Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Формирование хозяйственно-биологических признаков ярового ячменя в процессе селекции с использованием приемов биотехнологии

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Формирование хозяйственно-биологических признаков ярового ячменя в процессе селекции с использованием приемов биотехнологии"

На правах рукописи

ИВАНОВ

Михаил Васильевич

ФОРМИРОВАНИЕ ХОЗЯЙСТВЕННО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ В ПРОЦЕССЕСЕЛЕКЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИЕМОВ БИОТЕХНОЛОГИИ

06.01.01 Селекция и семеноводство 03.00.12 Физиология растений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Санкт-Петербург, Пушкин 1998 г.

Работа выполнена в Государственном научном учреждении академического профиля «Северо-Западный «аучно-исследовательский институт сельского хозяйства» в 1982—1997 гг.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук В. М. Бурень; доктор сельскохозяйственных наук Б. Н. Малиновский; доктор сельскохозяйственных наук 3. В. Абрамова.

Ведущая организация — Агрофизический научно-исследовательский институт. ^

Защита состоится . /Г- 1998 г. в 14 часов 30 минут

на заседании диссертационного сове/к Д 120.37.01 в Санкт-Петербургском Государственном аграрном университете по адресу: 189620, Санкт-Петербург—Пушкин, Петербургское шоссе, 2, корпус 1-а, аудитория 239.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского Государственного аграр1"™

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

В. П. Царенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность научных исследований. Современное состояние производства зерна в Нечерноземной зоне России требует внедрения в производство сортов с.-х.культур, в первую очередь, адаптированных к конкретных условиям выращивания.

Традиционный селекционный процесс, основанный на применении половой гибридизации, как средства генетической изменчивости, существенно снижает интенсивность селекционного процесса из-за медленных темпов селекции,•связанных с испытанием значительного числа поколений биотипов растений, трудоёмкости эксперинентов, нередко косвенных, интуитивных методов оценки полученного селекционного материала.

Одно из важнейших направлений при создании сорта - биологическая технология и, в частности, клеточная селекция, при которой отбор линий и растений с новыми наследственными признаками производится на уровне клетки. Получение устойчивых, нерасщеплявщихся биотипов, возможно благодаря двум важнейшим свойствам растительной клетки: с одной стороны ее изменчиво ги, а с другой - топи-т6нтн0с1и.

Несмотря на огромные перспективы целенаправленного улучшения ряда признаков растений /« ^/^г/О , клеточные технологии, все же остаются до настоящего времени дополнением к■традиционной селекции.

В этой связи возникает проблема выбора стретегии и тактики использования в селекционном процессе нультуры у^ъо , а также пределов допустимости их применения для создания перспективных линий с целью селекции новых сортов.

До настоящего времени не изучены механизмы возникновения со-маклональной изменчивости /ю У/^г^о , вопросы рекомбиногенной изменчивости.

Остается открытой проблема формирования признаков у полученных '/и растений. Важнейшей проблемой применения элементов прикладной клеточной технологии в селекционном процессе, является эффективность отбора е/г?гг> и соответствие его результатов, полевым оценкам.

Не определено место биотехнологических приемов, как инструмента в системе методов создания сорта. Для проведения отборов, уско-

рения селекционного процесса необходимо изучение вопросов формирования и наследования признаков, определяющих в той или иной мере ценность линии-регенеранта.

Таким образом, исследования связанные с изучением закономерностей формообразовательных процессов в популяциях растений регенератов, определению возможностей использования приемов биотехнологии для создания ценного исходного материала по отдельным направлениям, адаптация этих приемов к конкретной культуре - яровому ячменю, является актуальной.

Цели и задачи исследований. Целью настоящего исследования является разработка системы методов создания ценного, в селекционном плане, исходного материала ярового ячменя, обоснование роли и места биотехнологических приемов .в селекционном процессе.

В связи с этим были поставлены следующие задачи исследований:

- определить стратегию и тактику селекционного процесса с применением элементов прикладной биотехнологии;

- определить возможности получения регенерантов ярового ячменя различного происхождения;

- изучать наследование признаков у гибридов, регенерантов, удвоенных гаплоидов ярового ячменя;

- определить характер расщепления и интенсивность формообразовательного процесса в популяциях регенерантов;

- определить особенности формирования и наследования признаков у регенерантов различного происхождения;

- изучить характер формирования и закономерности наследования, а также определить соответствие результатов отбора на селективных средах испытаниям на провокационных фонах по устойчивости к стрессоьыи воздействиям;

- сравнить эффективность отборов на селективных средах и их соответствие отбора 1//1/<? \

- оценить фенотипическую и генотипкческую изменчивость на ранних этапах формирования популяций ярового ячменя, полученных методами прикладной биотехнологии;

- изучить возможности генетического маркирования белками -Гордеинамивнутрипопуляционного разнообразия форм ярового ячменя.

Научная новизна работы. Впервые изучены вопросы формообразовательного процесса не только у регенерантов, исходными эксплан-тами которых служили сорта ярового ячменя, но и регенерантов гибридного происхождения. Выявлены особенности формирования элементов структуры урожая, а также признаков, определяющих каллюсо- и морфогенез у регенерантов. Изучен характер и особенности расщепления в популяциях сортов, гибридов, регенерантов и удвоенных гаплоидов. Разработаны основные принципы использования биотехнологических приемов в общей системе создания сорта.

Впервые предложена реальная схема селекционного процесса, сочетающая традиционные и биотехнологические подходы.

Определены границы возможности использования системы биотехнологических приемов в процессе создания сортов ярового ячменя* установлены возможности создания регенерантов ярового ячменя с высокой устойчивостью к стресс-факторам, определена наследственная природа этих признаков.

Научно-практическое значение работы. состоит в том,- что впервые в Северо-Западном регионе России соз,п~ч обширный селекционный материал с использованием биотехнологических методов. Выделены линии ярового ячменя,' сочетающие короткостебельность, повышенную продуктивность, крупность зерна, устойчивость к основным фи-топатогенам, ионному стрессу и засухе, а также источники ценных хозяйственно-биологических и адаптационных признаков.

Показаны пути создания исходного материала ярового ячменя с широким спектром изменчивости, как методом гибридизации контраст-•ных сортов, так и в сочетании с методами прикладной биотехнологии.

■ В процессе выполнения данной работы получено свыше 42000 регенерантов, гибридов, селекционных линий ярового ячменя, которые прорабатываются в селекционных учреждениях, передан на ГСИ сор* ярового ячменя пивоваренного направления Балтика.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на Всесоюзной школе-семинаре молодых ученых (Белогорка, 1985 г.), на научно-практическом семинаре "Биологические основы использования культуры клеток и тканей в селекционном процессе" (Л-д, 1987 г.), Координационном Совете ко биотехнологии (Саратов, 1987 .г.), конференции по рекомбиногенезу растений (Кишинев, 1988), Координа-

ционных Советах по селекции зерновых культур Подано, 1988; Москва, 1989; Ленинград, 1991; Киров, 1992; Красноуфимск, 1993 гг.), Владимир, 1995; Рязань, 1995), Координационном Совете по метода« биотехнологии в селекции растений (Ленинград, 1988, 1994 гг.), Совещаниях по иммунитету растений (Уфа, 19^7; Рига, 1993), совещании по иммунитету растений (Германия, 1986), Конференции по биотехнологии (Финляндия, 1989), Международном симпозиуме по проблемам экологии растений (Ленинград, 1990), ежегодно заслушивались на заседании Ученого Совета СЗШИСХ и Президиумах Отделения РАСХН . по Нечерноземной зоне, Северо-Западного научного центра с 1986 по 1997 гг.

По материалам исследований опубликовано 66 статей, в т.ч. 7 - за рубежом.

Работа выполнена в 1982-1996 годах в соответствии с тематическим планом Биотехнологического центра Северо-Западного НИИСХ.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Различная регенерация у культивируемых клеток разнообразна, механизмы их возникновения определяются нарушениями физиоло-го-биохимических связей мезду клеткой и организмом на уровне кал-люса, действием среды, продуктов метаболитов, как в среде, так и в клетке, селективный отсев ряда клеток, существенным образом влияя на состав ¿юпуляций регенерантов ярового ячменя.

2. Популяции ярового ячменя, полученные из гибридных комбинаций, и в особенности, ,от скрещивания контрастных форм, обладают большим запасом потенциальной изменчивости, которая под воздействием культуры /л/ ¿'/•¿ъо превращается в реальную, причем в уровень изменчивости у регенерантов значительно отличается от популяций гкЗридного происхождения.

3. Сходство и разнокачественность в структуре популяций при длительных отборах или использовании техники удвоенных гаплоидов, носит, как правило, случайный характер в процессе мейоза линии, получает неодинаковую генетическую информацию, при этом возникают различные варианты комбинаций генов, что и влечет различное проявление признаков у линий ярового ячменя одного происхождения, но разных методов получения стабильных линий.

4. Создание форы ярового ячменя с высоким адаптационным потенциалом .целесообразно вести на основе гибридных популяций с жестким отбором биотипов с низкой устойчивостью /¿V у/ , что приводит

к концентрации генов устойчивости. Причем, создание биотипов, сочетающих комплекс хозяйственно-полезных признаков с высоким уровнем устойчивости к стрессам на основе культуры клеток и тканей необходимо постепенное наращивание селективного давления с целью им-митации восприимчивых биотипов и сохранения форм, имеющих высокий селекционный потенциал по другим признакам.

5. Основные принципы использования биотехнологических методов в селекции ярового ячменя.

6. Схема селекционного процесса с применением элементов биотехнологии.

7. Методы стабилизации генотипа.

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 499 .страницах машинописного текста и состоит из 6 глав, заключения, выводов, списка литературы и приложения.-Работа иллюстрирована 3 рисунками и 104 таблицами. Библиография включает. 574 источника, в т.ч. 254 зарубежных.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТЛ ;м

Глава I. Обзор литературы. Приведены имеющиеся в литературе сведения о каллюсогенезе и регенерации в Т<ультуре //и е/г!с0 злаковых культур, рассматриваются основные пути формообразовательного процесса в популяциях ярового ячменя, закономерности наследования и расщепления по некоторым хозяйственно-биологическим признакам, прогнозируются основные пути использования культуры клеток и со-маклональных вариантов с целью создания ценных для практической селекции генотипов, а также система приемов, снижающи^мор^юлоги-ческой изменчивости в популяциях.

Глава 2. Материалы и методы исследований.

