Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Создание тритикале на генетической основе мягкой, твердой пшениц и тетраплоидной ржи

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Создание тритикале на генетической основе мягкой, твердой пшениц и тетраплоидной ржи"

АКАДЕМИЯ НАУК БЕЛАРУСИ Институт генетики и цитологии

На правах рукописи

ГОРДЕЙ Станислав Иванович

СОЗДАНИЕ ТРИТИКАЛЕ НА ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ОСНОВЕ МЯГКОЙ, ТВЕРДОЙ ПШЕНИЦ И ТЕТРАПЛОИДНОЙ РЖИ

Специальность 03.00.15 — генетика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Минск — 1992

Работа выполнена в институте генетики и цитологии АН Б, г. Минск

Научный руководитель - доктор биологических наук, профессор, акадешк АН Б Л. Е Хотшева

доктор биологических наук, член-корр. АН Б К Е. Борштов

кандидат биологических наук, доцент В. С. Анохина

Белорусская

сельскохозяйственная академия

Защита диссертации состоится О >1Р 1992 г. в "¿У часов на заседании специализированного совета К 006.02.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.15 - генетика в Институте генетики и цитологии АН Б по адресу: 220734 г. Минск, ул.Ф.Скорины,27.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке им. Я. Коласа АН Е

Официальные оппоненты;

Ведущее учреждение -

Автореферат разослан '•Ьиа^/У!^ 1992г.

Ученый секретарь специализированного Совета „ / кандидат биологических яаук^гу/^ ¡¿^ Е. £ Лобанок

- 1 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Совдание тритикале различного геномного состава и уровня плоидноети на генетической основе различных видов пшеницы и ржи имеет первостепенное значение для расширения и обогащения генофонда этой эволюционно молодой сельскохозяйственной культуры. Узость генофонда исходного материала является одной из причин, сдерживающих селекцию тритикале и широкое внедрение культуры в производство.

Успех создания тритикале определяется, в первую очередь, наличием высокоэффективных методов их синтеза. Известные в настоящее время методы не позволяют проводить прямой синтез поливидовых пшенично-ржаных амфидиплоидов (Щулындин, 1970; Kaltsikes, 1974; Максимов, 1980), так как недостаточно исследованы основные этапы процесса их создания: особенности проявления генетических систем про- и постгамной (эмбриональной) несовместимости и стерильности пшенично-ржаных амфигаплоидов F1. Нуждается в дальнейших исследованиях и усовершенствовании метод культуры зародышей in vitro для преодоления постгамной несовместимости видов и родов. Слабо изучены закономерности и механизмы образования жизнеспособных гамет с кередуцированным числом хромосом при межвидовой и межродовой гибридизации злаков и их роль в формировании фертильности отдаленных гибридов. Недостаточно исследованы особенности наследования хоэяйствено-полезных признаков и свойств исходных видов при отдаленной гибридизации. Необходима дальнейшая разработка и усовершенствование методов синтеза высокофертильных, генетически сбалансированных амфидиплоидов с использованием генетических систем совместимости исходных видов, гомеологичнои конъюгации и рекомбинации хромосом.

Поэтому, исследования, направленные на разработку генетических основ, принципов и новых методов создания тритикале являются весьма актуальными и имеют большое теоретическое и практическое значение для селекции высокоурожайных и згалогически адаптивных сортов.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы являлось изучение генетических основ и создание новых форм трехви-довых тритшсале на основе тетраплондной ржи, гекса- и тераплои-

- 2 -

ных пшениц как исходного материала для селекции.

Для достижения поставленной цели решались следующие еада-

ЧИ;

1. Изучение скрещиваемости мягкой пшеницы с тетраплоидными и межвидовых гибридов пшеницы F1 с тетраплоидной рожью, а также особенности проявления про- и постгамной несовместимости у отдаленных гибридов.

2. Изучение влияния рецессивных кг-генов совместимости мягкой пшеницы с другими видами и родами зерновых злаков и проявления гибридного некрова у пшеничных гибридов.

3. Изучение эффективности метода эмбриокультуры in vitro в создании трехвидовых тритикале.

4. Исследование цитогенетических особенностей формирования жизнеспособных гамет с нередуцированным числом хромосом и фер-тильности трехвидовых тритикале.

б. Усовершенствование метода получения трехвидовых тритикале.

6. Создание новых форм трехвидовых тритикале и их селекционно-генетическое изучение.

