Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Исследование специфики индуцированной мутационной изменчивости кукурузы при воздействии мутагенными факторами на пыльцу

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Исследование специфики индуцированной мутационной изменчивости кукурузы при воздействии мутагенными факторами на пыльцу"

АКАДИИ Я НАУК УКРА1НЙ 1НСТИТУТ Ф13ЮЛ0ГП РОСШИ I ГЕНЕТИКИ

На правах рукопису

ГОНЧАРЕНКО Вояодшир Леоп1дович

Д0СЛ1Д2ЕНИЯ СПЕЦИ'ЯКП 1НДУК0ВАН01 ЮТАЩШр! М1НЛЙВОСТ1 КУКУРУДЗИ ПРИ ДП МУ1АГЕННМИ ФАКТОРАМИ НА ПИЛОК

03.00.15 - генетика

АВТОРЕФЕРАТ

дисертацИ на здобуття вченого ступени кандидата б!олог1чних наук

КиХв 1992

Poüora ыконана t Астату?: фхзгологН росган i генетики Ali У*ра!ни (ы.КиЫ

Науковдй кергвшк: акадеш к АН УкраТ!г/

доктор бхолог1чних наук

B.В.Нэргун

OiiqißHi опоненти: доктор 6iолохччних неук

C.С.Налита

Ведуча орган1заД1я: КиТвський деркавний университет :ы.Т.Г.Шевченка

Захист вхдбудеться " г РI/ ^ Н * 1922 р. в I О годин на зас1даннх СпецхалхзованоТ ради Д 016.57.01 в 1нститутх фг-31ологхY рослин i генетики /Л УкраТкл (252022, KhYb-22, вул. ВасилъкхБСЬка, 31/17)

3 дасертащею ыожна ознайонитнсь в б1блтотец1 iнетитуту

Автореферат розхсланий " > У* ' 1992 р.

Вчгний секретар

Лпв^тт пит влгюил? петга

кандидат 010Л0Г1Чних наук Т.Ц.Чзченева

ЗАГАЦЬНА ХАРНТЕР^ТША РСЕ0И1

■Актуальнтсть досдтдуснь. СелекцхПно-г.екетпчне вдоскоиален-ия культурких рослин, створегаш нових фор: з вксокоя як хотя - сднз з голозних завдакь гекеткчних досл1д*ень.

Иирок1 моклиеостх в генетлчнсму вдосконалент рослпн вгр^я-вас метод експеркментельного мутагенезу, яккГ: нкш заГма^ налегке мгеце серед 1нших методов селекцх1, спрямовашх на створення шного вкхгдного материалу, нових виссковр-тапшх сортов 1 Г1бр;:д1в рсслпн.

Вагливим завданняы досл1дтень з експерккентального ыутагэне-эу с розробка г;етод1В сдеруання спецпфгчких гапгв ыутацхГ:, вивчен-ня мо.тливостей птдвкцекня, як частота, так I значного резширення спектру мутахцЯ. Сдертання мутащл задании! сзнсками хстотно шдвищило б ефектнвтеть мутацхр.но! селекцп.

В наш час в експеркментальнсму мутагенез: наг.бглып розроб-лешш I широко використовуваним методом е дтя мутагекним; фактора-.ыи на сухе насинил рослин (багатоклгтиний зародок).. В дансму би-падку мутантн1 клхтини часто еЛ1М1нупться внаелтдек ссматкчного добору. В з'вязку з цим, актуальном е вккористання, як сб'екту ыу-тагенно? дЛ, .пилку' (гамет) з галлогднкм набором хромосом, сскгльки при Ц1й Д11 мутащйш змхни передадться ВС1М кл:тинам маГ:бутньо1 рос* лини. Проте для уешшного застосування пклкового мутагенезу несб-XIдно розробити ефективнх метода дх1 мутагенними факторами, встано-вити оптимальнг г криткчнг доз г. мутаген 1В для обробии пилку, вивчити специф1ку ыутацхйног м1Нливостг роелкн.

Кета I завдання доелтдаень. Метою роботи було вивчення специфши- хндукованнох мутащпно! м1НЛивост! кукурудзи при дШ мута-генними факторами на пклок. При цьоыу ставились сл1душ1 завдання:

- доелгдати у роелкн кукурудзи, одер»аних при викоркстанш в запиленш пилку, обробленного мутагенними факторами, мхнливхсть хро мосомного апарату клхтин;

- вивчити особливост1 росту I розвитку рсслин кукурудзи первого покол1ння (Ы|);

- визнаяити оптимальш I критпчш дози мутагентв при дт? на

пилок;

- вивчити специфику спадаовкх зыхн рослин I ефектившеть гндукування практично цгнних нут&цЩ кукурудзи при дН мутагеним; факторами на пилок.

Наукова новизна дослшгень. В результат! проведених дос-Л1дг:.ень виЕчен! законом1рнсст1 мутащйнох к: i ми в ос tí кукурудзи npi Д11 мутегенними факторами на пилок. Встаковлеко явице передач!, 41 реэ сброблений мутагенами пилок, першому покол1нно рослин депрес1: 'в рост: i розвитку. Встановлена зале/Меть частоти мутахдй В1Д'ет) пу онтогенеткчного розвитку пилку, пгдцаного мутагенному впливу. Показано, цо наШлыд ефективним методом в ыутащйшй селекци ку-курудзи е Д1я мутагенними факторами на доз pi ли й пилок. Вперше bctj новлен1 i уточнеш оптикальhí i критичш дози окремих мутагетв д обробки пилку кукурудзи. Виявлена специф1чтсть у появ: певних ти níB ыутащй П1сля обробки пилку рослин на р1здах етапах онтогене-тичного розвитку.

