Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

НАСЛЕДОВАНИЕ ХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРИЗНАКОВ И КОМБИНАЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ САМОНЕСОВМЕСТИМЫХ ЛИНИЙ БРОККОЛИ

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "НАСЛЕДОВАНИЕ ХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРИЗНАКОВ И КОМБИНАЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ САМОНЕСОВМЕСТИМЫХ ЛИНИЙ БРОККОЛИ"

А

-ЗНАВ 9

На правах рукописи

ХАРЛАМОВ Дмитрий Михайлович

НАСЛЕДОВАНИЕ ХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРИЗНАКОВ И КОМБИНАЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ САМОНЕСОВМЕСТИМЫХ ЛИНИЙ БРОККОЛИ

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва 2000

Работа выпо шена во ВНИИ сетекции и семеноводства овощных ку гьтур и на Сетекиионной станции ГСХА им Н Н Тимофеева

Научный рчководитепь - ведущий научный сотрудник, кандидат сельскохозяйственных на\к Г.Ф.Монахос.

Официальные оппоненты доктор биологических на\к Гужов Ю.Л., кандидат сельскохозяйственных наук Тарасснков И.И

Ведущее предприятие - Московское отдстепие Всероссийского институ 1а растениеводства имени Н И Вавичова

' V • * • лу Защита состоится "V ' / 2000 года в / ' часов (\шнут

на заседании диссертационного совета Д-120 35 03 в Московской

сельскохозяйственной академии им К А Тимирязева

Адрес 127550, Москва, Гичирчзевская у т , 49 Ученый совет МСХА

С диссертацией можно ознакоми гь^я в ЦНБ МСХА

Автореферат разостан ' " /¿Й'^у^^2000 г

Ученый секретарь диссертационнот овета

кандидат биолопгк.к аук > Аладина

■ ' Общая характеристика работы ~

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Брокколи (Brassica oleraceae var. cymosa Dusch.) является однолетним растением, имеет хорошо сбалансированный ценный химический состав с высоким содержанием белков, витаминов и Сахаров. ■ ...'■ ^ . ■ ; •

В настоящее время брокколи возделывают в большинстве развитых стран в значительных объемах. В России она занимает ограниченные площади. В Госреестре селекционных достижений на 2000 год брокколи представлена одним отечественным сортом Тонус и 5 сортами и Fl гибридами зарубежной селекции. Большинство зарубежных фирм перешли в настоящее время к производству гибридных семян, так как Fl гибриды обладают неоспоримыми преимуществами в сравнении с сортовыми популяциями. Количественные и качественные характеристики Fl гибридов зависят от подбора родительских пар, способных давать при скрещивании гетерозисное потомство. В связи с этим, изучение проявления гетерозиса у Fl гибридов брокколи, оценка комбинационной ■ способности линий и выявление' закономерностей наследования основных хозяйственных признаков, в том числе и устойчивости к сосудистому бактериозу и киле является весьма актуальным."

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИСЛЕДОВАНИЙ. Целью наших исследований было изучение комбинационной способности самонесовместимых инбредных линий брокколи и закономерностей генетического контроля основных хозяйственных признаков в системе полных диаллельных скрещиваний, а также наследования устойчивости брокколи к сосудистому бактериозу, листовой пятнистости и киле. В связи с этим в задачи исследований входило:

1.Оценить коллекционный материал и1 на основе лучших образцов создать линии;

2.Провести оценку общей' и специфической комбинационной способности в полной • диаллельной схеме скрещивания восьми самонесовместимых инбредных линий, используемых в селекции Fl гибридов брокколи; ' - ■

3.Изучить наследование и ' генетическую природу хозяйственных признаков линий и характер действия генов при контроле признаков у Fl гибридов; \ -

4,Определить наличие корреляционных связей между признаками; 5. Изучить наследование устойчивости к сосудистому бактериозу и листовой пятнистости;

б.Оценить коллекционный материал на устойчивость к киле, выделить доноры и показать возможность создания устойчивых^линий.

• ■ » Цсй"1 TPAjioHA j |;

j НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА j | Моск. сояь-гтачи ачадэмин 1

НАУЧНАЯ НОВИЗНА Впервые изучена ОКС и СКС самонесовместимых линий брокколи в системе полных диаллечьных скрещиваний Выяснен характер наследования количественных признаков Показана взаимосвязь между фенотипическим проявлением хозяйственных признаков у родительских тиний и их ОКС Выяснена природа наследования хозяйственно-важных признаков у родительских линий и показана возможность создания линий брокколи с генетической устойчивостью к киле и сосудистому бактериозу По большинству изучаемых вопросов в отечественной и иностранной титературе публикаций не обнаружено

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ Полученная информация позволяет повысить эффективность селекции F1 гибридов брокколи Выявлены перспективные F1 гибриды Получены чинии с высокой генетической устойчивостью к киле Путем многоступенчатой межвидовой гибридизации доминантный ген устойчивости к сосудистому бактериозу Rb из В cannata передан в брокколи

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ Материалы исследований отражены в 8 печатных работах, докладывались на заседаниях кафедры селекции и семеноводства овощных и iподовых культур, научных конференциях МСХА в 1947, 1998 и 1999 гг

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ Диссертационная работа изложена на 161 странице, содержит 77 таблиц и 14 рисунков, состоит из введения, пяти глав и выводов Список использованной литературы включает 221 наименование, в том числе 116 зарубежных авторов Приложения содержат 14 таблиц

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ Материалом исследований с тужили F1 гибриды, полученные в системе полных диаллельных скрещиваний восьми самонесовместимых линии В качестве стандартов использовали районированный в России сорт Гонус и F1 гибриды зарубежной селекции Switch, Cruiser, Flash Семена F1 гибридов получали ручным скрещиванием в 1996 г Посев материала в 1996 г проводили в теплице по схеме 10x5 см Рассаду высаживали методом рендомизированных повторений в 3-х кратной повторности по 20 учетных растений на дечянке по схеме 70x50 см В 1998 г посев F1 гибридов проводили в кассеты с площадью питания 5x5 см, рассаду высаживали по схеме 70x50 см методом рендомизированных повторений в 2-х кратной повторности по 10 учетных растений на делянке Агротехника в опытах общепринятая Уборка одноразовая в период технической спелости головки Учет урожая проводили путем взвешивания товарных головок с каждого растения в отдельности При

