Кенг маъноли ирсийланиш (broad-sense heritability - H

2

) барча

ўрганилган белгилар бўйича 0,18 дан 0,93% гачани ташкил этди (2-жадвал).

19

Гуллаш

билан

боғлиқ

деярли

барча

белгилар

(гуллаш

муддати,

фотопериодизм сезувчанлик ва гуллаш давомийлиги) юқори даражада
ирсийланишга (0,89-0,93) эга эканлиги маълум бўлди (2-жадвал).

5-расм. F

2

авлод дурагайларида ўрганилган белгилар гистограммаси. Ота-она шакллари ва

F

1

дурагайининг ўрганилаётган белги бўйича ўртача қиймати стрелкалар ёрдамида

кўрсатилган. (

- ёввойи шакл,

- мутант линия ва

- F

1

авлод дурагайи.

Учинчи

авлод

дуругайларида

фотопериодизм

сезувчанлик

белгиларининг ирсийланиши гуллаш билан боғлиқ бўлган фақатгина тўртта
параметр;

гуллаш

муддати,

гуллаш

давомийлиги,

фотопериодизм

сезувчанлиги ва шоналар сони каби белгиларда ўрганилди. F

3

авлод

дурагайларидаги фенотипик кузатувлар натижасида 57,8% индивид июль

20

ойининг охиригача ва 39,2% дурагайлар 1-августдан 1-сентябрягача
гуллаганлиги, 3% дурагайлар эса фотопериодизмга кучли сезувчанликни
намоён этганлиги ва вегетация охирига қадар гулламаганлиги кузатилди (6-
расм).

2-жадвал.

F

2

популяциясида белгиларнинг кенг маъноли ирсийланиши ва генетик

ўзгарувчанлиги.

FT

FDR PPS NFB NBD NND NBL NOBL NFB NMB NSB SA SH

PH

P

1

0,00

0,00 0,00

2,7

0,00

3,35

0,00

2,7

2,55 2,17 0,00 0,00 8,37

P

2

3,4

5,2

0,49 0,69

7,85

2,27

2,34

2,69

0,69

1,07 2,27 0,53 0,38 8,16

F

2

23,13 24,37 2,55 4,97 26,54 6,59 10,88

1,43

4,97

3,77 8,31 0,7 0,87 38,25

V

g

21,43 21,77 2,31 1,92 22,62 2,11

9,71

0,08

1,92

0,68 5,01 0,44 0,68 25,8

H

2

0,93

0,89

0,9

0,39

0,85

0,32

0,89

0,06

0,39

0,18

0,6 0,62 0,78 0,67

*Эслатма: FT - гуллаш даври; NFB - биринчи ҳосил шохининг баландлиги; NBD - шоналар

сони; NND - кўсак сони; NMB - моноподиал шохлар миқдори; NSB - симподиал шохлар миқдори;
PPS - фотопериодизм сезувчанлик (PPS); NOBL - очилган кўсаклар сони; FDR - гуллаш
давомийлиги; SA - антоциан куйиш даражаси; SH - асосий поянинг тукланиши; PH - ўсимликнинг
баландлиги; P

1

- G. drawinii ёвойи тури; P

2

- G. drawinii мутант линияси; F

2

- иккинчи авлод

дурагайлари; V

g

- генотипик эффект; H

2

- кенг маъноли ирсийланиши.

6-расм. F

3

авлод дурагайларида ўрганилган белгилар гистограммаси. Ота-она шакллари ва

F

1

дурагайининг ўрганилаётган белги бўйича ўртача қиймати стрелкалар ёрдамида

кўрсатилган. (

- ёввойи шакл,

- мутант линия ва

- F

1

авлод дурагайи.

21

Ушбу хусусиятларнинг F

3

авлод дурагайларида “кенг маъно”даги

ирсийланиши 3-жадвалда келтирилган. Бу эса ўз навбатида асосий доминант
генлардан бирининг фотопериодизмга сезувчанликда иштирок этиши
мумкинлигидан далолат беради.

3-жадвал.

F

3

популяциясида белгиларнинг “кенг маъно”ли ирсийланиши ва

генетик ўзгарувчанлиги.

Шонанинг сони

(NBD)

Фотопериодизм

сезувчанлик (PPS)

Гуллаш муддати

(FT)

Гуллаш

давомийлиги

(FDR)

P

1

0,00

P

2

7,85

0,49

3,40

5,20

F

3

14,24

26

11,24

12,51

V

g

10,32

25,76

9,54

9,91

H

2

0,72

0,99

0,85

0,79

*Эслатма: P

1

– G. drawinii ёвойи шакли; P

2

– G. drawinii мутант линияси; F

3

–

учинчи авлод дурагайлари; V

g

– генотипик эффект; H

2

–

кенг маъноли ирсийланиш

(broad-

sense heritability).

Шундай қилиб, тадқиқотларимиз давомида олинган F

2

ва F

3

авлод

дурагайларининг фотопериодизмга сезувчанлиги ва шунингдек, бошқа бир
қатор морфо-биологик хусусиятлари ўрганилди.

Бешинчи, “Ғўзада молекуляр генотиплаш, генетик бирикканлик

картасини тузиш ва фотопериодик гуллаш билан ассоциацияланган
QTL-локусларини

карталаштириш”

бобида

қуйидаги

натижалар

келтирилган:

Молекуляр маркерлар ёрдамида ота-она генотипларининг генетик

полиморфизмини ўрганиш.

Фотопериодизм специфик популяция ота-она генотиплари ўртасидаги

полиморфизмни баҳолаш учун юқорида келтирилган 10 та фитохром (PHY)
ва HY5 генларининг ген-специфик CAPS праймерлари шунингдек, мавжуд
микросателлит маркерлар дунё коллекцияси 1060 та SSR праймерлари
ишлатилди. Генотиплаш учун 16 та СМ, 121 та JESPR, 136 та СIR, 161 та
BNL, 270 та NAU ва 308 та ТМВ праймер жуфтликларидан фойдаланилди (7-
расм). Ушбу маркерларнинг праймер жуфтликлари IDT компанияси
(Integrated DNA Technologies, Iowa, АҚШ) томонидан синтез қилинган.

Ота-она намуналарини генотиплаш натижасида, 10 та CAPS

маркерларидан 3 таси (30%) (PHYA1 CAPS, PHYB dCAPS ва Gh_HY5
dCAPS) полиморфизм намоён этди. Фойдаланилган SSR праймер орасида
CM SSR тўплами энг юқори полиморфизмни (68,75%) кўрсатди. 48 та GH
SSR маркерларидан 29 таси (60,4 %) ота-она генотиплари ўртасида
полиморфлиги (7, 8-расмлар.), қолган 19 таси (39,6%) мономорф эканлиги
аниқланди. Шу билан бирга BNL тўплами маркерлари аксинча 39,7%
полиморф ва 60,3% мономорфлиги кузатилди.

Фойдаланилган

микросателлит

маркерлар

тўплами

ичида

фотопериодизм сезувчан ёввойи шакл билан нейтрал-кун мутант линиясини

22

молекуляр даражада фарқлаш бўйича CIR SSR энг паст полиморфизмни
(4,6%) намоён этди. Тадқиқот ишларида фойдаланилган TMB SSR ҳамда
экспрессияланувчи микросателлит маркерлар EST (Expressed Sequence Tag)
SSR тўпламидан - NAU ҳам ёввойи шакл билан мутант линия ўртасида
полиморфизмнинг кучсиз (мос равишда 10 % ва 14,9%,) даражасини
кўрсатди.

7-расм. Ота-она генотиплари ўртасида молекуляр скринингга жалб этилган микросателлит

ва CAPS маркерлар бўйича маълумот.

8-расм. Ота-она генотиплари ўртасида генетик полиморфизмни аниқлаш. М – Молекуляр
оғирлик маркери, P

1

ва P

2

– ота-она генотиплари, F

1

– биринчи авлод дурагайлари. 1 – 18-

GН SSR праймерлар тўплами: 1-GH2, 2-GH27, 3-GH32, 4-GH34, 5-GH39, 6-GH48, 7-GH52,

8-GH54, 9-GH56, 10-GH75, 11-GH77, 12-GH82, 13-GH83, 14-GH98, 15-GH109, 16-GH110,

17-GH112, 18-GH118.

Тадқиқотларда фойдаланилган умумий (1060 SSR ва 10 та CAPS)

маркердан 212 та SSR (20%) ва 3 та CAPS праймери (30%) ота-она
генотиплари ўртасида полиморфизм намоён этди. Ушбу полиморф маркерлар
кейинчалик F

2

ва F

3

авлодини генотиплаш учун ишлатилди.

F

2

ва F

3

авлодларида генетик бирикканлик картасинини тузиш.

23

Генотиплаш натижасида олинган маълумотлар асосида, F

2

популяцияси

учун 1187,5 сM ва F

3

популяцияяси учун 875,4 сM узунликдаги молекуляр-

генетик бирикканлик картаси яратилди. 194 та маркер (LOD≥6)
мужассамлашган F

2

популяциясининг генетик бирикканлик картасида икки

маркер орасидаги ўртача масофа 6.49 сМ ни ташкил этди. Ушбу карта 25 та
бирикканлик гуруҳини ўз ичига олиб, ғўзанинг 23 та хромасомасини намоён
этди. Унга кўра ғўзанинг фақат 9- ва 26-хромасомалари иккитадан,
қолганлари эса биттадан бирикканлик гуруҳларини ташкил қилди (4-5
жадваллар).

4-жадвал.

Карталаштирилган ва карталаштирилмаган SSR ва CAPS маркерлари

ҳақида маьлумот.

№

Фойдаланилган

ДНК маркерлари

тури ва тўплами

F

2

популяциясида

F

3

популяциясида

Карталаштирил-

ган маркерлар

сони

Карталаштирил-

маган маркерлар

сони

Карталаштирил-

ган маркерлар

сони

Карталаштирил-

маган маркерлар

сони

1

BNL SSR

59

5

45

19

2

CIR SSR

4

2

3

CM SSR

11

0

11

0

4

GH SSR

25

4

18

11

5

JESPR SSR

26

3

23

6

NAU SSR

25

2

17

10

7

TMB SSR

41

5

38

8

CAPS

3

0

3

0

Жами:

194

21

158

57

F

3

авлодининг молекуляр генетик бирикканлик картаси аниқлилик

даражаси LOD = 6 ва ундан юқори бўлган 158 та маркерни ўз ичига олади. F

2

популяциясидан фарқли равишда, ушбу карта 24 та бириккан гуруҳини ўз
ичига олган ғўзанинг 18 та хромосомасидан ташкил топди (маркерлар
орасидаги ўртача масофа - 5,54 сМ). 21 та F

2

популяцияси бирикканлик

таҳлилида ва 57 та маркер F

3

авлод дурагайлари бирикканлик картасини

тузишда иштирок этмаганлиги аниқланди (4-, 5-, ва 6-жадваллар).

F

2

популяцияси бирикканлик гуруҳлари орасида маркерлар билан энг

тўйинган гуруҳ БГ.05 (5-хр. – 20 та маркер, узунлиги - 112,6 см) эканлиги,
аксинча БГ.04, БГ.08 ва БГ.17 (тегишли равишда 4-, 9- ва 18-хромасомалар)
гуруҳлари атиги 3 тадан маркерларга эгалиги, генетик масофаси энг калта
бирикканлик гуруҳи эса БГ.16 эканлиги (8,8 сМ) кузатилди (5-жадвал).

5-жадвал.

F

2

популяциясида бирикканлик гуруҳлари ва хромасомалар ҳақида

маьлумот.

№

Бирикканлик гуруҳлари ва

хромосомалар

Маркерланган

локуслар сони

Картанинг умумий

узунлиги (cM)

Картанинг ўртача

масофаси/маркер

1

БГ.01 (Хр.01)

7

53,6

7,66

2

БГ.02 (Хр.02)

4

22,6

5,65

3

БГ.03 (Хр.03)

5

32,8

6,56

4

БГ.04 (Хр.04)

3

29,8

9,93

5

БГ.05 (Хр.05)

20

112,6

5,63

24

№

Бирикканлик гуруҳлари ва

хромосомалар

Маркерланган

локуслар сони

Картанинг умумий

узунлиги (cM)

Картанинг ўртача

масофаси/маркер

6

БГ.06 (Хр.06)

6

55,3

9,22

7

БГ.07 (Хр.09a)

4

8,9

2,23

8

БГ.08 (Хр.09b)

3

22,1

7,37

9

БГ.09 (Хр.10)

11

29,1

2,65

10

БГ.10 (Хр.11)

7

41,0

5,86

11

БГ.11 (Хр.12)

9

82,8

9,20

12

БГ.12 (Хр.13)

6

37,9

6,32

13

БГ.13 (Хр.14)

4

26,2

6,55

14

БГ.14 (Хр.15)

14

60,0

4,29

15

БГ.15 (Хр.16)

10

37,3

3,73

16

БГ.16 (Хр.17)

4

8,8

2,20

17

БГ.17 (Хр.18)

3

40,4

13,47

18

БГ.18 (Хр.19)

18

101,6

5,64

19

БГ.19 (Хр.20)

10

46,2

4,62

20

БГ.20 (Хр.21)

8

88,5

11,06

21

БГ.21 (Хр.23)

6

75,5

12,58

22

БГ.22 (Хр.24)

8

28,5

3,56

23

БГ.23 (Хр.25)

6

23,5

3,92

24

БГ.24 (Хр.26a)

14

101,8

7,27

25

БГ.25 (Хр.26b)

4

20,2

5,05

Жами:

194

1187,0

6,49

F

3

популяцияси бирикканлик картасида тўртта хромасомада иккита ва

битта хромасомада учта бирикканлик гуруҳлари аниқланди (6-жадвал).
Маркерлар зичлиги бўйича энг тўйинган гуруҳ ўн биринчи бирикканлик
гуруҳи – БГ.11 (15-хр. 14 та маркер), ва аксинча БГ.04 эса маркерлар сони энг
кам бўлган бирикканлик гуруҳи эканлиги кузатилди (6-жадвал).

Шундай қилиб, 115 та SSR ва 3 та CAPS маркерлари ёрдамида олиб

борилган тадқиқотлар ва бугунги кунгача шу йўналишда чоп этилган илмий
мақолалар асосида ушбу маркерларнинг специфик ғўза хромасомалари
бўйича тахминий позицияси аниқланди.

6-жадвал.

F

3

популяциясида бирикканлик гуруҳлари ва хромасомалар ҳақида

маьлумот

№

Бирикканлик гуруҳлари

ва хромосомалар

Маркерланган

локуслар сони

Картанинг умумий

узунлиги (cM)

Картанинг ўртача

масофаси/маркер

1

БГ.01 (Хр.01)

6

48,3

8,1

2

БГ.02 (Хр.03)

5

24,8

5,0

3

БГ.03 (Хр.04)

3

46,9

15,6

4

БГ.04 (Хр.05)

11

55,9

5,1

5

БГ.05 (Хр.06)

5

29,0

5,8

6

БГ.06 (Хр.10)

10

40,3

4,0

7

БГ.07 (Хр.11a)

6

30,5

5,1

8

БГ.08 (Хр.11b)

3

4,4

1,5

9

БГ.09 (Хр.12)

9

80,5

8,9

10

БГ.10 (Хр.14)

4

28,8

7,2

11

БГ.11 (Хр.15)

14

71,0

5,1

12

БГ.12 (Хр.16a)

9

14,1

1,6

25

13

БГ.13 (Хр.16b)

3

10,1

3,4

14

БГ.14 (Хр.19a)

6

28,6

4,8

15

БГ.15 (Хр.19b)

12

100,5

8,4

16

БГ.16 (Хр.20a)

4

28,6

7,2

17

БГ.17 (Хр.20b)

9

39,3

4,4

18

БГ.18 (Хр.21)

7

52,8

7,5

19

БГ.19 (Хр.23)

3

36,7

12,2

20

БГ.20 (Хр.24)

8

36,2

4,5

21

БГ.21 (Хр.25)

5

5,5

1,1

22

БГ.22 (Хр.26a)

3

25,3

8,4

23

БГ.23 (Хр.26b)

4

14,0

3,5

24

БГ.24 (Хр.26c)

9

23,3

2,6

Жами:

158

875,4

5,54

Тадқиқотларимизнинг кейинги босқичи “фотопериодик гуллаш”

белгиси билан локусларнинг аллел таркиби ўртасидаги миқдорий
боғлиқликларни ўрганишга қаратилди. Фотопериодик гуллаш бўйича
сегрегацияланган F

2

ва F

3

авлод дурагайлари жами 212 та SSR ҳамда учта

CAPS маркерлари бўйича генотипик маълумотлар асосида QTL таҳлили
ўтказилди.

F

2

авлодида ғўзанинг фотопериодик гуллаш билан ассоциация бўлган

QTL-локусларини карталаштириш.

Полиморфик SSR маркерлар ҳамда “фотопериодик гуллаш” белгиси

ўртасидаги ўзаро боғлиқликни аниқлаш учун, фотопериодизм сезувчанлиги
турли даражада бўлган 129 та иккинчи авлод дурагайлари танлаб олинди. F

2

популяциясида QTL таҳлили ўтказилганда ўрганилган 13 та белгилар ичида
“умумий

кўсаклар

сони”

белгиси

генетик

локуслар

билан

асоцияланмаганлиги кузатилди.

Умумий ҳисобда, тадқиқ қилинган 12 та морфо-биологик белгилар

билан жами 27 та QTL-локусларининг генетик бирикканлиги аниқланди (7-
жадвал). Ўз навбатида, композицион интервал карталаштиришга кўра, 27 та
QTL дан 13 таси ғўза фотопериодизм сезувчанлиги билан бевосита ва
билвосита алоқадор бўлган 6 та гуллаш белгиларига генетик бирикканлиги
аниқланди (LOD≥2,4) (p≤0,05). Ушбу локуслар ғўзанинг 5-, 12-, ва 26-
хромасомаларга тўғри келди ва фотопериодик гуллаш билан боғлиқ бўлган
белгиларнинг 18% дан 93% гача генетик вариациясини намоён этди.

7-жадвал.

F

2

популяциясида идинтификация қилинган QTL-локуслари ва SSR

маркерлари бўйича маълумот

№ QTL

ГС

(Хр.)

Бириккан

маркерлар

Позицияси

(cM)

LOD

Адабиётлар ва ҳаволалар

Маркернинг бошқа

белгиларга ассоциацияси ва

у жойлашган хромосома

Ҳаволалар

Фотопериодик гуллаш белгилари билан ассоциацияланган QTL-локуслари

1 qNND

БГ.01

(Хр.01)

JESPR289_90-
TMB0062_280

7.36-16.35

3.31

Тола узунлиги (Хр.01)

Shen et al., (2011)

2 qNFB

БГ.04

(Хр.04)

GH117_230-

BNL2572_240

11.80-29.80

3.1

Тола узунлиги (Хр.04)

Qin et al., (2015)

26

№ QTL

ГС

(Хр.)