Научная новизна предложен метод прямого синтеза трехвидовых тритикале, включающий последовательные скрещивания гексап-лоидной пшеницы (.T.aestivum, AAB8DD, 2п>42) с тетраплоидной (Г.durum, ААВВ, 2п-2й), полученных межвидовых гибридов пшеницы F1 (AABBD, 2п-35) с тетраплоидной рожью (S. cereale, RRRR, 2п-28), с использованием метода эмбриокультуры in vitro (Положительное решение Госпатента по заявке No 4919283).

Установлено положительное влияние рецессивных кг-генов на совместимость мягкой пшеницы с твердой и тургидум, а также межвидовых г::бридов пшеницы F1 с тетраплоидной рожью.

Изучены генетические особенности формирования жизнеспособных гамет с нередуцированным числом хромосом у межвидовых гибридов пшеницы Fi. Показано, что уровень образования нередуциро-ваных микроспор у отдаленных гибридов пшеницы и эффективность основных этапов процесса создания трехвидовых тритикале обусловлены специфичностью комбинации, гибридным состоянием мягкой пшеницы и генетическим фактором нередукции хромосом.

Практическая значимость. Выявленные закономерности проявления межвидовой и межродовой несовместимости пшеницы, позволяет существенно повысить эффективность создания новых форм трех-

видовых тритикале.

Предложенный метод позволяет создавать высокофертильные трехвидовые пшенично-ржаные амфидиплоиды, ускоряет процесс их синтеза.

Созданы формы озимых гексаплоидных тритикале, характеризующиеся высокими показателями зерновой продуктивности, устойчивостью к основным видам грибных заболеваний, высокой зимостойкостью и представляют интерес для практической селекции.

Апробация работы. Материалы диссертации были доложены на 1 Республиканском рабочем совещании по генетической и клеточной шиенерии и биотехнологии растений (Минск, 1990), Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов сельского хозяйства "Современные проблемы генетики и селекции сельскохозяйственных растений" (Одесса, 1991), 4 Всесоюзной научной конференции "Экологическая генетика растений, животных, человека" (Кишинев, 1991), а также на заседании ученого совета Института генетики и цитологии АН В.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 печатных работы, 2 - подготовлены к печати.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав (1 - современное состояние проблемы; 2 -условия, исходный материал и методы исследований; 3,4 - результаты исследований), основных" выводов, рекомендаций для селекции и списка литературы. Материал изложен на 159 страницах машинописного текста. В работе приведено 19 таблиц и 12 рисунков. Список литературы включает 178 наименований, из них 101 отечественных и 77 иностранных.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для получения новых форм трехвидовых тритикале испольэова-ш 19 высокопродуктивных сортов, гибридов и кг-линий озимой лягкой пшеницы (Т. зевЦуит, ААЕШЗ, 2п»42), 12 сортов озимой гетраплоидной пшеницы (Г. с!игит, ТЛиг%Ю"т, ААВВ, 2п-28) и 8 ¡ортов озимой тетраплоидной ржи (Ясегеи!е, 2п~28).

Создание трехвидовых пшенично-ржаных амфиплоидов проводили и основе предложенного нами метода (рис.1).

Изучено 78 комбинаций скрещивения гексаплоидной пленицы етраплоидной,62 комбинации полученных межвидовых гибридов пше-

T.aestivum

AABB

T.durum

S.cereale

Trltlcale F1

Trltlcale F2-F3

ABRR ABDRR AABBRR AABBDRR

2n«2( "1 "" 8n*40 I

Embry oculture in vitro

ABRR ABRR -¡ AABBRR AABBRR

PkcJL IteToA c o asaran Tpexasjiomx TparaKaJia c Hcnojt&soBaHHeM aMCSpaoKyjiBTypH

ницы FI с тетраплоидной рожью. Проводили системные скрещивания как при межвидовой, так и при межродовой гибридизации пшеницы.

В каждой комбинации кастрировали 20-40 колосьев пшеницы. Опыление проводили через 2-3 дня после кастрации тзел-методом. О скрещиваемости судили по проценту завязывгния гибридных зерен от общего числа опаленных цветков и жизнеспособности гибридных семян.

Для преодоления постгамной несовместимости при гибридизации межвидовых гибридов пшеницы F1 с тетраплоидной рожью использовали метод эмбриокультуры ¿л vitro. В качестве питательных сред применяли среду Р8 ( для хорошо дифференцированных зародыией) и "Norstoga" (для слабо дифференцированных зародышей). Об эффективности метода культуры зародышей судили по проценту выхода зеленых растений от общего числа высаженных зародышей.

