Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Комплексная оценка рода Lycopersicon tourn. на примере видов: L.esculentum var.pimpinellifolium (mill.) brezh., L. Esculentum var. cerasiforme(A.Gray)brezh.,L.cheesmanii typicus riley и L.esculentum mill. мутантных форм МО 393, МО 500

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Комплексная оценка рода Lycopersicon tourn. на примере видов: L.esculentum var.pimpinellifolium (mill.) brezh., L. Esculentum var. cerasiforme(A.Gray)brezh.,L.cheesmanii typicus riley и L.esculentum mill. мутантных форм МО 393, МО 500"

На правах рукописи НЕКОВАЛЬ СВЕТЛАНА НИКОЛАЕВНА

КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА РОДА LYCOPERSICON TOURN. НА ПРИМЕРЕ ВИДОВ: L. ESCVLENTUM VAR. PIMPINELLIFOLIUM (MILL.) BREZH., L..ESCULENTUM VAR._ CERASIFORME4A.GRAY) BREZH., L.\CHEESMANII TYPICUS RILEY ИХ. ESCULENTUMMILL. МУТАНТНЫХ ФОРМ MO 393, MO 500

Специальность: 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Краснодар-2011

4841865

Работа выполнена в лаборатории изучения и поддержания генетической коллекции томатов ГНУ Всероссийском научно-исследовательском институте биологической защиты растений в 2006 - 2010 гг.

Научный руководитель: Жученко Александр Александрович

академик РАН и РАСХН, доктор биологических наук, профессор

Официальные оппоненты:

Трошин Леонид Петрович доктор биологических наук, профессор

Щеглов Сергей Николаевич доктор биологических наук, профессор

Ведущая организация - ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт селекции и семеноводства овощных культур

Защита диссертации состоится 14 апреля 2011 г. в 9 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 220.038.03 при ФГОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» по адресу: 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13, зал заседаний диссертационного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет», с авторефератом на сайте http://www.kubsau.ru

Автореферат разослан « •/"/ » 2011

Учёный секретарь

диссертационного совета, Д |уМ/Л

* Л

профессор, д.б.н. V] 0 Цаценко Л. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Томат является классическим модельным объектом для генетических исследований, одним из наиболее изученных в генетическом отношении видов растений. Однако, несмотря на его перспективы, потенциальные возможности роста величины и качества урожая реализуются не полностью. Эффективность селективного процесса лимитируется ограниченностью доступной отбору генотипической изменчивости генофонда культурного томата. Возрастающий дефицит генотипического разнообразия и, как следствие, снижение адаптивности современных сортов и гибридов, их уязвимость по отношению к действию биотических, абиотических и антропогенных стрессоров, требуют более активного вовлечения в селекционный процесс новых источников зародышевой плазмы с более выраженной генетической дивергентностью, а именно -диких видов, полукультурных разновидностей, а также мутантных форм [Жученко, 1973, 1988; Авдеев, 1982, 1983, 1986, 2007; Бочарникова и др., 1992, 2008; Кравченко, 1993; Пивоваров и др., 2000; Храпалова, 2001; Мамедов и др., 2002; Козлова и др, 2003; Куземенский, 1999, 2004, 2005; Цэрану и др., 2005].

Введение в селекционный процесс диких видов, полукультурных разновидностей и мутантных форм требует знаний особенностей произрастания интересующей формы томата, выживаемости и воспроизводства, морфологических, агробиохимических и фотосинтетических ее особенностей. Другой спектр вопросов, связанный с интрогрессий чужеродного материала в геном культурного томата, связан с установлением характера проявления маркерных генов в гетерозиготе и возможностей их практического использования. Изучения явления несовместимости, особенностей наследования признаков, процессов формообразования и методов активизации селекционного процесса за счет применения межвидовой гибридизации на культуре томата.

При реализации этой программы необходимо изучить влияние чужеродного генома диких видов и мутантных форм на морфологические и фотосинтетические признаки гибридных комбинаций растений томата, установить цитогенетический статус полученных форм путем анализа мейоза и анализа спектра генотипической изменчивости при межвидовой гибридизации.

Однако весьма актуальным является проведение исследований, направленных на изучение трансгрессии чужеродного генетического материала в геном культурного томата на основе использования уникальных коллекционных образцов этой культуры.

Цели и задачи исследований. Цель исследований данной работы состоит в проведении комплексной оценки растений томата, полученных при межвидовой гибридизации, и определение возможностей использования данных показателей в селекционном процессе.

Для достижения этой цели необходимо выполнение следующих задач:

- Провести морфологическую оценку гибридов Fh полученных от скрещивания диких видов и мутантных форм растений томата.

- Установить характер проявления морфологических признаков строения стебля, листа, соцветия и плодов в зависимости от родительской формы.

- Определить изменение интенсивности фотосинтеза и транспирации в зависимости от фазы онтогенеза у межвидовых гибридов растений томата и их родительских форм,

- Оценить гибридные комбинации по содержанию пигментов в листьях томата и выявить генотипы с потенциальной устойчивостью к складывающемуся фотопериодизму.

- Выявить частоту и спектр генотипической изменчивости путем анализа коньюгации хромосом в материнских клетках пыльника (МКП).

- Отобрать стабильные генотипы по характеру конъюгации хромосом в мейозе гибридных комбинаций.

- Оценить частоту мейотической рекомбинации в комбинациях скрещивания диких видов и мутантных форм томата.

Научная новизна.

Впервые в России показана возможность использования межвидовых гибридов F, при селекции на увеличение пластидных пигментов в листьях межвидовых гибридов томата.

Впервые в условиях Краснодарского края получены новые генотипы растений томата, влияющие на увеличение спектра генотипической изменчивости при межвидовой гибридизации.

Определены и реализованы основные критерии оценки растений томата в гибридных популяциях, полученных при скрещивании диких видов (L. esculentum var. pimpinellifolium., L. esculentum var. cerasiforme., L. cheesmanii typicus) и мутантных форм растений томата (Mo 393, Mo 500) для вовлечения в селекционные программы.

Выявлены основные характеристики морфобиологических и цитогенетических показателей межвидовых гибридов томата полученных при скрещивании диких видов (L. esculentum var. pimpinellifolium., L.

еясикшит хаг. сегт/огте., I. сИеезтат 1уркиз) и мутантных форм (Мо 393, Мо 500).

Практическая значимость результатов.

Полученные данные по морфобиологическим и цитогенетическим характеристикам гибридных комбинаций позволяют выделить вид Z.усореЫсоп сИеезтапН ¡уркиз в качестве важнейшего источника увеличения спектра генотипической изменчивости при межвидовой гибридизации.

В селекционных программах по созданию новых высококачественных сортов томата рекомендуется использовать виды: Ь. е5си\еШит хаг. ртртеШ/оИит и /.. сИеезтапи 1ур1ст и мутантные формы Мо 500, Мо 393, как доноры признаков: содержание в плодах сухих веществ, Сахаров, общей кислотности и витамина С.

