Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Особенности макро- и микрогаметофитного отбора у томатов

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Особенности макро- и микрогаметофитного отбора у томатов"

АКАДЕМИЯ НАУК БЕЛАРУСИ Институт генетики и цитологии

ЗИБАРОВА Ирина Васильевна

ОСОБЕННОСТИ МАКРО-И МИКРОГАМЕТОФИТНОГО ОТБОРА У ТОМАТА

Специальность 03. 00. 15 —генетика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

На правах рукописи

Минск — 1992.

Работа выполнена в Институте генетики АН РМ Научный руководитель:

кандидат биологических наук А. Н. Кравченко Официальные оппоненты:

доктор биологических наук И. А. Гордей;

кандидат биологических наук А. П. Ермишин

Ведущее учреждение:

Белорусская сельскохозяйственная академия, г. Горки.

Защита состоится 1992 года в И часов на

заседании специализированного Совета КЮ06.02.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.15 — генетика в Институте генетики и цитологии АН Беларуси по адресу: 220734, г. Минск, ул. Скорины, 27.

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

Автореферат разослан « 1992 года.

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат биологических наук

Е. В. Лобанок

- 1 "

" " ' ОЙМЯ МРАКГЕРКТШ РАБОТЫ

Актуальность теш. В настоящее время тает интенсивный поиск новых методов и приемов, позволяища проводить отбор генотипов, сочетали* высокую потенциальную продуктивность с устойчивостью к стрессовом факторам среди . В качестве одного из путей эффективного отбора рассматривается гаметофитная селекция.

Излучить существенные изменения частот генов, коррелирующие с качеством спорофитного поколения, можно только в том случае, веля экспрессия генов гаметофита я спорофита значительно перекрывается (Uulcahy, 1971, 1970). Благодаря использованию элекгрофо-ретяческях методов анализа были получены прямые доказательства востмейотической и гапло диплоидной экспрессии генов (Vteeden, jottlleb. 1979; Tanksley et al., 1981). Зтем при изучении активности изоферментов в гаплоидном я диплоидном поколениях нескольких видов высвих растений было установлено, что больная часть до-кусов (не менее 601), экспрессирупдосся в гаметофите, проявляется гаюш и в спорофите (VI11 ins et al., 1984; Rajora, Zsuffa, 1086; Sari Gorla et al., 1986; Pedersen et al., 1987), что указывает на возможность проведения отбора на уровне гаметофита. В последнее время получены многочисленные экспериментальные данные, свидетельствующие о перспективности гаметофитной селекция на устойчивость к пониженным и повышенным температурам (Zamir et al., 1981, L983; Frova et al., 1985; Кравченко и др., 1988), тяжелым метал-вм (Searcy, Hilcahy, 1985, 1990), NaCl-васолению (Sacher et al., L983), гербицидам (smith, 1986; Ottavlano, Sari Gorla, 1990), би-зтическим стрессам (Kedar et: al., 1967; Rabinowith et al. ,1978).

Однако важно отметить, что практически все результаты, изустные в настоящее время в области гаметофитной селекции, полугены при манипулировании пыльцой. Это работы, связанные с исполь-юванием смесей пыльцы, опыление ограниченным числом пыльцевых (ерен, применение тех или иных экстремальных или стимулирующих юздействий на стадиях формирования пыльцы, зрелых пыльцевых зе->ен и прорастания их в тканях пестика (Тер-Авакесян. 1957; (ulcahy et al., 1978; МгКегта, Uulcahy, 1983; Лях, 1985, 1991). ¡месте с тем, вопросы, связанные с воздействием различными факторами на женский гамэтофит и проведение отборов на этой стадии.

