Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Моносомный анализ и андрогенез в селекции пшеницы

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Моносомный анализ и андрогенез в селекции пшеницы"

ВОСТОЧНОЕ ОТДЕЛ ЕНИЕ ВАСХНИЛ КАЗАХСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ им. В. Р. ВИЛЬЯМСА

На правах рукописи

БОНДАРЕН КО Ольга Викторовна

УДК 633:11 +631.520+575.1

МОНОСОМНЫЙ АНАЛИЗ И АНДРОГЕНЕЗ В ХЕЛЕКЦИЖ

пШницы

Специальность 06. 01. 05. — «селекция и семеноводство»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Алмалыбак—1990

Работа выполнена в 1986—1990 гг. в отделе биотехнологии Казахского научно-исследовательского института земледелия им. В. Р. Вильямса

Научный руководитель — кандидат сельскохозяйственных

наук ШЕГЕБАЕВ О. Щ.

Официальные оппоненты:—доктор биологических наук, профессор. И, Р. РАХИМБАЕВ — кандидат сельскохозяйственных наук Р. А. УРАЗАЛИЕВ

Ведущее учреждение — Институт цитологии и генетики

СО АН СССР

Защита состоится « 3о » _... 1990 г,

Ь . .(.Г... .. часов на заседании Специализированного совета К. 020.39.01. по присуждению ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук Казахского научно-исследовательского института земледелия им. В. Р. Вильямса по адресу: 483133, Алма-Атинская область, Каскеленский район, п/о Ал-малыбак, Казахский НИЦ земледелия.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института." ' ' '

Автореферат разослан.« 2>'с° » 199^ г.

Ученый секретарь специалн-зированного.совета, кандидат сельскохозяйственных наук

С. Б. РАМАЗАНОВА.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность тема. В Казахстане зерновой пояс расположен в зоне рискованного земледелия, характеризующейся ярко выраженной континентальностью климата, что и определяет направление селекционной работы. Задача селекции в регионе ослоянявтся той, что экстремальные по абиотическим факторам годы чередуется с благоприятными, что требует создания сортов, сочетающих в себе продуктивность и засухоустойчивость. Однако, генетические основы засухоустойчивости, роль различных признаков в проявлении ее и механизм этого явления изученыкрайне слабо.

В мировой литературе имеются данные о той, что среди генофонда ппениц обнаружены форкы, способные в ответ на действие высоких температур свертывать листовые пластинки и теа самым уменьшать трзнспирецип, не теряя при этоа способности к фотосинтетическим реакциям. Высказывается иненае, что прязнак "свернутые листья" является вагшш кеханнзмоа в повывензга засухоустойчивости культурных злаков (?ovnly-3aith , Hyrd , 1979).

В настоящее время щрзду с традидаоннагя ке'.одакя селекции в повышении устойчивости пленили к стрессовна факторам больше надеады возлагаются на хромосомную кнзенеретз и клеточную бкотех-нологню, которая начала интенсивно развиваться в нааеЯ стране (Лукьянюк, Игнатова, 1983; Шакина, IS83; Бутенко, 1984; Гапонен-ко и др., 1987; Дьячук и др., 1990; Рвхинбаев и др., 1990 и т.д.).

Для широкого развертывания этих работ необходим поиск н локализация генов, контролирующих устойчивость к засухе различных типов и экстремальным температурный воздействиям, способству-щих наиболее эффективному использованию воды растением. Прадстав-вение о локализации генов и вкладе отдельных хромосои в развитие гого или иного селекционного признака дает коносо*отнЯ анализ. 1рикладное значение этого анализа состоит в возможности замеще-тя отдельных хромосом мягкой пшеницы на хромосома другого вида ¡ли сорта. Для создания замещенных линий необходимо предварятель-юе изучение генотипа донора и идентификация хромосом, ответст-5енных за формирование определенного признака.

В литературе отсутствуют данкиз о число гекоэ, коотрояируо-;их кзркершй адаптивный признак "ссэрнутсз листья" у вЕвигци и vt локализации. Мезду тем, локализация генов, контролерусщк цен-¡ые признаки и разработка кетодов какбояеэ Еффзгтпвного пепользо-larom юс необходкна как для селекционных нссдедоианкй, таз я для ¡сследованкй в области биотехнологии.

Цель и задачи исследований. Целы» работы является разработка эффективных методов цитогенетики и гаплоидии для селекции пшеницы на засухоустойчивость.

Дня достижения поставленной цели необходимо било решить следующие задачи:

1. Провести моносомкый анализ мягкой озимой пшеницы (Гре-куя 476 - донора маркерного признаке "свернутые листья", коррелирующего с повышением засухоустойчивости) и дать оценку перспективности использования этой формы вселекции.

2. Определить количество генов, контролирующих признак "свернутые листья" и провести гас локализацию.

3. Изучить ряд количественных признаков у гибридов к°но-сойных линай Казахстанской 126 и Грекум 47о.

4. Выявить эффективные приели ускоренного введения генов, тяттролирупцих признак "свернутые листья" на основе методов традиционной и гаплоидной селекции.

5. Наметить пути использования индуцированного андрогенеза для ускоренного создания высокопродуктивных константных линий пшеницы.

6. Подучить изопризнаковые линии, несущие признак "свернутые листья", для использования в селекции на засухоустойчивость.