Практична цтннтсть роботи. Розроблено метод flií ыутагенни ми факторами на пилок, який дас змогу значно шдвищити ефектившс мутац1Г;Н01 селекщ1 кукурудзи. Отримаш pi3Hi мутащ1 за як1сними та.к1льк1снкш ознаками, hkí заслуговують на використання в гене-тичних, 6ioxiMÍ4Hwx, ф1310Л0Г1Чних дослтдах i практичшй селекцИ Впсокопродуктивш цутантш Л1Н11 кукурудзи (2160-6, 2169-4, 2171-та íh.) проходять випробування в Д!В l$Fr АН Укра1ни.

Апробащя результат1в. Дослхдження проводились за планом наухссво-дослхдшх po6iT 1нституту.

1!атер1али дисергащ1 допов1дались на:

- республхкансыпй конференцгх з проблем теоретичное: i npj ладно? генетики в Алма-Атi (1990);

- всессюних к градах з експериментального мутагенезу, в Мое квт (I290-I99I) ;

■ - всесоюзнхй науксво-техмчмй конференцй' з проблем генетики i селекц!1 схльскогосподарських рослин в Одес! (IS2I);

- У1 з'1зд1 Украх'нського товаркства генетюйв i селекц10-.HcpiB ím. МЛ. Вавилова в Пслтавх (1992);

- кон^еренцИ молодих вчених з проблем ф1310Л0г!1 рослин : генетики в Kkcbí (I9S2).

Публткашх fio материалах 'дкеертацй' опубл1ковано'4 робо1

Сбсяг робота. Дисертащя складаеться з вступу, п'яти гла] висноыств та списку лхтератури. Загальний обсяг дкеертацы склад; 215 cTopiHGK, включаэчих 150 сториюк машинописного тексту, 41 т; лицю, 23 малинки, а такок 42 стортнок списку лхтератури з 420 н,

менувань, в тому числх 121 на шозбмшй mobi.

МАТЕР1АЛ ТА МЕТОД!

Виххдним катерiалом для дослвдження був використаний сорт кукурудзи Шивдельмайзер ЫВ.

На цьому генотип: доелхджували дм гамма-промешв i двох му-rareHiB хз р1зних xiMimrax сполук - Н-н1трозоетилсечовини (НЕС) i 1,4-б1с-д1азоацетилбутану (ДАБ).

Обробку х1мхчнкми мутагенами повхтряно-сухого насхння проводили за загально прийнятою методикою Зоз H.H., (1968). Вжористо-вуЕали найб1льш ефективнх для кукурудзи дози мутагених фактор!в 'Моргун В.В., 1983). Поряд 13 загально прийнятим методом намочуЕзн-гш сухого насхння в розчиш х1М1чних мутагенхв застосовували: оброб-ху пилку мутагенами в газов1й фазх (Павлова А.Г., Зоз H.H., 1971), а гакож :н*екц11 розчинхв мутагенхв (1-<Г мл) в зону репродуктивннх эргашв рослин до i шелл мейозу i м'екщ! в качан через дв1 години нсля запилиння.

Гамыа-опромшення сухого насхння кукурудзиi пилку проводили э 1нститут1 ф1зично! ximiI АН Украхни на установц1 К-1000 при iii-ренсивност1 опромхнення 0,1877 Гр/с.

Планування Д0СЛ1Д1В проводилось згвдно розроблених методик i рекомецдац1й(Доспехов Б.А., 1985). Для оц1нки чутливост1 рослин ;о flil мутагенг^ визначад! • зв'язування нас1ння, польову схояпсть, зиживання рослин та iHHii показники ростових процесхв. Для обл1ку шетоти i спектру хромосомних аберац1й, хндукованих мутагешиш факирами, використовували анафазний метод (Бочков Н.П. и др.; 1972). ¡6Л1К i вид1лення мутацШ в Mj-Mg проводили за вдосконалено» методикою В.В. Моргуна (I9B3). Для фенотипично! класифхкащ! мутац1й ¡икористовували списки i генотшпчну класиф1кац1а спадковгес факто-)хв кукурудзи(Мику В.Е., 1981; Подольская А.П., Шмараев Г.Е., 1988).

Ыатематична обробка одержаних даних проводилась зг1дно опуб-йкованих методик (Плохннский H.A., 1970; Рокюдеий П.Ф., 1973; Дос-[ехов Б.А., 1985).

1«-1742к

РЕЗУЛЬТАТ»! Д0СЛ1ДйЕНЬ

КНнлив1сть хромосомного апарату юпткн.

У рослин "j, як1 одержан: при запилеш пилком обробленим НЕС i гамма-променямн, Е1дгначено достов1рне пвдвищення частоти хромосомнж аберащй в aHaifa3i i раншй телофаз1 »птозу шитин меристеми зародкових корпщхв кукурудзи (табл. I). При обрсбцх пилку Д№ т1льки у EapiaHTi ÏH'eKqiï мутагена в качан через де1 години пхсля запилення спостер1гаеться незначна к1лькють (I,96%) хромосомних порушень. Серед вивчених BapiaHTÏB д:1 на пилок НЕС, найб1лыиа клльк1сть хромосомних аберацпл (6,20/6) в1дзначена при дiï m проростаючий пилок i яйцекл1тини (ш'екц1я НЕС в качан через дв1 години П1сля залилення) , а найменша (1,92%) - при дхг на несформований пилок ( м'екц^я НЕС у волоть до мейозу).

При Д11 мутагенним;факторами на зр1лий пилок Ï3 зб1лыпен-ням.дози мутагену спостерхгаеться шдвкцення частоти хромосомних перебудов i к1лькост1 перебудов на одну змшену юптину.