В исследования были включены 429 сортов различных разновидностей и происхождения из ВИР и других НИУ, 42000 регенератов,удвоенных гаплоидов и гибридов ярового ячменя ( ^ ¿'¿'¿^'¿гях^ ) . В качестве гаплопродюсоров использовали дикий луковичный ячмень

), любезно предоставленный лабораторией биотехнологии .ВИР, а также 3 сорта яровой ржи, совпадающих по срокам цветения с основной массой сортов ярового ячменя (<¿^¿7,

• ), Для получения удвоенных гаплоидов, на рыльца пестиков

наносили свежесобранную пыльцу с последующей обработкой цветков на I, 2 и 3 сутки'- гиббереловой кислотой (Г.К.) (75 иг на I г гиб-береловой кислоты + 15 мг на I л борной кислоты + 2-3 капли спиртового раствора Твина 80)..За 5-6 дней до вычленения, колосья опрыскивали раствором 6-бензоаминопурина (6БАП) в конце и-, рации 20 мг/г., за 1-2 дня до вычленения проводили опрыскивание смесью 6 БАЯ к ГК.

На 14-21 сутки зародыши вычленяли, стерилизовали и переносили на среду Р-8 или Р-8 + АБК (Лукьяиюк С.Ф., 1983). Проростки с хорошей -корневой системой колхицинировалк. Для получения растений регенерантов использовали каллюсные культуры, образованные незрелыми зерновками ярового ячменя (18-26 день после, опыления). Культивирование проводили на питательной средо СС-10 ( /Ь/г^'с^б 1979). В качестве стимулятора каллюсогенеза использовали 2,4 дк-хлорфеноксиуксусную кислоту. Для стимулирования органогенеза использовали индолилуксусную кислоту и зеатин,

За основу селективной среды, имитирующей действие кцелых почв, взята,среда В^ с рН-3,0±0,2 и концентрацией алюминия 1000 мкМ, содержание фосфора в среде снижено до II мкМ.

За основу питательной среды1 имитирующей действие засухи использовали среду В§ с добавлением в нее сахарозы, маннита и поли-этиленгликоля М 8000 (ПЕГ) с осмотическим давлением 16 атм. Электрофорез запасных белков щро,водили согласно Методическим указаниям (Иванов М.В., и др., 1986).

Регенерантй, гибриды, сорта, удвоенные гаплоиды оценивались по основным морфобиологическим признакам на протяжении 1982-1996гг, Все основные расчеты проведены на ЭВМ ЕС-1030.

Глава 3. Формирование биологических и морфологических признаков в популяциях регенерантов ярового ячменя.

Для селекционного процесса мощным источником генетического разнообразия является сомаклональная изменчивость, возникающая при прохождении растениями тадии неорганизованного роста. Однако, лимитирующим фактором использования культуры /'/¡у в селек-

ции ярового ячменя является низкий регенерационный потенциал. Поэтому важно определить факторы, способствующие усилению регенерации растений из каллюсов.

Нами эксплантирэаалось 38144 зародышей ярозого ячменя, из них образовали каллюсы 24002 или 62,91». Наблюдалось значительное варь-. ирование образования каллпсов у сортов и гибридов. Низкой способностью образовывать каллюс отличались сорта /З^-т^а/

20,2%), Северный у. . У гибридов,

полученных от скрещизания сортов, близких по-уровню калллсооб-разовакия, наблюдалось доминирование (табл.1) и сворхдоминирова-ние. Следует отметить, что сверхдоминирование наблюдали только при гибридизации сортов, близких по характеру проявления признака. Однако, способность к каллюсообразованию была наивысшей при гибридизации сортов У.

Таблица I

Тип наследования каллюсообразования и регенерации ярового ячменя

% комбинаций

Тип наследования ._ __

каллюссобразование регенерация

/ рЛ 21,4 ' 17,9

/р = 1 7,1 О

14,3 7,1

0^/р^0,5 14,3 21,4

/р = О О О

О ^/р 42,9 53,6

Прорастание соматических эмбриоидов приводило к формированию растений регенерантов. Высокий морфогенетический потенциал имели сорта: Орфей, Ида.^йЙ^', Практически затрудне-

но получение растений из каллюсов сортов ^бш/ Стырс-

кий, Ja/ ¿3Jtt^vZí/iíáfa^iP/Mfy.У гибридных комбинаций морфогене-тический потенциал зависел от уровня признака у родительских сор-

тов. Так, при скрещивании сортов с низким уровнем образования мор-фогенных структур в последующих поколениях наблюдали неумбриоген-ный водянистый каллюс х Са 34739). При скрещивании сортов

с достаточно высоким уровнем регенерации' 'Л&м/яб-, /¿^-^/^ Л'/^/г/, Максим, Л 76/3001 -01,ЛЙ^^) растения индуцировали от 39,4 до 47,6% эмбриогенных регенерирующих каллгасов. Основной тип наследования способности к рогонорации - депрессия ■табл.1), главным образом, обусловлена преобладанием сортов в данном наборе гибридов с низким потенциалом регенерации, что и передалось потомству. Следует отметить, что интенсивность каллюсообразования и способность к регенерации (число эмбриогенных каллюсов) достаточно слабо взаимообусловлены (£-=0,11 ¿0,09), не отмечено, влияния на частоту роге-нерации [% каллюсов с растениями) интенсивности образования каллюсов (£= 0,09 - 0,09), и вместе с -тем, число регенерантов на ,,1 каллюс в достаточно сильной мере 0,33 - 0,08) определялось способностью экспланта образовывать каллюс.

Результаты экспериментов свидетельствуют, что причины различной регенерации у культивируемых клеток разнообразны, механизмы возникновения их следует искать в нарушениях физиолого-биохими-ческих связей между клеткой и всем организмом, действием внешней среды и среды культивирования, влияние продуктов-метаболитов как в среде, так и в клетке, селективный отсев ряда клеток, существенным образом влиял на состав популяций регенерантов ярового ячменя (табл.2).

В большинстве популяций наблюдали альбиносы и растения-реге-неранты, неспособные образовывать семена. Количество аномальных растений варьировало от 100% 9/гМ4/) до 21,5% (Л 76/3001-01). Чг.сло аномальных растений в популяциях регенерантов находилось в тесной зависимости от эксплантируемого сорта. Экспланты гибридов ?! характеризовались несколько большей способностью к образованию фертильных растений. Следовательно, для получения значительного количества регенерантов необходимо учитывать.биологические особенности эксплантированных сортов, для получения фертильных регенерантов из гибридных комбинаций необходимо подбирать исходные экспланты из комбинаций, где хотя бы один из родительских сортов характеризовался повышенной способностью давать регенеранты с высокой семенной продуктивностью.причем разновидность гибридизируемых

Состав популяций регенерантов ярового ячменя, %

Происхождение Растения, Альбиносы Стерильные

экспланта дающие зерна

Сорта ,40,2 30,6 29,2

Гибриды 54,4' 26,2 19,4

сортов не имеет значения.

Структура основных хозяйственно-биологических признаков у регенерантов ярового ячменя.

Процесс культивирования клеток и тканей на искусственных питательных средах сопровождается различными аномалиями митоза, что приводит к возникновении значительного генетического разнообразия, как по фенотипическим, так и генетическим признакам (табл.3).

Длина стебля. Этот признак злакод является одним из достаточно стабильных показателей у мономорфных сортов. Однако, в процессе культивирования клеток и регенераций из них растений, в наших экспериментах произошло существенное усиление варьирования длины стебля с 11,4% до 19,7$ по отношению к исходным формам. Так, регенеранты сортов: Севершй,и^<^г, Орфей, Резерв, Ида.г^^^, Днепровский 534, 8-19^5 см превышали родительские фор-

мы, тогда как часть регенерантов сортов: Резерв, Ида,с^-еах/а^ с^уу , Днепровский 534 на 14-29,5$ имели более короткую соломину.

Наблюдалась тенденция снижения длины стебля у регенерантов по отношению к гибридным популяциям, из которых они получены с усилением разнокачественности в популяциях, Так, у растений гибридных комбинаций варьирование в ?2 составило 8,3%, в /Ь ^ 17,7%. У 26,7% регенерантов изменился характер доминирования по сравнению с исходными гибридными популяциями. Так, у гибридов доминирование

8 наблюдали неполное доминирование = 0,122, то у регенерантов - депрессия л р -- -0,376. Отмечалось ослабление доминирования ввысокорослых родителей (17,9)« комбинаций).

Следует отметить, что на фоне некоторого роста наследуемости у регенерантов увеличивается значение селекционном потенциала. Так, у 54,8% регенерантов низкорослость обеспечивалась в различной степени влиянием генетического аппарата. Важным обстоятельством, подтверждающим ценность соматических регенерантов ячменя, является тот факт, что снижение длины стебля у них происходит без . уменьшения количества междоузлий и листьев. Снижение длины стебля у регенерантов происходило, в основном, за счет резкого на 1949% укорочения I и П верхнего междоузлий. Вероятны два пути использования короткостебельности регенерантов - прямой отбор в популяциях, гибридизация с высокопродуктивными сортами.

Продуктивная кустистость. Различия в уровне реализации потенциальной кустистости в продуктивную (реальную)'у различных регенерантов обусловлено не только генетической зависимостью ряда компонентов слагающих его, но и физиологической структурой.

Структура данного признака в наших экспериментах в течение онтогенеза была динамичной и определялась метеорологическими условиями года выращивания. '

У регенерантов 38,7$ комбинаций произошло резкое смещение по сравнению с характера наследования признака, причем у регенерантов комбинаций: /¿бщу-бх Мьряг/, к ¿^^^^•''напра-вление доминирования изменилось от депрессии до полного доминирования. 'У 19,4?$ регенерантов доминирование в Р| высокой кустистости сменилось на депрессию. У регенерантов 15 комбинаций, по отношению к Рр произошло усиление генетического проявления признака. Таким, образом, в популяциях регенерантов процессы формообразования носят более сложный характер по сравнению с растениями в гибридных комбинациях, Характер смещения расщепления в Р^ по отношению к свидетельствует как о значительной илиминации биотипов в процессе морфогенеза, что не позволило части потенциальной изменчивости реализоваться в реальную, с одной стороны, а с дру>-гой стороны рекомбиногенные процессы под воздействием новых биотипов /№//¿¿<7 привели к возникновению новых биотипов наибо-

лее устойчивых морфоструктур, которые и реализовались в определенные морфогипн, существенно изменившие характер формообразования в популяциях-регенерантах.

Так, у регенерантов наблюдали выщепление форм с кустистостью на 20-35',ü, превышающей гибридные комбинации. В популяциях:• х , сРЙ^^х yJí/y^, Днепровский 534 х ¿tefa/^wMf

х ¿/¿¿мяСЯт, Вестник х Местный с частотой от 4 до 22,6$ обнаружены растения, которых ни у родительских сортов, ни у исходных комбинаций не наблюдалось. По сравнению с Fg в на(5людали илими-нвцию целого ряда биотипов,с различной кустистостью. Тяк, в популяциях (Бело горе кий х пк/ 6320 ) х Исток не наблюдали форм с кустистостью более 9 стеблей, тогда как у исходной комбинации подобные форш занимали 2ОД популяции; в популяции Днепровский х Северный - 5,I¡í форм с числом стеблей более 7; в популяции QÁwf" /jWx Р 13632) х (Северный х Рассвет) не отмечалось растений с кустистостью более 7 растений, которые занимали 25,3$ популяции растения Fg.