Научная новизна. Впервые проведен генетический анализ признака "свернутые листья" умягкой сзимой пшеницы Грекум 476. Ус-твнрвлено, что он контролируется двумя дубликатными доминантными генами, названными нами Н^. и К12" локализованными в хромосомах 6А и 4Д соответственно»

У Грекум 476 определена связь генов, контролирующих высоту растения, длину и продуктивность колоса с определенными хромосомами, ■

Показано, что Использование трансгрессивных форм из анеуплоидных гибридов или из ВС| в качестве, доноров пыльников приводит к получению дигаплоидов с наследуемым высоким уровнем продуктивности.

Практическая значимость работы. Определено число генов, контролирующих признак "свертывание листьев" у пшеницы и проведена их хромосомная локализация. Эти данные рекомендуется использовать для создания замещенных линий с повышенной засухоустойчивостью и введения генов Ях^ н в различные сорта»

-<г

Результаты работы позволяй? обосновать возможность получения путем культуру пыльников дигаплоидов,несущих изучаемый признак.

Предлагается использование пылников трансгрессивных форм для ускоренного создания константныг линий с высокой продуктивностью.

Два дигоплоида, полученные в 1937 году высеяны в 1390 году в конкурсном сортоиспытании отдела биотехнологии КазНИИЗ, ■ один из них - дигаплокд БГ-2, передан в отдел селекции пшеницы КазНИИЗ ВО ВАСХНИЛ и направлен на экологическое испытание в Сибирский КИЙГС и в Бурятский ШИСХ СО ВАСХНИЛ.

Апробация работа. Основные положения диссертации дологеш на Всесоюзной конференции по биотехнологии злаковых культур (Алма-Ата, 1989), на Всесоюзной научно-технической конференции: Применение биотехнологии в животноводстве, растениеводстве и ветеринарной медицине, (Ленинград, 1988, Москва, 1588), на Международном симпозиуме "Генные и клеточные биотехнологий для злаковых культур" (Алма-Ата, 1989), на заседаниях научно-методического и ученого совета Казахского НИ! земледелия им. В.Р.Вильнюса (19861989 гг.).

Публикация работы. По материалам диссертационной работы опубликовано 7 статей к тезисов докладов.

Структура и об"ем диссертации. Диссертационная работа изло-кена на 114 страницах машинописного текста. Она состоит из 5 разделов, заключения, выводов и предложений: для селекционной практики, списка литературы. Текст иллюстрирован 17 таблицами, 19 рисунка!.® и фотографиями. Список использованной литературы содер-еит 167 источников, в том числе 77 иностранных.

Об"акты исследования. В качестве материала для исследований взяты: донор маркерного адаптивного признака "свернутые листья" - кягяая озимая шеницз 1^экум 476, вцделэняая э потомстве комбинации скрещивания (Ь?утант I я Гейнэс) х Гейнес, серия из 21 коносокной линии Казахстанской 125, сорта яровой я озимой пшеницы: Казахстанская 126, Казахстанская 4, Окская 9, Бурятская, Саратовская 46, Прогресс, образцы ийроэой коллекция,ВИР: 155377, К55454, Н56239,. 156346; форма мягкой озкиой'-шанкца -Гостг.8пуи 03, характср-лзукцаяся шеокой го&явдвошоб способностью; па-

сохогегероэнснкэ'гвбридв-Рр дагашюиды, полученные путем культуря пыльников из гибридных популяций Моно БА Казахстанской 126 х Гргкум 476 (дисошк) и ВС-£ (Бурятская х Грекум 476) х Бурятскую.

Методика' исследования. Цитологически идентифицнрованные моносомные растения 21 линии Казахстанской 126 в качестве иате-ркнской форш были скрещены о Грекум 476. В потомство каадой из 21 гибридной комбинации вновь подверглось цитологическому анализу для отбора моносомных- растений, которые высевались для получения р£. Контролем сдували ■ гибриды и ^едау сортом Казахстанская 126 и Грекум 476.

О локализации генов, контролирующих изучаемый признак судили по характеру расщепления гибридов Линии, несущие "критические" хроиосош, в которых находятся исследуемые гены, отклоняются по характеру расщепления,- в них только нуллисокные растения (2а =40) ¡квот рецессивный фенотип. Оценка соответствия между озидаеывди и наблюдаемыми распределениями проводилась по критерию "X?. Нардцу с ыоносоккьш анализом проводились скрещивания изучаемых сортов с Гракум 476 и последующие беккросы с целью создашь иэопркэнаковых линяй, к скрещивания Гостаануы 83 с сортом Прогресс е образцами мировой-коллекции ВИР для отбора высокогвте-рознсша комбинаций^ Гибридные растения Р^ и Р<> этих скрещиваний служили материалом дня культура пальников. Питательную среду готовили по шдифщнровашюй методике (Валшсаиова и др., 1933). Хромосомный набор гаплоидных растений удваивала по методике В.Д. Наволоцного (1985). Электрофорез глкадкнов, полученных дигаплои-даа, проведен в лаборатории физиологии и .'биохимии растений по модифицированной методике (Перуанский и др., 1585).

Посев в полевых, и теплкчшх условиях, структурный анализ растений проводили в отрогом соответствии.с-общепринятым» игто-дикаии. Полученные дашсгэ обрабатывались катематически (До спето в, 1973; Удолыжая, 1976).

Почвенно-клинатическге условия. Долевые опыта закладывались в ОЕК "Каскеленское" КаэНИКЗ. Почвенный покров опытного участка представлен в основном предгорными сЕетло-каштановнма карбонатными почвами средне-суглинистого иеханнческогс состава. Содерданна гумуса в верхнэм слое достигает 3%. Клика? данной ао-

т.