Показатели фотосинтетической оценки межвидовых гибридов ^ растений томата и их родительских форм пригодны в качестве дополнительного критерия при индивидуальном отборе растений томата по устойчивости к таким неблагоприятным условиям внешней среды, как засуха и плохое освещение.

Получен новый ценный исходный материал на основе межвидовой гибридизации, включающий 6 гибридов и 6 гибридов

Показана возможность использования полученных гибридов ^ Мо 393 х Ь. езсиЫгйит хаг. ртртеШ/оИит, Мо 500 х езсикШит хаг. ртртеШ/оИит и Мо 393 х Ь. сИееБтапи ¡ур1сш в качестве доноров биохимических признаков плодов, а именно повышенного содержания сухих веществ и витамина С.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Вовлечение в межвидовую гибридизацию вида Ь. сЪееьтапп 1уркш меняет тип проявления морфологических признаков с отцовского на материнскую.

2. Межвидовая гибридизация на основе диких видов и мутантных форм способствует улучшению качества плодов растений томата.

3. Совместное использование в селекционных программах диких видов и мутантных форм томата способствует изменению фотопериодических реакций у полученных гибридных комбинаций.

4. Показатель общей частоты хиазм можно использовать в качестве дополнительного критерия при индивидуальном отборе в селекционном процессе томата, направленном на увеличении частоты и спектра мейотической рекомбинации.

Апробация работы и публикация результатов исследований.

Результаты исследований докладывались и обсуждались на конкурсах и конференциях: VII молодёжная научная конференция «Биотехнология в

растениеводстве, животноводстве и ветеринарии», г. Москва, 2007 г.; Международная научно-практическая конференция «Генофонд, селекция и технологии возделывания пасленовых культур», г. Астрахань, 2008 г.; V научно-практическая конференция молодых ученых и аспирантов «Проблемы и перспективы развития современных элементов технологий производства сельскохозяйственной продукции» г. Астрахань, 2008 г.; Всероссийская научная конференция «Ориентированные фундаментальные исследования и их реализация в АПК России», г. Санкт-Петербург, 2008 г.; II Международная научно-практическая конференция «Биологическая защита растений - основа стабилизации агроэкосистем», г. Краснодар 2010 г.; Всероссийская выставка НТТМ - 2009, г. Москва, 2009 г. (По итогам выставки награждена дипломом первой степени, как победитель конкурса научных разработок «Научно-технического творчества молодежи - 2009»); Всероссийский форум победителей «Прорыв - 2009», г. Москва, 2009 г. (По итогам форума награждена дипломом победителя, занесена в базу данных талантливой молодежи РФ - 2009); IV Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса», г. Краснодар 2010 г. (По итогам конференции награждена дипломом первой степени, как победитель конкурса научных разработок по приоритетным направлениям развития агропромышленного комплекса среди преподавателей и научных сотрудников).

Имеется акт о внедрении результатов в учебно-образовательный процесс кафедры генетики и биотехнологии ФГОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева».

По материалам диссертации опубликовано 8 научных работ, в том числе 4 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 160 страницах печатного текста, состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству, 44 рисунков, 15 таблиц в тексте, 38 приложений. Список использованной литературы включает 177 источников, в том числе 60 иностранных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В данной главе представлен анализ научной литературы по изучаемым вопросам.

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Материал

Материалом для исследований послужили 17 опытных образцов растений генетической коллекции томата ГНУ ВНИИБЗР: дикие виды (L. esculentum var. pimpineUifoUum, L. esailenliim var. ceras ¡forme, L. cheesmanii typicus), мутантные формы (Mo) растений томата: Mo 393(гены с, т-2 ), Mo 500 (гены от с, d, с, т-2); б полученных на их основе межвидовых гибридов F/ и 6 полученных на их основе межвидовых гибридов F¡.

2.2 Условия проведения опытов

Исследования проведены в 2006-2010 гг. в. лаборатории изучения и поддержания генетической коллекции томата ГНУ ВНИИБЗР (г. Краснодар), на кафедре генетики РГАУ - МСХА им. К. А. Тимирязева (г. Москва), а также в климатических камерах на ГНУ ВНИИБЗР и ГНУ ВНИИ риса (г. Краснодар). Растения выращивали по общепринятой технологии в климокамерах, с заданными параметрами, оптимальными для вегетации растений томата [Брежнев, 1955].

2.3. Методы исследований

Идентификацию диких видов растений томата проводили по А. А. Жученко (1974), мутантных форм в соответствии с каталогом "Мутантные формы томатов" [Бочарникова и др., 1992]. Фенологические наблюдения вели по тестеру включающему следующие признаки: 1) тип куста; 2) стебель - окраска, ветвистость, опушенность; 3) лист - окраска, форма, характер поверхности, рассеченность всего листа и долей; 4) кисть малоцветковая или промежуточная; 5) цветок нормальный или фасцированный; чашелистики крупные или мелкие; венчик пятичленный или многочленный, крупный или мелкий, желтый или другого оттенка, андроцей пятичленный или одночленный, степень развития и расположения; 6) плод - окраска, форма [Жученко, 1973].

При фотосинтетической оценке учитывали листья перед закладкой кисти гибридов F¡ растений томата и их родительских форм в фазы: 5-6 настоящих листьев; цветения и плодоношения (по 3 растения каждой линии). Измерения интенсивности фотосинтеза и транспирации осуществляли портативной системой фотосинтеза LiCor LI 6400. Содержание пигментов (хлорофилла a, bu каротиноидов) в листьях томата определяли по Т.Н. Годневу (1952).

Для оценки качества плодов у растений томата использовали плоды с первых 3-х кистей, в трехкратной повторности. Содержание сухого

вещества в плодах томата определяли рефрактометром [ГОСТ 8756.2 - 70]. Сумму Сахаров в плодах томата определяли перманганатным методом Макс - Мюллера [ГОСТ 8756.13 - 70]. Оценку общей кислотности в плодах томата проводили титрометрическим методом [ГОСТ 8756.15 - 70]. Содержание витамина «С» определяли йодометрическим методом.

Цитогенетическую оценку проводили на бутонах томата размером 12 мм первых 3-х кистей по методике З.П. Паушевой (1980). Приготовленные постоянные препараты окрашивали в 2% растворе красителя Гимза и анализировали под микроскопом Olimpus ВХ 41при увеличение 1500Х. При анализе конъюгации хромосом просматривали от 400 до 600 МКП клеток в стадии диакинеза.

Для исследования изменчивости биохимических показателей плодов и фотосинтетической оценки растений томата, в зависимости от принадлежности к определенной родительской форме, использовали модель однофакторного дисперсионного анализа. Оценку достоверности различий между средними значениями признаков проводили с помощью рангового теста [Лакин, 1990]. Для более точного сравнения зависимости гибрида от родительских форм применяли дисперсионный анализ [Доспехов, 1979 ]. Вычисления выполняли на персональном компьютере с использованием программ Microsoft Office Excel и Statistica 6.0.