Д1я ыутагеншк:факторами на пилок, на вздшшу ввд fiiï на касания, в значно меншй Mipi пошкоджуе- структуру хромосом. Частота хромосомних аберац1й 1Ндуковаиих НЕС i гамма-променями при об-робц1 нгспмя станоЕить 14,14 i 34,4%, а при обробц1 пилку 6,2 i 6,83$ (шксимальш частоти), що шксче в 2,28 i 5,04 рази. .

НаяЕшеть у кл1тинах меристеми зародкових KopimjiB кукурудзи хромосомних аберацп!, при fliï мутагешв на пилок,.напевно пов'я-зана з утворенням в пилковому зерш токсичних речовин, як1 при за-пиленн: передаються наступним кл1тиним покол!нням i викликають в Mj xpoy.ocot.Mi перебудови.

В ыхтозах з хромосомними перебудовами найчастше зустрхча-лись ацентричш фрагмента i дицентричш хромосоми (мости).. Серед хромосомних перебудов 1ндукосаних НЕС Евдзначено перевагу ацентрич них фрагментiв над дпцентркчними. Сшввгдношення фрагменти/мости, при обробц1 НЕС нас1ння, становило 8,17%, а пилку ¡(газоЕа фаза)-6,03-10,8%. Таким -пшом, дхя НЕС на пилок збьчынила кмьк1сть ацентркчнкх фрагментiв по вадношенню до дицентричних nopi ешшо з обробкою насшня.

Характерной особлив1стю спектру хромосомних перебудов, ïh-дукованих гаммд-промешми, була присутшсть в юпткнах з перебу-доЕаыи значно! кш>кост1 дицентричних хромосом. Опвввдноодння

Ч

Тгбтця I

Частота хрсмосомних аберащп кукурудеи, хндуксваних мутагенники факторами

Bapi ант Мутаген,кон- Ктлькхсть К1ЛЫПСТЬ КЛ1- KixbKicTb пе

Л" центрация, до- вивченпх ТИН 3 xpci/io- ребудов на I

за, г,Гр шптин.ыт. сомними абера-итями,(?) эм1нену КЛеТИ HV

Сбробка I .Вода' (контроль .510 0,39 1 0,28 1,00

НЁС i ння 2.НЕС 0,025 495 14,14 + 1,57 2,58

3,ДАБ 0,2 506 3,75 + 0,84 1,26

4 .Гамма-промещ

125 500 34,40 + 2,12° 2,28

Сбробка 5.Вода (контроль) 520 0,38+ 0,27 1,00

пилку 6.НЕС 0,55/50дм 510 5,88 + 1,04. 1,16

(газова 7.НЕС' 0,1/50дм3 508 2,50 + 0,69 1,07

фаза^ 8.ДАВ 0,8/50дм3 531 0,56+ 0,32 1,00

9.ДАБ 0,4/50дгл3 568 . 0,521 0,30 1,00

Опромгнен-

ня пилку I0.Гамма-проыент 25 511 6,85 - 1,12 1,14

П.Гаима-промен: 10 512 2,14 1 0,64 1,00

1н'скц1я

в качан I2.HEC 0,005 580 6,201 1,00 1,58

через 2 13.ДАВ 0,1 504 1,981 0,62 1,00

ГОД.П1СЛЯ

залилення

1н«екщя 14.НЮ 0,005 520 1,921 0,60 1,00

у волоть 15.ДАБ 0,1 540 0,551 0,31 1,00

до мейозу

1н'скц1я I6.HBC 0,005 533 2,431 0,67 1,07

у, волсть 17.ДАБ 0,1 515 0,971 0,43 1,00

riic-ля •

ыер.озу •

Прищтка: Нзниця статистично достоверна при Fo,C5 в портвнянш:

I - (2-4); 2 - б, 7, 12, 14, 16; 3 - 8, ff, 13, 15, 17; 4 - 10,-II; 5 -6, 7, 10, II, 12, 14, 16.

2-1742к

ецентричких фрагментов до дицентркчних становило в б1лыассп вклада в 1:1.

Особдшьстт тосту т роз вктк.у рослин первого поколтння М|.

Р1вень пошссдтуючох ды кутагешв на рослини залежить вхд виду ыутагену, дозк, етапу октоге1шткчного розвитку пилку, П1Д-дансго мутагенному вгливу I ознаки, яка вивчасться. НадН;ниш по-казникам: чутливост1 кукурудаи до мугагснно1 Д11 е польова схол.хст] вилхвання рослин до кхкця ьегетацт!, висста рослин та IX продуктив-н1сть.

Ба^лквим показ никем при 0Ц1НЦ1 е^ектгв Д11 лутагенгв на пи-лск е зав'язування зерен в 1а0. Воно забезпечуе розмхр виборки ана-Л1зусмкх <лые£ I рослин в Загальною закономршстга е зниження зав'язування насхння взбхльшенняидози дхх. Обробка гамма-променя-1;и I К1£ пилку в бхльпиГ; 1.цр1 впливала на зав'язування нас1ння нхж ДАВ. '

Бри порхвнянш р1зних вар1ант1в мутагенно? обробки рослин к; курудаи, наГ,б1льш р13ко понизпуеться зав'язування зерен при хн'екщ мутагенхв у волсть до 1 шелл мейозу. Потливо це пов'язано з пору-неКиям пплкоутворювання у волот1 при Д11 мутагешв.

Схоглсть насхння, яке одер^ане при вгхсру.стгшй в залилент обробленсго ыутагенннмк фактора.;« пилку, значио эмтовалась, Покптн зки>.:ення схо~сст1 касншя^вкявлено при сбробщ пилку НШ (0,7 г/ 50 до"-), ДАБ (1,2 г/50 д;.Гг), гамка-променямк 50Гр, 1Н'екщ1 НЬС . 0,017 в качан через дв: годанл теля залилення. Доза 80 Гр для пил ку вгяышесь летально». Схогдсть насхння при цьоыу становкла 2,2?.

