Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Комбинированное действие химических мутагенов, гамма-лучей и ПАБК на яровой ячмень при создании селекционного материала

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Комбинированное действие химических мутагенов, гамма-лучей и ПАБК на яровой ячмень при создании селекционного материала"

УКРАИНСКАЯ АКАДЕМИЯ АГРАРНЫХ НАУК

УКРАИНСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА 1ШЧКО-ИССЛЕДОВАТЕЛШШй ИНСТИТУТ РАСТЫЛМЮДСТВА, СЕЛЕКЦИИ И ГЕНЕТИКИ имени В.Я.ЮРЬЕВА

На правах рукописи . ШАХЕРЛЙ МОХЛЕС ЗАХИР

УДК 631.528:633.16

КО.ШИНИРОВАННОЕ ДЕЙСТВИЕ ХИМИЧЕСКИХ МУТАГЕНОВ, , ГАША-ШЧЕЙ И ЛАЕК НА ЯРОВОЙ ЯЧМЕНЬ ПРИ СОЗДАНИИ ИСХОДНОГО СЕЛЕКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

06.01.05 - селекция и семеноводство

Автореферат .

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Харьков - 1992

Диссертация выполнена в Харьковском государственном аграрном университете имени В.В.Докучаева

Научный руководитель - кандидат сельскохозяйственных

наук, профессор ПРОСКУИШН Н.В. .

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор, Заслуженный деятель науки и техники Украины, лауреат премии иы.В.Я.Юрьева МАНЗШ В.Т.

кандидат биологических наук, доцек» . ШЕРЕШЕВСКАЯ Ц.м/'

Ведущее предприятие - Донецкий институт агропромышленного производства

Защита состоится " " 1992 года в

13 часов на заседании специализированного совета К 020.22.01 при Украинском ордена Ленина научно-исследовательском инстиг туго растениеводства, селекции и генетики имени В.Я.Юрьева.

310006, г.Харьков, Московский проспект, 142.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Украинского НИИ растениеводства; селекции и генетики иы.В.Я.Юрьева

Автореферат, разослан " - - " ■ ССН'Г-^ьуС- 1992 года

Ученый секретарь-, спо ..кализированного совета

I.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРНОЗГСА РАБО'Ш

Актуальность темы. Применение методов экспериментального мутагенеза в селекции с.-х. культур является перспективным при созданчи сортов с комплексной устойчивостью к полеганию, болезням, неблагеприятным условиям сроды, с зьгоким качеством эерна, зысонсуролаГмых ц короткостебельньь . С этой целью необходимо дальнейшее доуч-здае закономерностей мута-ционно.! лзминчивости, разработка меуоцических направлений при активном использовании модифицирующих факторов на фоне высокоактивных химических мутагенов и ра^я-луче?. Цель и задачц исследований. Деда доследований - изучение влияния мутагенов и биологически дкивгой парааминобецзойной шалоты (ПАЖ) аа изменчивость ячмеад в первом (М^), втором

и трэтгем (№3) поколениях я получение нового исходного материала для селекционной рабогя, Исходя из цели, бшга поставлены следующие задачи:

- Изучать влияние мутагенов и ПАШ на частоту хромосомных нарушиний в митозе клеток корневой меристемы проростков в Мр

- Изучить влияние химических мутагенов, гамма-лучей и их совместных комбинаций с ПАБК на рост и развитие растений различных сортов ячменя в М-р

- Исследоэать частоту а спектр макро- и шкромутаций у сортов ячменя в ¡А^ и изучить наследование этих изменений в Цд*,

- Установить путём исследования поколений и наиболее генетически активные мутагены и дозы и их сочета.шя с ПАШ. Отобрать и оценить морфологические и другие типы мутаций;

- Исследовать изменчивость содержания челка и лизина в зерна лешй и «мутантов ячменя;

- Изучить уровень изменчивости сложных признаков по генерациям в зависзшости от мутагенов и доз' и возможность идентификации мутантов по этим признакам;

- Провеота акатош-датспогичеокое изучение некоторых мутант-ни форм.

Новизне исследований. Впервые изучеьа эффективность химических мутагенов НЭМ, НШ, ЭИ, ДАБ, ДЙО и 1а(жа-лучей в совмест- ' нем применение с модификатором ПАЕК на яровом ячмене сортов Харьковский 74 и Одесский 100. Размотана оринмальная схе\;а изучения изменчивости и наследования количественных Примаков

в разных мутантных поколениях с помощью коэффициентов феноти-шческой удалённости, вариации и ассоциации. Отработана люто-дика отбора мутантных линий ячменя по содержанию белка и лизина в зерне на фоне гетерогенной популяции. Проведен аиатомо-цитологическик анализ мутантных форм.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на: научной конфзрбяции профессорско-преподавательского состава ХГАУ ич.В.В.Доз^чаева (Харьков,1991,1992 гг.)¡научной конференции совета молодых ученых и специалистов TUXA (Москва, 1991 г.).

