Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Комбинированное действие рентгеновских лучей и гиббереллина на озимую пшеницу

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Комбинированное действие рентгеновских лучей и гиббереллина на озимую пшеницу"

!»«}•> gí>b¿)C>Kgob cbgjjo d^oßöSn

ЬоЭг.ой'ЬтЭоадйообо âoâoô^d^GogAnjfjG

^одот^ЕгууэтЪсЭпбоо gfíoiya^o^n Ого^ЭдедйоЬоЬ.

obotjnbo 199?.

o)i>3¿t>o 3,75

ЬоорйоцЬдт-Ь.Ьдойгй^. o>o>5í>bo ¿,45

^OdOC« 66I - ¡00

oi&ofiobob b^oSSo,

30CO¿fi, a&oqnbrt, 5rtmb3jjQ0<) I.

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОЮ ХОЗЯЙСТВА РЕСПУБЛИКИ АРМЕНИЯ

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

На правах рукописи

МЕДЯН ГАЯНЕ ГРАНТОВНА

КОМБИНИРОВАННОЕ ДЕЙСТВИЕ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ И ГИББЕРЕЛЖНА НА ОЗИМУЮ ПШЕНИЦУ

06.01.05 - селекция и семеноводство

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

г. Зчмиадзин - 1392 г.

iüCUUCirtfi тЛИЬ6П1Ф8Ш) «J8nniUSÏiSlîUnW>eUt)

гдвщгигтювюл» upw»nrbnw>sutj ibaussusnsiMttj M&sbsnns

utUBuv tueivu iTiasb

nuvs^trfasatj ¿шшаергигь ич дьгагишъ irasíja шгтаат^впмл: исгташа» впгш« чти

OS»Ql.05»ub|blig^£i Ь. ufcji«napin.bni.ßjrtili

ич8П1>ъ»ъгиг

«ihsuuPjniVbtipfr $ЬЦЪаЬп|.{| q}iiaujl{e¡b eucJiüaV <BjQb|,ni pbqjt

(¿«ГЬвЬЬЪ / 1092

Диссертационная работа выполнена в Армянском научно-исследовательском институте земледелия в 1989-1991 гг.

Научный руководитель - доктор биологических наук,

профессор, чл.корр.РАСХН АВАКЯН В.А.

Официальные оппоненты- доктор биологических наук

СЕМЕРДЕЯН С.П.

кандидат биологических наук ХАЧАТРЯН Г.Грдмъич.

'Ведущая организация -Ереванский Государственный университет.

Завдта, диссертации состоится 25 декабря_1992 г.

в 15 часов на заседании специализированного совета К 122.18.01 в научно-исследовательском институте земледелия.

Адрес: 378310, Республика Армения, г..Эчшадзин, НИИ земледелия.

Автореферат разослан 25 ноября_1992 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО СОВЕТА

КАНДИДАТ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ да-—- Ч'!'

НАУК ^Гик) АВАКЯН Т.Т.,

О

' ВВ1ЭДКНИЕ

Пшеница - важный хлебный злак земного шара. Выведение и внедрение в производство новых сортов озимой пшеницы является одним из основных путей повышения производства зерна пшеницы.

Радиационный мутагенез - один из перспективных методов селекции - широко используется для увеличения генетического разнообразия и получения исходного материала для селекции. Четко установлено, что мутагенез не является простым актом и в своей основе биологический процесс, достаточно продолжительный и сложный, который глубоко затрагивает основные структурные и биохимические компоненты живого.

К настоящему времени во всем мире возделывается более 500 сортов продовольственных и около 600 сортов декоративных культур, полученных с помощью экспериментального мутагенеза, причем большинство из них - методом радиационного воздействия. Однако метода радиационного мутагенеза все еще недостаточно хорошо разработаны и часто малоэффективны.

Исходя из вышеизложенного исследование общих закономерностей мутационного процесса на живых организмах, в частности на растениях, представляет интерес с теоретической и прикладной точек зрения.

Реальным путем увеличения эффективности мутагенеза в настоящее время следует считать поиск приемов, изменяющих относительную специфичность действия мутагенов, а также предшествующих или последующих мутагенной обработке условий, которые уменьшая негативные эффекты увеличивали бы генетическую изменчивость.

Комбинированный эффект действия излучений и биологичес-, кя активных веществ на наследственный аппарат является одной из интересных и малоисследованных проблем. Гибберелловая кислота (ГК), которая играет важную роль в жизнедеятельности растений, является одним из эффективных известных регуляторов роста. Физиологические аспекты её действия как гормона растений изучены довольно детально. Имеющиеся в литературе данные

о мутагенном, антимутагенном, рэдаозащитном действии ГК противоречивые, что и послужило основанием для проведения данного исследования.

Основная цель проведенных исследований состояла в изучении генетического действия комбинированного применения рентгеноблучения и ГК на озимую пшеницу. В соответствии с поставленной целью в задачу входило:

- изучение комбинированного действия рентгеноблучения-и Ш на интенсивность начального роста проростков пшеницы, как интегрированный показатель физиологической повреждаемости,

- выяснение пострадиационного действия 1К на митотичес-кую активность и частоту аберраций хромосом • в первом митозе меристем»-,. корешков,

- изучение комбинированного действия рентгеноблучения и 1К на частоту и спектр мутации у пшеницы,

- выделение мутантных форм, в том числе представляющих непосредственный селекционный интерес.

