Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Генетическая система Aegilops Speltoides Tausch, контролирующая коньюгацию гомеологичных хромосом у его гибридов с Triticum Aestivum L.

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Генетическая система Aegilops Speltoides Tausch, контролирующая коньюгацию гомеологичных хромосом у его гибридов с Triticum Aestivum L."

ВСЕСОЮЗНАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО

КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК имени В.И.ЛЕНИНА

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ДРУЖО» НАРОДОВ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ РАСТЕНИЕВОДСТВА

имени Н.И.ВАВИЛОВА

На правах рукописи УДК 631.527:633.11+576.316

ЦАДЕНКО Людмила Владимировна

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА АЕСПОРЗ ЭРЕНОШЕЗ ТАП5СН, КОНТРОЛИРУЮЩАЯ КОНЬЮГАЩЮ ГОШОЛОГИЧШХ ХРОМОСОМ У ЕГО ГИБРИДОВ С таписш ¿Езтетим X

Специальность: 03.00.15 - Генетика АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание .ученой степени кандидата биологических наук

Санкт-Петербург, 1992

Работа выполнена в отделе генетики Краснодарского научно-исследовательского института сельского хозяйства им.П.П.Лукьянен Научный руководитель - доктор биологических наук Е.Г.ЖИРОВ

Официальные оппоненты - доктор биологических наук

Ведущее учреждение - Всесоюзный селекционно-генетический

часов на заседании Специализированного совета Д 020.18.02 во Всесоюзном ордена Ленина и ордена Дружбы народов научно-исследовательском институте растениеводства им.Н.И.Вавилова по адресу: 190000, Санкт-Петербург, ул.Герцена, 44.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всесоюзного научно-исследовательского института растениеводства им.Н.И.Вавилова.

И. Н. ГОЛУБОВСКАЯ, кандидат биологических наук С.П.СООШХИН.

институт, Одесса

Защита диссертации

Автореферат разослан

1992г.

Ученый секретарь Специалиэ ванного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальн£сть_теш. В настоящее время заметно возрос интерес и отдаленной гибридизации пшеницы С Rale, Miller ,1987). Объясняется это прежде всего тем, что собственный генофонд возделываемой пшеницы в результате интенсивной селекции существенно истощился и уже не может служить единственным источником ценных генов при создании новых сортов. Особенно это касается генов, обеспечивающих защиту высокопродуктивных сортов от болезней, вредителей и неблагоприятных факторов в различных агро-эколоти-ческих условиях. В то же время многочисленные виды, принадлежащие той же трибе Tritioeae к которой относятся культурные виды пшеницы, обладают большим запасом таких генов ( Feldnan, Sears ,I98I;Fedak ,1985). Однако, несмотря на то, что в гибридизацию с пшеницей удалось вовлечь большинство представителей этой трибы, передача пшенице полезных генов от ее сородичей остается трудной задачей. Главное тому препятствие заключается в отсутствия или очень редкой конъюгации хромосом пшеницы с хромосомами многих других видов трибы Triticeae .Причины этого, как выяснилось ( Riley,Klmber ,1966) кроются не в том, что их хромосомы недостаточно "родственны", а в существовании у полиплоидных видов системы Ph - генов, препятствующих конъюгации гомеологов. Это открытие повлекло за собой создание методов, способных вызывать конъюгацию гомеологичных хромосом. Такие методы сводятся или к удалению генов Ph из генома пшеницы или к введению в ее геном генов, подавляющих действие генов Ph . Наиболее эффективными в этом отношении генами - ингибиторами, обладает вид Aegilops apeltoidea (Seara,I984) . Использование этого вида в качестве индуктора чужеродных транслокаций сопряжено с трудное-

тями, определяемыми тем, что приходится иметь дело со стерильными растениями Fj.h продолжительным беккроссированием их с сортом пшеницы для вытеснения генома Ae.speltoides . Задача получения транслокаций такого рода могла бы существенно упросить-ся, если бы гены, вызывающие гомеологичную конъюгацию хромосом, удалось передать от Ae.speltoides мягкой пшенице. •

В настоящей работе предпринята попытка исследовать возможность передачи таких генов сорту озимой мягкой пшеницы Аврора. Наряду с ними было уделено также внимание другим ценным в агрономическом отношении генам Ae.speltoides .которые можно было бы использовать в селекции сортов мягкой пшеницы.