кы за период исследования характеризовался сравнительно мягкой зимой, прохладной и вяакной весной, жарким и сухим летом, продолжительной осенью.

Весенние осадки выпадают обычно в апреле, мае, начале июня. Во второй половине июня, тле и августе часто бывают засухи. В целом климатические условия за года исследований благоприятствовали проведению исследований.

В диссертации приведены подробные данные по почвенно-кли-матичесхим условиям за годы исследования.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЭФФЕШ ОПРЕДЕЛЕННЫ! ХРОМОСОМ У ПШЕНИЦЫ

Работы по локализации генов у пшениш немногочисленны^ С развитием биотехнологии и генетической иизеенерии возникла необходимость в знаниях о том, какой ген или кластер генов отвечает за изменчивость нужного признака, т.к. без-таких знаний невозможно выделение и трансформация этих генов. Знания о числе генов, контролирующих определенный признак и кх локализации пеобгодккы и для разработки и программирования селекционного процесса на современном уровне.

Хромосомная локализация генов, ■'определяющих - адоптивный признак "свернутые листья"

Использование моносомнбго анализа дает ■ возможность определить вклад отдельных хромосом в развитие того или иного признака. С этой целью серия ноносомных линий Казахстанской 126 была скрещена с донором изучаемого признака Грекум 476. Контролем слупили гибриды сорта Казахстанская 125 с Грекум 476.

Наблюдения за гибридами Р^-показали, что у них подобно Грекум 476 ухе в фазу кущения лист слегка спирализуется по отношению к его продольной оси, степень спирализеции зависела от температуры- окружающей среды, с повышением которой четко проявляется степень свернутости листьев на растении. Наиболее свернутым в жаркие часы является флаговый лист, чуть иеньпа следующий за ним и т.д.. Проявление изучаемого признака у гибридов свидетельствует о его доминантности. -

В р£ дисокной я 18 ионосоипк популяций кабпздаяось расцеп- . ленке в отношения 15:1 растений со свэрнутазгн и обнчк$за анотьякя,

£

что говорит о наличии двух доминантных генов, определяющих Проявление этого признака. Мы обозначили ей Бх | и Изданные расщепления гибридов по большинству изученных мо~ носом-ых популяций дали отклонения от расщепления, наблюдаемого в контроле, но они не выходили за-пределы табличного критерия "X? (табл. I).

Таблица I

Даннне расщепления гибридов Р? от скрещивания моно-сомных линий Казахстанской й 126 и Греку?.! 476 (1987-1989 гг.)

Популяции ?2 ' Количество растений Изучено : XZ (15:1)

'со свернутыми листьями -с обычными листьями растений

Контроль: Казахстанская 126 х Грекум 476 (2п=42) 196 14 210 0,61

Moho IA Каз.126 х^Грекум 476 176 14 .190 0,21

2А « 168 14 202 0,15

ЗА 151 3 154 4,86х*

4А 170 20 190 1,27

5А п_ 192 18 210 2,02

6 к £52 2х 254 20,22ххх

7А 176 16 192 1,41

IB п 136 4 140 2,58

23 . 190 14 204 0,13

SB . 216 12 218 0,37

4В 205 . 10 215 0,94

5В — ,136 14 150 2,31

6В 224 26 250 1,30

7В 158 12 170 0,19

1Д 173 15 188 0,94

2Д _ тт_ 143 . 16 159 1,00

ДД _ п , 200 20 220 3,0?.

4Д и 280 4х 284 17,75"«

5Д « 164: 20 184 1,06

ед : 131 15 146 1,91

ТВ —п— ■ 174 ■ 20 194 0,77

х - эти растения имели фенотип нуллисомика хх - значимо на уровне 0,99% ххх - значкко на-уровне .0,999»

Гибриды с линиями 6А, 4Д характеризовались минимальным эличеством растений, имеющие обычную форму листьев. Для этих ший значение "X? оказалось максимальным. Все это позволяет аелать вывод, что из 21 изучаемой хромоссш 6А и 4Д несут ге-з, определяющие свертываемость листьев у формы Грекум 476.

Введение генов, контролирующих адаптивный признак "сзер-авание листьев" а генотипы определенных экологических зон дэлж-о способствовать усилению их засухоустойчивости и уменьшению асхода .почвенной-влаги.- В своих исследованиях мы исходили из редположения, что гена ^ и 2 могут быть заедены в раз-ичные сорта методом-возвратных скрещиваний, хромосомной икжене-ии и гаплоидной селекции.

Яоносомннй анализ количественных признакоз

Использование серий анеуплоидов. позволяет изучить генети-у количественных признаков мягкой пшеницы на хромосомен уров-е. Данные эффектов коноссмии каждой отдельной хромосома Гре-ум 476 для четырех изученных признаков приведены в таблице 2.

Длина стебля. Установлено, что на развитие признака у рекум 475 достоверное влияние оказывали 7 хромосом из 17 изу-енных. У моносокнкх популяций по хромосомам ЗА, 1В, 5В.и 4Д тмечено уменьшение значения признака, а по хромосомам 2А, 7А, Д его увеличение. /

Длина колосз. Анализ расщепления по длине колоса показал, то моносомная популяция по хромосоме 5В имела наиболее короткий олос, обратное действие отмечено в популяциях по-хромосомам 6В 7Д.

Число колосков а колосе. Достоверное отнесение этого пока-ателя отмечено в мсносомной популяции по хрокосоке.ЗА Х^екум 76 - по 4Д отмечено наиболее высокое значение признака.

