Естественно, большую роль в молекулярно-биологическом анализе растений на основе использования белковых маркеров сыграли принципы и методы их электрофоретического разделения. В сочетании с другими методами биохимического и молекулярно-биологического (спектрального, люминесцентного, иммунохимического, цитохимического) анализа они позволили решить ряд важных задач прикладной ботаники, генетики и селекции. Как оказалось, многие из них могут быть успешно решены только с привлечением белковых маркеров. Так, например, только по электрофоретическим спектрам полиморфных белков возможен анализ морфологически однородных популяций. Только белковые маркеры позволяют исключать гетерозиготные растения на первых этапах семеноводства и сохранять характерные для сорта соотношения морфологически неразличимых генотипов в популяциях, что особенно важно при ускоренном способе выращивания элиты для быстрейшего внедрения в производство новых районированных и дефицитных сортов.
Пока только по белковым маркерам возможна прямая оценка семян на гибридность F.^ в семеноводстве гетерозисных гибридов, полностью заменяющая дорогостоящий, трудоемкий и малоэффективный грунт-контроль.
В настоящее время складываются технологии выделения биотипов и сортов самоопыляющихся культур и получения инбредных линий из сортовых популяций перекрестников на основе электрофоретического анализа маркерных белков единичных зерновок с сохранением их жизнеспособности. Как элемент селекционного процесса эта технология должна занять достойное место в ряду современных вспомогательных средств селекции. Ее преимущества, например перед клеточной селекцией или методами дигаплоидов в получении инбредных линий, состоят прежде всего в том, что, во-первых, селекционер здесь работает с нормальными, естественными, стабильными (неповрежденными) генетическими системами, во-вторых, он имеет возможность контролировать селекционный процесс и использовать в селекции весь генофонд сорта, популяции или вида в целом.
Методы белковых маркеров могут быть использованы (и уже используются) в сочетании с любыми методами селекции и на всех этапах селекционного процесса — от изучения исходного материала и поиска источников до сортоиспытания и семеноводства созданных сортов, а именно (В. Г. Конарев и др., 1986):
в изучении исходного материала: филогенетический анализ, идентификация генома, оценка геномного состава полиплоидных видов, идентификация сортов, биотипов и линий, регистрация генетических ресурсов селекции, анализ морфологически однородных естественных и сортовых популяций, создание вспомогательных систем селекции, поиск источников ценных признаков;
в селекции: отбор ценных генотипов по белковому фенотипу (протеотипу), анализ гибридных популяций, контроль за включением желаемых генетических систем (геномов, хромосом и их локусов) в создаваемые сорта, гибриды и аллоплоиды, получение многолинейных сортов-популяций и сортов-синтетиков, подбор родительских форм и видов-посредников при отдаленной гибридизации, контроль полноты насыщающих скрещиваний;
в сортоиспытании: определение происхождения и оригинальности сорта, оценка на генетическую однородность и константность, оценка состава сортовых популяций у перекрестников и биотипного состава сортов-самоопылителей, регистрация и документация районированных сортов в виде «белковых формул»;
в семеноводстве и семенном контроле: проверка типичности при отборе лучших растений в первичном семеноводстве, выяснение природы нетипичных растений для подготовки рекомендаций апробаторам, тест на наличие спонтанного переопыления и механического засорения, контроль за составом популяций при улучшающем семеноводстве перекрестников, маркирование линий в семеноводстве гибридных семян и оценка последних на уровень гибридности; быстрое серологическое или электрофоретическое обнаружение засоренности зерна твердой пшеницы зерном мягкой, различение фатуоидов и овсюга, определение подлинности и чистоты трудноразличимых по морфологическим признакам семян бобовых и крестоцветных;
в клеточной и хромосомной инженерии: маркирование клеточных линий и очагов дифференциации каллуса, хромосомных преобразований и идентификация генетического материала в соматических гибридах;
в генной инженерии: поиск в геноме локусов и генетических систем, кодирующих биологические свойства и хозяйственные признаки растения, оценка генной функции выделенных фрагментов ДНК генома или плазмона.
Методы белковых маркеров органически сливаются с многими методами генетики и селекции и оказывают большое влияние на формирование современной методологии этих наук. Усилия биохимиков, генетиков и растениеводов, работающих в данной области, должны быть направлены прежде всего на реализацию раскрывшихся возможностей белковых маркеров в решении практических задач селекции и семеноводства. В то же время особое внимание должно быть уделено использованию принципов и методов белковых маркеров в разработках таких фундаментальных направлений прикладной ботаники и генетики, как проблемы вида, генома и сохранения генофонда культурных растений и их диких сородичей для селекции. Как уже было показано нами на многих примерах использования белковых маркеров, они позволяют идентифицировать и в удобной для компьютеризации форме регистрировать и документировать как генетические системы — гены, их аллельную структуру, генные комплексы, хромосомы и геномы, так и таксономические и биологические единицы — линии, биотипы, сорта, популяции и виды.
Свободное копирование