Документацию изображений проводили с помощью цифровой фотокамеры Olimpus SP - 500UZ, обработку изображений - с помощью Adobe Photoshop 6.0.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Глава 3. МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ ГИБРИДОВ F, РАСТЕНИЙ ТОМАТА

Первым этапом в оценке межвидовых гибридов томата является проведение описания и изучение закономерностей наследования фенотипических признаков у гибридов Fi (рис. 1 - 6).

У гибридов Fi поколения по большинству морфологических признаков доминирует отцовская форма. Так, например, тип куста, строение листьев, их окраска, опушенность, наличие или отсутствие псевдоприлистников, опушенность всех вегетативных и генеративных органов, строение цветка, а также форма и размер семени были унаследованы от отцовского компонента. Маркерные признаки, такие как: отсутствие антоциана (aw); картофельный тип листа (с); крапчатость листьев (m - 2); уменьшение всех частей растения; тёмные, морщинистые листья (d) у всех гибридов не проявились.

Установлен гетерозис по размеру листьев и длине стеблей.

Рисунок I - Морфологические признаки гибрида Р/ Мо 393 х езси/епШт л>аг. сега^огте растения томата: а) стебель, б) лист, в) соцветие, г) кисть с плодами

ивтш

щШШж

ШШшщ

Рисунок 2 - Морфологические признаки гибрида Мо 500 х Ь. ехсикпШт уаг. сегаэ^/огте растения томата: а) стебель, б) лист, в) соцветие, г) кисть с

плодами

Рисунок 3 - Морфологические признаки гибрида Р/ Мо 393 х Ь. гвсикШит чаг. ртргпеШ/оПит растения томата: а) стебель, б) лист, в) соцветие, г)

кисть с плодами

Рисунок 4 - Морфологические признаки гибрида Р\ Мо 500 х Ь. е$си!епШт гаг. ртртеШ/оНит растения томата: а) стебель, б) лист, в) соцветие, г) кисть с плодами

Рисунок 5 - Морфологические признаки гибрида Г/ Мо393 х I. сИеезтапИ Гуркш растения томата: а) стебель и лист, б) соцветие, в) кисть с плодами

Рисунок 6 - Морфологические признаки гибрида Г, Мо500 х I. сЬеезтапп Гургсш растения томата: а) стебель, б) лист, в) соцветие, г) кисть с плодами

У гибридов Мо 393 х Ьусорегзкоп скгезтапИ (ур1сш (рис. 3) и Мо 500 х ЬусорегБюоп сИеезтапп гур\ст (рис. 6) форма кисти, форма и цвет плодов приближены к материнской.

Масса плодов во всех образцах увеличивается в ряде отцовская форма - гибрид - материнская форма.

Глава 4. КАЧЕСТВО ПЛОДОВ МЕЖВИДОВЫХ ГИБРИДОВ Г, РАСТЕНИЙ ТОМАТА И ИХ РОДИТЕЛЬСКИХ ФОРМ

4.1. Биохимическая оценка межвидовых гибридов томата

Все анализируемые гибриды имели высокое значение сухих веществ - от 5,80±0,009 до 10,70±0,006. При этом выделилось 9 рангов (табл. 1).

Установлено, что родительские формы и гибриды F\ томата по проценту сухих веществ достоверно различаются между собой. Исключение составили гибриды Fx Мо 393 х L. esculentum var. pimpinellifolium и Мо 500 х L. esculentum var. pimpinellifolium, образцы которых показали самые высокие значения 10,70±0,006% и 10,60+0,019% соответственно. Самое низкое значение признака установлено у отцовской формы L. cheesmanii typicus - 5,40±0,006. Гибриды Мо 393 х L. esculentum var. pimpinellifolium, Мо 500 х L. esculentum var. pimpinellifolium и Mo 393 x L. cheesmanii typicus проявили положительный гетерозис (18,63%, 14,19%, 40,30%, соответственно), а гибриды F\ томата Мо 393 х L. esculentum var. cerasiforme и Мо 500 х L. esculentum var. cerasiforme - эффект

10

отрицательного гетерозиса (-17,20% и -! 1,36%) по отношению к родительским формам.

Таблица 1 - Сравнение гибридов и родительских форм томата по средним значениям процента сухих веществ, ГНУ ВНИИБЗР, 2008-2009 гг.

Родительская форма и гибрид F, Сухие вещества, % Ранговый тест

Мо 393 х L. esculentum var. pimpirtellifolium 10,70±0,006 *

Мо 500 х L. esculentum var. pimpinellifulium 10,60±0,019 *

L. esculentum var. pimpinellifolium 10,04±0,030 *

Mo 393 x L. cheesmanii typicus 9,40±0,009 *

Mo 393 8,00±0,058 *

Mo 500 7,57±0,067 *

Mo 500 x L. cheesmanii typicus 7,00±0,003 ! *

L. esculentum var. cerasiforme 6,01 ±0,010 i *

Mo 500 x L. esculentum var. cerasiforme 6,00±0,009 * i

Mo 393 x L. esculentum var. cerasiforme 5,80±0,009 * i i

L. cheesmanii typicus 5,40±0,006 *

HCPqs 10.13

Независимо от эффекта проявления гетерозиса, значения признака всех гибридных комбинаций близких отцовской форме. Исключения составили гибриды Мо 393 х I. сИгезтапИ 1уркш и Мо 500 х ¿. сИеемпапИ ¡уркия, значение которых приближены к материнской форме.

Содержание Сахаров у межвидовых гибридах Г/ находилось в пределах 3,20±0,006 - 5,60±0,012%. По значению этого признака можно выделить 7 рангов (табл. 2), объединившие разные гибриды, мутантные формы и дикие виды томатов.

Наименьшее среднее значение по показателю - содержание Сахаров отмечено у родительской формы I. сИеезтапИ Iуркю (3,02±0,006%). Гибриды Мо 393 х евси\еп1ит \аг. р'тртеШ/оИит, Мо 500 х I. е.чси1етит \аг. ртртеШ/оНит и Мо 393 х I. сЬеехтапи ¡уркш проявили положительный гетерозис (9,10%, 16,12% и 30,39%, соответственно), а гибриды Мо 393 х /,. енсикпШт \>аг. сегач1/огте и Мо 500 х /.. екси1епШт

var. cerasiforme - эффект отрицательного гетерозиса (-31,98% и -20,09%) по отношению к родительским формам.

Таблица 2 - Сравнение гибридов и родительских форм томата по средним значениям содержания суммы Сахаров, ГНУ ВНИИБЗР, 2008 - 2009 гг.