Обьём и структура диссертации. Диссертация изложена на 171 странице машинописного текста и состоит из введения, восьми глав, выводов, предложений для селекционной практики, списка использованной литературы и приложений. Работа содерашт 27 таблиц, 8 рисунков и 32 таблицы приожеиий. Список использованной литературы включает 294 источника, в том числе 62 работы иностранных авторов.

■ 2. УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Экспериментальная часть работы проведена в I989-I99I гг. на опытном поле Харьковского ГАУнм.В .В .Докучаева.

Университет находится в восточной части Лесостепи Украины. Цочва опытного поля - мощный структурный чернозём на глинистом карбонатном лёссе. -.

Погодные условия в годы проведения-опытов различались по .температурному режиму и условиям увлажнения. Средняя многолетняя годовая сумма осадков составляет 500 им. Накопление влаги в почве происходит главным образом за счет осенне-зимних осадков. Сумма эффективных температур по многолетним данным составляет 2700°. -

. В исследованиях использованы два сорта ярового ячменя раз-ровидностй ну тане, .различные по морфобкологическим свойствам и происхождению: Харьковский 74 и Одесский 100.

Семенной материал получен от Украинского НИИ растениеводства, селекции и генетики им .В .Я .Юрьева. Химическими мутагенами семена обрабатывали в ХГАУ на кафедре генетики, селекции и семеноводства. ' • • ;

Семена указанных сортов подвергали воздействию хтотеских мутагенов в концентрациях: нитрозометилмочевина (НИМ) 0,0025; 0,005; 0,01 и 0,02$, нитрозоэтилмочевина (НЭМ) 0,006;, 0,012; 0,025 и 0,05$, этшшнкмин (ЭИ) 0,0025 ; 0,005 ; 0,01 И 0,015$,

диэтиосульфат (ДЭС) 0,05; 0,1 и 0,2%, 1,4-бис-диазоацетилбутан (ДАБ) 0,05; ОД и 0,2%. Семена зачачияати н растворах мутагенов в течение 12 часов, 'затем промывали в водопроводной поде и подсушивает. Контролем служили семена, замоченные в воде.

Гатаа-лучи применяли в дозах 5, 10 и То ;:р. Облучение

семян проводил! в лаборатории рада анионной генетики Института биофизики АК СССР. Контроль - необлученные семена.

Обработку семян модификатором парааминобензойной кислотой (ПАЖ) в концентрации 0,01 и 0,05% проводили послэ замачивания их в растворах мутагенов и облучения гамма-лучах!.

В первом поколении проводили фенологические наблюдения, определяли полевую всхожэсть и выживаемость растений, учитывали морфологические аномалии и стерильность растений.

Для лабораторных цитологических исследований использолали 200 семян каздого варианта у сорта Харьковский 74. Семена проращивали в чашках Петри. Проросшие корешки дайкой 3-5 мм фиксировали в уксусном алкоголе (сгэсь трёх частей спирта и одной части ледяной уксусной кислоты). Продолжительность ¿ексгодш 12 часов. Хранили корешки в 70^-ном спирте. Готовили временные ацетокармиповые препараты. Препараты рассматривали под световым микроскопом типа ШМ-3. Учитывали хромосомные нарушена з анафазах митоза. Для э':ой цели просматривали 1000 анафаз в каждой варианте. В общей сложности было просмотрено 41000 анафаз.

Для изучения аномалий в мейозе фиксировали колосья на стадии микроспсрогенеза. Готовили временные ацетилкарминовые препараты пыльников.

Для получения второго мутантного поколения посев проводили целыми колосьями из расчета 24 колоса на I м2. В течение всего периода вегетации проводили учет хйорофнльных, сторилытах и морфсф!гиол'.огических мутаций.

Растения с изменёнными признаками описывали, э'.иотроваш И убираш отдельно. Проводила подсчет случаев мутаций на 100 семей. Семена изменённых растений высевали для изучения.характера наследования в

Анализ изменчивости количественна признаков проводили пу- ■ тём вычисления дисперсии и коэффициентов вариации (V ), стенотипической удслйнности (КФУ) и ассоциации (КА) в Мр Мг, и Для выявления различий между отделывай варианташ ошг-ов попользовали показатель НОР. Вое вычисления проведены на герсо-нальном компьютере по мстодике'П.Ш&туна (1204).

Биохимический анализ зерна ячменя на наличие белка и лизина проводили в технологической лаборатории УШМРСнГ им.Б.Я.Юрьева и лаборатории vaccoBicc анализов ХГАУ. Для этой цели анализировать индуцированные мутанты а также 45 линий по сорту Харьковский 74 и 47 линий по сорту Одесский 100, отобранных подряд из вариантов НЭМ 0,012; 0,025 и 0,05$ в Mj.

Анатэмичоские признаки у мутантов изучали по методике H.A. Ильинской-Центилович (1962).