Анализ мейоэа межвидовых гибридов пшеницы F1 проводили на заключительной стадии второго деления - стадии тетрад, на временных давленных ацетокарминовых препаратах.

Идентификацию созданных форм трехвидовых тритикале и их геномный состав осуществляли с использованием метода электрофореза глиадинов тритикале и их исходных родительских сортов (Гаврилюк, Губарева, Конарев, 1973). Анализ кариотилов полученных тритикале проводили методом дифференциального окрашивания хромосом в лаборатории цитогенетики Института генетики и цитологии АН Б.

Штематическую обработку результатов исследований проводили с помощью компьютера (IBM-PC-AT). Для составления таблиц и построения гистограмм пользовались программами Lexicon, Framework, Statgrap'n. Корреляционный анализ проводили с использованием программ, составленных программистами института генетики и цитологии АНВ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Создание трехвидовых тритикале на генетической основе тетраплоидной ржи, гекса- и тетраплоидных пшениц.

1.1. Генетическая специфичность несовместимости мягкой пшеницы с твердой и тургидум.

При скрещивании мягкой пшеницы с твердой (тургидум), в за-

виеимости от комбинации, завязываемость гибридных зерен варьировала в широких пределах - от О до 72.97., и составила в среднем по 78 изученным комбинациям 21.5%. Наиболее высокой скрещиваемостью с тетраплоидной рожью характеризуются: сорт мягкой пшеницы Роазон - носитель рецессивных кг-генов, кг-линии и меж:ортовые гибриды мягкой пшеницы на основе сорта Роазон: в среднем 27.7%, тогда как по остальным комбинациям этот показатель составляет 14.0%) (Рис.2).

X 30 .

25 20 15

10 • 5

О -------

12 3

Рис. 2. Скрещиваемость мягкой пшеницы с твердой (тургидум).

1 - комбинации на основе сорта Роазон;

2 - комбинации на основе кг-линий и межсортовых гибридов

мягкой пшеницы;

3 - комбинации на основе сортов, не являвшихся носителями

кг-системы совместимости.

Жизнеспособность (всхожесть) межвидовых гибридных семян относительно высокая. В среднем по изученным комбинациям она составила 64.2% при варьировании в зависимости от генотилм-ческой специфичности комбинации от 40% до 100%.

Корреляционный анализ выявил слабую отрицательную связь между завязываемостью межвидовых гибридных зерен и их жизнеспособностью (г - -0. 16) , что согласуется с данными других авторов (Насккдашвили, 1984).

На основании проведенных нами исследований установлено, что сорта мягкой пшеницы - носители рецессивных кг-генов,

kr-лкнии и.межсортовые гибриды F1 мягкой пшеницы характеризуются наиболее высокой скрещиваемостью с тетраплоидными видами.

Ярким проявлением несовместимости при межвидовой гибридизации пшеницы является гибридный некроз (Hernsen, 1961; Ирландии, Потапова, 1959). В наших исследованиях проявление гибридного некроза варьировало, в зависимости от комбинации, в широких пределах, от 0 до 100% и составило в среднем по 32 изученным комбинациям 73.9%. Гибридный некроз в большей степени обусловлен материнским компонентом скрещивания - мягкой пшеницей. Наиболее сильное его проявление наблюдалось в комбинациях с такими сортами мягкой поеницы, как Роазон, Зерноградкз б, Березина. Эти сорта, скорее Есего, являются носителями доминантных генов некроза. Наименьший уровень проявления гибридного некроза выявлен в комбинациях с сортом мягкой пшеницы Орион (в среднем 2.7% по 5 изученным комбинациям). В своем генотипе данный сорт, по-видимому, не содержит доминантных генов Nel, Ne2.

Установлено, что проявление гибридного некроза можно снизить при использовании межсортовых гибридов мягкой пшеницы. При этом, одним из компонентов в межсортовой гибридизации'необходимо использовать сорт, не являющийся носителем генов гибридного некроза

Таким образом, анализ полученных данных показал, что проявление межвидовой несовместимости происходит на различных этапах онтогенеза гибридов F1. Если сингамия, про- и посггамная несовместимость контролируются в основном генетической системой кг-генов, то жизнеспособность межвидовых гибридов F1 в онтогенезе определяется, в основном, наличием генов гибридного некроза. Поэтому, подбор комбинаций скрещиваний с учетом этих генетических систем является важнейшим фактором повышения эффективности межвидовой гибридизации пшениц.