Характер расщепления в популяциях регенерантов свидетельствует о том, что на развитие признака оказывает воздействие большое число генов со слабым индивидуальным дейстьием, освобождение влияния, которых на признак происходит вследствие воздействия на клетку компонентов среды, а также проявление адрытой изменчивости, накопленной исходной формой в процессе возделывания.

Уровень значения селекционного потенциала регенерантов во многом определялся характером доминирования у исходных гибридных комбинаций 0,069-0,06), уровнем варьирования признака в Fj ■( 2- =0,71-0,04!; характером фенотипического доминирования в Fj ( £=0,71-0,04), в Rj (z =0,79-0,03). Существенное влияние на селекционную ценность как гибридов, так и регенерантов оказывала биологическая специфика привлекаемых у гибридизацию форм. При скрещивании контрастных (форм: Атлант х КМ 1192,^318 х á&fy S170/74 х Г318 достигалось наибольшее значение селекционного потенциала (£ =18,56 - 80,656), в то время как гибридизация близких по уровню кущения форм: Орфей х Одесский 100, /¿WfZX í/W^A ¿áwe*^ существенного сдвига селекционного потенциала в сторону большей кустистости не происходило, и дополнительное воздействие культуры//^" незначительно на 16-2.5% увеличивало долю растений количе-

Основные .селекционно-генетические параметры регенерантов

Хозяйственно-биологические признаки

длина стебля продуктивная длина колоса число зерен ' масса зерна кустистость в колосе в колосе

р К -Р Р Р Р Р * Р

Варьирование 2 поколение С\/%% 11,4 19,7 32,9 28,7 10,7 20,4 30,3 49,9 11,80 16,54

Характер доминирования I поколение / -

р 2,398 0,871 0,229 0,806 5,061 5*, 100 1,003 1,516 0,870 1,551

Наследуемость н 0,789 0,821 0,715 0,703 0,83 0,88 ..0,706 0,749 0,791 0,813

Максимальное положительное отклонение в % 27,8 40,2 51,4 69,0 35,5 57,5 28,0 49,9 30,8 28,0

Максимальное отрицательное отклонение в 3 0 18,8 17,5 66,6 66,6 75,0 75,0 26,4 30,9 11,3 10,0

Частота +% 14,2 18,6 0,6 87 10,1 26,4 Н,4 00,00 10,1 21,7

Частота -% 3,7 17,1 ' 9,3 4,9 6,6 10,3 17,9 00,0 1,9 0,7

Селекционный сдвиг 1 0 е +0,652 -3,163 0,654 - 3,639 -2,01- -2,83 3,27 7,357 • 3,93 '8,541

+%- - положительное отклонение; -%- - отрицательное отклонение;

р - гибриды, И - регенерантк

ствпм стеблей на I растопив, превышающих исходит формы. Следовательно, для повышения ¡(.¡фектионости отбороп сроди рогенсрдигоп.по признаку продуктивная кустистость, необходимо иметь гибридные комбинации контрактные но прищипку разновидностей, либо проводить длительное пассирование каллпеоп,

JSi?¿12£Iii- Характер расщепления в популяциях регенерантов бил различным. Тпк, п Р.; наблюдали выщепление болен длинноколосых рчстсниП о комбинациях < 1,2%), У-308 х

(•1,6%), Л 76/3001-01 х Максим (2,л%1,/ 170/74 х^Шгьзтз (10,1%) с длиной колоса-более III мм, п комбинациях Атлант х КМ Ш>2 (lZ,b%),S/'<??/j7S,Mx (Северный х tr&P/Aff) (22,0%) с длиной колоса белое 91 мм. Помимо длинноколосых биотипов п популяциях регенерантов й Р.) пыщоплялись ({wpi/fu с более коротким колосом. В популяции к /^-/^Щ5,0$) менее 70 мм, Белогорский х

UW'b'SM) х Исток (0,2%) - менее 50 мм. Спектр расщепления в полу-ллциях рм'пцррантсш был значительно шире, , нежели у гибридов У 71 ,6,4 комбинаций, что связано с увеличением разнокачественнос-ти популяций 1табл.З), Так, длинноколосые формы наблюдали у 41,9$ изученных комбинаций. Существенно возросла и количество растений, имеющих превышение длины колоса регенерантов над крайними значениями признака гибридов от 119« 'iWx ¿frfo до 977,6% (КМ 1192 х Белогорокий х fife^). v О

Некоторое уменьшение доли короткоколосых форм у регенерантов по сравнению с гибриддами популяциями произошло у растений комбинаций «¿№2539/63 с 28% в Fj до 12,5% в Rj.

(^лекционная ценность регенерантов зависела от доли генов, увеличивающих длину колоса или снижающих ее. 25,8% регенерантов mew в состано популяции растения с селекционным потенциалом '■•ty ) несколько большим, чем линии гибридов аналогичных комбинаций. Однлкр большая часть (40,4$) растений-регенерантов имели значения , свидетельствующие о преобладании в данном наборе генов, уменьшающих длину колоса.

Следует откатить, что у комбинаций, проявивших в Fj эпистаэ, в Pjj наблюдали отрицательней селекционный сдвиг. Так, в популяции Л 76/3001-01 х Максим/; р в Fj = 57,0, в селекционный потенциал-составил ,^=-3,05. Эффективными оказались отборы только в комбинациях с полним доминированием. Гибриды Fj, в силу своей при-

роды, характеризуются максимальной гетероэиготностыо, а, следовательно, значительной генетической изменчивостью. Однако превращение потенциальной генетической изменчивости в реальную фе-нотипическую сужено влиянием буферного действия всего организма. Воздействие культуры клеток и тканей, освобожденной от пре-синга генетической и физиологической систем целого организма, усиливает превращение потенциальной генетической изменчивости в реальную.

Число зерен в колосе.В популяциях регенерантов наблюдали усиление варьирования числа зерен в колосе от 139% (Оксамит х Белогорский х Паллидум 76) до 637,8% (Л 76/3001-01 х Максим). Причем, усиление варьирования у регенерантов коснулось как комбинаций, полученных от скрещивания сортов одной разновидности, так и контрастных, тогда как у гибридов обуславливалось только сортом, взятым в гибридизацию в качестве материнской формы. Помимо усиления вариабельности у 45,2% изученных популяций изменилось направление доминирования (табл.3).

В комбинациях: Днестровский х Севорный, Стырский и

др. в процессе регенерации характер наследования изменился с депрессии на промежуточное наследование. У ряда комбинаций наблюдалось усиление степени фенотипического доминирования (18,7%), Так, в комбинации У 170/7^ х ^ 318 отмечено промежуточное наследование (/ р = 0,130) у растений Р^ - сверхдоминирование (у =1,243).

Следует отметить, что у изученных регенерантов, наблюдали формы,по данному признаку либо на уровне исходных комбинаций, либо превышающие по уровню проявления признака исходную популяцию.

Усиление изменчивости в Р.^ по отношению к Ро происходило у растений 61,2% комбинашй ■ от 25% (X 323 х до 500,7%

(Днепровский х Степень изменчивости по данному приз-

наку в Р£ определался: уровнем варьирования признака в ^ («£ = 0,61*0,06) и (2- =0,79*0,03), значением фенотипического доминирования в ( 7- =0,71-0,04) и Р]- (2 =0,77*0,03). Количество измененных форм в ^ определялось вариабельностью признака в ?! (¿- =0,70*0,04),. ^ =0,80*0,02) и значением показателя

р у гибридов Fj ( -2-=0,79-0,02) и регенерантов =0,82*0,02).

У всех популяций - регенерантов происходило смещение расщепления. Так, в популяции ^W/í/x Стырский преобладали биотипы с числом зорен в колосе менее 50 шт. (54,955), у регенерантов - более 51 зерна (67,8$), В гибридной популяции Л 76/3001-01 х C/é&Psrtcf/íf преобладали растения с числом зерен 51-70 гат.(84,9%) у регенерантов доля этих растений снизилась до 7255 и соответственно в 1,85 раза возросло число растений с количеством зерен более 7.[,

Величина и направление смещения по числу зерен в ту или иную сторону зависит от исследуемого объекта, т.е. сорта или гибридной комбинации и генотипической среды, на фоне которой происходит накопление изменчивости и ее реализация в процессе регенерации или пересева.

Масса зерна с колоса. У регенерантов исходными эксплан-тами которых служили сорта, наблюдали резкое снижение продуктивности колоса от 13,3$ (1?£ сорта Одесский IÓ0) до 46,855 (Fg сорта Вестник). Наряду с депрессией массы зерна при повторном эксплан-тировании у сорта t/fás/rfí'/?'? ^¿ЗйЙЙ^ыщеплялись биотипы с частотой 9,75%, имеющие оболочку зерна. При общьм снижении массы зерна с колоса у 87% регенерантов- усиливалось фенотипическбе варьирование признака от 111,2% (Rg сорта«э<^002547) до 287% (Pg сорта У регенерантов, эксплантами для получения кото-

рых служили гибриды, наблюдали тенденцию увеличения массы зерна с колоса (табл.4) по отношению к исходным гибридным популяциям у 61,3% изученных.

Так, масса зерна с колоса, по отношению к исходным комбинациям, варьировала от 109,8% (Pj Орфей х Одесский 100) до 141,3% (Pj Днестровский х Северный). Характер наследования признака у гибридов и регенерантов в общей массе не изменился (табл.3). Однако, применительно к конкретным гибридным популяциям отмечены существенные различия в уровне фенотипического доминирования Pj и Pj. Так, в Fj сверхдоминирование проявилось у 25,8% комбинаций, у регенерантов 51,6%. Характер наследования у 58,1% популяций регенерантов был отличным от соответствующих гибридных комбинаций. Во втором поколении происходил дальнейший рост продуктивности колоса регенерантов по отношению к гибридам. Тенденция коснулась

Масса зерна с колоса у растений ярового ячменя

Происхождение растений

Сорта . х у. <? Л'

Гибриды

(//£•} 'С

V.

ИСХ. Ру

1,359 2,489

ЮР,

0,5

0,159

Пасса зерна, г

Р-1

- 1,195 I, ,110

- - - 2,175 2, .215

1,296 1,317 1,429 I ,634

2,00-1 2,195 2,309 2 ,497

2,539 2,515 ■ 2,619 2 ,89?

