Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Изучение и разработка новых способов создания закрепителей стерильности у сахарной свеклы

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Изучение и разработка новых способов создания закрепителей стерильности у сахарной свеклы"

УКРАИНСКАЯ АКАДЕМИЯ АГРАРІЩ НАУК ИНСШУТ САТАРНОЙ СВЕКЛі

На правах рукописи

т

УДК 633.63:631.527;575:631* 522

, ИЗУЧЕНИЙ И РАЗРАБОТКА. Н0В1ІХ СПОСОБОВ СОЗДАНИЯ ЗАКРЕПИТЕЛЕЙ СТЕРИЛЬНОСТИ У САХАРНОЙ СВШШІ

Специальность 06.СІ.05 селекция и семвнородотво

АВТОРЕФЕРАТ •яяебертацни на соискание учено йоте пен#-кандидата сельояохоэяПстпвкньпс наук

Киев - 1902

Работа заполнена в Институте сахарной свеклы Украинской академии аграрных наук

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущее учреждение

кандидат биологических наук. Парий Фёдор Никитич доктор сельскохозяйственных наук» профессор Перетятько Вицтор Гаврилович кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Лялько Ирина Ивановна Уладово-Люлинецкая опытноселекционная станция

Защита диссертации состоится " 1Н” , . 1993г.

в 10 часов на заседании специализированного совета Д.020.51,07 при Институте сахарной свеклы УААН по адресу: 252110 г.Киев г ПО, ул. Клиническая 25,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке. Института сахарной свеклы.

Автореферат разослан . ¥; лдагг.

-Ученый секретарь специализированного совета

Савич Петр Васильевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДОГСЕРТАДИОПНОЙ РАБОТЫ ,

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕШ. В настоящее время использование эффекта гетерозиса является наиболее перспективным направлением в селекции сельскохозяйственных культур. Успешному развитию гетерозисной селекции сахарной свеклы способствовало изучение и использование цитоплазматической мужской стерильное-ти (ЦМС)которая позволяет достигнуть полного переопыления материнской формы с отцовской и получить максимальный выход гибридных семян.

. Как известно, создание й размножение му/екостерилышх ОЮ) форм возможно лишь при наличии специальных опылителей (закрепителей стерильности O-типа) .способных, при скрйадшании с í50 растениями давать стерильное по пыльце потомство. Следовательно» ценность материнских компонентов гибридов на стерильной основе определяется хозяйственно-полезными признаками закрепителей стерильности, на базе которых они создаются.

На современном этапе используются МО r¡opwu первого cé-леюшонного поколения, которые-характеризуются низкой стерильностью, неудовлетворительными посевными качествами семян, отсутствием устойчивости к церкоспорозу и ряда других хозяй-стпеино-полезных признаков, (й формы необходимо улучшать улучиая их О - типы.. Способов улучшения закрепителей стерильности О - типа разработано недостаточно. Поэтому изучение и селекционное использование, а такие разработка новых способов, создание и удучвение закрепителей стерильности у сахарной свеклы является актуальным.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Цель наших исследования заключается в 'разработке и использовании новых способов создания улучшенных закрепителей.стерильности О - *raia у сахарной

. ' ~ 2 ^ ■ . свеклы. При этом предусматривалось: '

научить возможность создания закрепителей стерильности с детерминантным габитусом семенников по способу Парий Ф. Е и соавторов (А- с„ Т4Т2С-31) и создать такие закрепители;

*- определить характер наследования признака детерминантного габитуса семенных растений свеклы;

- исследовать возможные пути улучшения закрепителей стерильности О - типа по устойчивости к церкоспорозу; •

- изучить и использовать различные способы сохранения генотипов кандидатов в закрепители стерильности свеклы.

НОВИЗНА И ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ. Установлено, что максимальное проявление признака детерминантного роста семенников представляет собой особый фенотип - детерминант-ный габитус растений. Изучено наследование признака детерминантного габитуса семенников в потомстве от скрещивания линии гомозиготной по данному признаку и закрепителя стерильности О - типа. Показано, что данный признак наследуется по. дигенно-рецессивному типу. Наличие признака у семенных. растений свеклы способствует улучшению посевных качеств • семян. Из гибридного потомства третьего поколения выделены закрепители стерильности с дётерминантным габитусом семенников. -

Разработана схема создания улучшенных закрепителей стерильности О - типа, предусматривающая использование генотипа' восстановителей фертильности, .лучших муяскостерилышх форм отечественной и зарубежной селекции и выделение закрепителей стерильности О - типа Среди гибридов первого • поюэдения от скрещивания опклителя О - типа с улучшающей формой. Способ аащишэн авторским свидетельством 1677889. С использованием этого способа получен исходный материал для выделения закре-

лктелей стерильности и созданы опылители О - типа. улучшен-ныв по устойчивости к цоркоспорозу.

.Установлено снижение. степени стерильности ПЫЛЬЦЫ в по-томствах ог■скрещивания опылителей,. не являющихся закрепителями стерильности О - типа,: со стерильными II типа растения -ми. Предлагается использовать стерильные 11 типа растения в аналиэируюалх скрещиваниях для более быстрой и точной идентификации генотипов закрепителей стерильности О - типа (авторское свидетельство 1.692003). .

■; ■ Впервые показана возможность перевода,. растений свеклы из генеративного состояния к вегетативному росту путем стимуляции раввитня новообразований^ названных "стеблеплодами". Прэддоизноиспользовать стеблеплоды для сохранения и размножения (йшдидатоз в закрепители стерильности. Разработан спо~ соб tore^aTüEHoro размножения свеклы стеблеплодами (автор-ctcoe ссидатэльство 17434776).

AUFOZWÍH РАБОТЫ II ПУБЛЛПАЩШ РЕЗУЛЬТАТОВ КССУЕДОВШЯ.