1.2. Скрещиваемость межвидовых гибридов пшеницы F1 (AABBD, 2п-35) с тетраплоидной рожью (RRRR, 2п-28).

Результаты наших исследований показали, что большинство межвидовых гибридов пшеницы F1 имеют низкую скрещиваемость с сортами тетраплоидной ржи (<10%). Завязываемость пшенично-ржаных гибридных зерен варьировала от 0 до 31. 5% и составила в среднем по 58 комбинациям 5.7%. Межвидовые гибриды пшеницы F1 на основе сорта Роазон - носителя рецессивных kr-геноь - харан. .теризуются относительно высоким уровнем скрещиваемости с рожью:

22.5%, что достоверно выше среднего по всем комбинациям (Р<0.01) (Рис. 3). Мекзидовые гибриды пшеницы на основе межсортовых гибридов мягкой пшеницы не отличались высоким уровнем скрещиваемости с тетрашюидной рожью (в среднем 8.3%). Это связано с подавлением рецессивных кг-генов совместимости доминантными аллелями.

г

25

20 15 10

О

1

I 2 3

Рис.3. Скрещиваемость межвидовых гибридов пшеницы И с теграплоидной рожью

1 - комбинации на основе сорта Роаэон;

2 - комбинации на основе кг-линий и межсортовых гибридов

мягкой пшеницы;

3 - комбинации на основе сортов, не являющихся носителями

кг-системы совместимости.

Отмечена генотипическая специфичность скрещиваемости межвидовых гибридов пшеницы с тетраплоидной рожью в зависимости от отцовского компонента Установлено, что наиболее высоким уровнем завяэываемости гибридных зерен характеризуются комбинации с сортом тетраплоидой ржи Вераеень. Более высокая скрещиваемость отдельных сортов ржи связана, скорее всего, со способностью некоторых ¡и генотипов частично подавлять ингибируюший эффект доминантных аллелей Кг-генов мягкой пшеницы.

Проведенные наш исследования показали, что при гибридизации межвидовых гибридов пшеницы с гетраплоидной рожью, реакция несовместимости проявляется также в постгамный период. Ше-нично-ржанне гибридные зерновки, как правило, не имели эн-

досперма, что указывает на аддитивный эффект проявления систем несовместимости гексаплоидной и тетраплоидной пшениц с рожью в онтогенезе пшенично-ржаных гибридов. Рецессивные кг-гены мялсой пшеницы не оказывали своего действия на эмбриональной стадии, так как их основной эффект, по-видимому, проявляется в прогам-пый период. Не исключен ингибирухлций эффект на эту генетическую систему тетраплоидной пшеницы и сложный характер межгеномных и ядерно-цитоплазматических взаимодействий.

Проявление реакции несовместимости межвидовых гибридов пшеницы F1 с тетраплоидной рожью в постгамныЯ период потребовало использования метода культуры зародышей in vitro.

1.3. Метод змбриокультуры in vitro в создании трехвидовнх тритикале. '

Посадку пшенично-ржаных гибридных зародышей на искусственные питательные среды проводили с учетом степени их дифференциации.

В эмбриокультуре in vitro выход пшенично-ржаных амфиплои-дов F1 варьировал в зависимости от комбинации в широких пределах - от 0% до 100% и составил в среднем по изученным комбинациям 17.7%. В комбинациях, где в качестве одного из компонентов межвидовых гибридов пшеницы F1 использовался сорт мягкой пшеницы - носитель рецессивных кг-генов совместимости, выход регене-рантов был ниже среднего (12.4%). При использовании межсортовых гибридов мягкой пшеницы на основе сорта Роазон, этот показатель возрастал, однако не превышал среднего по Сеем комбинациям (16.5%). В комбинациях и использованием сортов мягкой пшеницы, являющихся носителями доминантных Кг-генов, выход зеленых растений был более высокий - 24.2% (Рис.4).

Следовательно, рецессивные кг-гены мягкой пшеницы не оказывали положительного влияния на этапы эмбриогенеза лшенич-ио-ржаных гибридных зерен.

Существенное влияние на выход пшенично-ржаных амфлплоидов в эмбриокультуре оказывала степень дифференциации гибридных зародышей. Слабо дифференцированные зародыг , как правило, нежизнеспособны. Пшенично-ржаные амфиплоиды получены,' в основном, при доращивании хорошо дифференцированных зародышей.