При дтт мутагеннкми факторами на ш'.лок рослин кукурудаи они гувалось х Еишвання рослнн. Значна загибель рослин (50-80?') спсс-тертгапться в дтапезош вксоких доз 11ЬС I ггьз.:а-проыен1В.

1!р1 спдкц1 схохост1 та вюкивання рослин Ы^-, одержгших при Д11 мутатеншх факторхв, виявлена бхлыиа чутливхсть до мутагешв пилку пор1еняно з сухим насхнншл. Дези, яа викоркстовуэться для вплкву на г.илск, гхвкнш бути в 2-5 рази шж доз и мутагешв

використаш для обробки насхння.

У вархантах обробки го;лку НЬС в гезов1П фаз1 I 1н'екщ1 НЕС у еслоть до кеГ-сзу спсстерхгаеться незначна двпресхя по вксотх рослин ¡.¡2. -При дх1 ДАБ 1 гаша-проыешв на пилок не вхдмхчено значения висоти рослин в порхвнякнх з контролем.

В варт антах впливу на пилок спотерхгалссь достов1рне

б

зниг.ення продуктивном1! рослин Мр Дале знкгення 'вгдбувасться за рахукок зкеквення довгаки качана, кхлькостх ряд г в зерен, маем 1000 зерен та 1нших показиоав.

На основ! р1зних псказникхв яиттездатностх рослин М^ вста-новлено оптимально I крктичнг дози мутагешв для обробки пилку рослин кукурудаи (табл. 2) . Запропонованх оптимально дози концен-трацг! ыояна викоркстовувать як псчатков1 для сбробку пилку рослин кукурудаи в селекщйно-генетичких дослхдах.

Таблиця 2

Сптимальнг г кртганг дози мутагешв для об робки пилку кукурудаи в р1эш етепи онтогенеткчного розвитку (за данный спостерезг.ень за розвитяом рослин в польовнх умовах^

Варг ант Мутагенний Ьгсспозицхя, Снти.:альш кон- Криткчнх кои-

Д" фактор хвилин центращ! X, доз к центрацы дози

Сбробка галку Чазо- НБС ДАБ 20 30 0,4-0,55 г/да^ 0,4-0,80 г/да3 0,7 г/50 1,2 г/50 дм3

ва йаза)

Опролнення гаима-лро- 0,1877 Гр/сй 10-25 Гр 50-80 Гр

ПИЛКУ мен1

1н'екц1я в НВС . - 0,005 0,01

канал через ДАВ - 0,1-0,2 -

2 год.тсля

запилення

Тн'екщя у

волоть до НВС - 0,005 0,05

меС.озу

1н»екц1я у

ВОЛОТЬ П1С- НЕС - 0,005 0,05

ля мейозу

к - {нтензившеть опроыхнення.

2*-1742К1

СлещсНка спадчових амтн рослин i есЬектившсть хндукування пгскткчно-цхнних мутацхН кукурудзи при дх!г мутагенними ¿акторами на пилок.

В наших дос л i дох мутацГ1 рослин ку^сурудаи, в основному, вкяЬ' леш, в lagiüg. Аналхз загально1 частоти видимих мутацхй (Mj—Ы^) показав з£ле*шсть хх вхд мутагенного фактору i етапу онтогенетич-ного розвитку пилку, пхдданого мутагенному впливу. Найбхльш висока частота видимих ыутащй (Mj-ieig) одержана при гамма~опром1нент дозрхлого пилку (?1,43?.)- PiBeHb мутащйнох м1Нливост1 хндукован-hoï опрошненняы пилку, перевидев опромхнення насшня (55;34%) в 1,3 рази (табл. 3). Високу ефективтсть (68,52%) в 1ндукувант видимих мутахцй (Lj-IÛq) показала обробка пилку HLC в газов1й фаз i, середня ефектившсть" (43,21-45,0%)' В1№начена npi 1Н'екц1ях мута-генхв в качан через ДВ1 години теля залилення. Частота видимих му-тащй при обробц1 пилку НЕС теля мейезу була значно бхльшоэ, нхж при обробц1 до мейозу i становила 38,12%. На вхды1Ну В1Д HEß i гам-ма-промешв суттевох р1зниц1 по частой видимых мутац1й (Mj-Mg) к ix: вар1антски впливу ДАБ на пилск в г&зовхП фаз1 i на нас1ння не було виявлено.

Частота селекц1йн0-ц1нних мутащк, одержаних вхд дх1 мутаген B'.i.-ii факторами на пилок i на насхння рослин, була значно нишов В1Д зегально! частоти видишх мутащй (Isj-llg). Найвща частота селений но-цхнних ыутащй (22,14%) отримана при гемма~опром1кент пилку.Пр цьоыу частота селеквдйно-щнних ыутащй була в 1,6 разхв виц ев по-рхвняно з Барт ант см ппромшення наехшя (13,59%)-. Висок а частота селекщйно-щншх мутащй (I?;fö-I8,52%) в^начена при 1Н'екщях ь тагетв в качан через ДВ1 години пхеля залилення i при Д11 на пклои КЬС в газовхй фазх. 1к'екщ1 НЕС у волоть до i пхеля мейозу в 1нду-кувант селекц1йно-щнних ыутахцй були наймензе ефектнвт.