77,,4% комбинаций, от 3,9% до 40,% (й,

/170/74 х Л' 316), Причем рост продуктивности колоса регвьеран-тов происходил на фоне увеличения фенотипического (С^) варьирования (табл.3), вне зависимости от принадлежности исходных сортов к одной или равным разновидностям от 106% (¿'¿-Л/////.',?!!х 2539/63) до 255,9% (Днепровский х Характер расщепления

гибридных популяций и регенерантов ярового ячменя свидетельствует о следующих основных путях формообразовательного процесса у регенератов по данному признаку;

1. Усиление'процессов, способствующих гетерогенности популяции (32,6% популяций); и

2. Свертывание изменчивости вследствие илиминации части биотипов под воздействием методов //у У//Я? (4,9%);

3. Перераспределение изменчивости между классами в ту или иную сторону, без изменения их числа сходных растений с изменением амплитуды крайних значений (26,2%);

4. Перераспределение биотипов по классам расщепления, без изменения амплитуда крайних значений (36,3%).

. Масса 1000 зерен. Анализ данных по массе 1000 зерен и практическому отсутствию образования новых классов растений, свидетельствует о достаточной сбалансированности генетического комплекса, определяющего крупность зерна и при нарушении части блока гйнов, определяющих один из слагающих факторов данного признака (число зорен в колосе, их массу) изменчивость компенсируется другим так, что среднее значение по суммирующему показателю (масса 1000 зерен), хотя и увеличивается, однако не достаточно для образования нового класса растений по данному признаку, т.е. отсутствием критической, массы гетерозиготности и разрыва тесной интеграции признаков. Вследствие чего, по признаку масса 1000 зерен, не удалось достичь существенного селекционного сдвига-в ту или иную сторону. Только у рш'енерантов трех гибридных комсби-наций: Днепровский х х % ^318 х Л^^на-

блюдпли некоторое увеличение значения 2,4-4,9 раза, У 99,3%

регенерантов изменение направления селекционного сдвига по сравнению с Рр не происходило, наблюдали либо увеличение, либо уменьшение значения существенно не влияющее,в конечном итоге, на результаты отборов по данному признаку. Мощная система генетических, физиологических, биохимических и структурных ограничений по признаку масса 1000 зерен Сохраняет потенциал запасенной ге-петической изменчивоски от слишком резкие воздействий культуры '¿У^/^гб', и тем самым видимо способствует сохранению потенциала сорта или линии.

Масса зерна с растения. Под воздействием культуральной среды, условий эксплантирозания и культивирования соматических клеток, освобождение их от влияния генотипа всего организма, отсутствие топитентности клеток привели к образованию растений, отличающихся массой зерна с колоса от исходных форм (табл.5), а следовательно, к смещению расщепления в популяциях регенерантов. Смещение расщепления наблюдали у 45,2% регенерантов, исходными эксплантами которых служили сорта и 87,9% регенерантов гибридного происхождения.

Интенсивные формообразовательные процессы в популяциях регенерантов на фоне частичной илиминации малопродуктивных форм приводили к увеличению доли высокопродуктивных биотипов. Так, в популяциях: (./к^/^'^х ; Местный х Сож;

Основные селекционные показатели биотипов ярового ячменя (масса зерна с I растения)

Признак

Исх.

Сорта

%

Гибриды

-2

Ч

. Я,

4,9 4,7 4,6. 6,21 6,89 ■ 7,17 9,11

10,3 17,1 21,4 14,1 27,1 29,9 37,4

0,211' - 0,895 -

2,16 ' - 2,39 - 4,97

С/, %

/р,

ф, %

- (Белогорский х

МЙ/ 6320) х-Исток, выщеплялись линии с массой зерна более 12 г с интенсивностью от 7,9% до 15,1% (Местный х

Сож), а в популяциях Р£ Днепровский х жжяУ^Г 16% форм имели продуктивность более 9,1 г. Изучение степени фенотипического доминирования (<7 р^ показало, что характер наследования признака масса зерна с колоса достаточно сложный. У регенерантов преобладало (40,6% изученных) сверхдоминирование и промежуточное наследование (37,5%), у гибридов промежуточное наследование (18,9%) и депрессия (35,7%). Величина же фенотипического варьирования зависела от генотипа исходных сортов как регенерантов, так и гибридов, Так, при скрещивании одного подвида (У.¿//£-//¿¿0^¡/./г~ Ч ( 'М&а&ъ с ^ было несколько ниже как

у гибридов, так 71 регенерантов и изменялось от .26,2% (^ Орфей х Одесский 100) до 30,6% (у^и'/^^х. При скрещивании сортов, относящихся к разным подвидам уровень фенотипического варьирования в 1*2 достигал 60,1% х ¿>¿#^2539/63). Следует отметить, что селекционная ценность регенерантов была не только выше гибридов к исходных сортов, но и у 83,8% регенерантов обеспечивала возможность отбора по данному признаку. У регенеран

тов селекционная ценность (Лопределялась уровнем фенотипи-ческого доминирования э Fj ( г=0,79*0,02) и Fj ( 2=0,83*0,021, наличием варьирования признака в Рт (2-=0,66*0,05) и RT (2* 0,73*0,04).

Таким образом, в популяциях регенерантов, полученных из гибридных комбинаций, и в особенности от скрещивания контрастных форм, значительное место занимают переходные формы; наблюдается существенное усиление вариабельности признаков по отношению к исходньп/ формам.

Наличие существенных различий между гибридами и регенеранта-ми, увеличение вариабельности признаков при снижении диапазона изменчивости в последующих поколениях, высокая степень элиминации ' генотипов в процессе культивирования и пересевов, свидетельствует о необходимости длительной и тщательной стабилизации генотипов сомаклональных регзнерантов.

Уже на I этапе работ R2 ~ % от°браны линии, значительно превышающие стандарт по массе зерна с единицы площади, стабильно сохраняющие этот признак на протяжении 6 поколений. ' Кроме того, 158 линий обладали устойчивостью к пыльной головне, 122 линии к мучнистой росе, 191 линия отличалась высоким содержанием белка, причем 50 из них имели повышенное содержание лизина, 127 - отличались скороспелостью. О

Успеаное использование сортов и гибридов для получения реге-нерантов с целью усиления фенотипической изменчивости и, как правило, создание ценного селекционного материале, по целому ряду направлений зависит от качества и количества различий у исходных "сортов и гибридов, особенностей формирования как самого признака, так и генетико-физиологических особенностей воздействия условий культивирования на клетку, методов регенерации целого растения, процессов проявления признака и направления фенотипичес-кого доминирования. •

Использование регенерантов ярового ячменя непосредственно в процессе создания сортов, показало, что их селекционная ценность определяется следующими требованиями:

1. Степенью выраженности селектируемого признака у исходных форм;

2. Характером наследования признака;

3. Величиной модификационной изменчивости признака, характером проявления гонов в потомстве (плейотропил, сцепление).

4. Наличием биотшюа, у которых под воздействием культуры клеток и-.тканей с большой частотой появляются форны, обладающие определенной степенью генетической нестабильности.

Основная особенность регенерантов состоит в Формировании более разнокачественного потомства в точении нескольких генерцций в отличие от традиционных половых гибридов, у которых максимум измененных форм приходится на Р^ и Рд.

Анализ изменчивости количественных признаков у рпгонерантов показал, что большинство форм отличается от исходных генотипов повышенной вариацией практически каждого количественного п(»мна-ка, особенно на первых отапах фенотипической стабилизации.

Изменчивость может проявляться как по морфологическим, так и по биохимическим признакам, причем, как по признакам, находящимся под контролем одной генетической системы (длина стебля, длина колоса , так и под контролем сложных генетических систем.

Наблюдаемые' изменения селекционного потенциала у рогенеран-тов по отношению к гибридам Ро позволяют, помимо традиционных методов селекции - беккроссироваиия и индуцированного мутагенеза, использовать регенерацию как важнейшее средство для получения новых биотипов с гораздо большей эффективностью по сравнению с традиционными. При этом вероятно не только улучшение уже созданных сортов, но и получение совершенно новых форм.

В ряде случаев спонтанное образование сомаклональных вариантов -может привести к снижению уровня проявления признака гот отношению к гибридным комбинациям, (масса 1000 зерен, биологическая масса растенияЧ

Поэтому культура /V г/Укак метод создания сомаклональ-на, должна быть тесно связана не только с методами увеличения спектра изменчивости, но и с проблемами тестирования признака и, по возможности, индукции направленного смещения уровня их проявления.

Другое важное обстоятельство состоит в том, что в каадом последующем поколении р'егенерантов отбор затрагивает лишь часть общего запаса генетической изменчивости, индуцированной культурой //V СЬ , Остальная часть этого запаса может подвергаться отбору лишь в силу ассоциированности с отбираемыми признаками.

!!••• воздействие культуры /¿г ^¿^затрагивает весь геном, следовательно, может затрагивать и признаки, на которые селекционер не обрашапт внимания. В связи с этим, важнейшей задачей является преобразование потенциальной изменчивости, индуцируемой условиями культуры sf в реальную результируклцую изменчивость, имеющую хозяйственно-биологическую значимость. .

Глава 4. Формирование хозяйственно-биологических признаков удвоенными гаплоидами ярового ячменя.

Применение методов гаплоидии в селекции ярового ячменя позволяет получить выравненный материал в течение одного поколения. Причем, выраэненность по основным хозяйственно-биологическим признакам достигается до 97 9?,о (Лукьянюк С.Ф., Игнатова С.Л., 1980, 1983, 1985; Исаева H.A., 1980; Ульянов А.И., 1987; Манзюк В.И. и др., 1908), тогда как, методом элитного отбора редко достигается степень гомозиготности признаков 70-75% (Лукьянюк С.Ф., I983'1. Гаплоиды ярового ячменя могут быть шлучены методами гаплопродюс-сора, гиногенеза и андрогенеза.

В данной работе гаплоиды были получены тремя способами (таблу

б).

Таблица б.

Результаты получения гаплоидов Нового ячменя различными методами

Метод получения

Опыле- Завязалось Вычленено Гаплоидных но цвет- зерен завязей растений

ков,шт. —

шт.

%

шт.

%

шт.

% к % к зерно- завя-вкам эям

//. tfr^fajü'/ff 13480 X 21253

Гиногенез Андрогенез

7941 4150

58,9 3880 19,5 2367

- 52947

- 51944

49,8 57,0

947 521 723

11,9 24,4 12,6 22,0 1,37 -

Наибольшее число зерновок при использовании в качестве га-плоцродысора /íí/fc&faJwполучено у комбинаций, гдь- в качестве исходных родителей были использованы сорта /<" /гя^Т^^ от 54,4% х х х rfY7,&Í (Mol

если же один из родителей относился к разновидности''-число завязавшихся зерен снижалось до 44,6% (Атлант х- КМ 1192) х ///^tfaJZ-''/28,5% (^Г^- х ¿ЯгЪгА X // tfa&fajfar/. Основная масса зерновок комбинаций:: (Днестрон-ский х Северный) х /Р^^^^'Л/МГ(¿-H/VG х Атлант) х//¿¿/¿¿fx**' (Атлант х KJ.1 1192) х и других характеризовались щуп-

лостью и водянистым эндоспермом, поэтому для вычленения зародышей пригодны 49,0% зерновок.