, Результаты дггзссртации докладавались на научных кояфэ-рзшсаге iroro^ja: yrarrs :i специалистов НПО "Caxcseitfia" и коор-w"”pys:,!xc у^:.‘Т,з:п:Я (KiroD, téGSr.),' Угфагагегазпо .fruí squzz-rom (r-2™y,/!CCü.1591г.г.), Украинского ECi ccrjiiíj г»лто-' (12.-3, íCatí*.). Результату i:2cJ.e¿a3ciííil na изуч*

гЬ~врг:^мдкгг:2пом гас^Даппл огдмз 'с&эгошй1’-! ‘ tvczxzef г;,::хлг/уа с.'гтггз crcicci УАЛЕ fib ютср«алс.ч дпссергсцг* cz¿0¿:~::z?r.o 0 ссспеоз докладов, 4 статьи, получзко 3 автор-orjn с£?г.2?о::ъс?2а па пзсбрзТонкя, изданы *'Иетодичесгсг?е" ре* когюндации ■ по илонироватш-свеклы стеблеплодами”.

. СТРУКТУРА IÍ ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация излоуэна tía 280 страницах {.¡азшюписного текста и состоит из введения, б глаз,

выводов и предложений, описка литературы, приложения. Работа включает 13 таблиц, 4 схемы, 12 рисунков. Список литературы содержит ¡¿65 наименований, в том числе 76 иностранных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ I МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. Исследования по теме проводились в 19а7-1989г, г. на опытных полях и в селекционно-тепличном комплексе Северо-Кавказского филиала ВШС (ныне Северо-Кавказе-кий НИИ сахарной свеклы и сахара), а в 1990-1991г. г.- Института сахарной свеклы УААЕ : . ,

В качестве источников генов детерминантного типа роста цветоносных побегов у сахарной свеклы взята предварительно отселектированная линия гомозиготная по данному признаку. Характер наследования признака детершнаятного габитуса семен-ликов свеклы изучался в первом и втором поколениях гибридов от скрещивания растений линии о максимальным .проявлением привязка детерминантного роста с растениями НС;0081''( .-Киевского синтетика О - типа О - цикп4 1981 года), предварительно проверенными в ряду: поколений по признаку иядстормянапткого роста." Гибридность впервом:поколенииустанавливалась По признаку “красный .гипоютиль". • В качества .изолятора исполЬвоваюйь чагерштизированные камеры теплицы плсшадью 12,6 м кв. Даи-1Ше;были обработаны методой.-квадрат (рокицкий И Ф. ,1964).

' Е 'селекционно-тепличной ! гедшлетее : раеты выравдшшща еве&ш; задавался согласно методическим рекомендациям, раэра-ботанкш во ВШС (1983).' . ; ; ;. ■...

Улучшая закрепители стерильности О - типа 1628 А4467 селекции СК филиала ВШС и КС 0081 по устойчивости к церкоспорозу в скрещиваниях использовали Пцеры СК филиала ВЮ1С А4154, А3169, АН б53/и1.

' - . ■ .... ■ В схему селекционного процесса включили высокоустойчивые к возбудителю церкоспороаа свеклы мужскостерильные формы зарубежной селекции: Ш 2, МС 5442 (НРБ), Ш 11855, ОС МС88, ОС МС 8513, AL Ш 18, AL HQ 66, НС 5115 (СФРЮ) , Ш Beta seed 1230 (США), Восстановителями фертильности при, этом служили фертильные растения отобранные среди сорта-популяции СевероКавказская односемянная - 4? (СКО-42). Гибридизация проводилась по схеме 1 (см. стр. 15). •

Закрепители выделяли путем анализирующих скрещиваний. Лналиаируицие, а в дальнейшем и насыщающие скрещивания проводили под-бязевыми изоляторами типа Л - 01. размножение - под бязевыми изоляторами размером 1,8 х 1,6 х 0,8м. и 2 х 2м. в полевых условиях и; в условиях селекционно-тепличного комплекса В'теплице использовались такте целлофановые изоляторы размером!,2 х 0;6м. При проведении анализирующих скрепщва-ний к одному опылители помэгдли 1-2 стерильных • растения. В качестве ¡.<лтериис1шх форм были взяты Ш зарубежкой , селокции отличающиеся высокой степенью стерильности пыльцы.

Тил стерильности пыльцы потснств парных скрепзтаний определяли внзуалыю по окраске пыльников в начале^ цветения и с покоило оцэтокар.'инових препаратов под тсроскопом в Фа-зу полного цветения. $Ф2»рэ2Щ1ШНя стерильных растения на типы ;осуществлялась';:" пь ^ттш15чзс!юй- 1тесификагцй1^ :■ влавчшэдей’ 5 классов. В ее оснозо ле.'ют клзссиф:псаш:я Оуэна (Ovtort F., 1942), которая модифицированная нами исходя из представлений

о трехгенном определении признай стерильности пыльцы у свеклы следующим Образом: : , . ,

1 - стеркпьные растения с белыми или чуть _зеленоватыми пыльниками,, которые'при раскрытии цветка, а иногда перед рас-

крытием ъ бутоне чернеют. ИЛИ0ТШ1ЫГ" SxX2^frf/ SxxZzrfrf, SXXEERfrf.

2 - • герильные I типа. Эти растения имеют щуплые нерас-

трескиващиеся яэдтоватые пыльники. Пыльца в них неяиэнеоцо-собная. Идиотипы: SxxZzRfrf, SXxzzrfrf. * . '

3 - стерильные JI типа Это растения с крупными, яркожелтыми частично или .полностью выполненными, нонерастрески-ваюадшися и непылявдши пыльниками.. 0>'и содержат смесь молких стерильных и нормальных пыльцевых 8ерен. Идиотип: SXxZzrfrf. ’

4 - полуфертильные (частично фертильные) растения. К

ним относятся растения с растрескивающимися пыльниками, которые содержат мало пыльцы и слабо пылят черев 1-2 дня лосле раскрытия цветка, а также растения дающие разное /количество пыльцы в конце цветения и имевшие пылящие пыльники на концах цветоносных побегов. Идиотип: SXxzzRfrf. . ’

Б - фертильные растения. Пылящие с нормальной фертильной пыльцой. Идиотип: SXxZzRfrf. „ '

Для анализа брали не ыейее 11 растений, ■ асгеи в т ошу;цз -до однолетнему циклу проводили позторную’ про£эр:-:у псюров. Щ>к определении вднкмагыюй вдсдовиаств „ С£у^“'.?'Д вьйорки пользовались таблицей Шохинского Е А. (1ЕбЗ),