Научная новизна. Впервые на сорте Армянка 60 (1ъШсит аевЫчит ) изучено генетическое действие комбинированного применения ионизирующего облучения и фитогормона. Показано, что, при совместном применении рентгеноблучения и 1К повышается митотическая активность клетки, которая угнетается при рентгеноблучении. Установлено, что пострадиационная обработка семян ПС (0,01 и 0,005/1!) уменьшает число структурных повреждений хромосом,, индуцированных рентгеноблучением в дозах . 100, 150 Гр. Доказано, что эффективность генетического действия рентгеноблучения и ПС зависит как от дозы, так и концентрации га. Совместное применение рентгеновских лучей и 1К повышает частоту и расширяет спектр мутации, что представляет существенный селекционный интерес.

Практическая ценность. Установлена высокая эффективность совместного применения рентгеноблучения и га в деле создания исходного селекционного материала. Выделенные му-тантные формы изучаются в предварительных этапах селекции озимой пшеницы.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на гаучннх семинарах отдела селекции и генетики, изложены в виде отчетов.

Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликованы 3 научные статьи.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, истории вопроса, методики исследований, экспериментальной части, выводов и спискаиспользованной литературы. Диссертационная работа состоит из 5 глав, излокена на 123 странице машинописного текста, включая 12 таблиц и 10 рисунков. Список литературы содержит 263 наименования, в том числе 95 иностранных.

I. МАТЕРИМ И метода ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектом исследования служил сорт мягкой озимой пшеницы (Ta.oe-sfcivum ) Армянка 60.

Воздушно сухие семена подвергались рентгеноблученяю на рентгеновской установке ИМ -II, при силе тока 15 МА, напряжении на трубке 200 кв, мощность дозы 10 Гр/мин, дозами 100, 160, 200 Гр. Дел равномерного облучения семена размещали в чгзгках Петри в один слой зародышами вверх. Облученные семена обрабатывали водным раствором ПС в Концентрациях 0,01, 0,005$ в течение 2 часов. После обработки раствором IK семена тщательно промывали водопроводной водой. Для выращивания первого Нутационного поколения с каждого варианта обрабатывали по" 300 семян. Семена высевали вручную, рядками, густотой 5 х 20 cu. В первом мутационном поколении учитывались про-растаемость, выживаемость, даты фенологических фаз и другие показатели.

В лабораторных условиях были учтены ряд биометрических показателей (высота растений, продуктивная кустистость, длина колоса, число и масса зерен в колосе).

Второе мутационное поколение выращивалось отдельными семьями. 1"устота посева такая se, как и в Mj. Во втором поколения проводились подробные фенологические наблюдения, учет

и выделение мутаций. Для изучен^ закономерностей изменчивости количественных признаков пшеницы в М2 проведена статистическая обработка биометрических измерений всех растений у' 15 случайно взятых семей с каждого варианта опыта. Морфологические мутации выделялись в течение вегетации и после созрева- ' ния растений в основном по морфологии колоса и целого растения. Основными типами этих мутаций являлись морфологические изменения колоса (окраска, форма, плотность, остистость и др.). Окраска и форма зерна, продолжительность вегетации и т.д.

Для изучения действия примененных факторов на; начальный рост растений, обработанных вышеописанным способом, семена проращивали в рулонах фильтровальной бумаги и полиэтиленовой пленки по методу Бабаяна (1981) в термостате при температуре 25°С. На 7-ой день проращивания подсчитывали число проростков и измеряли длину.

Лабораторные опыты проводились в трехкратной повторнос-ти по 50 семян в каждом варианте.

Для цитогенетических наблюдений семена высевали обычным способом в чашках Петри на влажном песке. Фиксацию апикальной зоны корешков длиной 0,6-0,8 см проводили, в основном, через 24 часа после замачивания семян смесью Батталья (5 частей 96° спирта, I части хлороформа, I части ледяной уксусной кислоты и I части формалина). Готовили- временные давленные препараты, окрашенные реактивом Шиффа по Фельгену, с применением холодного гидролиза (Паушева, 1970). Для каждой точки фиксации подсчитывали 300 ана-и телофаз. Хромосомные аберрации идентифицировали на парные и одиночные мосты й фрагменты. Во всех вариантах параллельно определяли митоти-ческую активность. - •

Определялся уровень защиты структурных мутаций хромосом в процентах, равный н - н„

:—* 100' где н - уровень мутирования-без защиты, н0- уровень мутирования с защитой.

Полученные данные подвергали математической обработке с йспользованием соответствующих литературных источников (Дог линский, 1973, Урбах, 1964, Вольф, 1966, Доспехов, 1968).

. Эчмиадзияский район, где находится экспериментальное хозяйство Армянского НИИ земледелие, на базе которого проводились опыты, расположен в северо-восточной части Араратской равнины на высоте- 800 м над уровнем моря. Климат района резко континентальный." Веска в основном короткая, теплая, влажная и неустойчивая. Лето жаркое, сухое, продолжительное; начинается с конца мая - начала июня и продолжается до второй декада октября (около 160-165 дней). Осень теплая, продолжительная. Зима сравнительно холодная со слабым и неустой-'. : чивым снежным покровом. Средняя годовая температура колеблется в пределах Ю-12°С, абсолютный минимум составляет 27-31°С, абсолюный максимум достигает 40-41°С. Сумма эффективных температур за вегетационный период составляет 4500°С. Среднее количество годовых осадков колеблется в пределах 280-300 мм. Почвы здесь культурно-поливные, бурые, бескарбонатные, глинисто-песчаные.

2. ШТОГЕНЕТИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ РЕНТГЕНОВСКИХ \ ЛУЧЕЙ И ШББЕРЕЛЛИНА

Важнейшим цитогенетическим критерием лучевого поражения является митотическая активность тканей. Её показатель - ми-тотическяй индекс (количество клеток, находящихся в фазе митоза, %). Стимулировать или тормозить процесс митотического деления клеток могут многие агенты, начиная от незначительного изменения температуры и до- самых сильных химических и физических факторов.

Данные о ыитотической активности клеток меристематичес-кой ткани корешков при комбинированном действии облучения и ГО приводятся б таблице 2.1.

Результаты опыта показывают, что при обработке семян 0,01 а 0,005$ 1К митотическая активность клеток меристемати-

Митотическая активность меристематических клеток корешков при комбинированном применении рентгеновских лучей и гиббереллина

Варианты Митотичес- Достовер- Профаза, Метафаза, Анафаза, Телофаза,

кая актив- ность % % % %

ность, % разницы, '

■ь

Контроль (вода) 8,2+0,3 - 2,5+0,9 2,9+0,9 0,6+0,4 2,2+0,8

0,01$ ПС 8,4+0,3 0,5 2,2+0,8 3,27l,0 0,9+0,5 2,1+0,8

0,005$ ПС 8,1+0,3 0,2 2,4+0,9 2,6+0,9 0,7+0,5 2,4+0,8

100 Гр + вода 5,4+0,3 - 1,8+0,8 1,4^0,7 0,3+0,3 1,9+0,8

loo гр + 0,01$ га 6,8+0,3 3,3 2,3+2,4 I, ¿0,6 0,3+0,3 2,3+0,8

юо Гр + о,оо5# га 6,6+0,3 3,0 2,4+0,7 1,8+0,8 0,4+0,3 2,0+0,8

150 Гр + вода 4,1+0,3 - . 1,4^0,7 1,2+0,6 ' 0,2+0,2 1,3+0,6

150 гр + 0,01$ га 5,7+0,3 3^8 1,9+0,3 1,5+0,7 0,3+0,3 2,0+0,8

150 Гр + 0,005$ га 5,5+0,3 3,3 - 1,8^0,8 0,2+0,3 1,8+0,3

■ческой ткани корешков Не отличается от контроля. При дозе 100, 150 Гр уровень митотической активности снижается по сравнению с контролем соответственно на 2,8 и 4,1%. В результате "комбинированной обработки облучения + ПС наблюдается "увеличение митотической активности, т.е. ГК проявляет защитное действие. -

Следует отметить, что IK при концентрации 0,01% в этом отношении более активна, чем при концентрации 0,005%. При дозе 200 Гр митозы почти отсутствуют, клетки частично разрушены, удлинены, росту тканей способствует растяжение клеток. При совместном применении рентгеноблучения дозой 200 Гр и ГК (0,01%, 0,005%) уровень митотической активности почти не повышается по сравнению с вариантом 200 Гр + вода.

Анализ активности клеточного деления по фазам показал, что при комбинации.облучение + IK наблюдаемое увеличение митотической активности происходит за счет активации всех фаз митоза.

Количество аберраций хромосом - очень четкий, хорошо воспроизводимый критерий лучевого поражения. Данные о аберрации хромосом в первом митозе у меристемы корешков при воздействии облучения и IK приводятся в таблице 2.2.

Приведенные данные показывают, что обработка семян 0,01 и 0,005% ПС не изменяет спотанный уровень клеток с аберрациями. При облучении дозами 100, 150 Гр уровень клеток с аберрациями повышается по сравнению с контролем на 51,4 и 71,7%-соответственно..

Комбинированное действие1 облучения (100 Гр) и 0,01% ГК приводило к достоверному снижению числа клеток с аберрациями хромосом (43,3+2,8%, степень защиты, вызываемой IK (0,01%), составляет 22,26%). Такая ке закономерность наблюдалась и при комбинации 150 Гр + 0,01% ПС, здесь степень защиты, вызываемая IK», составляла 21,97%. Уровень защиты, вызываемая ПС в концентрации 0,005% при воздействии в пострадиационный период, уменьшается и составляет при комбинации 100 Гр + 0,005% ПС 6,ег, а при 150 Гр + 0,005% ПС - 7,1%.

Надо отметить, что во всех вариантах среди клеток с

Частота перестроек хромосом при комбинированном действии рентгеноблучения и гябберелляна

Варианты

Клетки с аберрациями

Уровень защиты, %

Количество

С мостами

С фрагментами

коли- коли-

чество % чество & /0

Контроль (вода) 13 4,3+1,0 3 1,0+0,4 10 3,3+0,9 1

0,01$ IK 10 • 3,3+1,0 4 1,3+0,7 6 2,0+0,8 ы о

0,005$ ГК II 3,6+0,9 5 1,6+0,7 6 2,0+0,6

100 Гр + вода 167 55,7+3,9 94 31,3+2,7 102 34,0+2,7 — 1

100 Гр + 0,01$ ГК 131 43,3+2,8 59 19,7^2,3 85 28,3+2,6 22,26

100 Гр + 0,005$ IK 156 52,0+2,9 80 26,7ч2,6 143 47,7+2,8 6,6

150 Гр + Еода 228 76,0+2,5 95 31,7+2,7 174 58,0+2,8 —

150 Гр + 0,01$ ГК 178 59,3+2,8 72 24,0+2,5 135 45,0+2,9 21,97

150 Гр + 0,005$ ПС 212 70,6+2,7 87 28,9^2,6 143 49,7+2,9 7,1

хромосомными аберрациями преобладали клетки с фрагментами.