Регенерация гаплоидов варьировала от 5,6% (Атлант х KM IÍ92) до 16,8% if Ж II06 х/éfá&í ) х , причем формирование га-

плоидных растений не зависело от разновидности родительских сортов.

Иная картина наблюдалась при использовании в качестве ranло-продюсора сортов яровой ржи. Выявлены различия в зависимости от использования гаплопродюсора, Так, в комбинациях с участием сорта /kfftf процент завязавшихся зерен составил 9,5%, в то время как при использовании сорта П завязалось 28,3% зерновок. При-

чем, во всех случаях удалось получить зерновки только у гибридов с длиной вегетационного периода более 80.дней. Наибольшее число гапроидов получено в комбинациях: J&y' х 02547 '21,7%) х Jj/a&zfoy (20,6% ). В популяциях гибридов, где в качестве родителей и.спользовали сорта f, наблюдалось большое число аномалий и выход зеленых растений не превышал 11,6% t^is/r/í?^'4' ( /. ¿tfe&g/iSs) ¡ Стырский (suzri&ftá ). Использование J? качество гапяопродюсора наряду со сниженным выходом гаплоидов имеет и ряд положительных моментов: совпадение сроков цветения, одинаковые условия выращивания. „

Процесс регенерации растений из неопыленной завязи протекал достаточно противоречиво. Основная масса 98,63% завязей разрасталась но образуя растений. Регенерация зеленых растений варьировала от 0,64% х ¿7ZÍZ&) оба сорта до 2,31% -(¿ё&Р/МУ х j/tm^ К , Судя по морфологии гаплоидных зародышей, атрофия завязей, в полевых условиях, особенно при наличии стрессовых воздействий, может наступагь уже на 6-8 сутки, Для увеличения выхода гаплоидных растений, как по методу ХАЯЛркшодвсора, так и гиногенеза, необходимо создавать комфорт-

иые услория роста и развития донорных сортообразцои, а также совершенствовать условия культивирования завязей.

Хозяйственно-биологические особенности удвоенных гаплоидов, Переход на дигаплоидный уровень у гибридов ярового ячменя действует в одном и том же направлении, что и отбор, уменьшает или увеличивает абсолютную величину количественных признаков и снижает коэффициент варьирования по этим признакам (табл.7).

. Таблица 7

Варьирование и селекционная ценность удвоенных гаплоидов гибридов ярового ячменя

\

Признак

Варьирование, %

Длинп стебля 12,4 3,2 0,77 • -2,21

Продуктивная кустистость 25,9 12.7 2,18 2,51

Длина колоса 14,1 4,9 -0,22 1,35

Число зерен в колосе 21,4 5,4 6,43 ' 9,66

Масса зерна в колосе 13,8 4>2 7,84 12,15

Масса 1000 зерен 14,3 3,9. 8,43 9,09

Масса зерна с растения 24,3 9,9 8,45 15,4

Р

2

2

Сходство и различие в направлении и характере изменений при отборах и переводе растений на дигаплоидный уровень обусловлено распадом и распределением гетерозиготной популяции на отдельные ■линии, которые не всегда получают одинаковую в количественном и качественном отношении генетическую информацию. Поскольку гаплоиды возникают из клеток прошедших мейоз, в процессе которого осуществляется свободное перераспределение отцовских и материнских гамет, при получении из них гаплоидов возможны различные варианты сочетания отцовских и материнских хромосом, а следовательно, и различное проявление признаков у линий удвоенных гаплоидов.

По длине стебля наблюдали тенденцию усилении влияния корот-костебелышх биотипов до значений у^ --9,43 ^с-ф^гУ ),

что связано, на наш взгляд, с илиминанией в процессе излучении гаплоидов форм, близких по морфотипу к длинностебельным исходным сортам (Атлант, Днестроьский, /¿'¿{¿к-^ , Оксьмит, ^'/'¿-¿^ , Рассвет ). У 38,5% удвоенных гаплоидов снизилось влишик; высокорослых сортов и усилилось значение генотипов короткостебольных форм, по причине утраты части гимет в процессе регенерации растений.

Продуктивная кустистость. На фоне роэкого снижения фенотить ческого варьирования по продуктивному кущению у 88,6% линий удвоенных гаплоидов произошло смещение уровня и направления селекционного сдвига.

Длина колоса. Линии удвоенных гаплоидов по длине колоса практически не отличались от растений Только у растений Ср комбинаций ¿¿¿2Ш2539/63 и рт^А'^х ^ШгьЪ^/ЪЪ наблюдалось достоверьюе увеличение длины полоса на 13,4 и 16,7%, что связано с регенерацией гаплоидов растений типа у. .

Число зерен в колосе. Достоверное превышение по числу зерен в колосе в С2 по сравнению с Р2 характерны для популяций,где одним из компонентов скрещивания использовали сорт * Так, при использовании техники гаплоидов в С^ закреплялись формы как разновидности , так и ^^¿^йя^с той лишь разницей, что в комбинации Р2 -Атлант х КМ 1192 основная масса биотипов была г^'^ет/^г/'О, а в С2 - . В популяциях озимых х яровой сорт илиминации подвергались озимые формы, в популяциях с голозерными сортами в С^ получены линии только с оболочками. Следует отметить, что закреплялись как линии с большим числом зерен в колосе 69,3% комбинаций, так и низкой озер-ненностью колоса (19,5%).

Масса зерна с колоса. У 80,8% комбинаций у линий .удвоенных гаплоидов на фоне сужения фенотипического варьирования происходило закрепление биотипов с высокой продуктивностью колоса. Лишь во комбинации (сх Северный) х использова-

ние гаплоидной техники прирело к утрате рартений с высокой продуктивностью колоса с',^=3,2 СР^) до /^=-2,7 (Р^).

Масса 1000 зерен. Использование техннки удвоенных гаплоидов не привело к существенному изменению эффективности отборов. Следует отметить, что наибольший эффект стабилизации генотипов достигается при гибридизации морфологически контрастных сортов, потомство которых характеризуется широким спектром изменчивости; Однако, перевод гибридной популяции в гомозиготное состояние неизбежно приводит к обеднению популяции, а следовательно, снижается адаптационный потенциал. В этой связи особое значение приобретает поколение гибрида, который используется для получения удвоенных гаплоидов. Большая часть удвоенных гаплоидов получена из гибридов FJ, которые обладают наибольшим потенциалом изменчивости вследствие гетерозиготности, однако часть биотипов при любых способах гаплоидизации утрачивается. С другой стороны использование более поздних поколений для получения линий удвоенных гаплоидов по ряду признаков, находящихся под простым генетическим контролем (длина колоса, масса зерна с колоса, отсутствие колосковых чешуй не дает желательного результата, поскольку биотипы уже вследствие расщепления достаточно стабильны и дополнительный пресс гаплоидии увеличивает изменчивость с 4,3% до 9,0$, по той же причине не имеет смысла подвергать стабилизации сорта, имеющие мономорфные системы. По нашим данным, гибриды Р2 целесообразно использовать для получения линий удвоенных гаплоидов при скрещивании морфологически контрастных сортов и по таким признакам, как длина стебля, рядность колоса, окраска зерна, наличие семенных оболочек, а также яровость, При скрещивании сортов одной разновидности морфологически близких по основным хозяйственно-биологическим признакам, целесообразно использовать-растения Рр

Глава 5. Устойчивость линий ярового ячменя к ионному стрессу и засухе.

Одним из важнейших факторов создания исходного материала ярового ячменя, способного противостоять неблагоприятным погодным и почвенным условиям является поиск надежных, источников генетически обусловленной толерантности сортообразцов к стрессовым воздействиям, хорошо передающих этот признак по потомству.

Одним из методов, позволяющих быстро и качественно провести

диагностирование и отбор исходного материала, является метод омбриокультуры с использованием модельных селективных сред.Эффективность поглощения й усвоения элементов питания зависит не только от действия абиотических условий в корнеобитаемом слое, но и наличия в почве подвижных ионов алюминия, определяющих кислую реакцию в Северо-Западном регионе. С Целью выделения источников устойчивости к ионам алюминия методом омбриокультуры нами пройдентифицировано 320 сортов ярового ячменя. Вцаелпны источник^ высокой устойчивости (более 60,1%) сорта: Бель-

гия; (Германия); Дина (Россия); л^г^К/ (Финляндия);

^¿е-Фв' (Швеция); Гинтариняй (Литва); Агул (Россия); Енисей (Россия); Айхал (Россия); Донецкий 8 (Украина). По результатам оценки устойчивости сортов на жестком ({«не проведено изучение токсического действия ионов алюминия й культуре //•<• »

Уже на 3 сутки воздействия ионов алкшцния между различными по устойчивости растениями наблюдали достоверные различия (табл.9), Неоднозначность реакции сортов ярового ячМеня на воздействие ионов алюминия достаточно рельефно проявилась в вегетационном опыте.

Таблица 8

Отношение длины проростка в среде, содержащей . алюминий 600. мкМ к контролю, %

Класс по усГойчи- Прирост' в дни наблюдений к контролю

вости _ %_

3 5 7 9

60,1 и более 88,6 86,6 82,6 80,1

40,1 - 60 66,4 60,4 58,9 51,7

Менее 60 40,2 31,6 21,6 14,5

НСР^ 2,9 . .

У растений чувствительных сортов: ^¿at, Оксамит, сЖ^"" ^

. Варяг и др. (устойчивость ниже 50%) независимо от элемента биологического признака, уровень депрессии в 1,5-2,6 pi за нише по отношению к устойчивым формам. Между уровнем устойчивости в омбрио культуре и показателями депресии признаков в вегетационном опыте существует достаточно тесная связь ot & = - 0,79 - 0,02 (длина колоса), -0,90 - 0,04 (масса зерна с растения), что говорит о достаточно хороших возможностях отборов ценных биотипов в зибриокультуре.

Поскольку, при достаточно сильной нагрузке (800 и более мкм алгаиния) в селективной среде в расщепляющейся популяции,часть наименее устойчивых биотипов с небольшой зоной адаптации погибает, регенерирует и дают семена только гс-нетичсски более устойчивые формы, у которых стресс-нагрузка не перекрывает границ устойчивости, В результате ряда пассажей или регенетации растений устойчивость,как правило,повышается (табл.9).

