Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Изучение закономерности получения дигаплоидных растений пшеницы для создания нового селекционного материала

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Изучение закономерности получения дигаплоидных растений пшеницы для создания нового селекционного материала"

На правах рукописи УДК 633.1:631.523: 575

ВАСИЛЬЕВ СЕРГЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПОЛУЧЕНИЯ ДИГАПЛОИДНЫХ РАСТЕНИЙ ПШЕНИЦЫ ДЛЯ СОЗДАНИЯ НОВОГО СЕЛЕКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

06.01.05 - селекция и семеноводство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Новосибирск - 1996

Работа выполнена в Сибирском научно-исследовательском институте растениеводства и селекции СО РАСХН, г. Новосибирск.

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Р. А. Цильке

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Л.А. Першина

кандидат сельскохозяйственных наук, стар ший научный сотрудник А.Я.Сотник

Ведущее учреждение: Сибирский НИИ кормов СО РАСХН

Защита состоится " " ОуСГХ^М 1996 г. в I 0 ч на заседании диссертационного совета Д. 120.32.01 в Новосибирск! государственном аграрном университете.

Адрес: 630039, г. Новосибирск - 39, ул. Добролюбова, 160.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского аграрного университета.

Автореферат разослан 1996 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета > —^

В. В. Токарг

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Хозяйственная деятельность че-овека приводит к сокращению генофонда культурных растений, то делает их уязвимыми для патогенных микроорганизмов, ирусов, вредителей и неблагоприятных абиотических факторов, оэтому главными задачами селекции растений являются: сокраще-ие сроков создания новых сортов и расширение разнообразия сходного селекционного материала. Использование эксперимен-альной гаплоидии позволяет получать из гибридных популяций иний, использование которых значительно сокращает сроки полу-ения новых сортов с ценными признаками. Выявлена возможность начительного формообразовательного процесса у дигаплоидных иний на фоне общей гомозиготности, являющихся, возможно, -езультатом мутаций под действием условий культивирования икроспор - так называемая гаметоклональная изменчивость (Лап-•евЮ. П.. 1984; Henry Y., Buyser J., 1990).

Несмотря на достигнутые успехи, широкому использованию ■аплоидной технологии в практической селекции препятствует [изкий уровень фундаментальных исследований проблем андрогене-\а в культуре пыльников и микроспор In vitro.

Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы - изу-юние закономерности андрогенеза мягкой пшеницы и со-¡ершенствование технологии получения дигаплоидов из различных ;ортов и гибридов пшеницы.

Для достижения намеченных целей были поставлены следующие ¡адачи:

1. Подбор генотипов пшеницы с высоким андрогенеттеским ютенциалом.

2. Определить эффективные пути получения дигаплоидных растений.

3. Определить относительный вклад генетических и паратипи-теских факторов в изменчивость частоты андрогенеза.

4. Создать селекционно-ценные дигаплоидные линии мягкой "шеницы.

Научная новизна. В условиях Западной Сибири изучены осо-Зенности андрогенеза мягкой яровой пшеницы в зависимости от генотипа различных сортов и гибридов. Получены данные об от-

носительной роли генотипа, химического и гормонального состав; питательных сред, физических условий и взаимодействии эти: факторов на процессы индукции эмбриоидов и каллусов из пыльников мягкой пшеницы. Показано, что частота андрогенетически; процессов в культуре пыльников in vitro в основном зависит о' генотипа, содержания ауксина 2.4-Д и взаимодействия генотипа < химическими и гормональными факторами среды. В общей изменчивости процессов эмбриогенеза и каллусогенеза доля генетическо! изменчивости составляет более 30%, а доля изменчивости, обусловленной влиянием состава питательной среды, достигав' 24%. Выявлено влияние на андрогенез 10%-ного водного экстракт; картофеля и аминокислоты глутамина (100-400 мг/л).

Установлены оптимальные условия культмвмрования пыльников, которые позволяют получить максимальное количество дигаплоид-ных растений: пыльники необходимо культивировать в темноте i течение пяти суток при 31 С с последующим снижением температуры до 28 С.