Число зерен в колосе. В коносомных популяциях по хромосо-ам ЗА и 4А отмечено уменьшение признака - 53, 63, 7Д - его узе-ичение.

Сопоставляя полненные нат данные видно, что у Грекуи .76 гены, контролирующие длину и продуктивность колоса, гекагн-ованы на хромосомах 6Б и 7Д,- хромосома 53, уменьшая длину кодо-а, не влияет нв его огернекность. Согласно якт.ерзтуркня дагаз-зг,

моиосомия приводит к уменьшения признаков, обуславливающих продуктивность, однако целый ряд гибриддшх растений от скрещивания Грекум 476 с коносошшами Казахстанской 126 характеризовались высо.-ой продуктивность». Следовательно, вовлечение Грекум 476 в селекционный процесс з качестве донора доминантных генов Rlj и Rjg, контролирующих адаптивный признак "свертывание листьев" у шеницы, не будет оказывать отрицательного влияния на урожайность растений, а напротив, повысит потенциал целого ряда элементов, составляющих продуктньность.

Рекуррентная технология создания изопризнаковых линий пшениод

Параллельно с локализацией генов R^; Rig и коносомиым анализом количественных признаков Грекум 476 маки проводилась работа по введению этих генов в различные сорта псеница, т.е. создавались изопризкаковые линии ряда сортов. Эти исследования преследовали цель определить, не сцеплены ли изучаемые .гены с'нежелательными генами, отрицательно сказывающимися на продуктивности растений.

В качестве сортов-реципиентов были взяты: Казахстанская 4, Казахстанская 5, Саратовская 46, Омская 9.

После четвертого-пятого беккроссов нами были отобраны линии, близкие по фенотипу рекуррентным родителям и несуаде признак "свернутые листья". Зтн линии были высеяны в яровом посеве 1969 года, данные анализа структуры их урожая приведены в таблице 3.

Из таблицы видно, что близкие к кзопризнаковым линии с введенными генами Rlj и Rig всех рассматриваемых сортов по продуктивной кустистости, длине к продуктивности колоса, массе IG00 зерен превосходили, а по высоте стебля были на уровне сортов или несколько уступали им. .

СОЧЕТАНИЕ МЕТОДОВ ХРОМОСОМНОЙ ШШРЕШ ИНДУВДРО-ВАННОГО АЧДРОГЕКЕЗА В СЕЛЕКЦИОННО!.! ПРОЦЕССЕ

Разработка методов массового получения гаплоидных растенчй путем индуцированного агщрогенеза была начата в середине 60-х годов. Впервые положительные результаты в культуре пыльников пшеницы получены в начале 70-х годов. Потребовалось немало усилий для выяснения методологических я теоретических аспектов этого направления науки, Внастоящее время успехи, достигнутые в этой об-

Сравнительная характеристика количествен«« признаков гибридной популяции от скрещивания монолиний Казахстанская 126 х Грекум 476

Популя-'Изучено ' Высота стеб- Длина коло- "Число колос- : число зерен

ции í-g : растений: ля,см • са, см : сов в колосе : в колоса

2 3 4 5 • 6 7 ■ 8 9 • 10

Moho 1Л 176 84,7+ 0,88 1,06 11,2+ 0,14 0,92 16,6+ 0,18 0,17 57,3+ 1,29 0,78

?Л 102a 89,9+ 1,22 2,77 11,3+ 0,13 0,96 "17,97 0,25 1,14 56,0+ 1,30 0,13

ЗЛ jj^xxx 80,9+ 1,33 3,19 11,2+ 0,16 О.Эб*** 15,8+ 0,22 4;¿7XXX 47,47 1,27 4,80

ЛА 170 84,5+ 0,98 1,09 11,0+ 0,16 1,61 16,7+ 0,20 1,68 50,7+ 0,94 3,40

5А 192 84,3+ 0,72 1,36 11,4+ 0,15 0,12 16,9+ 0,21 1,24 57,9+ 1,30 0,80

6Л 252 85,3+ 2,19 0,33 11,2+ 0,28 0,50 16,9+ 0,36 1,17 52,5+ 1,25 0,07

7А 176х" 90,3+ 1,60 2,09 11,1+0,33 0,69 17,3+ 0,8 0,19 56,7+ 1,17 0,23

IB I36:DCÍ 78,0+ 1,66 3,99 11,4+ 0,14 0,10 16,9+ 0,22 1,25 57,8+ 1,31 0,81

2В 190 - 85,4+ 2,18 0,32 11,3+ 0,13 0,69 17,7+ 0,12 1,33 53,5+ 1,27 0,13

4В 205 80,0+ 0,82 2,18 11,6+ 0,14 1,45 17,6+ 0,13 1,32 52,5+ 1,24 0,22

5В ■I28F* 73,2+ 1,48 б.Вб*** 10,41 0,16 4,06 16,9+ 0,23 1,24«* 61,0+ 0,88 2,97

6В 172 80,0+ 0,84 2jI7xxx I2j3+ 0дб 3,62 17,8+ 0,13 1,34ххх 63,4+ 0,80 4,55

зд 187 84,2+0,72 1,27 11,9+ 0,12 2,21 17,6+ 0,15 0,67 53,8+ 0,79 2,28

4Д 155ххх 79,8~+0,75 ; 4,52 11,2+ 0,13 0,69** 18,1+ 0,22 1,96 58,9+ 0,88 1,62

5Д 199 83,6+~0,75 1,84 11,77 0,14 1,45 17, Г+ 0,12 0,89 56,1+ 0,63 0,07

ОД Кб**: 88,7+0,85 1,74 11,1+ 0,16 1,09 17,4+ 0,13 0,96 57,7+ 0,73 0,54

7Д 268 85,5+ 0,76 0,46*** 16,3+ 0,48 4,47 17,6+ 0,11 О.б!30« 61,9*~+0,60 3,85

Дисомик IS6 86,19+1,17 I 11,45+0,18 I 17,4+ 0,29 I 56,3+~0,60 I

Вероятность ошибочного прогноза о разности мезду средними: х - при 0,05: хх -лазя 0,01;

ххх - при 0,001.

