Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Гибридологический анализ мутации высокоолеиновости масла в семенах подсолнечника

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Гибридологический анализ мутации высокоолеиновости масла в семенах подсолнечника"

На правах рукописи

БОРИСЕНКО Оксана Михайловна

ГИБРИДОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МУТАЦИИ ВЫСОКООЛЕИИОВОСТИ МАСЛА В СЕМЕНАХ ПОДСОЛНЕЧНИКА

Специальность: 03.00.15. - Генетика ; 06.01.05. - Селекция и семеноводство

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Санкт-Петербург - 2009

003468212

Работа выполнена в ГНУ «Всероссийском научно-исследовательском институте масличных культур им. B.C. Пустовойта» Россельхозакадемии в 2003-2008 гг.

Научные руководители: доктор биологических наук, профессор

Волчков Юрий Андреевич

доктор биологических наук, профессор Демурин Яков Николаевич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

Анисимова Ирина Николаевна

кандидат биологических наук Бекиш Любовь Петровна

Ведущая организация: Кубанский государственный аграрный

университет

Защита диссертации состоится «3D» мая 2009 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 006.041.01 при Государственном научном центре РФ Всероссийском научно-исследовательском институте растениеводства им. Н.И. Вавилова по адресу: 190000, г. Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 44.

Тел/факс: +7(812)571-87-28; e-mail: v.gavrilova@vir.nw.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНЦ РФ Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства им. Н.И. Вавилова, с авторефератом — на сайте http://www.vir.nw.ru

Автореферат разослан «20» апреля 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор биологических наук Вера Алексеевна Гаврилова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Подсолнечник {НеИшиИга аппша Ь.) занимает четвёртое место в мировом списке производства растительных масел, являясь основной масличной культурой нашей страны. На долю подсолнечника в России приходится около 80% посевных площадей масличных культур и 90% выработки растительных масел.

Селекция подсолнечника на улучшение качества масла заключается в создании сортов и гибридов с новыми типами масла, определяемыми характером его использования. Одной из важных проблем при этом является повышение устойчивости масла к окислению с целью предотвращения накопления токсичных продуктов прогоркания во время его хранения и использования. Окислительная стабильность масла в значительной степени зависит от состава и молекулярного положения жирных кислот в молекуле триацилглицеролов.

Подсолнечное масло с наследственно высоким содержанием олеиновой кислоты около 85% (признак высокоолеиновости) обладает пятикратным увеличением индукционного периода в процессе окисления по отношению к маслу с обычным содержанием олеиновой кислоты около 35%. Следовательно, этот биохимический признак семян является селекционно-ценным.

В 1976 г. во ВНИИМК К. Солдатовым с использованием химического мутагенеза впервые в мире был создан сорт-популяция подсолнечника Первенец с высоким содержанием олеиновой кислоты в масле около 75%. Этот сорт стал уникальным донором признака высокоолеиновости в селекционных программах получения межлинейных гибридов подсолнечника в разных странах.

Высокоолеиновые гибриды подсолнечника широко распространены в мире, например, во Франции они занимают около 60% посевной площади под этой культурой, тогда как в России - менее 1%.

В Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в России в 2009 г., включены высокоолеиновые генотипы -сорт Круиз и гибрид Гермес (ВНИИМК), гибриды Орасол (Монсанто) и Ферти (Сингента).

Знание генетического контроля исследуемого признака имеет большое значение в выборе селекционной стратегии при создании, как сортов-популяций, так и межлннейных гибридов.

Изучение наследования высокоолеиновости, проведённое в разных странах, позволило выдвинуть целую серию гипотез о её генетическом контроле от одного до пяти генов с различными типами взаимодействий. Развиваемая нами гипотеза основывается на неполной пенетрантности доминантной мутации высокоолеиновости в гетерозиготе за счёт действия суп рессора.

Цель и задачи исследования. Целью работы являлось генетико-селекционное изучение мутации высокоолеиновости масла в семенах подсолнечника.

Для достижения цели было необходимо решение следующих задач:

- провести скрининг супрессорных по отношению к мутации высокоолеиновости генотипов в мировой коллекции, включая селекционные линии ВНИИМК;

- изучить наследование признака высокоолеиновости в скрещивании с супрессорными линиями;

- создать генетическую коллекцию подсолнечника по содержанию олеиновой кислоты в масле семян;

- разработать способ гибридизации растений подсолнечника в условиях искусственного климата.

Научная новизна. Впервые проведён гибридологический анализ признака высокоолеиновости масла в семенах подсолнечника в скрещивании с супрессорными линиями. Показано фенотипически скрытое гипостатическое состояние доминантной мутации высокоолеиновости у гомозиготной линии ШЫОО. Установлено отсутствие влияния супрессора на мутацию высокоолеиновости у линии ЛГ26. Обнаружено независимое наследование в Р2 мутации 01 с тремя генами, контролирующими: антоциановую окраску язычковых цветков, присутствие антоциана в гиподерме перикарпия и доминантное ветвление всего растения.

Практическая значимость результатов исследований. Образцы генетической коллекции подсолнечника с различным содержанием олеиновой кислоты являются исходным материалом для селекции межлинейных гибридов на качество масла. Мозаичность гетерозиготных семян промежуточного фенотипического класса по олеиновой кислоте представляет собой явление, которое необходимо учитывать в отборах из расщепляющихся потомств с использованием прижизненного анализа отдельных семян. Получена селекционная высокоолеиновая линия-восстановитель фертильности пыльцы ВК508. Разработан метод получения гибридов подсолнечника в условиях фитотрона на основе фотопериодической мужской самостерильности.

Положения, выносимые на защиту.

- Скрининг образцов мировой коллекции подсолнечника на присутствие супрессора;

- неполная пенетрантность доминантной мутации высокоолеиновости в гетерозиготе за счет супрессорного эффекта генотипического фактора;

- генетическая коллекция линий с различным содержанием олеиновой кислоты;

- способ гибридизации растений в условиях фитотрона.

Апробация работы и публикация результатов исследований.

Результаты работы докладывались на I Всероссийской научной конференции молодых учёных и студентов "Современное состояние и приоритеты развития фундаментальных наук в регионах", 27-30 сентября, 2004 г., Анапа;

4

3-й международной конференции молодых ученых и специалистов "Актуальные вопросы селекции, технологии и переработки масличных культур", 28-30 марта, 2005 г., Краснодар; XVI международной конференции по подсолнечнику, 29 августа-2 сентября, 2004 г., Фарго, Северная Дакота, США; совещании по подсолнечнику FAO, 17-20 июля, 2005 г., Нови Сад, Сербия; 4-й международной конференции молодых учёных и специалистов "Актуальные вопросы селекции, технологии и переработки масличных культур", 27-29 марта, 2007 г., Краснодар; XVII международной конференции по подсолнечнику, 8-12 июня, 2008 г., Кордова, Испания.