- г -

остаются совершенно не разработанными. Наличие у растений селективного оплодотворения (Brink, UacGillivray, 1924; Дорошенко, 1928; Sprague, 1933; Itoputa, 1967; и др.) позволяет предположить существование постмейотической экспрессии генов при формировании и функционировании женского гаметофита. а также возможность про-; ведения макрогаметофитной селекции. Имешиеся в литературе немногочисленные данные (Кравченко и др., 1988; Тодерав, 1986) подтверждают эти предположения.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является изучение влияния факторов среды на процесс формирования макрога-метофита, исследование возможности отбора на уровне женского и мужского гаметофитов гибридов F1 для увеличения устойчивости популяций F2 внутривидовых гибридов томата к температурному фактору-

В соответствии с этим в диссертационной работе ставились следуицяе задачш

1. Провести оценку Жизнеспособности женского гаметофита в зависимости от условий в период его формирования и развития, изучить различия между гибридами томата по жизнеспособно ~ти устойчивости мужского гаметофита к темпе;зтурному фактору.

2. В зависимости от условий в период формирования женского гачетофпа, прорастания и роста пыльцевых трубок выявить устойчивость спорофитных популяций к неблагоприятным температурам по изменению высоты растений, числа листьев и массы сеянцев на температурных фонах.

3. Изучить влияние условий в период формирования женского гаметофита, прорастания и роста пыльцевых трубок на изменения частоты рекомбинации и моногенного расщепления в F2.

4. Выявить дифференциальную элиминацию женских и мужских гаметофитов в зависимости от условий в период формирования макро- и функционирования микрогаметофитов.

Новизна и практическая значимость результатов исследований.

Впервые получены данные о влиянии повышенных и пониженных температур и "комфортных" условий в период формирования женского гаметофита в F1 на спектр генотшгаческой изменчивости и устойчивость спорофгсных популяций.

Выявлена дифференциальная жизнеспособность реномбинантных

макрогаыетофитов при повышенных температурах и "комфортных" условиях в период формирования »некого гаметофита. Показано, что селективная элиминация макрогаыетофитов на этапе их формирования и раввития приводит к достоверным изменениям моно- и .дигибридных соотновений и частоты рекомбинации в популяциях F2 и ВС1. Отмечено, что "комфортные" условия формирования женского гаметофита способствует почти двукратному снижению элиминации особей в ре-комбинантных классах гибрида Mo 500 х L esc. var. raserai ye rum.

Установлено, что условия формирования яенского гаметофита влияет на устойчивость спорофитных популяций к температурному фактору. Уровень изменения устойчивости зависит от генотипа гибрида F1 и интенсивности действующего фактора

Показано, что микрогаметофитный отбор в F1 на фоне пониженных температур приводит к формирование более устойчивых спорофитных популяций F2.

Установленные в ходе исследования достоверные изменения мо-ногибркдного расцепления по лжусам ful, в (4-я хромосома) и hi, а (2-я хромосома) могут быть вызваны чувствительностью вх к повышенным температурам либо сцеплением с генами, детерыинярупщаи устойчивость к этому фактору на стадии формирования в развития макрогаметофита.

¡предложенные в работе методические приемы могут найти успешное применение в разработке теоретических и практических вопросов гаштофитной и спорофитной селекции томата

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на республиканских школах-сешшарах молодых ученых и специалистов (Кишинев. 1087, 4988), Второй республиканской конференции молодых исследователей (Кишинев, 1989), Всесоюзной конференции по экологической генетике растений и животных (Кишинев, 1991), заседании ученого совета ИГ АН РЫ (1992).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ. Структура и объем работы. Диссертация изложена на 188 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, материала и иэтодов, трех экспериментальных глаз и их обсуждения, выводов и списка использованной литературы. В работе приведены 33 таблицы, 2 рисунка. Список литературы включает 193 наименования, в том числе 107 на иностранных языках.

- 4 -

МАТЕРИАЛ M МЕТСШ ЖСШОВАЮШ

Материалом ш исследования служили внутривидовые гибридь первого поколения от скрещивания культурных форм Ly^ aperslcor esculentun Uo 628 и to 500 с полукультурной разновидностью L esc. var. racemlgerum (Lange) Brezh. к межсортовой гибрид F1 Молдавский ранний х Нистру. Отцовски» формы изученных гибридов отличаются высокой устойчивостью к температурному фактору (Паскал, 1984; Паскал, Кравченко. 1887; Çypyey, iü87).