Практическая значимость работы. Выделены генотипы с высокой частотой эмбриогенеза (сорт Омская 9, линии К12 и С49-2), которые рекомендуются для использования в селекционно-генетических программах. Получены дигаплоидные линии, существеннс превосходящие донорские генотипы по элементам структуры ypoEai и технологическим качествам зерна (ДГ7, ДГ44, ДГ58-1 \ ДГ58-2).

Апробация работы. Основные результаты исследований бит представлены на научно-методическом совете Сибирского НЮ растениеводства и селекции (1990-1995 гг.), на Всесоюзной научной конференции по сельскохозяйственной биотехнологии (г.Целиноград, 1991), а также на генетико-селекционной школе (г.Новосибирск, 1994). По теме диссертации опубликовано 7 статей \ 1 работа сдана в печать.

Структура и объем работы. Диссертация включает следующие разделы: введение, четыре главы, выводы, практические рекомендации и список литературы. Работа изложена на 142 страница> машинописного текста, включая приложение, содержит 35 таблиц \ 4 рисунка. Список литературы включает 194 наименования работ, в том числе 58 на русском языке.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объекты исследования. В экспериментах по индуцированному 1Идрогенезу в культуре пыльников использовались гибриды, полученные в лаборатории генетики, а также различные сорта яровой мягкой пшеницы отечественной и зарубежной селекции из коллек-дии отдела растительных ресурсов Сибирского НИИ растение-зодства и селекции СО РАСХН. Исходный материал пшеницы выращи-зался на экспериментальных полях СибНИИРС и в теплице (фотопериод 16/8часов, температура днем 23-26 С, ночью 14-17 С).

Методы исследования. Для получения андрогенных гаплоидов мягкой пшеницы использовали культивирование пыльников, содержащих одноклеточную пыльцу, на агари'зованных и жидких питательных средах Гамборга В5, Блейдза, Мурасиге-Снуга. N6. Ро1аго-2 и тТС (модифицированная N6 с добавлением 10%-ного картофельного экстракта), содержащих ауксин 2,4-Д (0,5-0,8 иг/л) и сахарозу (6-9%). Через 25-30 суток культивирования на поверхности ■ пыльников образовывались андрогенные структуры (эмбриоиды и каллусы).

■Анализ андрогенных структур проводили под стереоскопическим микроскопом МБС-2. Во время культивирования пыльников проводили 2-3 анализа новообразований, после чего пыльцевые эмбриоиды переносили на регенерационную среду МС, содержащую менее активный ауксин ИУК (1мг/л), кинетин (0.2 мг/л) и сахарозу (2%). Во всех питательных средах рН = 5,6-6,0.

Эмбриоиды культивировали в климакамере "Е1ка" при 10-15 градусах, фотопериоде 16/8 часов и освещенности 6-8 тысяч люкс. При таких условиях из дифференцированных эмбриоидов через 5-7 суток наблюдали регенерацию как альбиносов, так и зеленых проростков.

После завершения всех анализов по каждому гентипу учитывали общее количество эмбриоидов, каллусов, а также зеленых и альбиносных растений. Все экспериментальные данные обрабатывались дисперсионным анализом (Доспехов Б.А.. 1973).

- 4 -

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

3. Изучение закономерностей индукции гаплоидных растений

пшеницы из микроспор в культуре пыльников 3.1. Разработка оптимальной питательной среды для индукции новообразований

С целью выбора оптимальной питательной среды, способно максимально индуцировать образование андрогенных структур, бы ли изучены шесть сред: N6, модифицированная пДОб (с картофель ныи экстрактом), РоЁа1;о-2, Блейдза, Гамборга В5 и МС. По от зывчивости на состав среды изучили две селекционные лини яровой мягкой пшеницы: К12 и С49-2.

Установлено, что наиболее отзывчивым в культуре пыльнико является линия С49-2: на среде Ро1аШ-2 частота появления все новообразований составила 13,08%, при этом частота появлени эмбриоидов в 25,6 раза превышала частоту каллусогенеза. Н среде тШ частота новообразований равна 10,12%, а выход зеле ных растений составил 1,97%, что превышает данные для сред: (1,73%).

Для линии К12 оптимальной является среда пШ6, на которо: отметили самую высокую частоту эмбриогенеза (10.37%) и выхо, зеленых проростков (1,97%). На среде Ро1а1;о-2 были максималь ный выход каллусов (3,03%) и регенерантов-альбиносов (1.76% (табл.1).

