Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Изучение формообразовательного процесса при скрещивании различных форм тритикале

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Изучение формообразовательного процесса при скрещивании различных форм тритикале"

На нравах рукописи

РГ6 од

1 з ДЕК 2003

Соловьев Александр Александрович

ИЗУЧЕНИЕ ФОРМООБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА ПРИ СКРЕЩИВАНИИ РАЗЛИЧНЫХ ФОРМ ТРИТИКАЛЕ

Специальность 06.01.05 — селекция и семеноводство 03.00.15 — генетика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА — 2000

Работа выполнена на кафедре генетики Московском сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева.

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор В.А. Пухальский.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук И.Ф. Лапочкпна. доктор биологических наук, профессор А.К. Федоров.

Ведущее учреждение: Московское отделение Всероссийского института растениеводства им. Н.И. Вавилова.

Защита состоится «_1_9» декабря 2000 г. в « на

заседании диссертационного совета Д. 120.35.04 Московской сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева по адресу: 127550. Москва, ул. Тимирязевская. 49. Ученый совет МСХА. корп.3.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке Московской сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева.

Автореферат разослан «

/Л, ноября 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Р.Р. Усманов

¡¿¿/Л ¿Л-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Ак1л;ы1.п()ст1. темы. Тритикале является первой созданной человеком культурой. Несмотря на эволюционную молодость, тритикале приобретает всс большее значение во многих странах мира. Посевные площади тритикале в мире превысили 3 млн. га. При этом потенциал тритикале остается выясненным не до конца.

За последние десятилетия благодаря широкомасштабным работам по цитологии. генетике. биохимии созданы конкурентоспособные высокоурожайные сорта тритикале. Однако, несмотря на это. тритикале имеет ряд недостатков, - таких, как относительная позднеспелость, цитогенетическая нестабильность, недовыполненность эндосперма и другие. В связи с этим существует необходимость разработки генетических принципов оптимизации методов селекции тритикале, а также повышения эффективности реализации генетического потенциала тритикале.

Изучение исходного материала является важным звеном в сслекщш любой культуры. Для тритикале эта проблема особо актуальна, поскольку селекционеры имеют дело с амфидиплоидом. объединяющим геномы пшеницы и ржи. Это объединение геномов приводит к формированию новой генетической системы, обусловливающей широкий формообразовательный процесс. Спектр формообразования определяется такими факторами, как, уровень плоидности, хромосомная конституция, цитоплазма и др. Исследования формообразовательного процесса в комплексе кариотип-морфотип позволяют прослеживать характер изменчивости геномного состава, числа хромосом и их связь с хозяйственно-ценными признаками, что в свою очередь, важно при планировании отборов в популяциях тритикале.

Цели и задачи. Основной целью наших исследований было сравнительное изучение форм ярового тритикале, как источника генотииической изменчивости, индуцированной несбалансированностью геномов.

Исходя из этого, были поставлены следующие задачи:

1. Оценить генетическое разнообразие коллекции тритикале по хозяйственно-ценным и маркерным признакам.

2. Выделить формы, несущие замещения ржаных хромосом пшеничными.

3. Определить влияние хромосомной конституции на проявление признаков у гибридов первого поколения.

4. Изучить особенности наследования некоторых морфологических признаков у гексаплоидного тритикале.

5. Оценить коллекцию тритикале по способности к взаимодействию с ассоциативными азотфикенрующими бактериями.

Научная нопшнп результатов исследовании. Впервые определены карнотипы 8 образцов тритикале: и-0116113. к-340, к-1242, к-1131. к-1142, к-1185. к-1186 и к-1190. Создана и идентифицирована с помощью гибридизации in situ линия с ржано-пшеничной транслокацисй. Впервые проведена оценка образцов тритикале по способности вступать в ассоциации с азотфикенрующими почвенными бактериями. Определено генетическое сходство 62 образцов тритикале по комплекс) цитологических и морфологических признаков. Выявлены особенности наследования высоты растений при использовании в скрещиваниях замещенных форм. Установлен характер наследования признака «наличие воскового налета» у гексаплоидного тритикале.