Цель_и_задачи исмедовадий. При выполнении настоящей работы преследовалось две цели. Во-первых, исследовать генетическую систему Ae.speltoides , вызывающую конъюгацию гомеологичных хромосом у его гибридов с пшеницей. Решение этой задачи потребовало создания генетических моделей, позволяющих провести генетический анализ и установить число генов Ae.speltoides.определяющих способность этого вида подавлять активность гена Ph пшеницы. Во-вторых, разработать способы создания и получить линии пшеницы,-обладающие генами гомеологичной конъюгации хромосом, полученных от Ae.speltoides .В решение этой задачи входило: получить гибриды между сортом озимой пшеницы и геномно-замещенной формой, третий субгеном коттой представлен геномом Ae.speltoides и отобрать среди гибридов линии,способные индуцировать конъюгацию гомеологичных хромосом и описать их по морфологическим /л агрономическим признакам.

Научная новизна и практаческая_значимо£Ть работы. Получена новая информация о генетической системе Ae.speltoides .управляющей конъюгацией гомеологичных хромосом у его гибридов с мягкой

пшеницей; созданы линии пшеницы, несущие генетический материал Ае.зреЗЛоМеэ, обеспечивающий высокий уровень конъюгации го-меологичных хромосом.

Получение таких линий позволило не только изучать характер конъюгации гомеологичных хромосом у гибридов пшеницы с геномно-замещенной формой Авродес, но и дает возможность использовать их в качестве индуктора чужеродных транслокаций в работе по передаче полезных свойств пшенице от ее сородичей.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на заседании кафедры генетики Ленинградского университета "(Ленинград, апрель, 1988); на Симпозиуме "Актуальные проблемы цитогенетики зерновых культур" (Таллинн, октябрь, 1989), на Щ Всесоюзной конференции по генетике и цитологии мейоза (Новосибирск, сентябрь, 1990), на Всесоюзной научно-технической конференции молодых ученых "Современные проблемы генетики и селекции сельскохозяйственных растений" (Одесса, апрель, 1991).

Пу_бликация_работы.Материалы и положения диссертации представлены в 3 публикациях.

Структуру и объем рабо_ты.Диссертация изложена на 104 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, материала и метода, результатов исследования и их обсуждения, выводов, включает 13 рисунков и II таблиц. Список использованной литературы содержит 185 источников, из них - 21 отечественной и 164 зарубежной литературы.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В качестве сорта- реципиента, при получении линий мягкой пшеницы с фрагментами геномаАе.ареЗЛоНеа .несущих гены гомео-логичной конъюгации хромосом, использовали сорт озимой мягкой пшеницы- Аврора.

В генетическом анализе наследования свойства Ае .speltoides подавлять активность гена Ph были использованы геномно-за-мещенные формы пшеницы, содержащие геномы Ае. speltoidea' (Х-ТДОО) и Ае.siiaronensis (К-906) в качестве своих третьих субгеномов.

Геномно-замещенные формы пшеницы получены от гибридов первого поколения Ае.speltoides и As. sharonens i s с Пенталлоид-ными растениями пента-Аврора, которые в свою очередь были выделены в результате шестикратного беккроссирования с этим сортом его гибрида с твердой пшеницей и отбора в каждом поколении пентаплоидов.

Среди гибридов с Ае.speltoides иAe.sharonensis были

отобраны растения с 21 хромосомой (7А + 7В + 7s =21 Ä3S ;

7 А + 7В + Яз =21 ABs" ), которые не содержали хромосом генома d.

Посредством удвоения числа-хромосом у подобных 21 хромосомных

гибридов получены геномно-замещенные формы: с геномами AABBSS II

и AABBSS ; в дальнейшем изложении форма с геномом AABBSS была названа Авродес, а форма AABBSS - Аврозис (Жиров, Терновская, 1984; Жиров, 1989).

Выделение растений со стабильным числом хромосом, равным 42 и одновременно обладающих способностью к конъюгации гомеологич-ных хромосом проводили на всех этапах работы. Подсчет числа хромосом в соматических клетках выполняли на давленных препаратах первичных корешков, приготовленных по методу Ванинге ( Waniage, 1965).

Конъюгацию хромосом изучали в материнских клетках пыльцы (МКП) на временных давленых препаратах пыльников или постоянных давленых препаратах, в которых заключающей средой служили канадский бальзам или смесь Гойера ( Beeks ,1955 К

В MI мейоза подсчитывали число закрытых и открытых бивален-

тов;'унив.алентов; тривалентов и-квадривалентов. Более сложные ассоциации хромосом причисляли к квадривалёнтам.

