Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Наследование количественных признаков томата в культуре in vitro и in vivo

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Наследование количественных признаков томата в культуре in vitro и in vivo"

АКАДЕМИЯ НАУК БЕЛАРУСИ ч^ ИНСТИТУТ ГЕНЕТИКИ и цитологии

ч

УДК:575.1:581.143.б

НИКОНОВИЧ ТАМАРА ВЛАДИМИРОВНА

НАСЛЕДОВАНИЕ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПРИЗНАКОВ ТОМАТА В КУЛЬТУРЕ IN VITRO И IN VIVO

Специальность 03.00.15 - генетика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Минск 1995

Работа выполнена в Белорусской сельскохозяйственной академии.

Научный руководитель - доктор биологических наук

Кильчевский А.В.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

Гордей И.А.

кандидат биологических наук Яковлева Г.А.

Оппонирующая организация - ВНИИ Овощеводства

Защита диссертации состоится "¿9" Х-ЮН-й 1995 г. в 14 00 часов на заседании совета по защите диссертаций Д 01.03.01 на соискание учёной степени доктора биологических наук в Институте генетики и цитологии АНРБ по адресу 220072, г. Минск, ул.Ф.Скорины-27.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке им. Я.Коласа в АН Беларуси.

Автореферат разослан "27"_JU.CCЛ_1995 г.

Учёный секретарь совета по защите диссертаций кандидат биологических наук —- Е.В. Лобанок

- 1 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш диссертации. В современной селекции растений широко используются методы клеточной и генетической инженерии. Возможность применения этих методов зависит от степени изученности и эффективности методов культивирования и отбора растительных клеток, а также регенерации растений in vitro. Успех регенерации определяет в конечном итоге завершение любой клеточной технологии. Установлено, что процессы каллусообразования и регенерации видо- и средоспецифич-ны (Бутенко, 1964; Фадеева, Лутова, Козырева, 1974; Картель, Манеши-на. 1977; Муромцев и др., 1990). Актуальной становится задача отбора генотипов с высокой способностью к каллусогенезу и регенерации. Выявление таких генотипов в процессе селекции In vitro способствовало Зы повышению результативности клеточных технологий. Рядом авторов проведен генетический анализ наследования признаков каллусогенеза и регенерации растений, в том числе методом диадлельных скрещиваний (Charmen. Bernard, 1984; Bulatti et al., 1974; Novak, Kubalakova, L987 и др.). Работы эти выполнены на разных объектах и их результаты зачастую носят противоречивый характер. Слабо изучена проблема взаимодействия генотипа и среды в культуре клеток и тканей, изменение генетической детерминации количественных признаков in vitro. Практи-iecra не исследована взаимосвязь количественных признаков в культуре Ln vitro и in vivo. Не ясно, каковы последствия проведения клеточной зелекции для ряда хозяйственно-ценных признаков. Изучение наследовали признаков каллусогенеза и регенерации в различных условиях среде, оценка приспособительных возможностей генотипов в культуре in /itro, анализ взаимосвязей признаков in vitro и in vivo позволили бы ювысить эффективность клеточной селекции, а также методический уро-jeHb селекционного процесса растений в культуре in vitro.

Связь работы с крупными научными программами. Тематика исследований выполнялась на основе Республиканской программы "Овощи" N Государственной регистрации 1993487 от 23.12.93 г. ,

Цель и задачи исследований. Целью наших исследований является анализ наследования количественных признаков томата в различных ус-говиях среды в культуре in vitro и in vivo.

В задачи исследований входили: - изучение проявления комбинационной способности линий и эффекта гетерозиса в культуре in vitro;

• установление характера наследования признаков каллусообразования и »генерации in vitro;

■ выявление адаптивной способности генотипов, их экологической ста-5ильности, параметров среды как фона для отбора по признакам каллу-

- г -

согенеза и регенерации in vitro;

- анализ взаимосвязей признаков томата в культуре in vitro и in viv

Научная новизна полученных результатов. Выявлен характер насле дования общего, товарного и раннего урожая томата в открытом грунте Показано, что в наследовании общего и товарного урожая преобладав положительное сверхдоминирование и промежуточное наследование, ран него урожая - промежуточное наследование. По признакам, характеризу ющим каллусогенез и регенерацию in vitro образцов томата отмечен частое проявление сверхдоминирования, степень и направление которог зависят от условий среды. В культуре in vitro обнаружено сильно взаимодействие генотип х среда, выражающееся в смене рангов геноти пов, направления доминирования, переопределении генетических форму признаков в различных условиях культивирования. Выявлено отсутстви тесных корреляционных зависимостей между признаками продуктивност in vivo и признаками каплусогенеза и регенерации in vitro. Между со бой признаки in vitro также слабо коррелируют и каждый из них нахо дится под собственным генетическим контролем. Впервые установлен возможность подбора в культуре in vitro сред,на которых корреляци массы каллуса с признаками продуктивности in vivo достаточно велики Это дает основание считать типичность сред in vitro по отношению средам in vivo важным условием высокой эффективности клеточной се лекции.

Практическая значимость. На основе оценки констант OKG и вариан СКС образцов томата выделены доноры продуктивности и скороспелости.