В результат! Д1Х мутагенними факторами на пилок одержано 58 тип в спадкових змхн. Найбхльша К1лыасть ткпхв (35-39) отримана при fiiï кутагешв в газов1й фаз1 на пилок i гемыа-опроыхненнх хшлк; (табл. 4). При цьему спектр iiiwiimocTi, пороняно з обробкою сухоп нес1кня, розкирився в 1,2-1,6 рази. Так, при onpoMimHHi пилку га» ма-променями одержано 35 типв мутацхй, а пр! олрошненш наепшя • 22 типи. В меклй-Mipi вплинули на спектр м1нливост1 Bapiaura, в яких проводились хн'екцг! КЬС i ДАБ в качан через двх годики теля залилення та iH'cKuiï КЬС у волоть пхеля кейозу (24-29 типЫ.

Таблиця 2

Частота видкмих ьутацгр кукурудзи (Mj-Ug), шдукованих мутагенними факторами

BapiaüT Мутаген,кон- ВиЕчено cíiveíl 3 кутсшягл!, *

flii центрацхя,до- схмей BcbOrD В т.ч. селегси i Г:

за,??. г. Гр НО-ц1нних

Обробка i.Вода (контроль) 17?

насхння 2.НЕС 0,025 ■ 180

З.ДАБ 0,2 147

4 .Гамма-променх 125 103

Сбробка 5.Вода (контроль) 104

пилку 6.НЕС 0,55/50да3 216

("ггзова 7.ДАВ 0,8/50дк3 £08

фаза)

Спром1нен-8.Га1жа-променх ня пилку ^ |н»екц1Я 9.НЕС 0,005 в качан Ю.ДАБ 0,1 через 2 ГОД.П1СЛЯ

запилення

1н'екц1Я у II.НЕС 0,005 101 волоть до кеЯозу '

1н'екц1я у 12.НЕС 0,005 139

ВОЛОТЬ П1СЛЯ

ц ер озу_

КО 280 140

18,64 1 2,92 2,82 11,24 61,111 3,63 14,44 1 2,62

54,42 1 4,11 21,77 13,40

55,34 1 4,90 13,53 13,38 16,25 1 3,63

68,52 1 2,16 18,52 1 2,64

50,96 1 3,46 17,79 1 2,65

71,<3 1 3,82 22,14 1 3,51 4?,21 1 2,70 18,57 1 2,22 45,00 1 4,20 17,85 1 3,24

30,69 1 4,59 5,94 1 2,35

28,13 1 4,12 5,75 1 1,97

Ртзниця ДОС то-BipHa при Р0)05 в nopiBHKHHi:

1-(2-4); 2-10; 1-(2-12); 8-4;

2-(6-9, II, 12); 3-7,10; 4-8; 5-(6-13 . 6-2,11,12.

Таблиця 4

Щлыасть тип1в вкдш.кх ыутац1й к ук у руда и (11^-Уд), хвдукованих ыутагеншши факторами

Вар1 акт Д" ¡¿утагенний фактор Концентрация, доз а, £,г,гр Ктлыисть типтв мутащй

Всього В т.ч.не "виявлених

в конт-ролг при Д11 на насхння

СброОка Вода (кон-

ИСС1ННК троль) - 18 - -

НЕС 0,025 ' 33 18 -

ДАБ 0,2 зз • 18

Гаша-про-

ыен1 125 22 13

Сбробка Вода (кон-

пилку троль) 10 . -

газова НЬС 0,55/50дм^ 39 29 II

с[ аза ДАВ 0,8/50дм3 39 31 14

Cnpor.fi некня Гамыа-про -

пилку меш 25 35 27 • 15

1л»екцтя в

кечан через НЬС 0,005 24 17 II

-2 год.' -

теля запи- ДАБ 0,1 29 20 9

лення

1н'екцтя у .

вслоть дс нас 0,005 17 10 4

ыейозу

1н'екщя у

волоть НЕС 0,005 . 26 16 7

П1сля мейо-зу

В цшзму, В1Д д11 мутагенних факторхв на пилок одержано II ноних тип1в мутацй, якх не зустрхчались в дослхдах з обробкою сухого насгння. Вгд Д11 на нас1ння отримано т!льки 2 но в их типа мута-ц1й, як1 не виявлен1 у випадку еплиеу мутагенних фактор!в на пилок. Р1знкця в спектрI мутацвЧ !.пж класами мутагенхв була також значнокэ.

Мхж к1льк1стю типхв змхн i частотою еидимих мутацхй ("Л^—М^) йстановлена позитивна кореляц1йна залежшсть г = 0,847 + 0,382 0дер^ан1 в наших дослхдах мутац1Х об'еднали в 5 груп, В1дпов1дно з класиф1кац1ех> спадкових факторов у кукурудси, яку запропонувала НЛ. Зос1на (1969): мутацЛ за ознакою забарвлення сходхв I дорослих рос-лин (II тип1в); ознаками структури листка I стебла (13 тшнв) ; ознаками структур суцв1ття I качана (20 тишв) ; ознаками структур! ■ ендсспер-.у та зародку (7 типхв) ; ф1310Л0Г1ш&ми ознаками росту 1 розвитку (9 типёв).

ВияЕлено р1зну ефектившсть вархантхв дп на пилок та насш-ня в хндукувашп типхв мутащй по трупах ознак (табл. 5)..Так, Д1я на нас1ння ДАБ була ефективншою за 1нш обробки в 1ндукуванш му-тацтй структури ендосперму I зародку. Гаыма~опром1нення пилку I настил ефективно вплинуло на одерження мутац!й забарвлення сходIв I дорослих рослин. Д1я на пилок НЕС в гаэов1й фазг х гамма-опромшен-ня пилку викликали з найб1льшокэ частотой мутац11 структури суцвхття 1 качана. При ш'екхцях НЕС в качан через дв1 години пхсля запилен-ня виявлено найб1льше 1аутац1й структури листка I стебла, а при хн'ек-М1ях ДАБв качан - фхз10лог1чних ознак росту I розвктку.