йандидаа'Ц'В закрепители стерильности да сохдахэпсл . iaj генотипа до ыоьгзнта оценки потомства от скросшзшя о IS Сор-мой: по признаку стерильность-фертильность поддзрк:эд£П с виде многолетников. ; ’ ,

Выделенные закрепители размножали методом культуры меристем in vitro, самоопылением, '.скрещиванием-по типу "оибсов" и стеблеплодами. ~

Оценка закрепителей стерильности по устойчивости к цер-

коспорозу проводилась на искусственном фоне в условиях Краснодарского края. Делянки однорядковые, повторность трехкратная. Поралюнностъ растений определяли в два срока:' в июле и в период максимального развития болевни в августе месяце. В каждом повторении учитывалось не менее 26 подряд взятых растений. Степень поражения растений свеклы церкоспорозом оценивали по'шестибальной шкале (Перетятько ЕГ., 19.35).

Посевные качества семян изучали в лабораторных условиях^ проращивая их в кюветах на увлажненной фильтровальной бумаге в термостате (Мусиенко А. А. , Коломиец Р. И., Неговский Е А. , Бережко С. Т. ,1974).

Анализ корнеплодов выделенных закрепителей стерильности по технологическим качествам проводили на автоматической поляризационной линии "Венема".

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЛУЧЕНИЕ ЗАКРЕПИТЕЛЕЙ СТЕРИЛЬНОСТИ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ О ДЕТЕРМИНАНТНЫМ ГАБИТУСОМ СЕМЕННИКОВ Посевные качества семян сахарной свеклы определяются высокой энергией. проростания,:■:всхожестью, выравнешюстыэ плодов и п знащ:тэ.шюй степени обусловлены биологическими рс00экн6стя!,2гросга ОЕеКЛОВИЧ11ЫХ вксадкоп. В силу , ворхушзч-ного роста Цветок!, скьх побегов /залогвэнне'-бутонов, цветение, плодообразование и созревание семян у свеклы растянуто по времени. Поэтому гс моменту уборки семена на верхней части побегов мелкие и нежизнеспособные.

Учитывая биологические особенности цветения сахарной свеклы урожай и/качество семян.повышают пинцировкой и Чеканкой обменников. . . •' .

В селекции кормоши бобов, гороха, гречихи, люпина, то-

матов, огурцов, дынь успешно используется для этих целей генетически обусловленный признак детерминантный рост побегов (Жученко' Л. А. , 1973; Filippetti А. ,1986; Дютин К Е. , 1987; 'Kabetinek j. и др. ,1983; Дебелый Г. А. , Дорбеиский Е JL ,1989; Цыганок-II Oi, Епихов Е А., 1990). ' ' ‘ '

Признак детерминантного типа роста обнаружен и изучался у семейных растений сахарной свеклы (Шевцов И..А. .ЖигаЯло М. И. 1984; Парий Ф. Е , Лялько И. И. ,1986; Шэвцов И. А., Кондратенко

H.R, Парий ф. Е , 1989). Фенотипическое проявление признака предстзвлеш разными формами ,что позволило авторам выделить ■четыре типа семенников: цветоносные побеги заканчиваются нормально развитым цветком, образующим семя; растения с небольшой облиственной верхуикой, наломинавдей цветок; побеги ^ заканчиваются разного вида облиственными стебельками без цветков; растения с плоским облиственным султанчиком треугольной формы на верхушках побегов.. \ . v

На сегодняшний день генетика признака детерминангного тяпа роста побегов семенников свеклы изучена недостаточно (Кондратенко Е' В. j 1990; Шевцов' И. А., Кондратенко ЕЕ, ЛяльКО К. И. ,1091). . ‘ - ’ ' '

Признак фенотипически проявляется е большинстве случаев Во вреш цветения. 'Степень проявления признака' у растений бывает разной; признак может проявляться только на центральном побеге; на центральном побеге и ветках 1 порядка; может быть четко выраженным на всех ветках и представлять особый фенотип - детерминантный габитус.

Нами изучался характер наследования признака детерминантного габитуса семенных растений свёклы в поколениях гибридов от скрещивания Киевского синтетика 0081, проверенного

е ряду поколений по признаку.индегерминантяого роста с ранее отселектированной линией гомозиготной по признаку детерми-иантного роста. Результаты представлены в таблиц» 1.

Таблица 1.

Проявление признака детерминантного габитуса семенников у сахарной свеклы

Поколение : Количество растений, шт.

: с приз к.: бе з призн.: всего

П ;

Р2 :

наблюдаемое.

44

45

400

676

675

480

720

720

0,99>Р>0,95

ожидаемое :

. ' • . . " . ' ■ ■ • . .• •: ; ■ _

В первом поколении расщепление по признаку не наблюдалось. Это позволило заключить, что индетерминантный габитус является доминантнычпризнаком. Во втором поколении из 720 растений с четко выраженным признаком детерминантного габитуса было выделено 44 растения. Таким образом во,утором поколе-» щи произошло расщепление потомства по двухгенному типу при распределении растений в соотношении 15:1. Слэдрвателько, признак детерминантного габитуса у изучаемых форм определяется двумя; генами. ,

Однако, анализ всех наблюдений показывает, что наследование детерминантного габитуса является более сложным. Ш данном этапе изучения этой мутации всетаки можно утверждать, что установлен дигенно-рецессивный характер наследования мутантного признака детерминантного габитуса семенных растений

. . ' ' ■' ; ' \ . ;.-.:’" сахарной свеклы. ' ■ .

- Закрепитель стерильности с детерминантным габитусом семенников должен иметь генотип xx2zdtldtldt2dt2. Кандидатами в закрепители стерильности были отобраны растения с детерминантным гибитуеом из потомства третьего поколения от скрещивания КС 0081 и линии гомозиготной по данному признаку. .

В результате анализирующих скрещиваний выделили 10 опылителей, в потомстве которых было 100% стерильных растений и 10 опылителей о 01% стерильных и 9% стерильных I типа растений.