Оптимизированы условия для получения каллуса и максимального вь хода регенерантов томата на эксплант. Анализ генетики каллусогенез выявил, что наиболее информативным признаком, характеризующим в ди намике процесс образования каллуса, является индекс роста, который меньшей степени подвержен взаимодействию генотип х среда и не зави сит от исходной массы экспланта. Для повышения эффективности клеточ ной селекции томата целесообразно оценивать типичность условий куль тивирования генотипов in vitro по отношению к будущим условиям вог делывания in vivo с помощью сортов-тестеров.

Экономическая значимость полученных результатов. Получен и ис пользуется в селекционном процессе ценный исходный материал, превь тающий районированные сорта по общему урожаю на 40-50 Z, раннему на 20-40 Z.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- сильное взаимодействие генотип х среда по признакам каллусогенег и регенерации генотипов томата in vitro (смена рангов генотипов, иг менение направления доминирования в различных средах, переопределе ние генетических формул признаков);

- относительно независимая генетическая детерминация признаков кал-лусогенеза (масса каллуса, индекс роста) и.регенерации (регенераци-энная способность, количество побегов на эксплант) у томата;

- отсутствие тесных связей мезду признаками продуктивности (общий, товарный, ранний урожай) и признаками каллусогенеза и регенерации гомата;

- несовпадение понятий "оптимальная среда для культивирования" и "оптимальная среда для отбора" в культуре in vitro у томата;

- необходимость оценки типичности условий культивирования и отбора генотипов in vitro по отношению к будущим условиям возделывания in vivo с помощью сортов-тестеров.

Личный вклад соискателя. Соискатель самостоятельно выполнил экспериментальные исследования в полевых условиях и культуре in vitro, статистически обработал полученные результаты, участвовал в разра-5отке программы и методики исследований, обсуждении результатов, написании статей и тезисов докладов.

Апробация результатов диссертации. Материалы исследований были представлены и доложены: на республиканской научно-технической конференции "Основные направления селекции и семеноводства овощных, Захчевых"культур и картофеля" (Ташкент,1991), IV Всесоюзной научной конференции "Экологическая генетика растений, животных, человека" (Кишинёв, 1991), VI съезде Белорусского общества генетиков и селекционеров (Горки, 1992).

Опубликованность результатов. Основные положения диссертации опубликованы в 9 печатных работах.

Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 150 страницах машинописного текста и включает введение, обзор литературы, материалы и методы, три главы экпериментальной части, выводы, практические рекомендации. Работа содержит 30 таблиц, 4 рисунка, 12 приложений. Список литературы включает 223 источника, в том числе 113 зарубежных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исходным материалом служили 8 образцов томата: Талалихин-186, Цоходный, П-7, Beta, Sub-arctic-mini, Линия-7, L.pimpinellifolium, Torosa.

Гибридизацию проводили в 1990 году в необогреваемой плёночной геплице по диаллельной схеме без реципрокных скрещиваний. Родительские формы и 28 гибридных комбинаций Fi испытывали в открытом грунте в трёхкратной повторности в течение 1991 - 1992 годов. Схема посадки

70 к 30 см. Рассада выращивалась в необогреваемой плёночной теплиц« Агротехника возделывания томата в открытом грунте бьша общепринято! Растения томата в открытом грунте не пасынковали. Проводили феноле гические наблюдения, оценку комплекса морфобиологических признаки оценку устойчивости к болезням, определяли общий, товарный и рант урожай, число плодов по сборам.

Исходным материалом для изучения генетики каллусогенеза и реге нерации растений у томата in vitro служили те же 8 родительских фор и 28 гибридов Fi, что и в культуре in vivo. В качестве эксплантс использовали сегменты семядолей, полученные от растений томата в фа зе начала образования первого листа в асептических условиях. Изуча лись следующие признаки: "масса каллуса" (мг), "индекс роста" (отно шение массы каллуса в конце пассажа к массе первоначального эксплан та), "регенерационная способность" (отношение числа эксплантов, об разовавших растения-регенеранты, к общему числу эксплантов, выражен ное в процентах) и "количество побегов на эксплант" (шт). Использо валась питательная среда Мурасиге и Скуга (МС). Кадлусогенез изучал ся на двух питательных средах: 1) МС; 6 ВАЛ - 1 мг/л; 2,4 Д -мг/л; 2) МС; 6 ВАЛ - 1 мг/л; НУК-1 мг/л. Экспланты культивировалис в чашках Петри в термостате при температуре 24-26°С и при пониженно температуре 11-13°С. Повторность опыта трёхкратная по 8 экспланто на чашку. Генетику регенерации изучали на питательных средах: 1) МС ИУК - 1 мг/л, кинетин - 1 мг/л; 2) МС; ИУК - 3,4 мг/л; 6 БАЛ - 2,: мг/л. Экспланты культивировались в стеклянных банках в культурально: комнате при температуре 24-26°С и двух уровнях освещённости: оптимальной (5-6 тыс. люкс) и пониженной (1-2 тыс. люкс). Учёт результатов проводили на 30-й день культивирования эксплантов.