Проведенный корреляционный анализ показал слабую отрицательную связь между завязываемое^ ыо пшенично-ржаных гибридных зерен и выходом растений в эмбриокультуре in vitro (г - -О.?4.

X

25

20

15

10

5 -

0 -------

I 2 3

Рис.4. Выход растений в эыбриокультуре in vitro

1 - комбинации на основе сорта Роазон;

2 - комбинации на основе кг-линий и межсортовых гибридов

мягкой пшеницы;

3 - комбинации на основе сортов, не являющихся носителями

kr-системы совместимости.

Таким образом, метод культуры зародышей in vitro позволил преодолеть постгамную (эмбриональную) несовместимость при скрещивании межвидовых гибридов пшеницы F1 с тетраллоидной рожью и получить фертильные растения пшенично-ржаных аыфиплоидов.

Цитогенетические и биохимические основы формирования трехвидовых тритикале.

Изучение Бакономерностей образования .шзнеспособных гамет с нередуцированным числом хромосом у межвидовых гибридов пшеницы F1 позволяет раскрыть особенности формирования трехвидовых тритикале. В таблице 1 представлены результаты анализа тетрад у межвидовых гибридов пшеницы F1. Видно, что уровень формирования диад и триад выше в комбинациях, где в качестве материнской формы использовался межсортовой гибрид мягкой пшеницы Орион х х Роаэон. Это связано,скорее всего, с тем,что данный гибрид содержит генетическую систему нередукции числа хромосом у отдаленных гибридов, донором которой является сорт Орион.

Наряду с образованием диад, триад, полиад, наблюдались и другие нарушения в мейоэе: формирование большого количества шкроядер в тетрадах, асинхронность деления.

Таблица 1.

Уровень формирования нередуцированных микроспор у межвидовых гибридов пшеницы П

1 . Всего Ка них: I ..... i 1 X |

I Комбинации скрещиваний из уч. I диады»-1

тетрад диад триад тетрад [триады|

|Роазон х Парус 623 24 1 598 1 4.0 |

|Роазон х Новинка 2 587 33 - 554 | 5.6 |

|( Орион х Роазон) х йэвинка 2 550 41 2 50', 1 7.8 |

|(Орион х Роазон) х Парус 600 37 4 559 1 6.8 |

|( Орион х Роазон) х 344/87 690 20 - 670 1 2.9 |

К Урожайная х Роазон) х Айсберг 610 22 - 688 I 3.6 |

|[(- // -) х Орион] х 262/85 571 И 2 558 1 2.3 |

II(- // -) х Орион] х 344/87 620 16 г 602 | 2.9 |

КНЕ270/115 х Роазон) х Черномор 517 8 4 505 1 2.3 |

|Безостая 1 х Корунд 531 29 1 501 | 5.6 |

|Березина х Айсберг 525 7 - 518 1 1.3 |

|Саратовская белозерная х Парус 580 9 - 571 1 1.6 I

|Мироновская 808 х Коралл .630 11 1 618 1 1.7 |

|Зерноградка 6 х Новинка 3 590 9 1 580 1 1.7 |

|Тарасовская 87- х Черномор 600 13 - 687 1 2.2 |

| ИТОГО: > 8824 290 18. 8515 1 3.5 | i ..... i

Следовательно, цитологический анализ заключительной стадии иейоза у межвидовых гибридов пшеницы И позволил показать особенности формирования гш.йт с нередуцированным числом хромосом, на основе которых умэ в первой поколении пшенично-ржаных амфип-лоидов формируются фертильные растения.

Нарушения в мейове. как правило, определяют уровень фер-тильности пыльцы. Этот показатель составил в среднем по 20 изученным комбинациям 59. ОХ при варьировании в зависимости от ге-нотипической специфичности комбинации от 29.7% до 95.7Х.

Судя по уровню формирования фертильной пыльцы у межвидовых гибридов пшеницы П, жизнеспособными являются как гаплоидные, так и диплоидные пыльцевые зерна, так как выход диад и триад у них не превышает ВХ. При опылении межвидовых гибридов пвеницы

Fl тэтраплоидной рожью, сингамия может происходить с различными типами гамет. Однако, фертильными будут лишь те гибриды, которые возникли на основе слияния нередуцированных гамет межвидовых гибридов пшеницы (ААВВ, AABBD) с диплоидными гаметами тет-раплоидной ржи (RR). Поэтому, отбор фертильных ппзенично-ржаных гибридов F1 отражает уровень формирования жизнеспособных гамет с нередуцированным числом хромосом у межвидовых гибридов пшеницы.

