Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Особенности индуцированного мутационного процесса озимой пшеницы при влиянии химических мутагенов на пыльцу

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Особенности индуцированного мутационного процесса озимой пшеницы при влиянии химических мутагенов на пыльцу"

, АКАДЕМ1Я НАУК УКРАШИ

о М\?

£ ' 11 1нститут ф1з1ологп рослин 1 генетики

На правах рукопису

МАТЯШУК РАТСА КОСТЯНТИШВНА

ОСОБЛИВОСТ1 1НДУКОВАНОГО

МУТАЦ1ЙНОГО ПРОЦЕСУ ОЗИМО! ПШЕНИЦ1 ПРИ ВПЛИВ1 Х1М1ЧНИХ МУТАГЕН1В НА ПИЛОК

03.00.15 — генетика

АВТОРЕФЕРАТ

Дисертацп на здобуття паукового ступени кандидата б1олопчних наук

АКАДЕШЯ НАУК УКРА1НИ Гнститут ф1з1ологИ рослнн 1 генетики

На правах рукопису

МАТЯШУК РА 1С А КОСТЯНТИШВНА

Особливосп шдукованого мутацшного процесу озимо'1 пшениц1 при вплив1 х1м1чних мутагешв на пилок

03.00.15 — генетика

АВТОРЕФЕРАТ

Дпсертаци на здобуття паукового ступспя кандидата бплопчних наук

Днсертащя е рукопис

Робота виконана в 1нститут1 ф!з1ологП рослин I генетики

АН Украши; ;

Науковий кер1вник: доктор б1олопчних наук

академШ АН Украши Моргун Володимир Васильович

Оф1цШш опоненти: доктор б1олопчних наук

старший науковий сшвробшшк Левенко Борис Олексшовнч, . ' кандидат б1олог1чних наук

Голда Данило МусШович

Провщна оргаШзагЦя: 1нститут молекулярно! б1ологП 1 генетики , , АН Украши. -:

¿ахнет вщбудеться « .&..» .....(ЬргрМ^:............ 1994 р.

о ............................4.0.......................... годин1 на засщанш спещал1зовано'1

Ради Д016.57.01 в 1нститут1 ф1з1ологП рослин 1 генетики АН Украши за адресою: 252022, Кшв-22, вул. Васильк1вська, 31/17.

3 дисертаЦ1ею мошна ознайомитися у б1бл1отещ 1пституту ф!з1ологП рослин 1 генетики АН Украши

Автореферат роз1сланий « » .............. 1994

Р-

Вчешш секретар спец1ал1зовано'1 ради Труханов

кандидат бк>лог1чних наук Валентин

АндршоЕич

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальн1сть проблеми. Сучасна селекцДя являе собою складннй творчнй процес, який все б!льше 1 б1льше потребуе конкретних наукових знаиь в пошуку иових п!дход!в до вир1-шення проьлеми пол!пшешш с!льськогосподарських культур. Генетико-селекцшне полшшення культурних рослин е одним з мстод1в шдвищення >х врожайност!, якост1 продукц!*, стШ-кост! до хвороб, шк1дник1в I нссприятливих фактор!в середо-вища (Моргун, 1983).

Широк} можливост! в генетичному вдосконаленш рослин в1дкривае метод експериментального мутагенезу, який дозво-ляе створювати не т!льки форми з господарсько-ц1нпимп вла-стивостями, як вих1дний матер!ал для сслекцН, але й нов! сорти.

Головне питания в експериментальному мутагенез! на да-ний час — пошук нових методичных шдход1в п1двищення ча-стоти 1 специф1чност1 одержуваних мутацш, тобто досл1джен-ня можливост! одержанпя мутацШ певыих ген1в з високою частотою (Тарасенко, 1980).

Донедавна в експериментальному мутагенез! головиим методом вплпву була д!я мутагешшми чиннпками на сухе нас!н-ня рослин (багатокл1тишшй зародок). Останн1м часом генетиков ! селекц!онер!в все 61льше щкавить пилок рослин, як об'скт для мутагенного впливу. Та б!олог!чна особлив!сть пилку, що в1н е функц!оналышм гапло'1'дом, сприяе його широкому застосуваншо для хЦлого ряду досл!джень. При цьому для усп!шпого застосування пилкового мутагенезу в селекцП, в створенш нових ориг!нальних форм рослин необх!дна подаль-ша розробка способ!в впливу мутагенними факторами, визна-чення оптпмалышх ! критичннх доз застосування р1зних мута-ген!в для пилку ! р!зних етап1в органо- ! гаметогенезу, вияв-лення оптимальних умов для ефективного вид!лення нових мутантних форм рослин ! розширення умов та можливостей г!бридизац11 для вирПлення специф!чннх завдань генетики 1 селекцП.

Мета ! завдання досл!джень. Мета дано! роботи полягала у вивченн! специфЬш Шдуковано!' мутацШно!' м!нливост! ози-

мен пшснищ при дИ" х1?,пчннми мутагенами на пилок. При цьо-му ставились настушп завдання: 1) провести спостережсиня за особлнвостями росту 1 розвитку рослип озимо! пшсшпЦ пер-шого поколшня (МО; 2) вивчити мишивють хромосомного апа-рату клтш первшших коршпДв у рослин озимо! пшешнц теля виливу х1лпчними мутагенами на пилок; 3) встановитп опти-г.тальи! та пап!влетальш дози х1м1чиих мутагешв при дп на пилон: 4) вивчити специф1чн!сть мутацП'шо! м1нливост1 рослип озимо! пшениц! та 1ндукування б!олог!чно- та господарсько-ц!шшх мутацШ при дп х!м1чними мутагенами на пилок; 5) вивчити мшлившть кшы^сних ознак шдукованпх мутант1в озимо! пшснищ.