Бириккан

маркерлар

Позицияси

(cM)

LOD

Адабиётлар ва ҳаволалар

Маркернинг бошқа

белгиларга ассоциацияси ва

у жойлашган хромосома

Ҳаволалар

3

qPPS

БГ.05

(Хр.05)

CIR373_175-

NAU3212_190

0.00-11.72

2.74

Тола чиқими (Хр.05)

Wu et al., (2009)

4 qNBD

БГ.05

(Хр.05)

NAU3014_210-

NAU861_215

42.90-45.20 2.74

-

5 qNFB

БГ.05

(Хр.05)

GH83_135-

BNL542_260

60.90-73.10 3.45

Тола ингичкалиги (Хр.05)

Yu et al., (2014)

6

qPPS

БГ.11

(Хр.12)

BNL3835_195-

NAU1278_240

32.27-40.55 3.45

-

7 qNND

БГ.20

(Хр.21)

CM23_115-

TMB2038_125

14.40-30.20 4.96

Вертициллёзли вилтга

чидамлилик

Bolek et al.,

(2005)

8 qFDR

БГ.24

(Хр.26)

BNL840_160-
JESPR92_195

39.10-39.40 4.24

Тола узунлиги

Abdurakhmonov

et al., (2009)

9 qNFB

БГ.24

(Хр.26)

BNL840_160-
JESPR92_195

39.10-39.40 4.33

-

10 qNFB

БГ.24

(Хр.26)

NAU3006_220-

NAU2913_245

40.00-70.30 5.51

-

11 qFDR

БГ.24

(Хр.26)

NAU3006_220-

NAU2913_245

40.00-70.30

5.7

-

12 qPPS

БГ.24

(Хр.26)

NAU3006_220-

NAU2913_245

40.00-70.30 7.20

-

13

qFT

БГ.24

(Хр.26)

BNL341_130-

NAU2750_175

76.30-80.90 2.57

Чигит оғирлиги (Хр.26)

Wu et al., (2009)

Морфо-биологик белгилар билан ассоциацияланган QTL-локуслари

14

qPH

БГ.01

(Хр.01)

TMB0062_280-

BNL3888_180

16.35-27.82 2.53

Тола узунлиги (Хр.01)

Shen et al., (2011)

15

qSA

БГ.07

(Хр.09)

GH98_128-

GH112_160

0.00-2.00

2.7

-

16

qSA

БГ.08

(Хр.09)

BNL1414_135-

BNL4028_140

17.20-22.10 3.31

Тола узунлиги (Хр.23)

Wang et al.,

(2011)

17

qSH

БГ.11

(Хр.12)

NAU5047_230-

CIR148_155

7.20-17.40

3.2

Тола элонгацияси

(Хр.12)

Zang et al., (2009)

18 qNOBL

БГ.12

(Хр.13)

BNL1495_200-

BNL3623_240

0.00-7.80

2.93

Тола чиқиши (Хр.13)

Wu et al., (2009)

19

qPH

БГ.19

(Хр.20)

GH54_160-

BNL3948_95

15.70-19.30 2.55 Толанинг бир хиллиги (Хр.20)

Wang et al.,

(2015)

20 qNSB

БГ.19

(Хр.20)

BNL169_210-

GH48_96

1.90-2.80

3.28

-

21

qPH

БГ.20

(Хр.21)

CM23_115-

TMB2038_125

14.40-30.20 5.85

Вертициллёзли вилтга

чидамлилик

Bolek et al.,

(2005)

22 qNSB

БГ.20

(Хр.21)

CM23_115-

TMB2038_125

14.40-30.20 3.53

Вертициллёз вилтга

чидамлилиги

Bolek et al.,

(2005)

23

qSA

БГ.21

(Хр.23)

TMB1701_180-

BNL686_145

46.60-75.40 2.76

Тола микронейри

(Хр.23)

Li et al., (2013)

24 qNOBL

БГ.22

(Хр.24)

BNL2568_150-

GH171_285

11.50-13.70 2.72

-

25 qNMB

БГ.24

(Хр.26)

BNL840_160-

NAU3006_220

39.10-40.00 3.25

-

26 qNSB

БГ.24

(Хр.26)

BNL840_160-

NAU3006_220

39.10-40.00

3.7

-

27

№ QTL

ГС

(Хр.)

Бириккан

маркерлар

Позицияси

(cM)

LOD

Адабиётлар ва ҳаволалар

Маркернинг бошқа

белгиларга ассоциацияси ва

у жойлашган хромосома

Ҳаволалар

27 qNSB

БГ.24

(Хр.26)

NAU3006_220-

NAU2913_245

40.00-70.30 4.42

-

*Эслатма: q – QTL маъносини билдириб, ундан кейин ўрганилган белгиларнинг шартли

қисқартмалари келади; FT - гуллаш даври; NFB - биринчи ҳосил шохининг баландлиги; NBD -
шоналар сони; NND - кўсак сони; NMB - моноподиал шохлар миқдори; NSB - симподиал шохлар
миқдори; PPS - фотопериодизм сезувчанлик (PPS); NOBL - очилган кўсаклар сони; FDR - гуллаш
давомийлиги; SA - антоциан куйиш даражаси; SH - асосий поянинг тукланиши; PH - ўсимликнинг
баландлиги;

Шуни таъкидлаш лозимки, индуцирланган мутагенез носпецифик

ҳисобланиб, тасодифий равишда мутант генотиплар геномида фотопериодик
гуллаш билан боғлиқ ёки боғлиқ бўлмаган кўплаб мутацияларни келтириб
чиқариши мумкин. Фотопериодизм сезувчанлик белгисига юқори LOD-балл
(7,2) билан генетик бириккан QTL-локуси ғўзанинг 26-хромосомасида
идентификация қилинди (9-расм вa 7-жадвал).

Бундан ташқари, 26-хромосомада “гуллаш давомийлиги” кўрсаткичи

билан боғлиқ бўлган иккита (LOD = 5,2 вa 7,7) ҳамда “гуллаш муддати”
билан ассоциацияланган 1 та QTL (LOD = 2.57) локуси топилди (9-расм вa 7-
жадвал).

Шунингдек, QTL таҳлилида биринчи ҳосил шохининг баландлиги

(NFB), шоналар (NBD) ва очилган кўсаклар сони (NOBL) каби ғўзанинг
гуллаш ва/ёки пишиб етилиши билан ассоциацияланган локуслар ҳам
идентификация қилинди. Ушбу QTL-локуслари ўрганилган белгиларнинг у
ёки бу даражадаги (6% дан 85% гача) генетик вариациясини белгилади (2-
жадвал). Шундай қилиб, “шона ва очилган кўсаклар сони” (NBD ва NOBL)
билан ассоциацияланган биттадан QTL-локуслари 5- ва 13-хромосомаларда
топилган бўлса (9-расм вa 7-жадвал), “биринчи ҳосил шохининг баландлиги”
(NFB) белгисига LOD≥3,1 балл билан генетик бириккан 4 та QTL 4-, 5- ва 26-
хромосомаларда жойлашганлиги аниқланди (9-расм вa 7-жадвал).

Ўрганилган “бўғимлар сони” кўрсаткичи билан бириккан QTL-

локуслари 1- ва 21-хромосомаларда юқори ишончлилик даражаси (LOD=3,31
ва 4,96) билан аниқланди (9-расм вa 7-жадвал).

Юқоридагилардан ташқари 26-хромосомада симподиал ва моноподиал

шохлар сони каби ғўзада муҳим ҳисобланадиган морфобиологик белгилар
билан ассоциацияланган 3 та QTL-локуслари мавжудлиги аниқланди. Ушбу
QTL регионларига мазкур белгиларнинг 18% дан 60% гача генетик
вариацияси тўғри келди.

Ўсимликларнинг муҳим морфологик хусусиятлардан бири – бу барг

юзасида жойлашган трихомалар миқдори (100-150 дона вa ундан ортиқ/см

2

)

ва поянинг тукланганлик даражаси бўлиб, улар сўрувчи зараркунандаларга

28

қарши ҳимоя воситасидир. Тадқиқотларимизда поянинг тукланганлик
даражаси билан ассоциацияланган QTL-локуси 11-бирикканлик гуруҳида
(LOD = 3,2) топилди. Hou et al., (2013) маълумотларига кўра, ғўзанинг
G.hirsutum ва G.tomentosum турларини дурагайлаш натижасида олинган
карталаштириш популяциясида “барг юзасининг тукланганлиги” локуслари
генетик картанинг 6-хромосомасида жойлашган бўлиб, бизнинг натижалар
бунга мос келади (7-жадвал).

29

9-расм. F

2

популяциясида ғўзанинг фотопериодизм сезувчанлиги ва бошқа морфо-

биологик белгилари билан ассоциацияланган QTL-локуслари генетик картадаги

жойлашуви.

Ғўзанинг F

3

авлодида фотопериодик гуллаш билан боғлиқ QTL-

локусларини карталаштириш.

F

3

популяцияда фотопериодик гуллаш белгилари билан боғлиқ бўлган

11 та QTL ҳудулари аниқланди. Улардан 4 таси “гуллаш давомийлиги”, 3
тадан QTL-локуслари “фотопериодизм сезувчанлик” ва “шоналар сони”
белгилари билан ҳамда биттаси “гуллаш муддати” билан генетик бириккан
(8-жадвал).

8-жадвал.

Идентификация қилинган QTL-локуслари ва SSR маркерларнинг F

3

популяцисида геном бўйича тақсимланиши

№ QTL ГС (Хр.)

Бириккан

маркерлар

Позиция
лар (cM)

LOD

Иқтибос ва адабиётлар

Маркернинг бошқа

белгиларга ассоциацияси

ва у жойлашга хромосома

Иқтибос

1 qNBD

БГ.08

(Хр.11)

JESPR296_205-

NAU1014_175

3.20-15.50 3.39

Тола элонгацияси (Хр.11)

Shen et al., (2007)

2

qPPS

БГ.08

(Хр.11)

JESPR296_122-

NAU1014_175

3.20-15.50 4

Тола элонгацияси (Хр.11)

Shen et al., (2007)

3 qFDR

БГ.08

(Хр.11)

PhyA1_122-

BNL625_130

3.20-16.90 3

Тола узунлиги

Kushanov et al.,

(2016)

4

qFT

БГ.12

(Хр.15)

BNL2920_155-

JESPR152_175

0.00-2.80 3.22

Биринчи ҳосил шохининг

баландлиги (Хр.15)

Guo et al., (2008)

5 qNBD

БГ.12

(Хр.15)

BNL2920_155-

TMB1660_210

0.00-16.54 2.66

Биринчи ҳосил шохининг

баландлиги (Хр.15)

Guo et al., (2008)

6 qFDR

БГ.15

(Хр.19)

TMB1599_135-

NAU3935_230

2.29-40.67 3.72

-

7

qPPS

БГ.15

(Хр.19)

TMB1599_135-

NAU3935_230

2.29-40.67 3.50

-

8 qFDR

БГ.20

(Хр.24)

BNL1521_140-

BNL2616_145

0.00-5.10 3.49

Тола микронейри

Shen et al., (2005)

9 qNBD

БГ.20

(Хр.24)

BNL1521_140-

BNL2568_230

2.29-40.67 3.36

Тола микронейри

Shen et al., (2005)

10 qFDR

БГ.22

(Хр.26)

JESPR92_195-

BNL3510_135

17.30-

35.07

3.54

Тола узунлиги

Abdurakhmonov

et al., (2009)

11 qPPS

БГ.22

(Хр.26)

JESPR92_195-

BNL3510_135

17.30-

35.07

2.57

Тола узунлиги

Abdurakhmonov

et al., (2009)

8-жадвалда келтирилган маълумотлардан яратилган генетик картада

PHYA вa PHYB генлари мос равишда ғўзанинг 11- ва 10-хромосомаларида
жойлашганлигини кўриш мумкин (10-расм).

Таҳлиллар натижаларига кўра ген-специфик PHYA1 CAPS маркери

ғўзанинг “фотопериодизм сезувчанлик”, “гуллаш муддати” ва “кўсаклар сони”
белгиларига LOD ≥ 3,0 билан генетик бирикканлиги маълум бўлди (10-расм ва
8-жадвал). Аниқланган QTL-локуслар юқорида кўрсатилган белгиларнинг 72-
99% генетик вариацияни кўрсатди. Шу билан бирга, 10-хромосомада

30

жойлашган фитохром B генининг тадқиқ қилинаётган белгиларга
ассоциацияси аниқланмади. Шуни таъкидлаш лозимки, ғўзанинг PHYA1 RNAi
соматик регенерант ўсимлиги, яъни фитохром А генининг генетик
манипуляция қилинган варианти кучли илдиз ва бошқа вегетатив
органларининг ўсиши билан бирга эрта гуллашни кўрсатди, бу эса ўз
навбатида фитохромлар билан ғўзанинг фотопериодик гуллаши ўртасидаги
боғлиқликларнинг мавжудлигини яна бир бор тасдиқлайди.

10-расм. F

3

популяциясида ғўзанинг фотопериодизм сезувчанлиги билан

ассоциацияланган QTL-локуслари генетик картадаги жойлашуви.

F

2

популяциясидан фарқли ўлароқ, учинчи авлод дурагайларида

“гуллаш муддати”, ҳамда “шоналар сони” белгиларини бошқарувчи QTL
ҳудудлари ғўзанинг 15-хромосомасида аниқланди (10-расм ва 8-жадвал). 19-

31

хромосомада “фотопериодизмга сезувчанлик” ва “гуллаш давомийлиги”
билан боғлиқ бўлган QTL аниқланди.

Ғўзанинг 24-хромосомасида “фотопериодизмга сезувчанлик” белгиси

билан боғлиқ бўлган яна бир QTL-локус аниқланди. Бундан ташқари, ушбу
хромосомада “шоналар сони” белгиси билан боғлиқ бўлган QTL-локуси ҳам
аниқланди (10-расм ва 8-жадвал). Аниқроқ айтганда, ғўзанинг учинчи авлод
дурагайларида

худди

F

2

популяциясидаги

каби

“фотопериодизмга

сезувчанлик” ва “шоналар сони” белгилари билан боғлиқ бўлган QTL-
локуслари

ўсимликнинг

24-хромосомасида

жойлашганлигини

кўриш

мумкин.

Шундай қилиб, G.darwinii Watt турининг ёввойи (фотопериодизм

сезувчан) шакли билан мутант (кун-нейтрал) линияларини ўзаро чатиштириш
натижасида олинган F

2

ва F

3

популяцияларини фотопериодик гуллаш билан

боғлиқ локуслар карталаштирилди ва асосий QTL ларнинг муайян
хромосомаларда жойлашуви аниқланди.

Олтинчи боб, “Номзод-генларни аниқлаш учун QTL маркер

ҳудудларининг

биоинформатик

таҳлили”да

қуйидаги

натижалар

келтирилган:

In silico ПЗР таҳлили.
Фотопериодизм

сезувчанлик

билан

боғлиқ

аксарият

QTL-

локусларининг 24-бирикканлик гуруҳида (26-хромосома) топилганлиги
сабабли айнан шу гуруҳдаги маркерлар in silico таҳлил қилинди.

In silico ПЗР таҳлили натижаларига кўра ушбу бирикканлик гуруҳидаги

14

та

ДНК-маркерларидан

(11-расм)

10

таси

виртуал

тарзда

амплификацияланди

ва

ушбу

амплификация

қилинган

маркернинг

саккизтаси 24-хромосомага (Dt_chr8) тегишли эканлиги аниқланди (11-расм).

Бирикканлик гуруҳининг бошланишида (0,0 сМ) жойлашган NAU4925

макери 24-хромосоманинг гомологи ҳисобланувчи 8-хромомсомага (At_chr8)
тегишли эканлиги аниқланди (9-жадвал). CIR039 праймери ҳар икки
хромосомада ҳам амплификация қилинган (At_chr8 ва

Dt_chr8).

11-расм. Генетик картада QTL ҳудудларининг жойлашиши ва ғўзанинг G.hirsutum L. тури

геномидаги уларнинг позицияси.

32

Бундан ташқари, CIR039 ва BNL840 маркерларининг бирикканлик

генетик картасида айнан битта позицияда (39,1 сМ) жойлашганлиги ва бу
икки маркер биргаликда виртуал ампликоннинг бошланишида 89
нуклеотидга ва охирида 79 нуклеотидга фарқ қилувчи 24-хромосомадаги
геном ҳудудини маркерлаши аниқланди (9-жадвал).

4- ва 5-бирикканлик гуруҳларида (4- ва 5-хромосомалар) жойлашган

яна иккита; BNL2572 ва BNL3992 маркерлари ҳам in silico таҳлилига жалб
этилди. QTL таҳлили натижаларига кўра бу маркер локуслари “биринчи
ҳосил шохининг баландлиги” белгиси билан ассоциацияланган. In silico
таҳлили натижаларига биноан бу икки маркер G.hirsutum геномининг бошқа
хромосомаларида жойлашганлиги маълум бўлди (9-жадвал. 12-расм). Қуйида
келтирилган жадвалда (9-жадвал) ушбу маркерлар орасидаги масофа
G.hirsutum геномидаги нуклеотидларда (in silico ПЗР асосида) ҳамда
G.darwinii тури F

2

популяцисидаги сантиморганда келтирилган.

9-жадвал.

QTL маркерларни аниқлаш бўйича умумий жадвал

#

QTL

ҳудуди

Маркернинг

G.darwinii F

2

популяцияси

генетик

бирикканлик

картасидаги

позицияси (сМ)

G.hirsutum

геномидаги

позицияси

Геномдаги

виртуал

ампликон

бошидаги

нуклеотид
позицияси

Геномдаги

виртуал

ампликон

охиридаги
нуклеотид
позицияси

Виртуал

ампликон

ўлчами

(ж.а.)

1 BNL3510

38.7 (26)

Dt_chr8 (24)

26 233 560

26 233 695

136

2 BNL3816

38.8 (26)

Dt_chr8 (24)

8 601 784

8 601 982

199

3 JESPR92

39.1 (26)

Dt_chr8 (24)

18 396 806

18 397 937

1132

4 BNL840

39.1 (26)

Dt_chr8 (24)

9 249 057

9 249 206

150

5 CIR391

39.1 (26)

Dt_chr8 (24)

26 233 589

26 233 689

101

6 CIR039

39.1 (26)

Dt_chr8 (24)

9 248 968

9 249 127

160

7 NAU2913

70.3 (26)

Dt_chr8 (24)

41 951 013

41 951 248

236

8 BNL341

76.3 (26)

Dt_chr8 (24)

42 973 849

42 973 980

132

9 NAU4925

0.0 (26)

At_chr8 (08)

42 744 792

42 744 931

140

10 CIR039

39.1 (26)

At_chr8 (08)

19 241 701

19 241 895

195

11 BNL2572

29.8 (04)

At_chr12 (12)

51 670 462

51 670 711

250

12 BNL3992

59.1 (05)

At_chr9 (09)

37 244 121

37 244 267

147

Бундан ташқари, геномнинг маркерланган ҳудудларида айнан

“фотопериодик гуллаш” белгисига жавобгар бўлган генни аниқлаш,
шунингдек генетик картанинг информативлигини ошириш мақсадида 24-БГ
дан CIR039, BNL840, 4-БГ дан BNL2572 ҳамда 5-БГ дан BNL3992
фланкирланган маркер локусларининг қўшимча худудлари аннотирланди. Бу
худудларнинг узунлиги маркерланган локуснинг пастки (down stream) ва
тепа (up stream) томонидан 100 000 нуклеотидни ўз ичига олди. Бу геном
худудлари ген/оқсил - номзодлар таҳлили учун фойдаланилди.