3. ИЗУЧЕНИЕ РОСТА И РАЗБИТИЯ РАСТЕНИЙ ПРИ КШБШИРОВАННШ ДЕЙСТВИИ РЕНТГЕНОВСКИ!

ЛУЧЕЙ И ШБЕЕРЕЛЛИНА

Интенсивность начального роста проростков дает сущест--венную информацию о степени поражения семян вследствие обработки мутагеном, крайне важную при оценке защиты и модифицирующих воздействий.

Полученные данные показывают, что обработка семян 0,01 и 0,005$ IK повышает вскожесть по сравнению с контролем соответственно на 1,3и 0,6%. При облучении семян дозой 100 Гр повышение всхожести составляет 0,6%, а при комбинации 100 Гр+ + 0,01$ IK -1,3% по сравнению с контролем. Пострадиационная обработка 0,005$ ПС семян, облученных в дозе 100 Гр не изменяет их всхожесть. Облучение семян дозой 150 Гр понижает всхожесть на 12,0, а в дозе 200 Гр на 27,4$ по сравнению с контролем. При пострадиационной обработке 0,01 и 0,005$ ГК всхожесть семян, облученных дозой 150 Гр повышается на 6,0 и 3,3$, а дозой 200 Гр соответственно 2,7 и 1,4$. Таким образом, изменение всхожести семян при действии рентгеноблученля и ГК зависит от дозы облучения и концентрации ГК.

Установлено, что обработка семян 0,01 и 0,005$ ГК вызывает стимуляцию ростовых процессов, и в этом случае ГК в концентрации 0,01$ более эффективна. Облучение семян дозами 150, 200 Гр угнетает рост семидневша проростков и корешков, а доза 100 Гр не вызывает достоверных отклонений по этим показателям. При облучении семян дозой 150 Гр рост проростков и корешков по сравнению с контролем снижается на 17,8 и 35,9$, а при дозе 200 Гр - соответственно на 37,4 и 65,1$. Видно, что у семян под воздействием рентгеноблучения корешки оказались более чувствительными, чем проростки.

Пострадиационная обработка 0,01 и 0,005$ IK семян, облученных в дозах 100, 150, Гр, вызывает стимуляцию роста проростков и корешков. В этом случае пострадиационное действие

Варианты

Частота перестроек хромосом при комбинированном действии рентгеноблучения и гиббереллина

Клетки с аберрациями

Количество

% С мостами

количество

С фрагментами

количество %

Уровень защиты, %

Контроль (вода) 13 4,3+1,0 3 1,0+0,4 10 3,3+0,9

О,OIS? ПС 10 3,3+1,0 4 1,3+0,7 6 2,0+0,8 м о

0,005% ГК II 3,6+0,9 5 1,6+0,7 6 2,0+0,6

100 Гр + вода 167 55,7+2,9 94 31,3+2,7 102 34,0+2,7 i

100 Гр + 0,01$ IK 131 43,3+2,8 59 19,7^2,3 85 28,3+2,6 22,26

100 Гр + 0,005$ ПС 156 52,0+2,9 80 26,7¿2,6 143 47,7+2,8 6,6

150 Гр + вода 228 76,0+2,5 95 31,7+2,7 174 58,0+2,8 _

150 Гр + 0,015? ГК 178 59,3+2,8 72 24,0+2,5 135 45,0+2,9 21,97

150 Гр + 0,005$ ПС 212 70,6+2,7 87 28,9+2,6 143 49,7+2,9 7,1

хромосомными аберрациями преобладали клетки с фрагментами.

2. ИЗУЧЕНИЕ РОСТА И РАЗВИТИЯ РАСТЕНИЙ ПРИ КОМБШРОВАННОМ ДЕЙСТВИИ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ И ШЕЕЕРЕЛЖНА

Интенсивность начального роста проростков дает существенную информацию о степени поражения семян вследствие обработки мутагеном, крайне важную при оценке защиты и модифицирующих воздействий.

Полученные данные показывают, что обработка семян 0,01 и 0,005$ IK повышает вскожесть по сравнению с контролем соответственно на 1,3 и 0,6$. При облучении семян дозой 100 Гр повышение всхожести составляет 0,6$, а при комбинации 100 Гр+ + 0,01$ ГК - 1,3$ по сравнению с контролем. Пострадиационная обработка 0,005$ ПС семян, облученных в дозе 100 Гр не изменяет их всхожесть. Облучение семян дозой 150 Гр понижает всхожесть на 12,0, а в дозе 200 Гр на 27,4$ по сравнению с контролем. При пострадиационной обработке 0,01 и 0,005$ ГК всхожесть семян, облученных дозой 150 Гр повышается на 6,0 и 3,3$, а дозой 200 Гр соответственно 2,7 и 1,4$. Таким образом, изменение всхожести семян при действии рентгеноблучения и ГК зависит от дозы облучения и концентрации IK.