Отборы устойчивых биотипов на селективной среде имели ряд особенностей, У регенерантов и гибридов с" высокой устойчивостью в I пассаже наблюдался некоторый рост числа устойчивых биотипов в популяции. Так, в популяции & j ^jc'^fe^ X уровень устойчивости составил 68,7/5, в 4 пассаже он вырос, до 78,9% Причем, у гибридов наблюдалось увеличение устойчивых образцов до f g, у регенерантов только до У регенерантов, полученных на основе гибридных комбинаций с низкой устойчивостью к ионам алюминия идет постоянное нарастание числа устойчивых форм от 7,9% в первом пассаже до 41,4% во 0 пассаже. Причем, если один из компонентов скрещивания относительно устойчив к данному стрессу (30-45%) у регенерантов на селективной среде количество толерантных 'форм увличивается от 430% (Орфей х i/j^l 236) до 596% (Р 13632 х Оксамит) по отношению к отборам в гибридных популяциях. Некоторое нарастание устойчивости у регенерантов от мссажа к пассажу на селективной среде свидетельствует, во-первых, о возможности повышения уровня устойчивости при длительных отборах, во-вторых, подчеркивает, что уровень проявления признака зависит от уровня устойчивости исходных форм ( 2 а 0,71 -0,06), и в-третьих, не вое клетки, чувствительные к ионам, погибают, часть их сохраняется, дает начало новым растениям о по-

Эффективность отборов на селективной сродг, содержащей 600 мкМ алюминия

% устойчивых форм в зависимости

от пассажа _ _ _ - ~

Происхождение экспланта

Регенеранты сортов 50,9

Гибриды 48,2

Регенеранты сомати- __

ческиех; 49,9

Регенеранты на селективной среде 69,8

55,9 61,6 61,6 6С,б

49,9 57,4. 57,9 58,9

50,9 55,9 61,6 61,9

77,9 81,4 83,9 81,2

х)

регенерировались на среде без алюминия.

следующим снижением значения признака в популяциях. Изучение фе-нотипическогч доминирования (/р) показало, что характер наследования устойчивости к ионам алюминия носит сложный характер (табл.10).

, Таблица 10

Характер наследования (Л р) устойчивости к ионам алюминия гибридов и регенерантов ярового ячменя

Интервал % комбинаций

фенотипического __

доминирования гибриды регенеранты

/ Р >1 я* 0,5 0,5 ^Хр ргО О р

16,7 4,2

4,2 74,9

33,4 4,2 20,8 41,6

"Кили у гибридов преобладали формы с низкой устойчивостью комбинаций, у регенераитоп ярового ячменя наблюдал.ось усиление влияния устойчивых форм (50% комбинаций). Так, в Pj комбинации Рокинский х И&'уЯ'' доминировала чувствительная форма (W р = -1,514) в Rj, вследствие илиминации части :-лабоус-тоИтвых форм, преобладали устойчивые формы (-/р = 1,667).Там же, где характер наследования не изменился, отмеч.но ослабление влияния чувствительной формы. 3 Pj комбинации У^/ '¿Ь х И&ьуя/ ¿f р - -1,46, в = -0,740. Устойчирость линий-регенерантоо Л^ во всех случаях была несколько выше по отношению к Р9 и Кг от [04,6% (Виолла х Кристалл 71) до 691,6% ("Метеор х Рассвет). Характер расщепления по устойчивости к ионам алюминия свидетельствует о монотонном наследовании признака. Поскольку основной тип расщепления - простое менделирование 3 : I или I : 3 (61,5% комбинаций), в ряде случаев отмечено моногенное наследование с плей-отрошшм эффектом I : I (23,1%), а также зпистаз 15 : I. Следуем отметить, что вровень расщепления гибридов и регенерантов по данному признаку был идентичным.

Устойчивость сортообразцов ярового ячменя к воздействии сред, имитирующих за су х у_.

С целью отбора сортообразцов ярового ячменя, устойчивых к воздействию засухи, использовали селективные среды, содержащие маннит и полиэтиленгликоль марки 6000, обеспечивающие избыточное осматическое давление 16 агм. Регенерация растений на селективных средах способствовала значительному росту устойчивости сортообразцов на модельных средах. Так, в Pj комбинации Северный х Муромец, на среде содержащей маннит, регенерировало 28,5% в 43% зкеплыи'ов, комбинации 5 х ч/"'170/74 в Р^ -

16,5%, в Rj - 34,5%. Регемеранты, полученные из комбинаций, где в качестве родительских форм . использовались устойчивые формы {ScVa-t/, Кристалл 71, Первенец, Муромец, Згода), характеризовались практически полной выживаемостью растений на селективных средах. Длительные отборы и регенерация растений на селективных средах приводили к постепенному росту уровня устойчивости (табл. II).

Устойчивость сортообраэцов ярового ячмеш к селективному действию моделей засухи в зависимости от пассажа (%)•

п Выживаемость в % Происхождение ' сортообразца ---

10

Сорта 22,4 23,7 24,8 25,1

Регенеранты сортов 27,9 33,7 ' 36,9 37,0

Гибриды 39,1 44,6 47,1 48,0

Отборы из гибридов 44,9 55,1 56,1 56,3

Регенеранты гибридов 51,6 58,8 59,0 59,1

Регенеранты на селек- 57,9 .69,6

тивной среде 72,4 73,4

НСР05 2,1 -

Уже в первом пассаже регенерантов уровень устойчивости растений возрос с 39,1% Р| до 57,9% Отбор на селективной среде без регенерации не приводил к существенному росту устойчивости популяций гибридов в целом, в то время как отбор клеток по воздействием селективного пресса к 4 пассажу позволял из всех популяций гибридов отсеять чувствительные биотипы. Следует отметить,что регенерация засухоустойчивых форм имеет смысл только в комбинаци-' ях, где хотя бы один из родителей обладал как минимум средним потенциалом значений признака.

Характер наследования пр!знака у регенерантоз резко изменился и зависел от уровня устойчивости гибридной комбинации ("2- = 0,79 ^ 0,03). В отличие от гибридов в восприимчивая форма подавлялась полностью и характер наследования (/^р) изменился с депрессии на полное доминирование более устойчивого родителя (35,7%),'что связано с илиминацией восприимчивых биотипов.

Характер расщепления в и^ -был одинаковым и соответствовал моногенному типу 1:3 (41%) 1:15 (41%) и 1:1 (18%).

'Анализируя результаты регенерации растений на селективных средах, следует отметить, что создание форм ярового ячменя с высоким адаптивным потенциалом целесообразно вести на основе гибридных популяций с жесткой илиминацией биотипов //» ¿'/Уг-с? , что приводит'к концентрации генов устойчивости, причем благодаря ре-« комбиногенным процессам, приводящим к увеличению генотипической изменчивости по уровню устойчивости по сравнению с любой гибридной комбинацией. При создании селективных нагрузок следует иметь ввиду, что на жестком фоне с большой нагрузкой селективного фактора идет быстрая илиминация целого ряда интересных сочетаний генов, которые могли бы стать материалом для создания ценных биотипов по»другим направлениям селекции. С другой стороны, использование низких концентраций селективных агентов приводит к регенерации целого ряда восприимчивых форм.

Таким образом, для отбора биотипов, сочетающих комплекс хо-аяйственно-биологических свойств с высоким уровнем устойчивости к стрессам, в культуре /л» л'^го жесткость селективного давления должна повышаться от пассажа к пассажу, причем степень усиления нагрузки необходимо рассчитывать согласно результатам предыдущего пассажа.

»

Глава б. Физиологические, биохимические и морфологические аспекты формирования некоторых признаков у гибридов, регенеран-тов и удвоенных гаплоидов ярового ячменя.

Факторы, определяющие, устойчивость против полегания.

Устойчивость растений ярового ячменя тесно связана с интенсивностью биосинтеза основных веществ опорных тканей соломины (Бардинская М.С., 1964). Накопление сухого вещества и распределение мевду органами растений у изучаемых сортов, гибридов, ре-генерантов, линий удвоенных гаплоидов было различным (табл.12).

В период наиболее интенсивного форлирования растительного организма (молочная спелость) содержание сухого вещества у всех регенерантов было несколько выше в колосе (46,6-48,5% общей биомассы) и стеблях (38,4-405?), нежели в листьях (11,1-15,15?), несколько иная ситуация сложилась у линий удвоенных гаплоидов,где основная масса платическцх веществ накапливалась в листьях и стебле (61,5-69,555). Следует отметить, что .распределение сухого ве-

щротга между оргпнями растений ярового ячменя может указывать нр только ня степень готовности соломины к сопротивлению статической и динамической нагрузки, но п показывают резерв орга-ничр(.!Ч(л'о- решуства, который может быть мобилизован на формирование уротяя.

Таблица 12

•Еорицяпннич органов у растений ярового ячменя

,, Сухое игацество, мг

Иронстоаденч1-сйртообрп'К».

лист стебель колос

Порта Г'ибридн Рогонераиты Удвоенные гаплоиды

нсрш

224 564 749 1537

254 609 . 772 ' 1625

279 668 798 1746

259 612 652 1523

19 29 49 85

Накопление пластических веществ линиями удвоенных гаплоидов зависело от сортов, привлекаемых для получении исходных гибридных комбинаций и шло по типу сорта с низкой* интенсивностью биосинтеза, что, в свою очередь, предопределило некоторое снижение массы зерна с колоса. Судя гш результатам иашнх исследований, преимущество у растений Г ^ и Н/ % состоит не только в том,что у них резервы пластических веществ несколько выше по отношению к родительским сортам (14-27%), но и вариабельность в 17,5-27,5%. создает предпосылки для отборов высокопродуктивных форм.

Факторы, определяющие устойчивость против полегания.

Сопоставляя данные анатомоморфологических характеристик стебля и величины сопротивления соломины излому (табл.13) следует отметить о достаточно тесной зависимости между индексом устойчивости у гибридов и регенерантов, линий удвоенных гаплоидов и признаками определяющими структуру стебля и носит достаточно сложный характер. Так, в гибридных комбинациях и популяциях регенерантов основная масса (60,4% И 56,7% соответственно) по устойчи-

Индекс устойчивости у линий ярового ячменя различного 1Ц;0ИСХ0вдення

Происходтчше линий Длпн.ч стебли, си Диаметр мм Толщина стенки, мм Сопротивление излому, г Ицдгкс устойчивости (единицы)

Сорта 107,0 3,81 469 237 53

Рьгаюрьлти сортов 88,0 3,89 459 221 51

Гибрид» 97,0 3,95 477 246 57

Рогеперанты гибрида ь 96,0 4,03 570 257 62

Удвоенные гаплоиды 97,0 .3,86 455 224 52

"СР05 6,0 0,35 15 5,5 2

¡юс/'и против полегания занимала либо промежуточное положение по отношении к родительским сортам, либо приближалась к лучшей форме. У линий удвоенных гаплоидов индекс устойчивости либо приближался к худшей форме (41,9% растений), либо ниже ее (31,4%).

Следует отметить, что в наших экспериментах ооновное-влияние (49,4%) на устойчивость против полегания оказывала длина стебля ( 2 = -0,66 * 0,05) и (20,6%) усилие, которое необходимо приложить для отрыва растения от почвы { г- - 0,59 * 0,07).