AUGUSTUS веб-иловаси ёрдамида генларни башорат қилиш.

33

Фотопериодик гуллаш белгисига номзод генларни башорат қилиш

AUGUSTUS веб - иловаси ёрдамида амалга оширилди. CIR039 ҳамда
BNL840 маркерлари томонидан маркерланган худудлар какао (Theobroma
cacao L.) ўсимлиги геном маълумотлар баъзасидан фойдаланиб таҳлил
қилинганда 4 та номзод ген аниқланди. Хусусан, 6 та номзод ген BNL2572
микросателлит ҳудуди ёрдамида ва яна 10 та ген BNL3992-локусини ва унинг
фланкирланган ҳудудларини қамраб олган участкаларда аниқланди.
Идентификация қилинган QTL ҳудудлар ва какао геном маълумотлар
баъзаси ёрдамида ғўза геномидаги мазкур участкалардан экспрессия бўлиши
мумкин бўлган жами 20 та ген аниқланди. Баъзи амплификацияланган генлар
транскрипция ва шунингдек, транскрипт вариантларига ҳам эга бўлганлиги
сабабли олинган аминокислоталар кетма-кетлигини умумий миқдорини 24
тага тенглаштириш мумкин.

BLAST таҳлили.
Сўнгра, BLAST веб-ресурсининг BLASTP (кетма-кетликларнинг жуфт

қиёсланиши) алгоритми ёрдамида ушбу 24 та аминокислота кетма-
кетлигининг ҳар бири оқсил кетма-кетликлари баъзасидан уларнинг
гомологларини қидириш учун фойдаланилди. Таҳлил натижасига кўра,
виртуал аминокислоталар кетма-кетлигини бошқа организмлар маълум
оқсиллар базаси билан қиёсий таҳлил қилиш асосида “фотопериодик гуллаш”
белгисининг шаклланишида иштирок этиш эҳтимоллиги мавжуд бўлган
ғўзадаги оқсилларнинг аниқланишига эришилди. Келгусидаги тадқиқотлар
учун энг мақбул номзод ген/оқсил α-суббирлигини кодловчи казеин киназа II
гени эканлиги маълум бўлди.

Казеин киназа II – бу серин/треонин протеинкиназа бўлиб, асосан,

ўсимликларнинг турли физиологик жараёнларида, жумладан циркад
ритмида, ёруғликка нисбатан реакцияда, гормонал сигнални узатишда,
гуллаш муддати ва ҳужайра циклини назорат қилишда иштирок этади
(Moreno-Romero et al., 2011). Казеин киназа II (CK2) функсиясини тадқиқ
қилишда модель ўсимлик хисобланувчи арабидопсисда олиб борилган
тажрибалар, CK2 регулятор суббирликлардан бирининг керагидан ортиқ
экспрессияси қисқа кун шароитида эрта гуллашга олиб келиши аниқланган.
Бундан ташқари, CK2 циркад ритмининг юқори консерватив компоненти
шолида (Oryza sativa) циркад ритм осцилляторларининг (CCA1) ҳамда Late
Elongated

Hypocotyl

(OsLHY)

ларнинг

барқарорлигини

ижобий

таъминланиши исботланган.

BNL2572 микросателит маркери жойлашган ҳудудда эса аргинин

декарбоксилазани кодлайдиган ген аниқланди. Бу оқсил полиаминлар – барча
организмларда учрайдиган майда алифатик поликатион биосинтези биринчи
босқичларини катализлайди.

34

BNL3992 маркери аниқланган ҳудудда лаказза 9, 14, 15 ларни ва NAC-

домен тутувчи оқсилларни кодлайдиган ва номзод бўлиши мумкин бўлган
бир нечта генлар топилди. Лаказзалар – бу ароматик ва ноароматик
моддаларни

оксидловчи

реакцияларни

катализлайдиган,

шунингдек

ўсимликда лигнин синтезида қатнашадиган оксидазалардир.

Ўтказилган қатор тадқиқотлар асосида шу нарса маълум бўлдики,

илгари номаълум бўлган CIR039, BNL840, BNL341, BNL2572 ва BNL3992
маркерларини, улар маркерлаган ҳудудларда казеин киназы II α-суббирлиги,
аргинин декарбоксилаза, диамин-боғланган оқсилларни кодлайдиган ва
шунингдек, бир ёки бир нечта метоболик йўлларда иштирок этиш
эҳтимоллиги мавжуд бир қатор генлар топилганлиги сабабли уларни
потенциал бўлган функционал маркерлар сифатига қўшиш мумкин.

Шунингдек, ўтказган in silico таҳлил натижаларига мувофиқ

идентификация қилинган генлар тадқиқ қилинаётган фотопериодик гуллаш
ёки гуллаш муддати билан ассоциацияланган QTL ҳудудларида ген-
номзодлиги учун давогарлик қилиши мумкинлиги аниқланди. Келгусида
маркер локусларни аннотирлаган участкалар, номзод ген экспрессиясининг
ошиши ёки камайишини белгилайдиган ген маркерларини яратиш ва шу йўл
билан “генга асосланган селекция”га ўтиш асосида селекционер ишини
бирмунча соддалаштиради. Бундан ташқари, ўсимликлар биотехнологияси
учун номзод генларнинг аниқланиши амалий аҳамият касб этади.

Шундай қилиб, in silico ПЗР ва BLAST таҳлиллари ёрдамида ғўза

фотопериодик гуллаш механизимини таъминлашда бевосита ёки билвосита
иштирок этувчи ва умуман ўсимликнинг ривожланишида муҳим рол
ўйнайдиган истиқболли генлар аниқланди.

ХУЛОСА

“Ғўзада фотопериодик гуллашни бошқарувчи локус ва генларни QTL

карталаштириш” мавзусидаги докторлик диссертацияси бўйича олиб
борилган тадқиқот асосида қуйидаги хулосалар тақдим этилди;

1.

Фитохром А, В (PHYA, PHYB) ҳамда НY5 транскрипция фактори

ген кетма-кетликлари (секвенси) асосида ғўзанинг тетроплоид турида
генетик картани янги молекуляр маркерлар билан янада аниқроқ
карталаштириш ва янада бойитиш имконини берувчи ген-специфик
маркерлар яратилди.

2.

Тола сифатининг бошқарилишида PHYA, PHYB ва HY5

генларининг муҳим рол ўйнашини белгиловчи тола сифати белгиси билан
ушбу ген-специфик маркерлар ўртасида юқори ассоциация (LOD≥4)
мажудлиги аниқланди.

35

3.

Ғўзанинг

CS-B

линияларидан

фойдаланиш

орқали

бирикканликни генетик картасида PHYA, PHYB ва HY5 генларининг
хромосомадаги жойлашган ўрни аниқланди.

4.

G.darwinii L. ёввойи, фотопериодизм-сезувчан шакли ҳамда

радиацион мутагенез усули билан олинган нейтрал-кун мутант линиясини
ўзаро чатиштириш натижасида фотопериодик гуллаш бўйича сегрегацияланган
популяция яратилди. Олинган F

2

ва F

3

авлод дурагайларида фотопериодизм

сезувчанлик хусусиятини аниқлаш бўйича фенотипик кузатувлар олиб
борилди.

5.

SSR- ва ген-специфик CAPS-маркерлардан фойдаланиб ота-она

генотиплари ўртасидаги молекуляр-генетик полиморфизм аниқланди.
Молекуляр скринингга жалб этилган маркерларнинг умумий миқдорига
нисбатан 212 жуфт SSR (20%) ва уч жуфт CAPS праймерлари (30%) ота-она
генотиплари ўртасида полиморфик эканлиги аниқланди. Аниқланган
полиморф SSR маркерлар 386 та маркер локусларини амплификациялади.
Локуслар сони 2 дан 4 гача бўлиб, битта маркер ўртача 1,82 та локусга тўғри
келди.

6.

Идентификация

қилинган

QTL-локусларининг

“гуллаш

давомийлиги”, “гуллаш муддати”, “биринчи ҳосил шохи баландлиги”,
“шоналар сони”, “бўғимлар сони”, “ўсимлик бўйи”, “моноподиал ва
симподиал шохлар сони”, “антоциан куйиш интенсивлиги”, “поянинг
тукланганлиги” каби белгилар билан генетик бирикканлиги аниқланди.

7.

Аниқланган QTL-локусларда ва улар ёнида жойлашган гуллаш

бўйича номзод генлар In silico аннотирланди (тавсифланди) ва аниқланган
оқсилларнинг “фотопериодик гуллаш” да иштирок этиши мумкинлиги
аосланди.

36

НАУЧНЫЙ СОВЕТ ПО ПРИСУЖДЕНИЮ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ DSc.

29.08.2017.В.53.01 ПРИ ИНСТИТУТЕ ГЕНЕТИКИ И

ЭКСПЕРИМЕТАЛЬНОЙ БИОЛОГИИ РАСТЕНИЙ,

НАЦИОНАЛЬНОМ УНИВЕРСИТЕТЕ УЗБЕКИСТАНА

ЦЕНТР ГЕНОМИКИ И БИОИНФОРМАТИКИ

КУШАНОВ ФАХРИДДИН НЕЪМАТУЛЛАЕВИЧ

QTL КАРТИРОВАНИЕ ЛОКУСОВ И ГЕНОВ, КОНТРОЛИРУЮЩИХ

ФОТОПЕРИОДИЧЕСКОЕ ЦВЕТЕНИЕ ХЛОПЧАТНИКА

03.00.14 – Геномика, протеомика и биоинформатика

(биологические науки)

АВТОРЕФЕРАТ ДОКТОРСКОЙ (DSc) ДИССЕРТАЦИИ

ПО БИОЛОГИЧЕСКИМ НАУКАМ

ТАШКЕНТ – 2017

37

Тема докторской диссертации (DSc) зарегистрирована в Высшей аттестационной

комиссии при Кабинете Министров Республики Узбекистан за № B2017.2.DSc/B45.

Диссертационная работа выполнена в Центре геномики и биоинформатики.
Автореферат диссертации на трех языках (узбекский, русский, английский (резюме))

размещён на веб-странице Научного совета (www.genetika.uz) и Информационно-образовательном
портале «ZiyoNet» (www.ziyonet.uz).

Научный консультант :

Абдурахмонов Иброхим Юлчиевич

доктор биологических наук, профессор

Официальные оппоненты:

Мухамедов Рустам Султанович
доктор биологических наук, профессор

Ризаева Сафия Мамедовна

доктор биологических наук, профессор

Автономов Виктор Александрович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Ведущая организация:

Институт Биоорганической химии

Защита диссертации состоится «____» _____________ 2017 года в ____ часов на заседании

Научного совета DSc. 29.08.2017.В.53.01 при Институте генетики и экспериментальной биологии
растений, Национальном университете Узбекистана (Адрес: 111226, Ташкентская область,
Кибрайский район, п/о Юкори-Юз. Актовый зал Института генетики и экспериментальной
биологии растений. Тел.: (+99871) 264-23-90, факс (+99871) 264-22-30, e-mail: igebr@academy.uz,
genetics@uzsci.net, gen@inst.gov.uz.

С диссертацией можно ознакомиться в Информационно-ресурсном центре Института

генетики и экспериментальной биологии растений (зарегистрировано за № _____). Адрес: 111226,
Ташкентская область, Кибрайский район, п/о Юкори-Юз. Тел.: (+99871) 264-23-90.

Автореферат диссертации разослан «_____» _______________2017 года.
(реестр протокола рассылки №____ от «_____» _______________2017 года)

А.А. Нариманов

Председатель научного совета по присуждению
учёных степеней, д.с.х.н.

С.М. Набиев

Ученый

секретарь

научного

совета

по

присуждению учёных степеней, к.б.н., старший
научный сотрудник

З.Т. Буриев

Председатель научного семинара при научном
совете по присуждению учёных степеней, д.б.н.,
старший научный сотрудник

38

ВВЕДЕНИЕ (Аннотация докторской диссертации)

Актуальность и востребованность темы диссертации. Хлопчатник

возделывается в качестве прядильной культуры более чем в 70 странах мира

1

.

Глобальное изменение климата приводит к снижению урожайности и
ухудшению качества волокна хлопчатника, которая является одной из самых
важных мировых сельскохозяйственных культур. Одним из источников для
улучшения генетической базы, повышения урожайности и устойчивости к
биотическим и абиотическим стресс-факторам возделываемых сортов
является гермплазма диких видов хлопчатника. Однако, многие дикие и
примитивные разновидности хлопчатника, являются короткодневными
растениями, чувствительными к фотопериодизму. Поэтому на практике
широкое привлечение представителей гермплазмы диких видов в
селекционные программы усложняет работу селекционеров по всему миру.

Так как среди всех хлопкосеющих стран мира Узбекистан расположен

в самой северной зоне, важной задачей в сфере хлопководства Республики
является

обеспечение

созревания

хлопчатника

до

наступления

неблагоприятных погодных условий. В Стратегии действий по дальнейшему
развитию Республики Узбекистан

2

намечены задачи по созданию новых

сортов, приспособленных к местным почвенно-климатическим условиям. За
годы независимости отечественными учеными выведен ряд новых сортов с
высоким выходом и качеством волокна. Несмотря на это, повышение
скороспелости

сортов

хлопчатника,

по-прежнему,

остается

весьма

актуальной задачей.

Продуктивность, качество волокна и адаптируемость к почвенно-

климатическим условиям новых сортов хлопчатника тесно связаны с
высоким уровнем технологии их селекции. С появлением технологий
молекулярного картирования локусов количественных признаков - QTL
(Quantitative

Trait

Loci),

возможности

селекции

по

улучшению

сельскохозяйственных культур значительно расширились. Появилось новое
направление, так называемая «Маркер ассоциированная селекция» (МАС),
целью которой является замена селекции по фенотипу на селекцию на уровне
генотипа.

Привлечение

ценных

генов,

в

том

числе

и

генов,

детерминирующих раннее цветение МАС-технологией в селекционные
процессы, позволяет в перспективе генетически обогатить и улучшить
современные сорта хлопчатника и тем самым обеспечить страну
конкурентоспособной на мировом рынке продукцией. Эндемичный для
Галапагосских островов истинно дикий вид - Gossypium darwinii Watt с
тетраплоидным

(AD

5

геном)

хромосомным

набором,

имеет

гены

«засухоустойчивости», «устойчивости к нематоде», «качества волокна».
Более того, согласно Fryxell P.A. (1992) G.darwinii имеет потенциал

1

http://faostat.fao.org

2

Указ Президента Республики Узбекистан «О стратегии действий по дальнейшему развитию

Республики Узбекистан» за № УП-4947 от 7 февраля 2017 г.

39

произрастания на почвах с высокой засолённостью. Зная, что виды G.darwinii
и G.hirsutum L. могут непосредственно скрещиваться друг с другом, а
генетическое разнообразие хлопчатника G.hirsutum довольно узкое, выше
перечисленные хозяйственно-ценные признаки G.darwinii можно было бы
интродуцировать в G.hirsutum, для улучшения существующих сортов
средневолокнистого хлопчатника. Идентификация генетических локусов,
контролирующих фотопериодическую чувствительность вида G.darwinii, их
картирование на хромосомах, поиск генов, детерминирующих цветение дает
возможность интродуцировать хозяйственно-ценные гены данного вида в
желаемый генотип с использованием МАС-технологии и на этой основе
создавать элитные сорта.

Данное диссертационное исследование в определённой степени служит

выполнению

задач,

предусмотренных

Постановлением

Президента

Республики Узбекистан № ПП-2484 «О размещении сортов хлопчатника и
прогноз объема заготовки хлопка сырца» от 1 февраля 2016 года, в Указе
Президента Республики Узбекистан № УП-4947 «О стратегии действий по
дальнейшему развитию Республики Узбекистан» от 7 февраля 2017 года, а
также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.

Соответствие

исследования

приоритетным

направлениям

развития науки и технологий республики. Данная работа выполнена в
соответствии с приоритетным направлением развития науки и технологий
республики – V. «Сельское хозяйство, биотехнология, экология и защита
окружающей среды».

Обзор зарубежных научных исследований по теме диссертации

3

.

Молекулярное

картирование

QTL-локусов,

ассоциированных

с

чувствительностью к фотопериодизму и генов цветения хлопчатника
проводились научными и исследовательскими группами в ведущих научных
центрах и высших образовательных учреждениях мира, в том числе в
Техасском

механико-сельскохозяйственном

университете

(США),

Университете Северного Техаса (США), Государственном Университете
Миссисипи (США), Государственном исследовательском университете
Северной Каролины (США), Университете штата Айова, в научно-
исследовательских центрах Министерства сельского хозяйства США (USDA-
ARS), Университете Буэнос-Айреса (Аргентина), Научно-исследовательском
институте сельскохозяйственной генной инженерии (Египет), Нанкинском
сельскохозяйственном

университете

(Китай),

Хэнаньском

научно-

технологическом университете (Китай), Уайчжунском сельскохозяйственном
университете (Китай), Центре Геномики и биоинформатики (Узбекистан).

3

Научно-исследовательские комментарии по теме диссертационной работы разработаны

приведенным данным в источниках http://www.tamu.edu,

:

http://www.unt.edu

,

http://www.msstate.edu, http://www.ncsu.edu, https://www.iastate.edu, https://www.ars.usda.gov,
http://www.ifeva.edu.ar, http://www.ageri.sci.eg, http://www.cricaas.com.cn, http://www.njau.edu.cn,
http://english.hist.edu.cn, http:// http://www.hzau.edu.cn, http://www.genomics.uz и др.

40

В результате исследований, проведенных в мире по изучению

признаков

цветения,

молекулярному

картированию

QTL-локусов,

ассоциированных с признаком фотопериодической чувствительности
хлопчатника получены следующие научные результаты, в том числе: влияние
генов фитохромов на рост и развитие хлопчатника (Университет Буэнос-
Айреса, Аргентина), картированы QTL-локусы первой плодовой ветви,
непосредственно зависимого признака с фотопериодическим цветением
(Государственный Университет Миссисипи, США), с помощью QTL анализа
идентифицированы гены цветения в межвидовой популяции G.hirsutum х
G.darwinii

(Нанкинский

сельскохозяйственный

университет

(Китай),

клонированы и секвенированы гены фитохромов и на их основе разработан
технология «ген-нокаут» (Центр Геномики и биоинформатики, Узбекистан).

В мире по изучению генетического потенциала гермплазмы диких

видов хлопчатника, привлечению их в селекционные программы с помощью
маркерных технологий по ряду приоритетных направлений проводятся
исследования, в том числе: определение филогенетических взаимоотношений
у

хлопчатника,

ассоциативное

картирование

хозяйственно-ценных

признаков,

использование

в

качестве

донора

при

селекционных

мероприятиях для создания новых сортов с помощью МАС технологией.