испытании FI гибридов учитывали 1 ирод о чжител ы юсть вегетационного

периода; 2. высоту растения; 3. диаметр розетки растения; 4.массу и диаметр головки; 5. число листьев. Результаты испытания F1 гибридов были обработаны методами вариационной математики ( Б.А.Доспехов, 1985). Анализ комбинационной способности родительских линий выполнен по Гриффингу (B.Griffing, 1956).-Для оценки эффектов взаимодействия генов использованы методы дисперсионного и графического анализа диаллельных таблиц по Хейману (B.Hayman, 1954). Коэффициенты корреляции и регрессии между признаками самонесовместимых линий и диаллельный анализ выполняли на ПЭВМ IBM PC/AT. - -

Результаты исследований 1. Наследование продолжительности вегетационного периода. В 1996 году продолжительность вегетационного периода генотипов варьировала у родительских линий - от 71,7 до 81,7; у гибридных комбинаций от 67,0 до 82,3 дней. Лучшие по урожайности гибридные комбинации (БкЗЗхБкЗО; БкбОхБкЗО и Бк54хБк60) были позднеспелее стандарта (табл. 1).

Таблица 1

Продолжительность вегетационного периода F1 гибридов, эффекты ОКС и средние

цитоплазматические эффекты самонесовмеетимых линий (1996 г, дни)

Бк54 БкЗЗ БкЗО Бк18 БкбО Бл18 Г626 Г651

Бк54 81,7 72,3 79,3 71,0 78,0 73,0 76,0 73,7

БкЗЗ 71,3 81,3. 78,0 72,0 71,3 72,0 73,7 76,3

БкЗО 67,0 71,7 77,7 70,0 78,3 72,3 76,7 ' 74,3

Бк18 70,7 70,7 72,3 71,7 71,7 73,3 72,3 73,0

БкбО 77,0 79,3" 82,3 72,0 78,0 75,0 75,3 75,7

Бл18, 74,3 71,7 ;79,3 70,7 75,0 76,3. 75,0 76,3

Г626 74,7 70,3 79,0 71,0 75,0 74,7 78,0 77,3

Г651 75,7 75,0 81,3 71,7 76,3 76,0 78,0 76,0

G 0.02 -0.54 1.27 -3.21 1.33 . -0.35 0.50 0.98

Мэ • -1,58 -0,46. 5,17 -0,71 . -1,38 -0,75 0,63 -0,92

F-p -7.81 -8.07' -1.81 -0.07 -2.12 -2.14 -3.07 -0.24

Стандартный сорт Тонус - 75,0 дней.

НСР05(х)=4,08; НСР05(ОКС)=2>27; НСР(Мэ)=1,62

Выявлены различия между родительскими линиями по ОКС, СКС. Дисперсионный анализ диаллельной таблицы свидетельствует о различиях между линиями. по аддитивным и доминантным эффектам генов. Эффекты доминантных генов преимущественно однонаправленны; гены, проявляющие доминирование, распределены неравномерно. Различия по ОКС определяются аддитивными и доминантными эффектами генов. Различия *по СКС

обусловлены сверхдоминированием, тистазом и ассиметричностью рапределения доминантных генов

Линии с высокими эффектами ОКС (БкбО, БкЗО и Г651) следует использовать при сегекции позднеспетых, а Бк18 и БкЗЗ - при селекции скороспелых гибридов

Коэффициент регрессии между ковариансами родитель-потомок (\Уг) и вариансами (Уг) потомков значимо отличается от единицы (В=0,52), что указывает на наличие неалпельного взаимодействия Отктонение линии регрессии вправо от пинии единичного наклона указывает на комплементарный эпистаз

Рисунок I

Регрессия ьовариации (\\'т) и вариации (Уг) шпик броккочи по признаку "предо ажитетьнсхть вегетационного периода* (1496 г )

Примечание 1 - Бк54, 2 - БкЗЗ, 3 - БкЗО, 4 - Бк18, 5 - ЬкбО, 6 - Бл18, 7 -Г626; 8-Г651

Линии Бк54 и БкЗЗ обладают минимальным, а гании Бл18 и Бк18 -максимальным числом доминантных аллелей

Коэффициент корреляции между ОКС и фенотипическим выражением признака имеет среднее положительное значение (г=0,51+0,35), высокая корреляционная зависимость (г_0 95±0,13) между величиной (\^г+Уг) и фенотипическим выражением признака говорит о тесной связи между количеством рецессивных генов и продолжительностью вегетационного периода

В 1998 году продолжительность вегетационного периода родительских линий варьировала - от 75,4 до 93,5, гибридных комбинаций - от 73,5 до 90,7 дней, стандартных образцов составила, соответственно, 84,1, 87,0 и 88,5 (табл 2) Дисперсионный анализ диаллельнои таблицы свидетельствует о существенных различиях между химиями по аддитивным и доминантным

эффектам генов. Эффекты доминантных генов в исследуемом материале преимущественно однонаправленны; гены,-, проявляющие доминирование, распределены неравномерно. . . . ' ; ■ . ,

•. ■ ■ . Таблица 2 - •

Продолжительность вегетационного периода 14 гибридов, эффекты ОКС и средние цитоплазматические эффекты самонесовместимых линий брокколи (1998 г, дни) • Бк54 БкЗЗ . БкЗО Бк18 БкбО Бл18 . Г626 Г651

Бк54 87,40 79,95 87,60 73,05 85,20 83,55 84,25 84,85 БкЗЗ 79,80 89,00 86,95 77,90 88,05 82,35 88,00 87,35 БкЗО : 84,15 : 84,85 93,50 74,15 89,45 85,05 88,50 • 86,85 Бк18 82,20 83,65 82,95 75,40 84,85 82,90. 77,70 83,10 БкбО 86,20 86,50 90,70 85,60 - 92,95, • • 86,25 86,80 87,10 Бл18 82,75 - 82,40 84,80 75,85 85,25 83,65 84,40 86,20 Г626 84,70 : 87,80 86,35 ... 79,25 ' 86,60 . 86,50 85,60 89,00. Г651 84,95 ' 88,90 84,85 79,85 86,65 85,10 89,00 87,10 , в -1,13 0,40 1,76 -5,14 . 2,82 -0,96 0,88 • 137 Мэ 0,79 0,46 1,40 -3,96 -0,39 1,26 -0,19 0,64 ИЬр -4,31 ' -4,40 -7,99 4,81 -6,15 : 0,16 0,03 -1,12 НСР05(х)=3,57; НСР05(ОКС)=1,41; НСР05(Мэ)=1,50. 1" ' _ ■ Рисунок 2

Регрессия ковариаций (Wг) и вариаций (Уг) линий по признаку "продолжительность ' вегетационного периода" (1998 г.) , .