Наукова новизна досл!дшень. В результат! проведених до-сл!джень вивчен! :законом1рност1 мутацпшо! шнлпвост! озимо! пшениц! при д11 х!м!чними мутагенами на пилок. Встановлена тПдмшшсть в частот! мутацш залежно в1д стапу розвитку пилку, на якому була проведена обробка х!м!чиими мутагенами. Виявлена специф!чн!сть у появ1 певних тип!в мутацш при об-робщ пилку на р!зпих стад!ях гаметогенезу. Дослщжена м!н-лив!сть к!льк!сних показник!в структури врожаю мутанпв озимо! пшениц!, внд!лених за змшою виднмих морфолог!чних ознак. При дП на пилок можна отримувати нов! тиии мутацШ, гИдмШн! в1д тих, як! отримуються при д!1 на нас!ння. Встановлено, що найб!льш ефективним методом мутацШно! селек-цП озимо! пшениц! виявилась одночаспа д1я мутагенними чин-пиками на дозр!лий пилок ! яйцекл!тину та па тридобов! зарод-ки, що розвиваготься. Також вперше встановлено ! уточнено меж! оптимальних та нап!влеталышх доз х!м!чних мутаген!в стссовно використання !х для да на пилок озимо! пшениц1.

Практична ц!шпсть робот. Виявлено найб1льш ефектив-ний, серед вивченпх в дослщ!, метод да х!м!чними мутагенами па пилок, а саме вплив на дозр!лий пилок ! яйцекл!тину шляхом намочування колоск1в вегетуючих рослин в розчинах мутагену, який дае змогу значно п!двищитн ефективн!сть мутац!йио! селекц!! озимо! пшениц!. Встановлено б!льшу сфективн!сть використання №-штрозоетилсечовини, по-г)!вняпо з етилен1м!ном, при дГ! на пилок вегетуючих рослин озимо! пшениц!. Одержан! в процес! виконання роботи бюло-г!чно- ! господарсько-ц!нн! мутанти передан! в1дд!лу експери-меиталыюго мутагенезу 1ФРГ АН Украшн для подальшого випробування та використання в генетичних досл1дах ! прак-тичнш селекцН.

АпробацДя результата. Дослщження проводились зг!дно плану науково-досл1дних роб!т !нстнтуту. Матер!али дисерта-

допов!дались на:

— VI з'"зд! Украшського товариства генетшив I селекцк)-нер1в !м. М. I. Вавилова в м. Полтав! (1992);

— кснференцп молодих вченнх з проблем ф!з1ологП ро-слин I генетики в м. Киев! (1992);

— дпжнароднШ конференцп з промисловоТ ботан!ки в м. Кривому Роз! (1993).

Публ1кац1'1. За матер!алами дисертацИ опубл!коваио 4 роботн.

Обсяг роботн. ДисертаиДя викладена на 207 стор!нках ма-' шиноинсного тексту, включае 32 таблиц!, .12 малюнк1в, скла-даеться з вступу, п'ятн розд!л!в, висновшв, практичних реко-мсндацш та списку лггератури (242 найменування). В додатку пом1щепо 32 таблиц!.

МАТЕР1АЛ ТА МЕТОДИ

Робота виконана у в!дд!л! експериментального мутагенезу 1ФРГ АН Украши в *1989—1992 рр.

Вихщним матер!алом в дослщжешшх був сорт озимо!' м'я-ко'1 пшениц! Еритроспермум 10071.

На даному генотип! дослщжувалп д!ю х1м!чних мутаген!в — №-н1трозоетилсечов1ши (НЕС) та стилен1м!ну (Е1).

Обробку пов!тряно-сухого насшня х!м!чними мутагенами проводили за загальноприйнятого мстодшсою Зоз Н.Н. (1968). Поряд з цнм проводили: !н'екц1ю розчишв НЕС (по 2 мл) в с.тебло п!д колос у фазу мейозу та в раструб флагового листка перед виходом з нього колоса; намочування колоск!в ве-гетуючих рослнн озимо! пшениц! на стад1ях колосшня, цв!тш-ня та на II — IV добу п!д початку цв!тшня в розчинах НЕС; обробку вегетуючих колосшз на цнх же стад!ях розвитку в га-зов!н фаз! Е1. За контроль служив вар!ант замочування насшня в розчин! в!дпов1дного мутагену. I

Д!ю мутагешшх чинншив в перший рш впвчали в лабораториях умовах на проростках ! в польових умовах на дорослих рослипах. В лабораторних умовах проводили цитолог!чне вив-ченкя хромосомних аберацШ в мггозах первинних кор!нц1в пшениц! п!д час проходження тзиьо! метафази ! ранньо! ана-фази по типах: фрагмент« ! мости (Бочков и др., 1972). Для оцшки чутливост! рослин поколшня М] до дп мутаген!в вн-значали польову схож!сть, Енживання рослии до к!нця веге-тацП та появу мутацШних змш. ОблШ ! вид!лення мутац1й в^ М[ — М3 проводили за вдосконаленою методикою Моргуна В. В.

(1983). Всього за час проведения даних досл1джень в поко-л1нш М2 вивчено 17743 с1м'1. Перев1рку на успадкування вияв-лсних видимих змШ провадили в М3 поколнш1 рослин. Всього в даному покол1нн! було вивчено 4866 с!мей. 3 метою б1льш поено! характеристики вид1лених мутацШних зм!н проводили структурний 'анал1з к1льк1сних показшш!в врожаю головних тип!в видимих мутац!й.

Математичну обробку одержаних даних проводили за за-галыюприйнятою методикою (Доспехов, 1985). Достов1рн1сть р!зниц1 м1ж середн!мн досл1дннх вар1ант1в 1 контролем оцШю-вали за критер!ямн Стыодента 1 Фишера (Плохинсышй, 1970).