Научная п практическая ценность. На основе проведенных исследовании изучен исходный материал ярового гексаплоидного тритикале для условий Центрального района Нечерноземной зоны России. Использование комплексной оценки генетического разнообразия позволяет классифицировать исходный материал по группам, что необходимо для интснсифицикации селекционного процесса. Создана форма тритикале с ржано-пшеничной транслокацисй. которая обладает хозяйственно-ценными признаками, и может быть использована в селекционном процессе.

Для увеличения выхода короткостебсльных форм тритикале предложено использование линий, несущих 2ЯУ20-замещения.

Выявленная взаимосвязь тритикале и ассоциативных азотфиксирующнх микроорганизмов является основой для разработки технологий выращивания этой культ\ры с использованием бактериальных удобрений.

Апробация работы н публикация результатов исследований.

Основные результаты работы были представлены на 1 сьезде Вавнловского общества генетиков и селекционеров (Саратов. 1994). Пятой Международной конференции по селекции, семеноводству п экологии нетрадиционных культур (Алушта, 1996). Международной конференции по генетике и молекулярно-генетическим маркерам растений и животных (Киев. 1996). Втором Международном симпозиуме «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования»

(Пмцино. 1997), Научной сессии «Новые методы селекции и создание адаптивных сортов сельскохозяйственных культур: результаты и перспективы» (Киров. 1998), Конференциях .молодых ученых МСХА имени К.А. Тимирязева и конференциях преподавателей и сотрудников МСХА, 1993, 1994, 1995, 1996, 1997, 1998, 1999 гг.

По результатам исследований опубликовано 9 научных работ.

Объем работы. Диссертация состоит из 5 глав, выводов, практических рекомендаций и списка литературы, включающего Q9Q наименований, в т.ч. /55~шюстраиных авторов. Работа изложена на /ЗУ страницах, включая 3i таблицу и ЗлГрисунков.

УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Экспериментальная работа выполнена в 1994-1999 годах на кафедре генетики Московской сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева. Опытные посевы проводили на полях и в теплице селекционной станции им. П.И. Лисицына.

Для изучения были взяты 62 образца ярового гексаплоидного тритикале различного происхождения, а также один образец октаплоидного тритикале, сорт яровой ржи Селенга и сорт яровой мягкой пшеницы Иволга. Материал в полевых опытах высевали на делянках площадью 1 м~, с междурядьями 18 см' повторность 3-х кратная. Агротехника опыта - общепринятая для яровых зерновых культур в данной зоне.

Наблюдения. учеты и анализы проводили согласно методическим указаниям ВИРа по изучению мировой коллекции пшеницы (1985).

Изучение хромосомного состава проводили с применением С-метода дифференциального окрашивания хромосом по методике, разработанной в лаборатории функциональной морфологии хромосом Института молекулярной биологии РАН (Бадаев и др., 1983; Badaev et al., 1990) с некоторыми модификациями.

Анализ и фотосъемку пластинок метафазных хромосом осуществляли с помощью системы Axiophot Zeiss - Opton на кафедре сельскохозяйственной биотехнологии МСХА.

Для идентификации хромосом использовали стандартный кариотип пшеницы if номенклатуру, предложенную Gill et al. (1991), и стандартную кариограмму ржаных хромосом по Schlegel et al. (1986, 1998).

Геномную in situ гибридизацию осу ществляли по стандартной методике (Карлов с соавторами, 1999). с некоторыми модификациями.

Для определения фертильности пыльцы с каждого растения брали по 3 пыльника (по одному из цветков верхней, средней и нижней части колоса). Пыльники фиксировали в уксусном алкоголе 1:3. Фертнлыюсть определяли на временных препаратах, окрашивая пыльцу 2% раствором ацетокармина (Паушева, 1988).

Цитологические препараты исследовали с использованием микроскопов МБИ-7, МБР-3.

Были проведены скрещивания незамещенной формы к-1242 с образцами тритикале, имеющими замещения хромосом - к-327, к-678, к-1131. к-1142. к-1185. к-1186. к-1190. к-1270, и с формами без замещений - к-340. it-ü 116113.