¡РЕЗУЛЬТАТЫ ИССВДОВАНИЙ И ОБСУЖДЕНИЕ

• I.Генетическая детерминация супрессирующего действия Ае.ареХ^1с1еа и Ае.з1шгопепэ1з на систему. РЬ пшеницы

Первая попытка определить число генов Ае. вреЗЛо1<1еа .подавляющих систему. РЬ была предпринята Г.Кимбером (К1тЪег ,1966). Для этого он скрестил два вида Ае.аре11:о1<1ез и Ае.зЬагопепз1в различающихся между собой по способности индуцировать конъюгацию гомеологов, и мужски-стерильный гибрид дважды беккроссировал с пшеницей с.тем, чтооы получить более или менее приемлемое количество растений для анализа. Полученные им данные позволили говорить о моногенном наследовании свойства Ав.ереИо1с1е8подав-лять систему РН у пшеницы. Позже было найдено, что Ав.зреЗЛо1(1еа обладает полиморфизмом, который охватывает три'или четыре уровня конъюгации гомеологичных хромосом. Возникло предположение,что такой полиморфизм определяется действием двух аллелей в двух сцепленных локусах.

Проверить экспериментально, это предположение было невозможно, из-за стерильности гибридаАе. зре1-Ьо1<1ез иАе.8Ьагопепз1в . с помощью геномно-замещенных форм Аврозис~и Авродес представилась возможность проверить предположение о дигенном характере наследования свойстваАе.8ре11:о1<1еа подавлять активность гена рь пшеницы. Гибрид первого поколения между такими формами обладает достаточной самофертильностью для того, чтобы исследовать расщепление его потомства.

Приступая к генетическому анализу наследования свойства Ае.вре:ио1с1е8 вызывать конъюгацию гомеологов, предстояло убедиться, что скрещиваемые родительские формы четко различаются между собой по способности влиять на конъюгацию гомеологичных хромосом.

Уровень конъюгации хромосом у гибрида между Ае.зреНо^йеа х Ае.вЬахопепзХа свидетелоствует о том, что эти виды имеют близкие геномы. В среднем зарегистрировано 0,34 ункв&лента на клетку. Тем не менее гибрид был полностью стерилен.

У гибрида Аврора-П х Ае.вЬагопепахз в среднем на МКП образовывалось 1,83 бивалента и 0,06 мультивалента. Эти величины близки соответствующим величинам, характеризующим конъюгацию хромосом гибрида мягкой пшеницы с Ае.1опв1эа1ша , как вида, неспособного влиять на конъюгацию гомеологов. Следовательно, исследуемый нами образец Ае.8Ьагопепз1а не оказывает заметного влияния, на когсьюгацию гомеологичных хромосом.

В М1 мейоза у гибрида Аврора-П х Ае.зреПслаез наблюдали в среднем 5,97 бивалента, 1,12 мультивалента. По данным Кимбера и Атвала гибрид между пшеницей и высокоэффективным в отношении индукции гомеологичной конъюгации хромосом генотипами имел 6,8 бивалентов и 2,35 мультивалентов. У низкоэффективного геног.ша 1 эти показатели соответственно ниже. Это сравнение даёт основание утверждать, что образец Ае.вреПо1аев К-ЮОО принадлежит к высокоэффективному типу. Таким образом, виды Ае.speltoid.es иде.аНа-гопепзхе как и геномно-замещенные формы содержащие их, представлены крайними типами по способности вызывать конъюгацию гомеологичных хромосом.

В качестве меры гомеологичной конъюгации хромосом у гибридов

Таблица I

Ассоциация хромосом в МКП геномно-замещенных форм пшеницы и гибридов

Материал

:Число :Число:Унива-:хромо-:рас- :лендом :тека-:тов :ний :

Бивалентов :Мультивалентов

Юреднее число конъю-' газующих хромосом_

откры-:зак-:трива-:квад~:всего тых :ры- :лен- :рива-: :тых :тов :лен- : : : :тов :