Таблица 3

Элемент!! структур« урожая созданных иаопризнаковцх линий г« мсходтл: сортов

Признаки

'!;.о;.уктив1ЮЯ к^С-

Т'Исгос 7'Ъ

Длина 'ЛОмяя, см Длина колоса, см

Ч'исло колосков ь колосе

Число зерен в колосе

Масса зерна одного колоса, с

■Мнсса 1000 г

•К&эахстаясяая 4.

сорт

изолиния

сорт "изолиния

_1 и V I ' _;____

сорт _ изолиния* сорт 'изолиния

3,?1 3,4 4,9+ 0,3 4,0+0,3 4,2+0,4 3,510,4 4,7+0,2 4,6^0,3 5,6+0,7

01,6+2,4 77,0±1,7 95,0+0,1 92,5+1.0 31,9+2,5 89,4+2,3 98,3+1,5 89,7+2,3

11,7+0,3 13,1+0,3 13,3+0,3 13,9*0,3 13,7+0,2 14,4+3,4 11,9+0,2 13,&Го,3'

16,5+0,5 18,9+0,4 18,1+0,3 18,7+0,3 21,4+0,4 20,2+0,5 19,2+0,3 20,6+0,4

50,9+0,5 62,о+1,9 59,0+1,6 66,1+2,9 60,1+2,6 74,8+2,8 56,9+1,5 73,7+1,9

?,?+ 0,1 Г.,9+ 0,2 2,6+ 0,1 3,1+ 0,2 2,6+ 0,2 3,2+ 0,1 2,3+ 0,1 2,9+ 0,2

49,0 60,4 50,2 53,4 40,6 43,6 40,2 44,7

ь>

• />

ласти позволяют включить метод получения гаплоидов в селекционные ярограмш.

Использование анеуплоидоэ в гаплоидной селекции

Задача настоящих исследований состояла в выявлении возможности использования уоносскных линий, несших критические хро;.го-сош по признаку "свернутые листья" для получения гомозиготных растений, обладающих данным адаптивным признаком. Использование в качестве донора генов Rip Rig Греку?-! 476 при скрещивании с различными сортами приводит к широкому спектру расщепления з гпо-ридном потомстве. Для ускорения процесса создания иэопризнаковых линий необходим набор константных форм, несущих изученный признак и соответствующих по типу развития и разновидности тому или иному сорту.

В качестве экспериментального материала использовались дп-соиные растения 07 скРе1ЧиваНЙЯ 8 mohocowkux линий Казахстанской 126 с Гренум 475, контролем служили аналогичные гнбридныэ растения из комбинации скрещивания Казахстанская 126 л Грепум 476.

Так как среди гибридов Fg выщеплялось много трансгрессивных по признакам продуктивности форм, мы. реппми остановить внимание из таких формах, имеющих свернутые листья и по'фенотипу напоминавших Казахстанскую 126.

Для культуры пыльников с растения доноров з кмгце фаза труб-ковзния, срезали з поле по.3-4 колоса. Посадку шльниноз-проводили в этот же день. Материал стерилизовали 90% этиловым спиртом. Иглами извлекали из цветков пыльники и помещали их в-пробирки с 10 мл питательной среды ГанборгаВд , по 10-15 пыльников в каждую, в 3-х кратной повторности по'каждому колосу. Посла посадки пробирки помещали в термостат без освещения с тешерэтурой 27-28°С. В конце четвертой недели (иногда позне) эмбраоиды вырастали до 0,5 ш! в диаметре. Когда они достигали 1-1,5 им в диаметра,' язе пересаживали на питательную среду для регенерации и помещали с климатическую каиеру на свет.

Образование видаках каллусов происходило з концо 2-ой недели с момента посадки. Морфогенные каллусы отбирали и высаживала в пробирки с питательной средой для дальнейшего халлусогенеза, помещали в термостат с температурой 2б-28°С без освещения до появления признаков органогенеза (обычно в течение месяца с момен-

й

та первой посадки). Затем каллусы пересаживали на питательную среду дяя регенерации.

Наиболее высокий выход каллусов, эмбриоидов отмечен у гиб-рвдоз моко ЗД и 4Д Казахстанской 126 с Ррекум 476 (табл. 4). По-видааюцу, эти хромосомы сорта донора Грекум 476 несут гены, контролирующие способность растений К регенерации.

..' ".• Таблица 4

Результаты регенерации гаплоидов кз дисомных гибридов ?2 коно Казахстанская 126 х Грекум 476

у ; ш : • Дисошпш 'кол-во• :поса- : .ненных. •пыль- • :никое : По iv ч е н о

каллусов 'амбрио/'альби-:кдов :носов • зеленых •.регенер

I. 2Д Казахстанская 126

х Грекуи 476 : 1440 4 ; 10 I -

2. ЗА 1440 4 32 2 3

3. 6А ■ 1440 3 53 - : 6

4. 7А 1440 2 64 . - 2

5. 5В ■ 1440 v4 - - -

6. ЗД . '1440 25 32 4 .12

7./ 4Д 1440 .25 : 43 - ' 17

8. 5Д -п- 1440 ■ 28 . ■67 3 4

Полученные кз змбркодов зеленые растения на стадии 2-3 листьев шшегцали в климатическую камеру с круглосуточным освещением пра температуре 8-Ю°С на 7-8 суток. Затем юс обрабатывали колхицином, 'брали пробу на плоидкосгь (Наволоцкий, 1985) и высаживали в сосуда с зоглей.