Скрещивания проводили по общепринятой методике с изоляцией кастрированных колосьев и опылением твел-методом (Мережко и др.. 1973). Гибриды первого поколения выращивали в теплице в вегетационных сосудах (по 20 растений на 1 сосуд). Одновременно с ними в идентичных условиях выращивали исходные формы.

Гибридные растения первого и второго поколения анализировали по следующим признакам: высота растения, общая и продуктивная кустистость, окраска колоса, опушение колоса, опушение под колосом, наличие воскового налета (в комбинациях с участием образца и-0116113). остистость, длина колоса, число колосков, число зерен.

Генетический анализ расщепления и определение числа генов, контролирующих развитие признака, характер их взаимодействий проводили с использованием критерия %'. Статистические показатели и достоверность различий рассчитывали по Доспехову (1985). а кластерный анализ проводили с использованием пакета компьютерных программ «AGROS 2.07» (Мартынов. 1997) и «Exell 97 для Windows».

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБСУЖДЕНИЕ

Раздел 1. Исследование коллекции ярового гексаплоидпого

iритнкалс

В сслскцнонно-гснетичсскн.х исследованиях огромное значение имеет исходный материал, определяющий успех селекционной работы (Вавилов. 1935). Комплексное изучение генетического разнообразия гексаплондного тритикале необходимо для выявления наиболее ценных источников необходимых признаков и их использования для улучшения

имеющихся сортов и создания нового исходного материала для селекции тритикале. Яровое гексаплоидное тритикале в Нечерноземной зоне России в производственных условиях не возделывается, и селекционная работа с ним до последнего времени практически не проводилась. Однако яровое тритикале обладает большим потенциалом урожайности, что. наряду с хорошим качеством зерна и устойчивостью ко многим болезням, делает его весьма перспективной зернофуражной культурой. Для изучения были взяты 62 образца тритикале из 13 стран-оригинаторов (табл.1).

Таблица 1

Представительство разных стран - оригинаторов линий

№ п/и Счрана происхождения Число линий Доля от общего числа, %

1 Австралия 8 12.9

2 Азербайджан 2 3.23

1 Белоруссия 7 11.29

4 Бразилия 2 3,23

5 Замбия 1 1,61

6 Испания 6 9,68

7 Мексика 16 25.81

8 Россия 2 3,23

9 СИМ 6 9,68

10 Танзания 4 6,45

11 Узбекистан 1 1,61

12 Украина 5 8,06

13 Эфиопия 2 3,23

1. Морфологические нршнакп. Изучение коллекции проводилось по комплексу морфологических признаков. Окраска колсоптиле. Все образцы имели фиолетовую окраску различной степени выраженности. Вероятно, это связано с различным числом экспрессируемых генов, полученных от пшеницы и ржи, и их специфическим взаимодействием.

Окраска листовых ушек. Среди изучавшихся номеров встречались образцы как с белой, так и с фиолетовой окраской ушек листа. Преобладали формы с- белыми ушками (58 образцов). Проявление антоциана на ушках отмечено у форм к-827, к-1205, гс-1215 и к-1705. Окраска пыльников. Большая часть форм имела белые пыльники (55 образцов), и только формы к-340. к-827, к-1142, к-1199, к-1200, к-1202, к-1236 имели фиолетовые пыльники.

Окраска колосковых чешуи. 57 образцов имели белые колосковые чешуи. Красной окраской колоса обладали формы к-340, к-1485, к-1626, н-0116113. Один образец (к-1273) имел коричневые колосковые чешуи.

Опушение под колосом. Практически все формы имели опушение под колосом различной степени выраженности. Этот признак связывают с 5R хромосомой ржи (Chang. 1975). Среди изучавшихся образцов только линия S17, полученная нами, не имела опушения под колосом. Слабым опушением отличались формы к-1705 и к-1706, происходящие из Австралии.

Опушение колосковых чешуи. В коллекции преобладали формы без опушения колоса - 49 образцов, и только 13 образцов имели опушение колоса. Это образцы к-678. к-1131. к-1142, к-1185. к-1205. к-1222, к-1225. к-1237. к-1246. к-1247. к-1257. к-1485, к-1759. Остистость. Все образцы имели ости. По длине остей наблюдались незначительные различия.