; Анализ потомств от первого беккросса подтвердил, что данные опылители являются;закрепителями стерильности О-типа. Размножая выделенные О - типы отбирали растения, имеющие де-терминантный габитуо в условиях теплицы на фоне повышенной влажности. . ■ -- ■ ■ -

При выполнении настоящей работы получение закрепителей стерильности и создание их мужскостеридъных аналогов происходило параде льно. К моменту выделения О - типов имели семена потомства от второго беккросса. Среди потомства БОЙ нами бьиш^о-гобраны 3 линии имеющие 100% стерильность и 86-В07,-растений с: признаком детерминантного твбитуса семенников, ц скрещены ¿.полевых условиях при свободном переопылении с’мно-^осемянным опылителем. На участках гибридизации отобрали по 15-Ер стерильнш растений с признаком детерминантного габитуса Семенников и без признака Семена убрали отдельно с каждого растения, прокалибровали и сделали их анализ. Результат ты представлены в таблицах 2 и 3. ■

. ; Из полученных данных следует вывод: признак детерминант ного габитуса семенников у сахарной свеклы способствует, по-

. , \ . ... . ' Таблица г. •

Влияние признака детерминантного габитуса семенников сахарной свеклы на качество семян •

* .Материал {Нодшч.!■ Содерлание фракций, % ! Масса 1000 плодов,г!Урожай семян!

! ! рас-г. ! <3,5ш!3,5-4,5мм! 4,5-5,5мм!>5.5!3,5-4,5мм!4,5-5,5мм! с куста,г. !|

‘ »1 без призв! 16 ! 15,4 ! 43,0 ! 35 1 7,01 9,2 1 14,1 ! 202 !

! М21 !с призн. ! 14 Г 6,4 ! 30,2 ! 56,8 I 6,6! 11,4 , I 15,8 ! . 226 I '

! НСРо,о5 ! ! 1 ■■■ ■;■'■' ! . ! 1,8 ! * 1,1 ! ! Л*

! МС2 ! без призн! 19 ! 32,6 ! 50,3 ! 16,1 ! Д *31 11,5 ! 11,5 ! 179 1

! ; !с призн. ! 22 ! 16,7 ! 47,5 ! 27,8 ! 8,0! 13,8 I 16,5 ! 212 {

! КСР0.05 " I о :! 1 ! ! . 2,1 ! 1,6 ! . !

' !без призн! 17 Ц 60,5 ! 38,8 ! 0,7”' ! - ! 11,5 .! - ! 186 -Ц,

! МСЗ !с призи. ! -14 ! 22,0 ! 52 ! 26 ! - ! 14.1 ! 18,5 ! 202 1

« Ж)Ро,о5 ! ' ! / ! ! ! ! 2,3 ! ! !

' ' . — 12 •• ■. . . . вышению посевных качеств семян. При этом снижается содержание мелких семян размером 3,5мм. и возростает количество семян основных посевных фракций 3,5-4,5мм. и 4,5-5,5мм., достоверно повышаютсяэнергия проростания, всхожесть и масон 1000 плодов. '

. Таблица а

Влияние признака детерминантного габитуса семенников на энергию проростания и всхолэсть семян свеклы

Материал :Количе~: Энергия : Всхожесть, 2

: ство : проростания,% : .

; : проана-: - - - - - - —-------

: Лизир. : фракция : фракция : фракция: фракция

: ряетен,: 3,5-4,5: 4,5-5,5 : 3,5-4, Б: 4,5-5,5

без при-: 14 73,1 76,0 82,0 : 87,2

МС1 знака :

: с призн.: 16 92", 9 96,5 . 95,2 : .97,4

НСР о,об : : 18 13 3,9 : 3,5

: без при-: 19 : 63,2 64,4 81,3 : 82,4

М32 : знака :

: с призн.: 22 77,6 84,6 88,2 : '90,6

НСР о,о5 : : 9,9 12,0 4,6 : 4,9

: без при-: 17 ч : 75,4 ■■ - 90,2 :

мсз : знака ' : : ; . " :

: с Призн.: 14 : 90,8 92,4 96.2 : 98.5

НСР 0,о5 \ : : 4,7 4,7

- 13 -

ПУТИ СОЗДАНИЯ ЗАКРЕПИТЕЛЕЙ СТЕРИЛЬНОСТИ САХАРНОЙ

• СВЕКЛЫ УСТОЙЧИВЫХ К ЦЕРК0СП0Р03У

Повышение устойчивости свеклы к церкоспорозу приобрело, особое значение в период перехода от сортов'популяций к гибридам на стерильной основе. В гетерогенных по генетическому составу сортах-популяциях барьер устойчивости действует' на-дежнбе, чем в генетически однородных гибридах на МО основе.

Исследованиями Хёльман Л Е и Андрющенко Е Е (1985) показано. что мужекостерильныв линии и гибриды на основе ЦМС действительно более восприимчивые к болезням, в том числе и к церкоспорозу. Устойчивость отечественных гибридов пока в основном определяется устойчивостью мНогосемянных опылителей.

В связи с этим на данном этапе селекции свеклы необходимо получить церкоспороустойчивые МС формы, а как промежуточное звено - закрепители стерильности устойчивые к церкоспорозу.

Первым шагом в создании церкоспороустойчивых закрепителей стерильности был их поиск среди односемянной церкоспоро* устойчивой популяции Поцер А4154, но при этом на выделено ИИ одного опылителя, способного давать полностью стерильное по пыльце потомство.

В связи с этим решено было использовать Пцеры в качестве улучшающей фермы'при гибридизаций с неустойчивым закрепителем КС 0081. КС 0081 взят в качестве материнского компонента. '■Среди гибридов комбинации скрещивания КС 0081 х Пцер выделен и размножен один закрепитель стерильности 0-типа N013,

. Пробное испытание на устойчивость к церкоспорозу проводилось на искусственном фоне.; П июле, когда церкоегюроз только начинал развиватвея, выделенный нами С> - тип, от исходного достоверно не отличался устойчивостью к заболевания)

.. ..... , - 14 - .; \

(табл. 4). Однако, при массовом проявлении церкоспороза в августе месяце он был более устойчивым, чем контрольный вариант КС 0081, примерно, на 16Х.