Степень изученности проблемы. Чувствительность хлопчатника к

продолжительности светового дня был предметом исследования многих
ученых, которые использовали в своих работах такие классические методы,
как гетерозис, гибридизация и мутагенез (С. Садыков, 1972; Дж.А. Мусаев,
1979; J.C. McCarty et al., 1993; Ф. Джаникулов 1992). Следует отметить, что
исследователями была разработана специальная программа по изменению
фотопериодизма у хлопчатника, в результате чего получены 97 образцов
примитивного хлопчатника с генами нейтрально-дневного цветения путем
обратного скрещивания (S. Liu et al., 2000). Ф. Джаникуловым (1992) был
создан целый ряд фотопериодически-конвертированных индуцированных
мутантов

хлопчатника

с

хозяйственно

ценными

признаками.

I.Y.

Abdurakhmonov et al., (2007) изучены степень дивергенции данных мутантов
от исходной формы и влияние индуцированного мутагенеза в изменении
фотопериодической чувствительности при помощи ДНК-маркеров.

Был опубликован ряд работ, в которых изучены ключевые гены

фотопериодической регуляции цветения хлопчатника. Явным примером
этого является исследования по изучению оверэкспрессии ортолога гена
арабидопсиса FLOWERING LOCUS T (FT) (B.G. Ayre et al., 2013),
клонированию,

характеристике

и

изучению

экспрессии

ортолога

FLORICAULA/LEAFY (FLO/LFY) (J.Z. Yu et al., 2013), изучению гена
Gb_Ppd1,

ответственного

за

фотопериодическую

реакцию

у

вида

G.barbadense (L. Zhu, V. Kuraparthy, 2015). Изменения в экспрессии
фитохромов А и В, индуцированные PHYA РНК-интерференцией, вызывали
более ранее цветение этих растений (I.Y. Abdurakhmonov et al., 2014). В
недавно проведенном исследовании по оверэкспрессии гена GhFPF1,

41

найденного у вида G.hirsutum (гомолог FLOWERING PROMOTING FACTOR -
FPF1), наблюдены с измененными времени цветения как у мутантов PHYB у
арабидопсиса (Х. Wang et al., 2017).

Тем не менее, изучение генов фитохромов и фотопериодической

чувствительности на молекулярном уровне конкретно у вида G.darwinii
представлено очень мало. Так, например, проведено картирование генов и
QTL-локусов, связанных с цветением при помощи межвидовой популяции
G.hirsutum х G.darwinii (Z.S. Zhang et al., 2016).

Вышесказанным и определяется актуальность представляемой работы.
Исследования в данном направлении будут способствовать, в конечном

итоге, более быстрой интрогрессии полезного генетического груза из
генетически

разнообразной

дикой

гермплазмы

хлопчатника

в

культивируемые сорта.

Связь темы диссертации с научно-исследовательскими работами

научно-исследовательского

учреждения,

где

выполнена

работа.

Диссертационное исследование выполнено в рамках плана научно-
исследовательских работ фундаментальных и прикладных проектов Центра
геномики и биоинформатики по теме Ф4.1.12 «Идентификация ДНК-
маркеров, сцепленных c выходом и качеством волокна с целью перехода к
селекции при помощи ДНК-маркеров» (2003-2007), Ф4-T149 «Исследование
структуры и функции генома хлопчатника для разработки маркер-
ассоциированной селекции» (2003-2007), а также течение в рамках
международных проектов по теме Р-121 и Р-121В «Характеристика и
молекулярное картирование фитохромов и генов цветения хлопчатника»
(2003-2005 и 2007-2009).

Целью исследования является идентификация генов цветения

хлопчатника,

картирование

локусов

количественных

признаков,

ассоциированных с чувствительностью этой культуры к фотопериодизму с
помощью SSR- и CAPS маркеров, а также поиск в маркированных регионах
генов-кандидатов, принимающих участие в механизме фотопериодического
цветения хлопчатника.

Задачи исследования:
разработать для генов фитохромов (PHYA, PHYB) и гена HY5 новые,

специфичные CAPS и dCAPS (Cleaved Amplified Polymorphic Sequences)
маркеры;

определить хромосомную локацию (позицию) генов PHYA, PHYB и HY5

на генетической карте сцепления хлопчатника;

провести отбор родительских форм, контрастных по фотопериодической

чувствительности из коллекции хлопчатника рода Gossypium, и получить
потомство F

2-3

гибридов;

провести фенотипическое описание в полевых условиях гибридов второго

(F

2

) и третьего (F

3

) поколений, сегрегирующих по признаку фотопериодической

чувствительности;

42

установить степень молекулярного полиморфизма среди родительских

генотипов с использованием SSR (Simple Sequence Repeats) и CAPS-маркеров;

генотипировать гибриды F

2

и F

3

поколений с использованием отобранных

полиморфных маркеров;

создать генетическую карту на основе маркированных локусов;
картировать QTL-локусы, ассоциированные с признаками цветения и

фотопериодической чувствительности;

поиск и идентификация генов-кандидатов, регулирующих время цветения,

с помощью компьютерных анализов (методом in silico).

Объектом исследования являются сорта хлопчатника тетраплоидного

вида – сорт TM-1 (G.hirsutum), сорт Pima 3-79 (G.barbadense), гибриды F

1

и

186 рекомбинантно-инбредных линий (РИЛ), полученных от скрещивания
указанных сортов; моносомные и монотелодисомные межвидовые гибриды
F

1

G.hirsutum x G.barbadense и моносомные гибриды F

1

G.hirsutum x

G.mustelinum; гибриды F

1

, F

2

и F

3

поколения, полученные от скрещивания

двух формы вида G.darwinii Watt.

Предметом исследования является охарактеризованная генетическая

последовательность генов PHYA, PHYB и HY5, а также QTL-локусы,
ассоциированные с чувствительностью к фотопериодизму и с другими
морфо-биологическими признаками хлопчатника вида G.darwinii Watt.

Методы исследования. В исследованиях были использованы

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

Научная новизна исследования заключается в следующем:
впервые для хлопчатника были разработаны новые специфичные CAPS

и dCAPS маркеры для двух фитохромных генов из семейства PHY и гена
HY5;

охарактеризованы и картированы кандидатные маркеры для генов

цветения PHYA, PHYB и HY5, контролирующие и регулирующие
фотопериодическое цветение хлопчатника;

определена

хромосомная

локализация

исследованных

ген-

специфичных CAPS маркеров с помощью генетических карт сцепления и
цитогенетических коллекций хромосом-замещенных линий хлопчатника;

впервые получена специфическая сегрегирующая по признаку

фотопериодической чувствительности популяция хлопчатника, путем
скрещивания дикой чувствительной к фотопериодизму формы вида
G.darwinii Watt. с мутантной не чувствительной к фотопериодизму линией;

впервые созданы молекулярно-генетические карты хлопчатника с

помощью ДНК-маркеров и специфической популяции вида G.darwinii
сегрегирующей по признаку фотопериодической чувствительности;

впервые проведено молекулярно-генетическое картирование QTL-

локусов, ассоциированных с признаком цветения и фотопериодической

43

чувствительности, а также с некоторыми морфо-биологическими признаками
у вида G.darwinii;

определены позиции идентифицированных QTL-локусов в геноме

G.hirsutum методом in silico ПЦР;

аннотированы гены-кандидаты, связанные с фотопериодической

чувствительностью хлопчатника с использованием база данных и веб-
приложений BLAST, AUGUSTUS.

Практические результаты исследования заключаются в следующем:

разработаны ген-специфичные кандидатные маркеры для генов фитохромов
(PHY) и HY5, имеющие особое значение в контроле цветения хлопчатника;

усовершенствованы существующие генетические карты хлопчатника в

результате

конструирования

молекулярно-генетической

карты

с

использованием созданных CAPS маркеров для генов PHYA, PHYB и HY5;

применены SSR и CAPS маркеры, генетически сцепленные с

признаками хозяйственно-ценных признаков в МАС селекции хлопчатника;

ДНК-маркеры, идентифицированные в данном исследовании, были

использованы для отбора первичного селекционного материала (донорной
линии) по цветению и другими хозяйственно-ценными признаками при
получении нового сорта Равнак-1.

Достоверность

результатов

исследования

обосновывается

совпадением полученных результатов в работе с использованием
современных,

взаимодополняющих

молекулярно-генетических,

биоинформатических и статистических методов и подходов к теоретическим
и практическим данным, методически выдержанная постановка многолетних
опытов, сравниванием выводов с международными и местными опытами,
апробацией результатов исследований на республиканских и международных
научно-практических конференциях, опубликованием результатов в ведущих
научных изданиях и наличием ссылок в реферируемых журналах (с высоким
импакт-фактором), практической реализацией результатов исследований.

Научная и практическая значимость результатов исследования.

Научная значимость результатов исследования заключаются в том, что
разработаны ген-специфичные кандидатные CAPS-маркеры для генов
фитохромов (PHY) и HY5, идентифицированы их хромосомная локализация
(позиция), найдена генетическая ассоциация между генами PHYA, PHYB и
HY5 с признаком «время цветения» и другими признаками. С
использованием

внутривидовой

популяции,

сегрегирующей

по

фотопериодической чувствительности, картированы QTL ассоциированные с
хозяйственно-ценными признаками, и аннотированы гены-кандидаты
расположенные в регионах маркированных QTL-локусами.

Практическая значимость результатов исследования заключаются в

том, что идентифицированные SSR и CAPS маркеры могут также быть
использованы в практической селекции хлопчатника для интрогрессии
признака «время начала цветения» и других хозяйственно-ценных признаков

44

в желаемые генотипы и на этой основе получить скороспелые, плодородные
и устойчивые к биотическим и абиотическим факторам сорта.

Внедрение результатов исследования. На основе полученных

результатов по картированию генов и QTL-локусов, контролирующих
фотопериодическое цветение хлопчатника:

результаты исследования генетического картирования и QTL-локусов

на основе ген-специфичных САРS и dСАРS маркеров генов PHYA, PHYB и
HY5 цитированы в трех научных журналах (PLoS ONE, 2017, vol. 12, issue 6 –
ResearchGate IF-2.80; PLoS ONE, 2017, vol. 12, issue 10 – ResearchGate IF-2.80;
Genes & genomics, 2017 – ResearchGate IF-0.56) с высокими (по ResearchGate)
импакт-факторами,

в

которых

представлены

результаты

изучения

взаимосвязи генов фитохромов и HY5 с фотопериодическим цветением
хлопчатника, результаты исследования микро-РНК PHYA RNAi и результаты
эксперимента по установлению малых РНК, участвующих в устойчивости к
засухе;

полученные результаты по QTL картированию и ДНК маркированию

были использованы в рамках проекта 31700289 “Механизм устойчивости к
вертициллёзному вилту трансгенного хлопчатника с измененным геном
альдегид-дегидрогеназы ScALDH21” (Справка Академии Наук Китая от 1
декабря 2017 года). Научные результаты дали возможность изучения
устойчивости к вертициллёзному вилту трансгенного хлопчатника с
помощью ДНК маркеров;

фитохром (PHYA, PHYB) и HY5 ген-специфичные САРS праймеры

были

использованы

в

рамках

проекта

ФА-Ф10-Т92

«Получение

высококачественных трансгенных линий хлопчатника с помощью бинарных
генетических векторов, основанных на синтетических RNAi дуплексах,
созданных для генов хлопчатника» (Справка Академии Наук Республики
Узбекистан от 4 декабря 2017 года № 5/1255-2563). В результате данного
проекта

получены

трансгенные

растения

хлопчатника

содержащие

синтетические RNAi векторные конструкции, созданные для генов
фитохромов (PHYA1, PHYA2, PHYB) и HY5 хлопчатника. На основе
трансформации данных векторных систем в хлопчатник получены различные
трансгенные формы с измененными морфобиологическими свойствами. У
трансгенных форм, полученных по PHYB гену выявлены улучшения
признаков микронейра, урожайность и скороспелость. В результате полевых
и лабораторных экспериментов созданы трансгенные линии для гена PHYB и
внедрены в селекционные процессы;

созданные

гибриды

внутривидовой

популяции

вида

были

использованы в рамках проекта ФА-Ф5-Т024 «Степень филогенетического
родства внутри- и межвидового биоразнообразия полиморфных видов рода
Gossypium L.» (Справка Агентство Науки и Технологии Республики
Узбекистан от 4 декабря 2017 года № ФТА-02-11/1243). В рамках проекта
применение методов внутривидовой гибридизации и молекулярных маркеров

45

позволило

установить

степень

филогенетического

родства

между

внутривидовыми

категориями

полиморфных

видов

G.hirsutum

L.,

G.barbadense L. и G.darwinii Watt., а также особенности наследования
некоторых хозяйственных признаков. Кроме того, на основе гибридов F

2-3

представлены необходимости решения сложных теоретических задач для
усовершенствования

существующей

современной

естественной

классификации полиплоидных видов рода Gossypium L. Более того,
выявленные особенности характера наследования морфо-биологических и
хозяйственно ценных признаков вида G.darwinii Watt и дала возможность
определить селекционную значимость и использовать в селекционных
процессах данного вида для развития хлопководства Республики.

Апробация результатов исследования. Результаты исследований

были обсуждены на 5 международных и 5 республиканских научно-
практических конференциях.

Опубликованность

результатов

исследования.

По

теме

диссертации опубликовано всего 21 научных работ. Из них 11 научных
статей, в том числе 9 - в республиканских и 2 - в престижных зарубежных
журналах, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Республики
Узбекистан для публикации основных научных результатов докторских
диссертаций.

Структура и объем диссертации. Структура диссертации состоит из

введения, шести глав, заключения, списка литературы, приложений. Объем
диссертации составляет 181 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во «Введении» обосновывается актуальность и востребованность

проведенного исследования, цели и задачи исследования, характеризуются
объект и предмет, показано соответствие исследования приоритетным
направлениям развития науки и технологий республики, излагаются научная
новизна и практические результаты исследования, раскрываются научная и
практическая значимость полученных результатов, внедрение в практику
результатов исследования, сведения по опубликованным работам и структуре
диссертации.

В первой главе диссертации под названием «Генетическое

разнообразие рода Gossypium L., картирование и идентификация
генов/локусов QTL, контролирующих время цветения» раскрываются
вопросы истории, происхождения, характеристики и генетического
разнообразия рода Gossypium, морфо-биологическая характеристика вида
G.darwinii Watt, экономическое значение культивируемых видов рода
Gossypium L. Изложены основные аспекты инициации цветения у растений:
гиббереллиновый,

автономный,

яровизационный,

температурный

и

фотопериодический пути регуляции цветения. Дан анализ мировой
литературы по молекулярно-генетическим исследованиям хлопчатника в
связи с его чувствительностью к фотопериодическому цветению, указаны

46

основные проблемы данного направления и обсуждены возможные пути их
решения.

Во второй главе диссертации под названием «Материалы и методы

исследования»

подробно

описаны

материалы,

методы

и условия проведения исследований. Приведено детальное описание
растительного материала и использованных реагентов, методов выделения
ДНК, дизайна праймеров для CAPS и dCAPS маркеров, ПЦР, очистки ПЦР
продуктов, постановки реакций рестрикции амплифицированного ДНК-
фрагментов (CAPS), гель-электрофореза, генотипирования полиморфных
локусов, молекулярно-генетического картирования локусов количественных
признаков (QTL) и проведения in silico ПЦР анализа.

В

третьей

главе

диссертации

под

названием

«Разработка,

генетическое картирование и хромосомная локализация PHYA, PHYB и
HY5 ген-специфичных CAPS маркеров» описана стратегия разработки ген-
специфических CAPS маркеров и дан перечень 10 пар праймеров для CAPS и
dCAPS,

созданных

на

основании

сравнительного

анализа

последовательностей охарактеризованных геномных фрагментов (genome
sequence tag – GST) для генов PHYA1, PHYB и HY5 вида G.hirsutum и
G.barbadense (табл. 1.).

Таблица 1.

Ген-специфичные CAPS и dCAPS праймеры, размеры ПЦР-фрагментов до и

после рестрикции, а также перечень рестриктаз, выявивших полиморфизм у

полученных ампликонов.

№

Название праймера

ПЦР - продукт (п.о.)

Рестриктазы

ПЦР-ампликоны

после рестрикции

(п.о.)

1

G.h. PHYA2 big dCAPS

~ 188

BstX I

~ 73 ~ 115

2

PHYA2 dCAPS

~ 115

Rsa I

~ 115

3

PHYA1 CAPS

~ 122

Dpn II или Mbo I

~ 51 ~ 71

4

G.b. PHYB1 CAPS

~ 167

Hinf I

~ 167

5

G.h. PHYB2 CAPS

~ 250

Mbo I

~ 62 ~ 188

6

PHYB dCAPS

~ 149

Alu I

~ 125 ~ 149

7

PHYB dCAPS_2

~ 180

Hpa I

~ 36 ~ 144

8

G.b. PHYB2 dCAPS

~ 121

Taq I

~ 100

9

G.h. PHYE2 dCAPS

~ 83

Hpa I

~ 27 ~ 56

10 G.h. HY52 dCAPS

~ 97

Hinf I

~ 27 ~ 70

Из этих 10 пар праймеров один PHYA1-специфичный CAPS (с сайтами

расщепления эндонуклеазами Mbo I/Dpn II), один PHYB-специфичный
dCAPS (с сайтом рестрикции Alu I) и один HY5- специфичный dCAPS (с
сайтом рестрикции Hinf I) успешно дискриминировали суб-геномы A и D при
тестировании родительских «TM-1» и «Pima-3-79» генотипов, а также их
межвидовых F

1

-гибридов (Рис. 1. - 2.).

Так, для гена PHYA1 были разработаны маркеры PHYA1 CAPS и

PHYA1 dCAPS, которые позволяли специфически дифференцировать гены
PHYA1 и PHYA2 (табл. 1.).

47

Рисунок - 1. Сайты рестрикции у PHY и HY5-специфичных CAPS и dCAPS маркеров. Gh -

G.hirsutum, Gb - G.barbadense.

В частности, PHYA1 CAPS праймеры на ДНК из генома Gossypium

амплифицировали один ПЦР-продукт длиной в 122 п.о., который
соответствует фрагменту второго экзона (с протяженностью в 743-п.о.) гена
PHYA1. В геноме G.barbadense этот экзон в положении 334 нуклеотида имел
G-транзиционную мутацию, которая привела к образованию сайта
распознавания GATC (вместо GGTC - в геноме G.hirsutum). Данный
полиморфный сайт G334A распознается эндонуклеазами Mbo I/Dpn II (рис.
1.), следствием чего было расщепление ампликона PHYA1 вида G.barbadense
на фрагменты размером в 71- и 51-п.о. (табл. 1.). Ампликоны с ДНК
G.hirsutum остались нерасщепленными, что давало возможность четко
отличать ампликон G.hirsutum от аллелей G.barbadense кодоминантным
состоянием (рис. 2. С).

Рисунок - 2. Примеры полиморфизма ген-специфичных CAPS и dCAPS маркеров

среди родительских генотипов. Представлены различные (A, B, C, и D – полиморфные, а

также E, и F неполиморфные) варианты комбинаций праймер-рестриктаз. М-маркер

молекулярного веса, П.П.-ПЦР продукты (без рестрикции) с ДНК G.hirsutum L. и

G.barbadense L., ТМ1 и 3-79 – родительские генотипы, F

1

– гибрид первого поколения.