ТГг

13.02 11.37 33.ОТ 11.ЭТ 11.63

-Ж

иг

Ю .89 13. ОО 18. 50 8.64 6.9« Л.Т5 10.49 3 .31

9.8а

Нг х ЫК1Г Э.98 • Ь = О.91

пара&ох* Ыг а /ув»иг Цр а 33.76

Различия по ОКС определяются аддитивными эффектами генов, по СКС - ассиметричностью распределения генов и аллельными и неаллельными специфическими взаимодействиями доминатных генов. По сравнению с 1996 г.

эффекты ОКС линий Бк54 и Бл 18 уменьшились, у линии БкЗЗ эффект ОКС возрос, у остальных изменился незначительно Коэффициент регрессии \VrZVr незначимо отличается от единицы (Ь-0 91) Расположение тинии регрессии выше точки начала кординат свидетельствует о наличии неполного доминирования в контроле данного признака Отсутствие неаллечьных взаимодействий позволяет распределить линии по наличию у них доминантных аллелей в следующем порядке Г651, Бл18, БкбО, Бк18, Бк54, БкЗЗ, Г618 и БкЗО

Высокая коррепяционная зависимость между ОКС и фенотипическим выражением признака (г~0,92±0,16) позволяет говорить о возможности подбора пар для скрещивания по фенотипу

2. Наследование массы головки

В 1996 г показатели признака у шний составили от 110,8 до 261,2 у гибридных комбинаций - от 99,1 до 282,4 г, у контротя (сорт Тонус) - 155,18 г Лучшие гибридные комбинации - БкЗЗчБкЗО, БкбОхБкЗО и Бк54хБк60 превосходили стандарт соответственно на 48,8, 63 6 и 78,1 % (табл 3)

Габчица 3

Средняя масса головки Н гибридов дефекты ОКС и средние питотазматические _чффекты самонесовместимых шнии г (1996 г )_

Бк54 БкЗЗ БкЗО Ьк18 БкбО Бт18 Г 626 Г651

Бк54 261.2 142 2 157 6 141 2 282 4 1184 150 1 121,8

БкЗЗ 166,4 129,1 248 0 141 7 108,1 1887 128 6 161,2

БкЗО 135 0 213 6 213.9 178 6 251,1 174 5 149.2 153,4

Бк18 149 5 168,0 1189 143 8 185 8 197 6 203 3 151 7

БкбО 270 4 292 7 256,7 49 1 192 ч 181,9 164 2 161,9

Бл18 177,9 153 4 189,7 122 2 194 4 205,4 154 5 196 6

Г626 258 8 117 1 158 4 169 6 1716 210 5 1108 122 0

Г651 179 0 244 4 213 1 93 6 1649 172 5 168 4 152 8

8 11,42 -3,31 14,71 -23.9 23 79 3 34 -152 -109

Мэ 27.91 24 22 10 88 -28 61 -8,58 6 91 -11 2 -21,53

-86 16 47,95 -28 37 7 ь5 6 07 -31,65 55 16 12 19

Стандартный сорт Гонус - 15<; 18 г

НСР05(хЬ92 01,НСР05(ОКС) Ч 09 НСР0*(Мэ)~48 8

Дисперсионный анализ диаллечьной таблицы свидетельствует о существенных различиях между линиями по аддитивным и доминантным эффектам генов В изучаемом материале эффекты доминантных генов преимущественно разнонаправленны, гены проявляющие доминирование, распределены между линиями неравномерно Различия по ОКС определяются аддитивными и доминантными эффектами генов, по СКС - обусловлены

ассиметрией в распределении доминантных, эффектов среди линий. Высокими эффектами ОКС характеризовались линии Бк54, БкЗО и БкбО; низкими - Г626, Г651. Между эффектами ОКС и фенотипическим проявлением признака у линий существует высокая корреляционная : зависимость (г=0,73±0,28). Величины эффектов СКС в - комбинациях скрещивания были высокими и варьировали в пределах от-54,24 до 66,77 г.

Анализ взаимосвязи варианс потомков (Уг) и коварианс родитель-потомок (Wr) указывает на наличие эффектов неаллельного взаимодействия генов в виде комплементарного эпистаза (рис.3). • "

' " - - ■ ■ . Рисунок 3 : 1

Регрессия ковариаций (\Уг) и вариаций (Уг) линий по средней массе головки (1996 г.)

I коЬмммнм пршмакв

ISH

Иг

ш:

1104.41 880.94 -5.63

1837.43 -133.2Q 1259.69 • ISO,14

999-за

Ul-

3013.6Э 1461.76 1621.24

ззо.зв гоеэ.бв

314.57 1042.39 69».49

1320.40

парсбоха Mr s \f WptKIr Mp =2552,1

Линии БкбО и Бк54 обладают минимальным, а линии Бл18 и Бк18 -максимальным числом доминантных аллелей. При этом линии БкбО и Бк54, обладающие максимальным числом рецессивных генов, формируют самые крупные головки и имеют высокую ОКС.