Установлено, что обработка семян 0,01 и 0,005$ ГК вызывает стимуляцию ростовых процессов, и в этом случае ГК в концентрации 0,01$ более эффективна. Облучение семян дозами'150, 200 Гр угнетает рост семидневных проростков и корешков, а доза 100 Гр не вызывает достоверных отклонений по этим показателям. При облучении семян дозой 150 Гр рост проростков и корешков по сравнению с контролем снижается на 17,8 и 35,9$, а при дозе 200 Гр - соответственно на 37,4 и 65,1$. Видно, что у семян под воздействием рентгеноблучения корешки оказались более чувствительными, чем проростки.

Пострадиационная обработка 0,01 и 0,005$ ГК семян, облученных в дозах 100, 150 Гр, вызывает стимуляцию роста проростков в корешков. В этом случае пострадиационное действие

0,01$ ГК более эффективно, чем ГО в концентрации 0,005%. Явное угнетение ростовых процессов, наблюдаемое при облучении в дозе 200 Гр, почти сохраняется и при пострадиационной обработке семян 0,01 и 0,005$ ГК.

Приведенные данные показывают, что эффективность совместного применения рентгеноблучения и ГО на начальный рост пшеницы зависит как от дозы облучения, так и от концентрации IK.

Известно, что возникновение мутаций не одноактный,а продолжительный процесс. Судьба возникших мутаций во многом зависит от метаболизма, интенсивности роста и развития растений в Mj.

Результаты фенологических наблюдений показывают, что в зависимости от дозы рентгеноблучения и концентрации ПС фазы развития растений неодинаковы. При облучении семян дозой 100 Гр появление всходов и колошение отмечалось на один день раньше. Облучение семян дозой 150 Гр задерживает появление всходов на 6 и колошение - на 4 дня- по сравнении с контролем, а при облучении дозой 200 Гр соответственно на 7 и 5 дней. При пострадиационной обработке семян 0,01 и 0,005$ ГО, облученных в дозах 100, 150 Гр,отмечается сокращение срока прохождения фаз развития растений. В варианте 200 Гр + 0,01$ ПС колошение наступает на один день раньше по сравнению с вариантом 200 Гр + вода.

При обработке семян раствором 0,01 и 0,005$ ГК появление всходов по сравнению с контролем отмечалось раньше соответственно на 2 и I, а колошение - 3 и 2 дня.

Данные о всхожести семян, выживаемости и росте растений представлены в таблице 3.1.

Из приведенных данных видно, что облучение семян дозами 150 и 200 Гр понижает их всхожесть и выживаемость растений по сравнению с контролем. При облучении семян дозой 100 Гр всхожесть и выживаемость растений находятся почти на уровне с контролем.

Пострадиационная обработка семян 0,01$ ГО, облученных дозами 100, 150, 200 Гр, увеличивает всхожесть и выживаемость

¡Всхожесть семян, выживаемость и рост растений в Mj

Варианты Полевая Выживае - Высота растений Продуктивная кус-

всхожесть, мость, тистость

h Jo См (M+w) Процент шт. процент

к конт- к конт-

ролю ролю

Контроль (вода) 68,7 94,1 86,0+1,6 100,0 4,3+0,2 100,0

100 Гр + вода 69,0 93,7 90,1+1,8 104,7 5,0+0,3 116,2 ,

150 Гр + вода 52,7 88,7 78,7+1,7 91,5 3,6+0,3 83,7

200 Гр + вода 42,3 70,6 68,7+1,6 79,9 3,0+0,3 69,7 й

100 Гр.+ 0,01% IK 72,0 94,7 93,1+1,8 108,2 5,3+0,3 123,2

100 Гр + 0,005% IK 69,7. 94,2 91,2+1,7 106,1 5,1+0,3 118,6 '

If Гр + 0,01% IK 56,3 90,7 82,6+1,7 96,0 4,IÍ0,2 95,3

150 Гр + 0.005% Ш 54,7 89,0 79,2+1,5 92,0 3,7*0,2 86,0

200 Гр + 0,01% ГК 44,0 71,2 70,1+1,5 81,5 3,2+0,2 74,4

200 Гр + 0,005% Ш 41,7 70,4 69,0+1,4 80,2 2,9+0,2 67,4

0,01% ГК 71,0 94,4 90,7+1,6 105,5 4,9+0,3 113,9

0,005% ГО 69,3 S3 »2 89,5+1,5 103,7 4,6+0,2 106,9

0,01$ IK более эффективно, чеи хк в концентрации 0,005$. Явное угнетение ростовых процессов, наблюдаемое при облучении в дозе 200 Гр, почти сохраняется и при пострадиационной обработке семян 0,01 и 0,005$ ПС.

Приведенные данные показывают, что эффективность совместного применення рентгеноблучения и ПС на начальный рост пшеницы зависит как от дозы облучения, так и от концентрации ПС.