Дисперсионный анализ показал, что состав индукционно: среды оказывает' наибольшее влияние на изменение частот] эмбриогенеза у изученных генотипов К12 и С49-2 (77.9%). Воз можно, эти линии обладают аналогичными генетическими система ми, ответственными за выход эмбриоидов, так как их генотипы н> оказывают влияния на изменчивость• частоты эмбриогенеза. Об наружено взаимодействие "генотип-состав среды" на 5%-ном уровне значимости: его влияние на эмбриогенез составляет 5,9% Дисперсионный анализ выявил, что на каллусогенез оказывае1 влияние генотип (38,6%), состав среды (24%) и взаимодействи "генотип-состав среды" (13.1%). Значение взаимодействия "гено тип-состав среды" состоит в том. что генетически обусловленна. способность к индукции андрогенных структур может модифи дароваться в зависимости от состава индукционных сред.

Таблица 1

Влияние генотипа и состава индукционной среды на частоту появления андрогенных структур, 1988 г.

1 Генотип | Состав I 1 | Частота! 1 Частота! Выход зеле-| Выход

1 среды | эмбрио-| каллу- I ных пророс-| альби-

1 | генеза, | генеза,| тков, % I носов.

1 1 1 % 1 1 1 % 1 | %

К12 тШ с картоф.

экстрактом 10,37** 1,73 1, 97 0,98

- " - Ро1аЮ-2 8, 58** 3, 03* 1, 26 1,76

- " - Блейдза 6, 9** 3, 09** 0, 95 1. 19

- " - N6 6,33** 2,28 1. 01 0,25

- " - Гамборга В5 2,36 0,52 0, 52 0,26

- " - МС 1,28 0, 77 0, 26 0,26

С49-2 п®6 с картоф.

экстрактом 9, 38** 0,74 1, 97 1,48

- " - Ро1а1;о-2 12,59** 0, 49 1, 73 1, 73

- " - Блейдза 4, 69** 0,49 0, 98 1,48

- " - N6 6, 25** 0, 5 1, 0 1,75

- " - Гамборга В5 1,46 0, 0 0, 0 0, 24

- " - МС 0,91 0,23 0, 23 0, 0

Примечание: * - Р<0,05 ** - Р<0, 01

3.2. Определение оптимальной концентрации сахарозы в индукционной среде

Одним из главных компонентов питательной среды при культивировании пыльников растений является сахароза в высоких концентрациях (6-11%). Нами проведены исследования по определению влияния сахарозы трех градаций (3, 6 и 9%) в среде гШ6, содержащей 0,8 мг/л ауксина 2,4-Д. Из 12-ти исследованных сортов только Аленький улучшенный показал максимальную частоту эмбриогенеза при 3%-ном уровне сахарозы. У этого сорта при 6%-ом уровне сахарозы выход эмбриоидов снижался в 2 раза

(1,66%), а при 9% сахарозы данный показатель повышался до 2,78%. При 6%-ной концентрации четыре сорта показали самую высокую частоту эмбриогенеза: Лютесценс 491, Лютесценс 62, Ак-молинка и Тальянка. При 9% сахарозы самый высокий выход пыльцевых эмбриоидов получен у 7 сортов: Лютесценс 956, Скала, Суходол, Новосибирская 67, Альбидум 3700,. Мильтурум 321 и Хлу-довка.

Изменчивость частоты андрогенеза определяется генотипом пшеницы (31,5%) и уровнем сахарозы (15,8%). Обнаружено взаимодействие "генотип-сахароза" - 39%. Наличие такого взаимодействия свидетельствует о необходимости подбора оптимальной концентрации сахарозы для получения максимальной частоты андрогенеза в культуре пыльников пшеницы.

3.3. Влияние экзогенных фитогормонов на частоту андрогенеза

Переключение программы микроспорогенеза с гаметофитного на спорофитный путь зависит от дифференциальной активности определенных генов, уровень экспрессии которых определяется химическим составом индукционной среды, а также физическими факторами культивирования пыльников (освещение, температура). Экзогенные фитогормоны имеют важное значение в регуляции пыльцевого эмбриогенеза пщеницы.