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

ВЛИШШЕ МУТАГЕНОВ И ПАЕК IIA ХРОМОСОМНЫЙ АППАРАТ, РОСТ И

РАЗВИТОЕ РАСТЕНИЙ В Mj '

В Mj химические мутагены и гамма-лучи оказали влияние на хромосомный аппарат ячменя, нарушив ход митоза в корешках проростков. Частота нарушение хромосом под действием всех мутагенов была примерно одинаковой. Вместе с тем, отмечены различия в действии разных дозировок мутагенов. Повышение дозы воздействия приводит, как правило, к увеличению частоты хромосомных нарушений (табл.1). Основными типами нарушений были фрагменты и мосты. Дополнительная обработка ЩЕК почти во всех случаях достоверно снижала частоту хромоеомных нарушений. Более существенным это снижение было на фоне гамма-лучей в вариантах с более высокими дозами облучения (10 и 15 кр). Здесь уровень нарушений хромосом снизился под действием ПАЕК в 2-2,5 раза.

Математическая обработка данных опыта показывает достоверность влияния на хромосомный аппарат вида мутагена, ПАЖ и их концентраций.

Полевая всхожесть, выживаемость и фертильность изменялись под воздействием химических мутагенов и гамма-лучей по большинству вариантов обработки. Причем, сказалось влияние как мутагенов и их дозировок, так и сортовых особенностей ячменя. С увеличением концентрации химических мутагенов и гамма-лучей полевая всхожесть семян у обоих сортов снижалась. По угнетающему действию на полевую всхожесть оею л сорта Харьковский 74 мутагены в порядке возрастания можно расположить следующим образом; ЭИ, ДЭС, ДАБ, гамма-лучи, НММ, НЭМ, а у сорта Одесский 100 - соответственно: НЭМ, гамма-лучи, ДАБ, ДЭС, НММ, ЭИ. В целом, у Харьковского 74 полевая всхожесть в среднем по мутагенам составила 64,95$, у Одесского 100'- 63,55$, на контроле -7*7,4 и 71,0$ соответственно.

Табл.ща I

Частота и спектрабзрраций хромоссч, индуцированных мутагенами и ПАНС з клетках корегакоз ячменя, % Сор™ Харьковский 74

Вил и лоза ¡Общее ко-: _ Спектр,,аберраций___

чпчттрйртния :личество : фраг- : у: ос ты: трат*- :отота-:друше

-эи^ъыывчл., аберраций;Менты: :менты л:вашт :

/с : : : гмосты : :

Без обрабогки-

контроль 0,2 0,2 - - - -

НЭМ 0,012 5,6 1.6 2,6 - 1.2 0,2

НЭМ 0,012 + ;1АБК 3,4 С,6 1.4 - 1.0 0,4

КЭМ 0,025 6,6 2,0 3.0 0.2 1.4 -

НЭМ 0,025 + ЛАБК 5,2 1,4 1.8 • 0.4 1.4 0,2

НЭМ 0,05 10,0 2,8 5,6 - 1.4 0,2

НЭМ 0,05 + ПАШ 6,2 2,0 3,4 - 0,8 -

ЭИ 0,005 5,0 1.2 1,2 - 1.2 1,4

ЭИ 0,005 + ПАЕК 3,6 1.6 1,4 - 0,6 -

ЭИ 0,01 5,8 2,0 3,2 - 0,6 -

ЭИ 0,01 + ПАШ 4.4 1.2 2,2 - с,6 0,4

ЗИ 0,015 6,0 Г,8 3,2 - 1.0 -

ЭИ 0,015 + ПАЕК • 3,4 1.2 '1,6 0,2 0,4 -

Гамма-лучи 5 ко 4,1 1.0 1,3 0,2 0,8 0,3

5 кр + ПАШ 2,7 0,8 0.8 0,3 0,4 0,4

10 кр 4,6 0.8 1.6 1.3 0,8 0,1

10 кр t- ПАШ 1.6 0,3 0,5 0,3 0,5 -

15 кр 7,2 2,2 1,8 1,6 1.4 0.2

15 кр + ПАШ 2,6 0,6 0,8 0,7 0,5 -

Н№С05 1,3

Нт;зкие концентрагаш химических мутагенов сказала спилулирую-щее действие на вьгпшаемсть растений, а гысокие - у"нета»ыее. Гамма-лучи при всех дозах действовали га вшивае.\;0С1Ь угнетамцо.

По степени угяетаовего действия на в&кавеемооть р:';стени{; сорта Харьковом^ 74 .фгагепн располагаются следуют« образе м: КЗМ, ДАБ, ДЭ0, ЭИ, Я5Ж1, гашч-л/чл, а у сорта Одчозгсп? ЮС -ДЭС, ДАБ, ШЛЛ, cll, IC.Í.I, гамма-лучи. Еолы'рто срсднюю .¡о роем tмутагенам ьюыв&гкочтй имел сорт ОдосокеЙ 100 - 84,115%, доскс.тъ-ко «х-ньшуи Харьковом "4 - S0,73?.