Растения-альбиносы до: колхицишрования помещали в климатическую каперу с 16-часовым фотопериодом и температурой 5-6°С. Через повтора недели такого рекика 4 растения позеленели. Из 43 зеленых рагенерантов фазы цветения достигло. 12. Зе]®« завязались у двух растений дцгаалоидов из комбинации скрещивания йот 6А Казахстанская 126 х Греку?.! 476.

Сешиа дЕгашгоидоз весной 1588 года были высеяны в поле в виде яяквй по потомствам кагдоэго колоса. Один из гаплоидов (КГ-П развивался нормально, все его растения, были однородными по фено-

JS

типу. Другой оказался озимым я в условиях весеннего сева остался травке. Собранные• семена, размножили в теплице и вновь шсеаяя в поле в 1989 г.

Фенологические наблюдения показали однородность пряучегягого материала, гомозиготност'ь его подтвердил и проведенный з лаборатории физиологии и бкохемиа растений Казахского НИИ векледелая электрофорез глиэдянов.

Формула спектра гянадина у исходной гибридной форт «оно 6А Казахстанской 126 х Грекум 476 следующая: JL 4.(103) 5 (100) 6 ( 96) 7 ( 92) J.) 2 ( 86) 3 ( 82) 4 ( 77) 5 ( 73) J 2 (67) 3 (62) 4 (60) •

■^ 3 (42) 4 (40) 5 (33)'8 (22) 9 (20) у созданного днгаштоида:

«¿4(103) 5 (ГООСб (96) 7 (92) м (87) 3 (82) 4 (77, 76) У I (71) 2 (67) 3 (62) 4 (60) о.'3 ( 42) 4 ( 40) 5 ( 34) 7 ( 23) 8 ( 22) 9 ( 20) Из приведенных данных зидяо, что у дигаплозда зД зоне появились^ 1 (37) и ( 77, 76) компонента," отсутствуе?Д 5 (73)д

3 у-зоне появляется компонент j I (71). B.t¿> зеке -cu 5 (34) и 7 (29)', исчезает cu 6 (33).-

Отличие белковой формулы дигаплоида от• ксходаой гибридной • формы, по-видимому, обусловлено'таметоклонэльноЯизменчивость®, которая могла возникнуть на одно.! из этапов получения -дираалоидов:. а) при культивировании пыльников; з)'регенерации растений; г) гап-лоидизацин с использованием колхицина. • ^

Дигаплоид КГ-1 имеет'белый остисткй веоцупенкыЯ, разый голос, красное зерно - разновидность эритроспермум. Ориентация ,ггс-тьеэ в пространстве и способность их''.свертываться;' праннмаа цилиндрическую форму КГ-1 унавледовая от Грекум' 476.

Таким образом, используя в культуре пыльников дисокнуа популяций гибрида Pg моносомной линия 6А Казахстанская 125 (критической по признаку "свернутые листья") X Грекум 47б, ги;получили гомозиготную яровую форму, несущуэ этот признак. внепазать. предположение, что анеуаяондоше-''линия с "критическими" по то ну зла гному признаку хромосомами могут служить «сходный материалом, дгл получения. ценных- константных линий посредством:■йцдуцярованно-

Анализ материала'показал, что у Гаплоида сохранились, стабилизировались и четко наследуются количественные параметры, характерные для трансгрессивной формы, из которой он был получен, что сввдетельствует о возможности использования трансгрессий в культуре пыльников, для создания константных линий с высоким уровнем продуктивности. Данные структуры урожая КГ-1 приведены в таблице б.

Гайетокяональная изменчивость в культуре пыльников

Параллельно с гибридами от скрещивания моносомных линий Казахстанской 126 с Г^екуы 476 в качестве исходного материала для культур! Пильняков были взяты трансгрессивный форми со свер-нуташи листьями кз первого беккросса от скрещивания (Омская 9 х 1^юкум 476) X:Омская 9 к (Бурятская х Грекум 476) х Бурятская.

Данные этого эксперимента приведены в таблице 5.

Выход каллусов, эмбрноидов и регенерантов при посадке пыльников гибридных растений ВС2

£> • 'Кол~во .* Виход 'вльби-

ш : Наименование :посежен-:„в-_, :носы

гибридов . .них • 'ников 'сов ^ , -вдов .

зеленые растения

1. (Бурятская х Грекум

475) х Бурятская 1440 18 7 4 5

2. (Омская 9 х ГЪекуц

476) х Омская 9 1440 15 4 8 о

Б результате колхкцинироваиия и последующего выращивания в теплице зерно (24 шт.) получено у одного растения кз «чомбкна-ции (Бурятская х Грекум 476) х Бурятская. Дигаплоид впоследствии обозначенный БГ-2 был высеян в поле весной 1988 года. Затем р83-шояен в теплице и посеян в поле г 1989 году. .

По фенотипу вся популяция БГ-2 выравнена, однородность ее подтвердил и электрофорез гяиадинов.