Изучено влияние ауксина 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты (2,4-Д) на индукцию эмбриоидов и каллусов в культуре пыльников двух генотипов пшеницы: сорт Омская 9 и селекционная линия К12. Использовали семь градаций ауксина 2,4-Д (от 0 до 2 мг/л). Результаты исследования влияния ауксина 2,4-Д на формирование андрогенных структур представлены на рис.1. Для обоих генотипов обнаружено наличие оптимального уровня 2,4-Д, при котором отмечается наиболее высокий выход эбриоидов и каллусов. Для линии К12 максимальный выход эмбриоидов отмечен при 0,5 мг/л, а каллусов при 1,5 мг/л 2, 4-Д. Для индукции эмбриоидов сорта Омская 9 оптимальный уровень 2,4-Д равен 0,75 мг/л. Частота каллусогенеза возрастала с увеличением концетрации 2,4-Д и достигала максимальной величины 2,33% при 2 мг/л 2,4-Д. Анализ частоты эмбриогенеза показал, что наибольший вклад в изменчивость этого показателя дают влияние уровня ауксина 2,4-Д (71,5%) и взаимодействие "2,4-Д-генотип"

Рис.1. Влияние ауксина 2,4-Д на выход эмбриоидов и каллусов б культуре пыльников пшеницы.

эмбриоидогенез;а - каллусогенез --линия К12 ;-сорт Омскал 9

Ен

Ьй

о

а: х

Ф ^

о а, ег

X Л

с« Е*

о е<

о

<Й

О

эмбриоидогенез каллусогенез

I

I А

I

2 3 4 Варианты опытов

Рис.2. Влияние состава среды на выход эмбриоидов и каллусов в культуре пыльников пшеницы (среда т№6). 1-контроль; 2-среца №1-(активир. уголь (5 г/л)

3-2,4-Д (1,4 мг/л), активир. уголь (5 г/л);

4-среца №3 в пробирке (слой среды 25-30 мм).

(20,1%).

Кроме ауксина 2,4-Д, в состав индукционных сред добавляли кинетин в концентрации 0,2 мг/л. Для сорта Омская 9 показано, что изменчивость частоты эмбриогенеза определяется в основном уровнем 2,4-Д (92,2%). Влияние кинетина незначительно -1,4%. Обнаружено взаимодействие "кинетин-2,4-Д" - 3%.

3.4. Влияние на андрогенез различных добавок к индукционной среде

На андрогенез в культуре пыльников пшеницы влияют, наряду с фитогормонами и сахарозой, различные биологические активные вещества, входящие в состав индукционной среды. Показано, что на выход пыльцевых андрогенных структур и на развитие пыльцевых эмбриоидов влияют как минеральный состав индукционной среды, так и картофельный экстракт.

Установлена роль минерального состава индукционной среды, а также добавок к среде нитрата серебра, картофельного экстракта из клубней с различным сроком хранения, а также аминокислот пролина, триптофана и глутамина. В результате анализа данных по эмбриогенезу четырех генотипов мягкой пшеницы (линия К12, а также сортов Саратовская 52, Сибирсая 102, Новосибирская 89) на девяти вариантах индукционной среды отмечено, что при снижении концентрации основных минеральных солей среды N6 (СНи С.С., 1978) в три раза (кроме хелата железа) для всех генотипов наблюдали снижение выхода эмбриоидов. При добавлении к среде, содержащей 1/3 компонентов среды N6 (1/3 N6), водного экстракта картофеля сорта Адретта с длительным сроком .хранения (около одного года) для сортов пшеницы Саратовская 52 и Новосибирская 89 отмечено снижение частоты эмбриогенеза почти в два раза, а для линии К12 и сорта Сибирская 102 изменений не обнаружено (табл. 2). Добавление к среде 1/3 N6 экстракта свежего картофеля сорта Адретта привело к значительному увеличению частоты эмбриогенеза, причем для линии К12, сортов Саратовская 52 и Сибирская 102 частота эмбриогенеза была выше, чем на среде N6. Добавление к среде 1/3 N6 аминокислот пролина и триптофана не имело заметного влияния на выход эмбриоидных структур. Добавление к среде 1/3 N6 глутамина привело к увеличению частоты эмбриогенеза: для генотипов К12, Саратовская 52, Сибирская 102 более эффективным является использование глута-

таолица м

Влияние состава индукционной среды на частоту эмбриогенеза в культуре пыльников пшеницы (%), 1995 г.