РЕЗУЛЬТАТЫ ДОСЛЩЖЕНЬ

Особливост! впливу х1м!чними мутагенами на пцлок 1 на-с!ння озимо'! пшениц! виявлен1 при вивченн! рослин покол!н-ня М,.

М1нлив1сть морфоф!з1олог1чннх та к1лькюних ознак в пер-шому покол1нн1 рослин визначаеться ступеней пошкоджуючоТ д1' мутагенного фактора на ростов! процеси рослин, на наступ-ний вегетативний розвиток !х, на появу мутац!й в М| 1 в на-ступних поколШнях. ;' |

Встановлено, що виживання рослин, а також польова схо-ж1сть ! частота перебудов хромосом в перших м!тозах е най-б!льш над!йнимн показниками приГн!чуючо1' д!! мутагенних фактор1в. [

Значне зниження польово! схожост! нас!ння викликала обробка вегетуючих колоск!в озимо! пшениц! в газов1й фаз! Е1. Доза Е1 0,06 мг (на 2183 см3) виявилась в ус1х вар1антах досл!ду найб!льш приги!чуючою. До найб1льшого зниження польово! схожост! (6,0 %) дана доза Е1 привела ! при вплшз! на сухе нас!ння. 1

НЕС спричиняла менше пригн!чення польово! схожост! нас!ння, н1ж Е1. При намочуванн! вегетуючих колоск1в най-менш чутлнвнми до дП НЕС виявились три- 1 чотиридобов! за-родки, що розвиваються. Найб1льша пригн1чуюча д!я розчин!в НЕС в даному вар1ант1 впливу спостер!галась при д!! мутагену на пилок на стад!! цвШння ! на другу добу в!д початку цв!т1ння. '

Найменшу чутлив!сть до дп мутагенного фактора виявили рослини, одержан! в вар!ант1 з Ш'екщего розчин!в НЕС в стебло п!д колос у фазу мейозу.

В досл!дах спостер!гались як в!ддалена пригн!чуюча д!я мутагешв, яка призводила до повно! загибел! рослин протя-гом вегетац!! (наприклад, обробка насШня Е1 0,04 %, вплив

НЕС 0,025 % на дводобов1 зародки, що розвиваються), так 1 певна стимуляЩя виживання схожих рослин (обробка нас1ння НЕС в у ах вивчених в досл1д1 дозах).

Цнтолопчне вивчення рослнн покол1нпя М1 показало, що не дивлячись па значну змШу клггинних покол1иь в!д моменту впливу мутагенного фактора 1 до формування зр!ло1 зерн1вки, в м1тсз1 меристеми нервишшх коршц!в нас!ння М[ выявлено п1двищення частотп порушень хромосом (в!д 1,6 до 5,0 % при 0,29 % в контрол!) (табл. 1).

Найвшцу актывшсть проявила НЕС, яка у вар!ант1 на-ыочувашш колосу викликала 3,60—-4,61 % хромосомних абе-рацШ, а Ш'екщя розчшав НЕС в раструб флагового листка Шдукувала 3,39—5,0 % порушень хромосом, що в!диов1дае максимальному одержаному в наших досл1дженнях. Застосу-вання Е1 у вигляд1 розчнн!в 1 пар1в призводило до меншого пошкодження хромосомного апарату. Так, вплив пар1в Е1 (ОД; 0,2 I 0,6 мг на 2183 см3 пов!тря) выкликав 2,73—3,35 % хромосомних аберацШ, а вплив розчнШв Е1 (0,03 1 0,04 %) на сухе нас1ния 1ндукував, в!дпов1дно, 2,03 1 3,40 % порушень хромосом. Вплив розчин1в НЕС на сухе нас1ння також викликав значно менше (в 2,5—2,7 рази) порушень хромосом, н1ж вплив на генеративну фазу вегетуючнх рослин озимо? пшениц1.

Спс-циф1чн1сть р1зних способ!в впливу мутагену на кл1-тшшому .р!вн1 впразилась в р1зному к1льк1сному сп!вв1дно-шенш ацентричиих фрагмент1в до дицентрычних хромосом. При 1н'екцИ НЕС в раструб флагового листка дане сп!вв1дно-шеппя коливалось в залежност! в1д дози , в!д 1:8,7 до 1:35. При намочуванн1 колоск1в до цвггШня в розчинах НЕС — в!д 1:3,4 до 1:6,4. При обробц1 колоск1в до цв1т!ння в газов1й фа-з1 Е1 сп1вв1дношення фрагменты — мости коливаеться в!д 1:3,4 до 1:5,7. Тод1 як при обробгЦ насшня в розчииах Е1 1 НЕС дане сп1вв1дношешш в ус!х випадках наблнжаеться до 1:2. Тобто досить виразно в спектр1 тип!в хромосомних порушень пере-важають ацентричш фрагменты.

За к1лькЛстю порушень хромосом на одну зм1нену кл1тыну иайефективн1шимн выявились вар1анти впливу НЕС на гамети, що формуються (мейоз) при 1н'екц11' розчин!в мутагену в раструб флагового листка (зокрема, в концентрацП ОД %) 1 при намочуванн! вегетуючнх Колосов (концентрац!я 2,5 %).

Тяблиця 1

Частота хромосомннх аберац!й озимо? пшениц!, 1ндукованих х1м1чшши мутагенами

вар1ант вплнву

мутаген концентрац!я

кл1тин з порушенням ¡2

I <и

контроль

намочування

нас1ння

вода

Е1 0,03 % Е1 0,04 % НЕС 0,025 % НЕС 0,0375 %

1н'екц1я в раструб фла-НЕС 0,05 гового листка перед ви-НЕС 0,1 ходом з нього колоса НЕС 0,5

намочування колоск1вНЕС 0,25 на стад!! колосШня НЕС 0,5 НЕС 2,5

%

обробка 1;олоск1в стадП' колос1шш в газов1й фаз!