С помощью цитологического анализа установлено, что у полученных пи-энично-ржаных амфиплоидов F1 формируется в среднем 27Х фертильной пыльцы (по 16 изученным комбинациям) при варьировании в зависимости от комбинации от 3, б% до 52. QX.

Образование фертильной пыльцы является одной из важнейших предпосылок фертилыгости колоса (табл.2). Вино, что число зе-

Таблица 2.

Фертильность колоса пшенично-рканых амфиплоидов F1

1 1 . Изучено Число 1 I 1 Число зерен|

| Комбинации скрещиваний фертиль ферт.

II 1

1 ных колос.i на 1 |

1 расте- на ра- ¡всего ферт. |

1 1 ний стение] « колос |

1 |{[(Л-1)х Ор. ]х344/87)хРоссита 2 4 1 В 8 2.0!

|Н-//-]х 344/87У х Пуховчанка 3 14 8 18 1.3|

|[(0р. х Роаз. )х Парус]х Верасень 2 4 11 12 3.0|

|[(-//-) х Парус] х Новосибирская 2 2 а 3 1.5|

|[(-//-) X 344/87] X N-19 1 1 1 1 1.0|

|[ (-//-) X 344/87] х Новосибирская 2 6 8 96 16.0|

|С(-//-) х Новинка2] хНовосибирская 3 6 ' 1 6 1.01

|[ (Роаз. х Ор.) хВэвинка2] хНовосиб. 3 4 а 5 1.3|

|С(Л-1) х Парус] х Новосибирская 2 7 s 10 1-41

| С(Л-1) х Парус] х Верасень 2 6 t 9 1.5!

|(Роаэон х 252/85) х Верасень 4 7 8 14 2.0|

|(Орион х Черномор)хНовосибирская 1. 1 8 1 1.0|

|(Орион х Айсберг)х Новосибирская 3 4 1 10 2.5)

|(Урожайная х 252/85) х Верасень 1 1 1 1 1.0|

|С"чрас. 87. х Черномор) хНовосибир. > 2 i 1 1 I 1 1.0| ■ >

рен в колосе большинства комбинаций оказалось относительно низким (1-3 зерен на колос). Однако, в комбинации [(Орион х Го-аэон) х 344/87] х Новосибирская в среднем на один фертилышй колос приходилось 16 зерен. Как известно, сорт Орион является носителем генетического фактора нередукции числа хромосом у пшенично-ржаных гибридов, а сорт Роазон содержит в своем генотипе рецессивные кг-гены совместимости пшеницы с другими видами и родами субтрибы ТгМ1апае. Объединение в одном генотипе этих генетических систем приводит к формированию более высокого уровня диад и триад вместо тетрад, а, следовательно, высокому уровню образования жизнеспособных гамет с нередуцированным числом хромосом, определяющих фертильность амфиплоидов.

С помощью дифференциального окрашивания хромосом, проведенного совместно с лабораторией цитогенетики Института генетики и цитологии АН Б установлено, что трехвидовые тритикале (Л-26 и Л-169) являются гексаплоидными и содержат полные наборы хромосом А,В и I? геномов. Хромосомы генома Б мягкой пшеницы, скорее всего, элиминировали, так как на идиограммах дифференциально окрашенных хромосом они не обнаружена Для хромосом Н генома ржи общей тенденцией является снижение количества гетерох-роматина за счет уменьшения величины теломерных и потери ряда интеркалярных блоков. Случаев замещений или перестроек между хромосомами пшеницы и ржи не обнаружено.

Электрофоретический анализ синтезированных тритикале Р2 комбинаций {[(Урожайная х Роазон) х Орион] х 344/87} х Верасень и (Безостая 1 х Гордейформе) х Новосибирская показал, что в «¿-зоне, маркирующей геном пшеницы, исследуемых амфиплоидов присутствует от 1 до 3 компонентов глиадина; в ^-зоне выявлено 4 компонента глиадина во всех изученных электрофоретических спектрах. Для ы-глиадинов характерен более широкий компонентный состав (6-7 компонентов). В изученных амфиплоидах присутствует триплет о-глиадинов (234),маркирующих геном ржи (Ш хромосому). Обращает на себя внимание неоднотипность электрофоретических спектров по компонентам глиадинови89, маркирующих геном 0 мягкой пшеницы (Ю хромосому). У первого амфиплоида часть генотипов имеют компоненты ив9, что указывает на наличие у них хромосомы Ю. У второго амфиплоида«89 отсутствуют, в связи с полюй элиминацией хромосом О-генома мягкой пшеницы.