В 1998 исходные линии показали варьирование от. 30,65 до 190,9 г; комбинации скрещивания - от 89,7 до 318,0 г; показатели стандартов (F1 Switch, F1 Cruiser, F1 Flash): 276,3; 224,9 и 280,15 г. ■

- Установлены различия между линиями по аддитивным и доминантным эффектам генов. Эффекты доминирования в изученном материале разнонаправленны, а гены проявляющие доминирование, распределены между линиями неравномерной • ;

Анализ взаимосвязи варианс потомков' (Vr) и коварианс , родитель-потомок (Wr) (рис.4) показывает, что неаллельные взаимодействия имеют вид комплементарного ^эпистаза (рис.4). Явление гетерозиса по- исследуемому признаку определяется сверхдоминированием и комплементарным эпистазом.

Таблица 4

Средняя масса готовки Р1 гиоридов эффекты О КС и средние цитоплазмагические

эффекты г (1998 1 )

Бк54 ЬкЗЗ Бк'О Бк18 БкбО Б 118 Г626 Г651

Бк54 190 9 175,0 185 5 141 3 300 6 17* 3 174 2 168,4

БкЗЗ 164,1 50,0 135,7 168 5 3180 149,2 1964 102 7

БкЗО 198 "> 144 4 36 35 12* 5 146 1 153.4 201,7 177,7

Бк18 160,7 163 9 183,7 30 65 176,2 152.1 126 8 180 0

БкйО 168.1 177,9 158 3 213 3 80 8"; 158 3 158 6 154 6

Бл18 159.9 158 2 1*0 1 119 8 176 2 155 0 155 4 152 3

Г626 165 0 159,1 155,1 162 5 178 7 154,5 159 1 149 4

Г651 162 3 179 1 215 7 168 * 17«: 3 1*6 9 89 7 108 0

О 20 84 -3,45 -8 96 И 2 17 16 -4 11 0 12 6 17

Мэ -17,76 -9 63 464 5 50 ■*5 26 3 46 2 68 -7 79

ИЬр -12 48 120 9 130 2 129* 109 2 0 15 -0 03 51,51

НСР05(ч)-67,38, НСРО5(ОКС) 29 66, НСР05(Мэ)~41

Рисунок 4

Регрессия ковариаций и вариаций линии брокко-ти по средней массе гочоаки (1998 г )

и коЬциианом ьрианака

Иг_иг•

46 1в &63 26 874 21 2990 34 190Я 72 2А40 13 796 24 2436 74 391 23 2686 09 337 ^О 97 ЭО 131 97 387 29 »714 ов в? о яя 440 22_1581 53

жчип «в наклона

_ Ыг Ь«Ог » в

• - 245 6

I» О 43 ____

ЗОЛт Ыг 4 итик»г Ю 3794 3

По величине ОКС родительские тинии Бк54 и БкбО имели, как и в 1996 году самые высокие показатели! В оба года исследований гетерозисный эффект по продуктивности у тучших гибридных комбинаций обусловлен удачным сочетанием высокой ОКС линий и высокого эффекта СКС Коэффициент корреляции между эффектами ОКС и фенотипическим проявлением признака был им" нем в 1996 году (0,57±0 34)

3. Наследование диаметра голоаки .

В 1996 году диаметр головки у исходных родительских линий варьировал от 4,60 . до, 12,40 см, у гибридных комбинаций - от 6,37 до 15,27 см. Большинство гибридных комбинаций было на уровне или значительно превосходило стандарт по данному признаку. Лучшие по продуктивности комбинации скрещивания . (БкЗЗхБкЗО; БкбОхБкЗО и Бк54хБк60) имели показатели диаметра головки, равные, соответственно, 9,43; 12,47 и 11,70 см и превосходили стандарт на 27; 69 и 58%.ЛинииБк54 и БкбО характеризуются высокими эффектами ОКС.

. Средняя . корреляционная зависимость между фепотипическим выражением признака у. родительских линий и величиной (Wr+Vr) дает основание утверждать о связи между количеством рецессивных генов и большим диаметром головки. Средний. коэффициент корреляции между эффектами ОКС линий и величиной (Wr+Vr) (г=0,48±0,3б) указывает на слабую зависимость между количеством рецессивных генов и более высокими показателями ОКС, что объясняется разнонаправленым . действием доминантных генов. , , t

В ■ 1998 г. ,у. линий показатель варьировал от 5,70 до 10,90 см; у комбинаций скрещивания - от 8,80 до 12,85 см. Диаметр головки стандартных образцов составлял, соответственно для F1 Switch, Fl Cruiser и F1 Flash 12,45; 11,65 и 12,6см. . . ,

Установлены существенные различия по аддитивным, и доминантным эффектам генов. Отмечена разнонаправленность эффектов доминантных генов в изучаемом материале и неравномерность распределения генов, проявляющих доминирование между линиями. Специфичным для комбинаций скрещивания аллельным (сверхдоминирование) и неаллельным (эпистаз) взаимодействиям генов принадлежит существенная роль в контроле величины признака. Линии Бк54 и Бл 18 характеризуются высокими эффектами ОКС.

Анализ взаимосвязи Wr/Vr указывает на, эффекты неаллельного взаимодействия генов, а также на наличие сверхдоминирования. Между ОКС линий по данному признаку и его фенотипическим выражением существует довольно высокая корреляционная зависимость (1=0,73+0,28). Высокая отрицательная корреляция между фенотипическим выражением признака, у родительских линий и величиной (Wr+Vr) (г=-0.94±0.14) дает основание утверждать о связи между количеством доминантных генов и большим диаметром головки. Средний отрицательный коэффициент корреляции между эффектами ОКС линий и величиной (Wr+Vr) (г=-0.59±0.33), показывает, что линии, имеющие высокие показатели ОКС, обладают большим числом доминантных генов.