Восковой налет. Тритикале обычно характеризуется сильным восковым налетом на всех частях растения (Сечняк, Сулима, 1984). Аналогичная картина была выявлена нами при изучении коллекции. Все образцы имели сильный восковой налет. Исключение составил образец и-0116113. \ которого восковой налет отсутствовал на всех частях растения.

2. Продуктивность растений. Ю.А.Филипченко (1934) и Н.И.Вавилов (1935) отмечали сложность генетической основы продуктивности. Ей свойственна большая изменчивость в целом и отдельных компонентов в частности.

Анализ коллекции тритикале показал широкую изменчивость изучавшихся признаков. Наибольшая изменчивость наблюдалась по массе зерна с колоса.

Число колосков у тритикале обычно выше, чем у пшеницы (Ригнн. Орлова, 1977, Сечняк, Сулима, 1984). Анализ коллекции по данном) признаку позволил выделить 3 группы образцов: с малым (1217 шт.). средним (18-23 шт.) и большим (более 23 шт.) числом колосков в колосс. 33 образца, большая часть изученных, имела среднее число колосков, которое составляло от 18 до 23 шт. на колос. Выделялся образец к-340. который имел в среднем за годы изучения 26.4 колоска в колосе.

Признак длина главного колоса является одним из основных в формировании потенциальной продуктивности. Среди изучавшихся форм не было выявлено образцов с коротким колосом. Большинство образцов (более двух третей), имели колос средней длины, а треть -длинный колос.

Продуктивность главного колоса изучавшихся образцов была, в основном, выше этого признака у пшеницы. Изучавшиеся образцы были разделены на три группы (менее 1,5 г. 1.5-2 г, более 2 г). Больше

половины образцов имели продуктивность 1.5-2 г., и только образцы к-340 и к-1068 имели массу зерна с колоса более 2 г.

По плотности колоса изучавшиеся образцы разделились на две, практически равные группы -с колосьями средней плотности и плотными колосьями (1.7-2.2 и 2.3-2,8 колоска на см).

3. Высота растения. Для тритикале весьма важен признак короткостебельности, который коррелирует с продолжительностью вегетационного периода. Большинство из^енных образцов оказались полукарликовыми (33 образца) и короткостебельными (19 образцов). Среди коллекции не выявлено среднерослых сортов тритикале, а высокорослым был только 1 образец (к-340). 9 образцов - к-1139, к-1185, к-1215. к-1246, к-1257, к-1485, к-1705, к-1706, были карликовыми. Рассматривая происхождение карликовых и полукарликовых образцов тритикале, необходимо отметить, что все они происходили из Мексики и Австралии.

Корреляционный анализ изучавшихся признаков показал наличие высокой достоверной корреляции между такими признаками, как высота растения и длина верхнего междоузлия (0,83 *), высота растения и масса зерна с главного колоса (0,61 "), между длиной главного колоса и числом колосков (0,77 ), длиной главного колоса и длиной флагового листа (0,65 ), а также между длиной верхнего междоузлия и длиной главного колоса (0,64"), длиной верхнего междоузлия и числом колосков в колосе (0,63*) 'и между числом колосков в колосе и массой зерна с колоса (0,84").

4. Устончнпость к болезням. Отмечена более высокая по сравнению с пшеницей устойчивость тритикале к болезням и вредителям, что дает этой культуре определенные преимущества. Среди болезней для пшеницы наиболее опасными являются мучнистая роса и ржавчины (бурая листовая, стеблевая и др.). Изучение коллекции тритикале показало, что все изученные нами образцы были устойчивы в течение 2 лет изучения к поражению мучнистой росой, при этом каадый год посевы пшеницы, располагавшиеся на соседних делянках, поражались в средней и сильной степени.

С устойчивостью к бурой листовой ржавчине у тритикале наблюдался достаточно широкий спектр изменчивости - от средней восприимчивости (3-4 балла) до высокой и очень высокой устойчивости (8-9 баллов). Большая часть изученных образцов имели среднюю (29 образцов) и высокую устойчивость (12 образцов - к-1142, к-1144, к-1190, к-1196. к-1213. к-1216, к-1224. к-1225, к-1485, к-1626, к-1707, к-1717). При этом необходимо отметить, что сравнительно большая группа форм (18 образцов) имела слабую восприимчивость.