Родительская форма и гибрид F) Сумма Сахаров, % Ранговый тест

Мо 500 х L. esculentum var. pimpinellifolium 5,60±0,012 А 1 1 > ; 1 i j i 1

Mo 393 xL. esculentum var. pimpinellifolium 5,60±0,020 * i 1 í ; i ! 1 i Л J

L. esculentum var. pimpinellifolium 5,59±0,015 *

Mo 393 x L. cheesmanii typicus 5,02±0,039 * 1 ;

Mo 393 4,67±0,088 * i i ! i :

L. esculentum var. cerasiforme 4,20±0,058 * : i 1

Mo 500 4,05±0,029 * 1 i i i

Mo 500 x L. cheesmanii typicus 3,80±0,009 •1 ! i

Mo 500 x L. esculentum var. cerasiforme 3,30±0,003 1 ¡ ! ; # ; ¡

Mo 393 x L. esculentum var. cerasiforme 3,20±0,006 1 i i > ¡ í

L. cheesmanii typicus 3,02±0,006 """1

HCP 05 0,16

Значения признака во всех гибридных комбинациях приближено к материнской форме, за исключением гибридов Мо 393 х езси1епШт \аг. ртртеШ/оИнт, Мо 500 х еэсикШит гаг. ртртеШ/оПит, значения которых существенно не отличались от отцовской формой /,. еасикпШт \>аг. р'ипртеШ/оИит, при НСР05 = 0,16.

При сравнении гибридов и родительских форм томата по средним значениям процента общей кислотности можно выделить 8 рангов (табл. 3).

Верхнюю ступень ранга занимает родительская форма I. езси1епШт \>аг. сегазг/огте (1,20±0,003%), самое низкое значение наблюдается у Мо 500 х I. ехсикШит \>аг. сегаз'фгте (0,50±0,004%). Положительный

гетерозис к обоим родителям по признаку общая кислотность в плодах растений томата выявлен только у гибрида Мо 500 х Ь. ехси1епШт \аг. ртртеШ/оНит и составил 15,72%. Гибриды Мо 393 х ¿. с/геехтапИ 1ур\си$, Мо 393 х Ь. е.чси1еп1ит гаг. ртртеШ/оНит проявили эффект положительного гетерозиса только к отцовскому компоненту (37,84% и 32,47%).

Таблица 3 - Сравнение гибридов и родительских форм томата по средним значениям процента общей кислотности, ГНУ ВНИИБЗР, 2008 - 2009гг.

Родительская форма и гибрид F¡ Общая кислотность, % Ранговый тест

L. esculentum var. cerasiforme 1,20±0,003 *

Mo 393 1,06±0,009 *

Mo 393 x L. cheesmanii typicus 1,02±0,002 *

Mo 393 x L. esculentum var. pimpinellifolium 1,02±0,001 *

Mo 500 x L. esculentum var. pimpinellifoHum 0,92±0,000 *

Mo 393 x L. esculentum var. cerasiforme 0,89±0,001 *

Mo 500 0,85±0,003 *

L. cheesmanii typicus 0,77±0,009 *

L. esculentum var. pimpinellifolium 0,74±0,022 *

Mo 500 x L. cheesmanii typicus 0,65±0,002 *

Mo 500 x L. esculentum var. cerasiforme 0,50±0,004 *

HCP 05 0,04

Гибриды Мо 393 х L. esculentum var. cerasiforme и Мо '500 х L. esculentum var. cerasiforme и Мо 500 х L. cheesmanii typicus показали эффект отрицательного гетерозиса (- 21,23% и -51,46%) по отношению к родительским формам.

Все гибриды проявили положительный гетерозис по признаку витамин С в плодах по отношению к обеим родительским формам и в ряде случаев истинный гетерозис составил более 100%.

Глава 5. ФОТОСИНТЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МЕЖВИДОВЫХ ГИБРИДОВ F, РАСТЕНИЙ ТОМАТА

5.1. Интенсивность фотосинтеза и транспирации межвидовых гибридов растений томата

При определении рангового теста установлено, что значения интенсивности фотосинтеза (ИФ) и интенсивности транспирации (ИТ) всех анализируемых образцов по фазам вегетации значительно варьировали. На образование одного грамма сухого вещества гибриды Г/ растений томата затрачивали меньшее количество воды в сравнении с родительскими формами, в связи с чем их можно характеризовать как менее требовательные к поливу в сравнении с родительскими формами (табл. 4).

Таблица 4 - Соотношение ИФ / ИТ у мутантных форм ($), диких видов (б1) и гибридов .Р/ растений томата, 2008 г.

ИФ/ИТ, мкмоль С02/м2/с / мммоль

Родительская форма и гибрид F, Фазы учетов признаков

5-6 листьев Цветение Созревание плодов

Мо 393 4,21 3,24 4,35

Мо 500 3,06 6,71 2,98

L. cheesmanii typicus 5,69 5,24 5,44

L. esculentum var. cerasiforme 9,12 7,51 4,57

L. esculentum var. pimpinellifolium 5,76 6,37 4,93

Mo393 x L. cheesmanii typicus 3,90 6,39 6,27

Mo 393 x L. esculentum var. 5,42 5,37 6,53

pimpinellifolium

Mo 500 x L. cheesmanii typicus 5,52 4,83 8,00

Mo500 x L. esculentum var. 5,01 6,03 6,35

cerasiforme

Mo 500 X L. esculentum var. 4,97 7,46 5,82

pimpinellifolium

5.2 Содержание пластидных пигментов в листьях межвидовых гибридов ^ растений томата

С начала вегетационного периода и до фазы цветения у всех гибридов, за исключением Мо 393 х Ь. е$си1епшт гаг. сегах'фгте,

наблюдалось увеличение содержания хлорофилла а, хлорофилла в и каротиноидов (табл. 5). К моменту созревания плодов количество пигментов в листьях резко снизилось. У гибрида Мо 393 х Ь. е$си1епШт хаг. сега51/огте максимум содержания пигментов отмечен в фазу 5-6 листьев, в дальнейшем их количество постепенно снизилось.

Таблица 5 — Содержание пластидных пигментов в листьях межвидовых гибридов Р, растений томата в различные фазы вегетации, 2008г._

Гибрид Р] Фаза учета I Хлорофилл а, мг/дм2 Хлорофилл в, мг/дм2 Каротиноиды, мг/дм2

Мо 393 х Ь. езсикгйит маг. сега51/огте 5-6 листьев 3,74±0,182 1,30±0,057 0,55±0,029

цветение 2,82±0,043 1,00±0,011 0,50±0,015

созревание 2,57±0,096 0,96±0,019 0,46±0,017

Мо 500 х Ь. е$си\еШит маг. сегазгргте 5-6 листьев 3,74±0,182 1,30±0,057 0,55±0,029

цветение 4,05±0,269 1,47±0,106 0,73±0,042

созревание 3,83±0,186 1,44±0,065 0,69±0,027

Мо 393 х Ь. скеезтапи (уркия 5-6 листьев 3,11±0,043 1,10±0,027 0,43±0,015

цветение 3,28±0,142 1,22±0,054 0,56±0,03

созревание 2,92±0,27 1,21±0,096 0,41±0,04

Мо 500 х £. скееътапи 1уркиз 5-6 листьев 2,20±0,11 0,73±0,04 0,36±0,014

цветение 2,77±0,046 0,97±0,023 0,52±0,009

созревание 2,18±0,169 0,92±0,057 0,32±0,022

Мо 393 х Ь. езсикШит маг. ртртеШ/оИит 5-6 листьев 2,31±0,316 0,81±0,098 0,34±0,06

цветение 2,72±0,063 0,96±0,023 0,50±0,011

созревание 1,18±0,171 0,30±0,031 0,30±0,031

Мо 500 х 1. езси1епШт маг. ртртеШ/оНит 5-6 листьев 3,26±0,199 1,19±0,071 0,45±0,023

цветение 3,98±0,096 1,44±0,036 0,75±0,018

созревание 2,56±0,207 1,00±0,065 0,40±0,032

В результате дисперсионного анализа подтверждено влияние стадии онтогенеза на изменение содержания пигментов в листьях томата.