Известно, что возникновение мутаций не одноактный,а продолжительный процесс. Судьба возникших мутаций во многом зависит от метаболизма, интенсивности роста и развития растений в Мр

Результаты фенологических наблюдений показывают, что в зависимости от дозы рентгеноблучения и концентрации ПС фазы развития растений неодинаковы. При облучении семян дозой 100 Гр появление всходов и колошение отмечалось на один день раньше. Облучение семян дозой 150 Гр задерживает появление всходов на 6 и колошение - на 4 дня- по сравнению с контролем, а при облучении дозой 200 Гр соответственно на 7 и 5 дней. При пострадиационной обработке семян 0,01 и 0,005$ IK, облученных в дозах 100, 150 Гр;отмечается сокращение срока прохождения фаз развития растений. В варианте 200 Гр + 0,01$ ПС колошение наступает на один день раньше по сравнению с вариантом 200 Гр + вода.

При обработке семян раствором 0,01 и 0,005$ ПС появление всходов по сравнению с контролем отмечалось раньше соответственно на 2 и I, а колошение - 3 и 2 дня.

Данные о всхожести семян, выживаемости и росте растений представлены в таблице 3.1.

Из приведенных данных видно, что облучение семян дозами 150 и 200 Гр понижает их всхожесть и выживаемость растений по сравнению с контролем. При облучении семян дозой 100 Гр всхожесть и выживаемость растений находятся почти на уровне с контролем.

Пострадиационная обработка семян 0,01$ ПС, облученных дозами 100, 150, 200 Гр, увеличивает всхожесть и выживаемость

[Всхожесть семян, выживаемость и рост растений в М-

'I

--------------------------- .....

"ВопИЯ WTW Полевая Выживас з— Высота растений Продуктивная кус-

UQ kJJrlcl Г1X А всхожесть, мость, тистость

/о /о См (М+т) Процент шт. процент

к конт- к конт-

ролю ролю

Контроль (вода) 68,7 94,1 86,0+1,6 100,0 4,3+0,2 100,0

100 Гр + вода 69,0 93,7 90,1+1,8 104,7 5,0+0,3 116,2 ,

150 Гр + вода 52,7 88,7 78,7+1,7 91,5 3,6+0,3

200 Гр + вода 42,3 70,6 68,7+1,6 79,9 3,0+0,3 69,7 w

100 Гр,+ 0,01$ ГК 72,0 94,7 93,1+1,8 108,2 5,3+0,3 123,2

100 Гр + 0,005% IK 69,7 . 94,2 91,2+1,7 106,1 5,1+0,3 118,6 '

1РЛ Гр + 0,01$ ГК 56,3 90,7 82,6+1,7 96,0 4,1+0,2 95,3.

150 Гр + 0.005$ ГК 54,7 89,0 79,2+1,5 92,0 3,7+0,2 86,0

200 Тр + 0,01$ ГК 44,0 71,2 70,1+1,5 81,5 3,2+0,2 74,4

200 Гр + 0,005$ IK 41,7 70,4 69,0+1,4 80,2 2,9+0,2 67,4

0,01$ ГК 71,0 94,4 90,7+1,6 105,5 4,9+0,3 113,9

. 0,005$ ГК 69,3 93,2 89,5+1,5 103,7 4,6+0,2 106,9

растений. При пострадиационной обработке семян 0,005$ ПС, облученных дозами 100 и 150 Гр, отмечается некоторое увеличение всхожести. Увеличение по выживаемости растений при комбинированном применении облучения дозами 150, 200 Гр и ГК в концентрации 0,005$ не отмечается. Рентгеноблучение дозами 150, 200 Гр снижает высоту растений по сравнению с контролем, а 100 Гр вызывает некоторую стимуляцию.

При комбинации 150 Гр + 0,01$ IK, показатель высоты растений выше, чем в варианте, где семена только облучены (150 Гр), т.е. 0,01$ Ш проявляет радиозащитное действие, которое в концентрации 0,005$ ГК - незначительно. Пострадиационная обработка семян 0,01 и 0,005$ ГК, облученных дозой 200 Гр, почти не влияет на рост растений.

Данные, касающиеся продуктивной кустистости, показывают, что при облучении 100 Гр наблюдается тенденция её повышения. Достоверная разница по увеличению продуктивной кустистости наблюдается при совместном применении 100 Гр + 0,01$ IK. Некоторое снижений (на 16,3$) продуктивной кустистости отмечается при действии дозой 150 Гр. Снижение продуктивной кустистости увеличивается при дозе 200 Гр и составляет 30,3$. При совместном применении 150 Гр +.0,01$ ПС наблюдается некоторое снижение угнетающего эффекта, чего не происходит, или происходит незначительно в других комбинациях.

Наивысшие показатели (табл.3.2) по длине колоса, числу и массе зерен в колосе наблюдаются в варианте 100 Гр + 0,01$ ПС.

Пострадиационная обработка семян 0,01$ ПС снижает радиационную депрессию количественных показателей, а при пострадиационном применении ГК в концентрации 0,005$ снижение угнетающего эффекта незначительное или вовсе отсутствует.