5. Оценка генетического сходства. Комплексная оценка генетического потенциала позволяет направленно вести селекционную работ}', сокращать ее объемы. Для оценки генетического сходства используются различные приемы, один из которых - кластерный анализ по совокупности признаков. Метод кластерного анализа по комплексу признаков позволяет объединить изучаемые формы в группы с наименьшей изменчивостью. В нашем опыте кластеризацию проводили на основе минимума евклидовых расстояний по 13 признакам -морфологическим и цитологическим.

Данные кластеризации двух лет очень сходны. Результаты кластерного анализа средних данных за два года показали четкое разделение образцов на 4 кластера (рис. 1). Необходимо отметить факт объединения в одном кластере (в первом) всех изученных замещенных форм тритикале. Два образца тритикале - и-0116113 и к-340 - оказались выделены в отдельные кластеры, что вполне согласуется с характеристиками этих форм.

Раздел 2. Цптогенетнческий анализ 1. Карпотппы исходных лиши"!. Цитологическое изучение карнотипов показало, что из 11 образцов только к-340, к-1242 и и-0116113 имели полные наборы хромосом всех трех геномов (геномы пшеницы А и В. геном ржи Я), у остальных форм выявлено 211/20-замещение (табл.2, рис. 2. 3).

Таблица 2

Число хромосом и наличие замещений у образцов ярового тритикале

№ п/п Номер по каталогу ВИР Название образца Число хромосом (2п) ¿встав кариотипа

1. к-327 Rosner 42 2Я/20 замещение

2 к-340 Мустафаева 42 без замещений

3 к-678 Ciimemon 42 2Я/20 замещение

4 к-1131 1 А/В iich.\7254 42 2Р/20 замещение

5 к-1142 IRA (UM940)"S" 42 2Я/20 замещение

6 к-1185 Octo-Hexa СВ 239 42 2Я/2Б замещение

7 к-1186 Octo-Bnlk 50СВ260 42 211/20 замещение

8 к-1190 MayavArm"S".v2802 42 211/20 замещение

9 к-1242 AM 2147 (CY 35) 42 без замещений

10 к-1270 Ciimamon ""S" 42 211/20 замещение

11 и-0116113 42 без замещений

0,25

Образцы Кластеры

7422533553555555 1 ; 3377464871659030

1 2 3

Рис.1. Результаты кластерного анализа генетического родства генотипов тритикале

i- rui m

и i un :

czzib

О ET3 mo [IHZ3 DUD

izn tEHZ! azc rrm

- ŒZT ГИШ LIZZI]

r-. СПИ Ш IZllZI ITTT

г i azzi Qzj птю г_ш

- i i nz: Qirr.li г к л J

BI^ LUT!

BUZ] czzn

E^Z] ПИП

I I [ I

BZZI] OZ1

in : i R

i i i: i:zn :i i im i : ¡ ш

CZD [IHZZE ODD

и

ПИ ED dZIl ШП

о

Л ДТП Ш1 п п в

ŒHI

I--ti

ni í:;:J ddcd В:

о

R

□Г

по

□Б Œ

;н il ;n f ей : :

ю о о О

2. Влияние замещений хромосом на скрещиваемость образцов тритикале. Результаты гибридизации форм, имевших разные кариотипы, показывают, что хромосомный состав родительских образцов оказывает существенное влияние на завязывасмость гибридных зерновок у тритикале. Использование в скрещиваниях образцов с замещениями, как правило, приводило к снижению завязываемости гибридных зерновок И1, при этом обнаружен реципрокный эффект в большинстве скрещиваний с участием этих форм. Так, при скрещивании образца к-1242 с образцом к-678 в прямой комбинации процент завязавшихся зерен составлял 0,77%, в то время как в обратной -34.28%. Подобную картину наблюдали при скрещивании образца к-1242 с формами к-327. к-1131. к-1185 и к-1186. По-видимому, это связано с проявлением несовместимости при опылении пыльцой, которая несет неидентичный хромосомный набор. Всхожесть гибридных зерен варьировала от 81.16%до 100% при скрещивании незамещенных форм и от 51,32'% до 100% при использовании в качестве одного из родителей форм, имеющих 2Р720-замсщенис. В целом всхожесть гибридов, полученных с участием замещенных форм, была, как правило, ниже, чем у гибридов между незамещенными тритикале. В наших опытах отсутствовала корреляция между процентом завязываемости и всхожестью гибридных зерновок.