зее

Ае.зЬагопепзхз х Ае.зре11;о1-йеэ 14 I 0,34 2,40 4,43 0,00 0,00 0,00 13,6 -

Аврора -П х Ае.зЬагопеп- 21 I 17,16 1,78 0,05 0,06 0,00 0,06 4,04 -

Аврора-П х Ao.spaltoid.es 22 I 6,54 3,64 2,33 1,16 0,06' 1,22 15,6 --

Аврозис 42 33 0,46 1,27' 19,4. 0,02 0,04 0,06 - 0,22

Авродес 42 5 3,16 4,46 ' 13,9 0,36 0,21 0,57 • 1,92

39-45 30 6,46 3,63 •1-2,15 0,94 0,23 1,17- - -3,74

р2 37-44 24 4,57 4,11 12,52 0,77 0,35 1,12 ' - 3,71

р3 38-42 41 3,43 2,89 15,14 0,37 0,22 0,59 - 1,99

р4 40-42 51 1,22 1,95 18,0 0,09 ,0,Й 0,20 - 0,71

р5 41-42 12 2,46 1,8 17,3 0,18 0,07 0,25 - 0,82

Тг.аег- х Ае.зреКохйег ¡{-I 28 I 6,80 5,0 1.8 1,8 0,55 2,35 21,2 -

ЪЗлгшп х Ае.зре11;с^ез К-2 28 2 26,6 0,7 0,0 0,0 0,0 0,0 1,4 -

х Ае.1оиБ1зз1шар 28 4 23,9 1,96 0,0 0,0 0,0 0,0 3,9 -

Пояснение: К-1, К-2 - данные Кимбера и Атвала (1Ш.еу Ъач ,1965) ; Р- данные Райли (йиеу ,ЬаV) ,

й- всех хромосом у гибридов, зве - хромосому включенных в состав мультивалентов.

Аврознс х Авродес послужило число мультивалентов.

У растений Аврозис х Авродес наблюдали значительное повышение *исла мультивалентов в М1 мейоза по сравнению с Авро-десом: в среднем на МКП они содержали их в два раза больше. Объясняется подобное увеличение видимо тем, что более слабая конъюга-i

ция геномов з и Э по сравнению с конъюгацией гомологичных

хромосом генома йэ у Авродеса приводит к увеличению вероятности

их конъюгации с гомеологичными хромосомами пшеницы.

Если это предположение верно, то можно ожидать, что среднее

Т

число мультивалентов в Р9 будет — 0,06 + — 1,17 = 0,77 в

4 4

Т

случае моногенного наследования и -¿-0,06 + 1,17 = 1,10 в

16 16

случае дигенного наследования. Последнее ожидаемое среднее значение полностью совпадает с фактическим.

Характер расщепления также свидетельствует в пользу дигенного контроля этого признака. Данные по числу мультивалентов у 24 особей представлены в таблице 2. Исследовать их с точки зрения выбора между моногекной и дигенной гипотезами в рамках предполагаемого лимитирования означает установить соответствие их расщеплению 3:1 или 15:1. Критическим соотношение отклонение от которого в ту или иную сторону определит выбор,является соотношение 21:3. Оно найдено по формуле:

пЛбЛ • п._

Н5>Г'

где JL и - альтернативные пропорции расщепления, а п. -объем выборки { Bailey ,1961).

Таблица 2

Ранжированным по числу мультивалентов ряд особей ^ гибрида Аврозис х Авродес

Г1 растения Число муль-:тивалентов :Из них тшадси-: валентов,'® :'Г° рас. тения :Число муль-:тивалентов :Из них :квадри-:валентоЕ

[ 0,27 81 13 1,16 28

0,29 .14 14 1,17 10

3 0,50 36 15 1,25 20

1 0,50 60 16 1,30 20

5 0,68 37 17 1,38 50

5 0,75 29 18 1,40 24

? 0,85 34 19 1,55 25

3 0,93 13 20 1,57 45

0,94 33 21 1,62 15

10 0,97 26 22 1,64 16

II 1,08 53 23 1,67 38

12 1,15 30 24 1,82 39.

Среднее 1,10 32

В популяции не было ни одного растения, которое бы по числу мультивалентов приближалось к Аврозису. Растение I, однако, можно отнести к рецессивному генотипу на том основании,что гомеологичная конъюгация хромосом в Р^ может приводить у особей к гетерогенности по реципрокным транслокациям, проявляющейся в образовании квадривалентов и тр^алентов. Такая гетерогенность монет иммитировать доминантный фенотип у особей с рецессивным генотипом, что можно выявить по соотношению тривалентов и квадри-

валентов: в случае транслокаций первых, по-видимому, будет меньше, чем вторых; в -случае присутствия эффективного гена гомеологичной конъюгации соотношение будет обратным.

