Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ V-ОБЛУЧЕНИЯ, ЛАЗЕРА И ХИМИЧЕСКИХ МУТАГЕНОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПЫЛЬЦЫ ПРИ МЕЖВИДОВЫХ СКРЕЩИВАНИЯХ ПШЕНИЦЫ

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "ИСПОЛЬЗОВАНИЕ V-ОБЛУЧЕНИЯ, ЛАЗЕРА И ХИМИЧЕСКИХ МУТАГЕНОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПЫЛЬЦЫ ПРИ МЕЖВИДОВЫХ СКРЕЩИВАНИЯХ ПШЕНИЦЫ"

А-МШ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ комиссия СОВЕТА МИНИСТРОВ СССР ПО ПРОДОВОЛЬСТВИЮ И ЗАКУПКАМ

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи

НАБЕ ЛИМА ДА КОСТА ИВОНЭ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ^-ОБЛУЧЕНИЯ, ЛАЗЕРА И ХИМИЧЕСКИХ МУТАГЕНОВ

ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПЫЛЬЦЫ ПРИ МЕЖВИДОВЫХ СКРЕЩИВАНИЯХ ПШЕНИЦЫ

Специальность 06.01.05 — селекция и семеноводство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва 1990

"V ~ ** -"V * $

Работа выполнена в Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Научный руководитель: кандидат биологических наук доцент Иванова С. В.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Сальникова Т. В., кандидат сельскохозяйственных наук, Лапочкина И. Ф.

Ведущее предприятие: Главный ботанический сад АН СССР.

Защита диссертации состоится 12 ноября 1990 г. ЛЬ Зо

в ~чЧ г час. на заседании специализированного совета Д.120.35.04 при Московской^сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимир"-' . •

. чрес: 12755? < ^у' -[ 550, Тимирязевская ул., 49. Ccкrcp^'»íЗШN•¡'i•'.^ ТСХА.

.■''•}■ -А ; • ч-;^Ас',:лться в ЦНБ ТСХА.

. » . • 1990 г.

А' /хекретгшь '

сП£". -.•рованн'~ " /'О Березкина

- I -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Отдаленная гибридизация как метод создания исходного материала все более активно внедряется п селекцию сельскохозяйственных культур. С помощью внутривидовой гибридизации практически невозможно повысить устойчивость сортов г патогенам и улучшить качество продукции из-за ограниченности генофонда сортов, особенно интенсивного типа. Поэтому селекпнонеры все чаще-обращаются-к диким Нормам или к другим культурным, но малопродуктивным видам, обладающим полезным! хозяйственник признаками. В роде к таКИМ ВИД8М ОТНОСЯТСЯ Т,<1 ¡.соссгки и особенно т.11торЬее*и . Однако работа по передаче"сортам мягкой пшениыы отдельных пенных свойств или даже целых их комплексов сопряжена с большими трудно стяг.®, связанными с генетическими различиям скрещиваемых форм, сцеплением генов я другиг/л факторами, что приводит к плохой завязываемости гибридных семян, стерильности Ру. другим нежелательным последствиям.

Для повышения эффективности отдаленной гибридизации использует ряд дополнительных приемов, в частности, предварительную обработку пылыты отцовского компонента ионизирующей радиацией, химическими мутагенами. На ряде культур получены положительный результаты, в том числе по применению ^-лучей в отдаленной гибридизации пшеницы.

Но многие вопросы предобработки пылыга, особенно методического характера, требуют дальнейшего изучения. Например, как лучше обрабатывать материал? Лавать одну и ту же дозу облучения за длительный период при малой мощности или за краткий-при болы;ой мощности? Одинаково ли реагируют наоблучение гексаплогшше п. тетраплоидние вида лшенига, и•как это .сказывается на их гибридизация? Представляет интерес, использование и других приемов гтпед-

■ л

ЦЕНТРАЛЬНАЯ ЫАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА

^Чк;«. сельскохоз ачадамии

верительной обработки скрещиваемых {ош пшектш, например, химических мутагенов и луче" лазера. Все эти вопросы Сыли заложены В программу. исследования.

Цель и задачи исследований. Цель» наших исследований было выявить, как влияет обработка пильхш отцовского-компонента- ^-лу-чакв, .лучаш лазера и хжавческими мутагенами на скрешваемость разкохромосомных видов шентшн, особенности Формообразовательного -процессе, расщепление и.наследование признаков в ранних поколени-ЯХ межвидовых гибридов от скрещивания Т.ачзичит С Т.гылорИееуН и т.сИсоссит . Были поставлены следующие задачи.

1. Определить влияние облученной ^-радяаггией, лучами лазера и обработанной химическими мутагенами пылыш на скрещиваемость разнохромосомных видов, . жизнеспособность и характер развития Р-^.

2. Выявить особенности мейоза и гаглетогенеза у гибридов, полученных с помощью предобработки- пыльны.физическими и химическими факторами.

3. Изучить изменчивость признаков, формообразование и характер расщепления в и Рд. .

4. Отобрать перспективные для селекционной работы формы,.сочетающие высокую продуктивность,.устойчивость к мучнистой росе и высокое содерзшше белка в зерне.

Научная новизна. Впервые в отдаленной -гибридизации.пшенипы использовано облучение пнльньг . отцовского компонепта лучами лазера и химическими мутагенами, апробирована различные мощности облучения -радиацией при одной и той ке дозе ч 15 Гр)". Показана-перспективность предобработки пыльны для повышения скрептивр.емос-Ти Гексаплсидкых к тетраплоидных видов пшенипы и Формообразования в гибридных поколениях.. Установлена связь между расщеплением по видовым Признакам колоса и числам хромосом. Отобраны растения п

семьи, • обладающие хозяйственно пенными признакам и представляющие интерес для селекши пшеницы зернового и кормового яалравле-ния.