3. Характеристика гибридов первою поколения (П). Анализ высоты растения, длины колоса и числа колосков в колосе показал значительное увеличение значений этих показателей у гибридов Р1 по сравнению с родительскими формами. При этом заметно выделяются комбинации скрещиваний с участием замещенных форм, высота растения которых была в 1,5-2 раза больше, чем у родителей.

Практически все родительские формы, вовлекавшиеся в скрещивания, имели небольшую высоту (за исключением образца к-340). Гибриды же Р) были отнесены к группе среднерослых растений, а часть из них - к высокорослым. При этом скрещивание короткостебельных форм между собой (например, к-1185 х к-1242) привело к получению растений, значительно превышающих по этому показателю родительские формы.

По длине колоса среди исходных форм также наблюдалась значительная изменчивость - от 5.1 до 9,6 см. При этом не обнаружено связи между длиной колоса и хромосомным составом образца. Все созданные гибриды имели колос от 9,6 до 13,1 см.

Все растения гибридов первого поколения имели увеличенное по сравнению с родительскими формами число колосков в колосе, однако при этом озерненность колоска была достаточно низкой.

Изучение гетерозиса ((Р|/Р)х100) показало низкое его значение у гибридов, полученных от скрещивания незамещенных форм. Только в одной комбинации его значение по высоте растения составило более 50%, при том, что в комбинациях с участием замещенных форм он был, как правило, выше. В целом по признакам высота растения, длина колоса и число колосков в колосс наибольший гетерозис был выявлен в комбинации к-1242 х к-1185 и составлял 102.6, 103.4 и 72,0% соответственно.

Анализ фсртильности пыльцы показал, что все образцы, использовавшиеся в качестве родительских форм, имели высокую фсртильность (от 76.31 до 98.01%). Полученные гибриды в целом имели также высокий процент фертильных пыльцевых зерен, однако в некоторых комбинациях скрещивания он был значительно ниже, чем у исходных форм. Фертилыюсть ниже 70% была в комбинациях к-1242 х к-327. к-678 х к-1242, к-1242 х к-1185, к-1242 х к-1190. Во всех этих гибридных комбинациях один из родителей имел замещение. У некоторых гибридов, с участием замещенных форм к-1142 и к-1186. фсртильность пыльцы была высокой. Корреляционный анализ не выявил достоверных связей между фертилыюстью пыльцы и озерненностыо колоса.

4. Наследопанлс нмеотм растений. Анализ расщепления растений тритикале второго поколения по высоте растения выявил интересную закономерность, связанную с выщеплением большего числа низкорослых растений в комбинациях с участием замещенных форм. Анализ популяций Р; от прямых и обратных скрещиваний показал, что гибриды между незамещенными формами имели близкое к нормальному распределение. В то время как в популяциях гибридов второго поколения с участием форм с замещением хромосом пик распределения по высоте растений был сдвинут в сторону низкостебельных (рис. 4-5).

5. Насмедоианпе признака «наличие носкового налета». Анализ растеши'! Р] и Р; комбинаций с участием образцов и-0116113, не имеющего воскового налета, и к-1242. с восковым налетом, показал, что гибридные растения первого поколения не имели воскового налета. Следовательно, признак «наличие воскового налета» у тритикале-рецессивный. в отличие от пшеницы и ржи.

Результаты расщепления второго поколения показали, что данный признак у тритикале контролируется как минимум двумя генами, взаимодействующими по типу эпистаза (табл. 3).

Рис.4. Распределение растений по высоте в комбинации к-1242хи-0116113

Высота растений, см

—♦—к-1242 -а— и-0116113

Р1 к-1242хи0116113 Г1 и-()116113хк-1242

— ¥2 к-1242хи0116113 —«— ¥2 и0116113^-1242

Рис,5. Распределение растений по высоте в комбинации к-1242хк-327

Л?