■ ''. . . ........ Таблица 4.

Пораженность изучаемых селекционных материалов церкоспорозом (СК НИИССиС, 1991г.)

Материал : Пэраженность, балл

июль ■ август

КС 0081 (контр.): ..1.05 : ■ 1,30

КС 0081 х Пцер : 1,02 ' : . 1,09

СКО - 42 : 1,08 : ; 1,23

Пцер .• 0,73 ■ : 0,00

НСР 0,05 ■ : . 0,28 : . 0/17

Пцары являются основным источником генов уиойчиассти-к церкоспороэу для многих отечественных селекционных материалов, а также используютсякак многосемянные вцсокоустойчи-вые опылители при создании гибридов. Для достижения большего гетерозисного эффекта необходимо вводить гены устойчивости "в закрепители стерильности из других материалов, в том числе зарубежных. Последние доступны нам в виде'МО форм и гибридов. Чтобы использовать их генотип, следует из.Ш получить растения с жизнеспособной пыльцой. Первоначально иссле-\ довали воздействие водного раствора стрептомицина сульфата на МС растения. .Водный раствор стрептомицина 'сульфата в ши-; роком диапазоне концентраций (100 2000мкг/мл.) при поздейст• вии на корнеплоды, не. вызвал появление .'. ({ертильных.- .растений.

После обработки сухих семян раствором а концентраций 2000 и бОООмкг/мл. растений с жизнеспособной пыльцой не обнаружено, ¿сюда вытекает необходимость поиска иного способа.

Представление о трехгенном определении признака стерильность-фертильность позволило нам разработать генетичоскуисхе-му использования восстановителей фертильности для улучшения закрепителей стерильности (схема 1).

. ■ ..... ■ • . . ■' ' Схема 1.

Селекционно-генетическая схема получения улучшенных закрепителей стерильности

. S xxzzrfrf х М XXZZRfRT

МС 2 НРБ СКО-42 . ■ ' * ’

S xxzzrfrf х FI.S XxZzfifrf Ш 2 НРБ : (MC2 X CKO-42)

. ' . . ' * ;

N xxzzrfrf x S XxZzRfrf О-тип 1628 Ш2 X (MC2xCKO~42)

■ ’ У ;; ■ .

N xxzzrfrf-закрепитель стерильности О - типа

N xxzzRfrf* N xxZzRfrf, N xxZzrfrf, N Xxzzrfrf.

N XxZzrfrf, N XxzzRfrf, N XxZzRfrf

Полученные по этой схеме гибридные растения должны нести в себе 50Х генотипа исходного закрепителя стерильности, ^7,5% генотипа МС (}ормы и 12,5% генотипа сорта СКО-42. Нами созданы селекционные образцы, имеющие в своем генотипе часть генов МС 2, МС 8442 НРВ, AL МС 10. AL МС 66. ОС Ш 8513, ОС

МС 88, МС 6А84, МС J855 (СФРЮ). МС Beta seed 1230 (США).

,В качестве; кандидатов в закрепители стерильности взяли гибридные растения первого поколения, в создании которых ие-

. . - - 16 - . , . ■ . \ пользовались 0 - тип 1628 и церкоспороустойчивые Югославские МС формы, високосахаристая МС 13 и МС растения выделенные из гибрида Beta seed 1230 (США), а также МС 2 НРБ и СКО-42.

В результате анализирующих скрещивании вьщелили 4 закрепителя стерильности О - типа. Их испытали на устойчивость к церкоспорозу (табл. Б) и оценили по продуктивности и технологическим качествам (табл. 6 и 7). Закрепители стерильности, созданные с участием Югославских стерильных форм ОС МС 88 и МСІІ855 по зсем показателям были лучшими. По устойчивости к церкоспорозу они превзошли исходнй 0 - тип 1628 на 21,92 й 19,1%, а стандарт СКО-42 на 33,3% и 30,9%, соответственно. : Проведенные исследования позволили разработать способ улучшения закрепителей стерильности, на который получено авторское свидетельство 16778S9. \ . .. .

. \ '/ ' :■ Тай'я-а-а •••

Пораженность закрепителей стерильности сэхар.ч.^ .лнекл* церкоспорозом (СК НИИССиС. f-IJte.).

Закрепители стерильности : Пораженность, балл

ишь : август

0 - тип 1628 (контроль) : .0,82 : 1,05

1628х/0СМС88х(МС2ХСКО-42) : 0,63 : 0,82

1628Х/М2В. seedx( МС2хСК0-42); 0,75 : 0,95

1628х/МС!11855х( МС2хСК0-42). : 0,87 ; 0,85

1628х/КС13х(МС2хСКО-42) : 0,82 1.14

СКО-42 (стандарт)- ; : 1.08 : 1,23

НСР 0,05 : 0.32 * 0.17

Таблица б .

-- Урожайность закрепителей стерильности свеклы гибридного происхождения

(СК НИИССиС, 1991г.)

Материал : Урожай кор-: Сахарис-: Сбор

, : неплодов, :тость,%: сахара,

: кг/4,5м. кв.: : ц/га

- - - - -

0 - тип 1628 (контроль) : 26,5 10,45 : 61,7

1С28х/0СКС88х( МС2НРБхСК0-42) /: \ 36,2 10,95 : 88,1

1б28х/МСВ.зееах(МС2НРБхСКО-42) 33,6 9,95 : 74,2

1628Х/МС11855х( МС2НРБхСК0- 42) / 34,4 10,30 ; 79,4

1628х/МС13х( МС2НРБхСКО- 42) / ■’: 32,3 9,45 : 67,8

О - тип КС 0081 : 19,8 9,65 : 42,4

КС 0081хПцер : 30,5 9,70 : 65,5

СКО-42 (стандарт) ‘ . : 24,5 11,5 V 62,9

АЦ Пцер : 34,1 11,4 : 91,4

Ялтушковская одн. 30 : 26,6 ' 10,75 : 64,0

НСР 0,05 5,97 Р.45- 14,7

УСКОРЕННОЕ ВЬЩЕЛЕНИЕ ЗАКРЕПИТЕЛЕЙ СТЕРИЛЬНОСТИ О - ТИПА В связи со ложностью наследований признака стерильность-фертильность, модификационным влияниям внешних уело-вий на признак, наличие различных генотипов у фенотипически стерильных растений в большинстве случаев по потомству первого поколения от анализирующих скрещиваний трудно точно установить закрепители стерильности 0 - типа (Булин ЕЕ, 1971; Валков И. Я. , 1978,199.1; Вабьяж И. А. , 1985; Лялько И. И. ,1986 л др.) _ 'Предусматривается обязательное проведение повторных скрещивании полученных закрепителей со. стерильным потомством

первого поколения.