Генетические параметры изучаемых признаков томата в культуре ii vitro и in vivo определяли по методике В.I. Hayman (1954), комбинационную способность исходных образцов - по методу В. Srlffím (1956), параметры адаптивной способности и экологической стабильности генотипов, среды как фона для отбора оценивали по методике А.В Кильчевского, Л.В. Хотылёвой (1985, 1986).

НАСЛЕДОВАНИЕ ПРИЗНАКОВ КАЛЛУСООБРАЗОВАНИЯ У ТОМАТА В КУЛЬТУРЕ IN VITRO

Результаты исследований показывают, что в генетической детерминации признаков каллусогенеза в различных условиях культивированю преобладают аддитивные эффекты над неаддитивными, поскольку отношение средних квадратов ОКС/СКС по массе каллуса колеблется от 0,68 дс 3,99, а по индексу роста - от 1,21 до 6,02.

Параметры комбинационной способности генотипов томата в значи-

гелыюй степени зависят от условий культивирования, причём по приз-лаку "масса каллуса" взаимодействие генотип х среда проявляется сильнее, чем по признаку "индекс роста".

Степень доминирования гибридов по массе каллуса сильнее изменяется в зависимости от гормонального состава среды и в меньшей степе-го от температуры. По признаку "индекс роста" не было отмечено силь-гых изменений степени доминирования в различных условиях культивиро-*ания.

В наследовании обоих признаков проявляются эффекты сверхдомини-ювания. По массе каллуса чаще отмечается положительное сверхдомини-ювание на среде с НУК и отрицательное - на среде с 2,4 Д. По индек-■-У роста в большинстве случаев наблюдается отрицательное сверхдоми-[ирование на всех средах или промежуточное наследование.

Генетические параметры Хеймана (табл.1) по массе каллуса укаэы-1ают на проявление полного доминирования на среде с 2,4 Л при опти-шьной температуре, в остальных случаях наблюдаются эффекты сверх-оминирования.■ Изменение знака корреляции г также свидетельствует о мене направления доминирования. Соотношение доминантных и рецессив-ых генов говорит о преобладании доминантных аллелей на всех средах, а исключением среды с НУК при пониженной температуре. На среде с ,4 Д при оптимальной температуре доминирует меньшая масса каллуса, остальных случаях - большая. Анализ генетической детерминации мас-ы каллуса по графикам Хеймана (рис.1) выявляет смену характера нас-едования признака от полного доминирования до сверхдоминирования в ависимости от состава питательной среды и условий культивирования, становлено^ что под действием условий среды может происходить изме-ение проявления действия аллелей. При этом имеют место сложные вза-жютношения типа "ген х гормон х условия культивирования".

Параметры Хеймана по признаку "индекс роста" (см. табл. 1) сви-этельствуют о проявлении сверхдоминирования во всех исследуемых редах. На всех средах, за исключением среды с НУК при пониженной эмпературе, преобладает действие доминантных генов. Положительная эрреляция г указывает на работу доминантных генов в сторону умекь-эния значения признака. Графики Хеймана подтверждают выявленный ха-зктер наследования индекса роста каллуса по типу сверхдоминирования э всех исследуемых средах.

Лучшие гибриды по массе каллуса не обязательно являются лучшими > индексу роста, что указывает на различную генетическую детермина-по этих признаков.

По массе каллуса гибриды в среднем превосходят родителей, а по адексу роста - незначительно уступают им. Экологическая стабкль-хзть и селекционная ценность генотипов по обоим признакам у гибри-

Таблица 1

Параметры Хеймана по признакам "масса каллуса" и "индекс роста"

Температура Среда /4flH1+F г Dmax Rmax h2 Нг

Масса каллуса, мг

Оптимальная (24-26°) МС+6БАП, 2,4 Д 0,94 0,19 1,34 0,27 734,06 097,39 0,94

МС+бВАП, НУК 1,77 0,19 2,67 -0,85 1443,44 646,89 0,88

Пониженная (11-13°) МС+бВАП, 2,4 Д 1,65 0,19 1,95 -0,56 355,62 30,85 0,31

МС+бБАП, НУК 1,81 0,19 0,94 -0,94 557,20 155,40 0,15

Индекс роста

Оптимальная (24-26 ) МС+бБАП, 2,4 Д 1,13 0,18 2,94 0,92 290,48 576,28 0,59

МС+бБАП, НУК 1,08 0,17 2,81 0,08 524,17 588,41 0,05

Пониженная (11-13°) МС+бБАП, 2,4 Д 1,48 0,18 1,83 0,63 57,70 219,47 0,67

МС+бБАП, НУК 1,52 0,21 0,95 0,18 147,02 241,88 0,0

дов ниже, чем у родителей.

Анализируя параметры фона, мы понимаем под "средой" сочетай! условий культивирования (температура) с составом питательных сре; При оценке сред по признаку "масса каллуса" очевидно преимущест] температуры 24-26 °С, в особенности на среде с НУК (табл.2). После; няя среда оптимальна для культивирования каллуса образцов томатг поскольку эффект среды d^ у неё наибольший. Однако эта среда обладь ет наименьшей относительной дифференцирующей способностью Sek- Hai более типичными (t|<~>l) были среды, содержащие НУК, а лучшими i предсказующей способности Р* условия культивирования при понижение температуре. Таким образом, "богатые" среды не имели преимущест! перед "бедными" как фон для отбора.