Показана также достоверность влияния содержания родительского компонента на изменение анализируемых признаков (хлорофилла а, в и каротиноидов).

Количественное соотношение в листьях исследуемых растений возрастало в ряду: гибриды материнская форма, отцовская форма (рис.

7).

Ф

Vи

V

£

О) ибридП НМо(?) ы Дикий ВИД ((?)

фазы вегетации

Рисунок 7 - Соотношение хлорофилла а/ в в листьях растений томата, 2007 - 2008 гг.

Указанные данные свидетельствуют о способности гибридов произрастать как при полном освещении, так и в затененных местах, что существенно расширяет их адаптационные способности и представляет особый интерес при использовании в качестве исходного материала елсикпшп гаг. сегахг/огте в селекционном процессе.

Отношение хлорофиллов (а+Ь) к каротиноидам обычно указывает на степень адаптивности растений. Гибриды показали большую

адаптивную способность на всех анализируемых стадиях вегетации (рис. 8).

По фазам вегетации признаки варьировали, имея достоверные различия по определенным значениям НСР0з. Гибриды Г/ растений томата проявили положительный гетерозис по признаку - содержание пигментов в листьях по отношению к обеим родительским формам.

10

(с?):

0

> -(л ныртиро Iгпрт/^инр плптцптириир

фазы вегетации

Рисунок 8 - Соотношение хлорофиллов (о + в) к каротиноидам в листьях растений томата, 2007 - 2008 гг

Глава 6. КОНЪЮГАЦИЯ ХРОМОСОМ У МЕЖВИДОВЫХ ГИБРИДОВ Г, ТОМАТА

6.1. Характеристика частоты и распределения хиазм у межвидовых гибридов У7/ в профазе I мейоза

Анализ МКП на стадии диакинеза метафазы I показал, что большинство МКП у межвидовых гибридов Г/ томата имели бивалентную конъюгацию хромосом (рис. 9).

Образование уни- и мультивалентов не наблюдалось. Исключение составил гибрид Мо 500 х Ь. скееэтат 1ур1см5, в МКП которого обнаружено 11 закрытых бивалентов и 2 унивалента (рис. 9 в).

Среднее число хиазм у анализируемых гибридов Р^ варьировало от 20,03±0,044 до 20,01±0,033. При этом частота дистальных хиазм превышала число интерстициальных у всех изученных гибридов растений томата.

Частота интерстициальных хиазм в наибольшей степени характеризует потенциал генетической изменчивости. Большим количеством интерстициальных хиазм отмечены гибриды: Мо 500 х Ь. сИеезтапи ¡уркш (4,12±0,028), Мо 393 х Ь. е$си!епЫт хаг. ртртеШ/оНит (4,10±0,022) и Мо 393 х Ь. сИеешапи 1ур1ст (4,01±0,056) (табл. 6).

Таблица 6 - Образование хиазм в МКП межвидовых гибридов Р, томата.

ГНУ ВНИИБЗР, 2006 - 2010гг.

Гибрид Р, Хиазмы

д. И. | д./и. Всего

Мо 500 х Ь. езсикпШт хаг. сегаъ '^оггпе 24,03±0,022 24,03 24,00±0,032

Мо 500 х Ь. ехсикпшт хаг. ртртеШ/оНит 20,11±0,025 2,01 ±0,062 10,00 22,01±0,033

Мо 500 х Ь. сИеезтапи 1ур1сш !8,21±0,034 4,12±0,028 4,42 22,3 0±0,055

Мо 393 х 1. вБсикШит хаг. сегаз1/огте 23,11±0,021 1,00±0,082 23,11 24,01±0,033

Мо 393 х Ь. еясикпШт хаг. ртртеШ/оНит 19,32±0,096 4,10±0,022 4,71 23,11±0,022

Мо 393 х Ь. сИеезтапп ¡ургсш 16,00±0,012 4,01 ±0,056 4,01 20,03±0,044

Примечание: Д. - дистальные хиазмы, И. - интерстициальные хиазмы.

Гибриды с отцовской формой Ь. езсикпШт хаг. сегая^/огте имели наибольшую долю клеток с 12 закрытыми бивалентами: Мо 500 х I. евсикШит хаг сега.и/огте - 0,969; Мо 393 х Ь. escv.le.ntum хаг. сегаяг/огте - 0,952. У этих образцов наблюдалось и большее количество дистальных хиазм на МКП (24,03±0,022 и 23,11±0,021, соответственно).

О

<1 'О О

- и

V.

<Г

. €3 -

л О

¿и- 4В1

О

#

о

«а»

.О ^ О о

о

о ~ <

7 о Тл*

V о» о

1

•гзз-яй к

Рисунок 9 - Конъюгация хромосом у гибридов Г, растений томата Примечание: а) Мо 500 х Ь. евсЫвнШт var. сега${[огте, 2п = 12 с; б) Мо 500 х I. е.чсикшит гаг. ршртеШ/оНит, 2п = 2"о10!1с; в) Мо 500 х Ь. скеехтапи 1уркш, 2п = 2*11"с; г) Мо 500 х Ь. сЫеьтапи 1урки.ч, 2п = 2*11МС; д) Мо 393 х Ь. еБсикпШгп уаг. ртртеШ/оНит, 2п = 1п011пс; е) Мо 393 х скее.чтапИ 1ур1си.ч, 2п = 3"09"с ■

Меньшее количество бивалентов, среди анализируемых образцов отмечено у гибрида Мо 393 х I. сИееятапи ¡уркив. У него наблюдалось 0,899 МКП с 9 закрытыми и с 3 открытыми бивалентами. Такой характер конъюгации позволяет высказать предположение о степени близости геномов Мо 500 и Мо 393 с Ь. езсикпШт маг. сега$1/огте в филогенетическом аспекте. Нарушения в МКП на стадии диакинеза, обнаруженные в ходе цитологических исследований, не отразились на фертильности пыльцы межвидовых гибридов томатов и их способности давать фертильное потомство.

6.2. Гибридологический анализ изменчивости частоты рекомбинации (ф между мутантными и дикорастущими видами

При анализе частоты мейотической рекомбинации (г/) в комбинациях скрещивания диких видов с мутантными формами обнаружены некоторые отклонения (табл. 6). По второй хромосоме между генами <1 - сг»> у межвидовых гибридов Г2 в комбинациях скрещивания диких видов с мутантной формой Мо 500, частота кроссинговера изменялась от 9,0 ± 2,29 до 29,5 ± 3,25. При этом у гибрида ^ Мо 500 х Ь. сИееятапИ 1ур1сиэ значение г/ приближено, но меньше значения по генетической карте томата, равного 11.