• Нами предлагается новый способ идентификации закрепителей стерильности 0 - типа, сущность которого заключается в том, что кандидаты в закрепители стерильности одновременно скрещиваются с мужскостерильной формой S xxzzrfrf и со сте^ рильной 1I типа S XxZzrfrf. По анализу пыльцы гибридного потомства первого поколения ускоренно и точно отбирают закрепителя О - типа. , / /

Рассматривая генетические схемы,скрещивания. кандидатов в закрепители стерильности со стерильными II типа растениями для удобства возьмем гомозиготные кандидаты в вакрепите-ли. Кандидаты в закрепители могут быть полные рецессивные гомозиготы xxzzrfrf т. е. закрепители О - типа, гомозиготы по двум рецессивам xxzsRfrf, XXzzrfrf, xxZZrfrf, гомозиготы по одному рецессивному гену: xxZZrfrf, XXzzRfRf, XXZZrfrf и го- . мозиготы по всем доминантам -. XXZZRfRf. ,

Все кандидаты в закрепители,'имешле ген Rf-par, при скрещивании со стерильными• II типа растениями XxZxrfrf дадут часть генотипов X-Z-Rf-, которые покажут высокую фертильность. В комбинации XXZZrfrf х XxZzrfrf будет часть потомства с генотипами XXZZrfrf, XXZzrfrf, XxZZrfrf. В результате гибридизадаи - xxZZrfrf x XtfZzrfrf и XXzzrfrf х XxZzrfrf в потомстве ' появляются полустерилышэ и частично фертильные' рас-телии с генотипами XxZZrfrf и XXZzrfrf. ^

' Кандидаты в закрепители стерильности с генотипом xxzzrfrf при.скрещивании со стерильными растениями II типа XxZzrfrf будут иметь снижение степени стерильности потомства в связи с появлением части растений II типа; но не дадут фер-тильннх растений. Такие опылители и следует отбирать как за-,

: ■ ■ ■ - 19- ■

крепители стерильности О - типа. ■

. При .осуществлении способа ускоренной идентификации закрепителей стерильности О - типа провели анализ 7 'линий, разделяя растения в тс потомстве на'стерильные, стерильные I типа, стерильные II типа и фертильные.

Результаты, ~ . . -. • . ' показывают, что по-

томства первого поколения от скрещивания кандидатов в закрепители стерильности не являющихся опылителями О - типа, оо стерильными II типа растениями харктеризуотся снижением степени стерильности пыльцы и появлением фертильных и частично фертильных растений в сравнении с их потомством от скрещивания со стерильными растениями и только линии 11 и 21 снизив закрепительную способность не дали фертильного потомства. Эти линии закрепители стерильности 0 - типа. ’ ’

Новизна предлагаемого способа идентификации закрепителей стерильности состоит в отборе закрепителей О - типа по результатам оценки потомства от скрещивания кандидатов в закрепители со стерильными II типа растениями по признаку стерильность-фертильность и в использовании.' для получения растений II' типа стерильности закрепителей стерильности П -типа ■■■Закрепители стерильности П-• типа имеют идиотйп ■

Г! ХХгггГгГ. Их-закрепительная способность проявляется толь?» при однократном .скрещивании'со стерильными растениями. Ош'1 не имеют 15С аналогов. . .

Предлагаемый способ дает возможность точно выделить закрепители ЦШ О - типа в первом поколении и тем самым на год сократить время необходимое для идентификации закрепителей стерильности О - типа среди общей массы опылителей,

11а данный способ получено авторское свидетельство 1692003.

Таблица 7.

Технологические качества созданных закрепителей ЦМС свеклы

(СК НИИССиС, 1991 г.)

Закрепители стерильности !Среднее со-ЛЬтеря са-1 Выход !йиод !Сахарис-! МБ !Доброкаче-

I держ. раств.! хара в ме-!мелас-! белого !тость, £! фактор! стьен. очи-

1еолы, % !лассе, % !сы, % !сахара%! • • !дан. сока

0,839 I 3,15 1 6,29 ! 6,40 I 10,45 1 98,3 ! 81,90

0,825 ! 3,10 ! 6,19 ! 6,95 ! 10,95 ! 89,1 ! 82,95

0,872 I 3.28 ! 6.54 ! 5,77 ! 9,95 I 113,3! 81

0,851 I 3,20 ! 6,38 ! 5,60 ! 9 ,70 ! 113,9! .81

0,864 ! 3,25 ! 6,48 ! 5,50 ! 9,65 ! 117,8! 81 .

0,826 ! 3,10 I 6.20 1 6,30 1 10,30! 98,4! 81,90

0,860 ! 3,23 ! 6,45 ! 5,32 1; 9,45! 121,2! 81

0.727 ! 2,73 ! 5,45 ! 7,87 ! 11,5 ! 69,2! 85,3

0,694 ! 2,61 ! 5,20 ! 7,89 ! 11,4 ! 65,9! 85,75

0,820 ! 3,08 ! 6,15 ! 6,77 ! 10,75! 90.8! 82.75

0,03 ! 0,2 Г 0,37 ! 0,37 ! 0,45 !11,26! 0,99

О - тип 1628 (контроль) I

1628х/0СМС88х(14С"хСК0-42) / I

1628Х/МСЕ эееах(ИС2хСК0-42)! КС . 0061 х ПЦер 1

КС 0081 - 0-тип (

1628х/МС11855х(М32хСК0-42) /\ 1б28х/МС13х( МС2ХСК0-42) / !