Оценка сред по признаку "индекс роста" (см. табл.2) выявила качестве лучшей среду, содержащую 6 БАП и НУК при оптимальной темпе

t 24 - 26 "С

Wr Wr

t 11 - 13 Г

Рис.1. Генетика признака "масса каллуса".

туре. Эта же среда имела среднюю относительную дифференцирующую особность, наибольшую типичность и была наилучшей по предсказующей особности - интегральному показателю пригодности среды для отбора нотгаов. Анализ параметров фона по признакам каллусообргзования в льтуре In vitro позволяет отметить, что понятия "оптимальная среда

Таблица 2

Параметры среды как фона для отбора генотипов томата по признакам "масса каллуса." и "индекс роста"

Температура Гормоны dk Sek tk Pk

24-26° Масса 6 ВАЛ, 2,4 Д салдуса, 123,6 мг 19,12 0,569 0,109

6 БАЛ, НУК 643,2 12,03 0,707 0,085

11-13° 6 БАЛ, 2,4 Д -495,3 31,53 0,616 0,194

6 БАЛ, НУК -271,5 47,46 0,750 0,356

24-26° Индекс 6 БАЛ, 2,4 Д роста 64,0 47,91 0,948 0,454

6 БАЛ, НУК 303,5 49,51 0,955 0,473

11-13° 6 БАЛ, 2,4 Д -236,0 34,12 0,574 0,196

6 БАЛ, НУК -131,6 56,17 0,486 0,273

для культивирования" и "оптимальная среда для отбора" не всегда coi падают. Успешный отбор может проводиться и на стрессовых средах п] высокой дифференцирующей способности и типичности условий среды.

При анализе генетики каллусогенеза предпочтительным являет* признак "индекс роста", отражающий динамику процесса каллусообраз( вания, в меньшей степени подверженный взаимодействию генотип х сре; и не зависящий от исходной массы экспланта.

НАСЛЕДОВАНИЕ ПРИЗНАКОВ РЕГЕНЕРАЦИИ У ТОМАТА В КУЛЬТУРЕ IN VITRO

Результаты диаллельного анализа признаков, характеризующих пр< цесс регенерации, свидетельствуют, что в наследовании регенерации ной способности и количества побегов на эксплант главную роль игра аддитивные эффекты, так как отношение средних квадратов ОКС/СКС ¡ первому признаку изменяется от 1,11 до 2,68, по второму - от 0,38 ; 1,69. Однако в сравнении с признаками каллусогенеза относительн. роль аддитивных эффектов в детерминации признаков несколько ниже.

Комбинационная способность генотипов по обоим признакам силь; зависит от гормонального состава питательной среды и условии осв' [ценности.

Степень и направление доминирования по признакам также зависе.

>т условий среды. По регенерационной способности преобладало положи-■ельное доминирование или промежуточное наследование, и только на . :реде с ИУК, 6 БАП при пониженной освещённости - отрицательное ¡верхдоминирование. По количеству побегов на зксплант отмечено поло-мтельное сверхдоминирование, за исключением среды с ИУК, кинетином [ри освещённости 5-6 тыс. люкс, где наблюдается частое проявление )трицатель ного св ерхдоминирования.

Генетические параметры Хеймана по признаку "регенерационная спорность" свидетельствуют о проявлении полного и сверхдоминирования [табл. 3). Соотношение доминантных и рецессивных генов говорит о (реобладании доминантных генов на всех средах. Смена знака коэффициента корреляции г указывает на изменение направления доминирования. ' | трёх случаях из четырёх доминантные гены работают на увеличение «ачения признака. Графики Хеймана свидетельствуют о том, что наибо-;ее типичным характером наследования регенерационной способности яв-яется полное доминирование или сверхдоминирование (рис.2). Анализ 'рафиков выявляет изменение проявления действия аллелей при смене 'словий среды.

Генетические параметры Хеймана по количеству побегов на зксплант см. табл.3) указывают на проявление сверхдоминирования на четырёх ;редах. На всех средах преобладает действие доминантных генов. Коэф-1ициент корреляции г говорит о смене направления доминирования. Ана-ш графиков Хеймана подтверждает выявленный характер наследования :ризнака "количество побегов на зксплант", им является сверхдомини-ювание.

Генетический анализ регенерационной способности у топота показы-1ает, что в культуре in vitro имеет место взаимодействие генотип х реда. Это проявляется в смене направления доминирования в различных редах, что говорит о переопределении генетических формул признаков ^генерации (Драгавцев и др., 1984). Направление доминирования при том изменялось от увеличения до уменьшения значения признака под ействием доминантных генов.

Лучшие генотипы по регенерационной способности не всегда дают аибольшее число побегов на зксплант. У гибридов значения обоих ризнаков регенерации в среднем выше, чем у родителей. Однако по ризнаку "регенерационная способность" гибриды более стабильны и вые родителей по селекционной ценности генотипов, а по признаку "ко-ичество побегов на эксплант" - менее стабильны и уступают родителям о СЦГ.