Практическая ценность работе. Использование метода предобработки пыльны отцовского компонента физическим? и хяшчесютега фактора!,® позволило: I) увеличить завязнваекость семян в отдаленных скрещиваниях; 2) увеличить частоту и спектр новообразований;

3) сдвинуть Формообразование в сторону культурного компонента;

4) ускорить получение гомозиготных форм с хозяйственно ценными признаками; 5) получить формы, сочетающие внсокуи продуктивность, устойчивость к мучнистой росе и повышенное содержанке белка в зерне; 6) определить оптимальные параметры лазерных лучей и химических мутагенов*

Реализация результатов исследований. Семьи и растения, отобранные.из гибридных популяций Рд (общее число = 15'шт.}, переданы в селекционный питомник яровой пшентш лаборатории селекши и генетики полевых культур ТСХА.

Апробатгя работе. Основные положения диссертационной работы доложены и получили положительную опенку на.научной конференции ТСХА 14-17 июня 1988 г., 6-9 июня 1969 г.; на заседаниях:ЕТС кафедры генетики, селекпли и семеноводстве Московской сельскохозяйственной академии им. К.А.Тимирязева и лаборатории генетики и селекции полевых культур им. И.й.Лисицына.

Публикация. По материалам диссертации опубликована I статья.

Объем работы. Диссертация изложена на. страницах маищ-номсного текста, включает 35 таблиц, 21 рисунков, состоит из введения, шести глав, выводов ж рекомендаций селестшонной:практике, Список литературы .содержит 238 наименований, в ток числе 43 иностранных авторов.

_ 4 -

УСЛОВИЯ, МАТЕНШ И МЕТОЛИКЛ ИССЩОВАЕИЯ

Исследования проводили в I £8 6-1989 гг. на кафедре генетики, оелекшга и семеноводства полеЕНХ культур,в лаборатории селекции, и генетики полевых культур ТСЛА.■Компонентами скрещиваний'-служи ли T.aestlvum (2п =42, var.Iutescen3 , сорта Родина и Акаде-шя), Т.tlmopheevil (2n=28, var. tlmopheevil) И T.dicoccum (2n =28, var. forrum). Гибридизацию осуществляли в полевых условиях и в теплила путем механической кастрации материнских колосьев и опыления в основном твел-методом, а также подстановкой колосьев отцовского компонента и принудительно. Обработку палыгн проводили в стадии полной зрелости на срезанных колосьях.

Контролем служили гибридные растения тех же комбинаций, полученные без предварительной обработки отцовской формы. Е первом опнте пнльпу отцовских колосьев облучали гамма-лучами на установке 1УБЭ-800, источник излучения - изотоп Со®®. Мощность источника до объекта в 20 см - 1,75 Тр/мин, доза облучения - 15 Гр. Во втором опыте облучение проводили на той же установке, только отличались мощности: 0,5 Гр/мия, I Гр/мин и 10 Гр/мин. В третьем опыте, с использованием лазера,.облучение осуществлялось в ГЕОХИ (Институт геологической и аналитической химии им.Вернадского). Варианта различались только дайной волны (X.): 621, 582 и 455 ям. Мощность облучения - 2 МДк, частота - 10 ГЦ, облучение импульсное,экспози-1шя 15 мин. В четвертом опнте использовали химические мутагены НЭМ (нитрозоэтилмочевика) 0,01$ и ДАБ (бисдиозоапетилбутая) С,05^. Срезанные колосья исходного отцовского компонента анкетировали и концами стеблей погружали в раствор мутагена на 5, 12 т. 24 ч. Jfer каждого варианта кастрировали и опаляли не менее 30 колоссов. Гкбриды Е^- и Eg-.выращивали .в-теглипе,. Е»> - в полевых условиях. Растения Е-j и Ej яаллировали -яндявидурльныш. изоляторами.. Пгтаняг

'с Р2.семена с каздого растения высевали отдельно по семьям.

Эффективность действия химических и физических факторов определяли, по завязнваемости семян в год скрещивания, всхожести, жизнеспособности и плодовитости гибридов, характеру расцепления, количеству.перспективных для селекппи форм (продуктивных, устойчивых к патогенам, высокобелковых). Гибрида и родительские сюръзг анализировались по следунжим признакам: высота растений, общач и продуктивная кустистость, тип колоса, <?:ерка зубиа и окраска, остистость и опушенность колоса, число зерен с колоса и с растения, касса зерен с колоса и с растения,, внмолачиваемость зерна, ломкость колосового стержня. Колосья на мейоз фиксировали в фиксаторе Ньюкомера (6:3:1:1:1). Цитологический анализ и опенку фертиль-ности пнлыш проводили-на давленых препаратах с окраской шето-кармкком. Апетокар?линолые давленые препараты для подсчета числа хромосом готовили по методике, изложенной в "Методической рекомендации по комплексной опенке генетического, риска применения йи-торегуляторов в растениеводстве" кафедры биотехнологии ТСХА, в нашей кодификации. Оценку поражаемости мучнистой росой проводили по методикам Э.Э.Гешеле (1978). Для опенки совпадений фактического расщепления с теоретическим пользовались критерием Пирсона (Снедекор Дж.У., 1961). Статистическую обработку данных проводили по методикам в изложении Б.А.Доспехова (1979).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕЛЗБАШЙ

I. Скрещиваемость гексаплоидной т.аезг:1уит с тетраплопдтши видами Е.-ЫторЬееУН и В.сИсоссит а) Изучение репкпрокных скреатванпй т.аезНуит И 1.11торЬееу11

Опыт проведен на сорте Родина с использованием гаг.а-а-лучей в дозе 15 Гр при мощности 1,75 Гр/мин (табл.1). 3. скрещиваниях, где материнской, формой служила т.ведения, занязксаедтость сег.ян.