БГ-2 относится, как Бурятская, к разновидности лнтесцекс, по высоте стебля уступает ей," имеет в отличии от родительских-фора шполнегагуэ -под колосом 13 более толстостенную соломину. Выполненность сояогаша, вцдкмр результат ганетоклональкой изменчивости.

Сравнительный анализ дигаплоидов (табл. 6) подтвердил ранее высказанное предположение! что одним из путей создания высокопродуктивных константных линий является использование трансгрессивных форм в качестве доноров пыльников для их культур:?.

3 конкурсном сортоиспытании, на фоне без орошения, средний урожай Казахстанской 126 был 20,5; дигаплоида КГ-1 - 31,4 ц/га, Бурятской - 17,7; дигаплоида БГ-2 - 35,5 ц/га.

СОЗНАНИЕ ИСХОДНОГО МАТЕРИМА ДЛЯ ГАПЛОИДНОЙ СЕДЕКЦЙИ

Условия роста и генотип растения-донора пыльников могут играть ведущую роль в индукции каллуеообразования микроспор и последующего выхода регенерантов. Нами была предпринята попытка нзй-ти гибридные комбинации, характеризующиеся высоким гетерозисом в Р. и дающие большой выход трансгрессивных фор*'■ ео . втором :гпоследующих поколениях. Использование такого материала з гаплоидной селекции - один из путей создания сортов с новым уровнем продуктивности. С этой цель».озимая форма Гостианум 88 скрещивалась'а серией образцов, мировой, коллекции и сортом Прогресс.

Для характеристики гетерозиса использовали показатель Г нет. (Омаров, 1975), который выражает разницу между гибридом щ лучзеП родительской формой в процентах по'отношения лучшей родительс~ кой форме. Из данных■ таблица 7 видно, что гк'бряды.устушттСво ш-' соте- стебля высокорослой отцовской форма. Зто.'.молено отметить, . как положителышй-'момент. Па длине колоса особенно сильно -вселяется комбинация Прогресс х Гостианум 88 (Г ист. =.35,4), число колосков в колосе у всех гибридов больше, чем у Гостианум В8. По числу зерен в колосе наиболее высокий гетерозис отмечен в комбинации К 56345 х Гостианум БЗ.

Таким образом,: нами, установлено, что Гостианум £8 обладает высокой комбинационной способностью, у гибридов с этой формой' проявляется гетерозис по большинству признаков, участвующих з формирования урожая.

По выходу эмбриоидов и каллусообразовенио гибрида Р| прэ-, восходили родительские формы. Гостианум Е8 шел некоторое преимущество над другими изучаемыми сортообрэзцамя (табл. С).

Из пыльников гетерозисных гибридов Р^ наряду с обычными . морфогенншли каллусами форм^уэтея цз-совсем об!РШФ,,.:у.: которых.

и

Таблица 6

Элементы структуры уроаая дигаплоидов и родительских сортов

Показатели

Казахстанская 126

сорт

' дигаплоид : КГ-1

Бурятская

сорт

пигаплоид оГ-2

Продуктивная кустистость З.Ог 0,14 3,7+ 0,15

Длина сояошйш, см 95,2+0,89 30,3+0,49

Длина'колоса,-см 11,4+0,14 16,9+0,13

Число колосков в колосе 17,0+0,15 20,0+0,12

Число зерен в колосе 47,9+1,22 67,9+0,68

Масса зерна главного колоса, г

Масса зерна одного

растения, г 4,3+ 0,18 9,4+ 0,32

Масса-1000 зерен? г 42,8 48,4

3,0+0,16 3,7+0,10

96,4+0,97 73,5+0,48

11,9+0,20 I3.9T0.09

20,5_г0,20 23,6+0,14

62,8+1,73 94,5Л, 03

2,2+0,06 3,2+ 0,08 2,5+ 0,10 3,3+0,05

4,9+ 0,21 8,5+ 0,22

38,0 33,5

Таблица 7

Истинный гетерозис гибридов ¥*Л%)

Вариант опыта ' Длина, в см * стебля'колоса * Число 'колоссов в колосе •зерен Касса 1000 зерен

Прогресс х Ростианум 88 -14,7 35,4 8,1 13,3 15,8

К 55454 х Гостианум 88 -26,4 -8,9 7,2 7,6 4,1

К 56239 х Гостканум 88 . -20,9 15,0 8,5 13,9 8,7

К 56346 х Гостиэнум 88 -15,3 : 15,9 20,2 27,3 3,8

К 55377 х Гостианум 88 -14,1 13,3 1,2- -2,3 4,2

■помимо основной каллусной массы образуются дополнительные "клубеньковые" каллусы на кончиках корней. Это явление, вероятно связано с изменением гормонального баланса в тканях гетерозисннх гибридов,

¡и

Таблица' 8

Выход каллусов и эмбриоидов у гетерозискых гибридов и их родительских форм

пп

Наименование гибридов и .^"НЯ"0-их родительских форм ^нияов

Выход

каллусов 'эмбрковдов

1. Прогресс 780 6 10

2. Прогресс х Гостианум 88 730 13 70

3. Н 55377 7В0 4 12

4. К 55377 х Гостианум 88 780 8 24

5. К 56346 780 ГО II

6. К 56346 х Гостианум 88 780 10 73

7. Гостианум 88 780 18 41

ВЫВОДЫ

1. Проведенный моносоздсгй анализ показал, что вдатхэ-шй признак "свернутые листья" псенкца Грзкуа 476, спссобетвуо-ций снижения транспирацая и более зхоиомномэг расяодовагаэ вода растением в течение вегетации, контролируется двукя докняагешзиз генами Ра^, лохалнзосаинька в хромосоках 6А к 4Д соответственно.