Цгтантные образцы томам, использовавжжеся в качестве материнских форы гибридов, маркированы геваш, легко ндентжфмцирувм*-ми на ранних стадиях развития: Но 828 - ful и е (4-я хромосома), hi и а (11-я хромосома) ; Ito 500 - arid (2-я хромосома), m-2 и с (б-я хромосома). Образцы родительских форм были получены ив код-лекции генофонда томата Института генетики АН Pli.

Гибридизацию проводин в полевых условиях по общепринято! методике (Авдеев, 1982). Su получения генетически однородной материала растения F1 черенковали. По каждой комбинации скредавания вырадено весть клонов по 50-100 растений. Растения F1 выращивали в теплице в сосудах ежостьв 4. 5 л.

Для изучения действия температурного фактора на процесс формирования женского гаметофнга материнские растения гибридов F1 i бутонами определенного размера помрщми в климакамеры с повышен ной (37/25*С, 1ень/ночь) или пониженной (5/17*С. ночь/день) тем пературами. Формирование зрелых зародышевых мешков в условиях пониженных температур у гибридов F1 с мутантными материнскими фор мами осуществлялось в течение 18-19 суток, у межсортового гибрид - 10-11 суток, в условиях пов" ленных температур этот период сок ращалса до 4-5 суток, в контроле он составлял 5-6 суток. Для coa дания "комфортных" условий формирования женского гаметофита н второй и/или третьей кисти оставляли то/мю один бутов.

Пыльцу для опыления собирали с распустившихся цветков чере сутки после раскрытия. Опыление проводили через 1-2 дня поел кастрации избыточным количеством тщ^пн

Для изучения действия температурных условий на прорастани пыльцы и рост пыльцевых трубок в тканях пестика опытные растени ппндяли и сразу хе вносили в климакамеры с температурными режима

ми 8/12'С. 5/17'С, 25/37'С (ночь/день) и '37* С (круглосуточно). После того, как часть пыльцевых трубок достигала завязи, рыльца пестиков срезали, чтобы исключить возможность прорастания пыльцевых зерен при оптимальных температурах. Затем опытные растения переносили в теплицу. У цветков контрольных растений рыльца не удаляли.

Время, необходимое пыльцевым трубкам в разных температурных условиях для достижения завязи, определяли с помощью люминесцент-но-микроскопического анализа. Дяя зтих целей опыленные пестики фиксировали тешорально по Карнуа (3:-1) и окрашивали анилиновым голубым водорастворимым (Kho, Ваег, 1968).

Жизнеспособность пыльцы определяли при проращивании ее на искусственной питательной среде, содержащей 20 г сахарозы и 6 мг борной кислоты в 100 мл дистиллированной воды. Проращивание проводили в темноте в термостате при температуре 27+1° С (контроль). Для изучения устойчивости пыльцы к неблагоприятным температурам проращивание пыльцы проводили при 8'С, 15°С, 35°С и 37-33'С. Длину пыльцевых трубок (по 100 в каждом варианте) измеряли в делениях окуляр-микрометра! Общее увеличение микроскопа составило 10x7.

Жизнеспособность ленского гаметофита оценивали косвенно, сравнивая осемененность плодов и процент невыполненных семян в опытных и контрольных вариантах. Кроме того, у маркерных гибридов на основе идентификации сеянцев в F2 я ВС1 выявляли -дифференциальную жизнеспособность макрогамэтофитов различных генотипических классов.

Холодоустойчивость популяций томата на ранних стадиях развития изучали путем проращивания семян при 10 С по следующим показателям: число дней до начала прорастания семян, число дней до появления 50% проросших семян, полный процент прорастания семян. Для анализа жаростойкости популяций F2 на стадии проростков использовали методику А. & Ивакина (1979).