была невысокой. Облучение отцовского компонента не оказало поло-лмтельного влияния на этот процесс. В обратной комбинация завязн-ваемость семян била значительно выше. Наблюдался эй^ехт от облучения ггнлыы т.аегг^ит. Всхожесть семян наоборот* была вше в прямой комбинации, особенно в контроле. Отчетливо проявилось отрицательное действие облучения на £ертильность.пыльпы отцовского коютокента и Т .аеаг^уит и Т .-«.1торЬеечН Путем ЦИТОЛОГИЧеСкого анализа пыльников выявлено большое количество ннльпевых зерен с деформированными или разорванными спермиями и другим:! аномалиями. Что касается всхожести'семян, то в прямой комбинации она значительно выше,.чем в обратной.

Таблица I

Влияние облучения ггальш (15 Гр) на завязываемость и всхожесть семян Р^ репипрокяых гибридов

' ■ ■ 1 ■■ —;......| ....... 1 ■ ■ 1 | ■11 ......

Показатель; ; Фертиль- ¡Завяэывае-: Всхожесть

"—\ , Год ¡ность пыль-¡кость зе- { семян,,?; Вари ант | цы сг*?, | рен ^ - $

Т.аезгЬ/ига (Родина) X Т.г1торЪее»Н

Облучение 198*? 89,5*1,3 8,1*0,8 31,4*5,0

1*88 88,3*1,4 4,5-0,7 35,7*7,4.

Контроль 1967 95,7±0,8 8,9*0,9 68,6*7,8

1Н80 ?8,4±0,в 9,1*0,9 64,5-5,0

(Родина)

Облучение 1987 74,1*1,8 30,7*1,7 26,5±2,9

1988 83,4*1,5 47,1*2,2 29,1*2,9

Контроль 1967 98 ,0±0,6 23,1*1,9 38,3*4,4

1988 99,6±0,3 25,341,4 41,1*3,1

б) Изучение различной мощности облучения гамла-лучами При оптимальной для облучения пыльпы пшеницы дозе 15 Гр испытывали три мощности - ОД} 1,0 я 10,0 Гр/кин при экспозиции соответственно 2,5 Ч, 15,0 й 1,5 .мин. Даш те таблицы 2. свидетель-

ствуют о значительном преивуществе кратковременной обработки: завязываемость семян находилась в обратной зависимости от времени воздействия. Такая же тендешпя обнаружилась и в последующих опытах, где минимальную. мощность по техническим причинам пришлось увеличить до. 0,5 Гр. При самой малой мощности облучения завязн-ваемость была ниже, чем в контроле. Просматривается и связь завя-зываемости семян с фертильностью облученной пылшн. Подтверждается также ранее отмеченная закономерность: в.контроле фертильность вше, а завязываемость кике (за исключением варианта с минимальной мощностью облучения).

Таблица 2

Завязываемость гибридных зерен при.разной мощности облучения пыльны в комбинации т.аез-иуига (Академия) х т.а1соссип (доза 15 Гр,-1986 г.)

Мощность 1Экспозиния!' ! ! Опылено цветков, шт. *т...... ■ $ Получено зе-1 рен, шт. • {Завязываемость { зерен, %

0,1-"Гр/мин I Гр/мин Ю Гр/мин 2,5 часа 15 мин 1,5 дан 422 308 404 . 74 1X2 174 18,3±1,Э 36,4±2,7 41,2±2,5

в) Использование химических мутагенов Опыт, проведен на двух комбинациях: т.аеаиуш» (Родина) х Т»&июрЬ«еуЦ и Г.аез-Цуига (Академия) х т,<исоссит . Прежде всего следует отметить, что в обеих комбинациях независимо от типа мутагене и времени его действия обработка материала привела к повышению завязываемости гибридных зерен. Наибольший эффект (повышение, в 2 и:более раза по сравнению с контролем) получен при обработке Т.'Ы.торЬееуи . Максимальная завязываемостк. гр:6-ридных зерен в комбинации т.аезиуит ^Родина) х т.иторьеечи былаиа уровне 26,7^; т.аезг1уиш * Академия).- х т.<Нсоссит _

- в -

58,2$. Различий ыедцу мутагенами по степени воздействия их на пыльцу и результат:: гибридизации не обнаружены. Очень четкую картину, одинаковую по года?.", и комбинат:®.:, дети разные экспозиции.. Наибольший з^ект МЭМ проявляется при видерпкваЕпл колосков в растворе мутагена в течение 12 ч. ДАВ- - в течение Г4 ч. Тшже наблюдается снижение Лертнльности пыльпы при. их обработке мутагенами и налички аномалии в виде разорванных, укороченных, фрагкен-тированннх спермиез и других.. Что касается всхожести гибргвдшх семян, то как и в опытах с использованием гамма-лучей, она была максимальной в контроле.

г) Использование лучей лазера Б обеих комбинациях скрещивания обнаружено положительное

действие лучей лазера на завязываемость зерен Iтабл.3).

Таблица 3

Результативность отдаленной гибридизации при обработке пыльны лазерными лучами

Показатель; ;Фертильность;. Завязываемость .

Вариант { 1 м ¡пыльпы сг*, ?{гибридных зерен, %

1 Родила) х

Красные лучи 1987 93,9±1,1 14,3±3,5 •

1988 97,2-0,7 22,1±2,3

Синие лучи 1987 90,6±1,Х 17,4±3,8

1388 96,5±0,8 21,2-2,1

Зеленые лучи 1987 85,$±1,6 Ю,3±2,8

1988 86,6±1,7 Ю,3±1,7

Контроль {.без 1987 97,9±0,6 8,1±3,0

обработки) 1988 98,4±0,6 9,5±1,5

VАкадемия) X Т.1Исоссиг*

Красные лучи 1987 98,7±0,5 58',£±3,4

1988 97,2±0,6 72 ,--2,1

Синие лучи 1287 97,2±0,7 60,8-3,5

1988 ?4,9±0,9 75Д±£ ,2

Зеленые лучи 1987 88,6±1,3 45,5±3,в

1988 90,6±1,3 вЗ,С±2,4

Контроль (без 1987 99,3±0,4 39 ,Г~3,6

облучения) 1988 99,2-0,4 0-1 °

Лучшие результаты получены при обработке пнльпы красгаш и сигами луча»®; зеление лучи оказались менее эффективными. Работу с т.игоорьееу!! пришлось прекратить из-за полкой стерильности гибридов.