NNQ <Ъ°

Высота растений, см

-г—к-1242

FI к-1242.\к-327 F2 к-1242хк-327

з—к-327

FI к-327.\к-1242 i—F2 к-327.\к-1242

Таблица 3

Наследование признака «наличие воскового налета»__

Комбинация Номер Изучено Расщепление F; на растения без

скрещивания опыта растении воскового налета и с восковым налетом "факт

фактическое ожидаемое при 13:3

и-0116113 х 1 98 83:15 79,6:18,4 0.773

к-1242 2 586 474:112 476.1:109.9 0.949

3 684 557:127 555,8:128,2 0,014

к-1242 х 1 503 389:1 14 408,7:94,3 4,390

н-0116113 2 409 331:78 332,3: 76,7 0,027

-> .1 912 720:192 741,0:171,0 2,900

%~теор.=3,84

Таким образом, у гексаплоидного тритикале наблюдается отличный от пшеницы и ржи характер наследования воскового налета, что говорит о неправомерности механического переноса генетических данных по пшенице и ржи на тритикале.

6. Линии тритикале 131/7. Линия тритикале 131/7 была создана нами в 1993 г. Она характеризовалась высотой растения до 70 см. продуктивным колосом (1,7-1,9г), устойчивостью к бурой листовой ржавчине и стеблевой ржавчине. В течение 6 лет изучения у этой линии не было обнаружено проросших в колосе зерен, что является крайне ценным признаком для тритикале. Она имела сравнительно непродолжительный период вегетации (100 дн.), что особенно важно для ярового тритикале в условиях Центра России. При сравнительном изучении линии 131/7 с лучшими образцами тритикале коллекции выяснилось, что эта линия превосходит их по таким показателям, гак масса зерна с колоса, устойчивость к прорастанию на корню и устойчивость к ржавчинам.

Использование геномной in situ гибридизации показало, что линия 131/7 имеет транслокацию в ржаной хромосоме. Подобная транслокация - крайне редкое явление. Анализ мейоза показал наличие бивалентной конъюгации всех хромосом. Практически все микроспороциты в мстафазс-1 имели 21 закрытый бивалент. В анафазе-1 наблюдалось нормальное расхождение хромосом, без каких-либо нарушении. Эти данные подтверждают, что созданная линия является мейотически стабильной.

Раздел 3. Изучение взаимодействия тритикале и ассоциативных изо ¡ фиксирующих мнкроогрлшпмон

Ассоциативная азотфиксация играет важную роль в азотном балансе природных экосистем и весьма перспективна для производства экологически чистой продукции растениеводства. Исследования взаимосвязи тритикале с ассоциативными азотфиксаторами в литературе практически отсутствуют. Проведенное нами изучение количественного и качественного состава азотфиксаторов в коллекции ярового гекса- и октаплоидного тритикале, а также у нескольких форм яровых мягкой и твердой пшеницы и ржи показало, что численность микроорганизмов у наиболее изученной группы - гексаплоидного тритикале - составила в среднем 2x10' клеток на 1 г корней с колебаниями от 3,7х106 (линия S17) до 6.7x10 (к-827). Существенных отличий между гексаплоидными и октаплондными образцами обнаружено не было. Численность азотфиксирпощих микроорганизмов, полученная в опыте с мягкой пшеницей, сопоставима с результатами, полученными другими исследователями (Dijkstra et al.. 1987).

Исследования качественного состава азотфнтксаторов у гексаплоидных тритикале выявили 4 основных их типа, которые были специфичны для определенных образцов. Наряду с этим показано, что различные образцы тритикале вступают в ассоциации с разными азотфнкснрующнми микроорганизмами.

ВЫВОДЫ:

1. Исследование кариотипов 11 образцов ярового тритикале показало, что образцы и-0116113, к-340 и к-1242 имеют 2и=42 и полные наборы ржаных (геном R) и пшеничных хромосом (геномы А и В).

2. Выявлено замещение 2R/2D в геноме образцов к-1131. к-1142. к-1185. к-1186 и к-1190. а также подтверждено наличие подобного замещения у образцов к-327. к-678 и к-1270.

3. Созданная линия 131/7 ярового тритикале отличается \ стойчивостыо к б\рой листовой ржавчине и стеблевой ржавчине, а также высокоустойчива к прорастанию зерна на корню.