-1-1-1-1-I-1-1-г

1/3 N6 [1/3 N6 |1/3 N6 |1/3 N6 |1/3 N6 |1/3 N6 |1/3 N6 ¡1/3 N6 ¡Полная

Генотипы |с 10% 1 с 10% I AgN0з |пролин ¡трип- ¡глутамин |глутамин| N6

¡старого I свежего |10 мг/л ¡25 мг/л тофан ¡100 мг/л ¡400 мг/л|

| картоф. | I картоф. | 1 ' | 1 | ¡25 мг/л 1 1 1 1 1 | |

Линия Ю.2 2,78 2,82 8,06** 3,64 1,80 2,31 3,03 4,45 6,95**

Саратовская 52 2,31 1,29 6,16* 2,73 1,80 1,54 2,67 3,34 5,0*

Сибирская 102 0,77 0,77 2,33** 0,52 1,33 1,54 0,77 1,54 1,29

Новосибирская 89 1,03 0,56 1,95 1,29 0,84 1,33 1,80 1,29 2,25

Примечание: * - Р<0,05 .** - Р<0,01

мина в концентрации 400 мг/л, а для сорта Новосибирская 89 ое тимальный уровень глутамина 100 мг/литр. Эти данные показыва ют, что глутамин способен частично компенсировать влияни картофельного экстракта и основных неорганических компоненте среды N6.

Показано, что наибольшее влияние на андрогенез оказывае генотип пшеницы - 29,5%, влияние состава индукционной сред равно 24,4%, а взаимодействие "генотип-состав среды" равн 12,8%. Наличие такого взаимодействия означает, что различны биологически активные вещества, входящие в состав индукционно среды, оказывают модифицирующее влияние на экспрессию генов определяющих развитие микроспор пшеницы по спорофитному пути.

3.5. Влияние крахмала, активированного угля и агара на андрогенез мягкой пшеницы

Установлено, что при добавлении мелкораздробленного активированного угля (АУ) к среде пДОб, содержащей 0,8 мг/л 2,4-Д. происходит уменьшение частот эмбриогенеза и каллусогенеза (1 1.5 и 1,15 раза соответственно). При увеличении уровня 2,4-Д I среде до 1,4 мг/л наблюдали увеличение выхода эмбриоидов I каллусов (высота слоя среды в планшете составляла 2-3 мм). Пр1 высоте слоя среды, равной 25-30 мм, частота эмбриогенеза снижалась с 3,33 до 1,28%, но выход каллусов увеличивался с 1. 3£ до 1,92% (рис. 2). Вероятно, активированный уголь абсорбируем какие-то продукты, выделяющиеся при культивировании пыльников, нормализует баланс эндогенных и экзогенных ауксинов, что I приводит к активации андрогенных процессов.

При изучении эффективности применения активированного угля (АУ), жидких питательных сред (без агара), а также гидроли-зованного кукурузного крахмала (как заменителя агара) не эмбриогенез в культуре пыльников двух сортов яровой мягкое пшеницы: Саратовская 52 и Саратовская 33, установлено, что на индукционной среде, содержащей агар, активированный уголь (0,5%) и 1,4 мг/л 2,4-Д, происходит увеличение выхода каллусоЕ и эмбриоидов. Эмбриоиды. полученные на этой среде, обладают более низким регенерационным потенциалом, чем на среде, не содержащей АУ. Для пыльцевых эмбриоидов сорта Саратовская 33, индуцированных на среде с АУ, отмечали более высокую частоту регенерации растений-альбиносов. На жидкой п®6 среде для обоих