2.Изучение гибридов первого поколения а) Характеристика по хозяйственно пенным признакам Гибридные семена, полученные в год скрещивания, в контрольном варианте были щуплые,, удлиненные, в вариантах с облучением и обработкой химическими мутагенами форма гибридных зерен варьировала от удлиненной- до овально-округлой. Мелких и щуплых зерен было значительно больше, чем в контроле. Этим, по-видимому, и объясняется более низкая их всхожесть по сравнению с контролем (табл.4). Морфологический и цитологический анализ непроросших семян выявил следующие виды аномалий в строении'зерновки: I) отсутствие эндосперма; 2) отсутствие зародыша; 3) недоразвитый зародыш; '4) разросшийся недифференцированный зародыш. Больше всего было зерновок с недоразвитнк зародышем (в среднем по всем вариантам более 50%). Много зерен (в среднем 10,4$) с недифференцированным зародышем.. У них формируется 1-2 корешка, а затем рост прекращается и идет нарастание каллусоподобной массы, достигающей половины размеров зерновки.

Перечисленные аномалии гибридных семян привели к тому, что у них всхожесть значительно ниже,чем у родительских форм: у последних 90-95$, у. гибридов 33,6-75,1?. Причем в вариантах с гамма-облучением и обработкой НЭМ и ДАБ всхожесть гибридов снижалась до 33,В%, а в контроле была на уровне 70?. Гибридные растения были развиты нормально. Отсутствовали симптомы гибридного некроза, хлороза и карликовости, но встречались открытоцветутцие с затянувшимся периодом, вегетации, полустерильнне и совсем стерильные,

особенно у материала, полученного после облучения или обработки химически™ мутагенами пнлыгы отцовского компонента. По морфологическим признакам гнбриднке растения наследовал:1: признак! п материнской, и отгговской■ £орш к в большинстве случаев занимали промежуточное положение.

Таблппа 4

Характеристика исходных $орм и-гибридов по всхожести, выживаемости, высоте и элементам продуктк'вностк (среднее за 1988 и 1969 гг.;

—Показатель; Всхо-{Выживае-';Высота,.|!Дасса ¡Масса — 1 жесть» мость ) см ¡эерен ¡зерен с

¡семян, { расте- ¡с ко- |расте-

Вариант % { ния, % { ¡лоса,г(н::я, г

¿(-лучи 46,3 81,6 100,1 0,26 0,60

Лазерные лучи 68,2 27,0 105,5 0,50 1,00

нам 64,7 £6,3 100,7 0,51 1,80

ДАБ 61,7 93,9 • 106,2 0,57 1,02

Контроль (без обработки) 73,3 91,9 104,9 0,54: 1,09

Х.8ввх1уил1 (Академия) 92,2 97,9 79,2 0,86 1,30

Т.с!1соссит 92,9 95,0 114,5 0,62 1,36

Большое разнообразие форм наблюдалось по-выколачиваемости и ломкости колосового стержня (от трудновымолачиваемых к ломких-типа т.в1соссип) до легковымолачиваемнх и неломки* типа т.а«аь{-уига ).. При облучении и химической предобработке в отмечено больше колосьев неломких с легким обмолотом, т.е. с признаками культурной пшеницы (табл.5}. Наследование высота растений во всех опытах носит промежуточный характер. Однако есть и-низкорослые растения с высотой 67-77 см,.на уровне и даже ниже материнской форяы. Число зерен и масса с главного колоса и с растения у гибридов, независимо от варианта опытов, были ниже, чем у родительских форм. Анализируя последствие обработки пыльцы, можно отметить, что межвидовые гибриды, полученные с применением гизическпх

и хиг/ических факторов, имеют большую вариабельность признаков по сравнению с вариантом без предобработки. Особенно сильно варьируют такие показатели как продуктивная кустистость (40,4-57,2%), число•продуктивных колосков в колосе (33,3-51,6?), число зерен с колоса и растения (41,6-69,6/5) и масса зерен с колоса и растения (41,6-68,2%).

Таблица 5

Расщепление по технологическим признакам колоса у межвидовых гибридов Pj, % (среднее за IP88 п 1989 гг.)

Показательj Внмолачиваемость j Ломкость

Вариант - - ^ ¡легкая ,средняя}трудная ; ломкая |неломкая

¿'-лучи 29,3 63,5 7,2 25,3 74,8

Лазерные лучи 23,5 68,3 - 8,3 32,1 66,8

нам. 17,7 52,6 31,6 36,5 63,6

дав 27,5 63,5 11,5 30,4 70,6

Контроль (без 9,9 71,2 19,0 46,5 53,5

При использовании различных мощностей лучшим по высоте растений, общей и продуктивной кустистости, числу и массе зерен с главного колоса и с растения оказался вариант с мощностью

I Гр/мин, т.е. оолучение дозой 15Тр за короткое время (1,5 мин).

Гибриды Р|, полученные с использованием лазера, имеют более высокие показатели продуктивности колоса и растения, чем предающие варианты,, и находятся на уровне контроля. Зеленые лучи несколько уступали другим частям спектра по массе зерен с растения. Продуктивность гибридов, полученных с предобработкой химическими мутагенами, в пелом находится на уровне контроля, а в отдельных вариантах достоверно выше (ДАБ - 5 ч по массе зерна с главного колоса и др.). Для ДАБ.более результативными по продуктивности растения оказались экспозипил 12 и 24 часа, дяя.НЭМ'- результата

по экспозициям очень близкие. По устойчивости к мучнистой росе все гибриды занимали промежуточное положение и были ближе к отцовской форме, отличавшейся высоким уровнем устойчивости (сорт Академия - 3 балла, Pj - 7 баллов, l.dicoccum _ 9 баллов).