СКО - 42 (стандарт) 1

АЦ Щер !

Ялтушковская одн. .30 !•

КСРС,05 :

. 21. *

АНАЛИЗ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБОВ СОХРАНЕНИЯ ЦЕННЫХ ГЕНОТИПОВ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ И РАЗРАБОТКА СПОСОБА КЛОНИРОВАНИЯ ■; СТЕБЛЕПЛОДАМИ

л В процессе создания и репродуцирования закрепителей стерильности сахарной свеклы возникают определенные трудности ;сохранения в чистоте их генотипов при размножении. Они связаны с явлением самонесовместимости. ■

Учитывая результаты собственных исследований и данные других авторов по завязыванию семян от самоопыления эакрепи-тели стерильности размножали путем скрещивания по типу "сиб-еов", вегетативным способом, методом культуры верхушечной меристемы in Vitro.

Известны различные способы вегетативного размножения свеклы. ’ Свеклу размножают тронувшимися в рост почками головки корнеулода - "глазками"; почками заложенными у основания черешков листьев - "щитками", прививками, черенками, частями корнеплодов, культурой'тканей in vitro. Эти способы.имеют недостаток-до клонирования невозможно провести отбор по свойствам, • проявляющимся в' потомстве растений, и по пгязнакам второго года яиани (кроме метода культуры-иериохем; который имеет сбой недостаток - не все растения способны к 'каллусо-образованию и vo*no размножать растения только до цветения).

Этот недостаток устраняется при использовании разработанного нами способа вегетативного размножения.

Суть нового способа в том, что после срезки семян растения свеклы клонируют с помощью новообразований, названных нами ’’стеблеплодами”.

Данные новообразования выростах» из спящих пазушных почек стебля на растениях, высаженных в виде многолетников для вегетативного поддержания. Внешне они напоминают корнеплод и-

имеют хорошо сформированную розетку нормально развитых листьев, головку, шейку и корневую часть. С отростанием листьев они начинают фотосинтезировать и за сезон достигают от 1 до Зсм. в диаметре.; Иногда наблюдали стеблеплоды большего диаметра. В пависимости от крупности содержание сахара в них составляет от 3-5% до 8% (наиболее крупная фракция).

Понятие "стеблеплоды" вводится, нами впервые. .Сообщений в литературе об образовании у свеклу стеблеплодов после цветения и срезки семян и возможности их использования для вегетативного размножения мы не наши. : . .

-Стеблеплоды использовались нами при клонировании свеклы в качестве посадочных единиц. Их отчленяли от стебля, удаляли листья. С нижнего конца на месте прикрепления к стеблю делали раневые повреждения.. Раневую поверхность обрабатывали 27. раствором индолилукоусной кислоты, стимулирующим корнеоб-рааование. При этом избегали попадания регулятора роста на 'верхушечную меристему. После обработки стеблеплоды высаживали в вазоны с почвенной смесью: 1 часть просеянной;почвы + 1: часть перегноя + 1часть песка. Выращивали их в теплице при оптимальной температуре (+18-+20 град. С) и влажности воздуха =70?.'-Поливали по мере необходимости. "В течение йедзізі послз посадгл вазоны накрывали полиэтиленовой пленкой, чтоОп создать парниковый зффэкт. ■ '

У стеблеплодов через 3-5 дней начинает снова отростать розетка. Рост происходит за счет питательных веществ находящихся в стеблеплодах. -Розетка отростает у 100Х зксплантан-тов. Первоначально на местах раневых повреждений образуются каплуаные наплывы. Из них отростают первые корни. В дальнейшем стеблеплоды образуют хорошо развитую корневу. систему,

■ . - 23 - . '

Затем растения пересаживали в’открытый грунт. При этом снова необходимо’ удалить листья для. лучшей приживаемости, Подрощен-. идо стеблеплоды можно єн© рав прокяонировать путем разрезания, их на части и проводить .дальнейшую работу о. ними, как с обычными корнеплодами свеклы.

. Еслинеобходимо клонировать растения, свойства которых определяются через гибридное'ПОТОМСТВО, то проводят скрещ-вание растений ватем удаляют,давшие семена вотки и растение подращивают при интенсивном освещении до появления стеблеплодов. Гибридное потомство изучает и определяют наличие необходимую, свойств у исходных растений.

В лоследнее время ^ селекционный процесс у свеклы яначи-тедьно усложнился в связи с переходом на гетерозисную селек-г цшэ. Возникла необходимость селекции: признаков семенника (стсрішнрсть’-фгртильность, семянность, обсемеяенноспь, габитус рсстапия и др..). В связи с этим появилась задача кло-гі:!ро2ап!п рутений поело определения признаков семенника. ^егпгсся способы по позволяют ресать зту задачу,- Дредлагае-стоссЗ ^05 £е:пто~’ссть клоинроаать растения после учета жрпт^ад' С9ї.зпп:!гз» и лагз посла олрэдэгэпия сэд^отв рас’ 'Скгрг~гпгэ сбыга пмтолиаенсс работ й сокрэон:::» солгк-г.~~:п:ого провеса на 1,5 гола свидетельствует о цолесооб-Р-о::соти -гзпэгьзогкпгя предлагаемого способа

:1Ь способу вогэтатипного рззкногания свеклы стеблеплода;"! подучено авторское свидетельство 1743476.

1. Проявление признака детерминантного роста цветоносных по-

бегов сь.:арной свеклы обусловлено сложной генетической природой. Максимальное проявление признака дает особый фенотип-детерминачтный: габитус растений. Проведенный генетический анализ шнсаэал расщепление 15:1, что свидетельствует о диген но-рецессивном характере: наследования детерминантного габитуса семенных растений свеклы. Данный признак способствует улучшению посевных качеств семян свеклы. .

2. Исходя из трехгенной модели наследования признака стериль-

ность -фертильность у свеклы, разработана схема создания улучшенных закрепителей стерильности путем гибридизации существующих 0 - типов с улучшающей формой, которая представляет собой фертильные растения, выделенные из гибридного потомства от скрещивания МС формы и восстановителя фертильности и последующим выделением закрепителей стерильности О - типа из потомства первого поколения (А.с. 1677889)... .