4. Наследование высоты растения

В 1996 г гибридные комбинации имели показатели от 21,55 до 64,75 см Сорт Тонус, использовавшийся в качестве стандартного образца, име i высоту растения, равную 45,25 см В целом v большинства комбинации скрещивания высота растения уступала контрольному образцу Выделившиеся по урожайности гибриды П (БкЗЗчБкЗО, ЬкбОхБкЗО и Бк54чБк60) имели высоту растения, равную, соответственно 59 10, 3"» 25 и 48,9 см

Дисперсионный анализ диаллельной таблицы свидетельствует о значимых различиях между линиями по аддитивным и доминантным эффектам генов В исследуемом материале эффекты доминантных генов разнонаправленны, а гены, проявляюшие доминирование распределены между линиями неравномерно Различия по ОКС определяются как аддитивными, так и доминантными эффектами генов, а различия по СКС обусловлены, наряду со сверхдоминированием и эпистазом, ассиметрией в распределении доминантных генов среди линий На наличие эффектов неаллельного взаимодействия генов, контролирующих величину признака у F1 гибридов, указывает анализ взаимосвязи варианс (Vr) и коварианс (Wr)

Линии БкЗО, БкЗЗ и Г651 с высокими »ффектами ОКС следует использовать при создании высокорослых гибридов, а линии Бк18, Г626 и Бл18 с отрицательными эффектами ОКС - в селекции низкорослых гибридов Линия БкЗЗ обладает минимальным, тнии Бк54, Бл18 и Г626 - максимальным количеством доминантных аллелей Линии Ьк18, Г651, БкбО и БкЗО »анимают промежуточное положение

Положительная корреляционная зависимость (1=0,76x0,27) между фенотипическим выражением признака у родительских линий и величиной (Wr*-Vr) позволяет утверждать о связи между числом рецессивных генов и высотой растения

В 1998 г высота растений у исходных линий составила от 23,80 до 33,50 см, у комбинаций скрещивания - от 26,45 до37,65 см Показатели стандартов (F1 Switch, F1 Cruiser, F1 Flash) составили соответственно 27,85, 27,65 и 30,2 см Высота растений гибридных комбинаций в целом была выше, чем у стандартных образцов

Между линиями имеются существенные различия по аддитивным и доминантным эффектам генов, »ффекты доминантных генов разнонаправленны, а гены, проявляющие доминирование, распределены между линиями неравномерно Линии Бк54, БкбО, Бл18 и Г651, обладающие отрицательными эффектами ОКС следует использовать при селекции низкорослых гибридов, а БкЗЗ, Бк»0, Ьк18 и Г626 с высокими положительными эффектами - в селекции высокорослых гибрилов

Анализ взаимосвязи Wr'Vr указывает на наличие зффектов неаллельного взаимодействия генов Неал тельное взаимодействие обусловлено комплементарным эпистазом, который особенно сильно выражен у линии БкЗЗ, Бк18, Гб2б и Г651 Линия БкбО обладает минимальным, а линии Бк54, БкЗО, Бл18 и Го51 - максима, ьным ко шчеством доминантных аллелей

Коэффициент корреляции между ОКС и величиной (Wr+Vr), равный -0,66±0,31 указывает, что линии, имеющие высокие показатели ОКС обладают доминантными генами

4. Наследование диаметра розетки

В г показатели среднего диамегра розетки варьировали у

родительских линий от 42,00 до 71,15 см, у гибридных комбинаций - от 45,30 до 71,55 см Показатель стандартного сорта Тонус составил 51,90 см Средний диаметр розетки у большинства гибридов F1 был выше или на уровне стандарта

Между линиями имеются различия по аддитивным и доминантным эффектам генов "Эффекты доминантных генов преимущественно разнонаправленны, гены, проявляющие доминирование, распределены между линиями равномерно, на Be-шчику признака у F1 гибридов влияют специфичные дчя комбинаций скрещивания неаллельные взаимодействия генов (дупликатный эпистаз) Высокими положительными эффектами ОКС обладали линии БкбО и Г626, низкими - линии Бк54, БкЗЗ Неаплельное взаимодействие носит характер дуптикатного эпистаза, который наиболее сильно выражен у линии Бк54, БкЗО, Бл18 и Г651 Линии Г651 и БкбО обладают максимальным, а линия БкЗЗ - минимальным числом доминантных аллелей

Высокий положительный коэффициент корреляции между ОКС по данному признаку и его фенотипическим выражением у линий (г=0,94±0,13) позволяет осуществлять подбор пар по фенотипу Отрицательная корреляция --0 74±0,28, между фенотипическим проявлением признака у линий и величиной (Wr~Vr) позволяет утверждать о тесной связи между количеством доминантных генов и большим диаметром розетки растения Корреляционная зависимость между эффектами ОКС шний и величиной (Wr+Vr), равная -0,743:0 27 показывает, что линии имеющие большее количество доминантных генов, обладают более высокими показателями ОКС

В 1498 г диаметр розетки у родительских линий варьировал от 61,90 до 85,70 см, у гибридных комбинации - от 72,15 до 102,20 см Показатели стандартных образцов (F1 Switch, F1 Cruiser, F1 Flash) составили соответственно 80,14, 87,0 и 83,0см Диаметр розетки у лучших, по результатам

1998 г, гибридных комбинаций (Бк60хБк54 и БкбОхБкЗЗ) составил соответственно 84,35 и 102,2 см.

Можно сделать вывод об однонаправленности эффектов доминантных генов и о неравномерном их распределении. Различия по ОКС определяются как аддитивными, так и доминантными эффектами" генов, а по СКС -ассиметрией в распределении доминантных генов. Высокими положительными эффектами ОКС обладали линии БкЗО, БкбО и Г626. Неаллельное взаимодействие определено сильным комплементарным эпистазом, который выражен у линий Бк54, БкЗО, БкбО и Г626. Линии Бк54, БкбО, Бл18 и Г626 обладают максимальным, а линии БкЗЗ, БкЗО, Бк18 и Г651 - минимальным числом доминантных аллелей.: ' г

Высокий коэффициент корреляции (г=-0,93±0,15) между фенотипическим проявлением признака у исходных линий и величиной (Wr+Vr) говорит о тесной связи между количеством доминантных генов и большим диаметром розетки растения.

6. Наследование числа листьев 1

В 1996 г. у родительских линий данный показатель варьировал от 6,10 до 15,25 шт.; у гибридных комбинаций - от 7,80 до 16,45 шт. Показатель стандарта

(сорт Тонус) составил 9,80 шт. \ - ......