- и -

'енотипов наблюдали значительное увеличение выхода эмбриоидов Р<0,01), при этом наблюдали уменьшение частоты каллусогенеза. )мбриоиды, полученные на жидкой среде, менее развиты, чем на 1гаризованной среде, вследствие чего они обладали более низкой в 2-3 раза) частотой регенерации зеленых проростков. Для )мбриоидов Саратовская 33 наблюдали увеличение частоты реге-шрации хлорофиллдефектных регенерантов. На питательной среде, ¡одержащей в качестве желирующего вещества 7%-ный гидролизо-?анный кукурузный крахмал, наблюдали незначительное понижение истоты образования эмбриоидов по сравнению со средой, со-1ержащей агар. При этом для сорта Саратовская 33 отмечали уве-шчение выхода каллусов (Р<0,05), а для Саратовская 52 отмеча-ш снижение каллусогенеза в 1,85 раза. Эмбриоиды, полученные 1а среде с крахмалом, характеризовались нормальным развитием сорневых и стеблевых апексов и по частоте регенерации зеленых форостков были сопоставимы с эмбриоидами, полученными на ;реде, содержащей агар.

3.6. Влияние физических факторов на андрогенез мягкой пшеницы

Температура и освещенность являются наиболее важными физическими факторами, влияющими на андрогенез пшеницы. Для таний пшеницы Сибирская 65 и Сибирская 101 установили генети-тескую обусловленность андрогенеза от длительности периода хо-юдовой предобработки побегов. Для линии Сибирская 65 максимальный выход эмбриоидов получен при выделении пыльников сразу тосле среза колосьев. Для линии Сибирская 101 наиболее оптимальным является выделение пыльников через 4 суток хранения солосьев при 4-6 С.

Показано, что доля влияния генотипов (22,6%) превышает влияние длительности периода холодовой предобработки (11,4%). )днако взаимодействие "генотип-холодовая предобработка" доставляет 31,1% общей вариабельности.

Пыльники пшеницы обычно культивируют при 25-28 градусах. 3 своих исследованиях мы увеличивали температурный диапазон до 31 градуса. Максимальный выход эмбриоидов получен при 28 градусах, а для индукции каллусов оптимальной является 31 градус. Двухступенчатая схема (31—>28 градусов) у большинства изученных сортов пшеницы позволила увеличить выход

эмбриоидов в среднем в 1,4 раза, хотя для сорта Новосибирска* 22 при 28 градусах получено в 4,2 раза больше эмбриоидов, чек при двухступнчатой схеме. Увеличение температуры культивирования приводило к снижению выхода зеленых регенерантов.

Сравнение режимов инкубации пыльников свет/темнота показало преимущество культивирования в темноте для большинства генотипов как по частоте индукции эмбриоидов, так и по выходу зеленых регенерантов.

Несмотря на значительное влияние взаимодействия "генотип-внешняя среда" на изменчивость частоты эмбриогенеза, культивирование пыльников в темноте на среде mN6, содержащей 2,4-Д (0,5-0,8 мг/л), с использованием двухступенчатой схемы (31->28 градусов), позволило получить в среднем по изученным генотипам максимальный выход эмбриоидов и зеленых регенерантов.

4.1. Изучение условий регенерации пыльцевых эмбриоидов

Сравнение режимов регенерации эмбриоидов (комнатные условия и климакамера) показало, что при культивировании эмбриоидов в климакамере увеличивается частота регенерации как зеленых проростков (с 12,7 до 22,9%), так и альбиносов (с 2,3 до 3,4%). Пониженная температура и высокая освещенность в климакамере приводят к уменьшению геммогенеза, ризогенеза, каллусо-генеза и снижению частоты некроза эмбриоидов.

При культивировании эмбриоидов на жидкой MC среде наблюдалось увеличение частоты регенерации зеленых проростков в 1,06-2,0 раза. Культивирование эмбриоидов на жидкой реге-нерационной среде приводит к ускорению развития у регенерантов как побегов, так и корневой системы. Впоследствие такие реге-неранты после их пересадки в почву лучше приживаются, что позволяет значительно повысить выход регенерантов, давших семенное потомство.

4.2. Характеристика дигаплоидных растений пшеницы

Для использования дигаплоидов пшеницы в качестве исходного селекционного материала необходимо изучение их качественных и количественных показателей. Анализ 66 дигаплоидов пшеницы позволил отобрать 13 перспективных линий, обладающих рядом хо-

зяйственно-важных признаков.