Так, у растений I и 2 почти одинаковое небольшое число мультивалентов, но у первого квадриваленты составляют 81%, а у второго- только 14%. Поэтому можно считать, что растение I - это гетерозигота по реципрокной транслокацик и гомозигота по рецессивным аллелям гомеологичной конъюгации. Таким образом, попу-

ч

ляция 3?2 Аврозис х Авродес расщепляется на доминантные и рецессивные фенотипы скорее всего в отношении 23:1 и следовательно, предпочтение нужно отдать дигенной гипотезе генетического контроля гомеологичной конъюгации хромосом.

8 ?з - по сравнению с произошли следующие изменения: - среднее число мультивалентов по популяции уменьшалось, достигнув уровня Аврозиса;

- увеличилась частота тех классов распределения, которые содержат относительно небольшое число мультивалентов.

2.Передача генов Ае.ареЗ.'^йвз , индуцирующих конъюгацию гомеологичных хромосом, в геном пшеницы посредство?: геномно-за-мещенной формы Авродес.

Отличительная особенность этого исследования по сравнению с предыдущими работами, в которыхАе.ареЗЛо1<1ез использовался в качестве источника полезных генов состоит в том, что при гибридизации с мягкой пшеницей этсу вид был заменен геномно-замещен-ной формой Авродес, у которой вместо генома Б мягкой пшеницы Аврора был подставлен геном Ле.зреИ;о1<1е8 . Геноино-замещенкая форма легко скрещивалась с пшеницей, а их гибриды давали фер-тильное потомство от беккроссов с пшеницей и самоопыления.

Для решения задачи получения линий пшеницы, которые бы содержали небольшие части генома Ае.эре 1 toides с генами гомеоло-гичной конъюгации хромосом, было выбрано два варианта■скрещиваний.

Первый вариант предусматривал получение гибрида между сортом озимой мягкой пшеницы Аврора и геномно-замещенной формой Авродес. Второй - проведение нескольких беккроссов гибрида (Аврора х Авродес) С сортом Аврора, отбор 42 хромосомных растений с генами гомеологичной конъюгации хромосом.

С тем, чтобы эффективно вести отбор необходимо было найти признах-ивдикатор гена гомеологичной конъюгации хромосом. Исходя из вероятностной природы конъюгации хромосом возникло предположение, что таким индикатором могло бы быть образование мульти-валентов в мейозе. Так, у гибрида Аврора х Авродес ассоциации хромосом могут возникать в результате конъюгации как гомологичных, так и гомеологичных хромосом. Различные сочетания таких хромосом, принадлежащих четырем геномам, могут давать восемь типов бивалентов { аа, ВВ, дв, дв, as, bd, bs, ds ) »десять типов тривален^о^ААВ,aad.aas,abb,aBD,abs,ads,bbd,ввз,bds),восемь типов квадривалентов ( aabb, aabd,aads,abbd,abbs,abds, beds, ) (рис.1). Среди бивалентов 6 типов могут возникать вследствии конъюгации гомеологов, а два типа - гомологов. Поскольку гомологичные биваленты нельзя с уверенностью отделить от гомеологичных бивалентов, а каждый мультивалент содержит гомо-и гомеологичкке хромосомы, то за меру гомеологичной. конъюгации хромосом у такого рода гибридов теоретически можно принять сред«-нее число хромосом, входящих в состав мультив&лентов. Успешное применение этого критерия на практике, зависит от того, достаточно ли высока частота образования связанных с гомеологичной

о Аврора X сГ Я ВРОДЕ с. т 888

ййвврр

Р, 88

> лл вп

81

ЙЙвввв

БиВЯЛЕНТЫ Три вй ленты Кмдриттт

ЙЙ оо АЯВ оо» ДДВВ схэвв

вв «€В ЯВВ сэшт ЯШ> с:эсэ®о

ЙВ о® (¡ДБ схэш вДЪ£> ооа&е>

ЙЬ сэеэ вЯ8 оо® /Г/Ф&ооа®

ЯБ сэеэ йЗд ово

£Р «ю ЯВВР оввсэ

Вй йд& озэт

з>а СЭШ БВЗ) ттсэ ВВРВовсо^

ЗБ5 ттт

РисЛ.Типы ассоциаций хромосом у гибрида Аврора х Авродес

конъюгацией хромосом мультивалентов. На этот вопрос дают возможность ответить данные, приведенные в таблице 3.