48

Хотя между G.hirsutum и G.barbadense имеются видоспецифичные

полиморфизмы, однако в анализируемом нами GSТ гена фитохрома В
(PHYB) хлопчатника мы не обнаружили сайтов рестрикции, которые
позволили бы нам выявить геном-специфичных полиморфизмов (genome
specific polymorphism – GSР) в исследуемом регионе данного гена. Однако
эта проблема была преодолена путем включения рядом с одним из
существующих GSP-регионе (A155G) локализующегося в первом интроне
(388 п.о.) гена PHYB дополнительного нуклеотида (C157T), в результате чего
в ПЦР-продукте в ДНК G.barbadense появлялся сайт AGCT, узнаваемый
рестриктазой Alu I (рис. 1). В итоге, праймер PHYB dCAPS у обоих видов
хлопчатника (G.hirsutum и G.barbadense) амплифицировал ПЦР-продукт
длиной в 149 п.о. (табл. 1). После рестрикции ампликонов G.barbadense
аллели дифференцировались в виде нерасщепленного ПЦР-продукта (149
п.о), так и расщепленного фрагменты длиной в 125- п.о., в то время как
ампликоны из генома G.hirsutum не расщеплялись (рис. 2. B). Следовательно,
маркер PHYB dCAPS можно определить только как доминантный маркер, не
позволяющий распознать гетерозиготные генотипы.

Нами был разработан еще один маркер PHYB, обозначенный PHYB

dCAPS-2 с полиморфным сайтом рестрикции для эндонуклеазы Hpa I. ПЦР-
продукт для данного dCAPS маркера был представлен ампликоном длиной в
180 п.о. у видов G.hirsutum, и G.barbadense (рис. 2 D). При обработке ПЦР-
продуктов рестриктазой Hpa I оба генотипа давали один цельный фрагмент
размером в 180 п.о. и два продукта расщепления последующих размеров в 36
и 144 п.о. Однако интенсивность окрашивания полученных фрагментов у
G.hirsutum и G.barbadense была разная. У G.hirsutum фрагмент длиной в 144
п.о был более темным, в то время как в генотипах G.barbadense интенсивно
окрашивался нерасщепленный фрагмент (180 п.о.), при этом полоса длиной
в 36 п.о. в агарозном геле визуально не определялась. В то время как у
гетерозиготных образцов проявлялись интенсивно как фрагмент в 180-п.о.,
так и в 144-п.о.

Нами был разработан еще один dCAPS-маркер для гена HY5. Данный

маркер, имеющий сайт рестрикции для эндонуклеазы Hinf I, позволял
визуализировать транзицию тимина на цитозин внутри второго интрона гена
HY5 (длиной 90 п.о.) (рис. 2. C). Данный dCAPS маркер четко
дифференцировал HY5 аллели геномов G.hirsutum и G.barbadense в
доминантном маркерном виде: HY5 ампликон у вида G.barbadense после
обработки Hinf I оставался нерасщеплённым (около 97 п.о.), в то же время у
G.hirsutum помимо ампликона размером в 97-п.о. (нерасщепленный ПЦР-
продукт), получались дополнительно два фрагмента длиной в 70- и 27-п.о.

Таким образом, из 10 разработанных CAPS-маркеров, специфичных

для генов фитохромов и гена HY5 четыре показали четкий ДНК
полиморфизм расщепленных ПЦР-фрагментов у исследуемых генотипов
(ТМ1 и Pima -3-79), при этом три маркера, кроме PHYA1 CAPS, оказались
маркерами доминантного типа.

49

С целью изучения возможных генетических ассоциаций, отобранных

нами специфичных CAPS и dCAPS маркеров с рядом комплексных
признаков хлопчатника (включая все основные признаки волокна, изученные
при различных условиях окружающей среды), нами был проведен
генетический анализ 186 растений из популяции рекомбинантных инбредных
линий (РИЛ), полученных путем межвидового скрещивания родительских
генотипов хлопчатника «TM-1» и «Pima 3-79». Примеры генотипирования
родительских форм, F

1

и индивидуумов РИЛ-популяции с помощью PHYA1

CAPS маркера представлены ниже на рисунке 3.

Рисунок - 3. Электрофореграмма продуктов рестрикции РИЛ с помощью PHYA1 CAPS

маркера. М – Маркер молекулярного веса, ‘ТМ-1’ и ‘3-79’ – родительские генотипы, F

1

–

гибрид первого поколения, 13-53 – индивидуумы РИЛ популяции.

В последующем, данные по генотипированию с использованием

полученных маркеров были включены в референсную генетическую карту
сцепления хлопчатника, сконструированную на основании большого числа
SSR и SNP маркеров.

Надо отметить, что еще в 2014 году Yu с соавт. представили наиболее

детальную и полную карту хлопчатника на основе РИЛ-популяции,
полученной путем скрещивания «ТМ-1» и «Pima 3-79», где авторы
использовали более 1825 SSR-маркеров. В наших исследованиях в
генетическую карту сцепления данной РИЛ-популяции в дополнение к 279
ранее идентифицированным SSR-маркерам были включены (при LOD=6 и
выше) три новых CAPS-маркера, специфичных для генов

PHYA, PHYB и HY5:

PHYA CAPS, PHYB dCAPS, PHYB CAPS_2 и Gh_HY5 dCAPS (Рис. 4).

Протяженность карты, сконструированной нами, составляет 394,3

(сантиморган) сМ со средним расстоянием между двумя маркерами в 1,39
сМ.

Данная

карта

представлена

3

группами

сцепления

(ГС),

соответствующих трем хромосомам (10, 11 и 24) хлопчатника. По данным Yu
et al., (2014), в этих хромосомах, идентифицируются множество QTL-

50

локусов, ассоциированных с разными параметрами волокна и хозяйственно-
ценными

показателями

хлопчатника.

Например,

на

11-хромосоме

определяются QTL, ассоциированные с длиной волокна (короткие/средние
волокна). На нашей карте эти QTL-локусы локализуются недалеко (на
расстоянии 2 сМ) от гена PHYB. QTL-локусы, ассоциированные со
свойством «тонкость волокна» (FFiQtlc10), также располагаются близко (1-2
cM) к гену PHYA (LOD=4.15). Помимо этих QTL-локусов, в наших
исследованиях обнаружено множество и других QTL ассоциирующихся с
признаками при значении LOD≤ 3,0.

Аббревиатуры QTL: Ns –

размер непса (Nep size);

UQL - верхняя квартиль

длины волокна по весу

(upper quartile of fiber length
by weight); ALFw – средняя

длина всех волокон по весу

(average length of all fiber by

weight); 5.0L – верхняя

средняя длина (fiber span

length); 2.5L - верхняя

средняя длина (fiber span

length); VFM – видимые

примеси в процентах

(visible foreign matter in

percentage); FTX - тонина

волокна (fiber fineness); IFC

- содержание недозрелых

волокон по весу (immature

fiber content by weight); MR

- отношение зрелости

(maturity ratio); MT –

средняя прочность при

разрыве (mean tenacity);

ME – среднее удлинение

(mean elongation); InL –

длина междоузлия

(internode length); MsD –

средний диаметр стенки

(main stem diameter); LP –

процент коротких волокон

(lint percent); GT – выход

волокна (gin turnout); LI -

lint index; Ns - nep size; SFC

- содержание коротких

волокон по весу (short fiber

content by weight).

Рисунок 4. Генетическая карта сцепления с интеграцией PHY и HY5-специфичных

CAPS и dCAPS маркеров. A – PHYA1 CAPS, 11-хромосома A-субгенома, B – PHYB

dCAPS, 10-хромосома A-субгенома, C – Gh_HY5 dCAPS, 24-хромосома D-субгенома.

Таким образом, результаты наших исследований показали, что PHYA1

CAPS маркер локализован в группе сцепления A-субгеномной 11-хромосомы
(рис.

4.

А).

Маркер

PHYB

dCAPS

и

маркер

PHYB

dCAPS-2

(генотипированный по интенсивности окрашивания фрагмента) были
найдены в 10-хромосоме A-субгенома в непосредственной близости друг от

51

друга (рис. 4. В). Маркер HY5 dCAPS был обнаружен в 24-группе сцепления
D-субгенома (рис. 4. С).

В четвертой главе «Создание экспериментальной популяции

хлопчатника вида G.darwinii Watt на основе её фотопериодической
чувствительности»

приводятся

подробные

данные

о

результатах

комплексного молекулярно-генетического анализа родительских форм,
взятых для скрещивания, а также их потомства во втором и третьем
поколении.

Подбор родительских форм и их характеристика.
Для создания экспериментальной популяции хлопчатника по его

фотопериодической чувствительности в качестве родительских генотипов
были использованы дикая форма вида G.darwinii Watt (чувствительная к
фотопериодизму) и мутантная линия (не чувствительная к фотопериодизму).
Мутантные линии и их исходные формы, полученные из коллекции
гермплазмы хлопчатника, были выращены на полевых станциях и были
оценены по их фотопериодической чувствительности и морфобиологическим
признакам.

Проведение скрещивания и создание F

2

и F

3

поколений.

Скрещивание было проведено в соответствии с общепринятой

методикой для полевых экспериментов в 2006 году. Для скрещивания дикая
форма G.darwinii была использована в качестве материнской линии, а
мутантная линия в качестве отцовской.

Дикую форму выращивали в сосудах

Вагнера в условиях укороченного светового дня и накануне дня, когда
раскрываются бутоны, проводили кастрацию.

Для изоляции соцветия от перекрестного опыления использовали

мешочки, сделанные из тонкой (папиросной) бумаги. На следующий день
проводили опыление. Чтобы завязавшиеся плоды не опадали, соцветия опять
заключали в мешочки.

В 2007 году гибриды F

1

поколения выращивали на экспериментальном

участке и проводили самоопыление для получения гибридов второго (F

2

)

поколения. Для самоопыления также использовали бумажные мешочки.
Полученные F

2

поколения подвергались изучению фотопериодического

цветения с помощью молекулярно-генетических методов.

Фенотипическое

описание

признака

фотопериодической

чувствительности в F

2

и F

3

поколениях.

2008-2009 гг. в общей сложности 129 индивидуумов в F

2

и 132 гибрида

в F

3

поколении, их исходные родительские формы, а также F

1

гибриды

выращивались и изучались в естественных (полевых) условиях. Для каждого
индивидуального растения F

2

поколения проводился учет таких параметров,

как начало и продолжительность цветения (FT, FDR), чувствительность к
фотопериодизму (PPS), высота первой плодовой ветви (NFB), а также
количество бутонов и узлов (NBD, NND) в течение вегетационного периода
(Рис. 5.). Одновременно с этим оценивались морфо-биологические признаки
всех гибридов по ряду признаков: число общих и раскрытых коробочек
(NBL, NOBL), количество симподиальных и моноподиальных ветвей (NMB,

52

NSB), интенсивность антоцианового загара (SA), опушенность стебля (SH),
высота растений (PH) (рис. 5).

Рисунок - 5. Гистограммы распределения частот встречаемости изученных признаков у

гибридов F

2

поколении. Стрелками указаны средние значения по тестируему признаку

родительских форм и гибридов F

1

поколения. (

- дикая форма,

- мутантная линия и

- гибрид F

1

поколения).

Наследуемость признаков в широком смысле (broad-sense heritability -

H

2

) по всем признакам варьировала от 0,18 до 0,93% (таблица 2.). Почти все

признаки, связанные с цветением (время цветения, фотопериодическая

53

чувствительность

и

продолжительность

цветения),

имели

высокую

наследуемость (0,89-0,93).

Таблица-2.

Генетическая вариация и наследуемость признаков в широком смысле

(broad-sense heritability) в F

2

популяции

FT

FDR PPS NFB NBD NND NBL NOBL NFB NMB NSB SA SH

PH

P

1

0,00

0,00 0,00

2,7

0,00

3,35

0,00

2,7

2,55 2,17 0,00 0,00 8,37

P

2

3,4

5,2

0,49 0,69

7,85

2,27

2,34

2,69

0,69

1,07 2,27 0,53 0,38 8,16

F

2

23,13 24,37 2,55 4,97 26,54 6,59 10,88

1,43

4,97

3,77 8,31 0,7 0,87 38,25

V

g

21,43 21,77 2,31 1,92 22,62 2,11

9,71

0,08

1,92

0,68 5,01 0,44 0,68 25,8

H

2

0,93

0,89

0,9

0,39

0,85

0,32

0,89

0,06

0,39

0,18

0,6 0,62 0,78 0,67

*Примечание: FT – время цветения; NFB – высота первой плодовой ветви; NBD – число

бутонов; NND – число узлов; NMB - количество моноподиальных ветвей; NSB - количество

симподиальных ветвей; PPS – фотопериодическая чувствительность; NOBL - количество

раскрытых коробочек; FDR – продолжительность цветения; SA - интенсивность антоцианового

загара; SH - опушенность стебля; PH - высота растения; P

1

– дикий вид G. drawinii; P

2

– мутантная

линия G. drawinii; F

2

– гибриды второго поколения; V

g

– генотипический эффект; H

2

–

наследуемость в широком смысле (broad-sense heritability)

При

изучении

наследования

признаков

фотопериодической

чувствительности у гибридов третьего поколения мы провели оценку только
четырех

параметров

цветения,

таких,

как

время

цветения,

продолжительность цветения, чувствительность к фотопериодизму и
количество бутонов. Фенотипические наблюдения в F

3

популяции показали,

что 57,8% индивидуумов зацветали до конца июля, 39,2% гибридов цвели с 1
августа по 1 сентября, а 3% оказались сильно чувствительными к
фотопериодизму и не цвели до конца сезона (рис. 6.).

Рисунок - 6. Гистограммы распределения частот встречаемости изученных признаков у

54

гибридов F

3

поколении. Стрелками указаны средние значения по тестируему признаку

родительских форм и гибридов F

1

поколения.. (

- дикая форма,

- мутантная линия и

- гибрид F

1

поколения).

Данные по оценке наследуемости указанных признаков «в широком

смысле» у гибридов F

3

поколения представлены в таблице 3. Это показывает,

что один из основных доминирующих генов, возможно, участвует в этом
определении нечувствительности к фотопериоду.

Таблица-3.

Генетическая вариация и наследуемость признаков «broad-sense

heritability» у гибридов F

3

популяции

Количество

бутонов (NBD)

Фотопериодическая

чувствительность

(PPS)

Время

цветения (FT)

Продолжительность

цветения (FDR)

P

1

0,00

P

2

7,85

0,49

3,40

5,20

F

3

14,24

26

11,24

12,51

V

g

10,32

25,76

9,54

9,91

H

2

0,72

0,99

0,85

0,79

*Примечание: P

1

– дикий вид G. drawinii; P

2

– мутантная линия G. drawinii; F

3

–

гибриды третьего поколения; V

g

– генотипический эффект; H

2

– наследуемость в широком

смысле (broad-sense heritability)

Таким образом, нами были получены гибриды F

2

и F

3

поколений,

изучена их чувствительность к фотопериоду, а также ряд других морфо-
биологических параметров.

В пятой главе «Молекулярное генотипирование, конструирование

генетической карты сцепления и картирование локусов QTL,
ассоциированных с фотопериодическим цветением хлопчатника»
приведены следующие результаты:

Изучение генетического полиморфизма родительских генотипов с

помощью молекулярных маркеров.

Вышеуказанные 10 фитохром (PHY) и HY5 ген-специфичные CAPS

праймеры, а также 1060 SSR-праймеры из существующих мировых
коллекций микросателлитных маркеров использовались нами для оценки
полиморфизма среди родительских линий фотопериодизм-специфической
популяции. Для генотипирования были взяты 16 пар-праймеров из CM, 121
из JESPR, 136 из СIR, 161 из BNL, 270 из NAU и 308 из ТМВ
микросателлитных маркерных коллекций (рис. 7.). Праймерные пары этих
маркеров синтезированы компанией IDT (Integrated DNA Technologies, Iowa,
США).

В результате генотипирования родительских линий из десяти CAPS,

лишь три пары праймеров (30%) (PHYA1 CAPS, PHYB dCAPS и Gh_HY5
dCAPS) показали полиморфизм. Среди использованных SSR пар праймеров,
набор CM SSR показал наиболее высокий полиморфизм (68,75%). Из 48 GH
SSR, 29 (60,4 %) маркеров оказались полиморфными между родительскими

55

генотипами (рис. 7 – 8.), остальные 19 (39,6%) были мономорфными, в то
время как в коллекции BNL, наоборот, 39,7% маркеры показали
полиморфизм и 60,3% маркеры выявляли при электрофорезе мономорфные
полосы.

Рисунок - 7. Информативные маркеры из различной коллекции микросателлитов и CAPS,

выявившие полиморфизм среди родительских генотипов.

Среди использованных микросателлитных коллекций CIR SSR имела

самую низкую (4,6%) способность дискриминировать дикие чувствительные
к фотопериодизму формы и нейтрально-дневные мутантные линии.
Использованные в работе экспрессирующиеся микросателлитные маркеры
NAU EST-SSR и из набора TMB SSR, также показали низкий уровень
полиморфизма между мутантной линией и дикой формой (10 % и 14,9%,
соответственно).

Рисунок - 8. Пример выявления генетического полиморфизма среди родительских

генотипов. М – Маркер молекулярного веса, P

1

и P

2

– родительские генотипы, F

1

– гибрид

первого поколения. 1-18-праймеры из коллекции GН SSR: 1-GH2, 2-GH27, 3-GH32, 4-

56

GH34, 5-GH39, 6-GH48, 7-GH52, 8-GH54, 9-GH56, 10-GH75, 11-GH77, 12-GH82, 13-GH83,

14-GH98, 15-GH109, 16-GH110, 17-GH112, 18-GH118.

Из общего числа тестированных маркеров (1060 SSR и 10 CAPS) 212

SSR (20%) и три пары CAPS праймеров (30%) выявили полиморфизмы
между родительскими генотипами. Эти полиморфные маркеры в дальнейшем
использовались нами для генотипирования популяций F

2

и F

3

.

Построение генетической карты сцепления в F

2

и F

3

поколениях.

На основании полученных данных по генотипированию нами были

сконструированы

молекулярно-генетические

карты

сцепления

протяженностью в 1187,5 сМ - для F

2

и 875,4 сМ –для F

3

популяции.

Генетическая карта сцепления F

2

популяции включала в себя 194 маркера

(LOD≥6) с средним расстоянием между двумя маркерами в 6,49 сМ. Данная
карта имела 25 групп сцепления (ГС –Linkage Group - LG) и была
представлена 23 хромосомами хлопчатника. В ней лишь 9-я и 26-я
хромосомы хлопчатника имели по две группы сцепления, а остальные - по
одной (табл. 4- 5).

Таблица 4.