Оценка сред по регенерационной способности (табл.4) выявила, что родуктивность среды d* сильно изменяется под действием различных

Таблица 3

Параметры Хеймана по признакам "регенерационная. способность" . и "количество побегов на эксплант"

Освещённость : Гормоны АГ / д _Н2 4Н1 /шк- Р ;; г Дтах Ктах II2 Н2

Регенерационная способность, %

5-6 тыс.лк ИУК, кинетин 1,64 0,22 1,71 -0,50 78.7 9.9 0,29

ИУК, 6 ВАЛ 0,98 0,23 1,63 0.53 45.2 97,3 0,29

1-2 тыс.лк ИУК, кинетин 1,34 0,20 1,02 ■ -0,84 67,9 36,4 1,36

ИУК, 6 БАП 1,81 0.15 2,45 -0,23 66,9 45,0 0

Количество побегов на эксплант, шт.

5-6 тыс.лк ИУК, кинетин 1,94 0,19 2.21 0,58 1,93 4,38 0,25

ИУК. 6 БАП 2,67 0,21 2.05 -0,65 4,24 -0,04 0,36

1-2 тыс.лк ИУК. кинетин 1,85 0,23 1.53 0,83 1,23 5.32 0,20

ИУК. 6 БАП 1,04 0,20 2,36 0,68 -0,45 13,74 0,65

регуляторов роста. Очевидно преимущество освещённости 5-6 тыс. люкс особенно при наличии в составе питательной среды ИУК и 6 БАП. Однако, эта среда обладает самой низкой дифференцирующей способность) Бек- Наиболее типичными были среды, содержащие ИУК и кинетин, в особенности при освещённости 1-2 тыс. люкс. Они же выделились и го предсказующей способности Рк- Параметры фона по признаку "количества побегов на эксплант" позволяют выделить среду, содержащую ИУК и ( БАП при освещённости 1-2 тыс. люкс. Эта среда обладает высокой продуктивностью, типичностью, предсказующей способностью и являете средней при дифференциации генотипов.

Пониженная освещённость обеспечивала уменьшение значений реге-нерационной способности генотипов, но увеличение числа побегов Не эксплант независимо от гормонального состава среды.

Таблица 4

Параметры среды как фона для отбора генотипов томата по признакам "регенерационная способность", "количество побегов на эксплант"

Освещённость Гормоны Средние по средам dk Sek tk Pk

Регенерационная способность, %

5-6 тыс.лк ИУК, кинетин 56,90 -3,01 31,1 0,55 0,17

ИУК, 6 БАП 66,30 6,39 14,9 0,50 0,07

1-2 тыс.лк ИУК, кинетин 54,45 -5,46 20,3 0,58 0,12

ИУК, 6 БАП 61,98 2,08 15,8 0,13 0,02

Количество побегов на эксплант, шт.

5-6 тыс.лк ИУК, кинетин 2,34 -1.0 36,5 0,60 0,22

ИУК, 6 БАП 3,39 0,05 30,0 0,59 0,18

1-2 тыс.лк ИУК, кинетин 2,96 -0,39 21,6 0,23 0,05

ИУК, 6 БАП 4,69 1,35 32,9 0,83 0,27

В целом лучшей для культивирования генотипов томата по обоим признакам регенерации является среда с ИУК, 6 БАП при пониженной освещённости, поскольку произведение значений признаков "регенерационная способность" и "количество побегов на эксплант" в эт"; условиях максимально, то есть успех регенерации по отношению к числу эксплан-тов первоначально помещённых на среду, наиболее высок. Однако трудно-выбрать среду для отбора, одинаково приемлемую для обоих признаков. В данном случае мы также подтверждаем сказанное ранее, что "оптимальная среда для культивирования" и "оптимальная среда для отбора" не совпадают. Лучшая среда для культивирования оказалась в числе худших как фон для отбора генотипов.

СВЯЗЬ МЕВДУ ПРИЗНАКАМИ ТОМАТА В КУЛЬТУРЕ IN VITRO И IN VIVO

Изучалась комбинационная способность образцов томата по признакам общий, товарный, ранний урожаи. Соотношение средних квадратов ОКС/СКС свидетельствует о преобладании аддитивных эффектов генов по этим трём признакам. Оценка комбинационной способности образцов томата и степени доминирования выявила перспективные гибридные комбинации в селекции на высокую продуктивность и скороспелость. Донорами

600 400 300 ZOO

юо 0 -100

Wr

Освещенность 5 — & тысяч люкс Wr

-200

ИУ <. к raei дан

а, У . "»Г i 1 --------

/ 7»

\

Vr

-too 0 too 200 300 400 500 600

250 200 160 100 60 0 -50

ИУК 6 БЛ п___ у.

/..«у у/ ----------

.3

/ 4

\

-50

<50 Ю0 150 200

200

100

Wr

Освещеаавосп» 1-2 тясягаи люкс Wr

-1Ш

ИУК KB ветин /

/7/ /8. */.!

200

100

Vr

-100

100

-100

ИУК 6 БАП / / у ч

г У К 'х

-100

Vi

200

0

Рис.2. Гбиетика признака "регенерационная способность".

высокого общего и товарного урожая являются Талалихин, Доходный, 11-7; доноры скороспелости - Beta, Линия-7, S.a.mini. Отмечен параллелизм в наследовании общего и товарного урожая. В наследовании этих признаков чаще всего проявляется положительное сверхдоминирование и промежуточное наследование. По признаку "ранний урожай" преобладает промежуточный характер наследования.