Таблица 6 - Частота кроссинговера у гибридов между мутантными и дикорастущими видами, ГНУ ВНИИБЗР, 2009 - 2010 гг._

Вариант Сегмент ш-2 - с • Сегмент с!-а\у

Мо 393х ¿. сЬеевтапи ¡ургсш 12Д±2,14 -

Мо 393 х Ь. езсикпШт маг. ртртеШ/оНит 25,6±2,98 -

Мо 393 х Ь. евсикпШт маг. сггаз1/огте 24,6±2,80 -

Мо 500 х Ь. сИееятапи 1ур1сив 16,4±3,07 9,0±2,29

Мо 500 х 1. еясикшит маг. ртртёШ/оНит 49,2±5,28 20,6±2,50

Мо 500 х Ь. еясикпШт маг. сегаз1/огте 51,8±5,81 29,5±3,25

Генетическая карта 27,0 11,0

У Мо 500 х Ь. еьсикпШт хаг. ртртеШ/оНит и Мо 500 х I. еьсикмит хаг. сегахг/огте отмечено увеличение частоты кроссинговера более чем в 2 раза и их значение составило 20,6±2,50 и 29,4±3,25 соответственно.

В шестой хромосоме между генами т-2 - с у межвидовых гибридов

в комбинациях скрещивания диких видов с мутантной формой Мо393 частота кроссинговера была приближена к значениям генетической карты и равнялась 27. У гибридов Р2 Мо 393 х Ь. ехсикШит хаг. ртртеШ/оНит его значение составило 25,5±2,98; у Мо 393 х Ь. е$си1еЫит хаг. сега$1&гте - 24,6±2,80. Исключением явился гибрид с отцовской формой ¿. скеезтапи /уркиз (12,1±2,14), значение г/ которого были более чем в 2 раза ниже значения генетической карты томата.

В шестой хромосоме между генами т-2 - с у межвидовых гибридов 1^2 в комбинациях скрещивания диких видов с мутантной формой Мо 500 частота кроссинговера варьировала от 16,4±3,07 до 51,8±5,81.

Установлено, что более низкие значения г/ имели гибриды с отцовской формой I. сИееятапИ ¡уркиБ (16,4±3,07), а у Мо 500 х I. е$си\еп1ит хаг. ртртеШ/оПит и (49,2±5,28) Мо 500 х Ь. езсикпШт хаг. сегаз'фгте (51,8±5,81) более высокие значения в сравнении с генетической картой.

ВЫВОДЫ

1. При межвидовой гибридизации у гибридов растений томатов наблюдается гетерозис по отцовскому компоненту (дикорастущая форма) по признакам: размер плодов, размер листьев и длина стеблей.

2. При межвидовой гибридизации с участием в качестве отцовского компонента растения вида Ьусорегэкоп скеезтапи 1урки$ наследование таких признаков как форма и цвет плода, форма кисти протекает по доминантному типу материнской формы.

3. Установлено, что за счет вовлечения в селекционный процесс видов: Ь. езсикпШт хаг. ртртеШ/оНит и Ь. скееьтапИ 1уркш и при скрещивании их с мутантными формами Мо 500, Мо 393 можно повысить уровень содержания сухих веществ на 7,34 - 40,30%; суммы Сахаров на 7,86 - 40,30%; общей кислотности на 10,87 - 15,72% и витамина С в плодах томата гибридов Р/ на 41,12 - 106,06%..

4. Установлено, что использование в межвидовой гибридизации мутантных форм Мо 500, Мо 393 и вида £. езсикп/ит хаг. сегаз!/огте

приводит к снижению показателей по признакам: содержание в плодах сухих веществ от 17,20% до 11,36%; суммы Сахаров от 31, 98% до 20,09% и общей кислотности от 51,46% до 21,23%.

5. В плодах гибридов растений томата при использовании материнской формы Мо 393 были выявлены генотипы с высоким показателем витамина С - 90 - 145%, а Мо 500 - 41 - 57%.

6. Установлено достоверное влияние содержания родительского компонента на изменение интенсивности фотосинтеза (ИФ) и интенсивности транспирации (ИТ). Для фазы вегетации 5-6 листьев оно составило по ИФ - 33,3% , ИТ - 59,7%; цветения по ИФ - 85,9%, ИТ -83,0%; созревания по ИФ - 71,4%, ИТ - 64,8%.

7. При анализе соотношения хлорофиллов (а+Ь) к каротиноидам установлено, что межвидовые гибриды растений томата имеют высокую адаптивную способность на всех анализируемых стадиях вегетации в сравнении с родительскими формами (в фазу 5-6 листьев от 8,31 до 9,83; цветения - от 7,22 до 7,61; в фазу плодоношения - от 7,63 до 12,09).

8. На стадии диакинеза в метафазе I мейоза у большинства межвидовых гибридов Р/ растений томата в МКП наблюдали бивалентную коньюгацию хромосом. При этом доказано, что частота хиазм у анализируемых форм является видоспецифичным признаком для растений томата.

9. У изученных межвидовых гибридов растений томата частота дистальных хиазм превышала число интерстициальных от 4,01 до 24,03 раз, что свидетельствует о близости их геномов.

10. Установлено, что частота рекомбинации зависит от компонентов скрещивания: у межвидового гибрида ^ где отцовской формой выступает вид Ь. сЬееятапИ /ур'гст, частота рекомбинации уменьшается; в случаях, когда в качестве материнской формы выступает мутантная форма Мо 500, - увеличивается; дикорастущие виды Ь. е$си1епШт хаг. ртртеШ/оНит и Ь. е.чсикпШт хаг. сега$1/огте в качестве материнской или отцовской формы существенно не влияют на частоту рекомбинации.

РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКИ

1. Рекомендовано гибриды Ft Мо 393 х L. esculentum var. pimpinellifolium, Мо 500 х L. esculentum var. pimpinellifolium и Mo 393 x L. cheesmanii typicus использовать в селекции на улучшение биохимических показателей свежих плодов, повышения содержания сухих веществ и

витамина С, т.е. создания сортов экономически более выгодных для перерабатывающей промышленности.

2. Рекомендовано использовать межвидовые гибриды Р1 растений томатов в качестве селекционного материала в селекции на увеличение урожайности за счет расширения адаптивной способности фотосинтетического аппарата новых форм.

3. Рекомендовано использовать дикий вид Л. сИеешапИ 1уркш, мутантную форму Мо 500 и гибриды Мо 500 х I. сИеезтапи ¡уркш, Мо 393 х Ь. езсикпШт \аг. р'тртеШ/оНит и Мо 393 х Ь. сИеезтапи 1ур1ст в селекционном процессе в качестве индуктора генотипической изменчивости.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК

1. Нековаль С.Н. Формирование пластидных пигментов в листьях межвидовых гибридов Fi растений томата/ С.Н. Нековаль // Труды Кубанского государственного аграрного университета, - Краснодар, 2010. - №6-С 102- 104.