В изучаемом материале эффекты доминантных генов преимущественно разнонаправленны; гены, проявляющие доминирование, распределены между линиями неравномерно. Линии Бк54, БкЗО, БкбО и Г626 характеризовались высокими положительными эффектами ОКС.

Неаллельное взаимодействие определено комплементарным эпистазом, который наиболее выражен у линии БкЗЗ. Родительские линии по наличию у них доминантных генов распределяются следующим образом: линии БкбО, Бл18, Г626 и Г651 обладают максимальным, а линия БкЗО - минимальным числом доминантных аллелей. ' '1 .

Среднее количество листьев в 1998 у родительских линий составило от 9,00 до 12,0 шт.; у гибридных комбинаций скрещивания - от 10,15 до 14,10. Количество листьев у стандартных образцов (F1 Switch, F1 Cruiser, FT Flash) составило соответственно 13,65; 12,1 и 11,45 шт.

Дисперсионный анализ диаллельной таблицы в 1998 говорит о существенных различиях между линиями по аддитивным и доминантным эффектам генов. Показана'преимущественная однонаправленность эффектов доминантных генов в изучаемом материале. Гены, ' проявляющие доминирование, распределены между линиями ассиметрично. Высокими положительными эффектами ОКС обладали линии Бк54, БкЗЗ, БкЗО, БкбО и Г626. Неаллельное взаимодействие генов обусловлено комплементарным

эпистазом, который наиболее выражен у тний Бк54, БкЗО и БкбО Линия Бк18 обладает максимальным числом рецессивных г енов

Коэффициент корреляции между ОКС по данному признаку и его фенотипическим выражением довольно высок - 0,75±0,27, что дает возможность, как и в 1996 осуществлять подбор пар для скрещивания по фенотипу Высокая отрицатечьная корретяционная зависимость (г=-0,88±0,19) между фенотипическим выражением признака у исходных линий и величиной (Wr+Vr) говорит о тесной связи между ко шчеством доминантных генов и количеством листьев Между ОКС по дaннoмv признаку и величиной (Wr+Vr) существует отрицательная корре тяция (г=-0 68~~±0 30), показывающая, что тинии, имеющие большее количество доминантных генов, обладают более высокими показатетями ОКС

7. Корреляционные взаимосвязи между признаками F1 гибридов

Проведенный анализ коэффициентов корретяции между

количественными признаками гибридных комбинаций показал, что в 1996 году обнаружены коэффициенты, имеющие достоверный характер и существенное (т е больше 0 50) значение, и та приближающееся к нему между массой головки и вегетационным периодом (0 471), между массой и диаметром головки (0,647), между массой готовки и чистом листьев (0,437), между вегетационным периодом и высотой растений (0,604), между вегетационным периодом и числом тистьев, а также между чистом листьез и диаметром готовки В 1998 году отмечена высокая корреляция между массой головки и ее диаметром (0,861) Показаны достоверные значимые или приближающиеся к ним корреляции между массой головки и диаметром розетки растения (0,586), между массой головки и числом тистьев (0 413), между периодом вегетации и числом листьев (0,422), между диаметром головки и диаметром розетки (0,476), между высотой растения и диаметром розетки (0,489), между числом листьев и диаметром розетки (0,495)

8. Наследование устойчивости к сосудистому бактериозу и листовой пятнистости

В 1996 году гибридные комбинации, полученные при скрещивании 13 самонесовместимых инбредных тиний брокколи по полной диаллетьной схеме были оценены на устойчивость к сосудистому бактериозу и листовой пятнистости (изолят HRI11279а Xanthomonas campestris, представляющий расу 4 патогена) на искусственно созданном инфекционном фоне Инокуляция в полевых устовиях проводилась методами опрыскивания и повреждения тистьев металлическими зажимами, смоченными суспензией патогена в концентрации 10 в 8 степени кл/мл Учет проводился через 26 дней по 7 бальной шкале (0-6) Для генетического анализа было проведено

преобразование балла развития болезни в обратно, пропорциональный показатель устойчивости (7-1)............,. .. , •

Устойчивость у родительских линий варьировала от 6,5 до 1,9 баллов; у гибридных комбинаций - от 6.5 до 2,27 баллов; у контрольных, образцов (гибриды Р1 Скифф и Корвет) - соответственно 5,55 и 5,70 балла.

Дисперсионный анализ диаллельной таблицы говорит о значимых различиях между линиями по аддитивным и доминантным эффектам генов. Указывается на разнонаправленность действия генов, ассиметричность распределения доминантных генов между линиями и наличие специфичных взаимодействий генов. Линии Бк18, БкЗО, БкЗЗ и Г651, имеющие высокие эффекты ОКС наиболее перспективны для дальнейшей работы....

Коэффициент корреляции между эффектами ОКС и, фенотипическим проявлением признака у родительских линий (г=0,8±0,18) позволяет проводить предварительный подбор родительских пар по фенотипу. В генетическом контроле признака преобладает неполное доминирования.. По наличию доминантных генов (в порядке убывания) линии распологаются таким образом: Бк18, БкЗЗ, Бк54, БкЗО, БлЗЗ, БкбО, Бл14, Г626, Г651, Г631, Г634, Бл18 и Бк55.

В результате исследований устойчивости к листовой пятнистости нами выявлено 22 гибридных комбинации» полностью устойчивых к данному заболеванию ( при пределах устойчивости от 1,0 до 7,0). На уровне лучших по устойчивости к листовой пятнистости контрольных образцов ( гибриды,Б1 Скифф и Корвет) находилось 25 комбинаций. Отмечена разнонаправленность действия генов, ассиметричность распределения доминантных генов и наличие специфичных взаимодействий,генов. Линии, перспективные для дальнейшей работы на устойчивость к листовой пятнистости (БкЗЗ, БкЗО, Бк18'и БкбО) имеют высокие значения ОКС. Высокий положительный коэффициент корреляции между эффектами ОКС и фенотипическим проявлением признака у родительских линий (г=0,91±0,13) указывает на возможность предварительного подбора пар для скрещивания по фенотипу. Неаллельные взаимодействия отсутствуют, что подтверждает применимость аддитивно-доминантной модели , контроля признака. По наличию, доминантных генов линии распологаются следующим образом:. Бк55, БкЗО, Бк 18, БлЗЗ, БкбО, Г626, Бл14, БкЗЗ, Бк54, Г651, Бл18, Г631 и Г634. , : : .