Одним к» показателе!' попрекдзиш rs:io«t4Gcnur .aotf * явля-

етая'снижение фертильности растений в Llj.Мутагены в высоких концентрациях снижали фертильность колосьев сильнее, чед! мутагены в низких концентрациях. Отмечены сортовые различия в реакции сортов на мутагены. В целом у сорта Харьковский 74 показатель фертильности колосьев был меньше, чем у сорта Одесский 100.

• Для получения мутационных изменений и выявления возможного модифицирующего действия ПАЕК.на всхожесть, выживаемость и фертильность ячменя, нами были проведены опыты, в которых семена сортов ячменя Харьковский 74 и Одесский 100 обрабатывали мутагенами НЭМ , ЭИ. и гамма-лучами с последующей их обработкой ПАЕК. Полученные данные позволяют говорить в основном о положительном эффекте, полученном от совместного применения мутагена и ПАЖ;.

■ПАЕК в обеих-концентрациях (0,01 и 0,05$) повышала всхожесть; семян сорта Харьковский 74 во всех вариантах опыта, а у Одесского-100 не оказала заметного действия на этот показатель (табл.2). В целом, дополнительная обработка семян ПАЕК дала повышение, полевой всхожести у Харьковского 74 на 9,1 и у Одесского 100 - на 3,7% по сравнению с контролем. Таблица g

Совместное действие мутагенов и ПАЕК на полевую всхожесть семян ячменя в Мр$.

%таген,$

Харьковский 74

Одесский 100

Без об- :0бработано ПАБК:Без об- :Обработано ПАЕК

работки :—-----------:работки :-------------—

ПАЕК : 0,01$ : 0,05$ :ПАЕК : 0,01$ : 0,05$

Без обработки- 77,4 71,0

контроль - - -

НЭМ 0,012 63,0 66,9 62,0 79,4 : 74,2 83,0

0,025 61,6 ■ 64,0 88,0 ' 76,6 75,8 68,2

0,05 44,0 63,4 62,8 75,6 • 78,7 > 76,8

ЭИ 0,005 70,0 72,0 74,6 61,6 61,0 64,6

0,01 69,0 78,4 72,5 59,4 65,2 65,4

0,015 53,2 84,8 70,4 32,6 58,4 60,4

Гамма-лучи

5 кр 83,2 . 84,2 87,0 89,0 81,0 86,2

10 кр 84,0 85,8 87,2 82,0 83,4 84,4

15 кр 27,8 33,0 38,6 28,2 30,2 37,4

Hí%)5 ■ 3,8 2,3 2,3 . 3,6 2,4 2,4

Дополнительная обработка ЛАЖ повышала у болышнства вариантов выживаемость растений. Положительный эффект- ПАБК по этому показателю на фоне хилических мутагенов выше, чем на фоке гамма-лучей. Реакция обоих изучаемых сортов на совместную обработку по показателю выживаемости была примерно одинаковой.

Фертильностз колосьев ячменя при обработке семян мутагенами совместно с ПАБК в абсолютном большинстве вариантов быта выше, "ем при обработке чистым мутагеном. В целом фертильность колосьев под действием мутагенов без дополнительной обработки и с та-говой составила у сорта Харьковский 74 77,9 и 83,3$, у Одесского 100 - 59,3 и 72,7$,

Математическая обработка данных опыта показала достоверность действия модификатора, мутагенов и их концентраций, а также взаимодействия этих факторов на полевую всхожесть, выживаемость и фертилъность растений ячменя.

ИЗМЕНЧИВОСТЬ ЯЧ1ШМ В }¿2 ПОД ДЕЙСТВИЕМ МУТАГЕНОВ И ПАЕК

В М2 общая частота изменений у изучаемых сортов в большинстве случаев зависела от вида, дозы мутагенов и особенностей сорта. Значительная разница наблюдалась в действии различных доз мутагенов. В цатол», количество изменённых семей увеличивалось с повышением концентрации мутагенов. Наибольший эффект оказали самые высокие дозы воздействия. В нашем опыте самым эффективным мутагеном по частоте изменений был НЭМ.

Частота изменений при совместном 'применении мутагенов и ПАБК была више по сравнению с вариантами без ПАБК (табл.3). Наибольшая частота изменений получена у сорта Харьковский 74 в варианте НЭМ 0,05$ + ПАЕК 0,01$ (44,6$), а у сорта Одесский 100 - в варианте НЭМ 0,05$ + ПАЖ 0,05$ (50,0$).

В Jjíg выделен?! мутации: хлорофильные, стерильные, морфофизи-ологическио, в том числе селекцп'онно ценные. Морфофизиологиче-ские мутации в опыте составили 24,7$ от общего количества мутаций. У сорта Харьковский 74 их было больше, чем у Одесского 100. У обоих сортов более эффективными мутэгена'йи в индуцировании морфофизиологических мутаций бшш НЭМ и ЭИ.'Наибольшее разнообразие изменений наблюдалось после воздействия НЭМ, вызвавшей у сортов Харьковский 74 и Одесский-ICO соответственно 24 и 22 типа изменений. .i

Под действием ПАЕК увеличивалась относительна1: частота оояз-локяя морфофизиологичеегкх мутадай с одновременным уменьшением дола ;слоро'ГсШЬН1Г-: к стерильных vyTaujiíi. Наибольшее количество

полезных изменений при использовании ПАЕК было на фоне НЭМ.