Информация о картированных и некартированных SSR и CAPS

маркерах

№

Тип и коллекция

использованных

ДНК-маркеров

в F

2

популяции

в F

3

популяции

Кол-во

картирован-

ных маркеров

Кол-во

некартиро-

ванных

маркеров

Кол-во

картирован-

ных маркеров

Кол-во

некартиро-

ванных

маркеров

1

BNL SSR

59

5

45

19

2

CIR SSR

4

2

3

CM SSR

11

0

11

0

4

GH SSR

25

4

18

11

5

JESPR SSR

26

3

23

6

NAU SSR

25

2

17

10

7

TMB SSR

41

5

38

8

CAPS

3

0

3

0

Всего:

194

21

158

57

Молекулярная генетическая карта сцепления F

3

поколения включала в

себя 158 маркеров, при пороговом значении LOD=6 и выше. В отличие от F

2,

в данной карте отображаются 24 групп сцепления и 18 хромосом
хлопчатника (среднее расстояние между маркерами - 5,54 сМ). 21 маркеры,
использованные при анализе F

2

популяции и 57 - F

3

гибридов не отображены

в сконструированных нами картах сцепления (табл. 4- 6.).

Среди групп сцепления F

2

популяции самой насыщенной маркерами и

одновременно самой длинной оказалась пятая группа сцепления - 5 ГС (5-хр.
- 20 маркеров, длина-112,6 см), и, наоборот, ГС4, 8 и 17 (хромосомы 4, 9 и 18,
соответственно) имели только по 3 маркера, самой короткой (8,8 сМ) была 16
группа сцепления (табл. 5.).

Таблица 5.

Информация о группах сцепления и хромосомах в F

2

популяции.

57

№ Группы сцепления

Кол-во

маркированных

локусов

Общая длина карты

(cM)

Среднее расстояние

карты/маркер

1

ГС.01 (Хр.01)

7

53,6

7,66

2

ГС.02 (Хр.02)

4

22,6

5,65

3

ГС.03 (Хр.03)

5

32,8

6,56

4

ГС.04 (Хр.04)

3

29,8

9,93

5

ГС.05 (Хр.05)

20

112,6

5,63

6

ГС.06 (Хр.06)

6

55,3

9,22

7

ГС.07 (Хр.09a)

4

8,9

2,23

8

ГС.08 (Хр.09b)

3

22,1

7,37

9

ГС.09 (Хр.10)

11

29,1

2,65

10

ГС.10 (Хр.11)

7

41,0

5,86

11

ГС.11 (Хр.12)

9

82,8

9,20

12

ГС.12 (Хр.13)

6

37,9

6,32

13

ГС.13 (Хр.14)

4

26,2

6,55

14

ГС.14 (Хр.15)

14

60,0

4,29

15

ГС.15 (Хр.16)

10

37,3

3,73

16

ГС.16 (Хр.17)

4

8,8

2,20

17

ГС.17 (Хр.18)

3

40,4

13,47

18

ГС.18 (Хр.19)

18

101,6

5,64

19

ГС.19 (Хр.20)

10

46,2

4,62

20

ГС.20 (Хр.21)

8

88,5

11,06

21

ГС.21 (Хр.23)

6

75,5

12,58

22

ГС.22 (Хр.24)

8

28,5

3,56

23

ГС.23 (Хр.25)

6

23,5

3,92

24

ГС.24 (Хр.26a)

14

101,8

7,27

25

ГС.25 (Хр.26b)

4

20,2

5,05

Всего:

194

1187,0

6,49

В

карте

сцепления

F

3

популяции

в

четырёх

хромосомах

идентифицируются по две, а в одной хромосоме - три группы сцепления
(табл. 5.2.3.). Самой насыщенной маркерами была одиннадцатая группа
сцепления - ГС11 (15-хр. - 14 маркеров), а ГС4, наоборот, имела малое
количество маркеров (табл. 6.).

Итак, на основании проведенных исследований с использованием 155

SSR и 3 CAPS маркеров мы идентифицировали предполагаемое положение
этих маркеров на конкретных хромосомах хлопчатника, отталкиваясь при
этом от тех сведений, которые имелись в литературе на сегодняшний день по
данному вопросу.

Таблица 6.

Информация о группах сцепления и хромосомах в F

3

популяции.

№ Группы сцепления

Кол-во

маркированных

локусов

Общая длина карты

(cM)

Среднее расстояние

карты / маркер

1

ГС.01 (Хр.01)

6

48,3

8,1

2

ГС.02 (Хр.03)

5

24,8

5,0

3

ГС.03 (Хр.04)

3

46,9

15,6

4

ГС.04 (Хр.05)

11

55,9

5,1

5

ГС.05 (Хр.06)

5

29,0

5,8

58

6

ГС.06 (Хр.10)

10

40,3

4,0

7

ГС.07 (Хр.11a)

6

30,5

5,1

8

ГС.08 (Хр.11b)

3

4,4

1,5

9

ГС.09 (Хр.12)

9

80,5

8,9

10

ГС.10 (Хр.14)

4

28,8

7,2

11

ГС.11 (Хр.15)

14

71,0

5,1

12

ГС.12 (Хр.16a)

9

14,1

1,6

13

ГС.13 (Хр.16b)

3

10,1

3,4

14

ГС.14 (Хр.19a)

6

28,6

4,8

15

ГС.15 (Хр.19b)

12

100,5

8,4

16

ГС.16 (Хр.20a)

4

28,6

7,2

17

ГС.17 (Хр.20b)

9

39,3

4,4

18

ГС.18 (Хр.21)

7

52,8

7,5

19

ГС.19 (Хр.23)

3

36,7

12,2

20

ГС.20 (Хр.24)

8

36,2

4,5

21

ГС.21 (Хр.25)

5

5,5

1,1

22

ГС.22 (Хр.26a)

3

25,3

8,4

23

ГС.23 (Хр.26b)

4

14,0

3,5

24

ГС.24 (Хр.26c)

9

23,3

2,6

Всего:

158

875,4

5,54

Следующим этапом наших исследований было установление связи

между количественным значением признака «фотопериодическое цветение»
и аллельным составом локусов. С этой целью нами проведен QTL анализ в
сегрегирующих F

2

и F

3

поколениях с использованием в общей сложности 212

полиморфных SSR, а также 3 CAPS и dCAPS пар праймерных пар.

Картирование локусов QTL, ассоциированных с фотопериодическим

цветением хлопчатника в F

2

поколении.

Для определения ассоциации между полиморфными SSR маркерами и

признаком «фотопериодическое цветение», были отобраны сто двадцать
девять гибридов F

2

поколения с различной степенью чувствительности к

фотопериоду. При анализе гибридов второго поколения (F

2

–популяция) на

наличие ассоциации между генетическими локусами и фенотипическими
показателями из всех 13 тестированных признаков мы не выявили QTL-
ассоциацию только с признаком «количество коробочек».

В общей сложности нами были идентифицированы 27 QTL,

ассоциированных с 12 морфо-биологическими признаками (табл. 7.). В свою
очередь, как показало композитное интервальное картирование, 13 локусов
из 27 QTL прямо или косвенно определяли 12 параметров, ассоциированных
с фотопериодической чувствительностью (PPS) (LOD ≥ 2,4) (p≤0,05). Эти
локусы детерминировали от 18 до 93% вариаций признаков, связанных с
фотопериодическим цветением хлопчатника, и были рассредоточенными по
хромосомам 5, 12 и 26.

Следует

отметить,

что

индуцированный

мутагенез

является

неспецифическим и может случайно генерировать много мутаций, связанных
или не связанных с фотопериодическим цветением в геноме мутантных
генотипов. QTL с высоким LOD-баллом (7,2), т.е. с высокой вероятностью

59

связи идентифицированных локусов с фотопериодическим цветением,
выявлен в 26-хромосоме хлопчатника (рис. 9 и табл. 7).

Таблица 7.

Распределение идентифицированных QTL и SSR маркеров по геному в

F

2

популяции

№ QTL

ГС

(Хр.)

Сцепленные

маркеры

Позиции

(cM)

LOD

Ссылка и литература

Ассоциация маркера с

признаком и его

хромосомная локализация

Ссылка

QTL-локусы, ассоциированные с признаками фотопериодического цветения

1 qNND

ГС.01

(Хр.01)

JESPR289_90-
TMB0062_280

7.36-16.35 3.31

Длина волокна (Chr.01)

Shen et al., (2011)

2 qNFB

ГС.04

(Хр.04)

GH117_230-

BNL2572_240

11.80-

29.80

3.1

Длина волокна (Chr.04)

Qin et al., (2015)

3

qPPS

ГС.05

(Хр.05)

CIR373_175-

NAU3212_190

0.00-11.72 2.74

Выход волокна (Chr.05)

Wu et al., (2009)

4 qNBD

ГС.05

(Хр.05)

NAU3014_210-

NAU861_215

42.90-

45.20

2.74

-

5 qNFB

ГС.05

(Хр.05)

GH83_135-

BNL542_260

60.90-

73.10

3.45 Тонкость волокна (Chr.05)

Yu et al., (2014)

6

qPPS

ГС.11

(Хр.12)

BNL3835_195-

NAU1278_240

32.27-

40.55

3.45

-

7 qNND

ГС.20

(Хр.21)

CM23_115-

TMB2038_125

14.40-

30.20

4.96

Устойчивость к

вертициллезному вилту

Bolek et al., (2005)

8 qFDR

ГС.24

(Хр.26)

BNL840_160-
JESPR92_195

39.10-

39.40

4.24

Длина волокна

Abdurakhmonov et

al., (2009)

9 qNFB

ГС.24

(Хр.26)

BNL840_160-
JESPR92_195

39.10-

39.40

4.33

-

10 qNFB

ГС.24

(Хр.26)

NAU3006_220-

NAU2913_245

40.00-

70.30

5.51

-

11 qFDR

ГС.24

(Хр.26)

NAU3006_220-

NAU2913_245

40.00-

70.30

5.7

-

12 qPPS

ГС.24

(Хр.26)

NAU3006_220-

NAU2913_245

40.00-

70.30

7.20

-

13

qFT

ГС.24

(Хр.26)

BNL341_130-

NAU2750_175

76.30-

80.90

2.57

Выход семян (Chr.26)

Wu et al., (2009)

QTL-локусы, ассоциированные с морфо-биологическими признаками

14

qPH

ГС.01

(Хр.01)

TMB0062_280-

BNL3888_180

16.35-27.82 2.53

Длина волокна (Chr.01)

Shen et al., (2011)

15

qSA

ГС.07

(Хр.09)

GH98_128-

GH112_160

0.00-2.00

2.7

-

16

qSA

ГС.08

(Хр.09)

BNL1414_135-

BNL4028_140

17.20-22.10 3.31

Длина волокна (Chr.23)

Wang et al., (2011)

17

qSH

ГС.11

(Хр.12)

NAU5047_230-

CIR148_155

7.20-17.40 3.2

Элонгация волокна

(Chr.12)

Zang et al., (2009)

18 qNOBL

ГС.12

(Хр.13)

BNL1495_200-

BNL3623_240

0.00-7.80 2.93

Выход волокна (Chr.13)

Wu et al., (2009)

60

№ QTL

ГС

(Хр.)

Сцепленные

маркеры

Позиции

(cM)

LOD

Ссылка и литература

Ассоциация маркера с

признаком и его

хромосомная локализация

Ссылка

19

qPH

ГС.19

(Хр.20)

GH54_160-

BNL3948_95

15.70-19.30 2.55

Однородность волокна

(Chr.20)

Wang et al., (2015)

20 qNSB

ГС.19

(Хр.20)

BNL169_210-

GH48_96

1.90-2.80 3.28

-

21

qPH

ГС.20

(Хр.21)

CM23_115-

TMB2038_125

14.40-30.20 5.85

Устойчивость к

вертициллезному вилту

Bolek et al., (2005)

22 qNSB

ГС.20

(Хр.21)

CM23_115-

TMB2038_125

14.40-30.20 3.53

Устойчивость к

вертициллезному вилту

Bolek et al., (2005)

23

qSA

ГС.21

(Хр.23)

TMB1701_180-

BNL686_145

46.60-75.40 2.76

Микронейр волокна

(Chr.23)

Li et al., (2013)

24 qNOBL

ГС.22

(Хр.24)

BNL2568_150-

GH171_285

11.50-13.70 2.72

-

25 qNMB

ГС.24

(Хр.26)

BNL840_160-

NAU3006_220

39.10-40.00 3.25

-

26 qNSB

ГС.24

(Хр.26)

BNL840_160-

NAU3006_220

39.10-40.00 3.7

-

27 qNSB

ГС.24

(Хр.26)

NAU3006_220-

NAU2913_245

40.00-70.30 4.42

-

*Примечание: q - означает QTL, за которым следует аббревиатура названия признака; FT –

время цветения; NFB – высота первой плодовой ветви; NBD – число бутонов; NND – число узлов;
NMB - количество моноподиальных ветвей; NSB - количество симподиальных ветвей; PPS –
фотопериодическая чувствительность; NOBL - количество раскрытых коробочек; FDR –
продолжительность цветения; SA - интенсивность антоцианового загара; SH - опушенность
стебля; PH - высота растения.

Два QTL-локуса, ассоциированные с признаком «продолжительность

цветения», были выявлены в 26-й хромосоме при значениях LOD=5,2, и 7,7
соответственно (рис. 9 и табл. 7). QTL, ассоциированный с признаком «время
цветения», также находился в 26-й хромосоме (рис. 9 и табл. 7.).

Нами также были идентифицированы ряд других QTL регионов,

связанных с цветением и/или созреванием хлопчатника, такие, как высота
первой плодовой ветви (NFB), количество бутонов (NBD) и раскрытых
коробочек (NOBL), которые в той или иной степени (от 6% до 85%)
определяют вариации тестируемого признака (табл. 7.). Так, с признаком
«количество бутонов и раскрытых коробочек» (NBD и NOBL) найдено по
одному QTL в 5-ой и 13-ой хромосомах (рис. 9 и табл. 7.), а с признаком
«высота первой плодовой ветви» (NFB) обнаружено 4 QTL, локализованных
в 4, 5 и 26-ой хромосомах при значении достоверности LOD≥3,1 (рис. 9 и
табл. 7).

QTL-локусы, сцепленные с параметром «общее количество узлов»,

выявлены в двух (в 1-ой и 21-ой) хромосомах хлопчатника при относительно
высоких значениях достоверности LOD=3,31 и 4,96 (рис. 9 и табл. 7).

Более того, 26 хромосома содержала еще три других QTL, связанных с

такими морфобиологическими признаками, как число симподиальных и

61

моноподиальных ветвей. На долю этих QTL регионов приходилось от 18 до
60% вариаций указанных признаков.

Рисунок - 9. Локализация локусов QTL, ассоциированных с комплексом

«фотопериодическая чувствительность» и морфо-биологическими признаками F

2

популяции хлопчатника.

Одним из важнейших морфологических признаков растений является

присутствие трихом, встречающихся на поверхности листа (100-150 и выше
штук/ см

2

) и стебля (опушенность), который повышает устойчивость

растений к сосущем вредителям. В наших исследованиях в одиннадцатой

62

группе сцепления был выявлен QTL, ассоциированный (LOD = 3,2) с
опушенностью стебля. Эти результаты согласуются с данными Hou et al.,
(2013)

у

которых

локусы

«опушенности

листовой

поверхности»

дислоцировались на 6-ой хромосоме картирующей популяции хлопчатника,
полученной при скрещивании G.hirsutum и G. tomentosum (табл. 7).

Картирование локусов QTL, ассоциированных с фотопериодическим

цветением хлопчатника в F

3

поколении.

В F

3

популяции мы идентифицировали всего 11 QTL регионов,

ассоциированных с признаками фотопериодического цветения. Из них 4
были

связаны

с

«продолжительностью

цветения»,

по

3-

с

«фотопериодической чувствительностью» и «количеством бутонов» и еще
один QTL был ассоциирован с «временем цветения» (табл. 8).

Таблица 8.

Распределение идентифицированных QTL и SSR маркеров по геному в

F

3

популяции

№

QTL

ГС (Хр.)

Сцепленные

маркеры

Позиции

(cM)

LOD

Ссылка и литература

Ассоциация маркера с

признаком и его

хромосомная локализация

Ссылка

1

qNBD

ГС.08

(Хр.11)

JESPR296_205-

NAU1014_175

3.20-15.50 3.39 Элонгация волокна (Chr.11) Shen et al., (2007)

2

qPPS

ГС.08

(Хр.11)

JESPR296_122-

NAU1014_175

3.20-15.50 4

Элонгация волокна (Chr.11) Shen et al., (2007)

3

qFDR

ГС.08

(Хр.11)

PhyA1_122-

BNL625_130

3.20-16.90 3

Длина волокна

Kushanov et al.,

(2016)

4

qFT

ГС.12

(Хр.15)

BNL2920_155-

JESPR152_175

0.00-2.80 3.22

Закладка первой плодовой

ветви (Chr.15)

Guo et al., (2008)

5

qNBD

ГС.12

(Хр.15)

BNL2920_155-

TMB1660_210

0.00-16.54 2.66

Закладка первой плодовой

ветви (Chr.15)

Guo et al., (2008)

6

qFDR

ГС.15

(Хр.19)

TMB1599_135-

NAU3935_230

2.29-40.67 3.72

-

7

qPPS

ГС.15

(Хр.19)

TMB1599_135-

NAU3935_230

2.29-40.67 3.50

-

8

qFDR

ГС.20

(Хр.24)

BNL1521_140-

BNL2616_145

0.00-5.10 3.49

Микронейр волокна

Shen et al., (2005)

9

qNBD

ГС.20

(Хр.24)

BNL1521_140-

BNL2568_230

2.29-40.67 3.36

Микронейр волокна

Shen et al., (2005)

10

qFDR

ГС.22

(Хр.26)

JESPR92_195-

BNL3510_135

17.30-

35.07

3.54

Длина волокна

Abdurakhmonov

et al., (2009)

11

qPPS

ГС.22

(Хр.26)

JESPR92_195-

BNL3510_135

17.30-

35.07

2.57

Fiber length

Abdurakhmonov

et al., (2009)

*Примечание: q - означает QTL, за которым следует аббревиатура названия признака; FT –

время цветения; NBD – число бутонов; PPS – фотопериодическая чувствительность; FDR –
продолжительность цветения.

Из данных, представленных в таблице 8, видно, что кандидатные гены

как PHYA и PHYB выявляются на карте сцепления хлопчатника на хромосомах
11 и 10, соответственно (рис. 10).

63

При этом в ходе анализа выявилось, что ген-специфичный маркер

PHYA1 CAPS ассоциирован с такими признаками хлопчатника, как
«фотопериодическая чувствительность», «продолжительность цветения» и
«количество коробочек» с LOD ≥ 3,0 (рис. 10 и табл. 8). Идентифицированные
QTL определяли 72-99% вариацией вышеуказанных признаков. В то же время
ассоциацию тестируемых признаков с геном фитохрома В, локализованного
в 10-й хромосоме, выявить не удалось. Уместно отметить, что соматически
регенерированные растения хлопчатника с PHYA1 RNAi, т.е. имеющие
генетические манипуляции с геном фитохрома А, наряду с энергичным
корневым и вегетативным ростом проявляли раннее цветение, что еще раз
подтверждает наличие связи между фитохромами и фотопериодическим
цветением хлопчатника.

64

Рисунок - 10. Локализация локусов QTL, ассоциированных с признаками

«фотопериодической чувствительности» в F

3

популяции.