Работа выполнена при поддержке региональных грантов РФФИ № 0304-96759 "Неполная пенетрантность мутации высокоолеиновости масла семян подсолнечника Helianthus anmins L." и № 06-04-97603 "Взаимодействие генов биосинтеза жирных кислот запасных липидов в семенах подсолнечника".

По материалам диссертации опубликовано 14 научных работ, в том числе три статьи в реферируемых изданиях, рекомендованных ВАК.

Объём и структура работы. Диссертация изложена на 110 страницах машинописного текста и состоит из введения, 6 разделов, выводов, рекомендаций для практики, списка литературы, 8 приложений, включает 26 таблиц и 12 рисунков. Список библиографических источников содержит 123 наименований, в т.ч. 74 на иностранных языках.

УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Работа выполнена на центральной экспериментальной базе ВНИИ масличных культур им. B.C. Пустовойта, г. Краснодар в 2003-2008 гг. В работе использовали 114 образцов культурного подсолнечника различного происхождения из коллекций ВНИИМК, ВНИИР (г. Санкт-Петербург), Института масличных культур (г. Запорожье, Украина), USDA (г. Фарго, США) и INRA (г. Монпелье, Франция). Растения выращивали: летом - в поле, зимой - в камерах искусственного климата. Скрещивание проводили с использованием метода ручной кастрации и гибридизации.

Жирно-кислотный состав, включая содержание олеиновой кислоты (С 18:1), определяли с помощью газового хроматографа Хром 5.

Степень доминирования рассчитывали по формуле, предложенной К. Мазером и Дж. Джинксом, как отношение h/d, где h - отклонение фенотипа F, от среднего (т) между ранжированными родителями Р, и Р2, a d -половина разности между родителями Р( и Р2 или модуль разности любого родителя и т.

Гибридологический анализ проводили по рекомендациям, изложенным в специальных пособиях по генетическому анализу. Проверка соответствия экспериментальных расщеплений в F2 и F3 теоретическим схемам проводилась с помощью %2 критерия Пирсона. Полученные результаты обрабатывали с использованием компьютерной программы STATIST1CA 6.0 (основные описательные статистики) и программы Excel.

5

СКРИНИНГ СУИРЕССОРНЫХ ГЕНОТИПОВ В МИРОВОЙ КОЛЛЕКЦИИ ПОДСОЛНЕЧНИКА

Исходной задачей работы был поиск генотипов подсолнечника, показывающих в семенах Р| существенное снижение содержания олеиновой кислоты, т.е. отсутствие доминирования мутации высокоолеиновости 01.

Пыльца отдельных растений 96-ти образцов мировой коллекции ВИР и генетической коллекции ВНИИМК различного происхождения была использована в скрещиваниях по индивидуальной схеме «корзинка на корзинку». Образцы представляли собой, в основном, генотипы с высокой степенью инбридинга. Материнской формой были высокоолеиновые ЦМС-тестеры: линии НА89АО/ и ВК876АО/. В случае использования высокоолеиновых линий ВК5О80/ и ЛГ260/ в качестве отцовской формы применяли ручную кастрацию растений материнских форм. Жирно-кислотный состав масла определяли как в отдельных семенах, так и в средних пробах семян с отдельных корзинок.

С целью проверки селекционных линий ВНИИМК на присутствие супрессора, высокоолеиновый ЦМС-тестер ВК876А был скрещен в 2005 г. с селекционными линиями - ВК276,551,571,580, 585, 653, 46401 и 54101.

Семена Р, при скрещивании 62-х образцов коллекции и линий с высокоолеиновыми ЦМС-тестерами показали в средних пробах массовую долю олеиновой кислоты от 80 до 93%, т.е. мутанты ый признак высокоолеиновости полностью доминировал в Р| (табл. 1).

Таблица 1 - Распределение образцов по фенотипическим интервалам содержания олеиновой кислоты в семенах Р|

ВНИИМК, Краснодар, 2003, 2005 гг.

Интервал олеиновой кислоты,% Образец

85-93 ККЗ, 223, 370, 534, 537, 588, 912, 1091, 1459, 1464, 1483, 1506, 1531, 1594, 1675, 1687, 1970, 2068, 2462, 2479, 2667, 2776, 2997; ИН№ 577084, 577432, 577433; НА413, 414; L2595-2-4; АН 70029Rf; СЛ2349; ВК73, 276, 571, 653

80-84 КК46, 103, 254, 437, 578, 590, 1232, 1691, 1721, 1810, 2141, 2645, 3079, 3350 RHA356; СЛ2213; ЛГ11-3, 28; КГ24, 102, 1132; ВК61, 98-1,404,551,585; L207

75-79 КК513, 615, 1374, 1692, 2863, 2890; ИН№ 577083; СЛ2290, 2399-2, 2950; КГ28, 113; ВК268; Z23I, ВК580

70-74 КК79, 225; ВИР369, 721-1;RHA274-1, 298; КГ21, 113-1; ЛГ27; ВК636; 83HR4; Чернянка 66-2

65-69 К2039; ВК66-2-2, 400, 653; ВИР721-4; М1046

60-64 К1587; ВИР721-2; RHA416; ВА4

55-59 К824; ВИР721

50-54 К235

В 37-тн комбинациях скрещиваний среднее содержание олеиновой кислоты снизилось и варьировало от 60 до 79%, т.е. относилось к промежуточному фенотипическому классу при неполном доминировании мутации. Три популяции Р, показали смену доминирования при снижении содержания олеиновой кислоты до интервала 50-59%, что соответствует рецессивному типу наследования мутации.

Изучение индивидуальных семян Р, для семи отобранных образцов, как потенциально супрессорных генотипов, показало варьирование признака от 31 до 91% олеиновой кислоты (табл. 2). В каждой из семи популяций Р| одновременно наблюдались отдельные семена с различными фенотипами -нормальным, промежуточным и мутантным. При этом уменьшение среднего значения с 73 до 63% сопровождалось уменьшением доли семян с мутантным фенотипом в отдельной корзинке до 0,20.

Таблица 2 - Содержание олеиновой кислоты в масле отдельных семян Р, при скрещивании отобранных образцов коллекции с высокоолеиновой ЦМС-линией ВК876АО/

ВНИИМК, Краснодар, 2003 г.

Отцовская линия Среднее значение Fb % Лимиты, % (п = 20) Доля мутантных семян (75-91% С18:1)

min max

83HR4 73 31 89 0,45

ЛГ27 73 48 91 0,40

К1587 72 56 90 0,30

ВИР721 71 34 90 0,40

К235 65 48 90 0,20

RHA416 63 41 91 0,25

К824 63 37 90 0,35

НСРи 5

Пять супрессоров: К1587, ВИР721, К824, RHA416 и R1L100, - приняли участие в скрещивании в виде материнской формы с двумя высокоолеииовыми линиями ВК508 и ЛГ26 (табл. 3). Средние значения отдельных семян F, для ВК508 относились к промежуточному фенотипическому классу при небольшой доле мутантных семян 0,35 и 0,25, что подтверждает явление супрессии. Неожиданным оказалось полное доминирование 01 мутации при отсутствии нормальных семян F( в скрещивании всех супрессорных образцов с высокоолеиновой линией ЛГ26, что указывает на отсутствие действия супрессора.