наЕ1 0,1 мг/ 2183 см3 Е1 0,2 мг/ 2183 см3 Е1 0,6 мг/ 2183 см3

703 2 0,29±0,04 1,00

987 20 2,03 + 0,44 X 1,50

912 31 3,40±0,60 X 1,52

900 18. ],80 ±0,43 X 1,29

1305 '19 1,40 ±0,33 X 1,00

883 30 3,39±0,01 X 1,20

1389 54 3,89±0,52 X 1,70

1019 51 5,00±0,68 X 1,30

1540 71 4,61 ±0,53 X 1,30

1140 41 3.60±0,55 V 1,20

1230' 50 4,04 ±0,50 X 1,64

1172 32 2,73=1 0,47 X 1,50

1253 40 3,19±0,49 X 1,40

1222 41 3,35 ±0,51 X 1,30

11рим!тка: х при Р<0,05.

р!зшщя з контролем статистично достов!рн,

МутацШна м1нлнв1сть в другому 1 трехьому покодШнях роелнн озимо" пшениц!

Лроводячи фенолог!чнс спостереження за рослинами оз! мо'1 пшениц! в поколшш М2, в!дбирали форми, як1, проходяч

8

основа! фази вегетативного розвптку, в1др1знялись за темпами розвитку, видимими зовшшшми змшамп рослин 1 продуктивною В1д рослин вихщно! форма. На частоту 1 спектр морфо-лопчннх змш, Шдуковапих НЕС 1 Е1 в М2 рослин, впливали 1 доза мутагешв, 1 методи впливу.

Про частоту 1 широту спектру мутацШ м1ркують з результата шшчеппя успадкування морфолопчнпх зм!н в поко-Л1ша 1\13 рослин. Успадкування в1дхилень в М3 шдтверджув мутацшаай характер змш.

Анал1з успадкування змшених ознак в покол1нн1 Мз нашего досл!ду шдтверднв можлшасть одержання достов!рного п!д-внщеппя частота мутан1йннх змш при вплив1 на пилок озимо!' пшешни, "ор1Еняпо з впливом па сформовапе нас!ння (табл. 2).

Таблиця 2

Частота мутацш, Шдуковапих НЕС при намочувапи! колоск!в вегетугачих рослин в розчинах мутагену (Мз Ернтроспермум 10071)

| всього мутантних сшей

Вар1аит впливу внвченс ----

I сшей : к-сть %

замочування нас1яня

контроль (вода) ^ %

памочування колоск1в вегетуючих рослии ' на стад!! колос1ння:

0,1)1)0 /о 0,01 % 0,025 %

„а стадИ цв!т1ння:' о ^ %

0,01 % 0,025 %

на 2 добу в!д початку цвШння: 0,005 % 0,01 %

на 3 добу в1д початку цв!т1ння: 0,005 % 0,01 % 0,025 %

на 4 добу в1д початку цв!т1ння:1 0,01 %

Прпмика: х — р^ниця з контролем статистично достов1р-

1Ш Т_Ррй,щя:з р!внем мутаб1льност1 при намочуванш на-сШня статистично достов1рна при Р<0,05.

210 2 0,95

246 9 3,7 X

294 23 7,8 ХУ

210 17 8,1 ХУ

402 38 9,5 ху

294 16 5,4 X

192 20 10,4 ху

306 45 14,7 ху

366 50 13,7 ху

372 60 16,1 ху

126 7 5,6 х

318 51 16,0 ху

108 20 18,5 ху

246 13 5,3 X

276 21 7,7 ху

246 28 11,4 ху

1н'екц1я розчишв НЕС в стебло п1д колос в фазу мейозу шдукувала не лише статистично достов1рне зб1лынення частоти мутантних с1мей, але й вдв!ч! розширила спектр мутацШ-них зм!н. ^

Результата вивчення успадкування зм1неннх ознак М2, викликаних д1ею пар1в Е1 в газовШ фаз! на р1зн! стадП роз-витку пилку озимо!" пшениц!, св!дчать про меншу ефектив-н!сть застосуввання Е1 для впливу на вегетуюч! рослини, пор1в-няно з застосуванням розчин1в НЕС. Статистично достов!рне зб!льшення частоти мутантних с1мей в М3 (8,3 I 8,5 %), пор1в-няно з впливом Е1 (002 %) на сухе нас!ння (3,9 %) одержано лише ири вплив! на тридобов1 зародки, що розвиваються. 1стотне розширення спектру мутацШ спостер1галось лише при вплив! пар!в Е1 на вегетуюч! колоски озимо! пшениц! на ста-дП колосШня.

Максималышй вих!д мутантних с!мей в М3 покол!нн! рос-лип одержували ми при намочуванн! вегетуючпх колоск!в пшениц! на р!зних стад1ях розвитку пилку в розчинах НЕС.

Статистично достов!рне зростання частоти мутац!й в да-ному вар!ант! впливу викликала НЕС в дозах 0,01; 0,025 %.

Лнал1з частоти ! спектру мутацШ в М3 рослин показав ефективн!сть впливу НЕС на дозр!лий пилок ! яйцекл!тини, недозр!л! гамети, зародки вегетуючих рослин, що розвиваються, иор!вняно з впливом на нас!ння. Б1льш ефектнвн!шими методами впливу, пор!вняно з замочуванням нас!ння. вияви-лись: вплив НЕС на незрШ гамети в фаз! мейозу I колосШня, на зр1л1 гамети кв!тучих колоск1в ! зародки, що розвиваються (2—4 доба в1д початку1; цвШння). Найвищу мутаб1льн!сть проявили недозр!л! тридобов! зародки. Частота мутацШ в даному вар!ант1 впливу становила 5,6; 16,0; 18,5 % (при дозах 0,005; 0,01; 0,025 %, в!дпов1дно), в пор!внянн! з 3,7 % мутацШ, одержаних при замочуванн1 нас!ння в розчин! НЕС.

