The central problem that Vavilov was investigating was the overall concept of global plant genetic resources. The theoretical basis of this concept consisted of the law of homologous series in variation, research on the problem of species as a system, botanical and geographical bases of plant breeding, and the key theory of the centers of origin of cultivated plants. The VIR global collection of plant genetic resources collected by Vavilov and his associates from all over the world reflects the fullness of botanical, morphological and genetic diversity, and can be used for historical, evolutionary, phylogenetic and applied breeding research aimed at unlocking the potential of all the collection material. The whole diversity of cultivated oats, as was proved by Vavilov, had originated from segetal weeds. This process can be clearly traced in Spain on the example of the cultivated diploid species A. strigosa, A. abyssinica in Ethiopia, A. byzantina in Turkey and Iran, and on segetal forms of A. sativa. The studies of the morphological features as a whole do not yield a complete picture of the evolutionary and systematic status of some oat species and forms. The methods and approaches that use DNA markers and genomic technologies, and are promising for the study of oat polymorphism and phylogeny have been actively researched recently. A number of works devoted to the molecular aspects of the evolution and phylogeny of the genus Avena have recently appeared. The research uses various markers of genes, gene regions, intergenic spacers (internal and external), both nuclear and chloroplast and mitochondrial, genomic approaches and other modern methods. On the basis of a comprehensive study of the complete intraspecific diversity from different zones of the distribution range of cultivated oat species as well as on the basis of an analysis of data on the geography of forms and species distribution ranges, it was established that the process of hexaploid species formation also took place in the western part of the Mediterranean, and subsequently, when moving eastward, these forms started occupying all the vast spaces in the region of the Southwest Asian center, forming a large intraspecific diversity of wild forms and weedy ones in transit to cultivated hexaploid oat species. An analysis of the intraspecific diversity of landraces has specified the centers of morphogenesis of all cultivated oat species. The phylogenetic analysis of the representative intraspecific diversity of cultivated and wild Avena species carried out using next generation sequencing (NGS) showed that diploid species with A-genome variants are in fact not primary diploids, but a peculiar Mediterranean introgressive hybridization complex of species that sporadically enter into interspecific hybridization. It was established that the tetraploid cultivated species A. abyssinica had most likely originated from the wild A. vaviloviana. An analysis of the ways of A. sativa and A. byzantina domestication showed that the most widespread ribotype of the A. sativa hexaploid was inherited from A. ludoviciana, and the second most widespread one, from A. magna, while A. byzantina has two unique ribotype families, most likely inherited from an extinct oat species or a still undiscovered cryptospecies.
Центральной проблемой, которую исследовал Н.И. Вавилов, было учение о мировом генофонде куль- турных растений. Теоретическую основу этого учения составили: закон гомологических рядов в наследственной изменчивости, разработка проблемы вида как системы, ботанико-географические основы селекции и теория цен- тров происхождения культурных растений. Собранная Н.И. Вавиловым и его соратниками со всех уголков мира коллекция генетических ресурсов растений ВИР, представляющая всю полноту ботанического, морфологического и генетического разнообразия, позволяет проводить исторические, эволюционные, филогенетические и прикладные селекционные исследования, направленные на раскрытие потенциала всего коллекционного материала. Положе- ния Н.И. Вавилова по комплексному анализу всего видового и внутривидового разнообразия культурных и диких видов дают возможность сделать верные выводы при изучении сложных экологически дифференцированных ви- довых систем, связанных в своем формировании с определенной средой и воздействием отбора. Все разнообразие видов культурного овса, как было доказано Н.И. Вавиловым, имеет сорно-полевое происхождение. Этот процесс можно наглядно проследить в Испании – на примере культурного диплоидного вида Avena strigosa, в Эфиопии – A. abyssinica, в Турции и Иране – A. byzantina и на сорно-полевых формах A. sativa. Изучение комплекса морфологиче- ских признаков не дает полного представления об эволюционном и систематическом положении некоторых видов и форм овса. Для исследования полиморфизма, филогении и эволюции овса перспективны активно разрабатываемые в настоящее время методы и подходы с использованием ДНК-маркеров и геномных технологий. Появился ряд работ, затрагивающих молекулярные аспекты эволюции и филогении рода Avena. В исследованиях используют раз- личные маркеры генов, участков генов, межгенных спейсеров (внутренних и внешних), как ядерных, так и хлоро- пластных и митохондриальных, геномные подходы и другие современные методы. На основе комплексного изучения полного внутривидового разнообразия из разных зон ареала культурных видов овса и анализа данных по географическому распределению ареалов форм и видов установлено, что процесс формирования гексаплоидных видов шел также в западной части Средиземноморья, и затем при продвижении на восток эти формы стали за- нимать значительные пространства в районе Юго-Западного Азиатского центра, образуя большое внутривидовое разнообразие диких и переходных сорных форм к культурным видам гексаплоидного овса. В результате анализа внутривидового разнообразия староместных сортов были уточнены центры формообразования всех культурных видов овса. Осуществленный с помощью метода секвенирования следующего поколения (NGS) филогенетический анализ представительного внутривидового разнообразия культурных и диких видов рода Avena показал, что ди- плоидные виды с вариантами генома А в действительности являются не первичными диплоидами, а своеобразным средиземноморским интрогрессивно-гибридизационным комплексом видов, спорадически вступающих в межви- довые скрещивания. Установлено, что тетраплоидный культурный вид A. abyssinica, вероятнее всего, происходит от дикого вида A. vaviloviana. Анализ путей одомашнивания культурных видов овса A. sativa и A. byzantina показал, что наиболее массовый риботип гексаплоида A. sativa унаследован от A. ludoviciana, а второй по массовости – от A. magna, в то же время A. byzantina обладает двумя уникальными семействами риботипов, скорее всего, унаследо- ванными от вымершего вида овса или криптовида, до сегодняшнего дня не обнаруженного.
Keywords: Avena species; NGS methods sequences; VIR global collection; itraspecific diversity; law of homologous series; сenter of origin.
Copyright © AUTHORS.