При пор1внянн1 р1зних вид1в х1мхчних мутагенхв, ДАБ був ег'ек-тиенший за НЕС тёльки в 1ндукуеанн1 мутацгл структура ендосперму 1 зародку. В п-пдих випадках обробка пилку ДАБ поступалась або була на рхвнх обробки НЕС. При порхвняшп фхзичних I хёмёчшк мутаген1Вл гакма-промен1' викликали бхльше мутацЫ за ознаками забарвлення сход1 в I дорослих рослин, а такон фёэюлогхчними ознаками.

Основна вхдшншсть спектрхв мутацхй, ¿ндукованних мутаген-н:::.!и ¿акторами, в основному, стосусться рхзницх частоти мутацгй ок-ремих типхв. Виявлен1 випадки спец1ф1чного мутування окремих ознак П1сля Д1" мутагенхв на пилок рослин на рхзних етапах онтогснетнчкого розвитку.

Особливий штерес викликають даш про специф1чнхсть мутуван-нл селекцёйко-цхших ознак рослин кукурудзи. Так, високу спецп.Г.хч-

Таблиця 5

Частота (Г) видамкх ыутаЦхЯ кукурудак (М^-М,), ¿ндукованих мутагенними факторами за групгши ознак

Барт ант дт5 ЫутатенниГ" фактор Сзнаки

¿аОарвлення сх0д1в I до-рослих росли! Отруктури листка I стебла и т рук тури суцвхтяя 1 качана итруктури ен-дослерлу X заг-одку &1310л0г1чн1

С{5робка насхння

Об робка г.илку мСгазова фаза)

ГО

Опромхнення пилку

пиления

}н»екц1я у волоть до мейозу Тн'екцхя у волоть птсля мегозу_

I Вода (кон- 3,38 + 1,35 5,08 + 1,65 5,64 + 1,73 1,12 + 0,79 3,38 + 1,36

троль) —

2.НЕС 14,44 + 2,62 18,88 + 2,92 20,00 + 2,98 4,44 + 1,54 6,66 + 1,85

З.ДАБ 8,<34 2,34 11,56 2,64 21,76 + 3,40 9,52 + 2,42 7,48 + 2,17

4 .Гаша-про- 18,44 + 3,82 5,82 + 2,31 17,47 + 3,74 7,76 + 2,64 11,65 + 3,16

мент

5.Вода (кон- 1,92 + 1,35 4,81 + 2,10 6,73 + 2,46 0,00 + 0,00 2,88 + 1,64

троль)

6.НБС 14,81 + 2,42 14,81 + 2,42 29,62+ 3,11 5,09 + 1,49 8,33 + 1,88

7.ДАБ 5,76 + 2,94 10,57 + 2,13 20,67 + 2,81 6,73 + 1,73 9,13 + 1,99

8.Гамма-про- 20,00 + 3,38 12,86 + 2,83 31,43 + 3,92 9,28 + 2,45 9,28 ± 2,45

меш

9.НВС '. 2,50 + 0,91 19,64 + 2,37 21,42 + 2,45 1,42 0,71 7,14 + 1,54

Ю.ДАБ • .5,71 + 1,96 9,28 + 2,45 15,71 + 3,08 6,00 + 1,84 12,86 + 2,83

II.НЕС 5,94 + 2,35 9,90 + 2,97 14,85 £ 3,54 2,97 ни 1,69 3,96 1,94

12.НЕС " 5,75 + 1,97 10,07 ± 2,55 13,67 ± 2,91 4,31 + 1,72 5,76 ± 1?97

Рхзниця достовхрна пр: Р0§Ш в порт в«»

2т9,И,12;3-7,Юг 2-6,11,12; 2-6.11,12; 2-9;3-7,Ю; 2-И; 10-7; 6% II 12 4-8 7-10; 3-16:418: 6-9 11,4 6-П 12

9-6,11,12 6-9,11,12

теть, в 1ндукувант форм рослин з еректохднкм рсзмхщенням лкст-к1в, показала дхя мутагешв на проростаачий галок х яйцеклктину (1Н'екц1я НЬС х ДАБ в качан через дв1 години П1сля запклення). Частота мутащй за цхею сзнакога становить при 1н'екц11 НЬС - 4,28?, ДАБ - 4,99?. В вар1ант1 1н'екщ1 НЬС в качан через дв1 годики пхсля запкленяя одержат рлслпнк ¡з збхлкиеною кущистхстя, чего не спостерхгалось в 1нц.кх вар!антах дослхдхв (табл. 6). Д1я НЬС 1 ДАБ на проростаичий пилок I яйцеклхтини була ефективною в хндукуваннх мутац1й рослин стойких до вилягання. При цьому ДАБ хндукував вдв1-41 бхльше мутахцй цього типу нхя НЬС. Частота мутацхй при ш'ск-Ц11 ДАБ в качан через дв1 години шеля запклення становила 5,00?, а при 1Н'екц11 КЕС - 2,145?. При обробц! НЕС проростакчого пилку I яйцеклхтин виявлена вксока спецгфлчшсть в 1ндукуванн1 мутацхй ви-сокорсслост1 рослин (3,57?).

Спецкф1ЧН1сть Д11 мутагенних факторхв на пилок виявилась в 1ндукуванн1 мутац1й рослин 31 змхненим вегетац1пнкм передом. Так, найб1льиа К1лыпсть скоростиглих мутацхй (2,85?) отримана при 1н'ск-ци ДАБ в качан через дв1 години теля запилення. Децо менее скоростиглих мутац1й (1,78?) виявлено при хн'екхи:! НЕС в качан. Частота появи П1зньостиглих мутац1й значно перевицувала частоту раньо-сткглпх форм. Високу спецкф14н1сть в 1ндукувант тзньсстиглкх му-тахцй Б1даначено при Д11 НЬС I ДАБ на дозрхлий пилон (сбрсбка пилку в газовЬч фазх). Частота шзньостиглих мутащй пр! дх!г НЕС на пилок становила 5,09?, ДАБ - 3,84?.