Совместное действие мутагенов и ПАБК на частоту Таблица ^ изменений в у ячменя, %

Харьковский 74 :

Мутаген

Одесский 100

Без об-Обработано ПАЕК :Без об- Обработано ПАБК

Р'ботки:-------------—:работки :--------------—

ПАЕК : 0,0155 ; 0,05$ : ПАЕК :0,01^ : 0,05$

НЭМ 0,012 24,8 31,6 22,8 22,6 29,2 24,3

0,025 26,5 25,1 27,1 34,4 31,7 34,6

. 0,05 39,5 44,6 32,0 35,8 30,0 50,0

ЭИ 0,005 16,5 22,5 22,8 18,6 1 19,5 14,4

0,01 17,2 18,0 32,8 23,1 51,5 31,2

0,015 29,8 27,1 17,9 28,1 28,2 22,1

Гамма-лучи

5 кр 21,4 19,0 25,0 8,9 .8,4 16,1

10 кр 30,7 16,9 21,4 17,9 14,4 12,3

15 кр =36,6 32,9 33,3 18,3 30,7 28,5

нср05 2,8 3,6 2,8 2,9 3,8 3,5

Дисперсионный анализ данных о количестве'мутаций в опыте с совместным применением мутагенов и модификатора по изучаемым сортам показал достоверность влияния на этот показатель влда мутагена, модификатора и их концентрации.

НАСЛЩОВАШЕ ПРИЗНАКОВ, ИВДУЦЯРОВАННЫХ МУТАГЕНАМИ И ПАЕК

ВМд

В в 1991 г. изучалось 2735 семей, изменений подтвердилось 384 или 14,094.

В М3 в основном сохранились закономерности, отмеченные в ¡А,. Общая частота мутаций была разной в зависимости- от вида му-таганов, 1ос концентраций и от особенностей сорта. Наиболее эффективными мутагенами у сорта Харьковский 74 были НЭМ и гамма-лучи, давние в среднем 15,7 и 13,8$ мутаций, а у сорта Одэс-киС 100 - НЭМ и ЭИ - 16,3 и 13,5$ соответственно. Менее эффективными мутагенами были: у Харьковского 74 - ДЭС, у Одесского 100 - ДАБ.

Увеличение дозы воздействия не всегда приводило к достоверного изменен?» частоты мутаций, особенно у сорта Одесский 100. В полом в отмечено сукекие спектра ж снижение частоты мутаций

по сравнению с поколением "о • По количеству изменённых ссмеЧ на первом месте оказался сорт Харьковский 74 (15,6$), у Одесского 100 - 11,6$.

В опыте с совместным действием мутагенов и ПАЕК выход мутаций у обоих сортов в большинстве вариантов увеличился. Общая частота ¡лутаций была больше при использовании высоких концентраций мутагенов. У Харьковского 74 почти все варианты с химическими мутагенами и с дополнительной обработкой превысили по выходу мутаций варианты без ПАШ. У сорта Одесский 100 достозер--но положительное влияние ПАЕК на выход мутаций бшо только на фоне мутагена ЮМ в концентрации 0,012 и 0,05$.

На фоне гамма-лучей ПАЕК существенно повысила выход мутаций в вариантах с дозами 5 и 15 кр у сорта Одесский 100 и не оказала достоверного влияния на выход мутаций у сорта Харьковский 74.

В полностью наследовались такие-изменения: многорядный ' колос, эректоидн, гладкие ости, триаристата, интермедиум, без воскового налёта, удлинённые колосковые чешуи. Частично стерильные форш наследовались примерно наполовину, в меньшей степени - рыхлый и удлинённый кал ос, позднеспелые форш. Не подтвердились такие изменения: укороченный колос, круглые зёрна, мелкие зёрна, изменённая форма зерна, карлик, широкий лист, сильное кущение,-ветвление колоса, волнистые ости, утолщенный стебель. ,'-..'

Часть выделенных мутантов в Mj не оставалась константной. У ряда мутантных семей наблюдалось растепление на исходную фот- • му, мутант и промежуточную форму. '

ИЗМЕНЧИВОСТЬ СОДЕРЖАНИЯ БЕЛКА И ЖЖНА В ЗЕРНЕ ЯЧМЕНЯ

Для изучения изменчивости содержания белка и лизина'л) зерне были взяты варианты с мутагеном НЭМ. Содержание белка и лизина в семьях Мд измзнялось в зависимости от дозы мутагена (табл.4). Среднее (х) содержание белка в зерно у Одесского 100 при всех концентрациях мутагена было на уровне контроля, у Харьковского 74 оно понизилось при воздействии НЭМ 0,012$. Однако показатель изменчивости ( v) этого признака у чобоих сортов имел по сравнению с контролем повышенные значения. Наибольшее значение этот показатель имел у Харьковского 74 в варианте с'концентрацией 0,012$, существенно снизившей среднее содержание белка.