б) Анализ мейоза, фертильности пыльны.и озерненности голоса

Мейоз у гибридов Fj в опытных вариантах и в контроле характеризуется нарушениями, типичными .для межвидознх инконгруентных скрещиваний, причем при действии мутагенных факторов на пылыту отцовского компонента, аномалии у гиоридов проявляются в большей мере. Исходя из геномного состава скрещиваемых видов, теоретическая формула метафазы I должна быть 14 П + 7 I, процент конъюги-ругощих. хромосом 80, контроль практически был близок к этим показателям, а опытные варианты отличались. Число унивалентов в контроле - 5-7, а в вариантах с облучением - 4-II, процент конъюгп-рующих хромосом - соответственно 80,8 и 81,3-72,1.

Во всех вариантах отмечено ооразование мультивалентов (кроме варианта 10 Гр/мин). Наряду с.трпвалентами в вариантах с использованием, всех лучей лазера, а также HöM - 5 часов, НЭМ - 12' часов, НЭМ - 24 часа, МБ - 12 часов п ДАБ - 24 часа наблюдали образование квадривалентов и пентавалентов.

В опытах с предооработкой отмечено появление гаплоидов (2п=21), гиперплоидов (2n>S0) и растений с числом хромосом, отличным от 2п=35 (33-36 хромосом).

На стадии анафаза I (AI) так же, как в MI, нарушения встречаются чаше в вариантах о обработкой физическими и химическими факторами по сравнению с контролем без обработки. Эти нарушения выражаются в основном в отставании хромосом и.хроматид, в меньшей степени в появлении мостов к Фрагментов, а также е неправпль-ном расхождении хромосом, когда на-одном•из•полюсов клетки их

- 13 -

оказывается больше, чем на другом.

Ео втором делении мейоза наблюдали отставание хрогтасом я хроматид, появление мостов и фрагментов, неправильное расхожде-впе хромосом, а также асинхронность деления. Следствг.ел: перечпе-лепинзе нарушения в первом к втором делении мейоза является пони-жэнккй процент нормальных тетрад у изучаемых гиоридов (меяот:!чес-кии индекс). Он был осооенно низким при использовании ослуче:пщ и химических мутагенов. Контрольный вариант превышает по этому показателю варианты с обработкой и имеет М1=27,35Й. Еаименъсип мейотический индекс отмечен в опыте с использованием ^-облучения - от 6,13 до 10,0?.. Как следствие нарушений в мейозе можно рассматривать и показатели фертильности пыльцы у гибридных растений. В контрольном варианте она равна 70,9-79,2%, при использовании ^-лучей - 35,4-51,3^, лазерного облучения - 61,0-68,75?, а при обработке ЕЗЛ и ЛАВ - 58,7-67,5$.

У межвидовых гибридов всех вариантов среди стерильных пыльцевых зерен были одноядерные и двуясерные. Встречались также трехьядерная пыльна и безъядерная. Размеры пыльцевых зерен сильно варьировали (от 30 до 60 нм), встречались деформированные (неокруглой формы). Наряду с хорошо выполненными пыльцевыми зернами попадались слабо выполненные или совсем пустые. Наблюдались пыльпевне зерна с' травмированными шш разорванными слермияки. Все это не могло не сказаться на оплодотворяющей способности пнльш.

Анализ озерненностя колоса показал, что действительно данный показатель связан с фертильностыо пыльш анализируемых сорм. Наблюдается очень сильная изменчивость данного признака по воем вариантам опытов от 0,00 до 1,60 шт., т.е. встречались растения от полностью стерильных до. полуфертильных.

Корреляция 'между *ертильиостью пыльш и озерненностью колоса

*

- 14 -

высокая, независимо от условий года проведения опыта

^ ^1988 = <-,>''®> ^1989 = 0,79).

3. Формообразование и особенности наследования признаков в

В результате анализа всхожести, выживаемости, вясоты растений и элементов продуктивности в установлено, что почти по Беем количественным признакам растения Ро находятся на уровне родительских форм или уступают им, но незначительно. Сравнивая, опытные варианты с контролем, отметим следующее: всхожесть у. контрольного варианта несколько выше, чем у опытных вариантов. Выживаемость гибридов контрольного варианта на первый год исследования была выше, чем в вариантах с предобработкой, а на втором году уступала следующим вариантам: синие и зеленые лучи, НЭМ - 12 и 24 ч., ДАБ - 5, 12 и 24 ч.

Межвидовые гибртды во всех вариантах опыта и в контроле характеризуются большой.вариабельностью количественных признаков, особенно по таким признакам как продуктивная кустистость, число зерен к масса зерен. По признакам продуктивности . контрольный я.-. опытные варианты были приблизительно на одном уровне.

Анализируя причины низкой продуктивности межвидовых гибридов • ш пришли к заключению, что. она связана со, стерильностью-растений. Независимо от условий года, в пропент стерильных растений больше у вариантов с использованием мутагенов, при этом отмечено, что при увеличении, экспозиши. действия мутагенов число стерильных растений увеличивается.

Формообразовательный пропесс у гибридов второго поколения характеризуется большим диапазоном морфологической изменчивости, выводящей-за рамки исходныхродительских видов.