В целом, разные типы проявления мутации в F| при скрещивании с супрессорными линиями сопровождались существенной фенотипической изменчивостью индивидуальных семян. Наблюдаемое аномальное варьирование содержания олеиновой кислоты в отдельных семенах F| от мутантного до нормального фенотипов объясняется неполной пенетрантностью гена 01 в гетерозиготе при наличии супрессора. Доля семян

7

Р| с мутантным фенотипом, являясь количественной характеристикой пенетрантности мутации в гетерозиготе, варьировала от 20 до 100%. Очевидно, что супрессор может идентифицироваться только в присутствии мутации. Так, для контроля гомозиготного состояния супрессора, вероятно, необходима генотипическая среда 0101 мутантной гомозиготы, сопровождающаяся, тем не менее, нормальным фенотипом.

Таблица 3 - Содержание олеиновой кислоты в масле отдельных семян Г, при скрещивании супрессорных образцов с высокоолеиновыми линиями __ ВНИИМК, Краснодар, 2003-2004 г.

Среднее Лимиты, % (п = 20) Доля мутантных

Скрещивание значение Рь % тт тах семян (75-92% С 18:1)

К1587хВК508 71 Г 47 91 0,35

ВИР721хВК508 54 29 89 0,25

К1587хЛГ26 89 85 92 1,00

ВИР721хЛГ26 86 70 91 1,00

К824хЛГ26 88 86 91 1,00

ЯНА41бхЛГ26 88 84 91 1,00

Я1Ы00хЛГ26 91 89 92 1,00

НСР<» 5

НАСЛЕДОВАНИЕ ПРИЗНАКА ВЫСОКООЛЕИНОВОСТИ В СКРЕЩИВАНИЯХ С СУПРЕССОРНЫМИ ЛИНИЯМИ ПОДСОЛНЕЧНИКА

В рамках международной программы изучения генетики мутации высокоолеиновости у подсолнечника нами была получена в 2003 г. из ШЯА рекомбинантная инбредная линия ИЛЬ! 00. Эта линия представляла собой Р6 (Ь) поколение скрещиваиия 83НЯ4хГ1НА345. Главной особенностью линии ШЫ00 являлось необычное сочетание мутации высокоолеиновости, идентифицируемой по молекулярному маркеру, с нормальным низкоолеиновым фенотипом.

В задачи нашей работы входила проверка присутствия О! мутации у ШЫОО путём гибридологического анализа. В скрещиваниях участвовали три нормальные по жирно-кислотному составу линии: ШЫ00 (40% олеиновой кислоты), 83НЛ4 (42%) и ЛГ28 (27%). Все семена Р, двух комбинаций скрещиваний Я11Л00х83НЯ4 и ЛГ28х1ШЛ00 обладали нормальным фенотипом. У семян Рг от скрещивания К1Ы00*83Н114 и одной семьи ЛГ28><Я1Ы00 наблюдались только нормальные фенотипы (табл. 4). В другой семье ЛГ28х|ЩЛ00 обнаружено 9 мутантных семян (80-92% олеиновой кислоты) из 120 штук.

Факт появления рекомбинантных высокоолеиновых семян в Р2 при скрещивании обычных по жирно-кислотному составу линий был обнаружен

впервые и доказывает наличие мутации 01 у ШЫОО в гипостатическом состоянии. Данные гибридологического анализа подтвердили предположение, высказанное французскими учеными в молекулярно-генетическом исследовании мутации (ЬасопчЬе е1 а1., 2001).

Таблица 4 - Наследование мутации высокоолеиновости в Р2 при скрещивании с линией Я^ЮО

ВНИИМК, Краснодар, 2003 г.

Скрещивание Число семян F2, шт.

нормальных (27-71% С18:1) мутантных (77-93% С18:1)

RIL100x83HR4 30 0

Jir28xRlL 100 80 111 0 9

Знание содержания олеиновой кислоты в жирно-кислотном составе масла семян родительских форм позволило в шести комбинациях скрещиваний количественно определить значение степени доминирования И/У (табл. 5).

Таблица 5 - Степень доминирования высокоолеиновости в семенах Р)

ВНИИМК, Краснодар, 2003 г.

Содержание олеиновой Степень

Скрещивание кислоты,%(п = 20) доминирования, НСР05

9 F, с? h/d

BK876AxRHA416 89 64 33 0,11 5

ВК876АхВИР721 89 71 32 0,37 5

К1587хВК508 53 71 91 -0,05 5

ВИР721хВК508 32 54 91 -0,25 6

К1587хЛГ26 53 89 87 1,12 2

ВИР721хЛГ26 32 86 87 0,96 3

НСР„5 4 8 1

В скрещивании высокоолеиновой линии ВК876А с двумя супрессорными линиями наблюдалась степень доминирования 0,11 и 0,37. У гибридов высокоолеиновой ВК508 доминировал признак нормального содержания олеиновой кислоты со значениями 0,05 и 0,25. Высокоолеиновая ЛГ26 в скрещивании с супрессорами показала полное доминирование мутации в F, с h/d равной 1,12 и 1,00.

Из 26 семей F2 от скрещивания трех высокоолеиновых линий ВК876А, ВК508 и ЛГ26 с тремя супрессорными линиями RHA416, ВИР721 и К1587 в 12 корзинках наблюдалось дигенное расщепление на фенотипические классы нормальный и высокоолеиновый в модельном отношении 13 (9 Ol-Sup-, 3 otol Sup-, 1 о/о/ supsup): 3 (Ol- supsup). В 6 корзинках при скрещивании ЛГ26 с

супрессорами, имело место моногенное расщепление 1 нормальный: 3 высокоолеиновый. В 7 корзинках две вышеописанные модели расщепления не подтвердились на 5% уровне значимости, а в одной корзинке все семена оказались фенотипически нормальными (табл. 6).

Таблица 6 - Расщепление в Р2 по мутации высокоолеиновости масла в отдельных семенах при скрещивании с супрессорными линиями

ВНИИМК, Краснодар, 2003-2004 гг.