Однако, в каждой популяции складываются спои соотношения меж,1у ведущими признаками, определяющими устойчивость против полегания. Так у гибридов/" ^ комбинации Атлант х МЛ 1192 основную роль в формировании признака играли - длина стебля (2-=-0,63 ~ 0,07), сопротивление соломины излому ( 2-в 0,57 * 0,08) и сцепление корней с почвой ( д щ 0,51 * 0,08) у % данной комбинации устойчивость определялась силой сцепления корней с почвой ( ^ = 0,71 ± 0,04), дцаметром междоузлий ( 0,60 ± 0,07) и длиной стебля (<? = -0,66 * 0,06); у линий удвоенных гаплоидов прочностью соломины ( 0,69 0,07), толщиной стенки (£=0,61 * 0,09) и нагрузкой на стебель ( т, =■ 0,66 - 0,04).

Сопоставляя значения параметров, определяющих устойчивость сортообразцов ярового ячменя против полегания, следует отметить несколько более высокие значения их у регенерантов, исходными окенлантами которых служили растения гибридных комбинаций. Так, уровень значений индекса устойчивости в Я, на 5,1% ( х

), 21,6% (Атлант х КГ.1 1192) выше по отношению к гибридным комбинациям. Анализируя показатели, определяющие устойчивость против полегания у растений гибридов, регенерантов и линий удвоенных гаплоидов позволяет, как нам представляется, делать прогноз о наиболее вероятном типе полегания, к которому могут быть склонны биотипы того или иного сортообразца.

Значение достаточно большого набора параметров, характеризующих анатомоморфологичоские особенности стебля и растения.усиливается еще и тем, что, во-первых, в кавдом конкретном случае ведущим фактором может быть: длина стебля, его диаметр, длина междоузлия и т.д. и, во-вторых, что само повышение урожайности может быть решено за счет перераспределения пластических веществ между зерном и соломой в пользу зерна При неизменном уровне накопления биомассы.

• Полиморфизм сортообразцов ярового йчменя по электрофоретичес-ким спектрам гордеина.

Изучение популяции ярового. Ячменя с помощью Метода белковых маркеров дает возможность выявить генетическую изменчивость новообразований, полученных как методом гибридизации, так и методами культуры клеток и тканей, проводить анализ генетической изменчивости гибридного материала и новообразований с целью илими-нации генотипов, не отвечающих требованиям селекционной программы, а также отбора ценных ассоциаций генов, изучения гетерогенности селекционных номеров с целью практического улучшения.

Изучение спектрограмм линий удвоенных гаплоидов и исходных гибридных популяций показало, что независимо от спосцба получения гаплоида в процессе регенерации происходит илиминация большинства биотипов и, в конечном счете, й С2 растения йредставля-

ют МОИОМОрфнуЮ Структуру. Так, В ПОПУЛЯЦИИ Р^ (^МЯУ х

Нами идентифицировано 8 биотипов, в С2 - один, в популяции с^йг^

х в Р2 - четыре биотипа, в С2 - один.

'Анализ элентрофоретических спектров регенерантов {" исходных сортов и гибридов показал, что в процессе регенерации растений из каллюеной ткали происходит возникновение сомакло-нальных вариантов даже в популяциях достаточно стабильных сортов (табл.14). Так у мономорфных сортов ОСК/л'/;,'?-! доля соматических регенерантов составила от 9$

■ до 21,5% (¿'(Г/Ы^У ). В популяциях гетерогенных сортов происходила регенерация новых биотипов за счет основного. Так в популяции Северный доля основного биотипа снизилась с 97$ у сорта до 61л у регенерантов в популяции Паллидум 76 с 93$ до 81%. Резкое усиление формообразовательных процессов наблюдали у регенерантов, исходными эксплантами для регерации которых служили гибридные комбинации. Следовательно, помимо контроля за степенью полиморфизма и качеством стабилизации при получении гомозиготных линий метод идентификации электрофоретических спектров позволяет обнаружить новообразования, в т.ч. и мутации в процессе регенерации сомаклонов ца ранних этапах селекции.

Основные принципы использования биотехнологических методов в селекции ярового ячменя.

Становление устойчивой морфогенетическрй структуры,'' характеризующей сорт - длительный процесс и по сути продолжается весь период существования сорта. Наибольшей интенсивностью он характеризуется на ранних этапах селекционного процесса. Поэтому, именно на ранних этапах создания можно значительно улучшить новый . сорт путем отбора типичных для него и наиболее оптимальных для конкретных почвенно-климатических условий определенных морфоге-нетических вариантов. Использование биотехнологических методов в селекционной практике должно основываться на единой концепции, предполагающей ведение селекции с максимальной ориентацией на создание, адаптированных к условиям выращивания,.сортов ярового ячменя.

Применение биотехнологических методов должно основываться на Модели (идеотипе) сортов, как с учетом нынешних, так и возможных потребностей селекции в будущем.

Создание такой модели предполагает: .

I. Определение задач селекции конкретного региона; < 2. Подбор параметров оценки признака и селекционного материала;

Полиморфизм исходных сортообразцов и регензрангзв ярозого ячменя по злектрофоретмчесхигг спектрам гордеика

Сортообразец

-Исходная популяция

2

число биотипов, шт.

соотношение,

*

тлело биотипов, шт.

соотношение, %

Северный

2539/63 Паллидум 76 ■

Муромец х Оксамит

Гатчинский х Муромец

¿■¿Ъг-^^сг/ъ ^^2539/63

^ 316 х Мзтеор х Муромец

1 100.

1 100

2 33:7

1 гоо

3 ¿0:40:20

4 80:5:5:10

5 70:10:5:5:10

2 -50:50

6 50:20:20:5:3:2

3 55:15:30

4

5 о

61:19:3:2:10:5 ы 77:21:1,5:0,5 °° 88:3:2:1:0,5:0,5

81:9:4:6 85:5:3:1:6 41,6:41,5:4,15: 3,48:4,16 31,2:6,25:5,25: 2,03:2,06:2,С6 40:20:10:5:5:3:

3:2:2:5:5 50:20:20:10 40:5:5:10:5:15:

7:3:6:4 ал £'->о --.'з я-." а.

5*0 Л-Т л

3. Объединение необходимых параметров в модель;

4, Стратегия модели.

Необходимым этапом работы является уровень разрешения задач (т.е. уровень, на котором можно вести отбор).

Уровень разрешения задачи определяется:

а) задачами селекции культуры для данного региона;

б) биологическими особенностями культуры;

в) особенностями признака и механизмы его формирования;

г) признаками, селекция которых возможна с использованием приемов биотехнологии;

д) позиция, с которой оцениваются признаки сортов и гибридов.

В соответствии с выбранным уровнем разрабатываются полевые и лабораторные методы отборов. Требования, помимо специфики каждого признака, сводятся к соответствию модели конкретно выбранному уровню оценки и адекватности модели реально действующему механизму. Любая модель процесса и биотехнологическая, в особенности, представляет двухстороннюю имитацию: среда - имитирует реальные полевые условия, а каллюс имитирует реальное растение. Поэтому модель процесса вскрывает лишь некоторую часть'механизмов, реально участвующих в формировании признака. Следовательно, разработка модели селекционного процесса должна вестись параллельно с изучением механизмов формирования селекционных признаков. В любом случае любая селекционная модель - ступень выявления структуры признака феиотипической и геиотипической. С учетом вышеизложенных соображений, нами предлагается модель селекционного процесса (рис.1), включающая как традиционные методы селекционной'работы, так и элементы биотехнологии.

Так, на уровне сортов мы рекомендуем проводить биотипическое разделение популяций методом электрофореза с последующей оценкой биотипов в змбриокультуре по устойчивости к неблагопрцятным факторам среды, а также обычный морфоструктурный анализ, Далее гибридизация выделенных биотипов. Начиная с возможен целый ряд вариантов использования селекционного материала.

I. Для получения регенерантов.

Для усиления формообразовательных процессов индуцируется достаточно большой объем регенерантдв, в Р^ производится их оцен-

Рис Л

Схема этапов селекционной работы с использованием элементов биотехнологии

Коллекция {

Злектиобооез 1 -

Биотипы Эмбриокультура

Гибридизация

~>5риокультура

Злектройзорез I

Биотипы I

СП I 1 '

СП 2 I

пси ■ кЬи

Электрофорез — Биотипы СП2 ■ ОСИ ь!си

_¡^ 2 _Змбриокгльтура—¿Г £ — С- £ — Слектрс

Змбриокультура

Рз

Электрофорез

Биотипы 1

СП I •

I

СП 2

■ЕЛ

КСИ

Электсофсрез Биотипы

I

СП I

I

гд •>

7

пси

КСИ

(Ьорез "Г Биотипы

СИ I 1

СП 2

¿И

¿СИ

ка Tío основным хозяйственно-биологическим признакам. Выделившиеся биотипы могут вовлекаться в гибридизацию, если они являются носителями одного или нескольких ценных, с точки зрения практической селекции, признаков, либо, если они отвечают требованиям программы селекции сорта, подвергаются электрофорезу и испытанию на селективных средах и стабильные формы передаются для использования в селекционных питомниках первого и второго года.

Если же популяция проявляет вариабельность после селективного пресса, необходима стабилизация генотипа методами гапло-идии с последующим контролем путем электрофореза и испытанием в

соответствующих селекционных питомниках, *

П. Использование гибридов.

Испытание гибридов Р^ на селективных средах методами эмб-риокультуры. Затем электрофорез Р3, Р^, Pg с целью выделения стабильных биотипов.

Ш. Получение удвоенных гаплоидов.

Начиная с Pj и Р^ любыми методами получают гаплоиды и используют двояко. Если линия отвечает требованиям, предъявляемым к сорту ярового ячменя, ее дальнейшие испытания переносятся в селекционные питомники. Если линия, с точки зрения селекционера, подлежит улучшению по какому-то параметру, она может быть подвергнута гибридизации с другими линиями, источниками данного признака или из нее на солективных средах получены регенеранты с последующей проработкой в селекционных питомниках.

Таким образом, элементы настоящей модели, на наш взгляд,отвечают задачам современного процесса селекции сортов ярового ячменя и позволяют соединить,с одной стороны, возможности биотехнологии, й другой, классическую схему селекции данной культуры.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ: Из представленного в данной работе материала следует, что управление изменчивостью в культуре /V av/wтесно связано с выяснением механизмов формообразовательных процессов р передачи наследственной информации из поколения в поколение. Вместе с тем, практическое использование культуры 'л/ в

системе селекции ярового ячменя будет зависеть от умелого сочетания традиционных и биотехнологических методов на определенных этапах селекционного процерса,

Подбор пар для гибридизации. Традиционно подбор пар осуществляется на основе возможности сочетания в [ï j различных признаков и определяется наличием или отсутствием контрастности признака у исходных сортов. Вместе с тем, для получения регсно-рангов, исходя из результатов наших исследований, использование сортов нецелесообразно из-за достаточно высокой стабильности го-готичоского аппарата или наоборот, его "перегруженности " прототипами в результате воздействия культуры m t tO большая часть рогон<?рантов (95,8%) по основным моргал о ги ч г ским признакам находится на уровне исходных сортов или одного из биотипов этого сорта.