По типу полоса все растения Рг, мы условно разделили на пять основных групп: ■ X - материнский тип (т.ае«1уиш,); .2:- промежу-

точны» близкий к мягкой пшешше; 3 - промежуточшй тип; . 4 - промежуточный ближе к т.сисоссит ; 5 - отпоеский тип С ".(Лсосси™), Но кроме растений перечисленных групп в Ро отмечены новообразования типа Т.вре1Л<х И Т.согорасгит (рис.1).

В нашем эксперименте во всех ваги ант ах преобладал.:: р.?стет;я материнской и близкой к ней £оркьг, ко материнсшй за^екг прк использовании (Т'изических и химических ^акторов проявляется сильнее. Следовательно, в вариантах с обработкой мутагенами происходив ослабление передачи свойств-отцовской формы. Отмечено также, что процент новообразований у обработанного материала больше, чем у контроля, то есть комбинирование гибридной и мутационной изменчивости Бнзнвает более широкий Формообразовательный процесс.

Наряду с рассмотренным вше расщеплением по видам варьировали и сортовме признаки. Форма колоса изменялась от веретеновидяой до призматической, плечо колосковой чешуи - от узкого приподнятого до широкого 'прямого, зубец колосковой чепгуи - от короткого тупого до остевидного заострения. Колосья различались по плотности. По.степени выраженности остей отдаленные гибриды второго поколения варьируют от абсолютно безостых форм до форм с хоросо развитыми •остями. По степени вымолачиваемости - от легковпмолачиваедах до трудновнмолачкваемых и по ломкости колосового стержня - от . ломких до неломки*. Признак остистости колоса наследуется моно-генно, т.к. расщепление идет в соотношении 3:1. В вариантах с использованием мутагенов .количество остистых £орм уменьшается, хотя остается в рамках менделевских закономерностей 1^=0,02-2,39). По ломкости колосового стержня расщепление. в контрольном варианте соответствовало соотношению 3:1, 36^^3=0,01; К?2сдо=0,2С; при

О

теоретическом Х>3,84. Но указанная закономерность не сохраняется в ''талантах с использованием мутагенов. Здесь мы наблюдаем

ад

30

20

10

I/

Рис.1. Формообразовательный- процесс в Fg при использовании ¡5"-лучей

—

Л —

/ —

—

i л

г ё ••

I - Контроль (без облучения); П - 50 рад/мин; Ш - 100 рад/мин; 1У - 1000 рад/мин;

м о

ж

? Типу

- ближе к 9 тип

- промежуточный тип

• о»| ¿Г

- ° тип

Ж

Я

| ■ | - ближе к типу ^^ _Т. compnctum

- Т.

другую картину: значительно увеличивается пгогент ■ иеломшх ул-лосьев н уменьшается процент ломких. Такое ".е скепрчге гясг.г« деления получено и по характеру обколота.

Коетю' сказать, что действие Физических я яажческ-»х -кутаге-нов ослабляет передачу потомству нежелательных дззг при-

знаков, таких как ломкость колосового стержня и трудность обколота, то-есть мутагены изменяют соотнесение фенотипоз Fg в.сторону материнской формы T.aestivum .

Основными причинами разнообразия фенотипов гибридов к В, при скрещивании T.aestivum х T.dicoccum являются расщепление по числу■ тромоса и рекомбипадионные процессы на уровне хромосом и генов. ITe исключено также, что. определенную .роль- здесь играет я мутационный.процесс,.который сопутствует отдаленной гибридизация и-расширяет рамки (? самообразования.

Цитологический анализ растений второго поколения с разным-типом колоса дал следующий результат: у растений с типом колоса T.dicoccum число хромосом равнялось 25. У форм с аромежуточш!« • ближе к т..<Jícoccum типом колоса обнаружено 2п =26-32, причем 55,3!» просмотренных клеток в пределах одного растения имели число хромосом 2п =28. Различия в числе хромосом наблюдались и у разных растений с приблизительно одинаковым типом колоса. При спельтоид-ном типе колоса число хромосом у разных растений колебалось от 28 до 42. Следует отметить, что основная группа клеток в растении имеет число хромосом-2« =38-^10. У растений'с типом колоса т. Со горле tum число хромосом варьировало от. 30 до 42, с преобладанием 42 хромосомных клеток. Растения типа мягкой пшеницы-имеют число хромосс;.-. 2" =42. А у растений с промежуточным типом колосв ближе к T.aestívum основная часть клеток имеет число хромосом ■ 2" =37—-2, на гстрвчелись растения с более пазким числом хромосом,

вплоть до 2п=23. У растений:с.промежуточным фенотипои колоса встречались клетки как с низким, так и с высоким числом хромосом 2 п=25-40. Во всех группах наблюдались отдельше клетки с числом хромосом от 14 до 80.

По результатам нашего опыта, гибрады второго поколения по устойчивости к мучнистой росе расщепляются на типы в пределах устойчивости родительских видов, то есть 5-9 баллов. Но многие растения уклонялись в сторону пшенинн дикоккум, и их.устойчивость была на уровне 7 баллов. Разшшн между контрольным и опытными вариантами по данному признаку обнаружить не удалось..

Для дальнейшей селекционной работы в отбирали растения,;, которые превышали по■продуктивности обе родительские формы или находились по этому признаку на уровне материнской , фхзрш, но имели очень хорошее зерно. Они были устойчивыми к мучнистой росе, обязательно имели фенотип мягкой пшентш и: отличались небольшой высотой растения, приблизительно 100 см.

4.Изучение межвидовых гибридов пшенинн третьего поколения.

Межвидовые габриды пшеницы в третьем поколении еще не имеют фенотипической и генотипической однородности. Формообразовательный процесс продолжается, расщепление идет на уровне видовых и-особенно сортоэмх признаков. Новообразования относятся в основном к типу т.зре1га , но количество их;значительно меньше, чем в Подавляющее большинство растений имеет колос типа т....