Анализ коэффициентов корреляции между признаками in vitro и in vivo в различных условиях среды позволил выявить, что по всем признакам тесная связь отсутствует. Отмечено отсутствие тесных связей и между признаками in vitro, что говорит об их различной генетической природе.

Таблица 5

Оценка типичности среды in vitro по отношению к условиям in vivo

N п/п Концентрация гормонов, мг/л Средняя масса каллуса, мг Коэффициент корреляции г массы каллуса

6 БАП НУК с общим урожаем с товарным урожаем с ранним урожаем

1 0,1 0,1 385,4 0,288 0,273 -0,173

2 0,1 1.0 544,0 0,106 0,095 -0,426

3 0,1 3,0 663,5 -0,148 -0,155 -0,415

4 0,1 5,0 638,7 -0,238 -0,253 -0,259

5 0,5 0,1 677,1 0,406 0,405 0,188

б 0,5 1.0 776,8 0,148 0,158 -0,227

7 0,5 3,0 852,2 0,745 0,760 0,130

8 0,5 5,0 935,5 0,131 0,087 -0,221

9 1.0 0,1 907,3 0,419 0,432 0,466

10 1.0 1.0 956,1 0,785 0,764 -0,043

11 1.0 3,0 865,9 0,288 0,325 0,264

12 1.0 5,0 872,7 0,176 0,150 0,029

Не наблюдалось сильных корреляционных зависимостей между экологической стабильностью признаков in vitro и in vivo.

По признакам каллусогенеза и регенерации томата в культуре in vitro имеет место сильное взаимодействие генотип х среда, выражающееся в смене рангов генотипов в различных средах in vitro. Это свидетельствует об уникальности отдельных сред in vitro и зависимости результатов клеточной селекции от выбора условий культивирования генотипов.

Отсутствие тесных связей между усредненными данными не исключает их наличие на определённой среде, поскольку реально "усреднённой" среды не существует. Возможно, расширение выборки сред in vitro поз-

водит выявить тесные связи между признаками in vitro и in vivo. С целью проверки этого предположения нами был поставлен специальный эксперимент по оценке типичности условий in vitro по отношению к условиям in vivo. При этом 8 родительских генотипов томата культивировали для получения каллуса на 12 средах при различном сочетании б БАП и НУК. Для оценки типичности среды in vitro по отношению к условиям in vivo находили корреляционные зависимости между массой каллуса генотипов на каждой среде, общим, товарным и ранним урожаем в полевых условиях в среднем за два года (табл.5). Анализ коэффициентов корреляции показал, что в культуре In vitro можно подобрать среды, на которых корреляции массы каллуса с общим и товарным урожаем томата достаточно велики (г-0,745 - 0,785). Это даёт основание считать типичность сред in vitro по отношению к средам in vivo важным условием высокой эффективности клеточной селекции. Для проверки типичности можно использовать набор сортов-тестеров, используемых как стандарты в экологическом и государственном сортоиспытании (Киль-чевский, 1993). Это позволит до некоторой степени решить проблемы экологической направленности клеточной селекции.

ВЫВОДЫ

1. В наследовании признаков каллусогенева томата преобладает проявление сверхдоминирования. По массе каллуса чаще отмечается положительное сверхдоминирование на среде с НУК и отрицательное - на среде с 2,4 Д. По индексу роста в большинстве случаев наблюдается отрицательное сверхдоминирование на всех средах или промежуточное наследование.

2. По признакам регенерации томата также отмечено частое проявление сверхдоминирования, степень и направление которого зависели от условий среды. По регенерационной способности преобладало положительное сверхдоминирование или промежуточное наследование, и только на среде с ИУК, 6 БАП при освещённости 2 тысячи люкс - отрицательное сверхдоминирование. По количеству побегов на эксплант также отмечено положительное сверхдоминирование, за исключением среды с ИУК, кине-тином при освещённости 5-6 тысяч люкс, где отмечено частое проявление отрицательного сверхдоминирования.

3. По массе каллуса гибриды в среднем превосходят родителей, а по индексу роста - незначительно уступают им. Экологическая стабильность генотипов по обоим признакам кадлусогенеэа у гибридов ниже, чем у родителей. По признакам регенерации гибриды в среднем выше родителей. Однако по признаку "регенерационная способность" гибриды более стабильны, чем родители; а по прианаку "количество побегов на

- 15 -

эксплант" - уступают родителям по стабильности.

4. По всем признакам каллусогенеза и регенерации томата в культуре in vitro наблюдается сильное взаимодействие генотип х среда, выражающееся в смене рангов генотипов, направления доминирования, переопределении генетических формул признаков и отсутствии тесных корреляций между генотипами в различных условиях среды. В связи с этим достаточно трудно подобрать генотипы-доноры с высоким проявлением признаков каллусогенеза и регенерации для всех условий культивирования in vitro.

5. Признаки каллусогенеза (масса каллуса, индекс роста) и регенерации (регенерационная способность, количество побегов на эксплант) слабо коррелируют между собой и каждый из них находится под собственным генетическим контролем.