Существенный интерес представляют данные о вариабельности количественных показателей растений в Mj. Установлено, что предпосевное рентгеноблучение семян в дозах 100,' 150, 200 Гр усиливает размах изменчивости изученных признаков. При пострадиационной обработке семян ПС (0,01, 0,005$)

Продуктивность растений пшеницы при комбинированном действии рентгеновских лучей и гиббереллина

Варианты

Длина.главного колоса

Число зерен в главном колосе

Масса зерен в главном колосе

См. Процент шт. Процент г Процент

(М+т) к конт- к кон- к конт-

ролю тролю ролю

Контроль (вода) „ 8,7+0,1 100,0 60,0+1,9 100,0 2,80+0,10 100,0

100 Гр + вода э;о+о,2 103,4 61,7+2,2 102,8 2,78+0,12 99,3

150 Тр + вода 8,2+0,2 94,2 52,8+2,0 88,0 2,31+0,14 82,5

200 Гр + вода 7,2+0,2 82,7 42,0+1,8 70,0 1,79+0,09 63,9

100 Гр + 0,01$ ПС 9,5+0,2 109,1 64,8+2,1 108,0 3,19+0,11 113,9

100 Гр + 0,005$ ТК - 9,2+0,2 105,7 62,5+1,8 104,2 3,01+0,12 107,5

150 Гр + 0,01$ 1К 8,7+0,2 100,0 58,5+1,9 97,5 2,79+0,14 99,6

150 Гр + 0,005$ ГС 8,4+0,2 96,5 55,0+2,1 91,5 2,49+0,13 88,9

200 Цр + 0,01$ 1К 7,4+0,2 85,0 44,9+1,7 74,8 2,0 ¿0,08 71,4

200 Гр + 0,005$ ПС 7,1+0,2 81,6 43,1+1,7 71,8 1,91+0,09 68,2

0,01$ Ш '9,3+0,1 106,8 61,9+2,0 103,2 3,0 +0,11 107,1

0,005$ 1К 8,9+0,1 108,2 59,8+1,9 98,8 2,82+0,10 100,7

i

м

сл

I

в основном наблюдается сглаживание общей изменчивости количественных показателей.

Изучение фенотипической изменчивости количественных признаков у семей второго поколения показало, что к наиболее изменчивым признакам, отличающимися большим коэффициентом вариации, относятся кустистость, масса зерен с одного колоса и число зерен в главном колосе. К менее изменчивому признаку со средними показателями варьирования относится длина главного колоса. Наиболее устойчивый признак - высота растений.

Усредненные показатели продуктивности растений в близки, но наблюдается тенденция повышения общей изменчивости отдельных признаков в потомстве облученных растений и положительное последействие ГК на. увеличение репродуктивных показателей пшеницы в зависимости от концентрации 1К.

4. ЧАСТОТА И СПЕКТР МОРФОЛОГИЧЕСКИХ МУТАЦИЙ ПРИ ДЕЙСТВИИ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ И ГИЕЕЕРЕЛЛИНА

Видимые морфологические мутации могут быть следствием различных изменений в генетическом материале. Из всех типов генетических изменений "с селекционной"точки зрения они являются наиболее важными и интересными. Одним из основных путей получения информации о генетической изменчивости организмов, а также о природе этой изменчивости является количественное и качественное изучение видимых мутаций.

В наших исследованиях в М^ были обнаружены растения с морфологическими изменениями. В таблице 4.1 приведены данные по общему количеству мутантных растений, выявленных в М| и прошедших проверку в М£. Из приведенных данных видно, что частота мутантов в М^ с повышением дозы облучения повышается.

При обработке семян 0,01 и 0,005$ 1К индукции мутаций в не наблюдалось. Пострадиационная обработка 0,01$ Ш

Частота мутаций в Mj

Варианты Число анализи- Число мутантных

руешх растений растений

шт. %

Контроль (вода) 191 - -

100 Ifc + вода 193 3 1,55

150 Гр + вода 141 3 2,12

200 Гр + вода 89 2 2,24

100 Гр + 0,01% ГО 202 4 1,98

100 Гр + 0,005% ГО 196 3 1,53

150 Гр + 0,01% ГО 150 4 2,66

150 Гр + 0,005% ГО 146 3 2,05

200 + 0,01% ГО 95 2 2,10

200 Гр + 0,005% ГО. 86 2 2,32

0,01% ГО 200 - -

0,005% Ш 192 - -

семян, облученных дозами 100, 150 Гр, довешает выход мутаций нэ 0,4 и 0,5%. В других комбинациях (облучение + Ж) частота мутаций почти не изменяется по сравнению с только облученным вариантом.

В Мр наряду с растениями, у которых'был изменен только один признак, выявлены формы с ..изменением одновременно нескольких* признаков. Интересно отметить, что" некоторые мутанты, выделенные в Mj, перешли в другую стенотипическую форму в Ivlg, которая сохранилась в М .

Данные по общему количеству семей с мутантами и мутан-тных растений, выявленных в Mg и прошедших проверку в М , приведены в таблице 4.2.