Популяции, полученные от самоопыления гибрида Аврора х Авродес анализировали начиная с Р^ , т.к. в ранних поколениях наблюдали сильное варьирование по числу хромосом. Для того, чтобы увеличить долю хромосомно-сбалансированных типов, в качестве родителей для ^ были отобраны 42 хромосомные растения предшествующего поколения. Благодаря этому процент их возрос с 38 в Р^ Д° 84,в доля"42 хромосомных растений составила 72% (рис.2).

Таблица 3

Средние частоты хромосомных ассоциаций в ыейоза в МКП гибрида Аврора х Авродес

Поколения :Лзучено:Унива-:клеток :ленюв ¡Бивалентов' Гйткры-:закры-:тих :тых ¡Мщгмивалентов. :трива-:квадрива- :ленгов:ленгов Среднее число хромосом, включенных в мулыива-леничэ

4452 1,78 2,50 17,2 0,16 0,04 0,64

Г5 • 2565 1,48 2,60 17,3 0,11 0,03 0,45

в1?2 1770 3,30 3,60 15,2 0,07 0,20 1,01

в2 406 2,52 3,21 16,0 0,10- 0,22 1,18

в2Р2 1527 0,58 1,74 19,0 0,01 0,00 0,03

в2Р3 980 0,08 0,80 20,0 0,01 0,00 0,03

Число хрриосо-а

45 Щ

НО 39 38

о—2В <ю бг> во <оо о ¿о «о ¿о во о го *о бо ее

растения %

к

£

к

о ео М 60 80 <00 О 20 40 бе во 400

В<Р£ ва

растения %

Рис.»» Распределение числа, хромосом в потомствах гибрида мвзду геномно-замещенной формой Авродес (2л = 42) и сортом Аврора /2/1= 42^

Отобранные з 42 хромосомные растения, содержащие мультива-ленты, дали начало 20 линиям пшеницы, предположительно несущим гены гомеологичноп конъюгации хромосом. Бее они, однако уступали сорту Азрооа по важнейшим компонентам урожайности. Поэтому были выполнены возвратные скрэщизания гибрида Аврора х Авродес с сортом Аврора. Число хромосом у растений колебалось от 39 до 45 (рис.2). Доля 42 хромосомных особе! составила 45^. С тем, чтобы сократить размах варьирования по числу хромосом провели зторой бэхкросс. Доля 42 хромосомных растений теперь составила 90^. Популяция З^ бы~ ла получена от 42 хромосомных растений В2, у которых наблюдали образованна мультивалентов в М1 мейоза. Все они имели 42 хромосомы и большинство их морфологически были близки к сорту Аврора(рис.з). Среди таких растений были отобраны особи, которых отличало от сорта Аврора наличие в МКП мультивалентов. Несколько 18 таких особей произошли от растений: В2» У которых основная часть ЖП также содержала 21 бивалент. Зтот факт наводит на предположение о том, что чужеродный матешал у них представлен участком хромосом Ае.зреГ^аез , заместившим гомеологичный участок хромосомы пшеницы.

С тем, чтобы проверить это предположение были прозедены скрещивания исследуемых линий с сортом Аврора. Предполагалось, если у исследуемых линий генетический материал Ае.зре1го1Аез предстазлен как транслокационный сегмент с генами гомеологичной конъюгации хромосом, то в М1 мэйоза можно будет наблюдать биваленты и мультива-ленты. В том случае,если в геном пшеницы гены-индукторы кон-ыогации хромосом попали от Ae.speltoid.es не как транслокационный сегмент, а целая хюомосома, то в М1 мейоза будут появляться пластинки,

I I

содержащие , как правило 20 и 2 .

Из проанализированных раатений у десяти наблюдали клетки с муль-72залеытнш2 ассоциациями хромосом, частота вс*ччаемости которых била сравнима с Авродесом. ,'Лультизаленты были представлены три -Валантама и квадргзалентами. Последние встречались чаще, чем

О -процент шток с Zi èakmm © - процент шток с уиибатгам © - процент меток с мттиёыенмми.

Рис.3.Частота клеток растений BgFg и гибрида (Аврора х Авродес) х Аврора и сорта Аврора с 21 бивалентов, унив&лентами и мультивалентами

триваленты. Число мультивалентов, приходящихся на одну клетку, не превышало двух. Процент клеток с 21 бивалентом у гибридов колебался от 50 до 82. Данные цитологического анализа MI мейоза у гибридов B^Fg х Аврора показали, чтс 10 выделенных линий из популяции B^Fg линий представляют хромосомно-сбалансированный материал, содержащий генетический материал Ae.speltoides с генами-активаторами конъюгации гомеологичных хромосом.