Шпуляции F2 оценивали на фоне пониженных (10/14* С, 20 суток) или повышенных (42/30°С, 15 суток) температур в камерах искусственного климата КВ-1. Изучали высоту растения до точки роста, число листьев и сырую массу сеянцев (без корневой системы). Статистическую обработку количественных признаков проводили по Б. А. Доспехову (1973) на ЭВМ СМ-4.

- б -

Спектр г е кот ип и че с ко ft изменчивости популяций F2 изучат по моно- и дигибридньы соотнесениям и частоте рекомбинации сцепленных и несцеплэкных генов. Достоверность отклонений ыоногенных со-сткозений от ожидаемого и контроля определяли по критерию хи-квадрат. Оценку частоты рекомбинации иегду сцепленными и нес-цепленными маркерными генами проводили на ЭВМ СЫ-4 по методу максимального правдоподобия по программам, разработанным А. Б. Королем к И. А. Прейгелем е КГ АН РЫ

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

ИССЛЕДОВАНИЕ ЖИЗНЕСПОСОБНОСТИ МАКРО- И Ш1КР0ГАМЕТ ОФИТОВ

Осрыеаенкость плодов и лизнеспособность женского гаметофита

Установленное у гибрида F1 Молдавский ранний х Нистру снижение осемененности плодов и возрастание процента невыполненных се-!ляи ь вариантах с действием повышенных температур на процесс формирования азнского гаметофита, вероятно, связано с пониженной жизнеспособность» мзкрогаметофитов в экстремальных температурных условиях. В опытных вариантах гибридов F1 IJb 628 и to 500 с L. esc. vex. гаоеш. такие изменения не выявлены, однако результаты идентификации сеянцев F2 и ВС1 доказывают дифференциальную жизнеспособность женских гаметофитов в экспериментальных условиях.

Пониженные температуры в период формирования кенского гаметофита вызвали повышенна жизнеспособности ыакрогаметофитов у гибрида F1 Молдавский ранний х Нистру, что связано, вероятно, с устойчивостью материнской форма зтого гибрида к колебаниям температуры в начальный период вегетации.

"Комфортные" условия способствовали повышению жизнеспособности женских гауетофитов у гибридов Fl to 500 х L esc. var. 'racen-., и ЬЬлдавский ранний х Нистру. Кроме того, результаты маркерного анализа популяций F2 показали снижение уровня элиминации мзкрогаметофитоз ряда генотипов в опытном варианте гибрида Kb 500 х L. eso. var. rcseniigerun.

Определение жизнеспособности и устойчивости пыльцы. Жизнеспособность пыльцы у гибридов F1 и их родительских форм колебалась от S до 45Z. Самой низкой жизнеспособностью пыльцы обладали маркерные формы f.to 528 и ЬЪ 50Э, максимальная жизнеспособность отме-

чена у пыльцы гибрида F1 »йэлдавскип ракшй 2 Костру. Средняя длп-на пыльцевых трубок (НГ) изменялась з более узких пределах - ст 12 до 22 делений окуляр-микромэтра. При зтсм максимальное значение наблюдалось у сорта Еистру, минимальное - у Ферм Мэ ЕСС и Мэ 628. Величина дисперсии была наибольшей у сорта Енсгру и е^сск- Л у всех гибридов F1 и отцовской форш L. esc. var. racerageruni.

Прогревание пыльцы при 57° С (3 ч) существенно снижало хпз-неспособность пыльцэзых зерен (Ш) и среднюю длину ИТ у большинства изученных генотипов. Наиболее жаростойкой сказалась пыльца полукультурной разновидности L. esc. var. racemigsrum. Процент прорастания пыльцы и средняя длина ПТ этой Форш и ее гибрида F1 с ito 5СЮ в результате кратковременного стрессового всздеПс-ТЕ-пл несколько увеличивались. Гибриды F1, порученные- с учасгпем L. esc. var. racemlgerum, по жаростойкости занимали промежуточное полохг-ние, сдвигаясь в сторону более устойчивого родителя. Пыльца гибрида F1 Молдавский ранний х Шстру по зтому показателю находилась на уровне устойчивой отцовской формы Результаты исследования свидетельствуют о том, что жаростойкость пыльцы является генетическим признаком, по которому можно проводить оценку и отбор генотипов.