6. В наследовании общего и товарного урожая томата чаще всего проявляется положительное сверхдоминирование и промежуточное наследование, раннего урожая - промежуточное наследование. Донорами высокого общего и товарного урожая являются образцы томата Талалихин, Доходный, П-7; донорами скороспелости - Beta, Линия-7, S i.mini.

7. Как правило, отсутствуют тесные связи между признаками продуктивности (общий, товарный, ранний урожай) и признаками каллусогенеза и регенерации, а также связи между относительной стабильностью этих признаков.

8. В культуре in vitro можно подобрать среды, на которых корреляции массы каллуса с общим и товарным урожаем генотипов томата in vivo достаточно велики (0,745 - 0,785). Это даёт основание считать типичность сред in vitro по отношению к средам in vivo важным условием высокой эффективности клеточной селекции.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Для получения каллуса томата в культуре in vitro оптимальными условиями является культивирование эксплантов на среде Мурасиге, Скуга при концентрации б БАП 1 мг/л и НУК 1 мг/л и температуре 24-26°С.

2. При анализе генетики каллусогенеза предпочтительным в сравнении с признаком "масса каллуса" является признак "индекс роста", отражающий динамику процесса каллусообразования, в меньшей степени подверженный взаимодействию генотип х среда и не зависящий от исходной массы экспланта.

3. Для культивирования с целью получения максимального выхода регенерантов томата на эксплант, помещённый в среду, лучшими являют-

ся условия среды Мурасиге, Скуга при концентрации 6 БАП 2,2 мг/л i ИУК 3,4 мг/л и освещённости 2 тысячи люкс.

4. Понятия "оптимальная среда для культивирования" и "оптимальная среда для отбора" в культуре in vitro не совпадают. В связи с этим целесообразно анализировать параметры среды как фона для отбора генотипов при клеточной селекции растений.

5, Для повышения эффективности клеточной селекции томата желательно оценивать типичность условий культивирования генотипов in vitro по отношению к будущим условиям возделывания in vivo с помощью сортов-тестеров.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Кильчевский A.B., Никонович Т.В. Каллусогенез образцов томата в культуре in vitro // Основные направления селекции и семеноводства овощных, бахчевых культур и картофеля. Тез. докл. кшф. -Ташкент, 1991. - С. 26-27.

2. Кильчевский A.B., Никонович Т.В. Оценка экологических параметров генотипов и сред у томатов в культуре in vitro // Экол. генетика растений, животных, человека: Тез. докл. IV Всесоюз. науч. конф.

- Кишинёв, 1991. - С. 413.

3. Асмар Георг, Никонович Т.В. Изучение исходного материала в селекции томата на скороспелость // Интенсивное плодоовощеводство. -Горки, 1992. - С. 68-70.

4. Никонович Т.В. Оптимизация условий каллусогенеза томата в культуре in vitro // VI съезд Белорусского общества генетиков и селекционеров. Тез. докл. - Горки, 1992. - С. 59.

5. Кильчевский A.B., Никонович Т.В. Генетический анализ каллусогенеза у томата // Управление генетич. изменчивостью у с.-х. растений: Тез. докл. Междунар. симпоз. - Ялта, 1992. - С. 24-25.

6. Kilchevsky A.V., Kogotko L.B., Nikonovich T.V., Asmar S Studies of interrelation between reproductive and adaptive tomato Heterosis // in Program and abstracts supplement XXIV-th Int Hort Cong.

- Kyoto, 1994. - 18 p. (P. 10-28).

7. Кильчевский A.B., Никонович T.B. Изучение генетики каллусогенеза у томата // Весц1 АН Беларус1. Сер. б1ял. навук. - 1995. - N 1.

8. Кильчевский A.B., Никонович Т.В. Изучение генетики регенерации у томата // Весц1 АН Беларус1. Сер. б1ял. навук. - 1995. - N 2.

9. Кильчевский A.B., Никонович Т.В. Оценка среды как фона для отбора томата в культуре in vitro, связи между признаками в культуре in vitro и in vivo // Весц! АН Беларус!. Сер. б!ял. навук.-1995.-N3.

Рэзюмэ. Н1канов1ч Т.У.

Наследаванне колькасных прымет тамата у культуры in vitro i in vivo.

Юшчавыя словы: тамат, калусагенэз, рэгенерацыя, геиетычны анал1з, узаемадзеянне генатып - асяроддзе, сувязь прымет in vitro - in vivo.

Праведзены аналгз насдедавання колькасных прымет тамата у розных умовах асяроддзя у культуры in vitro i in vivo. Аб'ектами дас-ледванняу был1 8 генатыпау тамата, як1я з'яуляюцца донарам1 асоб-ных гаспадарча-каштоуных прымет. Устаноулена, што у наследаванн! прымет калусагенезу i рэгенерацы1 тамата пераважыць праяуленне звышдам!н1равання, ступень i к1рунак якога залежаць ад умоу асяроддзя. Па прыметах калусаутварэння i рэгенерацы! у культуры in vitro наглядаецца моцнае узаемадзеянне генатып х асяроддзе,- якое выражаецца у змене рангау генатыпау, KipyHKy дамШравання, пера-вызначэнн1 генетычных формул прымет i адсутнасщ цесных карзляцый naMiac генатыпaMi у розных умовах асяроддзя. Прыметы "маса калуса", "1ндэкс росту", "рэгенеращйная здольнасць", "колькасць паросткау на эксплант" слаба карэл1руюць пам1ж сабой, так1м чынам кожны з ix знаходзхцца пад уласным генетычным кантролем. У наследаванн1 агульнага i таварнага ураджаю тамата частей усяго праяуляецца ста-ноучае звыщдам!н1раванне i прамежкавае наследаванне, ранняга ураджаю - прамежкавае наследаванне. Выяулены донары высокай прадуктыу-насц!, як!м1 з'яуляюцца абразцы Талал1х1н, Даходны, П-7; донары хуткаспеласц1 - Beta, Л1н1я-7, S.a.mini.