Среднее значение показателя содержания'лизина в б_'лке пре-

выпало среднее значение его в контроле, у Одесского 100 - было на уровне контроля. Одновременно показатель изменчивости этого признака бал у обоих сортов повкшешшм. Наибольшее значониз этого показателя имели варианты, подвергнутые воздействию НЭМ 0,01252 (Харьковский'74) и 0,05? (Одесский 100). Та(5лица 4

Изменчивость содержания балка в зерне и лизина в б&яко в Мд у сортов ячкзня в зависимости от концентрации НЭМ

"ьелок

Лизин

дая КЭШ, % : 5 • £х ' | У - : X ' ; яг ; V

Харьковский 74

Без обработка-контроль "п,35 1,46 12,86 3,42 0,41 12,10

0,012 8,76 0,45 51,26 4,59 0,49 10,66

0,025 10,37 1,47 14,14 3,82 0,84 22,10

0,05 11,42 0,91 17,94 3,50 0,57 16,25

Одесский 100

Контроль 9,59 0,46 14,80 4,22 0,42 10,02

0,012 9,00 0,47 15,17 4,37 0,53 12,13

0,025 9,90 0,50 15,02 4,01 0,41 10,25

0,05 10,10 0,67 . 16,64 3,93 0,39 19,92

Распределение линий по содержанию белка в зерне ячменя сорта Харьковский 74 показывает размах изменчивости данного признака под действием НЭМ. Он намного шире, чем у контроля. У всех вариантов чаше других встречались растения с содержанием белка в . интервале от 8,8 до 10,1%. 7 сорта Одесский 100 проявилась такая же закономерность. Чаде встречались значения, имеющие от 9,1 до 10,05? белка. Варианты с мутагенной обработкой превысили по этому показателю контроль на 6,4%. НакЗояьпее число растений в указанном интервале получено в вариантах с НЭМ 0,012 и 'НЭМ 0,025$.

Изменение содержания лизина в белке семян ячменя сорта Харьковский 74 после воздействия мутагенами показывает, что самая высокая частота приходится на растения с содержанием лизина в белка в пределах.3,8-4,1% (вариант НЭМ 0,025/5). У сорта ОдессклЙ 100 самая высокая частота встречаемых растеши! с различным содержанием лизина в белке наблюдалась после обработки их семян мутагеном НЭМ в концентрациях* 0,012 г. 0,025$: 4,1-4,3 и 3,9-4,1 соответственно.

Таким образом, с помощью химических мутагенов удаётся значительно расширить генетическую изменчивость качества зерга, отобрать улучшешше по этому признаку фор!:.ы.

Анализ мутантных форм Щ ярового ячменя, полученных от сортов Харьковский 74 и Одесский 100 показан, что большинство мутантных форм в Mg превысили контроль по содержанию белка, особенно многорядный мутант (НЭМ 0,025 ПАБК 0,05$), а также эректоид (ЭП 0,015 + ПАШ 0,01$), превысившие контрать на 2,2 и 2,5$ соответственно. По содержанию лизина в белке все мутан--ты бшги на уровне контроля.

ИЗМЕНЧИВОСТЬ МУТАНТОВ ЯЧМЕНЯ РАЗНЫХ ПОКОЛЕНИЙ ПО

КОМПЛЕКСУ ХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРИЗНАКОВ

Изучение индуцированной мутационной изменчивости ряда хозяйственных признаков ячьюня сорта Харьковский 74 проводили по фе-нотипическому их проявлению путём вычисления коэффициента фено-типической удалённости растений Mj к контролю. Химические мутагены разных концентраций и ПАЖ по-разному влияли'на количест--вешше признаки ячменя (рис.). Так, положительное влияние на признаки растений в Мт оказали НЭМ и ЭИ в низких и средних концентрациях с ПАЕК,'особенно в варианте ЭИ 0,005 + ЧАЕК 0,01$, цце КФУ был самым высоким. Гамма-лучи оказали существенное влияние на комплекс.количественных признакез только в варианте с дозой 10 кр. Варьирование К<1У в отрицательном и положительном направлениях было более существенным в вариантах с химическими мутагенами и ПАБК в сравнении с гамма-лучами и ПАЕК. Большая фенотипическая удалённость, вызванная у растений ячменя-под действием ;.'утаге.;ов, говорит о том, что они имеют достаточную генетическую разницу по сравнению с исходным сортом.

В наших исследованиях ставилась также задача проследить изменчивость количественных признаков у мутантпых линий и дать оценку этой изменчивости в период феногипической стабилизации. Анализ показал различия в действии разйых концентраций мутагена НЭМ и ПАЕК как по отношению к контролю, так- и друг к другу.