Мэрфобиологические особенности формирования трехвидовы*

Таблица 3.

Характеристика трехвидовых тритикале П и ге

Комбинации скрещивания

|Высота |растений,

I

I Длина |Число ко-1Число I колоса, |лосков в |8ерен в I см. | колосе | колосе

Масса верна, г.

|с колоса¡растения

|0э. мягк. пшеница |Ов. тетрапл. рожь

Береэина Взрасень

31.4

66.5

1.9 2.7

4.3 6.0

|[(Ор. х Роаз. )х 344/871 х йовосибир| | -//- (Л-1) |109,

I -//- (Л-2) Ц16,

I -//- (Л-3) . 1117,

I (Орион X 344/87) х Новосибирская | 72, 1С С Др. 2 х Роаа. )х 344/873х Верас. | 96,

Тритикале Р1

I I

3+2.841 6.6+0.88116. 0+2.171 7.0+0.91118. 0+3.07Ц2. 0+0.88|24. 5+2. 49|14. 0+1.00|21. 0+3.12Ц4. 2+0.47|30.

I

0+2.01118.0+3.1611.0+0. 2812. 6+0.29 0+1. 91 /31. 0+2. 27/1. 6+0. 7012. 8+0. 31 0+2. 08136. О+0. 9811. 9+0. 6817. 2+0. 87 0+3. 00129. 0+2.1612. СВД. 7717. 5+0. 90 5+1. 70149.1 +2. 5712. 8+0. 6916. 4+0. 89

I

I

I I

|[(0р. х Роаз)х Новин.2)х Нэвосиб. |109, |[(Роаа. х Ор. )х Новин. 2]х Новосиб. 1104. |[(Урож.х Роаз. )х Парус]х Верасень|107, |[(Роаз.х Ор.) х Парус) х Верасень|102,

Тритикале ?2 I I

0+1. ЗОЦЗ. 5+0. 49121. 1+1. 57|12. 0+0. 42|31. 2+1.17|12.1+0.72|26. 2+3.00|12. 2+0. 48|32.

I I I

5+2. 49134.1 +2.1711. 5+0. 7514. 7+0. 80 6+0. 75146.1 +2.1913. 0+0. 71 16. 6+0. 99 0+2. 30134. 5+2. 4612.1 +0. 5814. 8+0.99 4+1.16|47. 6+2. 41 |3. 0+0. 3419. 4+0. 54

тритикале.

В результате проведенных исследований на генетической основе мягкой , твердой (тургидум) пшениц и тетраллоидной ржи с иопольвовопием предложенного метода создали новые формы трехви-довых тритикале. Полученные пшенично-ржание амфиплоиды характеризуются относительной позднеспелостью, высокой зимостойкостью, крупным размером колоса, высокой его озерненностыа Новые амфиплоиды устойчивы к основным видам грибных болевней: септорио-зу, фузариозу колоса, корневым гнилям, листовой и стеблевой ржавчине. Зерно большинства амфиплоидов крупное, с хорошо выполненным эндоспермом и высокой массой 1000 зерен.

В таблице 3 представлены результаты изучения ряда количественных признаков созданных тритикале И, Р2, характеризующих продуктивность растений. Видно, что полученные формы уже ь первых поколениях характеризуются относительно высокой зерновой продуктивностью: по числу зерен в колосе, массе зерна с колоса они приближаются к мягкой пшенице, а во многих случаях превосходят ее. По массе зерна с растения полученные тритикале в большинстве случаев приближаются либо превосходят отцовскую форму - озимую тетраплоидную рожь.

Результаты исследований показали, что формирование селекционно ценных признаков у созданных форм тритикале во многом зависит от подбора пар для гибридизации. Наиболее продуктивные формы удалось получить, в основном, ва счет использования межсортовых гибридов мягкой пшеницы П: Орион х Роазон; Дружба 2 х Роазон; (Урожайная х Роазон) х Орион. Положительный эффект межсортовой гибридизации мягкой пшеницы обусловлен, скорее всего, более высокой гетерозиготноетью, ингибирующей проявление генетических систем несовместимости мягкой пшеницы с другими видами и родами субгрибы Тпыапав.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Установлено, что рецессивные кг-гены мягкой пшеницы оказывают положительное влияние на ее совместимость с рожью и тетраплоидными видами пшеницы, что свидетельствует об универсальности действия этой генетической системы совместимости видов (родов) субтрибы Тпис1пае.