Серед виявленкх нами мутацхй эндоспер.<у кукурудзи наГчаст1-п;е зустрхчалась мутгщя "тьмяний ендосперм". Найбтльшу еф.ективнтсть (3,24?) в 1ндукуванш даного типу му-тащи, показала сбрсбка дезрх-лого пилку НЕС в газов1й фаз1. В 1ндукувглш мутащй "цукревиг ендосперм" спецкфхчшсть проявили,при вплквх на пилок,гамма-промеш. Частота одерканкя форм реелкн з цу;:ровкм ендоспермом, в даному ва-рхактг, становила 2,85?. Иутащя "ув1гнутий ендосперм" виявлена тхльки в' вар1актах дх1 на дозрхлий пилок НЬС I ДАБ в газовхй фазх. При га'.ка-опрошнент пилку з вксскся частотою (4,29?) зустрхча-лгеь мутацхя "розвиток вторккних квхток".

Нутащя "великий качан" виявлена при дП КЕС 1 ДАБ на дозрхлий пилок I насхнкя. Видхленх в цих в ар I акт ах обрсбСк окремх ;.:у-тантнх Л1нх1 (2160-6; 2169-1; 2171-4 та хн.) за ыасоо качана пере-

Таблиця 6

Частота (50 видимих ыутацхй кукурудзи (М^-Ыд), тндукованих мутагенними факторами за окремими ознаками

Вар1ант д! £

Мутагенний фактор

Зб1льше-на.кущи-

Високо-рослт

Великий качан

Ув1гну-тий ен-

Тьмяний ендо-

Цукро-вий ен-

Шзньо-тиглисть

Скоро СТИГ-

стхсть дос п еда сперм дос перл листь

Об робка нас1ння Вода (контроль) НЕС 0,0 0,0 0,0 0,0 0,56 0,0 0.0 0,56

0,0 1,11х 2,77* 0,0 2,22* 0,55 0,55 0,0

ДАВ 0,0 1,36* 2,72* 0,0 2,04* 4,08* 0,0 0,68

Гамма-про- ыенх 0,0 0,0 0,0 0,0 1,94*. 3,88* 3,88* 0,0

ОброОка пилку Сгазова фаза) Вода (контроль) НЕС 0,0 0,0 0,0 1,92* 0,0 1,38* 0,0 0,46 0,0 3,24* 0,0 0,0 0,0 5,09* 0,0 0,0

' ДАБ • 0,0 0,96х .0,48- 0,48 2,88* 0,0 3,84* 0,0

0пром1нення пилку Гамма-про-мет 0,0 0,0 0,0 0,0 2,85* 2,85* 2,85* 1,42*

•Тн'ек^я в качан через 2год. пхс-ля залилення НЕС .. ДАВ 2,85* 0,0 3,57* 0,0 0,0 0.0 0,0 0,0 1,42х 2,14* 0,0 0,0 0,0 0,0 1,78* 2,85я

1н»екц1я у волоть до иейозу НЕС 0,0 0,0 0,0 0.0 0,99 0,0 3,96х 0,0

1н*скц1я у волоть • птсля мейозу НЕС 0.0 0,72х 0.0 0.0 2.15* 0.0 0.0 0.0

Примттка:

к - рхзниця статисткчно достовгриа при пор, е>н»-н» з и роне/ч

Po.cs

вищили стандарт на 6,36-38,56^.

Ыутац11 Ï3 збхльшеною довтжноа качана одержат лии,е в вариантах fliï'Ha HaciHHn ДАБ, з частотой 4,08?. Крадт мутантш лх-Hiï за цим показкиком перевищили стандарт на 18,90-29,30^. Вксоку ефектившсть дана обробка показала i в 1ндукуванн1 мутацхр. ia збхль-шеним дхаметром качана, та кхлыастю рядов зерен i зерен в ряду. Ь!утантна Л1нхя 2169-4 перевидала стандарт за кхлькхстю зерен в ряду на 45,00^ i була крадою за довжиною качана.

Таким чином, дослхдасеш BapiaHTii ды мутагенкнми факторами на пилок, в pi3HÎ етапи онтогенетичного рсзвитку, мали р1зну специфичность в 1ндукуванн1 окремих ranÏB мутацхй. Частота i спектр мутацхй в знаишй Mipi залетать як вхд виду мутагену, так i вод ета-пу онтогенетичного розвитку пилку, шдцаного мутагенному впливу.

БЖНОВКИ

1. Встановлено явхще передан1, через сброблешй мутагенами пилок, викоркстаний в залилешп, nepmcivty поколгнш (Kj) fienpeciï росту i розвитку рослин, а також порушення структур! хромосом.

2. На ochobî рхзних показнийв гиттездатност1 рослин I«j, вивчення видимих мутацхй Mg, Mg встановлено оптимальш i критичш дози мутагешв для обробку пилку рослин кукурудзи.

3. Встановлено залектсть частоти видимих мутацхй (Mj-Mc) Bifl етапу онтогенетичного розвитку пилку, п1,пданого мутагенное впливу. Найвкца частота (68,52-71,4cf) видимих мутацхй (Mj-Ы^) одержана при до1 НЬС в газов фаз1 i гамма-прсменхв на дозрхл;П пилок. При цьому ровень мутацх:йно1 М1шшвосто, ондуксвано1 npi дГх HIC i гамыа-промешв на пилок, перевидав контрольная в 4,2-'!,4 рази, а Д1ю на нас1ння а 1,1-1,3 рази.