3. Установлено, что потомства первого люкаденш от с крз сдавания кандидатов в аакрепнтеда стерильности, не палящихся опц-

лияслпш О - гипо, оо агорнлвпимг II мта-рвотогшлии яарал-

теризукггся сяш&киэм степени стерильности пыльцы и появлением фертильных или частично-фертильных растений.' .Обосновала целесгойбразность использования стерильных II типа растений Еля ускоренного . и точного выделения закрепителей СТер!Ш>-ности 0 - типа по результатам анализа потомства первого поколения по признаку стерильность-фертильность. ■ На основании данных исследований разработан способ ускоренного отбора еа-крепителей стерильности О - типа у свеклы (А.с. 1692003).: .

4. Исследована изменчивость перехода от фавыцветения к ве~

■ ' ‘ • :■■■■ - 26- ' .

гетативному росту и изучена генетическая обусловленность но* вообразований, названных "стеблеплодами". Впервые изучены и использованы стеблеплоды для вегетативного размножения выделенных закрепителей стерильности. Разработан способ вегетативного размножения свеклы стеблеплодами, позволяющий сократить селеквдрнный процесс (А. с. 1743476).

5. Установлено, что стрептомицин сульфат не восстанавливает фертильность пыльцы у мужскостерильных растений свеклы.

.. ПРЕДЛОЖЕНИЯ

Основываясь на полученных результатах исследований, предлагаем использовать в селекционной практике:

- в анализирующих скрещиваниях стерильные II типа растения с целью’ устарения, процесса идентификации закрепителей стерильности § - типа;

г способ: создания закрепителей цитоплазматической мужсксй стеріїдьности с использованием восстановителей фертильности, который,позволяет включить ценную зародышевую плазму зарубежных матертало з в.селекционный.процесс;

.методику вегетативного .размножения' свеклы стебдеплодаш!; -Закрепители; стерильности и МО чїюрмн с детершшантным габитусом семенников-

-.¡'.сводный материал для '-выделения опылителей о - типа, соэ-дапный с участием. разлишшх Ш фзрм зарубежной селекции и . зосстазіОЕИтелей фертильности;

- закрепители стерильности 0 - типа улучшенные по устойчивости, к церкоспорозу;

- популяции созданные в результате скрещивания 0 - типов с источниками генов детерминантного типа роста, для выделения закрепителей стерильности с детерминантньгм габитусом семенников, о 1 ■

СГВГОК РАБОТ, ОНУПЛИКОВА1ШХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ '

1. Результаты самоопыления в различных условиях // Сахарная свекла. - '1087. - КЗ. - С. 43 (соавторы Логвинов Е А.-, Логвинова А. П. , Волгин ЕЕ). ,

2. Испольаование клонирования в селекции сахарной свеклы // ,

Леп. под N15812 Ю-69. Объем 4с, Опубл. РЖ "Растениеводство’*. , (биологические основы). - 1939. - N5.- С.17. '

3. Способ ускоренного отбора закрепителей.ЦМС О-типа у свек-лы.'А. с. 1692003,СССР. МКИ А 01 Н 1/04.1990. (соавторы Парий Ф Е Парий М. Л , Никифорова С. А.)

4. Способ получения закрепителей цитоплазматической мужской

стерильности свеклы. А. с. 1677889, СССР. МКИ А 01 Н 1/4,1989. (соавторы Парий Ф. Н. , Шрий М. Л) . , .

Б. Проявление признака детерминированного окончания роста цветоносных побегов у сахарной свеклы // Тев, докл. конф. молодых ученых и специалистов/ УкрНИИ аешеделия.г КиевДОЗО.-С. 14. (соавтор Никифорова в. А.). ,

6. Наследование признака ЦМС у сахарной сьеплы// .

Тез. докл. копф. молодых ученых/УкрШЖ 8смы£с:еш. - Кпэз,1900.; Сл. 16'(соавТор,^й£кйфор9ва й...

7. Способ клойального раамтюазния растений сокарпой осокт. •'

к;С. 1743476, СССР. МКИА ОЮ 23/00,1690 (сйамгорЪркй ЬЕ)' 8.. Ь следовании пр;;зна1Ш детерьзшаита?го ' гебигуеа рауго-иа?! чьеКлк// Цитология в гепетиса.* 1991. -Т. £5, И 4. -С. 72-75. -(соавтор Парий Ф. Е). ' ’ -

й. ■ Методические рекомендации по. клонированию сахарной ссэкш отеблеплодами/ВНИС.- Киев, 1991. - 1.8с. (соавтор Парий Ф. Н.).

10. Использование ; зародышевой плавш цэркоспороустойчивьа- ■; материалов заруОекной селекции// Тез, дока II Республиканской

• ' ' - 27 - . .

конф. молодых ученых и специалистов по вопросам защиты растений от вредителей и болеэней/УкрНИИЗР. - Киев, 1991. - С. 12-13.

11. Клонирование растений свеклы стеблеплодами // Тез.'докл. вонф. молодых ученых/УкрНИИ земледелия. - Чабаны, 1991. - Ч. 3. -С. 14.

12. Ускоренный отбор закрепителей стерильности О - типа у свеклы//Тез.;докл. конф. молодых ученых/УкрНИИ земледелия. - Чабаны, 1991. г С. 15 ( соавторы Лебеденко Е В. , Никифорова С. А.).

13. Получение закрепителей стерильности сахарной свеклы с детерминантным ростом цветоносных побегов// Сб. Генетические исследования сахарной свеклы/ Институт сахарной свеклы УААЕ -Киев, 1991.- С. 122-127.

14. Изучение воздействия стрептомицина сульфата на мужскос-терильныз растения сахарной свеклы // Сельскохозяйственная биология. - 1992. - N 4 (соавторы Парий Ф. Е , Парий М. Л.).

16. Выделение закрепителей стерильности у сахарной свеклы// Тез. докл. VI. съезд Украинского общества генетиков и- селекционеров им. Н И. Вавилова. - Киев, 1992. - Т. 2. - С. 149-150.

МГП "Киев* Заказ 8 И 6с/ тир. юо Печать офсетная, ул* Клиническая 25,