Лучшая эффективность отбора только по тем признакам, вариация которых больше, чем у исходного' сорта. Так, например, под действием НЭМ 0,05$ у сорта Одесский 100 в Mj эффективность отбора будет больпе по .признаку "масса зерна с колоса": коэффициент вариации 96,9 против 23,9 у контроля (табл.5). НЭМ и-ПАБК в зависимости от поставленной цели можно использовать в качест-' ве источников изменчивости по отдельным хозяйственно ценным

fi

признакам иля их сочетанию. Таблица 5

Характер изменчивости количественных признаков в Щ и Mg под действием ЕЭМ и ПАЕК

¡Число зёрен ¡Масса зерна:Масса 1000 ¡Коэффициент Вариант ¡в колосе^ :с колоса^ ¡зёрен^___¡ассоциаций

_____________Г^ТУГ^Т""^";"^"; 'Ь ГчГГ мГ

Контроль 14,5 17,6 38,7 23,9 26,0 15,2 0,38 0,38

НЭМ 0,012$ 15,6 13,0 29,8 22,0 26,8 17,0 0,38 0,13

НЭМ 0,012+ ПАЕК 0,01$ 26,9 12,8 35,5 23,4 28,0 21,6 0,63 0,38

НЭМ 0,025$ 16,9 16,6 36,4 21,3 31,5 17,6 0,25 0,25

НЭМ 0,025 + ПАЕК 0,01$ 24,3 18,2 40,1 27,5 31,2 17,1 0/?5 0,13

НЭМ 0,05$ 25,1 16,9' 37,0 96,9 30,0 20,0 0,50. 0,25

НЭМ 0,05 + ПАЖ 0,01$ 21,1 13,7 34,2 23,3 30,8 18,6 0,25 0,13

Оценка и отбор по комплексу признаков могут проводиться Но показателям, выражающим их ассоциацию. Коэффициент ассоциации даёт возможность многомерной классификации, аналогичной кластерному анализу. Результаты проведенного анализа подтвердили дифференциальную изменчивости изученных количественных признаков в'зависимости от варианта.обработки и поколения. В Щ коэффициенты вариации и ассоциации снижались , по сравнению с 11, у обоих сортов.

Можно сказать, что Индуцированный мутагенез, является перспективным методом для получения хозяйственноценных мушщй, ® особенности с применением ПАЕК, увеличивающей выход форм в Повышенной стабильностью функциональной организации.

АНАТОМ0-ЩТ0Л0ШЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МУТАНТОВ ЯЧМЕНЯ

Известно, что эректоидные мутанты являются ценным исходным материалом в селекции на устойчивость к полеганию. Наш проведено сравнительное анатомо-морфологическое изучение трёх эрек-тоидных мутантов и исходного сорта Харьковский 74. Следует отметить, что все изолированные в опыте эректоиды имели- короткий плотный колос и характеризовались высокой устойчивостью к полеганию, что чаше всего и объясняется более коротким стеблем.

При анатомическом анашзе установлено, что толщина кольца механической ткани, число и диаметр проводящих пучков как основные показатели устойчивости у эректоидных мутантов развиты в, '

большой степени (табл.6). Таблица 6

Анатоьдчбякаа показатели стебля эректоидных мутантов

:Тшгшна : Число :Днаметр :Толщина Мутант ¡кольца ме~:проводя- :проводя- :отенок

:ханпчвской:щих пуч- пуч- :с сломини, ■ • :ткаки,мкм :ков :ков, мкм : мкм

Харьковский 74-

контроль 61,9 27 ' 156,9 544,1

• Эректоид 42 ' 58,4 .29 179,8 571,3

Эректоид 49 83,0 30 180,5 590,6

Эрактслд 52 74,7 29 165,6 529,3

Так, толщина кольца механической ткани варьировала у эрек-т<?идкнх мутантов от 74,7 до 83,0 мкм при 61 ,£ мкм у исходного сорта. Число проводящих пучков увеличивалось незначительно,зато их диаметр у эректоидов гораздо больше. Все три эректсида имеют и более толстые стенки соломины.

. В опыте получен и испытан ряд мутантных форм ячменя с различным проявлением стерильности. Наиболее часто встречается обычная в таких случаях ядерная стерильность. Стерильные фор- ■ мы обнаружены во втором поколении при ^амма-облучении сорта Харьковский 74 дозами 10 и 15 кр. Показана различная степень проявления стерильности для разных мутагенов. Стерильные растения имеют недоразвитые пыльники и нежизнеспособную пыльцу при нормально развитых женских органах цветка. Некоторые из них могут быть использованы для получения гибридных семян.

ВЫВОДЫ

1. На хромосомном уровне достоверно установлены защитные свойства ПАЕК при воздействии химическими мутагенами и гамма-лучами на сегана ярового ячмоня.