Фенотип Р[, % Число семян Р2 Доля мутантов X 2

Скрещивание норма (27-71%) мутация (75-92%) 13:3 1:3

45 31 9 0,23 0,37* 58,80

ВК876Л*1ШЛ416 55 55 32 30 8 10 0,20 0,25 0,04* 1,03* 64,53 53,33

85 35 5 0,13 1,03* 83,33

35 34 б 0,15 0,37^ 76,80

ВК876Л*ВИР721 55 70 38 28 2 12 0,05 0,30 4,96 3,32* 104,53 43,20

85 21 19 0,48 21,70 16,13

29 40 0 0,00 - -

35 34 6 0,15 0,37* 76,80

ВИР721>ВК508 35 70 37 22 3 18 0,08 0,45 3,32* 18,09 97,20 19,20

72 34 6 0,15 0,37* 76,80

85 33 7 0,18 0,04* 70,53

45 27 13 0,33 4,96 38,53

55 25 15 0,38 9,23 30,00

К1587*ВК508 55 65 33 17 7 23 0,18 0,58 0,04* 39,42 70,53 6,53

70 30 10 0,25 1,03* 53,33

85 19 21 0,53 29,91 10,80

85 10 30 0,75 83,08 0,00*

ВИР721*ЛГ26 85 85 15 5 25 35 0,63 0,88 50,25 124,10 3,33* 3,33*

85 14 26 0,65 56,16 2,13*

К1587хЛГ26 85 85 8 9 32 31 0,80 0,78 98,50 90,62 0,53* 0,13*

*-р> 0,05,^, = 3,8?

Обнаружена достоверная положительная генотипическая корреляция (г = 0,69) между содержанием олеиновой кислоты в исходном семени Р( и долей мутантных семян в Р2. Уравнение линейной регрессии имеет вид у = 0,92х - 23,46. Коэффициент детерминации с! (г2) = 0,48, указывает на тот факт, что около половины фенотипического варьирования признака в семенах р! определяется генотипически, т.е. это аномальное варьирование правомерно называть расщеплением.

Из отдельных семян Р2 с известным жирно-кислотным составом получено 79 семей Р3 в трех комбинациях (табл. 7). В каждой корзинке проанализировано по 10 отдельных семян для оценки гомогенности потомства.

Первое скрещивание ВИР721*ЛГ26 характеризовалось в Р3 классическим типом моногенного наследования 1:2:1 по числу нормальных, расщепляющихся и мутантных семей. Следовательно, мутация О! наследовалась в Р3 как моногенный доминантный признак. Во втором скрещивании К1587хВК508 не обнаружено ни одной гомогенной семьи Р3 с мутантными семенами. В третьем скрещивании ВИР721хВК508 наблюдалось полное отсутствие семян с мутангным фенотипом.

Таблица 7 - Гомогенность семей гд по мутации высокоолеиновости масла в отдельных семенах при скрещивании с супрессорными линиями

ВНИИМК, Краснодар, 2005 г.

Число семей F3) шт.

Скрещивание нормальных, без расщепления расщепляющихся мутантных, без расщепления всего

ВИР721хЛГ26 7 15 7 29

К1587хВК508 18 7 0 25

ВИР721 *ВК508 25 0 0 25

Нерегулярное проявление мутации в ряду поколений предполагало изучение варьирования признака в частях отдельного семени. У линии ЛГ27 обнаружено повышенное содержание олеиновой кислоты в семядолях по отношению к геммуле на 12,7% (табл. 8). Высокоолеиновые линии ВК508, ВК876, а также низкоолеиновые линии RIL100, ЛГ28, RHA416 и К824 не показали достоверных отличий. Данное явление правомерно называть физиологическим (средовым) гомозиготным градиентом олеиновой кислоты в семенах. Причиной этого градиента, вероятно, является уменьшение концентрации кислорода, необходимого для реакции десатурации олеиновой кислоты в линолевую, что согласуется с исследованием испанских учёных (Fernandez-Moya et al., 2003).

Таблица 8 - Содержание олеиновой кислоты в частях семени у инбредных линий

ВНИИМК, Краснодар, 2004 г.

Линия Содержание олеиновой кислоты, % НСР05

семянка геммула семядоли Д'

ВК508 92,3 92,2 92,3 0,1 0,4

ВК876 89,2 88,8 89,2 0,4 1,9

ЛГ27 72,0 60,6 73,3 12,72 2,3

R1L100 36,3 35,8 36,3 0,5 9,1

ЛГ28 28,4 27,9 28,5 0,6 5,1

RHA416 27,3 24,8 27,6 2,8 3,7

Разность между семядолями и геммулой (по пять семян на линию)

2 р < 0,05

При скрещивании ВК876*ЛГ28 и ВК876*К824 в Р] наблюдался большой размах изменчивости содержания олеиновой кислоты у гетерозигот О/о/. Одна часть семян относилась к высокоолеиновому (77-91%, п=20), другая - к промежуточному (46-76%, п=20) классу. У мутантного класса семян Р, содержание олеиновой кислоты в геммуле и семядолях было сходным, достоверная разница обнаружена в семенах промежуточного класса (табл. 9). Семядоли накапливали меньше олеиновой кислоты, чем геммула, разница при этом достигла 11,6%. Такую изменчивость следует охарактеризовать как эпигенетическую гетерозиготную мозаичность содержания олеиновой кислоты, поскольку количественные изменения градиента у отдельных семян переходили границы мутантного и промежуточного фенотипических классов.

Таблица 9 - Среднее значение и лимиты варьирования содержания олеиновой кислоты в частях семени Р,

ВНИИМК, Краснодар, 2004 г.

Фенотипический класс семени Содержание олеиновой кислоты, % НСР05

семя геммула семядоли Д1

Мутантный, высокоолеиновый 87,6 (77,3-91,4) 87,5 (75,6-90,7) 87,6 (77,3-91,5) 0,1 2,4

Промежуточный 60,1 (45,8-75,6) 70,5 (51,4-87,3) 58,9 (44,7-75,3) -11,б2 6,6

Разность между семядолями и геммулой

2 р <0,05

Получены также данные о совпадении значений содержания олеиновой кислоты между геммулой и семядолями. Был обнаружен только один тип мозаичности гетерозиготных семян - мутантная геммула и промежуточные семядоли. Доля мозаичных семян в F, составила 0,23. Результаты о мозаичности гетерозиготных семян согласуются с предшествующими исследованиями (Демурин, 1999).

Таким образом, результаты наших исследований согласуются с ранее предложенной гипотезой о неполной пенетрантности мутации высокоолеиновости в гетерозиготном состоянии под влиянием генотипического фактора реверсии (Демурин, 1999). Также получены данные, доказывающие эффект супрессора на фенотипическое проявление мутации, описанный в работах французских исследователей (Lacombe et al., 2000, 2001, 2008). Другие гипотезы о ди-, три- и пятигенном генетическом контроле, а также о рецессивной природе мутации высокоолеиновости в масле семян подсолнечника нами не подтвердились (Miller et al., 1987; Fernandez-Martinez et al., 1989; Fernandez et al., 1999; Velasco et al., 2000).