Растения типа т'.а!сосситвыщеплялись редко и только у вариантов: 0,5 Гр/мин, синие лучи лазера и ДАБ - 12 часов. Процент растений с промежуточным типом колоса уменьшается, причем в значительно большей мере.у вариантов с предобработкой гольцы,.чем у контроля, (у первых он равен 3,1-13,6, у контроля - 18,8). В третьем поколении продолжается расщепление по остистости, ломкости колосово-

30,2 69,8 72,7 П7.3 78,7 21,3

31,6 68,4 73,3 26,7 80,8 1£,2

*?е с 70,1 76,2 23,а 20,3 9.7

27,5 72,5 66,6 33,4 77,9 22,1

32,1 60,9 51,6 48 ,4 62,5 37,5

го стержня и вымолачиваемости (табл.б)..

ТаЗллиа 6

Расцепление по некоторым признакам у меквядовнх гибридов £3, 1£69 г. (теплипа)

; ^стогтог-ть < выколоти- Ломкость колосс-Вариант | -"«ичи^ j ваекость вого стертая

г-г;--1-—I-г-гт-г~

¡остистые¡безостые ¡легкая ¡трудная [неломкий¡ломкий

¿-лдучи

Лазерные лучи

т.:

ЛАБ

Контроль (без обработай/

У гибридов попуяяттая, полученных с помощью предобработки пнлыш мутагенами, проиент растений с лоьжим колосом уменьшается у разных вариантов до 2,6-31,3%, с трудным обмолотом до 20,?-40,9Й, а у контрольного варианта он составляет 37,5 и 43,42 соответственно,- По результатам иссяеловашй. трех поколений,, Р-^, к Р3 мн--видам, что по указанным выше признакам при использовании кутаге-на происходит усиление проявления фенотипа материнской-формя. Следовательно, воздействуя радиацией и химическими мутагенами на шльиу отповской сТормн с.<псоесит г.моано изменять направление £ормооЗразования, характер расщепления и получить лучшую с точки зрения селекпик перскомбинаггию признаков в потомстве отдаленных гибридов. 3 отштннх • вариантах количество оезостих растений составило 62,5-75,а у контрольного варианта - 60

Всхожесть тг Ениггс емость растения 1Ц увеличиваются и при-блиявгчея показателя.* родительских ?орм. Уменьшается количество ст«чг«лкпис. растешь. По ссновянм элементам • продуктивности и высоте у ^.стениГ. вгр^абельность в Ь, остается значительной (ко- • эрт'пгэггт "лрнЕпп:; болкпе 20%) X но все г.в уменнпается • по сравпе-

НИЮ С Pg*

При использовании .-лучей разной мощности,, опнтше .в аркан ты по элементам продуктивности находятся на уровне контроля ила немного превышают его (число зерен с растения у вар1антов 100 и 1000 рад/мин). Все варианты уступают родительским формам или за нимают промежуточное положение по таким признакам, как высота растений, продуктивная кустистость и число колосков с главного колоса. То же самое наблюдается при использовании лазерных лучей. А при обработке НЭМ и JAE опытные варианты по числу и массе зерен с главного колоса и с растения уступают контрольному, варианту, за исключением вариантов. НЭМ - 24 ч., ДАБ - 12 и 24 ч которые, находятся на уровне контроля по числу и массе зерен, с глàвнoгo колоса.

Устойчивость к мучнистой росе - один из главных признаков, по которому мы проводили отбор растений и. семей; Отдаленные гибриды Fg изучаемых популяпий характеризуются различной степенью восприимчивости к мучнистой росе. Отметим, что различие в вариантах с предобработкой и оез нее значительны. Гибрида с.сильной степенью поражения (1-3 балла) , т.е. находившиеся по этому признаку на уровне материнского сорта Академия, . нами онли забракованы.. А оставшееся растения были анализированы, и отбор мы ■■ проводили уже по продуктивности, типу колоса,, высоте растения, а также содержанию белка.

Обобщая все.вышеизложенное, можно сказать, что пощшшии третьего поколения межвидовых.гибридов пшеницы недостаточно вн-равнены по основным признакам, то есть стабильность еще не достигнута. Это связано с гетерогенностью материала, но все же открывает перспективы отбора лучЕИХ генотипов.

Нами были выделены растения, которие отличались от.сорта

Академии некоторыми пенными свойства!.©. Отобранное растения имели более крупное зерно, высокое согертспие белчг.. " "сгогтп озерненность. Кроме того, они, в отличие от сорта'Лксг.еадпя, слабо поражались »ручнистов росой в течение всего пегсолг рсго-тапик. Всего отобрано 54 растения.

Выводы

1. Предварительная обработка пылызы отцовского компонента ^-лучами, лучами лазера, химическими мутагенами ЕЭМ и ХДБ оказывает положительное действие на скрещиваемость радиохромосомных видов пшеницы.

2. Гибридизация т.аеагъгшп с т.tiraopheevll более результативна, когда в качестве материнского компонента используется тетраплоидшый вид: процент завязывания гибридных зерен увеличивается в несколько раз.

3. Одна и та же доза ^-радиации (15 Гр), полученная растениям! в виде кратковременного (за 1,5 мин) яли-длительного (за 30-150 мин) облучения, оказывает различное влияние на оплодотворяющую способность пыльиы при межвидовых скрещиваниях. Болытей эффект наблюдается при кратковременном облучении радиацией высокой мощности (1-10 Гр/мин).

4. Обработка цветущих колосьев Т.11торЬееу11 и Г.<11соссит лучами лазера лучшие результаты по завязыванию гибридных зерен дает при использовании красного и синего света (в 1,5-2 раза больше, чем. в контроле) .

5. Пгедваштельн&1 обработка отцовского компонента химичес-гаи: :«утагенамк- наиболее эффективна • П]ж использовании НШ. в

. экспогглггт: 12 час. и ДУБ - 24 часа. При этом скрещиваемость т.аевг^ит с т.м««орЬев»11, повпяается и срелнем я 3'раза,-

-22-

о т.<Нсоссит - в 1,5 раза.