Значне розширення спектру мутац!й (15 тип!в) спостер1-галось при намочуванн1 к'олоск!в вегетуючих рослин на ста-д!1 дозр!лого пилку ! яйцеклГгини (НЕС 0,01 %), пор1вняно з намочуванням пас!ння (7 тип1в). В результат! анал!зу спектру мутац!й в М1 — М3 рослип виявлена тенденц1я до зб!льшення частоти високорослих форм (5,34 %), нап!вкарлпк!в (0,82 %), ранньостиглих (7,41 %), п!зньостиглих (3,74 %), нещ!льноко-лосих (2,03 %), з п!двищеною продуктивн!стю (1,85), приско-реними темпами росту (2,27 %), а також одержано специф!ч-н1 мутац!!" колосу: спельтощи (0,60 %) ! скверхеди (1,00 %) при вплив! на зр!лий пилок ! яйцекл!тини, пор!вняно з рброб-

Кою сухого нас1ння водними розчинами мутагешв (в!дпов1дно, по тих же ознаках: 0,80; 0,00; 1,63; 2,22; 0,00; 0,00; 0,00; 0,00 %).

За выходом внднмих мутацШ в М[ — М3 поколпшях рослпн найоЬтыы ефективним методом вплпву на пилок озимо! пшениц! виявився метод намочування вегетуючнх колоск!в в розницах НЕС.

Окр1м видимого спектру мутац1йно! м1нливост1 ¡снуе велика к!льк!сть мутацШ, як! в1зуально не внявляються 1 потре-бують для выявления снец1алышх метод1в досл!дження. До таких мутацШ в!диосяться, напрнклад, мутац!! шль^сних оз-нак (або мал! мутацп), а також ряд б1ох1м1чных 1 ф!з1олог1чннх мутац!й. Про тат мутаци можиа м!ркувати покп що лише на основ! детального вивчення мутант!в, як! иесуть видим! мутац!!. На фон! основыих видимых мутацШ ми зробили спробу просдпдиты зм1ну к!льк!сыых ознак з метою выявления зм!н селекц!йно важливых показник1в структури врожаю. Для ана-л!зу в кожному г>ар!ант! досл1ду в!д!брали мутантн! с!м'1, як! характеризувались, як правило, кктысома яскраво вираженымы мутантшшн ознаками, або од1пею практично ц!шюю. Дослщ-жено, що особливый !нтерес для практичного застосування представляють мутанты з комплексом змШеннх ознак, при цьо-му ду;ке важливим е успадкувания видимых морфолог1чних зм!н разом з важливимы показникамы продуктывпсст!. Так, НЕС при намочувашЦ сухого нас!ння, !ндукував разом з видимыми зм!намы ! ыокращення деяких псчсазшш!в врожаю. Зо-крема, одержано п1зньостиглнй высокорослый мутант 5670, який за важливимы показниками врожаю виявився кращим, н1ж вих!дна форма, тобто при значно п!зн!ших (на 4—5 дн!в) строках достигання все-таки сформував повпоц!нне 1 виповнене зерно. В цьому полягае вшшткова ц1нн!сть под1бних мутант-ннх форм для вир1шеныя практичпих завдаиь селекц!!. Ети-лен!мш в даному вар!апт! впливу, навпаки, призв1в до пог1р-шення основних показнишв врожаю на фон! таких цШних внднмих зм!н, як понижения висоти рослый (мутант 3624) та прискорешш темп!в дозр!вання зерна (.мутант 3038) (табл. 3).

1н'екц!я розчиШв НЕС п!д колос у фазу мейозу, в основному, не сприяла покращенню важливих елемент!в врожаю. Вид1лен1 мутантн! формн, як правило, в!дм1чались б!льш п!з-н!ми строками достигання зерна (мутант 5633). Хоча окрем! формы (мутант 5302) характеризувались'й б1льш ранн!ми строками дозр!вання та низьким ростом рослнн. Водночас в да-ному вар!ант1 впливу булы одержан! ц!нн! мутацШ колосу — формы з щ!льними та довгими колосками.

Таблнця 3

Результати структурного анал!зу мутантних форм озимо! пшениц!, внд1леннх при йплив! х1м1чиими мутагенами на пилок

Показники структур--! врожаю

с е % % номер мутанту висота головного стебла, см довгкина головного колоса, см 1 . . 1 . . юльтсть к1льк1сть I колосшв в 1 зерен в !головному ,головному КОЛОС!, ш? колос!, шт 1 маса зерна! „„„ колоса, г | 1