2. Нековаль С.Н. Характер конъюгации хромосом в МКП у межвидовых гибридов F/ / С.Н. Нековаль // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. Режим доступа: http: // ej.kubagro.ru/2011/01/pdf/ll.pdf. № 65(11)-2010.

3. Нековаль С.Н. Наследование морфологических признаков у межвидовых гибридов F/ растений томата / С.Н. Нековаль, Н.И. Бочарникова, H.A. Щербаков // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/201 l/01/pdf/10.pdf. № 65(1) - 2010.

4. Михайленко С.Н. Влияние трансгенов на мейотическую рекомбинацию у высших эукариот на примере растений томата / З.Р. Юнусов, А.А.Соловьёв, P.A. Комахин, A.A.. Жученко, С.Н. Михайленко // Сельскохозяйственная биология, 2009. - № 3- С. 52-59.

Публикации в других изданиях

5. Михайленко С.Н. Коллекция различных, форм томатов как ресурсный потенциал вида / С.Н. Михайленко // Биотехнология в растениеводстве, животноводстве и ветеринарии. - М., 2007. - С. 22-23.

6. Михайленко С.Н. Маркерная коллекция томата как ресурсный потенциал изменчивости / С.Н. Михайленко, З.Р. Юнусов // Генофонд,

23

селекция и технологии возделывания пасленовых культур. - Астрахань, 2008. - С. 44-47. •

7. Михайленко С.Н. Разработка теоретических и экспериментальных моделей механизма индукции частоты и спектра рекомбинации у гетерозиготных растений / A.A. Жученко, P.A. Комахин, Н.И. Бочарникова, В.В. Комахина, З.Р Юнусов, С.Н. Михайленко // Ориентированные фундаментальные исследования и их реализация в АПК России. - Санкт-Петербург, 2008. - С. 27-28.

8. Михайленко С.Н. Биохимическая оценка межвидовых гибридов томатов / С.Н. Михайленко, H.A. Щербаков // Биологическая защита растений - основа стабилизации агроэкосистем, Краснодар, 2010. - Вып. 6 - С. 680-684.

Подписано в печать 5.03.2011 г. Бумага офсетная. Усл. п.л. 1 Тираж 100 экз.

Формат 60x84 1/16 Офсетная печать Заказ № 155

Отпечатано в типографии Кубанского ГАУ 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Нековаль, Светлана Николаевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КУЛЬТУРЫ ТОМАТА (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Основные классификации томата.

1.2. Морфологические признаки томата.

1.3. Использование потенциала дикорастущих видов томата в качестве источника хозяйственно ценных признаков.

1.4. Использование мутантных форм томата в селекции для расширения продовольственных и технологических возможностей культуры.

1.5. Характеристика мейоза у томата

1.5.1. Мейоз, его эволюционное и биологическое значение в селекции растений.

1.5.2. Морфология мейоза томата.

1.6. Фотосинтетическая производительность растений томата.

1.7. Биохимическая оценка качества плодов томата.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Материал.

2.1.1. Дикие виды растений томата.

2.1.2. Мутантные формы растений томата.

2.2. Условия проведения опытов.

2.3. Методы исследований.

2.3.1. Получение межвидовых гибридов томата.

2.3.2. Определение биометрических показателей у растений томата.

2.3.3. Фотосинтетическая оценка межвидовых гибридов Fj растений томата.

2.3.4. Оценка качества плодов у растений томата.

2.3.5. Методика цитогенетического анализа материнских клеток пыльника (МКП).

2.3.6. Методика оценки спектра генотипической изменчивости при межвидовой гибридизации в популяции F2.

2.3.7. Статистические методы анализа данных.

2.3.8. Документация изображений.

ГЛАВА 3. МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ ГИБРИДОВ F,

РАСТЕНИИ ТОМАТА.

3.1. Гибрид F\ Мо 500 х Lycopersicon esculentum var. pimpinellifolium.

Гибрид Fi Mo 393 x Lycopersicon esculentum var. pimpinellifolium.

Гибрид F] Mo 500 x Lycopersicon esculentum var. cerasiforme.

Гибрид Fi Mo 393 x Lycopersicon esculentum var. cerasiforme.

Гибрид Fj Mo 500 x Lycopersicon cheesmanii . Typicus Riley.

Гибрид Fi Mo 393 x Lycopersicon cheesmanii typicus.

ГЛАВА 4. КАЧЕСТВО ПЛОДОВ МЕЖВИДОВЫХ ГИБРИДОВ F

РАСТЕНИЙ ТОМАТА И ИХ РОДИТЕЛЬСКИХ ФОРМ.

ГЛАВА 5. ФОТОСИНТЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МЕЖВИДОВЫХ ГИБРИДОВ F, РАСТЕНИЙ ТОМАТА

5.1. Интенсивность фотосинтеза и транспирации межвидовых гибридов Т7/ растений томата.

5.2. Содержание пластидных пигментов в листьях межвидовых гибридов Г] растений томата.

ГЛАВА 6. КОНЪЮГАЦИЯ ХРОМОСОМ МЕЖВИДОВЫХ ГИБРИДОВ Г, ТОМАТА

6.1. Характеристика частоты и распределения хиазм у межвидовых гибридов Т7/ в профазе I мейоза.

6.2. Гибридологический анализ изменчивости частоты рекомбинации г/) между мутантными и дикорастущими видами.

ВЫВОДЫ.

РЕКОМЕНДАЦИИ.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Комплексная оценка рода Lycopersicon tourn. на примере видов: L.esculentum var.pimpinellifolium (mill.) brezh., L. Esculentum var. cerasiforme(A.Gray)brezh.,L.cheesmanii typicus riley и L.esculentum mill. мутантных форм МО 393, МО 500"

Томат является классическим модельным объектом для генетических исследований, одним из наиболее изученных в генетическом отношении видов растений. Однако, несмотря на его перспективы, потенциальные возможности роста величины и качества урожая реализуются не полностью. Эффективность селективного процесса лимитируется ограниченностью доступной отбору генотипической изменчивости генофонда культурного томата. Возрастающий дефицит генотипического разнообразия и, как следствие, снижение адаптивности современных сортов и гибридов, их уязвимость по отношению к действию биотических, абиотических и антропогенных стрессоров, требуют более активного вовлечения в селекционный процесс новых источников зародышевой плазмы с более выраженной генетической дивергентностью, а именно - диких видов, полукультурных разновидностей, а также мутантных форм [Жученко, 1973, 1988; Авдеев, 1982, 1983, 1986, 2007; Бочарникова и др., 1992, 2008; Кравченко, 1993; Пивоваров и др., 2000; Храпалова, 2001; Мамедов и др., 2002; Козлова и др., 2003; Куземенский, 1999, 2004, 2005; Цэрану и др., 2005].