4. С помощью гибридизации in situ показано наличие у линии 131/7 ржано-пшеничной транслокации.

5. Методом евклидовых расстояний показано, что генетическая дивергенция образцов тритикале в значительной степени зависит от наличия хромосомных замещений.

6. Признак «носковой налет на растении» у гексаплоидного тритикале является рецессивным. Его проявление контролируется как минимум двумя генами, взаимодействующими по типу эпистаза.

7. Гетерозис по количественным признакам (высота растения, длина колоса и число колосков в колосс) в Р) был отмечен, в основном, при скрещивании незамещенных форм тритикале между собой.

8. Установлено, что при использовании в скрещиваниях форм тритикале с замещениями в Р2 распределение растений по высоте отличается от нормального в сторону низкорослости. Подобный ход формообразовательных процессов представляет интерес при создании неполегающих форм тритикале.

9. Установлены различия между образцами тритикале по способности вступать в ассоциации с азотфиксирующнми почвенными бактериями.

10. Численность микроорганизмов на корнях ярового гексаплоидного тритикале составляет в среднем 2x10' клеток на 1 г корней с колебаниями от 3.7.\] О6 (линия Б17) до 6,7хШ? (образец к-827).

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

На основе полученных данных рекомендуем:

1. В центральном районе Нечерноземной зоны России целесообразно вовлекать в селекционный процесс линию 131/7, отличающуюся признаком «устойчивость к прорастанию зерна на корню».

2. Для повышения частоты выхода короткостебельных форм тритикале целесообразно использовать в скрещиваниях формы с 211/20-замещением.

3. При разработке технологии выращивания тритикале при использовании бактериальных удобрений необходимо учитывать существование взаимосвязи тритикале - ассоциативные азотфиксирующие микроорганизмы.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Соловьев A.A. Скрещиваемость сортов мягкой пшеницы с рожью: Тезисы I съезда ВОГиС // Генетика. - 1994. - Т.30. - С. 140.

2. Соловьев A.A.. Иванова C.B. Создание и анализ пшенично-ржаных гибридов н амфидиплоидов // Известия ТСХА. - 1996. - №.3. - С.48-54.

3. Соловьев A.A. Наследование воскового налета у гексаплоидного ярового тритикале // Тезисы 5" Международной конференции по селекции, семеноводству и экологии нетрадиционных культур. -Алушта. 1996 - Симферополь. 1996. - С. 117-118.

4. Соловьев A.A. Влияние R/2-замещений хромосом у тритикале на количественные признаки // Тез. Международной конференции по генетике и молекулярно-гснетичсскнм маркерам растений и животных. - Ялта. 1996. - С.83.

5. Соловьев A.A.. Вишнякова Х.С. Влияние 2ЯУ20-замсщения на проявление некоторых признаков у гибридов Fl тритикале // Доклады ТСХА. - 1997. - Вып.268. - С.3-8.

6. Соловьев A.A.. Штракпна ЕВ. К изучению частной генетики тритикале // Тезисы 2"' Международного симпозиума «Новые и нетрадиционные растений и перспективы их использования». -П\ щпно. 1997. - С.367-369.

7. Кузнецова Т.В.. Емцсв В.Т.. Соловьев A.A. Изучение взаимосвязи ассоциативных азотфпкеаторов и тритикале // Тезисы докладов научной сессии «Новые методы селекции и создание адаптивных сортов сельскохозяйственных культур: результаты и перспективы». -Киров. I99S. - С. 199-201.

8. Соловьев A.A.. Гусев A.C. Характеристика яровых гсксаплондных тритикале но агрономическим и морфологическим признакам // Материалы Всероссийской научно-производственной конференции «Интродмчция нетрадиционных и редких сельскохозяйственных растений». - Пенза. 1998. -Т.2. - С.133-134.

9. Характеристика линии тритикале, несущей пшенично-ржаную транслокацию / Карлов Г.И.. Андреева Г.Н.. Хрусталева Л.И., Соловьев A.A. // Сельскохозяйственная биотехнология: Избранные работы. - Москва. 2000. - Т.1- С.39-43.