4. Найбхльший БИХ1Д селекцхПно-цхнних мутащй (18,52-22,I4f) отркмано при дх1 НЕС в газов1й фаз1 i гамма-промешв на дозролий пилок i ДАБ на несишя.

5. Спектр спадк0Е01 м1нливост1 кукурудаи, 1ндукованнс"1 мута-геннимк факторами при дГх на пилок, включае 58 тишв спадкових змхн. На^б1льп;а iciльктеть тишв мутащй (35-39) отримана при ды НЕС i ДАВ в газоВ1й фаз1 на пилок i гамма—опрсмоненно 1тилку. При цьому спектр MÏHmiBocTi, порхвняно з обробкою мутагенами нас!ння,

розсшрився в 1,2-1,6 раз к.

При дГх мутагенних факторхв на пилок стриыано II нових тми: ыутацхй, якх из зустр1чались в досл1дах з обробкою сухого насхння.

6. Бстановлен1 ьпладси появи спецпфхчких иутацхй, гндукован них перевалено при д:х ыутагенкшги факторами на пилок. Так, в хнду-куванш скоростиглих, Еисокорослих, ст1йких до вилягання мутацхй к; рудзи, вис оку ефективтеть проявка 1Н'екц1я ыутагешв в качан чер ДВ1 години теля запилення. Д1я мутагетв в газов1й фаз1 ка пило: ефектпвна для одержання пхзньостиглих форы.

7. При дт1 ыутагенниьж факторам на пилок х насхння рослин, одерташ продуктивш л1ш5 куку руда и .(2160-5, 2169-4, 2171-4 та 1Н як1 становлять 1нтерес для використання IX в селекщйноку процесх.

8. Результата проведешх доелгдхв евхдчать про ефектквшеть викоркстання методу Д1Х на пилок в Ц1лях одержання видкких мутацхй кукурудзи, в тому числх селекцхйно-цхнних. Метод Д11 мутагенними факторами на дозрхлий пилок значно ефектившший шж метод д1з: му-тагеннилж фактора?«® на с ухе насхння г заслуговуе широкого використ ня в селекцы рослин.

■ ШИТИЧН1 РЕКОЫЕВДАЦИ ,

1. Для одержання максимально! кглькостх I широког рхзноыа-нгтност1 вкдкмих иутац1й кукурудои, найбхлъш ефективно застосову-вати Д1о НЕС и гамма-проыешв на дозрхлий пилок.

2. Дози кутаген1в застоеовуваш для обробки пилку рослин ку курудаи повишп бути в 2-5 разхЬ №ши шя у випадку дхх на сухе насхння.

2. Биявлет особливост1 Д1т мутагенних факторхв на пилск, * рхзннх етапах онтогенетичного розвитку рослин, дозволишь проводив IX св1Д0тр. пхдбгр в залежност1 В1Д потреб селекц11. Так, для оде^ яання ыутащй, якх втдрхзняються еректохдниы розмщенням листка, збхльшенов куцкетхетп, скоростиглхстю, високорослхстю, ст1йктстю ; вклягання дощльно застосовувати }н'екц1х НЕС I ДАБ в качан через дв1 години пхсля запилення.: Для видхлення бш>ш пхзньостиглих мутг цЩ - дхю на пилок Ш£ г ДАБ в газов1й фазд, а також 1Н'екцх1 .ЬЕС у волоть до ыейозу. Для 1цдукування бхльш низькорослих форм - Дхю НЕС в газовхй фаз1 на пилок, б1лш продуктивнее ~ дхо НЕС в газов:

1-17421

раз i на пулой i гамма-опромхнення пилку.

4. Нов: одтантш лзгй! (2160-5, 2I69-Í, 2I7I-C та íh.) зидтлгн! на сорт! Шивдель«айэер кВ прспонусгься для вюсор-лтакня i практичней селекцт! кукурудаа.

I. Борейко B.C., Гаврилш В.Н., Гончарегао В.1. Разработка летодов воздействия мутагенных факторть на рззшх этапах онтогенетического развития растений кукурузы // Проблемы теоретической Í пр® ладней генетики а Казахстане.- Алма-Ата, Гылым, 1990,- С 32-94.

?.. Гончаре к: о В.,'.. Оптимальные и критические дозы мутагенов для обработки пыльцы растений кукурузы// Современные проблемы генетики и селекции сельскохозяйстхекных растений. Тез. докл. Зсссога. конф., Одесса, IS9I.- Одесса: ВСГИ, I99I.-C. 62-6<. .

3. Гснчарсшо B.L. еффективность индуцирования селекциснко-денных мутаций кукурузы при различных методах воздействии мутагенными факторами на растения// Актуальны»! проблемы физиологии растений и генетики. Тез. докл. кой. молодых ученчх, Кисе, 1992.-Киев: ЭРГ АН Украины, 1992,-С. 89._

А. Борейко B.C., Гошарежо В.Л. Разработка методов воздей-:твия кутагенньши факторами на пыльцу растений кукурузы // У1 Сьезд /ОПС, Лолтава, 1392..Тез. дохл. - Киев: 1992. Т.2.-С. 109.

Плписагго до друку 14.II.92. Формат 60x84 I/I6. Iíatzlp офсет, февтний друк. Ун.ярук.эрк. 0,93. Тираж 100 пркы. Зам. 1?42к.

ШП корпорацИ УкрНТ!, 252I7I, Кя1в-171, вул. Горького, 180.

спшг RBIT, oim:KCBAíffix за hfiteplajlafjl доьртацп