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ КОЛЛЕКЦИЯ ЛИНИЙ ПОДСОЛНЕЧНИКА С РАЗЛИЧНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ОЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЫ В МАСЛЕ СЕМЯН

Наследование высокоолеиновости, а также трёх признаков: антоциана в язычковых цветках, антоциана в гиподерме перикарпия и ветвления всего растения, в скрещивании ВИР721хЛГ26 соответствовало в Р2 моногенной доминантной схеме. Дигибридные расщепления показали отсутствие сцепления мутации 01 с генами С, Т\ и доминантным геном ветвления всего растения В г,, соответственно (табл. 10).

Таблица 10 - Дигибридное расщепление в Р2 при скрещивании ВИР721*ЛГ26

___________ВНИИМК, Краснодар, 2005 г.

Комбинация генов Эмпирические частоты, шт. X (93.3.1) Р

А-В- А-ЬЬ ааВ- ааЬЬ'

01, в 62 26 25 9 1,04 0,70-0,80

01, Т, 69 16 25 9 2,50 0,30-0,50

О!, Вг, 61 24 26 8 1,31 0,50-0,70

1 - А ~ 01 (высокоолеиновость); В - О (антоциан в язычковых цветках);

Т) (антоциан в гиподерме перикарпия) или Вг, (ветвление); £205= 7,82

Создана генетическая коллекция из 16 линий подсолнечника с различным содержанием олеиновой кислоты в масле семян. В таблице 11 представлены линии, относящиеся к четырем основным фенотипическим классам: высокоолеиновому мутантному (82-92% содержания олеиновой кислоты); повышенноолеиновому (60-70%); обычному (35-55%) и низкоолеиновому (20-34%). Три последних класса являются нормальными.

Один из образцов генетической коллекции, линия ВК508, получен при скрещивании обычной по жирно-кислотному составу селекционной линии ВК580 с донором высокого содержания олеиновой кислоты ВК6601.

Линия ВК508 обладает наследственно повышенным содержанием около 92% оленновой кислоты в масле семян. Это значение признака приближается к биологическому максимуму.

Сравнительное изучение высокоолеиновой ВК508 и низкоолеиновой ВК580 как изогенных линий не выявило плейтропного действия мутации О/ на признаки растений - период всходы-цветение, высоту и число листьев (табл. 12).

Таблица 11 - Генетическая коллекция подсолнечника ВНИИМК по содержанию олеиновой кислоты в масле семян

__ВНИИМК, Краснодар, 2003-2008 гг

Фенотип по содержанию олеиновой кислоты, % Линия Генотип Происхождение

ЛГ26 Ol, sup 1„ ВИР130*ЛГ18

Высокоолеиновый ВК464 Ol, sup 1„ Первенец

(мутантный), ВК508 Ol, sup 01 аналог ВК580

82-92 ВК876 Ol, sup 01 аналог ВК678

RHA345 OI, sup линия, США

Повышенноолеиновый, 60-70 ЛГ27 ol', Sup !„ К2210

ВК580 ol, sup линия, ВНИИМК

Обычный, К235 К824 ol, Sup ol, Sup 1„ образец ВИР 1„ образец ВИР

35-55 К1587 83HR4 RIL100 ol, Sup ol. Sup Ol. Sup 1„ образец ВИР линия, Франция („ 83HR4xRHA345

ЛГ28 ol, Sup 1„ Круглик А41

Низкоолеиновый, НА413 ol, sup линия, США

20-34 RHA416 ol, Sup линия, США

ВИР721 ol, Sup 1„ образец ВИР

Таблица 12 - Характеристика изогенных линий ВК508 и ВК580

ВНИИМК, Краснодар, 2007-2008 гг.

Линия Содержание олеиновой кислоты,% Период всходы-цветение, дни Высота растения, см Число листьев, шт.

ВК508 92 46 119 28

ВК580 37 46 122 29

HCPos 3 2 4 2

Линия ВК508 внесена в Государственный реестр охраняемых селекционных достижений, допущенных к использованию в РФ с 04.07.2007.

СПОСОБ ГИБРИДИЗАЦИИ РАСТЕНИЙ ПОДСОЛНЕЧНИКА В УСЛОВИЯХ ФИТОТРОНА

Для надежной гибридизации растений требуется предварительное получение материнских, т.е. одновременно женски фертильных и мужски стерильных организмов, дающих гибридные семена только при опылении пыльцой другого растения и не обладающих способностью к самоопылению.

При получении коммерческих межлинейных гибридов в гетсрозисной селекции подсолнечника в качестве материнской формы может использоваться генетическая мужская стерильность - генная или цитоплазматическая. Однако, создание широко используемых ЦМС-аналогов требует нескольких лет работы по беккроссированию.

Недостатком ручной кастрации является большая трудоемкость, необходимость квалифицированного труда, ненадежность процесса ручной кастрации из-за возможного самоопыления при неполном удалении пыльников.

Применение в химической кастрации подсолнечника гаметоцидов не позволяют получать материнские растения со 100% мужской стерильностью при отсутствии снижения женской фертильности обработанных растений.

Многолетняя практика выращивания подсолнечника в условиях камер и теплиц фитотрона во ВНИИМК содержит наблюдения об аномальном ходе цветения трубчатых цветков при ночной досветке растений.

Задача данного этапа работы заключалась в разработке эффективного метода гибридизации подсолнечника с использованием биохимического маркера - мутации высокоолеиновости масла в семенах.

Растения константной высокоолеиновой линии подсолнечника ВК876 выращивали летом 2004 г. в 16 сосудах с почвой (по одному растению в сосуде) в теплице фитотроцио-тепличного комплекса ВНИИМК при естественном освещении стандартным методом. С началом цветения корзинок 12 растений были перенесены в камеру фитотрона с 24-ти часовым световым днем на период семь дней при среднесуточной температуре воздуха около 32 °С. Четыре растения линии ВК876 были оставлены в теплице для получения пыльцы, самоопыления и контрольных наблюдений за процессом цветения при естественной долготе дня около 16 ч. и температуре воздуха около 40 °С днем и 26 °С ночью. Пыльцу низкоолеиновой линии ЛГ28 собирали с растений, выращенных в полевых условиях. После пребывания в камере с постоянным освещением во время цветения растения были перенесены обратно в теплицу. Гибридизацию осуществляли путем нанесения пыльцы на рыльца пестиков при использовании внутренней стороны сорванных листочков обертки.

Для всех 12-ти растений линии ВК876 в камере фитотрона с постоянным освещением наблюдали нарушение процесса цветения трубчатых цветков в виде отсутствия явления протераидрии для концентрической зоны последующего за экологическим воздействием дня цветения, заключающемся в отсутствии выхода пыльниковой трубки с пыльцой из венчика за счет полного отсутствия выпрямления тычиночных нитей (табл. 13).

Таблица 13 - Морфологические признаки трубчатых цветков линии подсолнечника ВК876

Фитотрон ВНИИМК, Краснодар, 2004 г.