■ На Селекционной станции им.Н.Н.Тимофеева . путем межвидовой гибридизации между линией В.саппага (РП999947 с доминантным геном устойчивости Ш>) и линией В.гара (ЕСО .04 с . тремя доминантными полимерными .генами устойчивости к киле крестоцветных) и последующей обработки колхицином получен амфитриплоид с геномом ААВВСС (2п=52), несущий устойчивость к обоим данным заболеваниям. Скрещиванием этого

амфитритоида с иншеи белокочанной катеты Б-25 получено одно с южногибридное растение (ГТЕБ), оценка которого также показала устойчивость к данным болезням Это растение было использовано в гибридизации с пинией броккота .Ч»301 Было получено одно растение (301хПЕБ) с признаками, близкими к броккочи ( в дальнейшем называемое I' 1) Путем гейтеногамного опы 1ения бутонов получено потомство этого растения (Р2) и проведены беккроссы с линиями брокколи (ДН-1 и Фи-2), неустойчивыми к сосудистому бактериозу

Б2 и ВС оценивались на устойчивость к сосудистому бактериозу (расы 1, 4 и 5 - наиболее распространенные на территории России) Оценка проводилась в два этапа Первоначально семена замачивали в суспензии смеси разных рас бактерий в концентрации 10 в 8 степени клеток в 1 мл Через 8 дней сеянцы из чашек Петри пикировали в рассадные кассеты Повторную инокуляцию проводили через 2 недели надрезанием семядолей с помощью ножниц, смоченных в суспензии бактерий В фазе четырех настоящих листьев провели первую оценку По резутьтатам двух оценок были получены результаты, обобщенные в табл 7

Таблица

_Обобщенные резутьтаты оценки на устойчивость к сосудистому бактериозу

Наименование Устойчивость Теоретически

Образца II Ь Ожипаечая устойчивость

_Я Б_

Р2 34 2Ь 45 15

Р1ХОН 2ь 33 30 30

ИчФи 1-1 25 28 27 27

Гибридиологический анализ устойчивости Р2 и беккроссов свидететьствует в пользу нашего предпопожения о передаче доминантного гена устойчивости ЯЬ от В сапгша (геном ВВ) через ряд межвидовых скрещиваний в брокколи

9. Создание линий с генетической устойчивостью к киле Дтя получения Р1 гибридов брокколи, устойчивых к киле, необходимы как поиск доноров устойчивости внутри большого разнообразия брокколи, так и передача устойчивости от уже известных источников Решению этих проблем посвящены выполненные исследования, которые позволят не только решить проблему создания гибридов или сортов брокколи, устойчивых к киле, но и дополнить наше представление о природе и механизмах устойчивости к киле Исходя из этого, нами были проведены

- оценка колтекционного и селекционного материала брокколи на инфекционном (Ьоне,

, - скрещивание образцов брокколи с линией B.oleraceae, отобранной из скрещивания листовой капусты Мск 1 с белокочанной Ор123-115, у первой из которых устойчивость контролируется рецессивно, у второй - доминантно;

- оценка полученных в результате скрещиваний с устойчивыми' образцами гибридов первого, второго и третьего поколения, а также беккроссов с брокколи, на инфекционном фоне;

; -. - отбор в F2, F3 и т.д. непораженных растений, имеющих однолетний цикл развития и приближающихся по морфологическим признакам к брокколи, создание на их основе инбредных линий.

. Выявлено, что возбудитель килы крестоцветных на инфекционном участке станции представлен расой 16/11/31.

• Из.проведенной работы по оценке коллекционных образцов можно сделать вывод о том, что устойчивость образцов, выявленная в фазе рассады, в дальнейшем теряется, поэтому. дальнейший поиск устойчивых генотипов внутри имеющейся коллекции брокколи бесперспективен.

В 1997 году образец брокколи - линия Бк181 был скрещен с гибридом между линией кормовой капусты - Мск 1 и линией белокочанной капусты Ор 123-115, который по морфологическим признакам был подобен кормовой капусте и обладал высокой «спаржевостью» стебля. У линии кормовой капусты Мск 1 устойчивость контролируется двумя дупликатно действующими рецессивными генами; у линии Ор123-115 устойчивость обусловлена действием двух комплементарно действующих доминантных генов.

Проведенная оценка F2 показала, что полностью устойчивых образцов среди потомства 15 растений не выявлено. Количество , непораженных бессимптомных растений составило от 30,0 до 64%, а в среднем по образцам -47,54%. Гибридиологический анализ свидетельствует в пользу передачи в брокколи обоих доминантных генов от гибрида (Мск'.хОр 123-115).

. В 1999 году как среди образцов ,F3, так и ВС2, растений, имеющих генотип по устойчивости ААВВ найдено не было. Устойчивые бессимптомные растения оцениваемых образцов ,были высажены в теплицу для проведения инбридинга гейтеногамным опылением бутонов. .

В 2000 году при оценке на устойчивость потомств от ВС2 были найдены линии со 100% устойчивостью к киле на жестком инфекционном фоне, идентичные брокколи по комплексу морфологических признаков.