Устаноулена адсутнасць цесных сувязей памгж прыметам! прадук-тыунасц1 in vivo i прыметам! калусагенезу i рэгенерацы! in vitro, а таксама сувяз1 пам1ж адноснай стаб!льнасцю гэтых прымет. Аднак, у культуры in vitro можна падабраць асяроддз1, на як1х карзляцых масы калуса з агульным i таварным ураджаем генатыпау тамата in vivo дастаткова вял1к!я (г-0,745-0,785). Гэта дае заснаванне л1чыць тыповасць асяроддзя in vitro у аднос!нах да асяроддзя in vivo важ-най умовай высокай эфектыунасц! клетачнай селекцыь

Резюме. Никонович Т.В.

Наследование количественных признаков томата в культуре in vitro и in vivo.

Ключевые слова: томат, каплусогенез, регенерация, генетический анализ, взаимодействие генотип - среда, связь признаков in vitro -in vivo.

Проведен анализ наследования количественных признаков томата в различных условиях среды в культуре in vitro и in vivo. Объектами исследований служили 8 генотипов томата, являющиеся донорами отдельных хозяйственно-ценных признаков. Установлено, что в наследовании признаков каллусогенеза и регенерации томата преобладает проявление сверхдоминирования, степень и направление которого зависит от условий среды. По признакам каллусообразования и регенерации в культуре in vitro наблюдается сильное взаимодействие генотип х среда, выражающееся в смене рангов генотипов, направления доминирования, переопределении генетических формул признаков и отсутствии тесных корреляций между генотипами в различных условиях среды. Признаки "масса каллуса", "индекс роста", "регенерационная способность", "количество побегов на эксплант" слабо коррелируют между собой, следовательно, каждый из них находится под собственным генетическим контролем. В наследовании общего и товарного урожая томата чаще всего проявляется положительное сверхдоминирование и промежуточное наследование, раннего урожая - промежуточное наследование. Выявлены доноры высокой продуктивности, ими являются образцы Талалихин, Доходный, П-7; донорами скороспелости - Beta, Линия-7, S.a.mini.

Установлено отсутствие тесных связей между признаками продуктивности in vivo и признаками каллусогенеза и регенерации in vitro, а также связи между относительной стабильностью этих признаков. Однако, в культуре in vitro можно подобрать среды,на которых корреляции массы каллуса с общим и товарным урожаем генотипов томата in vivo достаточно велики (г-0,745-0,785). Это дает основание считать типичность сред in vitro по отношению к средам in vivo важным условием высокой эффективности клеточной селекции.

Summary. Nikonovich T. V.

Inheritance of quantitative traits of tomato in vitro and in vivo.

Key words: tomato, callus genesis, regeneration, genetic analysis, genotype-environment interaction, relation of traits in vitro - in vivo.

The analysis of the inheritance of quantitative traits of tomato under various conditions of the environment in vitro and in vivo has been carried out. Eight genotypes of tomato which were donors of the separate valuable for production traits were investigated. It was found out that in inheritance of callus genesis and regeneration traits of tomato superdomination is prevaibing, the degree and direction of which depends on the environment.

Great interaction genotype-environment is observed for traits of callus formation and regeneration in vitro reflected in genotype ranks changes, direction of domination, redetermination of genetic formulas of traits and lack of close coorelations between genotypes in various environments.

The traits "callus mass", "grouth index", "regeneration ability", "number of shoots per explant" are to a small extent in coo-relation with each other, hence, each of them is under its own genetic control. In inheritance of general and marketable tomato's yield positive superdomination and intermediate inheritance are more frequently observed, while for early yield intermediate inhe-ritanceis more typical. Highly productive donors have oeen found out, they are samples of Talalikhin, Dokhodnij", n-7; donors of early variefies Beta, Linija-7, S.a.mini.

Lack of close relations between traits of productivity in vivo and traits of callus genesis and regeneration in vitro, as well as relations between relative stability of these traits were discovered. Trough, it is possible to select environment in vitro in which callus mass coorelations with general and marketable yield of tomato genotypes in vivo large enough (r=0,745-0,785). It gives grounds to consider typicalness of the environments in vitro in relation to the environments in vivo an important condition of high efficiency of the cell selection.

Подписано к печати 19.05.95г.

Печать офсетная. Формат 60x84

I/I6 Усл.п.л.1.0 Бумага множительных аппаратов

Зек. 137 Тир 100. Бесплатно

г.минск, ул.Коллекторная,20А ОАО "Институт Минскгражданпроехт"