Признак, мм Фотопериод, день/ночь, часы НСР05

16/8 24/0

Длина венчика 5,7 6,0 0,3

Длина пыльников 4,1 4,2 0,3

Длина тычиночных нитей 3,7 0,0 -

Длина венчика и длина пыльниковой трубки достоверно не изменились. При этом наблюдали обычный рост пестика с последующим раскрытием двух лопастей рыльца без выноса пыльцы.

Искусственное вскрытие венчиков этих морфологически женских однополых цветков показало, что нормально развитые пыльники содержали обычное количество пыльцы. Фотопериодически индуцированная морфологическая женская однополость появлялась только у цветков зоны цветения, находившейся под предшествующим воздействием 24-ти часового светового дня. Циркадная зональность цветения корзинки при этом не нарушалась, что свидетельствует об эндогенном характере этого биологического ритма в условиях постоянного освещения и температуры. Контрольные растения, оставленные в теплице при естественном фотопериоде, характеризовались нормальным протерандрическим цветением с выталкиванием пыльцы из предварительно проросшей пыльниковой трубки сомкнутыми лопастями рыльца пестика.

Три растения линии ВК876 с фотопериодической морфологической женской однополостью цветков в камере фитотрона индивидуально опыляли пыльцой линии ЛГ28, другие три растения опыляли пыльцой линии ВК876, полученной при обычном фотопериоде, оставшиеся три растения изолировали для самоопыления. Завязываемость семян при опылении корзинок варьировала от 90 до 98%, что свидетельствует о высокой фертильности материнских растений.

Все растения, оставленные для самоопыления, не образовали семян, что позволяет классифицировать растения с фотопериодической морфологической женской однополостью цветков как самостерильные. Изоляция отдельных корзинок высокоолеиновой линии ВК876 в условиях нормального фотопериода теплицы привела к формированию семян от самоопыления (табл. 14).

Таблица 14 - Число завязавшихся семян при фотопериодической мужской самостерильности (ФМС) линии подсолнечника ВК876

___ Фитотрон ВНИИМК, Краснодар, 2004 г.

Тип потомства Число семян на корзинку шт.

среднее минимум максимум

ВК876 ФМС х ЛГ28 155 79 202

ВК876 ФМС х ВК876 92 87 96

ВК876 ФМС самоопыление 0 0 0

ВК876 самоопыление 200 151 248

Дополнительным доказательством гибридности, а не самоопыленности, полученных семян в скрещивании ВК876ФМСхЛГ28 явилось изменение биохимического маркера семян (табл. 15).

Содержание олеиновой кислоты в средних пробах по 20 семян достоверно снизилось с 84 до 80% от суммы жирных кислот масла, что согласуется с данными о неполном доминировании мутации О/ в гетсрозиготе. Степень доминирования Ь/<1 при этом составила 0,85.

Таблица 15 - Содержание олеиновой кислоты у ФМС-гибридных и самоопыленных семян подсолнечника

Олеиновая

Тип потомства кислота,

%

ВК876ФМС х ЛГ28 80

ВК876ФМС х ВК876 84

ВК876 самоопыление 84

ЛГ28 самоопыление 30

НСРщ 3

Таким образом, воздействие круглосуточного освещения в фазу цветения корзинки подсолнечника вызывает нарушение обычного протерандрического типа цветения. При этом наблюдается отсутствие выпрямления тычиночных нитей трубчатых цветков последующего за воздействием дня цветения при нормальном росте столбика пестика и циркадной зональности цветения корзинки. Наличие нормально развитых, не выходящих из венчика пыльников с пыльцой приводит к образованию морфологически однополых женских цветков. Отсутствие самоопыления в корзинках с такими цветками с аномальным андроцеем позволяет классифицировать полученные растения как особи с фотопериодической мужской самостерильностью, или ФМС.

ФМС-аналоги фертильных селекционных линий подсолнечника могут эффективно использоваться в качестве материнской формы при получении экспериментальных гибридов в условиях фитотрона. Выход ФМС-растений и

степень гибридности семян составляют 100% при отсутствии самоопыления материнской формы. На вышеописанный способ гибридизации растений получен патент на изобретение.

ВЫВОДЫ

1. В скрещиваниях 102-х образцов мировой коллекции подсолнечника с высокоолеиновыми тестерами наследование мутации 01 в сменах Р, было доминантным в 97% и рецессивным - в 3% комбинаций. Доля мутантных семян, как показатель неполной пенетрантности, варьировала при этом от 0,2 до 1,0. Шесть нормальных селекционных линий ВНИИМК не содержали супрессора мутации высокоолеиновости.

2. В результате гибридологического анализа установлено наличие у нормальной по жирно-кислотному составу линии Я1Ы00 мутации 01 в гипостатическом состоянии. При скрещивании нормальных линий ЛГ28хШЫ00 в 1?2 обнаружены рекомбинантиые высокоолеиновые фенотипы с частотой около 8%.

3. Характер наследования мутации высокоолеиновости в 26-ти семьях Р2 при скрещивании высокоолеиновых и супрессорных линий соответствовал различным схемам расщепления: дигенной по типу доминантного эпистаза 13:3 (в 46% случаев), моногенной доминантной (23%), не соответствующей изучаемым моделям (27%) и без расщепления (4%). Мутация высокоолеиновости у линии ЛГ26 не подвержена действию супрессора.

4. Доля мутантных семян в семьях Р2 положительно коррелировала с содержанием олеиновой кислоты в исходном семени Р|. Около половины фенотипического варьирования признака в семенах Р| определяется генотипом с коэффициентом детерминации 0,48.

5. Наследование мутации высокоолеиновости в Р3 в скрещивании ВИР721 *ЛГ26 соответствовало моногенной доминантной схеме. Комбинация К1587хВК508 показала в Р3 отсутствие гомогенных высокоолеиновых семей, а ВИР721хВК508 - исчезновение фенотипически мутантных семян.

6. Установлено наличие градиента содержания олеиновой кислоты в частях отдельного семени Рь Семядоли гетерозиготных семян промежуточного фенотипического класса содержали меньше олеиновой кислоты, чем геммула на 11,6%. Доля мозаичных семян Р| составила 0,23. При этом обнаружен только один тип фенотипической мозаичности -мутантная геммула и нормальные семядоли.

7. Установлено независимое наследование в Р2 ВИР721хЛГ26 мутации 01 и генов, контролирующих антоциановую окраску язычковых цветков (Ц), наличие антоциана в гиподерме перикарпия (7'/) и ветвление всего растения (Вг,).

8. Создана генетическая коллекция из 16 линий подсолнечника по четырем фенотипическим классам: высокоолеиновому (82-92% олеиновой

кислоты), повышенноолеиновому (60-70%), обычному (35-55%) и низкоолеиновому (20-34%).

9. Сравнительное изучение изогснных селекционных линий высокоолеиновой ВК508 и низкоолеиновой ВК580 не выявило плейтропного действия мутации 01 на период всходы-цветение, высоту растений и число листьев.