ВЫВОДЫ

1.Скрещиванием самонесовместимых инбредных линий брокколи получены гибридные комбинации (БкЗЗхБкЗО, БкбОхБкЗО, Бк54хБкб0; Бк54хБк60, БкбОхБкЗЗ), превосходящие по урожайности стандартный сорт

Тонус на 48-78% и не уступающие 7учшнм образцам зарубежной сетекции -F1 Switch, Cruiser, flash

2 Разнообразие изученных F1 гибридов по основным хозяйственно-ценным признакам определяется, i лавным образом, различиями между родительскими линлями по общей комбинационной способности и, в меньшей мере, - по специфической

3 Различия по общей комбинационной способности по большинству признаков детерминируются как аддитивными, так и доминантными эффектами полигенов Разное проявление специфической комбинационной способности обусловлено в основном неалтетьными взаимодействиями генов, сверхдоминированием, а также ассиметриеи в распреде тении доминантных аллелей между родительскими чиниями

4 В наследовании инбредными тиниями мас^ы головки и высоты растений в оба года исследований наблюдались сверхдоминирование и комплементарный эпистаз, для признака "продолжительность вегетационного периода" - в 1996 г - сверхдоминирование и комплементарный эпистаз, в 1998 - неполное доминирование и комтементарный лшстаз, дтя признака "диаметр головки" в 1996 г - неполное доминирование при отсутствии неаллечьных взаимодействий генов, в 1998 - сверхдоминирование и комплементарный эпистаз, для признаков 'диаметр розетки * и "число тистьев" - в оба года неполное доминирование и эпистаз

5 Устойчивость к сосудистому бактериозу и листовой пятнистости в изученном наборе инбредных линий наследуется полигенно В контроле устойчивости к сосудистому бактериозу наблюдались неполное доминирование и комплементарный эпистаз, а к листовой пятнистости -неполное доминирование Генетическая изменчивость исходных чиний по данным признакам дочжна быть высоконастедуемой и тегко фиксироваться в последующих поколениях, так как в их детерминации отмечается преобладание аддитивных эффектов над доминантными ( D/H= 1,45-1,50)

6 В сетекционной работе по созданию высокоурожайных гибридов F1 брокколи стедует использовать линии Бк54, БкЗО, БкбО, раннеспелых - Бк18, Бк54, Бл18, устойчивых к сосудистому бактериозу - Бк18, БкЗО, БкЗЗ, Г651, устойчивых к листовой пятнистости - БкЗЗ, ЬкЗО, Бк18 и БкбО, обладающие высокой ОКС

7 В связи с тем, что коэффициенты коррекции между фенотипическим проявлением признака и эффетами ОКС по таким признакам как масса головки, диаметр готовки, диаметр розетки, число листьев, устойчивость к сосудистому бактериозу и чистовой пятнистости имеют высокие

положительные значения (0,53-0,94), отбор линий можно проводить по фенотипу. ..-.•■

8. В результате беккроссирования образца кормовой капусты (Мск1хОр123-115), обладающего • доминантной устойчивостью к киле, высокоурожайными образцами брокколи в потомствах от ВС2 получены линии, гомозиготные по устойчивости к расе 16/11/31 ■ возбудителя (Plasmodiophora brassicae Wor.). При создании линий брокколи с высокой генетической устойчивостью к киле следует использовать образцы кормовой капусты, обладающие доминантной устойчивостью и высокой "спаржевостью" стебля.. При этом для получения растений с комплексом признаков брокколи необходимо не менее двух беккроссов при одновременном отборе в условиях жесткого инфекционного фона.

9. Путем сложной межвидовой гибридизации доминантный ген устойчивости к сосудистому бактериозуr Rb передан от Brassica carinata в брокколи, что подтверждается гибридиологическим анализом F2 и беккроссов, проведенным при' искуственном заражении Xanthomonas campestris pv.campestris. •• .

РЕКОМЕНДАЦИИ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Организовать производство ' семян Fl гибридов (БкЗЗхБкЗО, БкбОхБкЗО, Бк54хБк60, БкбОхБкЗЗ) для проведения станционного испытания и передачи лучших из них в Государственное сортоиспытание.

2. Использовать созданный нами селекционный материал (линии. 22-7, 34-4 и др.) в качестве доноров устойчивости к киле и линии Бк18, БкЗО, БкЗЗ, Г651 и 301ПЕБ1...7 - к сосудистому бактериозу. ' <

Статьи, опубликованные по теме диссертации: :

1. И.М. Колесников, Ю.Ф. Анисимов, Д.М. Харламов, Ю.Н.Кораблев, С.Н. Кравченко! Л.Н. Зайцева, Л.Л. Бондарева. Гибридная селекция разновидностей капусты.-Тезисы докладов международной' научной конференции: «Селекция овощных и бахчевых культур на гетерозис».-Харьков, 1996. — с.29-30 i ' ...... .

2. И.М. Колесников, Д.М. Харламов, Л.С. Леонова. Статистическая . обработка и выбор лучших гибридных комбинаций брокколи.- Тезисы докладов международной научной конференции: «Селекция овощных и бахчевых культур на гетерозис». - Харьков, 1996.-с.30-32.

■3. И.М. Колесников, Д.М. Харламов, О.В. Хадипова. Варьирование и коррелятивные связи показателей роста, развития и продуктивности коллекционных образцов брокколи. — Тезисы международной научной

конференциии «.Селекция овощных и бахчевых культур на гетерозис» -Харьков, 1996 -с 32-34

4 Харламов Д М, Игнатов А Н Наследование устойчивости к сосудистому бактериозу и листовой пятнистости (ХагнЬогпопая сатреыпь ру сатрейпз) у самонесовместимых линий брокколи -Гезисы докладов научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки в сельскохозяйственном производстве» - М, Изд-во УДН, 1997,- с 22-23

5 Колесников И М , Харламов Д М Нас гедование продуктивности и других признаков у самонесовместимых инбредных линий брокколи и их комбинационная способность - Тезисы докладов Международного симпозиума «Гетерозис сельскохозяйственных растений»,- М ВНИИССОК, 1997

6 Рогачев Ю Б, Игнатов А И, Харламов Д М Наследование устойчивости к сосудистому бактериозу и листовой пятнистости у самонесовместимых линии брокколи - Тезисы докладов Международного симпозиума «Гетерозис сельскохозяйственных растений», - М ВНИИССОК, 1997

7 ДМ Харламов, ИМ Колесников Оценка комбинационной способности самонесовместимых линии брокколи по продуктивности -ДоклТСХА, вып 269, - с 183-190

8 Монахос Г Ф , Харпамов Д М , Колесников И М, Игнатов А Н Состояние и перспективы селекции брокколи - Тезисы международной научной конференции «Оптимизация селекционного процесса на основе генетических методов» - Харьков, 1999 - с 11113

Московский государственный университет природообустройства (МГУП)

ЛР № 020360 от 13.01.1992

Зак№ '76* Тираж