Введение в селекционный процесс диких видов, полукультурных разновидностей и мутантных форм требует знаний особенностей произрастания интересующей формы томата, выживаемости и воспроизводства, морфологических, агробиохимических и фотосинтетических ее особенностей. Другой спектр вопросов, связанный с интрогрессий чужеродного материала в геном культурного томата, связан с установлением характера проявления маркерных генов в гетерозиготе и возможностей их практического использования. Изучения явления несовместимости, особенностей наследования признаков, процессов формообразования и методов активизации селекционного процесса за счет применения межвидовой гибридизации на культуре томата.

При реализации этой программы необходимо изучить влияние чужеродного генома диких видов и мутантных форм на морфологические и фотосинтетические признаки гибридных комбинаций растений томата, установить цитогенетический статус полученных форм путем анализа мейоза и анализа спектра генотипической изменчивости при межвидовой гибридизации.

Однако весьма актуальным является проведение исследований, направленных на изучение трансгрессии чужеродного генетического материала в геном культурного томата на основе использования уникальных коллекционных образцов этой культуры.

Цели и задачи исследований. Цель исследований данной работы состоит в проведении комплексной оценки растений томата, полученных при межвидовой гибридизации, и определение возможностей использования данных показателей в селекционном процессе.

Для достижения этой цели необходимо выполнение следующих задач:

1. Провести морфологическую оценку гибридов полученных от скрещивания диких видов и мутантных форм растений томата.

2. Установить характер проявления морфологических признаков строения стебля, листа, соцветия и плодов в зависимости от родительской формы.

3. Определить изменение интенсивности фотосинтеза и транспирации в зависимости от фазы онтогенеза у межвидовых гибридов растений томата и их родительских форм.

4. Оценить гибридные комбинации по содержанию пигментов в листьях томата и выявить генотипы с потенциальной устойчивостью к складывающемуся фотопериодизму.

5. Выявить частоту и спектр генотипической изменчивости путем анализа конъюгации хромосом в материнских клетках пыльника (МКП).

6. Отобрать стабильные генотипы по характеру конъюгации хромосом в мейозе гибридных комбинаций.

7. Оценить частоту мейотической рекомбинации в комбинациях скрещивания диких видов и мутантных форм томата.

Научная новизна.

Впервые в России показана возможность использования межвидовых гибридов Т7; при селекции на увеличение пластидных пигментов в листьях межвидовых гибридов томата.

Впервые в условиях Краснодарского края получены новые генотипы растений томата, влияющие на увеличение спектра генотипической изменчивости при межвидовой гибридизации.

Определены и реализованы основные критерии оценки растений томата в гибридных популяциях, полученных при скрещивании диких видов (Ь. еБсгйеЫит уаг. ртртеШ/оНит., Ь. е8си1епШт уаг. сега$1/огте., Ь. скеезтапи (ур/сш) и мутантных форм растений томата (Мо 393, Мо 500) для вовлечения в селекционные программы.

Выявлены основные характеристики морфобиологических и цитогенетических показателей межвидовых гибридов томата полученных при скрещивании диких видов {Ь. езсЫегйит уаг. ртртеШ/оНит., Ь. е8си1епШт уаг. сега81/огте., X. скееятапп typicus) и мутантных форм (Мо 393, Мо 500).

Практическая значимость результатов.

Полученные данные по морфобиологическим и цитогенетическим характеристикам гибридных комбинаций позволяют выделить вид Ьусорегяжоп скееятапи (ургсиз в качестве важнейшего источника увеличения спектра генотипической изменчивости при межвидовой гибридизации.

В селекционных программах по созданию новых высококачественных сортов томата рекомендуется использовать виды: Ь. еБсгйепШт уаг. ртртеШ/оНит, и Ь. скеезтапП 1ур1ст и мутантные формы Мо 500, Мо 393, как доноры признаков: содержание в плодах сухих веществ, Сахаров, общей кислотности и витамина С.

Показатели фотосинтетической оценки межвидовых гибридов Р1 растений томата и их родительских форм пригодны в качестве дополнительного критерия при индивидуальном отборе растений томата по устойчивости к таким неблагоприятным условиям внешней среды, как засуха и плохое освещение.

Получен новый ценный исходный материал на основе межвидовой гибридизации, включающий 6 гибридов Г] и 6 гибридов

Показана возможность использования полученных гибридов Мо 393 х Ь. е$си1еп1ит уаг. рЫртеШ/оИит, Мо 500 х Ь. езси1епШт уаг. ртртеШ/оНит и Мо 393 х Ь. скеехтапи 1ургсш в качестве доноров биохимических признаков плодов, а именно повышенного содержания сухих веществ и витамина С. Основные положения, выносимые на защиту:

1. Вовлечение в межвидовую гибридизацию вида Ь. скееятапи 1ур1сш меняет тип проявления морфологических признаков с отцовского на материнскую.

2. Межвидовая гибридизация на основе диких видов и мутантных форм способствует улучшению качества плодов растений томата.

3. Совместное использование в селекционных программах диких видов и мутантных форм томата способствует изменению фотопериодических реакций у полученных гибридных комбинаций.

4. Показатель общей частоты хиазм можно использовать в качестве дополнительного критерия при индивидуальном отборе в селекционном процессе томата, направленном на увеличении частоты и спектра мейотической рекомбинации.

Апробация работы и публикация результатов исследований. Результаты исследований докладывались и обсуждались на конкурсах и конференциях: VII молодёжная научная конференция «Биотехнология в растениеводстве, животноводстве и ветеринарии», г. Москва, 2007 г.; Международная научно-практическая конференция «Генофонд, селекция и технологии возделывания пасленовых культур», г. Астрахань, 2008 г.; V научно-практическая конференция молодых ученых и аспирантов «Проблемы и перспективы развития современных элементов технологий производства сельскохозяйственной продукции» г. Астрахань, 2008 г.; Всероссийская научная конференция «Ориентированные фундаментальные исследования и их реализация в АПК России», г. Санкт-Петербург, 2008 г.; II Международная научно-практическая конференция «Биологическая защита растений - основа стабилизации агроэкосистем», г. Краснодар 2010 г.; Всероссийская выставка 8

НТТМ - 2009, г. Москва, 2009 г. (По итогам выставки награждена дипломом первой степени, как победитель конкурса научных разработок «Научно-технического творчества молодежи - 2009»); Всероссийский форум победителей «Прорыв - 2009», г. Москва, 2009 г. (По итогам форума награждена дипломом победителя, занесена в базу данных талантливой молодежи РФ - 2009); IV Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса», г. Краснодар 2010 г. (По итогам конференции награждена дипломом первой степени, как победитель конкурса научных разработок по приоритетным направлениям развития агропромышленного комплекса среди преподавателей и научных сотрудников).

Имеется акт о внедрении результатов в учебно-образовательный процесс кафедры генетики и биотехнологии ФГОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева».

По материалам диссертации опубликовано 8 научных работ, в том числе 4 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 161 страницах печатного текста, состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству, 44 рисунка, 15 таблиц в тексте, 38 приложений. Список использованной литературы включает 177 источников, в том числе 60 иностранных авторов.