В отличие от F

2

популяции, в третьем поколении гибридов QTL

регионы, регулирующие время цветения, а также ответственные за
«количество бутонов», выявляются в 15-ой хромосоме хлопчатника (рис. 10 и
табл. 8). В 19 хромосоме обнаруживается QTL, ассоциированные с
«чувствительностью к фотопериодизму» и «продолжительностью цветения»
(рис. 10 и табл. 8).

Еще

один

QTL-локус,

ассоциированный

с

признаком

«фотопериодическая

чувствительность»

идентифицирован

в

24-ой

хромосоме хлопчатника. Кроме этого в данной хромосоме обнаружен QTL-
локус, сцепленный с признаком «количество бутонов» (рис. 10 и табл. 8). Т.е.
в третьем поколении

гибридов, так же, как и в F

2

, QTL-локусы,

ассоциированные с признаками «количество бутонов» и «фотопериодическая
чувствительность» хлопчатника, идентифицируются в 24-ой хромосоме.

Таким образом, с использованием сегрегирующей F

2

-и F

3

популяции,

полученной путем скрещивания дикой (чувствительной к фотопереодизму)
формы и мутантной (нейтрально-дневной) линии вида G.darwinii Watt нами
картированы локусы, ассоциированные с фотопериодическим цветением и
выявлена локализация мажорных QTL-локусов на конкретных хромосомах.

В шестой главе «Биоинформатический анализ маркерных QTL

регионов для идентификации генов-кандидатов» приведены следующие
результаты:

In silico ПЦР анализ.
Для in silico анализа мы сосредоточились на 24-ой группе сцепления

(26-ая хромосома), поскольку, большинство QTL, ассоциированных с
фотопериодической чувствительностью хлопчатника, было найдено именно в
этой группе.

Согласно результатам in silico ПЦР из 14 ДНК-маркеров 24-ой группы

сцепления (рис. 11) виртуально амплифицировались десять, при этом восемь
QTL, идентифицированных с помощью этих 10 амплифицированных
маркеров, находились в 24-ой хромосоме (Dt_chr8) (рис. 11). Расположенный
в начале группы сцепления (0,0 см) маркер NAU4925, был выявлен в 8-ой
хромосоме (At_chr8), которая имеет гомологию с 24-ой хромосомой (табл. 9).
Праймерная пара CIR039 виртуально амплифицировалась в обеих
хромосомах (At_chr8 и

Dt_chr8).

Более того, выявлено, что маркеры, расположенные на генетической

карте сцепления в одной и той же позиции (39,1 сМ) - CIR039 и BNL840,
взаимоперекрываются и совместно маркируют регион в 24-ой хромосоме с
разницей в 89 нуклеотидов вначале, и в 79 нуклеотидов - в конце
виртуального ампликона (табл. 9).

65

Рисунок - 11. Расположение QTL регионов в генетической карте и сопоставление позиции

идентифицированных маркеров в геноме хлопчатника G.hirsutum L.

Таблица 9.

Сводная таблица по идентифицированным QTL маркерам

#

QTL

регион

Положение
маркера на

генетической

карте сцепления

F

2

популяции

G.darwinii (сМ)

Позиция на

хромосоме

генома

G.hirsutum

Позиция в

геноме

начального
нуклеотида

виртуального

ампликона

Позиция в

геноме

конечного

нуклеотида

виртуального

ампликона

Размер

виртуаль-

ного

ампликона

(п.н.)

1

BNL3510

38.7 (26)

Dt_chr8 (24)

26 233 560

26 233 695

136

2

BNL3816

38.8 (26)

Dt_chr8 (24)

8 601 784

8 601 982

199

3

JESPR92

39.1 (26)

Dt_chr8 (24)

18 396 806

18 397 937

1132

4

BNL840

39.1 (26)

Dt_chr8 (24)

9 249 057

9 249 206

150

5

CIR391

39.1 (26)

Dt_chr8 (24)

26 233 589

26 233 689

101

6

CIR039

39.1 (26)

Dt_chr8 (24)

9 248 968

9 249 127

160

7

NAU2913

70.3 (26)

Dt_chr8 (24)

41 951 013

41 951 248

236

8

BNL341

76.3 (26)

Dt_chr8 (24)

42 973 849

42 973 980

132

9

NAU4925

0.0 (26)

At_chr8 (08)

42 744 792

42 744 931

140

10

CIR039

39.1 (26)

At_chr8 (08)

19 241 701

19 241 895

195

11 BNL2572

29.8 (04)

At_chr12 (12)

51 670 462

51 670 711

250

12 BNL3992

59.1 (05)

At_chr9 (09)

37 244 121

37 244 267

147

Еще два маркера BNL2572 и BNL3992, расположенные на 4-ой и 5-ой

группах сцепления (4 и 5 хромосомы) были взяты для in silico анализа. Эти
маркерные локусы, согласно данным QTL анализа, сцеплены с признаком
«закладка первой плодовой ветви». Однако, как показали результаты in silico
анализа, оба маркера находятся совершенно в других хромосомах генома
G.hirsutum (Таблица 9. рис. 11) Это вполне вероятно, так как построение
генетических карт основано на рекомбинантном анализе (Jones et al., 1997),
при котором расстояние между маркерами относительно друг друга в
группах сцепления определяется относительно частоты их рекомбинаций в
исследуемой популяции, что в свою очередь при схожей частоте
рекомбинаций некоторые маркеры, расположенные в действительности на
разных хромосомах, могут оказаться в одной группе сцепления. Однако это
нивелируется, если для картирования используется большее число маркеров,

66

а с другой стороны это явление является относительно нечастым. В
приведенной ниже таблице (табл. 9.) указаны расстояния между этими
маркерами на геноме G.hirsutum, как в нуклеотидах (на основании in silico
ПЦР), так и в сантиморганах, определенные в экспериментальной популяции
F

2

у вида G.darwinii.

Далее, с целью определения в маркированных участках генома

отдельных

генов,

ответственных

за

проявление

признака

«фотопериодическое цветение», а также для повышения информативности
генетической

карты,

были

аннотированы

дополнительно

регионы,

фланкирующие маркерные локусы CIR039, BNL840 из 24-ой ГС, BNL2572 из
4-ой ГС, а также BNL3992 из 5-ой ГС. Протяженность этих регионов
включала 100 000 нуклеотидов ниже (down stream) и выше (up stream)
относительно маркированного локуса. Эти геномные области были
использованы для анализа на наличие генов/белков-кандидатов.

Предсказание генов с помощью веб-приложения AUGUSTUS.
Предварительная аннотация генов-кандидатов фотопериодического

цветения была проведена с помощью веб- программы AUGUSTUS (Stanke et
al., 2006). Анализ маркированного региона от CIR039 и/или BNL840,
используя геномную базу данных какао (Theobroma cacao L.), выявил 4
кандидатных гена. С помощью микросателлитного региона BNL2572
обнаружено 6 генов-кандидатов и еще 10 генов были идентифицированы в
пространстве, включающем BNL3992-локус и фланкирующие его регионы. В
общей сложности с помощью идентифицированных нами QTL-регионов и
базы данных генома какао нами было выявлено 20 генов, которые
потенциально могут экспрессироваться с этих участков генома хлопчатника.
Ряд из виртуально амплифицированных генов имели несколько возможных
вариантов транскрипции, соответственно и транскриптов, поэтому общее
количество полученных аминокислотных последовательностей можно было
приравнивалось к 24-ти.

BLAST анализ.
Далее с помощью веб-ресурса NSBI был проведен BLAST анализ этих

24 аминокислотных последовательностей для поиска гомологий с
представленных в базах и аннотированными ранее последовательностями
известных

белков,

с

использованием

алгоритма

BLASTP

(парное

выравнивание последовательностей протеин/протеин). В результате на
основании сравнительного анализа наших виртуальных аминокислотных
последовательностей с базами данных известных белков из других
организмов нам удалось идентифицировать белки хлопчатника, которые
потенциально могли быть задействованы в формировании признака
«фотопериодическое цветение». Наиболее перспективным для дальнейшего
изучения кандидатным геном оказался ген, кодирующий α-субъединицу
казеин киназы II.

Казеин киназа II – это серин/треонин протеинкиназа, принимающая

участие в различных физиологических процессах растений, включая
циркадные ритмы, ответ на свет, передачу гормональных сигналов, время

67

цветения и контроль клеточного цикла (Moreno-Romero et al., 2011). При
исследовании функций казеин киназы II (CK2), проведенных на модельном
растении арабидопсисе, было показано, что избыточная экспрессия одной из
регуляторных субъединиц казеин киназы II приводит к раннему цветению в
условиях короткого дня. Кроме того, высококонсервативный компонент
циркадного ритма CK2 позитивно регулировал стабильность осцилляторов
циркадного ритма (CCA1) и Late Elongated Hypocotyl (OsLHY) у риса.

Далее, в регионе, прилегающем к микросателлитному маркеру

BNL2572, идентифицирован ген, кодирующий аргинин декарбоксилазу. Этот
белок катализирует первые этапы биосинтеза полиаминов – маленьких
алифатических поликатионов, которые имеются у всех организмов.

В прилегающем к маркеру BNL3992 регионе, было обнаружено

несколько генов, которые также можно отнести к кандидатным – это гены,
кодирующие лакказы 9, 14, 15 и NAC-домен содержащий белок. Лакказы –
это оксидазы, которые катализируют реакции окисления ароматических и
неароматических соединений, а также участвуют в синтезе лигнина у
растений.

Одно из важных заключений, которое мы вправе сделать на основании

совокупности проведенных исследований, это то, что прежде анонимные
маркеры CIR039, BNL840, BNL341, BNL2572 и BNL3992 потенциально
могут быть отнесены к функциональным, так как маркированные ими
регионы содержат гены, соответственно, кодирующие α-субъединицу казеин
киназы II, аргинин декарбоксилазу, динамин-связанные белки, а также ряд
генов, вероятно, задействованных в одном или нескольких связанных
метаболических путях.

В результате проведенного нами in silico анализа показано, что

идентифицированные гены могут претендовать на роль гена-кандидата в
искомых QTL регионах, ассоциированных с фотопериодическим цветением
или контролем времени цветения. В перспективе, аннотированные участки
маркерных локусов предоставят возможность упростить работу селекционера
путем создания генного маркера, выявляющего желаемую повышенную или
пониженную экспрессию гена-кандидата, делая возможным так называемую
"ген-ассоциированную селекцию". Кроме того, выявление кандидатных
генов имеет практическое значение для биотехнологии растений.

Таким образом, с помощью in silico ПЦР и BLAST анализа были

определены предполагаемые гены, прямо или косвенно участвующие в
обеспечении механизмов фотопериодического цветения у хлопчатника и
играющих важную роль в развитии растения в целом.

ВЫВОДЫ

На основе проведенных исследований по докторской диссертации на

тему

«QTL

картирование

локусов

и

генов,

контролирующих

фотопериодическое цветение хлопчатника» представлены следующие
выводы;

68

1.

На основе секвенса генов фитохрома А, В (PHYA, PHYB) и фактора

транскрипции HY5 созданы ген-специфические маркеры, позволившие
осуществить картирование с более «высоким разрешением» и насыщение
генетической карты тетраплоидного хлопчатника новыми молекулярными
маркерами.

2.

Выявлена достоверные (LOD≥4) ассоциации PHYA, PHYB и HY5 ген-

специфичных маркеров с признаками «качества волокна», указывающие на
потенциальную роль PHYA, PHYB и HY5 генов в регулировании параметров
качества хлопкового волокна.

3.

Определено хромосомное местоположение генов PHYA, PHYB и HY5 на

генетической карте сцепления тетраплоидного хлопчатника с использованием
CS-B линий хлопчатника.

4.

Создана

специфическая,

сегрегирующая

по

признаку

«фотопериодическое цветение» популяция хлопчатника путем скрещивания
фотопериод-чувствительной дикой формы вида G.darwinii L. и её
нейтрально-дневного

мутанта,

полученного

методом

радиационного

мутагенеза. Изучены фенотипические свойства гибридов F

2

и F

3

поколений,

сегрегирующих по фотопериодической чувствительности.

5.

Определен молекулярно-генетические полиморфизмы среди родительских

генотипов с использованием SSR- и ген-специфичных CAPS- маркеров. Из
общего числа маркеров, подвергнутых скринингу, 212 SSR (20%) и три пары
CAPS праймеров (30%) выявили полиморфизмы между родительскими
генотипами. Отобранные полиморфные SSR маркеры амплифицировали в
общей сложности 386 маркерных локусов. Количество локусов варьировало
от 2 до 4 со средним значением -1,82 локуса на один маркер.

6.

Идентифицированы

QTL-локусы,

ассоциированные

с

такими

признаками, как продолжительность цветения, время цветения, закладка
первой плодовой ветки, количество бутонов, общее количество узлов, высота
растений,

количество

симподиальных

и

моноподиальных

ветвей,

интенсивность антоцианового загара, опущенность стебля и т.д.

7.

С использованием метода in silico ПЦР аннотированы гены-кандидаты

цветения, локализующиеся внутри или вблизи идентифицированных QTL-
локусов. Обоснована возможность участия выявленных генов в регуляции и
проявлении признака «фотопериодическое цветение» хлопчатника.

69

SCIENTIFIC COUNCIL DSc.29.08.2017.В.53.01 ON AWARD OF

SCIENTIFIC DEGREES AT THE INSTITUTE OF GENETICS AND

PLANT EXPERIMENTAL BIOLOGY

AND NATIONAL UNIVERSITY

OF UZBEKISTAN

CENTER OF GENOMICS AND BIOINFORMATICS

KUSHANOV FAKHRIDDIN NE’MATULLAEVICH

QTL MAPPING OF LOCI AND GENES REGULATED PHOTOPERIODIC

FLOWERING IN COTTON

03.00.14 – Genomics, Proteomics and Bioinformatics

DISSERTATION ABSTRACT

FOR THE DOCTOR OF SCIENCES (DSс.) OF BIOLOGICAL SCIENCES

TASHKENT – 2017

70

The title of doctoral dissertation (DSс.) has been registered by the Supreme Attestation

Commission at the Cabinet of Ministers of the Republic of Uzbekistan with registration numbers of
B2017.2.DSc/B45

The dissertation has been carried out at the Center of Genomics and Bioinformatics.
The abstract of the dissertation is posted in three languages (Uzbek, Russian, English (resume)) on

the webpage of the Scientific Council (www.genetika.uz) and on the website of “ZiyoNet” Information
and education portal (www.ziyonet.uz).

Scientific consultant:

Abdurakhmonov Ibrokhim Yulchievich

Doctor of biological sciences, Professor

Official opponent:

Mukhamedov Rustam Sultanovich Rizaeva

Safiya Mamedovna

Doctor of biological sciences, Professor

Rizaeva Safiya Mamedovna

Doctor of biological sciences, professor

Avtonomov Victor Alexandrovich

Doctor of agricultural sciences, professor

Leading organization:

Institute of Bioorganic Chemistry

The defense of the dissertation will take place on « ____ » _____________2017 at _____ at the

meeting of Scientific Council DSc.29.08.2017.В.53.01 at the Institute of Genetics and Plant Experimental
Biology and National university of Uzbekistan. (Address: 111226, Tashkent region, Kibray, Yuqori-yuz,
Conference hall of the palace of the Institute of Genetics and Plant Experimental Biology. Tel.: (+99871)
264-23-90; Fax (+99871) 264-23-90; E-mail: igebr@academy.uz

Doctoral dissertation is registered at the Information-resource center of Institute of Genetics and

Plant Experimental Biology (with registration number № ____): where can be familiarized in the
Information-resource center. (111226, Tashkent region, Kibray, Yuqori-yuz, Tel. (+99871) 264-23-90;
Fax (+99871) 264-23-90; E-mail: igebr@academy.uz

Abstract of dissertation sent out on «___» ______________ 2017 year

(mailing report №_____ dated ______________ 2017 year).

A.A. Narimanov

Chairman of Scientific Council for awarding of the
scientific degrees, Doctor of Agricultural Sciences

S.М. Nabiyev

Scientific Secretary of Scientific Council for
awarding of the scientific degrees, Doctor of
Philosophy

Z.T. Buriev

Chairman of Scientific Seminar under Scientific
Council for awarding of the scientific degrees,
Doctor of Biological Sciences

71

INDRODUCTION (abstract of doctoral dissertation)

The aim of the research work is to identify the genes of cotton flowering

time, mapping of quantitative traits loci associated with the sensitivity to
photoperiod of this crop using marker systems of Simple Sequence Repeats (SSR)
and Cleaved Amplified Polymorphic Sequences (CAPS), and also annotate of
candidate genes participating in the mechanism of photoperiodic flowering of
cotton in the marked regions by in silico method.

The object of the research is tetraploid cotton variaties TM-1 (G.hirsutum),

Pima 3-79 (3-79) (G.barbadense), and F

1

hybrids and 186 recombinant inbred lines

(RIL) of cotton derived from the cross between these variaties; monosomal and
monotelodisome interspecies F

1

hybrids G.hirsutum x G.barbadense and

monosomal F

1

hybrids G.hirsutum x G.mustelinum; Identification of loci

associated with sensitivity to photoperiodism was conducted on plant materials of
an intraspecific population related to the tetraploid species G.darwinii Watt. The
hybrids of F

1

, F

2

and F

3

generations obtained from a cross between two forms

G.darwinii Watt.

Scientific novelty of the research is as follows:
for the first time new phytochrome (PHY) and HY5 gene-specific CAPS and

dCAPS markers were designed and developed for cotton;

candidate markers for the PHYA, PHYB and HY5 flowering genes

controlling and regulating the photoperiodic flowering of cotton are characterized
and mapped;

the chromosome localization of the studied molecular markers was

determined using genetic linkage maps and cytogenetic collections of
chromosome-substituted lines of cotton;

for the first time the cotton population segregating for photoperiodic

flowering was developed by crossing a photoperiod insensitive mutant line with its
pre-mutagenesis photoperiodic wild-type of the species G.darwinii Watt;

for the first time the molecular genetic maps of G.darwinii Watt were

constructed using populations based on photoperiodic sensitivity and DNA
markers;

for the first time using the intraspecific population G.darwinii, molecular-

genetic mapping of the quantitative traits loci associated with flowering time and
some other morpho-biological traits;

the genomic positions of identified QTL-loci were determined on the

genome of G.hirsutum by in silico PCR method;

candidate genes associated with the photoperiodic sensitivity of cotton were

identified using data bases and web-programs BLAST, AUGUSTUS.