10. Воздействие 24-ти часового фотопериода в условиях фитотрона в фазу цветения корзинки подсолнечника вызывало отсутствие выпрямления тычиночных нитей трубчатых цветков и выхода пыльников из венчика. Созданные таким образом растения с фотопериодической мужской самостерильностью позволили получить в скрещиваниях гибридные семена при отсутствии самоопыления материнской формы.

РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКИ

1. Включать образцы генетической коллекции подсолнечника по содержанию олеиновой кислоты в исходный материал при селекции межлинейных гибридов на качество масла.

2. Учитывать мозаичность гетерозиготных семян промежуточного фенотипического класса по олеиновой кислоте в отборах из расщепляющихся потомств с прижизненным анализом отдельных семян.

3. Использовать высокоолеиновую линию-восстановитель фертилыюсти пыльцы ВК508 как отцовскую форму межлинейных высокоолеиновых гибридов.

4. Применять разработанный метод получения гибридов подсолнечника в условиях фитотрона на основе фотопериодической мужской самостерильности.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ НО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в рецензируемых научных журналах:

1. Демурин Я.Н., Борисснко О.М., Ефименко С.Г. Поиск супрессорных геиотипов по мутации высокоолеиновости масла семян подсолнечника// НТБ ВНИИМК. - Краснодар. - 2004. - Вып.2 (131). - С.31 -34.

2. Демурин Я.Н., Перетягина Т.М., Борисенко О.М. Фотопериодическая мужская самостерильность в гибридизации подсолнечника // Масличные культуры (НТБ ВНИИМК). - Краснодар. - 2005. - Вып.№2 (133). - С. 12-18.

3. Демурин Я.Н., Борисенко О.М. Гомо- и гетерозиготная мозаичность семян подсолнечника по содержанию олеиновой кислоты в масле // Масличные культуры (НТБ ВНИИМК). - Краснодар. - 2008. - Вып.№2 (139). - С. 10-12.

Прочие публикации:

1. DemurinYa.N., Efimenko S.G., Borisenko O.M. Screening for suppressor genotypes on a high oleic mutation in sunflower // Proc. 16th International Sunflower Conference, Fargo, ND, USA, August 29-September 2, 2004,- Vol.II.-P. 779-782.

2. Демурин Я.Н., Ефименко С.Г., Ефименко C.K., Перетягина Т.М., Борисеико O.M. Феномен генетической супрессии мутации высокоолеиновости в семенах F| у подсолнечника// Наука Кубани. - 2004. -№3. - С. 52-54.

3. Борисенко О.М. Создание генетической коллекции подсолнечника {Helianthus annum L.) по содержанию олеиновой кислоты в масле семян // Тезисы докл. Всероссийской научной конференции молодых ученых и студентов. - 27-30 сентября. - Анапа. - 2004. - С. 99-101.

4. Борисенко О.М. Характеристика линий подсолнечника с различным содержанием олеиновой кислоты в масле семян П Сб. док. 3-й межд. конф. молодых ученых и специалистов "Актуальные вопросы селекции, технологии и переработки масличных культур" - 28-30 марта. - Краснодар. - 2005. - С. 50-52.

5. Демурин Я.Н., Борисенко О.М. Наследование мутации высокоолеиновости в семенах F2 у подсолнечника// Наука Кубани. - 2005. - №4. - С. 108-111.

6. Demurin Ya.N., Borisenko О.М., Peretyagina T.M., Perstenyeva A.A. Gene linkage test for Imr with OI, Tphl and Tph2 mutations in sunflower // Hclia. -2006. - V.29, №44. - P.4I-46.

7. Демурин Я.II., Ефименко С.Г., Борисенко О.М., Бочкарев Н.И. Наследование в Fi гибридов подсолнечника мутаций высокоолеиновости и высокопальмитиновости масла семян // Наука Кубани. - Приложение 2007. -С. 172-174.

8. Борисенко О.М. Фенотипическая мозаичность семян подсолнечника (Helianthus annuus L.) в по содержанию олеиновой кислоты Н Сб. материалов 4-й межд. конф. молодых ученых и специалистов "Актуальные вопросы селекции, технологии и переработки масличных культур" - 27-29 марта. - Краснодар. - 2007. - С. 50-52.

9. DemurinYa., Borisenko О. Bochkarev N. Homo- and heterozygous longitudinal gradient of oleic acid content in sunflower seeds // Proc. 17th International Sunflower Conference. - Cordoba, Spain. - June 8-12. - 2008. - Vol.11. - P. 535538.

Ю.Патснт РФ № 3655 на селекционное достижение Подсолнечник ВК508. Авторское свидетельство №45604 выдано 29.01.2007 по заявке № 9359124, дата приоритета 03.10.2006 зарегистрировано в Государственном реестре селекционных достижений, допущенных к использованию в РФ.

11.Демурин Я.Н., Перетягина Т.М., Борисенко О.М., Ветер И.И. Способ получения гибридов растений // Патент РФ №2302105, 2007. Бюл. №19.

БОРИСЕНКО Оксана Михайловна

ГИБРИДОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МУТАЦИИ ВЫСОКООЛЕИНОВОСТИ МАСЛА В СЕМЕНАХ ПОДСОЛНЕЧНИКА

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Подписано в печать 17.04.2009. Печать трафаретная. Бумага тип. № 1. Гарнитура «Тайме». Уч. печ. л. 1,0. Формат 60*84'/,<, Тираж 120 экз. Заказ № 9116.

Тираж изготовлен с оригинал-макета заказчика в типографии ООО «Просвещение-Юг» 350059, г. Краснодар, ул. Селезнева, 2. Тел./факс: 239-68-31

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Борисенко, Оксана Михайловна

ВВЕДЕНИЕ

1 ГЕНЕТИКО-СЕЛЕКЦИОННОЕ ИЗУЧЕНИЕ ПРИЗНАКА ВЫСОКООЛЕИНОВОСТИ МАСЛА В СЕМЕНАХ ПОДСОЛНЕЧНИКА (обзор литературы).

1.1 Классификация и строение жирных кислот.

1.2 Генетика содержания олеиновой кислоты у подсолнечника.

1.3 Производство и селекция высокоолеинового подсолнечника.

2 УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3 СКРИНИНГ СУПРЕССОРНЫХ ГЕНОТИПОВ В МИРОВОЙ КОЛЛЕКЦИИ ПОДСОЛНЕЧНИКА.

4 НАСЛЕДОВАНИЕ ПРИЗНАКА ВЫСОКООЛЕИНОВОСТИ В СКРЕЩИВАНИЯХ С СУПРЕССОРНЫМИ ЛИНИЯМИ ПОДСОЛНЕЧНИКА.

4.1 Тест на наличие мутации Ol у линии RIL100.

4.2 Наследование высокоолеиновости в Fb F2 и F3.