2. Установлена различная чувствительность растений к воздействию мутагенами и ПАШ, зависящая от вида мутагена,его дозы и способа обработки семян. Сорта Харьковский 74 и Одесский 100 показали одинаковую чувствительность к воздействию мутагенов до полевой всхожести и выживаемости. Самое сильное-угнетение роста и развитая растений вызизгли мутагены ЭИ и 1Ш.

' ЦАЕК снижала отрицательное действие мутагенов. Эффект от при-монишя ПАЕК более заметен на фоне высоких доз мутагенов.

3. Частота изменений в варьировала у обоих сортов примерло в одних пределах: от 10,1 до 39,5$ у Харьковского 74 и

от 8,9 до 35,8$ у Одесского 100, что говорит об их одинаковой стабильности. Самыми эффективными мутагенами по обшей частоте изменений бшш у Харькорского 74 гамма-лучи, у 0десского-100 -НЭМ. НЭ!Л вызвала у сбожх сортов и больший выход полезных изменений .

4. Совместное с мутагенами применение ПАЕК повышало у обоих сортов выход изменённых форм, яри этом увеличивалась доля мор-фофизиологических изменений с одновременным уменьшением доли хлорофильных и стерильных мутаций.

5. Характер наследования изменений в Мд определяется особенностями мутагенного фактора и типом самих изменений. Самым эффективным мутагеном по данным Мд была НЭМ, за ней в порядке убывания ЭИ, НШ, гамма-лучи, ДЭС и ДАБ. Более мутабглышм в . Мд бш Харьковский 74, имевший-в среднем 15,мутаций,, у Одесского 100 - 11,652:

6. При совместном применении'химических мутагенов и ПАЕК общая частота мутаций в большинстве случаев выше я прежде вйе-го при высокой концентрации мутагенов. На фоне гамма-лучей ПАЖ не вызвала заметного увеличения выхода мутаций у сорта Харьковский 74 и существенно увеличила мутабилыюстъ сорта Одесский 100.

7." Процент наследования типов изменений различный. Чаще на- . следуются: многорядный колос, эректонды, гладкие ости, без воскового налёта; pese - изменение длины вегетационного периода, рыхлый и плотный колос, удлинённый и укороченный колос.

8. Химический мутаген НЭМ значительно повысил вариабельность признака "содержание белка и лизина в зерне", что позволило отобрать формы с улучшенным качеством зерна: мутант многорядный (НЭМ 0,025) - 13,45» белка при II,2$ у контроля; мутант широколистный (НЭМ 0,012) - 4,44% лизина в белке, контроль - 3,48$.

9. Установлена дифференциальная мутационная изменчивость количественных признаков в зависимости от их типа и от поколения. Наиболее вариабельными у обоих сортов в Mg были: продуктивная кустистость, длина колоса, число п Maccá зёрен на растении. В Мд уровень изменчивости и близость, морфотипа к контролю уменьшаются.

ПЮТОШШ. ДИН СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКИ

I. В работе с мутагенами для снижения их токсического действия и повышения частоты мутаций целесообразно исполтзовать био-, логически активную ПАЕК в концентрациях 0,01 и 0,05$.

2. Дня получения селекционно значимых мутаций следует использовать химический мутаген НЭМ в концентрации 0,05 и 0,025$ и гамма-лучи в дозах 10 и 15 кр. В качестве исходного материала лучше использовать местный сорт ячменя Харьковский 74. •

3. Выделеяннз в опыте перспективные мутанты: ренаеспелые, устойчивые к псдаганию, с улучшенным качеством зерна и др. ¡рекомендуются для использования в селекционной работе с целью создали коык цзяянх сортов ячменя.

ПО МАТ1НЮАМ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАН!* РАБО'хЫ:

1. Шахерли М., Проскурнин Н.В. Изучение комбинированного действия химических мутагенов и п-аманобензойной кислоты на яровой ячмень // Селекционно-генетические и биотвхнойогичес-кие методы создания и улучшения исходного материала зерновых и зернобобовых культур: Сб. науч. тр. / Харьк. гос. агр.ун-т им. В.В.Докучаева. Харьков, 1991. С. 25-30.

2. Проскурнин Н.В..Авдриантаулу Х.Л..Шахерли М. Изучение селекционно-генетической ценности мутантов ярового ячменх. Харьковский ГАУ, Харьков, 1991,- 9 с. (Рукопись депонирована во ВНИИТЭИ агропром от 21.1.92).

3. Проскурнин Н.В., Шахерли М. .Андриантаулу Х.Л. Новообразование в ячмене под действием мутагенов // IX съезд Украинского ботанического общества (Тезисы докладов), К.: Наукова думка, 1992. С. 330-331.

Подп. в печать л6.09.92. Формат 60x84 Бумага тип,#.2

реоплатно. (йъзы 1,0 Уч»-"з,:|..л. Тирау 100. Згкез

Участок оперативной печати ХГАУ, 312131, Харьков., ц/о -"Коммуниот-1", учебный городок ХГАУ