Выбор направления отборов. При выборе селективного воздействия в.культуре /п wivC , Создание селективной системы-признака может явиться узловым моментом селекционного процесса. По нашим данным, эффективность отборов зависит от:

а) объекта исследований;

б) метода воздействия, т.е. физиологического процесса, на ос. нованин которого осуществляется моделирование селективного воздействия;

в) степени адекватности селективного фактора;

г) жесткости модельной питательной среды.

Увеличение изменчивости в популяциях. Гибриды /гj характеризуются максимальной гетерогенностью, использование их для получения регенерантов приводит к освобовденшо влияния целого организма на клетку, а следовательно, к выявлению разнокачественнос-ти клеток и как следствие - рост фенотйпической и генетической изменчивости.

Стабилизация генотипа. В практической селекции основная масса признаков наследуется полигенно, для стабилизации генотипа приходится вести длительные отборы. Результаты наших исследований свидетельствуют о возможности на протяжении одного сезона методами гаплоидии стабилизировать генотип даже по полигенным признакам. На основании изложенных выше соображений, можно рекомендовать следующие точки приложения приемов биотехнологии в системе селекции ярового ячменя.

На уровнеюллекционных питомников:

а) электрофорез и биотипическая характеристика исходных форм для гибридизации;

б) селективный скрипинг и отбор ценных в адаптивном плане биотипов;

На уровне гибридных питомников:

а) культивирование //) эксплантов гибридов с целью усиления формообразования;

б) мутагенное воздействие;

в) отбор ценных биотипов в стрессовых условиях методом селективных сред;

г) использование техники удвоенных гаплоидов с целью стабилизации генотипа.

На уровне питомников I и П года:

а) повторная оценка и отбор биотипов и линий на селективных

средах;

б) электрофорез запасных белков с целью контроля стабильности генотипа.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

1. Изучение характера регенерации у сортов и гибридов ярового ячменя показало, что причины различной регенерации и каллюсо-образования у культивируемых клеток разнообразны, механизм возникновения следует искать в нэ.рушениях физиолого -биохимических связей между клеткой и всем организмом, действием среды, на которой культивируются каллюсы, влиянием продуктов - метаболитов,как в среде, так и в клетке, гетерогенность самих клеток, существен-нь'.м образом злияя на состав популяций - регенерантов.

2. На регоперационную способность сортов и гибридон ярового ячменя существенное влияние оказывали интенсивность каллюсообра-зонания ( = 0,81 - 0,08) и частота регенерации ( ^= 0,33 -0,07). У гибридов число регенерантов, приходящихся на"1 эксплант, на 10-25% выше по сравнению с родительскими сортами и -зависит от величины этого показателя у родительских форм ( Р = 0,49 ± 0,06),

3. Анализ характера наследования элементов продуктивности у регенерантов ярового ячменя показал, что в (/#]■) степень фено-типического доминирования ( п/> ) может быть различной: от сверхдоминирования лучшего родительского компонента до депрессий,- при-

чем по отношению к гибридам Р| наблюдалось, как усиление наследования, так и ослабление влияния лучших родительских форм.Частота и степень как положительных, так и отрицательных отклонений у регенерантов зависела от степени.варьирования признака у исходных сортов ( 2 =0,69-0,06), характера доминирования в Р-^ ( 2=0,81±0,02), а также степени варьирования признака в Р^ (г 0,77±0,03). У исследованных популяций регенерантов наблюдали значительное количество контрастных форм, как у сортов различных разновидностей, так и гибридные комбинации, обеспечивая возникновение новых элементов изменчивости.

4, За годы исследований получена 7261 линия удвоенных гаплоидов. Особенность получения гаплоидов состоит в том, что только- часть потенциальной изменчивости, которой обладают гибридные .популяции, в процессе перевода на гаплоидный уровень превращаются в реальную. Значительная часть изменчивости утрачивается. Успех работы по получению стабильных.линий методом удвоенных гаплоидов зависит от количества и качества исходных различий, особенностей обнаружения и закрепления ценных биотипов и не зависит от способа получения гаплоидов.

5* Анализируя результаты получения регенерантов ярового ячменя на средах имитирующих закисление почвы и засуху, следует отметить, что с селекционной точки зрения, известный интерес представляет расширение спектра изменчивости при использовании селективных культурных сред. Создание толерантных форм ярового ячменя целесообразно вести на основе гибридных комбинаций, полученных от скрещивания сортов, которые уже обладают определенной устойчивостью с жестким скринингом восприимчивых биотипов //туу-Уг^ % что приводит к концентрации генов устойчивости достаточно более высокой нежели при. отборах в условиях провокационных фонов. Однако, жесткость селективного фона должна нарастать от пассажа к пассажу, поскольку в процессе регенерации не все восприимчивые биотипы илиминируют.

6» Электрофоретический анализ генетической изменчивости является необходимым инструментом для контроля сортовой чистоты, качества' методов прй стабилизации генотипа, а также идентификация новообразований.

*Можно предложить'следующие направления использования метода ол.?ктрофореаа запасных балков в селекционной практике:

- выделение ассоциаций аллельных вариантов блоков компонентов гордеиноь характеризующих хозяйственные признаки;

- отбор гордеиновик биотипов по определенному хозяйственному признаку с учетом их соотношения в выборке;

- выявление частоты встречаемости отдельных аллельных блоков гордеина и их сочетаний у сортов, гибридов-и других новообразований, контрастных по интересующему признаку;

- изучение роли суммарного гордеина и его компонентов в метаболизме растения на ранних стадиях развития, часто критических по отношению к стрессам;

- изучение качества зерна и муки от количественного и качественного состава гордеинов;

- сравнение по' хозяйственно-биологическим признакам гордеи-новых биотипов.

По результатам научных исследований опубликованы следующие статьи:

1. Иванов М.В. и др. Использование метода гибридизации яровые форм с озимыми в селекции ярового ячменя. Н.тр.УрфЩИИСХ, 1985г., 4 стр.■

2. Иванов М.В. и др. Характер развития количественных признаков у гибридов ярового ячменя. Сб.н.тр.СЗНИИСХ, 1985 г., 8,5 стр.

3. Иванов М.В. и др. Результаты исследований по устойчивое- * ти селекционного материала зерновых культур к мучнистой росе в условия;: искусственного климата. Н.тр.СЗНИИСХ,1985 г., стр.5,5.

4. Иванов М.В. Наследуемость признака устойчивости к мучнистой росе у гибридов ярового ячменя. Тезисы докладов УШ Всесоюзного совещания по иммунитету. Рига,' 1986 г.,

5. Иванов М.В. идр. Использование-полиморфизма белков в селекции на иммунитет. Рига, 1986 г,

6. Иванов'М.В., Баберский Г.А. Рекомбиногенное действие лазера на пыльцу ярового ячменя. Труды молодежной конференции. Кишинев, 1985 г., 3 стр.

?. Иванов М.В. и др. Создание ярового ячменя устойчивого к мучнистой росе. Н.тр.СЗНИИСХ, 1986 г-., 6,5 стр.

8. Иванов М.В., Иванова Н.В. Внутрипопуляционная изменчивость длины вегетационного периода у гибридов ярового ячменя. Н.тр.СЗНИИСХ, 1986г-., 9 стр..

9. Иванов М.В. и др. Использование показателей качества при селекции пивоваренных сортов ячменя. Н.тр.СЗНИИСХ, 1986г., 7стр.

10. Иванов М.В., Попова Э.В. Полиморфизм белков в сортах и гибридных комбинациях ярового ячменя. Н.тр.СЗНИИСХ, 1986г.,

7 стр.

11. Иванов М.В. Селекция ярового ячменя с использованием озимых сортов. Тезисы докладов У съезда ВОГИС. Москва, 1986г.

12. Иванов М.В. и др. Завязываемость зерен ярового ячменя при опылении пыльцой, обработанной лазерным светом. Н.тр.СЗНИИСХ 1987г., 5 стр.

. 13. Иванов М.В. и др. Использование белковых маркеров в селекции на иммунитет. Методические указания, 1987 г.', 16 стр.

,14. Иванов М.В. и др. Изучение генетического полиморфизма гибридных популяций ярового ячменя. Труды совещания:: Физиолого-биохимические основы иммунитета к грибным болезням растений. Уфа, 1988г., 2 стр.

15. Иванов М.В. и др. Использование метода белковых маркеров в селекции ячменя. Л., 1989г., 3 стр. в кн.: Современные метода биологии.

16. Иванов.М.В. и др. Метод получения дигаплоидов ярового ячменя. Там же.

17. Иванов М.В. и др. Сортовая идентификация ярового ячменя по электрофоретическим спектрам гордеина. Сб.Н.тр.СЗНИИСХ, 1987г., 7 стр.

18. Иванов М.В. Цультирование пыльников и неопыленных зазя-зей ячменя. В сб.Применение биотехнологии в растениеводстве, ветеринарии и медицине. Л., 1988г., I стр.

19. Иванов М.В, и др. Хозяйственно-биологические особенности дигаплоидаых линий ярового ячменя. Н.тр.СЗНИИСХ, 1990г., 7стр.

20. Иванов М.В. и др. Применение методов гаплоидии в селекции ячменя. Н.тр.СЗНИИСХ, 1988г., 7 стр.

21. Иванов М.В. и др. Использование яровой ржи в качестве гаплопродюсора в селекции ярового ячменя. Сб.н.тр. ОНЗ РАСХН: 1991г.» 5 стр.

22. Иванов М.В. и др. Хозяйственно-биологические особенности дигаплоидных линий ярового ячменя. Там же.

23. Иванов М.В. и др. Применение биотехнологических методов в селекции ячменя. Сб.н.тр.СЗНИИСХ,' 1993г., 8 стр.

24. Иванов М.В. Варьирование длины отебля у регецерантов ярового ячменя. Сб.н.тр.СЗНИИСХ, 1993г., б стр.

25. Иванов М.В. Характер наследования длины стебля регене-рантами ярового ячменя. Сб.н.тр.СЗНИИСХ, 1992г;, 5 стр.

26. Иванов М.В. и др. Модель селекционного процесса с использованием биотехнологических манипуляций. Сб.н.тр.Отделения РАСХН по НЗ, 1993г., 8 стр.

27. Иванов М.В,, Семенова А,Я. Подлинность, чистота семенной продукции и ее сертификация. В сб.ОГО РАСХН. Проблемы сертификации с.-х.продукции. Л., 1994г., 5 стр.

28. Иванов М.6. Основные итоги и перспективы биотехнологических исследований в Нечерноземной зоне России, Сб.ОНЗ РАСХН, С-П, 1994г., 7 стр.