Анализ дигаплоидов по элементам структуры урожая показал, что четыре дигаплоидных линии (ДГ 52. ДГ 53, ДГ 54 и ДГ 58-1). полученные от донорской линии Новосибирская 22 х Партизанка, отличаются более продолжительным периодом "всходы-колошение". Упомянутые дигаплоидны линии отличаются от донорской линии увеличением длины главного стебля на 1,1-11,5 см, уменьшением длины главного междоузлия на 6,2-13,4 см и длины главного колоса на 17-24 мм. Увеличение количества продуктивных стеблей у ДГ - линий привело к увеличению общего количества зерен и уменьшению массы 1000 зерен. Выделяется линия ДГ 58-1, превосходящая донорскую линию по урожайности на 33,4%.

Дигаплоидные линии ДГ56 и ДГ57 также превосходили донорскую линию (Лютесценс 101 х Гибрид 0583) по урожайности на 67,7% и 37. 6% соответственно. Они превосходили исходную линию по числу продуктивных стеблей, по длине главного колоса, по числу колосков в колосе, по числу зерен в колосе и на растении в целом, а также по массе 1000 зерен (табл. 3).

Таблица 3

Характеристики дигаплоидных линий мягкой пшеницы, 1995 г.

1 1 Период 1 |Уро- 1 1 Число 1 1 1 I Масса|Число|Масса

Генотип 1 всходы- |жай- |колос- |зерна|зерен|1000

1 колошение. |ность. 1 ков |коло- коло- зерен

1 | сутки |г/кв.м|колоса 1 1 ла, г | са г

1. ДГ 52 49 304 17,8 1, 0 33,3 32,4

2. ДГ 53 49 346 18.4 1.0 32,9 . 31,9

3. ДГ 54 53 306 17,4 0,9 30.5 28.8

4. ДГ 58-1 51 427 18.0 1,2 36,8 32.6

5. Исходная линия

(Новосибирская 22 х

х Партизанка) 42 320 18,4 1,3 31. 2 42.3

6. ДГ 56 47 406 20,7 1,6 36.6 44.2

7. ДГ 57 46 333 19.4 1,5 34,8 43,9

8. Исходная линия

(Лютесценс 101 х

х Гибрид 0583) 46 242 17,4 1.5 32,8 40.1

НСР 0,05 1, 1 17,5 0.95 0.12 1,71 1.97

Таблица 4

Характеристики качества зерна дигаплоидных линий пшеницы, 1995 г.

Дигаплоидные линии и i |Стекло- - 1 Содержание i i Качество! Сила | Упру-

их происхождение |вид- 1 - клекови- 1 муки,1 гость

|ность, 1 белка,|клей- ны, 1единиц1 теста,

1 % 1 * кови- единиц 1 1 мм

1 1 i ны, % 1 1 i i

Новосибирская 22 (стандарт) 47 12,29 22,4 65 343 142

ДГ 44 (Иртышанка 10 х Сибирская 65) 85* 14,39* 35,0* 60* 850* 154*

ДГ 46 (Альбидум 559) 50 16,13* 29,8* 85 205 92*

ДГ 39 (Лютесценс 521 х Новосибирская 67) 50 12,44 25,4 77 230 83*

ДГ 7 (линия К12) 50 1.6,13* 29,8* 85 205 92*

ДГ 35 (Н78-1004 х Сибирская 65) 54 13,09 32,0* 75* 373* 117*

ДГ 51 (Новосибирская 22 х Партизанка) 34 12,71 20,5 60* 471* 154*

ДГ 52 (Новосибирская 22 х Партизанка) 60* 12,30 24,1 60* 422* 154*

ДГ 53 (Новосибирская 22 х Партизанка) 50 12,23 24,0 62* 750* 154*

ДГ 58-2 (Новосибирская 22 х Партизанка) 60* 13,36 27,6 65* 850* 154*

ДГ 58-1 (Новосибирская 22 х Партизанка) 60* 13,73 24,4 48* 389* 154*

ДГ 57 (Лютесценс 101 х Гибрид 0583) 75* 12,56 26,4 67* 850* 154*

Требования для сильной пшеницы >60 >14,00 >28,0 45-75 >300 >80

Примечание: * - по биохимическим показателям линии соответствуют требованиям, предъявляемым к сильной пшенице

- 15 -

Биохимический анализ качества зерна показал. что дигаплоидные линии пшеницы по содержанию белка и клейковины значительно превосходят сорт-стандарт (Новосибирская 22). Особо выделяются линии ДГ44, ДГ7, ДГ58-1 и ДГ58-2. которые имеют показатели сильной пшеницы и их можно использовать в селекционном процессе как доноры высокого качества зерна и урожайности (табл. 4).