2. Показана эффективность использования кг-линий и

межсортовых гибридов мягкой пшеницы для преодоления генетической несовместимости компонентов скрещивания и повышения выхода пшенично-ржаных амфидиплоидов.

3. Культура зародышей iп vi tro является достаточно эффективным методом преодоления постгамной (эмбриональной) несовместимости при синтезе трехвидовых тритикале на основе межвидовых гибридов пшеницы F1 и тетраплоидной ржи.

4. Образование жизнеспособных гамет с нередуцированным числом хромосом у межвидовых и межродовых гибридов пшеницы позволяет создавать высокофертильные, генетически сбалансированные формы тритикале.

5. Использование генетических систем совместимости исходных видов и высокой фертильности гибридов F1 является наиболее эффективным подходом к синтезу селекционно-ценных форм тритикале.

6. Экспериментально обоснован метод создания трехвидовых тритикале путем получения межвидовых гибридов пшеницы F1, гиб-ридиаации их с тетраплоидной рожью с использованием метода культуры гибридных зародышей in vitro (Положительное решение Госпатента по заявке Но 4919283).

7. Исследование кариотипов полученных трехвидовых тритикале (Л. 169 и Л 26) показало, что они содержат полные наборы хромосом А, В и R геномов. Замещений или перестроек между хромосомами пшеницы и ржи не обнаружено.

8. Установлен кодоминантный тип наследования компонентного состава глиадинов исходных видов пшеницы и ржи у трехвидовых тритикале; наличие белковых маркеров геномов и хромосом пшеницы и ржи позволяет проводить геномный и хромосомный анализ создаваемых тритикале.

9. На генетической основе тетраплоидной ржи, гекса- и тетраплоидных пшениц созданы трехвидовые тритикале, характеризующиеся высокой фертильностью колоса и продуктивностью растений, зимостойкостью, хорошей выполненностью зерна и устойчивостью к основным видам грибных заболеваний.

РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ.

1. Для создания новых форм тритикале использовать сорта мягкой пшеницы - носители рецессивных кг-генов, а также

иетсортовые гибриды мягкой пшеницы на основе сортов -носителей генетических систем: высокой совместимости с другими видами и родами субтрибы Tnticinae, не редукции хромосом у пюе-нично-ржаных гибридов.

2. Для синтеза трехвидових тритикале использовать предложенный метод, основанный на гибридизации мягкой пшеницы с твердой (тургидум) , последующем скрещивании полученных межвидовых гибридов пшеницы F1 с тетраплоидной рожью, выращивании трехви-довых 16-20 дневных гибридных зародышей на искусственных питательных средах и получение фертильных растений в год скрещивания межвидовых гибридов пшеницы F1 с тетраплоидной рожью (Положительное решение Госпатента по заявке N 4919283).

3. В качестве исходного материала для практической селекции тритикале использовать полученные новые формы озимых трех-видовых пшенично-ржаных амфидиплоидов Л-26, Л-169, характеризующиеся выессими показателями зерновой продуктивности, устойчивостью к основным видам"грибных заболеваний, высокой морозо- и зимостойкостью.

Работы, опубликованные по теш диссертации:

1. Хотылева JIR , Гордей С. И. Штод змбриокультуры в создании трехвидовых тритикале // Вэсщ АН Б, сер. б i ял. навук, 1990.- No 6.- С.27-32.

2. Хэтылева Л. а , Гордей С. И. Генетические факторы повышения эффективности создания трехвидовых тритикаце // Всес. конф. "Современные проблемы генетики и селекции с. -х. растений": Тез. докл. - Одесса, 1991.- С.150.

3. Гордей С. И. Влияние гамма-облучения на эффективность создания трехвидовых тритикале // 4 Всес. научн. конф. "Экологическая генетика растений, животных, человека":Тез. докл.- Ки шинев, 1991.- С. 242.

4. Гордей С. И., Хотылева Л. а , Гордей И. А. Способ получения трехвидовых тритикале // Положительное решение Госпатента по заявке No 4919283,. 1992.