1. В1шдна фотжа 100,3+0,7 9,0+0,1 16,7+0,2 45,8+1,5 1,5+0,1 42,6+1,2

2. 3624 — 94,1 + 1,6 7,9+0,2 15,3+0,7 40,2+2,3 1,3+0,2 41,5+1,3

3. 3638 — 98,4+1,6 8,5+0,3 16,2+0,4 42,8+2,2 1,7+0,1 32,6+1,7

4. 5633 — 94,9+1,5 8,1+0,3 16,2+0,4 38,1 + 1,7 1,3+0,1 36,6+1,4

5. 5302 — 81,7+1.4 8,4-1-0,3 18,7+0,3 50,6+1,9 1,1+0,08 25,8+0,9

6. 4490 — 94,4+1,3 7,8+0,2 16,4+0,3 43,9+1,9 1,7+0,1 45,1 + 1,2

7. 4775 — 100.1 + 1,6 8,3+0,2 16,5+0,2 45Д+1.8 1,8+0,09 47,1 + 1,1

8. 4702 — 100,3+1,5 8,6+0,2 15,4+0,3 51,1 + 1,5 1,8+0,09 39,4+0,7

9. 4229 — 79,1 + 1,9 8,9+0,2 38,7+0,4 48,3+1,7 1,1+0,09 30,4+0,7

10. 5930 — 83,0+0,9 8,3+0,3 17,4+0,7 45,2+2,2 1,1+0,1 31,6+0,9

11. 6116 — 99,6+1,0 8,4+0,1 16,2+0,4 44,1 + 1,6 1,6+0,1 42,1 + 1,4

12. 6225 — 321,1 + 1,8 10,6+0,4 17,9+0,4 44,6+1,9 1,7+0,9 46,2+1,6

13. 6513 — 72,8+1,0 7,4+0,2 15,0+0,4 42,3+2,0 0,9+0,09 27,0+1,2

14. 6810 — 106,9+1,9 9,1+0,3 15,6+0,4 39,4+1,7 1,7+0,1 42,3+2,5

15. 6767 — 135,4+1,7 10,4+0,4 19,0+0,5 46,1 + 2,7 1,7+0,1 40,8+2,6

16. 6780 — 81,0+2,0 9,6+0,3 17,1+0,3 40,7+2,4 1,1+0,2 29,1+0,7

17. 6883 — 87,1 + 1,4 8,5+0,07 16,6+0,3 42,0+1,6 1,0+0,06 30,7+0,7

18. 5670 — 123,3+1,3 10,0+0,3 17,2+0,3 52,3+1,8 2,2+0,1 45,8+1,4

Показники структур» врожаю мутант1в, вид1лених при впли-в! пар1в Е1 на вегетуюч1 колоски озимо"! пшенищ в деяких вар1антах впливу були помггно кращими, шж у вихщного сорту. Особливо це стосуеться вар1ант!в впливу на зародки, що формуються. Форми, вид1леш при вплив1 пар!в Е1 на дво- 1 тридобов1 зародки, що формуються (мутаити 4490, 4775, 4702), характеризувались поеднанням цШних видимих морфолоНчних змШ з помшшм покращенням таких важливих показник1в структури врожаю як маса зерна з головного колосу 1 маса 1000 зерен. Вплив пар1в Е1 па дозр1лип пилок 1 яйцекл!тину виклн-кав появу ц1кавого пизькорослого мутанту (4229) з1 скверхед-ним наШвостистпм колосом. Даний тип мутант!в характеризуемся зб1льшеною ШльШстю колоск!в 1 зерен в колос1 при майже иезмшшй (чн зменшенШ) його довжин1, пор!вняно з вихщною формою. Д1я пар1в Е1 на пезр1лий пилок Шдукувала форми, як! несли в соб! мутацп за комплексом видимих зм1н 1 пом1тне иог1ршення осповних показннк1в структури врожаю. Сл1д в1дм1титп молслпвнй вплив такого великого комплексу видимих морфолог1чних зм!н, Шдукованих в даному вар!ант1 Епливу, на дане пог!ршення к1льшсннх показник!в.

Намочування вегетуючих колоск!в озимо! пшениц! в роз-чинах НЕС на р1зних стад1ях розвптку пилку по-р!зному впли-пуло на складов! ело:,:енти воожаю. Сл!д в!дм1тити, що при цьому майже вс! мутантш форми несли в соб1 зм!ни в висот1 рослип, змШи в тривалосп вегетацшного пер!оду та 1нш1.

Мутагенний вплив НЕС на пезр1лий пплок впявився не-ефектиБним для покращення к1льк!сних показннк1в структури врожаю в мутант1в, видЬчених за видимими озиакамн. При мутагенному вплив1 НЕС на незрШш пилок було одержано ц!ка-с,у форму, а саме нап!вкарликов1 безост1 мутантн (по типу му танту 5930). Мутантн даного типу за к!льк1стю колоск1в 1 зерен в головному колос1 дещо перевищують або знаходяться на р1вн1 внх1дно! форми, але формують значно др!бн1ше зерно.

Вплив розчишв НЕС на дозр1лий пилок 1 яйцекл1тину 1н-дукував форми (мутантн 6116, 6225 наприклад), як! поедну-вали в соб1 позитивн! макро- 1 м!крозм1ни. Специф1чн1сть д1! НЕС на дану стад!ю формування пилку проявилася в тому, що скверхедШсть колосу одержаних при цьому мутант!в (наприклад, 6201) не супроводжувалась зменшенням розм!р1в та 1нших к1льк!сних параметр1в колосу, як це спостер1галось у вар!антах з Е1.

Под1бн1 форми з! скверхедиим колосом I разом з тнм наШвкарликовим ростом рослип були одержан! при вплив! НЕС на дводобов! зародки, що розвиваються (мутант 6513). Сл!д в1дм!тити також, що вплив НЕС на дану стад1ю розвитку пил-

ку шдукував мутанти, як! переважно в ус!х випадках несли змшену ознаку колосу: чи за розм!рами, чи за остист1стю. В комплекс змШених ознак в даних мутагтв водночас входять 1 зм!на тривалост1 вегетацШного пер!оду, 1 змШа внсоти рослин.

При дИ на тридобов! зародкн озимо!" пшениц!, що фор-муються, було одержано як форми, як! мають безпосередшо практичну цШн!сть (мутанти 6810, 6767 та Шш!), поеднуючи вашлив! макромутацГ! з поманим покращенням к!льк!сних иоказник1в, так ! цШав! мутанти! форми на зразок низькорос-лого п!зиьостиглого мутанту 6780 з1 спельто!дним безостнм колосом. Спельто!д — це б!льш нещ!лышй колос, веретено-нод1бний, за довжиною незначно в!др!зняеться в1д вих!дно! форми, але мае б!льшу к!льк!сть колоск!в ! менше зерен в головному колос!, н!ж внх!д1шй сорт. В!н е важлнвим виявом спецнфхчност! д!1, в даному випадку НЕС, на певну стад!ю розвитку пилку.