„ У гибридов с линиями 3098, 3107 и 3114 процент клеток с 20 бивалентами и 2 унивалентами колебался от 43 до 44, одело клеток с мультивалентами в'два раза превышало этот показатель у сорта Аврора; процент клеток с 21 бивалентом составлял наибольшую долю от всего числа клеток и колебался от 50 до 52. Исходя из полученных данных трудно говорить о присутствии целой хромосомы Ае.speltoid.es в геноме трех линий пшеницы, т.к. половика и даже больше половины клеток содержат 21 бивалент. Возникновение большого числа клеток (от 43 до 44%) с 20 бивалентами и 2 унивалентами можно объяснить тем, что по-видимому, три исследуете линии 3098,'3107 и 3114 содержат большой фрагмент хромосомы Ае.speltoides .Видимо, конъюгация в таком случае будет проходить

не так интенсивно, как если бы в случае с транслокационным сег-

X г

ментом, в связи с этим возможно появление клеток с 20 и 2 .

У остальных гибридов мультиваленты образовывались очень редко, как у сорта Аврора. Исходя из данных таблицы 4 можно заключить, что у пяти линий наличие генетического материала Ae.speltoideg стимулирующего конъюгацию гомеологичных хромосом нз обкару-дс:'о.

3.Характеристика полученных линий с генами гемеологичной конъюгации хромосом по некоторым морфологическим и агрономическим показателям

У отобранных растений Р^ , и ВоР^ > ®ьиа лР0ЕЗДена

оценка некоторых селекционных признаков. Общими локаута--"-» у растений двух популяций были следующие: фертильность, пол^л соломина под колосом, легкий обмолот (сравнимый с сортом Аврора).

Растения гибрида Аврора х Авродес различались между собой по высоте (нормальные, карлики и полукарлики), по остистости 'остистые, полуостистыэ к безостые) , по типу ( aestivua и apeltoides),

Таблица 4

»

Анализ мейоза в М1 МЫЗ у гибридов полученных от скрещивания растений популяции В2?з с сортом Аврора

Родительские формы и гибриды ¡Просмотрено : клеток 2Г. %■ . 204 •: % % ' :Клетки с :мультивален-:'1?ами. %

Аврора - Р 250 87,0 10,0 о.о 3,0

Авродес - Р 230 46,0 35,6 7,6 10,8

В^з х Аврора - 3097 30 63,0 30,0 0,0 7,0

3098 110 50,0 44,0 0,0 6,0

3099 50 85,0 5,0 0,0 10,0

3100 30 67,0 28,0 0,0 5,0

3101 100 75,0 11,0 0,0 8,0

3102 90 64,2 32,2 0,0 3,6

3103 60 80,0 14,5 2,0 3,5

3104 110 64,4 29,7 2,5 3,5

3105 50 80,0 20,0 0,0 0,0

3106 50 80,0 17,0 0,0 з,р

3107 50 52,0 43,0 0,0 5,0

3108 50 74,0 16,0 0,0 10,0

3109 250 82,0 28,0 0,0 10,0

3110 50 68,0 22,0 0,0 10,0

3111 110 76,0 21,0 ' 1,0 2,0

3112 50 76,0 15,0 0,0 10,0

3113 210 66,2 24,4 3,0 6,4

3114 80 50,0 43,5 0,0 6,5

Приме' чнке. Р - родители.

размеру колоса. ' •

Важнейшим элементом продуктивности растений и структуры урожая является вес зерна в одном колосе. Число линий популяции В^Рд и Р^ превышающих сорт Аврора по весу 1000 зерен было 4, а по числу зерен в главном колосе- 5. Число зерен у таких линий достигло 56, а вес 1000 зерен 50. У исходного сорта эуи показатели были соответственно 48 и 40,2 (табл.5).