2. Установлено, чтоупомянутый гаса;пркгкак когно ксгогз-зовать в качестве фенотичёского. «арнерз шносошшх рзсуехкЗ язаай 6А и 4Д.

3. Иэоприэнаковые линии с 'гшедеишка геназет и Ш-э по большинству количественных- признаков превосходят•всходкаэ•сорта«

4. а) Гемизиготное состояние в хромосомах ЗА, 1В, 53, 4Д Греку»! 476 вызывает сникенкз длина стебля у гибрздов Р^, а хрого-сом 2А, 7А, 6Д - ее увеличение. .

б) Уменьшвняа длены.колоса детернтдзуется грешеовэй 5В, хромосош 6В и 7Д оказывают обратное дсЯстзкэ..

в) Хромосома ЗА способствует умвньсешэ числа кохоспоэ э колоса, 4Д усиливает этот прленан..

г) Число зерен э нолосз уданьоаэтея при коносокет по хрогяз-со).-з:з ЗА, 4А, а хромосом» 5В, 63, 4Д способствует? погкзеяиэ его озеркекностя.

&

5. Использование в качестве донора пыльников для индуцированного авдрагенеза дасомных гибридов Р^ от скрещивания моносошка по "критической" хромосоме 6А с Грскум 476 привело к ускоренному. создана».константных-линий, несущих изучаемый признак.

6. Уровень продуктивности дигаплоидов значительно повышается, если донорами пыльников'являются-трансгрессивные" форма, при этой высокая продуктивность наследуется.

7. Результативность гаплоидной селекции в значительной мере зависит от генгтичзской природы донора пыльников, его гетерози-готности к степени . рекоьйинацик.

Рекомендации Для практической селекции и биотехнологии

I. Данные о количестве генов, контролирующих адаптивный признак "свернутые листья" и их.локализации в хромосомах 6А и 4Д, могут использоваться как в селекционных работах при создании зэ-кгщзннък линий, так к в.исследованиях по клеточной и генной инженерш.

. 2. Специфическая-морфологическая-выраженность признака 'мо-Еет служить маркером при идентификации моносомных растений по 6А к 4Д хромосомам. Последнее устраняет трудоемкий цитологический анализ и значительна, облегчает■селекции растений с генами устойчивости к температурным стрессам.

3. Использование в качестве донора пыльников гибридов р£ от скрещивания моносомной линии, несущей "критическую" хромосому, с Грокум 476 приводит к быстрому получению константных линий,' имеющих свернутые листья.

4. Рекомендуется применять культуру пыльников из трансгрессивных форы для создания двойных гаплоидов с высокой продуктивностью.

. 5. Создакныз дигаплоиды КГ-1 и БГ-2 проходят конкурсное сортоиспытание в отделе биотехнологии КазЩИЗ ВО ВАСХНИЛ. Один из них - БГ-2 - передан в отдел селекции пшениц нашего института, е кроме того, в СибКИЙРС и Бурятский НИИСХ СО ВАСХНИЛ для экологического испытания и использования в качестве, донора устойчивости к полеганию, и ■ хлебному пидильцкку.

та

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Шулембаева К.К., Бондаренко О.В., Шегебаев О.Ш., Богданова Е.Д. Моносомно генетический анализ признака "свернутые листья" у озимой пшеницы. //Физиолого-генетическив основы повыое-ния устойчивости и продуктивности сельскохозяйственных растений.-Алма-Ата, - Наука, - 1988л -С. 19-20. ' .

2. Богданова Е.Д., Шулембаева КМ., Шегебаев О.Й., Бондаренко 0. В. Моносомный анализ признака "свернутые листья" у мягкой озимой пшеницы.// Генетика.- 1988. т.24. -I? 9, -C.I7Ï0-I7II.

3. Шегебаев О.Ш., Бондаренко О.В., Шулембаева К.К., Богданова Е.Д. Каллусообразование и выход эмбриоидов э культуре пыльников анеуплоидных гибридов пагениц.// В сб. : Тезисы докладов Всесоюзной конференции по биотехнологии злаковых культур.- Алма-Ата, -1988. -С.14.

4. Богданова Е.Д., Шулембаева К.К., Шегебаев О.Ш.,. Бондаренко A.B. Использование никотино-генотрофов в гаплоидноЯ селекции.// В сб.: Тезисы докладов Всесоюзной конференции по биотехнологии злаковых культур. - Алма-Ата.-1988, -С.14-15.

5. Шулемба'ева К.К. . Бондаренко О.В. Использование серии коносомных линий в клеточной технологии.// В сб.: Тезисы доклс/ дов Всесоюзной научно-технической конференция: Пртаененна биотехнологии в животноводстве, растениеводстве и оатеркнариой иедащг-не. Л. -1988. -М., -1988. -С.200.

6. Богданова Е.Д., Шулембаева К.К., Бовдаренко О»В., Шегебаев О.Ш. Создание замещенных линий пшеницы, несущих адаптивный/ признак "свернутые листья".// В сб.: Тезисы докладов Второго Всесоюзного совещания "генетика развития*. - Ташкент, -т.1 (часть I). -1990. -С.20.

7. Бондаренко О.В. Гаметоклональная изменчивость в культуре пыльников пшеницы.// В сб.: Материалы республиканской конференции: Проблемы теоретической и прияладной генетики в Казахстано.-Гылым. -Алма-Ата, -1990. -С.107

(

QGKûûpeafor

Ci f

Т. А-Лта,тип5?1 .зек/б&З ;