Одержан! мутанти (наприклад, мутант 6883) е важливими як сих1дний матер!ал для робгг по створенню короткостебель-них, стШкпх до вилягання 1 хвороб форм озимо! пшениц!.

Таким чином, даний анал!з показав, що вплив х!м!чних мутагенних чинник1в на пилок озимо! пшениц1 викликае зм!ни важливих показник1в структур» врожаю на фон! основних ви-димих мутац1й.

Оц1шса загального спектру 1ндуковано! мутацШио! м1нливост1 (М!—М3) озимо! пшениц! при вплив! х1м!чних мутаген1в

на пилок

В результат! впливу х!м!чних мутагеШв на генеративну сферу озимо! пшениц! одержано вц!лому 27 тнп!в спадкових зм!н, в той час як при вплив! иа сформоване нас1ння най-•*Ильше — 17 тишв (мал. 1). 1стотне зб!льшення загально! к!лы:ост! тип!в видимих мутац!й(М1— М3) спостер!галось у ва-р!антах впливу пар!в Е1 на рослини на стад!'! колос!ння (22— 24 типи залежно в!д дози), впливу розчни1в НЕС на пилок п!д час цв!т!ння колоск!в — (19—22 типи) та на другу добу в1д початку цв!тШня (18—23 типи).

Максимальне (в 5,8 раз) розширення видимого спектру мутацШ спостер1галось при дН НЕС на дводобов! зародки, ■що формуються, при намочуг«анн1 вегетуючих колоск!в в розчи-н! мутагену.

Специф!чн!сть впливу мутагенних чшшик!в на пилок озимо' пшениц! проявилась в появ1 нових, не виявлених в контро-л! ! при д!! на дозр!ле зерно, мутац!йних зм!н. Появу найб!ль-шо! Шлькост! (20 тип!в) нових мутац!йних зм!н, пор!вняно з контролем, викликав вплив НЕС (0,005 %) на незрШ гамети при Ш'екцП мутагену п!д колос озимо! пшениц! в фазу ме-

позу та пар!в Е1 (0,01 мг на 2183 см3) На рослини в фазу ко-лос1п11Я.Ефсктивш1М в цьому в1дношснн1 виявився також вплив позчишв НЕС (0,01 %) на дводобов! зародки, що формуються та на дозр!лнй пилок 1 яйцеклтшу при намочувант колоск1в вегетуючих рослип в розчинах НЕС. Вщлому д1я розчип1в НЕС па генеративну сферу вегетуючих рослип озимо!' пшени-ц1 шдукувала появу (максимально) — 12 повнх тптв видимих мутацшннх змш, а д1я пар!в Е1 — 0 тпп!в мутац1й, яких не спостертшссь у вар!антах впливу па сформовано насшня.

Щодо спецнф1чност1 спектру одержувапих видимих мутацш-них змп1, то сл!д в1дм1тпти, що д1я мутагенних чишшк1в на генератнвну сферу озимо! пшсшщ1 викликала появу нових тптв мутанДй, як! пов'язан1 з! зм1иою забарвлення, розм1р!в рсслин I окремнх !х частип (на мал. 1 — типи 1, 2, 3, 6, 7, 11, 22), з прискоренням тсмп1в проходження веснявпх фаз роз-внтку рослип (тип 5), а також ц!кав! мутацн колосу (тип 21).

Дан! результата ще раз п!дтверджують доц1лыйсть засто-сування ¡мутагенних чшпшк1в при вплив1 на генеративну сферу озимо! пшениц! з метою шдвшцепня ефектнвност! му-тац!йно! селекц!!. ■

висновки

1. 3 метою 1стотного шдвищешш частота 1 розширення спектру мутацшно! мШливост! б1лыи ефективпо використову-ватн вплив хШчнпх мутагеШв на дозрШш пилок 1 яйцекл1ти-ну та на дво-, тридобов1 зародки озимо! пшениц!, що розви-ваються, шляхом памочування вегетуючих Колосов в розчинах мутагену.

2. В1дм1чено, що вплив х1м1чннх мутагешв на пилок викли-кае депрес!ю розвитку роелнн М1 поколения озимо! пшениц^ про що евщчать результати анал1зу польово! схозкост1 1 внжи-вання рослип иершого поколШия (М|).

3. Цитолопчпий анал!з частоти 1 специф1кн перебудов хромосомного апарату клшш рослин М1 озимо! пшениц! показав зпачпу ефектнвшеть вплнву х!м!чних мутагешв па пилок (особливо НЕС при памочуванн! вегетуючих колоск!в та !н'екц!! в раструб флагового листка), пор1вняно з д!ею на сухе нас!ння.

4. За показннкамн зкиттездатност! рослин М| озимо! пшениц! встаповлено критичн1 дози, та за виходом видимих мута-ц!й визначено мезц! оптималышх доз х!м!чних мутагеи!в при вплив! на пилок.

5. Частота вкникнення видимих мутацШних зм!н М1 за-лезкить в1д етапу розЕитку пилку, на якому проводився вплив мутагенами, а такозк в!д методу впливу, мутагену ! його дози. Максимальний вих!д видимих мутац!й (18,5 %) одержано при д1> НЕС (0,025 %) на трндобов1 зародки, що розвиваються.

6. За виходом видимих мутац!й в М1 — М3 покол!ннях рослин найб!льш ефективним методом впливу на пилок озимо! пшениц! виявився метод намочуванпя вегетуючих колоск!в в розчиН! НЕС.