Таблица 5

Характеристика устойчивых к листовой ржавчине и мучнистой росе линий, полученных от скрещивания сорта озимой мягкой пшеницы Аврора с геномно-замещенной формой Авродес

Линии и их:Бивален-:Мультива-:Число зерен в глав-:Масса 1000

родители : тов глентов :ном колосе :зерен,_ г

Аврора 20,8 0,004 48 40,2

Авродес 19,3 0,23 37 32,4

Р5- 2742 19,2 0,32 42 28,9

2756 20,5 0,01 42 27,8

2763 20,8 0,12 42 32,3

2824 20,6 0,03 56 35,2

И836 20,3 0,01 43 40,2

В2Р3-3099 20,5 0,05 50 -48,4

3101 20,8 0,04 52 48,2

3107 20,9 0,04 49 40,5

3112 20,5 0,02 48 50,0

У всех линий число мультивалентов в несколько раз превышало этот показатель у сорта Аврора.

Исследования анализируемых линий на поражение бурой ржавчиной и мучнистой росой проводили в полевых условиях. Из полу-

. « .

ляций F4> F5 и B2F2 . BgFg удалось выделить.растения, обладающие устойчивостью к бурой ржавчине и мучнистой росе. Характеристика наиболее продуктивных .линий среди устойчивых приведена в таблице 4. .

Некоторые из них, особенно те, которые произошли от растений BgFg , по важнейшим агрономическим показателям и морфологическим признакам подобны сорту Аврора. Отобранные линии-могут служить новым исходным материалом для селекции пшеницы.

ВЫВОДЫ

1.Использование геномно-замещенных форм пшеницы Аврозйс и • Авродес в генетическом анализе между Ae.spel-toides и

Ае.aharonensis по способности подавлять работу гена'ph пшеницы, позволяет заменить их стерильный межвидовой гибрид фертильным гибридом геномно-замещенных форм, содержащих геномы .этих видов.

2.Показано, что в качестве меры степени конъюгации гомеологич-ных хромосом у таких полиплоидов, какими являются геномно-замещен-ные формы пшеницы Аврозйс . и Авродес, может служить.число мульги-валентов в MI мейоза.

3.Изучение мейоза у геномно-замещенных форм пшеницы Аврозйс и Авродес, показало, что формы Аврозйс и Авродес, как и виды ,

Ае.speltoldes и Ae.sharonensis .представляющие их третий субгеном, альтернативны по способности стимулировать конъюгацию гомеологичных хромосом.

4.Установлено, что различия между видами Ae.speltoides и

Ае. sharonensís в отношении индукции конъюгации гомеологичных хромосом контролируются двумя.генами: сильными доминантными у Ae.speltoides и слабыми рецессивными у Ae.sharonensis.

5.Использование геномно-замещенной формы Авродес вместо вида Ae.speltoides - в скрещивании с пшеницей позволяет избавиться от стерильных гибридов Fj и длительного беккроссирования с пшеницей при получении линий пшеницы с генами гомеологичной конъюгации хромосом.

6.Показано, что в качестве ивдикатора действия инородных генов у гексаплоидных форм и гибридов пшеницы, содержащих гомологичные и гетерологичные пары хромосом, может служить среднее число хромосом, включенных в состав мультивалентов в MI мейоза.

7.Проведение нескольких беккроссов гибрида Аврора х Авродес с сортом Аврора в сочетании с мультивалентами в MI мейоза, дало возможность выделить ряд линий морфологически близких к сорту Аврора и отличающихся от него частым формированием мультивалентов.

8.Исследования характера конъюгации хромосом у гибридов //Аврора х Авродес) B^Fg х ABpopa//Pj подтвердили предполагаемое

наличие у некоторых линий генов гомеологичной конъюгации хромосом, полученных ОТ Ae.speltoides.

9.Некоторые из выделенных линий популяции Fg и B^Fg, полученных в ходе работы, представляют ценность для селекции, как источник генов устойчивости к листовой ржавчине и мучнистой росе.

СПИСОК РАБОТ,ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1.Генетическая детерминация супрессирующего действия Ае. spel-

toides Tausch, и Ае. sharonensis Eig. на систему Ph. пшеницы

//Сб.науч.тр.Краснодарского НШСХ.-1988.-С.75-85.

2.Перенос чужеродного генетического материала в геном пшеницы с помощью Ae.speltoides //Тез.докл.Всесоюзной науч.-техн. конференции молодых ученых "Соверменные проблемы генетики и селекции сельскохозяйственных растений".-Одесса,199I.-С.54.

З.Цитогенетическое изучение гибридов пшеницы с геномно-эамещенной формой Авродес и их селекционное значение (в печати, в соавторстве).

Тез. КчС. ГЛ». Зах. 16-100. 13.01,83