4.3 Мозаичность семян по содержанию олеиновой кислоты.

5 ГЕНЕТИЧЕСКАЯ КОЛЛЕКЦИЯ ЛИНИЙ ПОДСОЛНЕЧНИКА С РАЗЛИЧНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ОЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЫ В МАСЛЕ СЕМЯН.

5 Л Тест на сцепление мутации высокоолеиновости с генами морфологических признаков.

5.2 Константные линии генетической коллекции.

5.3 Характеристика селекционной высокоолеиновой линии ВК

6 СПОСОБ ГИБРИДИЗАЦИИ РАСТЕНИЙ ПОДСОЛНЕЧНИКА В

УСЛОВИЯХ ФИТОТРОНА.

ВЫВОДЫ.

РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКИ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Гибридологический анализ мутации высокоолеиновости масла в семенах подсолнечника"

Актуальность темы. Подсолнечник (Helianthns anniius L.) занимает четвёртое место в мировом списке производства растительных масел, являясь основной масличной культурой нашей страны. На долю подсолнечника в России приходится около 80% посевных площадей масличных культур и 90% выработки растительных масел.

Селекция подсолнечника на улучшение качества масла заключается в создании сортов и гибридов с новыми типами масла, определяемыми характером его использования. Одной из важных проблем при этом является повышение устойчивости масла к окислению с целью предотвращения накопления токсичных продуктов во время его хранения и использования. Окислительная стабильность масла в значительной степени зависит от состава и положения жирных кислот в молекулах триацилглицеролов.

Подсолнечное масло с наследственно высоким содержанием олеиновой кислоты (около 85%, признак высокоолеиновости) обладает пятикратным увеличением индукционного периода в процессе окисления по отношению к маслу с обычным содержанием олеиновой кислоты (около 35%). Следовательно, этот биохимический признак семян является селекционно-ценным.

В 1976 г. во ВНИИМК К.И. Солдатовым с использованием химического мутагенеза впервые в мире был создан сорт подсолнечника Первенец с повышенным содержанием олеиновой кислоты в масле (около 75%). Этот сорт стал уникальным донором признака высокоолеиновости в селекционных программах получения межлинейных гибридов подсолнечника в разных странах.

Высокоолеиновые гибриды подсолнечника широко распространены в мире, например, во Франции они занимают около 60% посевной площади под этой культурой, тогда как в России - менее 1%.

В Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в России в 2009 г., включены высокоолеиновые генотипы сорт Круиз и гибрид Гермес (ВНИИМК), гибриды Орасол (Монсанто) и Ферти (Сингента).

Знание генетического контроля исследуемого признака имеет большое значение в выборе селекционной стратегии, при создании как сортов-популяций, так и межлинейных гибридов.

Изучение наследования высокоолеиновости, проведённое в разных странах, позволило выдвинуть целую серию гипотез о её генетическом контроле, определяемым от одного до пяти генами с различными типами взаимодействий. Развиваемая нами гипотеза основывается на неполной пенетрантности доминантной мутации высокоолеиновости в гетерозиготе за счёт действия супрессора.

Цель и задачи исследования. Целью работы являлось генетико-селекционное изучение мутации высокоолеиновости масла в семенах подсолнечника.

Для достижения цели было необходимо решение следующих задач: провести скрининг супрессорных по отношению к мутации высокоолеиновости генотипов в мировой коллекции, включая селекционные линии ВНИИМК;

- изучить наследование признака высокоолеиновости в скрещивании с супрессорными линиями;

- создать генетическую коллекцию подсолнечника по содержанию олеиновой кислоты в масле семян;

- разработать способ гибридизации растений подсолнечника в условиях камер фитотрона.

Научная новизна. Впервые проведён гибридологический анализ признака высокоолеиновости масла в семенах подсолнечника в скрещивании с супрессорными линиями. Показано фенотипически скрытое гипостатическое состояние доминантной мутации высокоолеиновости у гомозиготной линии RIL100. Установлено отсутствие влияния супрессора на мутацию высокоолеиновости у линии JTT26. Обнаружено независимое наследование в F2 мутации высокоолеиновости (Of) с тремя генами, контролирующими: антоциановую окраску язычковых цветков (G), присутствие антоциана в гиподерме перикарпия (Tj) и доминантное ветвление всего растения (Brj).

Практическая значимость результатов исследований. Образцы генетической коллекции подсолнечника по содержанию олеиновой кислоты являются исходным материалом для селекции межлинейных гибридов на качество масла. Мозаичность гетерозиготных семян промежуточного фенотипического класса по олеиновой кислоте представляет собой явление, которое необходимо учитывать в отборах из расщепляющихся потомств с прижизненным анализом отдельных семян. Получена высокоолеиновая селекционная линия-восстановитель фертильности пыльцы ВК508. Разработан метод получения гибридов подсолнечника в условиях фитотрона на основе фотопериодической мужской самостерильности.

Положения, выносимые на защиту.

- Скрининг мировой коллекции подсолнечника на присутствие супрессора;

- неполная пенетрантность доминантной мутации высокоолеиновости в гетерозиготе за счет супрессорного эффекта генотипического фактора;

- генетическая коллекция линий с различным содержанием олеиновой кислоты;

- способ гибридизации растений в условиях фитотрона.

Апробация работы и публикация результатов исследований.

Результаты работы докладывались на I Всероссийской научной конференции молодых учёных и студентов "Современное состояние и приоритеты развития фундаментальных наук в регионах", 27-30 сентября, 2004 г., Анапа; III международной конференции молодых ученых и специалистов "Актуальные вопросы селекции, технологии и переработки масличных культур", 28-30 марта, 2005 г., Краснодар; XVI международной конференции по подсолнечнику, 29 августа-2 сентября, 2004 г., Фарго, Северная Дакота,

США; совещании по подсолнечнику FAO, 17-20 июля, 2005 г., Нови Сад, Сербия; IV международной конференции молодых учёных и специалистов "Актуальные вопросы селекции, технологии и переработки масличных культур", 27-29 марта, 2007 г., Краснодар; XVII международной конференции по подсолнечнику, 8-12 июня, 2008 г., Кордова, Испания.

Работа выполнена при поддержке региональных грантов РФФИ № 03-04-96759 "Неполная пенетрантность мутации высокоолеиновости масла семян подсолнечника Helianthus annuus L." и № 06-04-97603 "Взаимодействие генов биосинтеза жирных кислот запасных липидов в семенах подсолнечника".

По материалам диссертации опубликовано 14 научных работ, в том числе три статьи в реферируемых изданиях, рекомендованных ВАК.

Объём и структура работы. Диссертация изложена на 110 страницах машинописного текста и состоит из введения, 6 разделов, выводов, рекомендаций для практики, списка литературы, 8 приложений, включает 26 таблиц и 12 рисунков. Список библиографических источников содержит 123 наименований, в т.ч. 74 на иностранных языках.