7. Спостер!галось значне розширення (на 20 тнп!в) спектру мутацШно! м!нлнвост! (М, — М3) озимо! пшениц! при вплив! х!м!чннми мутагенами на пилок, пор!вняно з контролем 1 з в!дпов!дною обробкою сухого наейшя (на 9—12 тип!в). Най-б!льше розширення спектру видимих мутац!й — в 5,8 рази було одержано при вплив! НЕС (0,01 %) на дводобов! зародки, шо формуються, пор1впяно з в!дпов1дною обробкою нас!ння.

8. Вплив НЕС на пилок озимо! пшениц! Шдукував появу 12, а вплив пар!в Е1 — 9 нових тип1в мутацш, яких не було одержано при в!дпов!дшн дН на сухе нас!ння.

9. При вплив! х!м!чних мутаген!в на пилок озимо! пшениц! одерзкано специф1чн! ! цшШ мутац!! колосу — скверхедщ спельто!ди, довгоколос1, шДльноколос! форми, а також важли-в! низькоросл!, нап!вкарликов!, карликов! форми та шш! му-

таци, яких не одержано при впллв! на дозркче насшпя.

10. Д1я НЕС при намочуванш вегетуючих колоскчв озимо!' пшениц! е бшьш ефектаваою, .вплпв аар1в Е1 па пилок вегстуючих рослин за.внходом практичноцШнах форм, котр! поедиуються в соб! селскцшно — важлнв! видти спадков1 зм1нн з полптно покращешши показникамн структура врожаю.

11. В мутанпв, одержапнх при вплив1 мутагенпнмн чин-пиками на пилок озимо! шпсшпд, с,псстер1галось помггне по-кращенпя основинх складовпх структури врожаю, (наприклад, мутанти 0559, 6707, 6810 та ниш). При цьому Гпльш ефек-тивним вилвився бплнв НЕС 1 Е1 на дозршпн пилок 1 яице-клт-шу та на 2- I З-добогя зародки, що формуються.

12. Одержан! результата проведених досш'джепь с перг1-••'онлшлш дсказом сфектаваост! викорпстапия методу вплнву мутагеннимн чиннмками на нилпк, пороняно з класичним г.пливом на пасшая, г. метсчо сдержанна ногзих, госнодарсько- 1 (.1:;лэг]ч;то нДнаих видимих мутацШ !з значно б1льшою частотою. Дании метод оасдуговуе па широко' застосувапня в ге-кггнчиШ та с?лекцШч1й робот!.

ПРАКТИЧШ РЕ КО МЕ Н ДАЦП

' 1. Для одержання бшьшо! частотп мутацш озимо!' пшепи-ц1 та значно ширшого !'х спектру рекомендуеться застосову-затн НЕС при дп на пилок шляхом намочуванпя вегетуючих колоск1в в розчинах мутагену на стада "х цвтнпя та на 2-, 3 добу вщ початку цвШння.

2. Максимальная вих!д ! широту спектру видимих мута-цшпих зм1а забезпечуе вакорастання НЕС при Д11 на пилок озимо! пшениц! (стад1я цв1т!пня та па 2-, 3 добу вщ початку цвтпня), шляхом намочуванпя вегетуючих колосьев в розчинах мутагену.

3. При дп на пилок озимо! пшешац найбьтыи ефектавним в застосувапня патвлетальних доз х1м!чпих мутаген!в, як! о в 10 раз!в нпжчими, и!ж на дозрше аас1ння.

4. 3 метою о держания мутацш, пов'язанпх з впеотою рос-лип (високо-, низькоросл1, пашвкарлпков!), зб!лынепня частотп рааньостиглих форм та специф1чних спельто'1дпо- та сквер-хедпоколоспх мутаптхв дощльно використовувати вплав НЕС на дезришн пилок ! яйцекл!тпну при намочуванш вегетуючих юлосказ в розчинах мутагену.

Л. Для одержання форм озимо! пшениц! з комплексом бю-лопчпо- ! селскц!йио-ц!иних мутацШ .бшып ефектавним £ вплнв НЕС па пилок шляхом намочуванпя колоскш вегетуючих рослин в розчинах мутагену, пор!вняно з вар1антами Ш'ек-

цШ розчишв мутагену в стебло та обробкою вегетуючих Колосов в газовШ фаз1 Е1.

6. Мутантн1 с1м'1, вид!лен1 в озимо! пшениц! Еритроспер-мум 10071 при дП х!м1чних мутаген1в на пилок, котр1 пройшли оцшку в попередньому випробуваши (117, 129, 131, 132 та шип) пропонуються для подальшого вивчення на продуктив-н!сть ! застосування в селекцшшй практиц1.

ПЕРЕЛ1К РОБ1Т, ОПУБЛ1КОВАНИХ ЗА МАТЕ Р1А Л АМИ

ДИСЕРТАЦИ

1. Моргун В. В., Логвиненко В. Ф., Матяшук Р. К. Особенности мутационной изменчивости при воздействии №—нит-роэтилмочевины на вегетирующие растения озимой пшеницы.// Цитология и генетика. — 1993. — т. 27. — № 3. — С. 21 — 25.

2. Логвиненко В. Ф., Матяшук Р. К. Особенности индуцированного мутационного процесса озимой пшеницы при

воздействии мутагенами на пыльцу. // VI съезд УОГиС им. Н. И. Вавилова. Тез. докл. Киев, 1992. — т. 2. — С. 123 — 124.

3. Матяшук Р. К. Результаты изучения особенностей влияния химических мутагенов на пыльцу озимой пшеницы.// Актуальные проблемы физиологии растений и генетики. Тез, докл. конференции молодых ученых. — Киев, 1992. — С. 101.

4. Матяшук Р. К. К вопросу о влиянии мутагенных факторов на устойчивость озимой пшеницы к болезням. // Про-лп.тшлснная ботаника: Состояние и перспективы развития. Меж-дунар. науч. конференция памяти Е. II. Кондратюка. — Кривой Рог, 1993. — с. 98.