6. Первое поколение гибридов, полученных с пслользсвакпем облучения и химических мутагенов,, характеризуется пониженной всхожестью семяк, фертильностья лылытп, особенно в вариантах с обработкой ^-лучами. По элементам продуктивности• (масса зерна; с колоса и растения) обработанный материал был на уровне контроля (за исключением ^ -лучей). Вариабельность признаков в опытных вариантах значительно выие.

7. Цитологический и визуальный анализ непроросших семян PJ позволил установить причины низкой всхожести, связанные с наличием следующих аномалий зерновок: I). отсутствие эндосперма при нормальном- зародите, 2) отсутствие зародыша при нормальном эндосперме; 3) зерновки с недоразвитым зарогншем; 4) зерновки: с разросшимся недифференцированным зародышем..Отсутствие эндосперма отмечено почти у половины непроросзшх зерновок комбинации. т.г1шорЬввуц х 1.аевг1уип) , что значительно болше, чем в обратной комбинации. По-видимому, это связано с различием в плоидности -гибридного эндосперма(гептаплоидный - 49 хромосом -

в прямой иоктаплоидный- 56 хромосом , в обратной комбинации).

8. По морфологическим признакам.гибрида наследуют Познани и отцовской, . и материнской форш и в большинстве случаев занимают промежуточное положение. Предобработка-пыльцы сдвигает расщепление по тгжш вазганм технологическим-признакам так ломкость колоса и тал'олглттвгемость зерна в сторону культурного компонента.

9. Мейоз у гибридов в оштннх. вариантах и контроле протекает с большиш нарушениями, типичными для отдаленных скретива- • ний. Б опытных, вариантах аномалии в мейозе проявляются в болшей.

мере, о чем свидетельствует--рад показателей, особенно мейотичес- !

*

кий индекс. Характером мейоза можно объяснить и более нпзкяй пропент Гзтугкльшх пульпевых зерен, отксчекпь-л в зс—такг-х" с предобработкой физическими я яазпесгоплг: фвкторамк.

10. Гибрида второго поколения характеразуптся: болкгж длапа-зоном морфологической ЕЗМеНЧИВОСТН. Кроме исходннх п:дое

( т.авэг1уит И Е.«Нсоссит) ПОЯВЛЯЮТСЯ- растения типа Т. Сокрасгит, т.зреПа я различные промезяуточнне. формы. Б вариантах с использованием химических мутагенов .и облучения новообразован:!." отме чено больпе.

11. Спектр формообразования в смещен в сторону материнского компонента ( т.аез«1уиш ), особенно в вариантах с предобработкой ■ пульпы. Это касается не только, морфологии, но и таких

^ технологических признаков, как: вимолачиваемость и ломкость коло-

сового стержня. Так что а в 1т, п вариантах с обработкой пылких сохраняется и даже усиливается тенденция ослабления передачи потомству свойств.отцовского компонента..

12. .Основными причинами разнообразия Генотипов п5,, по-вк- .

димоку, являются расщепление по числу: хромосом и рекомбинанион-«

ние процессы на уровне хромосом и. генов. Установлено, что у растений с типом колоса т,<Псоссит число хромосом равно 28, у форм с промежуточным ближе к Т.<Нсоссига типом колоса 2 п =££-32, при спельтоидном - 2 п =28-40, У форм типа т. еотрас^т 2П=30-42.

13. Популяция Рр, полученная■в результате отдаленной гибридизации п. действия мутагенных факторов, отлетается более сальным варьированием количественных, признаков,- что открывает перс- • пектин.: для- отбора растений, сочетающих продуктивность, устойчивость т' мучнистой росе, культурный тип колоса и хорошее качество зерна.

»

Г-

-2414. Б третьем поколения'продолжается формообразовательный процесс, новообразования относятся в основном к т:;пу Т-эреХга. Процент растений с промежуточным типом колоса у вариантов с предобработкой гшлыгн значительно меньше, чем у контроля, что свидетельствует о более быстрой стабилизации этого гибридного материала. Сохраняется тенденция усилешш проявления фенотипа материнской формы.

15. На основании анализа популяции Рд по продуктивности, типу колоса, высоте растения, содержанию белка в зерне, устойчивости к мучнистой росе выделено 54 растения, которые могут быть использованы в селекции яровой пшеницы зернового или кормового." направления, причем 26 растений дали, варианты с предобработкой лучами лазера, 16 - химическими мутагенами и 8 - (¡['-лучами. Из • контрольного варианта отобрано всего 4 растения.

Предложения селекционной практике

1. Все три вида предобработки пыльцы: ^-лучи,.лучи лазера, химические мутагены ЕЭМ и ДАБ можно использовать в межвидовой гибридизация пшеноты для увеличения процента завязывания гибридных зерен и'повышения результативности работы в иелом.

2. Га\'ма-радиаиию целесообразно применять в виде кратковременного облуч^гг..". болытй мощности (1-10 Гр/мин в течение 15-1,5 мин).

3. "ж лазерного облучения лучше использовать красный г- синий (при мощности облучения 2 МДж, частоте 10 Гп- и-экспозиции 15 мин) свет.

4. Химические мутагены рекомендуется.применять: КЭ№ --при: коциентрапии 0,01?, экспозиции 12 час; ДАЕ■-при..концентрации 0,05? -г экслозиивк 24' часа.,

♦

По материалам диссертации опубликована работа

Иванова С. В., Лима да К о с т а И в о н э, Т о м а й л ы П. А. Межвидовая гибридизация пшеницы при различных способах обработки пыльцы. — Известия ТСХА, 1990, вып. 2, с. 33—39.

Объем \Ч2 п. л. Заказ 2528. Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева 127550, Москва ■ И-550, Тимирязевская ул., 44