Частота мутаций в Щ (процент к числу проанализированных

семей и растений)

Варианты Мутантнне семьи . Мутантные растения Мутанты на од------------ ну мутантную

Количество $ Количество $ семью

Контроль (вода) - - - - -

100 Гр + вода 17 9,04 25 0,89 1,47

150 Гр + вода 15 10,86 23 1,05 1,53

200 Гр + вода 7 8,43 10 0,78 1,42

100 + 0,01$ ГО 23 11,73 35 1,10 1,52

100 + 0,005$ 1К 20 10,80 30 1,03 1,50

150 + 0,01$ 1К 18 12,24 29 1,26 1,61

150 Гр + 0,005$ 1К ■ 17 11,80 27 1,22 1,59

200 + 0,01$ ГО 9 9,78 14 0,97 1,55

200 Гр + 0,005$ ГО 6 7,14 8 0,62 1,33

0,01$ ГО I 0,5 I 0,03 1,0

0,005$ ГО - - - - —

Из приведенных данных видно, что наибольшее число семей с мутантами и мутантных растений выявлено в варианте облучения в дозе 150 Гр, а наименьшее - при облучении 200 Гр. Пострадиационная обработка семян IK приводит к увеличению частоты семей с мутациями и мутантных растений. Только в варианте 200 Гр + 0,005$ ГК не наблюдается повышения частоты мутаций. Следует отметить также, что под влиянием пострадиационной обработки ПС повышается количество мутантов на одну мутант-ную семью, кроме варианта 200 Гр + 0,005$ ПС.

Результаты анализа спектра мутаций показывают, что наибольшим разнообразием мутаций выделяется вариант облучение в дозе 150 Гр, а наименьшим 200 Гр.

При совместном действии рентгеновых лучей и ПС сорт мягкой пшеницы Армянка 60 проявляет достаточно широкий спектр изменчивости. Пострадиационная обработка семян 0,01 и частично 0,005$ ПС способствуют расширению спектра индуцированных мутаций. Показано, что в вариантах облучения семян 100 и 150 Гр с пострадиационной обработкой ПС (0,01 и 0,005$) спектр мутаций шире, чем в вариантах без пострадиационной обработки. В этом случае спектр более широкий при комбинации облучение -+ 0,-01$ ПС. По сравнению с облученным (200 Гр) вариантом в комбинации 200 Гр + 0,005$ ПС не отмечается расширение спектра индуцированных мутаций, а в комбинации 200 Гр + 0,01$ IK - оно обнаружено.

ВЫВОДЫ

1. Рентгеноблучение семян пшеницы дозами 100, 150 Гр приводит к снижению уровня митотической активности клеток по сравнению с контролем, а в дозе 200 Гр митозы почти отсутствуют. Пострадиационная обработка ГК (0,01, 0,005$) семян, облученных дозами 100, 150 Гр, оказывает радиозащитное действие на митотическую активность меристегатической ткани корешков, причем с повышением концентрации ГК усиливается эффект радиозащиты. Совместное применение рентгеноблучения дозой 200 Гр и IK в концентрациях 0,01 и 0,005$ почти не повышает уровень митотической активности по сравнению с вариантом облучения.

2. Облучение семян дозами 150, 200 Гр угнетает начальный рост проростков, а 100 Гр вызывает незначительную стимуляцию. Пострадиационная обработка ГК семян, облученных дозами 150, 200 Гр, приводит к снижению угнетения начального роста проростков в зависимости от дозы облучения и концентрации ГК.

3. Во всех вариантах опыта, где семена в пострадиационный период обработаны гиббереллином (кроме варианта 200 Гр+ + 0,005$ ГО) в зависимости от дозы облучения и концентрации ГК наблюдается некоторое повышение всхожести семян и выживаемости растений в Mj. Пострадиационное применение ГО снижает радиационную депрессию количественных признаков в Mj и зависит как от концентрации ГО, так и дозы облучения.

4. Предпосевное рентгеноблучение семян дозами 100, 150 и 200 Гр усиливает размах изменчивости количественных признаков в Mj. При пострадиационной обработке седан ГО (0,01, 0,005$) наблюдается сглаживание общей изменчивости количественных показателей.

5. Отмечена тенденция повышения общей изменчивости отдельных признаков продуктивности в потомстве облученных растений и положительное последействие ГО на увеличение репродуктивных показателей пшеницы в зависимости or концентрации ГК.

- 21 -

6. Наибольшее число семей с адупантами и мутантных растений выявлено в варианте облучения 150 Гр, а наименьшее -при облучении 200 Гр. Пострадиационная обработка семян IK приводит к увеличению частоты семей с мутантами и мутантных растений. В варианте 200 Гр + 0,005$ ГК повышение частоты мутаций не наблюдается.

7. Установлено, что наибольшим разнообразием мутаций выделяется вариант облучения в дозе 150 Гр, а наименьшим -200 Гр. Пострадиационная обработка IK приводит к расширению спектра мутационной изменчивости, за исключением варианта 200 Гр + 0,005$ ГК. Выявлены различия между сублиниями

из того же мутанта. Это объясняется одновременным мутированием по другим генам, определяющим количественные признаки.

8. Установлено, что сорт мягкой озимой пшеницы Армянка 60 отличается высокой частотой и широким спектром мутационной изменчивости. У этого сорта индуцированы ыутантные формы, часть которых представляет селекционный интерес по хозяйственно-ценным признакам и свойствам.

Список работ, опубликованных по теме диссертации •

1. Авакян В.А., Мелян Г.Г. - Действие рентгеновских лучей и ГК на пшеницу. Тезисы докладов по республиканской научной конференции "Достижения и перспективы-развития науки в условиях формирования рыночных отношений. Ереван, 1991.

2. Мелян Г.Г. - Совместное действие рентгеновских лучей и гиббереллина на озимую пшеницу. Ж. Агропром*, наука и производство, 1992, № 2.

3. Мелян Г .Т. --Комбинированное действие рентгеновских' лучей и Ш на начальный рост озимой пшеницы. Биол.журн. Армении, 1992.