ВЫВОДЫ

1. Частота андрогенеза яровой мягкой пшеницы зависит от генетической конституции исходного материала, состава питательной среды и многочисленных факторов внешней среды. Обнаружено значительное взаимодействие между генотипом и факторами внешней среды.

2. Модифицированная среда mN6, содержащая 1/3 основных солей среды N6. 10%-ный водный экстракт картофеля и 0,50, 8 мг/л ауксина 2.4-Д, позволяет получить максимальный выход пыльцевых эмбриоидов.

3. Показано, что ауксин 2,4-Д является одним из главных внешних факторов, определяющих спорофитный путь развития микроспор. Выявлена зависимость андрогенеза от уровня 2,4-Д и ки-нетина.

4. Выявлены генотипические различия мягкой пшеницы по влиянию холодовой предобработки побегов на индукцию пыльцевых эмбриоидов. У линии Сибирская 65 частота эмбриогенеза снижается под воздействием холодовой предобработки.

5. Установлено влияние на андрогенез картофельного экстракта и аминокислоты глутамина. Установлено стимулирующее влияние на индукцию пыльцевых эмбриоидов 0,5% активированного угля и жидких питательных- сред. Показана возможность замены агара 1% гидролизованным кукурузным крахмалом.

6. Выявлена зависимость андрогенеза от освещенности и температуры, а также взаимодействие этих факторов с генотипом.

7. Установлено, что культивирование эмбриоидов при температуре 10-15 С повышает частоту регенерации. Применение жидкой регенерационной среды повышает скорость развития регенерантов.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

1. Васильев C.B. Практические аспекты применения достижений биотехнологии в растениеводстве // Сборник науч. тр. "Ре-комбинационная селекция растений в Сибири" /ВАСХНИЛ, Сиб. отд-ние.-Новосибирск, 1989.-С. 92-100.

2.Васильев C.B. Ускоренное получение гомозиготных линий яровой мягкой пшеницы метолом культуры аыльников //Сборник науч. тр. "Рекомбинационная селекция растений в Сибири"/ВАСХНИЛ, Сиб. отд-ние, - Новосибирск, 1989. - С. 100-105.

3.Васильев C.B. Влияние генотипа яровой мягкой пшеницы на андрогенез в культуре in vitro // Тез. докл. Всес. науч.конф. с.-х. биотехнол. - Целиноград, 1991. - С. 61-62.

4.Васильев C.B. Определение оптимальных параметров культивирования пыльников пшеницы в культуре in vitro //Тез.докл. ген.-селекц. школы "Генетические ресурсы и эффективные методы создания нового селекционного материала сельскохозяйственных растений". -'Новосибирск. 1994,- С. 12-13.

5.Васильев C.B. Зависимость андрогенеза яровой мягкой пшеницы от состава индукционной среды и оптимизация условий регенерации пыльцевых эмбриоидов // Сборник науч. тр. /. РАСХН. Сиб. отд-ние. - Новосибирск, 1996. - С. 58-61.

6.Васильев C.B. Влияние активированного угля и жидкой индукционной среды на андрогенез и регенерацию гаплоидных растений мягкой пшеницы (Triticum aestivum L. ) // Сборник науч. тр. / РАСХН, Сиб. отд-ние. - Новосибирск. 1996. - С. 53-57.

7.Получение дигаплоидных линий пшеницы для создания исходного селекционного материала// Адаптивный подход в земледелии. селекции и семеноводстве сельскохозяйственных культур в Сибири: Мат. науч. конф. по растениеводству, селекции, земледелию и охране окружающей среды (г. Красноярск, 23-24 июля 1996 г.).-Новосибирск. 1996.-С. 17-18.

8.Васильев С. В. Оптимизация андрогенеза мягкой пшеницы: влияние ориентации, освещенности и температуры культивирования пыльников // Мат-лы науч. конф. поев. 85-летию Синягина И.И. / РАСХН. Сиб. отд-ние, - Новосибирск, 1996 (в печати).