Implementation of the research results. On the basis

of the conducted

researches

on studying of mapping of genes and QTL loci controlling the

photoperiodic flowering of cotton;

the results of a study of genetic mapping and QTL loci based on gene-

specific CAPS and dCAPS of the PHYA, PHYB, and HY5 gene marker were cited
in three scientific journals (PLoS ONE, 2017, vol. 12, issue 6 – ResearchGate IF-
2.80; PLoS ONE, 2017, vol. 12, issue 10 – ResearchGate IF-2.80; Genes &

72

genomics, 2017 – ResearchGate IF-0.56) with high (by ResearchGate) impact
factors in which showed the results of studying the relationship between the
phytochrome and HY5 genes with cotton photoperiodic flowering and the results
of the study of miRNAs on the PHYA RNAi cotton line, involved in drought
resistance;

the results of QTL mapping and DNA marker identifying were used on

framework of the project 31700289 "

The mechanism of verticillium wilt

resistance in transgenic cotton conferred by Aldehyde dehydrogenase ScALDH21"
(Certificate of the Chinese Academy of Sciences, December 1, 2017). Scientific
results have made it possible to study the resistance to the verticillium wilt of
transgenic cotton using DNA markers;

phytochrome (PHYA, PHYB) and HY5 gene-specific CAPS primers were

used in the framework of the FA-F10-T92 project "Production of high-quality
transgenic cotton lines using binary genetic vectors based on synthetic RNAi
duplexes designed for cotton genes" (The certificate of the Academy of Sciences
Republic of Uzbekistan № 5/1255-2563 on December 4, 2017). As a result of this
project, transgenic cotton plants containing synthetic RNAi vector constructs were
created for the phytochrome genes (PHYA1, PHYA2, PHYB) and HY5 of cotton.
RNAi cotton genotypes with bearing high fiber quality traits were obtained through
transformation of vector constructs. The improvements of micronaire, yield and
early maturity traits were observed in the transgenic line obtained using PHYB
gene vector construct. As a result of field and laboratory experiments, transgenic
lines for the PHYB gene were created and introduced into breeding processes;

created hybrids of the intraspecies population of G.darwinii were used in the

project FA-F5-T024 "The degree of phylogenetic relationship of intra- and
interspecific biodiversity of polymorphic species of the genus Gossypium L." (The
certificate of Agency for Science and Technologies of the Republic of Uzbekistan,
FТА-02-11/1243 on December 4, 2017). Within the framework of the project, the
application of intraspecific hybridization and molecular markers methods allowed
to identify and evaluate the degree of phylogenetic relationship among
polymorphic species G.hirsutum L., G.barbadense L. and G.darwinii Watt., and
also the inheritance of certain economic traits. In addition, the necessity of solving
complex theoretical problems for improving the existing modern natural
classification of polyploid species of the genus Gossypium L. based on hybrids F

2-3

were showed in this research. Moreover, identified traits of the inheritance nature
of morphological and economic traits of the G.darwinii Watt made it possible to
determine breeding importance and use in breeding processes of this species for
the development of cotton-growing in the Republic.

Structure and volume of the dissertation. The structure of the dissertation

consists of an introduction, six chapters, a conclusion, a list of literature, and
applications. The volume of the thesis is 181 pages.

73

ЭЪЛОН КИЛИНГАН ИШЛАР РЎЙХАТИ

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

LIST OF PUBLISHED WORKS

I бўлим (I часть; Part I)

1. Кушанов Ф.Н., Имамходжаева А.С., Тураев О.С., Буриев З.Т.,

Абдурахмонов И.Ю. Идентификация ДНК-маркеров, ассоциированных со
свойствами чувствительности к фотопериодизму у хлопчатника // Доклады
Академии Наук. – Ташкент, 2016. - №5. – С. 92-95. (03.00.00; №6).

2. Кушанов Ф.Н., Клюева М.В., Салахутдинов И.Б., Абдурахмонов И.Ю.

In

silico

характеристика

маркерных

QTL,

ассоциированных

с

фотопериодическим цветением хлопчатника // Узбекский биологический
журнал. – Ташкент, 2016. – Спецвыпуск. – С. 50-53. (03.00.00; №5).

3. Кушанов Ф.Н., Имамходжаева А.С., Абдурахмонов И.Ю. Изучение

фотопериодического цветения у хлопчатника // Узбекский биологический
журнал. – Ташкент, 2016. – Спецвыпуск. – С. 53-57. (03.00.00; №5).

4. Ф.Н. Кушанов, А.Т. Адылова, З.Т. Буриев, Ш.Э. Шерматов, академик

АН РУз А. Абдукаримов, И.Ю.Абдурахмонов. Картирование локусов
количественных признаков (QTL), контролирующих чувствительность
хлопчатника G.darwinii к фотопериодизму // Узбекский биологический
журнал. – Ташкент, 2016. - № 1. – С. 47-51. (03.00.00; №5).

5. Кушанов Ф.Н., Мирзоёкубов К.Э., Туланов А.А., Буриев З.Т., академик

АН РУз Абдукаримов А., Абдурахмонов И.Ю. Картирование локусов QTL
связанных с фотопериодическим цветением хлопчатника вида G.darwinii
Watt // Вестник КарГУ. – Карши, 2016. - №1. – С. 52-58. (03.00.00; №11).

6. Кушанов Ф.Н., Буриев З.Т., Адылова А.Т., Тураев О.С., академик АН

РУз Абдукаримов А., Абдурахмонов И.Ю. Идентификация хромосомного
местоположения генов PHYA, PHYB и HY5 на генетической карте сцепления
хлопчатника // Вестник Гулистанского Государственного университета. –
Гулистан, 2016. - №2. – С. 27-32. (03.00.00; №3).

7. Кушанов Ф.Н., Клюева М.В., Салахутдинов И.Б., Абдурахмонов И.Ю.

Аннотация QTL регионов для идентификации кандидатных генов цветения у
хлопчатника // Вестник КарГУ. – Карши, 2016. - №3. – С. 37-42. (03.00.00;
№11).

8. Кушанов Ф.Н., Адылова А.Т., Абдурахмонов И.Ю. Фотопериодический

контроль времени цветения // Вестник аграрной науки. – Ташкент, 2016. - №
4(66). С. 15-18. (03.00.00; №8).

9. Kushanov F.N., Pepper A.E., Yu J.Z., Buriev Z.T., Shermatov Sh.E., Saha

S., Ulloa M., Jenkins J.N., Abdukarimov A., and Abdurakhmonov I.Y.
Development, genetic mapping and QTL association of cotton PHYA, PHYB, and

74

HY5-specific CAPS and dCAPS markers // BMC Genetics, 2016. - Vol. 17:141. –
P. 1-11. doi 10.1186/s12863-016-0448-4. (№40. ResearchGate IF-2.26).

10. Kushanov F.N., Turaev O.S., Abdurakhmonov I.Y. In silico annotation of

QTL regions to identify candidate genes for flowering time in cotton // The
proceeding of Tashkent International Innovation Forum. . – Tashkent, 19-21 May,
2017. – P. 267-271.

11. Kushanov F.N., Buriev Z.T., Shermatov Sh.E., Norov T.M., Pepper A.E.,

Saha S., Ulloa M., Yu J.Z., Jenkins J.N., Abdukarimov A., Abdurakhmonov I.Y.
QTL mapping for flowering-time and photoperiod insensitivity of cotton
Gossypium darwinii Watt // PLoS ONE, 2017. – Vol. 12(10). – P. 1-22.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0186240 (№40, ResearchGate IF-2.80).

II бўлим (II часть; Part II)

12. Кушанов Ф.Н., Шерматов Ш.Э., Буриев З.Т., Абдукаримов А.,

Абдурахмонов И.Ю. Изучение наследственности генов цветения и
фотопериодизм чувствительности у хлопчатника // Материалы 14-ой
Пущинской

международной

школы-конференции

молодых

ученых

«Биология – наука ХХI века». Пущино (Россия), 2010. – С. 151.

13. Кушанов Ф.Н., Шопулатов У.М., Буриев З.Т., Абдукаримов А.,

Абдурахмонов. И.Ю. 2010. QTL картирование локусов фотопериодического
цветения у хлопчатника // Материалы 14-ой Пущинской международной
школы-конференции молодых ученых «Биология – наука ХХI века». Пущино
(Россия), 2010. – С. 151-152.

14. Кушанов Ф.Н., Шопулатов У.М., Абдукаримов А., Абдурахмонов И.Ю.

Картирование

локусов

количественных

признаков

(QTL)

фотопериодического цветения хлопчатника (Gossypium ssp.) // Материалы
международной

конференции

«Генофонд

мирового

разнообразия

хлопчатника – основа фундаментальных и прикладных исследований»,
посвящённой 80-летию академика А.А.Абдуллаева. – Ташкент, 2010. – С.
167.

15. Kushanov F.N., Shapulatov U., Urmonov H., Turaev O., Shermatov S.E.,

Buriev Z.T., Abdukarimov A., Pepper A.E., Abdurakhmonov I.Y. Molecular
mapping of photoperiodic flowering in cotton. // Abstracts reports of conference
«International Cotton Genome Initiative». Canberra (Australia), 2010. – P. 20.

16. Кушанов Ф.Н., Тураев О.Я., Тураев О.С., Шапулатов У.М., Буриев З.Т.,

Абдукаримов А., Абдурахмонов И.Ю. Молекулярное картирование локусов,
ассоциированных

с

фотопериодическим

цветением

хлопчатника

//

75

Материалы Республиканской научно-практической конференции «Взгляд
молодых ученых на актуальные проблемы науки». 2010. Ташкент. – С. 45.

17. Кушанов Ф.Н., Тураев О.Я. Дармонов М., Носирова З.Г., Буриев З.Т.,

Абдукаримов А., Абдурахмонов И.Ю. Изучение QTL, ассоциированных с
фотопериодическим цветением хлопчатника на основе гибридов F2 и F3
поколений // Материалы 15-ой Пущинской международной школы-
конференции молодых ученых «Биология – наука ХХI века Пущино (Россия),
2011. – С. 64.

18. Клюева М.В., Закирова Д.В., Кушанов Ф.Н., Салахутдинов И.Б.

Абдукаримов А., Буриев З.Т., Абдурахмонов И.Ю. Аннотация SSR локусов,
сцепленных с фотопериодическим цветением у дикого вида хлопчатника
G.darwinii // Материалы республиканской научно-практической конференции
«Достижения, проблемы и перспективы агробиологии сельскохозяйственных
культур». Ташкент, 2015. – С. 194.

19. Кушанов Ф.Н., Маткаримов М.У, Хусенов Н.Н., Норбеков Ж.К,

Рахматов Ф.Н, Салахутдинов И.Б. Буриев З.Т. Абдурахмонов И.Ю.
Молекулярно-генетическое

картирование

локусов,

контролирующих

фотопериодическую чувствительность хлопчатника вида G.darwinii //
Материалы

республиканской

научно-практической

конференции

«Достижения, проблемы и перспективы агробиологии сельскохозяйственных
культур». Ташкент, 2015. – С. 202.

20. Кушанов Ф.Н., Буриев З.Т., Имамходжаева А.С., Абдурахмонов И.Ю.

Молекулярное картирование генов PHYA, PHYB и HY5 у хлопчатника //
Сборник тезисов республиканской научной конференции «Современные
проблемы генетики, геномики и биотехнологии» Ташкент, 2016. – С. 25-27.

21. Кушанов Ф.Н., Маткаримов М.У., Ачилов С.Г., Норбеков Ж.К., Тураев

О.С., Буриев З.Т. Абдурахмонов И.Ю. Картирование локусов QTL,
контролирующих чувствительности к фотопериодизму у хлопчатника
G.darwinii // Материалы научно-практического семинара «Актуальные
проблемы биологии, экологии и почвоведения», посвящённый 80-летию
профессора Норбоева Зарифа Норбоевича. – Ташкент, 2016. – С. 119-120.

Библиографические ссылки

Кушанов Ф.Н., Имамходжасва А.С., Тураев О.С., Буриев З.Т., Абдурахмонов И.Ю. Идентификация ДНК-маркеров, ассоциированных со свойствами чувствительности к фотопериодизму у хлопчатника // Доклады Академии Наук. - Ташкент, 2016. - №5. - С. 92-95. (03.00.00; №6).

Кушанов Ф.Н., Клюева М.В., Салахутдинов И.Б., Абдурахмонов И.Ю. In silico характеристика маркерных QTL, ассоциированных с фотопериодическим цветением хлопчатника // Узбекский биологический журнал. - Ташкент, 2016. - Спецвыпуск. - С. 50-53. (03.00.00; №5).

Кушанов Ф.Н., Имамходжасва А.С., Абдурахмонов И.Ю. Изучение фотопериодического цветения у хлопчатника // Узбекский биологический журнал. - Ташкент, 2016. - Спецвыпуск. - С. 53-57. (03.00.00; №5).

Ф.Н. Кушанов, А.Т. Адылова, З.Т. Буриев, Ш.Э. Шерматов, академик АН РУз А. Абдукаримов, И.Ю.Абдурахмонов. Картирование локусов количественных признаков (QTL), контролирующих чувствительность хлопчатника G.darwinii к фотопериодизму // Узбекский биологический журнал. - Ташкент, 2016. - № 1. - С. 47-51. (03.00.00; №5).

Кушанов Ф.Н., Мирзоскубов К.Э., Туланов А.А., Буриев З.Т., академик АН РУз Абдукаримов А., Абдурахмонов И.Ю. Картирование локусов QTL связанных с фотопериодическим цветением хлопчатника вида G.darwinii Watt // Вестник КарГУ. - Карши, 2016. - №1. - С. 52-58. (03.00.00; №11).

Кушанов Ф.Н., Буриев З.Т., Адылова А.Т., Тураев О.С., академик АН РУз Абдукаримов А., Абдурахмонов И.Ю. Идентификация хромосомного местоположения генов PHYA, PHYB и HY5 на генетической карте сцепления хлопчатника // Вестник Гулистанского Государственного университета. -Гулистан, 2016. - №2. - С. 27-32. (03.00.00; №3).

Кушанов Ф.Н., Клюева М.В., Салахутдинов И.Б., Абдурахмонов И.Ю. Аннотация QTL регионов для идентификации кандидатных генов цветения у хлопчатника // Вестник КарГУ. - Карши, 2016. - №3. - С. 37-42. (03.00.00; №11).

Кушанов Ф.Н., Адылова А.Т., Абдурахмонов И.Ю. Фотопериодический контроль времени цветения // Вестник аграрной науки. - Ташкент, 2016. - № 4(66). С. 15-18. (03.00.00; №8).

Kushanov F.N., Pepper А.Е., Yu J.Z., Buriev Z.T., Shennatov Sh.E., Saha S., Ulloa M., Jenkins J.N., Abdukarimov A., and Abdurakhmonov I.Y. Development, genetic mapping and QTL association of cotton PHYA, PHYB, and //yj-specific CAPS and dCAPS markers // BMC Genetics, 2016. - Vol. 17:141. -P. 1-11. doi 10.1186/sl2863-016-0448-4. (№40. ResearchGatc IF-2.26).

Kushanov F.N., Turaev O.S., Abdurakhmonov I.Y. In silico annotation of QTL regions to identify candidate genes for flowering time in cotton // The proceeding of Tashkent International Innovation Forum. . - Tashkent, 19-21 May, 2017.-P. 267-271.

Kushanov F.N., Buricv Z.T., Shermatov Sh.E., Norov T.M., Pepper A.E., Saha S., Ulloa M., Yu J.Z., Jenkins J.N., Abdukarimov A., Abdurakhmonov I.Y. QTL mapping for flowering-time and photopcriod insensitivity of cotton Gossypium darwinii Watt // PLoS ONE, 2017. - Vol. 12(10). - P. 1-22. https://doi.org/10.1371/joumal.ponc.0186240 (№40, ResearchGatc IF-2.80).

Кушанов Ф.Н., Шсрматов Ш.Э., Буриев З.Т., Абдукаримов А., Абдурахмонов И.Ю. Изучение наследственности генов цветения и фотопериодизм чувствительности у хлопчатника И Материалы 14-ой Пущинской международной школы-конференции молодых ученых «Биология - наука XXI века». Пущино (Россия), 2010. - С. 151.

Кушанов Ф.Н., Шопулатов У.М., Буриев З.Т., Абдукаримов А., Абдурахмонов. И.Ю. 2010. QTL картирование локусов фотопериодического цветения у хлопчатника // Материалы 14-ой Пущинской международной школы-конференции молодых ученых «Биология - наука XXI века». Пущино (Россия),2010.-С. 151-152.

Кушанов Ф.Н., Шопулатов У.М., Абдукаримов А., Абдурахмонов И.Ю. Картирование локусов количественных признаков (QTL) фотопериодического цветения хлопчатника (Gossypium ssp.) // Материалы международной конференции «Генофонд мирового разнообразия хлопчатника - основа фундаментальных и прикладных исследований», посвящённой 80-летию академика А.А.Абдуллаева. - Ташкент, 2010. - С. 167.

Kushanov F.N., Shapulatov U., Urmonov H., Turaev О., Shermatov S.E., Buriev Z.T., Abdukarimov A., Pepper A.E., Abdurakhmonov I.Y. Molecular mapping of photoperiodic flowering in cotton. // Abstracts reports of conference «International Cotton Genome Initiative». Canberra (Australia), 2010. - P. 20.

Кушанов Ф.Н., Тураев О .Я., Тураев O.C., Шапулатов У.М., Буриев З.Т., Абдукаримов А., Абдурахмонов И.Ю. Молекулярное картирование локусов, ассоциированных с фотопериодическим цветением хлопчатника //Материалы Республиканской научно-практической конференции «Взгляд молодых ученых на актуальные проблемы науки». 2010. Ташкент. - С. 45.

Кушанов Ф.Н., Тураев О.Я. Дармонов М., Носирова З.Г., Буриев З.Т., Абдукаримов А., Абдурахмонов И.Ю. Изучение QTL, ассоциированных с фотопериодическим цветением хлопчатника на основе гибридов F2 и F3 поколений // Материалы 15-ой Пущинской международной школы-конференции молодых ученых «Биология - наука XXI века Пущино (Россия), 2011.-С. 64.

Клюева М.В., Закирова Д.В., Кушанов Ф.Н., Салахутдинов И.Б. Абдукаримов А., Буриев З.Т., Абдурахмонов И.Ю. Аннотация SSR локусов, сцепленных с фотопериодическим цветением у дикого вида хлопчатника G.darwinii // Материалы республиканской научно-практической конференции «Достижения, проблемы и перспективы агробиологии сельскохозяйственных культур». Ташкент, 2015. - С. 194.

Кушанов Ф.Н., Маткаримов М.У, Хусснов Н.Н., Норбсков Ж.К, Рахматов Ф.Н, Салахутдинов И.Б. Буриев З.Т. Абдурахмонов И.Ю. Молекулярно-генетическое картирование локусов, контролирующих фотопериодическую чувствительность хлопчатника вида G.darwinii // Материалы республиканской научно-практической конференции «Достижения, проблемы и перспективы агробиологии сельскохозяйственных культур». Ташкент, 2015. - С. 202.

Кушанов Ф.Н., Буриев З.Т., Имамходжасва А.С., Абдурахмонов И.Ю. Молекулярное картирование генов PHYA, PHYB и HY5 у хлопчатника // Сборник тезисов республиканской научной конференции «Современные проблемы генетики, геномики и биотехнологии» Ташкент, 2016. - С. 25-27.

Кушанов Ф.Н., Маткаримов М.У., Ачилов С.Г., Норбсков Ж.К., Тураев О.С., Буриев З.Т. Абдурахмонов И.Ю. Картирование локусов QTL, контролирующих чувствительности к фотопериодизму у хлопчатника G.darwinii // Материалы научно-практического семинара «Актуальные проблемы биологии, экологии и почвоведения», посвященный 80-летию профессора Норбосва Зарифа Норбосвича. - Ташкент, 2016. - С. 119-120.