Пониженные и повышенные температуры проращивания значительно снижали жизнеспособность пыльцы, среднюю длину БТ и дисперсию по этому признаку. Часть ЕЗ гибридов F1 после прогревания при 57°С сохраняла способность прорастать при неблагоприятных температурах (табл. 1). Наивысший процент прорастания отмечен у пыльцы гибрида F1 Мз 500 х L. esc. var. гасеш. при температурах 15J и 25' С. 13 других гибридов прорастали значительно хряэ. При повышенных температурах у трех изученных гибридов прорастало менее 1% 123, средняя длина ПТ была достоверно кюте контрольной величины, однако практически во всех вариантах опыта максимальная длина ПТ в несколько раз превышала среднюю и была не ниже средней в кентоолэ. Значительная изменчивость пыльцы гибридов F1 и их отиезеккх форм по длине пыльцевых трубок в стрессовых условиях проращивания свидетельствует о возможности отбора наиболее устойчтпиа к темпеса-турному фактору микрогаметофитов.

Лшинесцент но-микроскопическое исследование роста ПТ. Все изученные гибриды F1 характеризовались неодновременным прораста-

Таблица 1

Жизнеспособность пыльцы и длина ИГ (деления окуляр-микрометра) гибридов П томатов в зависимости от воздействия температуры на зрелую пыльцу и ее прорастание

Температура ¡ Прорастание I Длина пыльцевой прогрева-! прорадава-1 пыльцы, I трубки

ния, 3 ч I ния, 3 ч 1 Z I х ! 62

Мэ 500 X L esc. var. racemlgerun

26* С 26'С 35.1+1.31 16.6+1.07 114.84

37-38*С 4.7+0.59** 8.1+0.86** 74.31

57° С 26* С 7.4+0.74** 12.9+0.89* 79.17

37-38'С 0.6+0.24** 6.2+0.86** 21.19

Мэ 628 х L. esu. var. racemigerusn

26* С 26* С 26.5+1.20 12.3+0.79 62.56

37-38'С 4.2+0.32** 6.4+0.70** 48.81

57* С 26* С 3.0+0.49** 9.3+0.68* 46.72

37-38'С 0.9+0.26** 4.1+0.38** 13.19

Мэлдавский ранний х Нистру

26* С 26" и 21.6+1.21 17.0+1.39 193.52

37-38'С 1.2^0.34** а О'0.26** 6.86

57* С 26*С 1.3+0.32** 8.0+0. о7** 36.28

Примечание:*,**,- отличия от контроля значимы при Р<0.01, 0.001

нием ГО и разной скоростью роста ИТ in vivo. В контрольных условиях самые быстро растущие ИГ маркерных гибридов F1 через 9-12 * после опыления обнаруживались у завязи. У межсортового гибридг процесс прорастания и роста ПГ осуществлялся несколько медленнее. Через 9 ч основная масса ПГ имела длину 2.0-2.5 мм и дорастала д< зсзязи за 20-24 часа. При пониженных температура^ (8/12'С) за 2< ч достигали завязи лишь единичные ПГ. Через 48 ч 17 из 79, чере! 72 ч 81 из 198 ПГ дорастали до завязи, и только через 96 ч числ ПГ у завязи было так велико, что не поддавалось подсчету.

Повышенная температура (37*с круглосуточно) оказала резко* угнетапцэе действие на рост ПГ. Большинство ПГ и :ели длину лит

несго.льгск дпамэгроз ГО и пэ врастали в ткака столОен, отмечалось образование &Hc:-:r_tv.iLix ИГ н прорастание двух ПТ из. одного Г23. Через 72-G6 ч опыленные цветки у всех гибридов F1 осыпались.

Температурный ре:жм 37/25°С (лень/ночь) нэ препятствовал завязыванию плодов. Процессы прорастания КЗ и роста ПТ осуществлялись агсгивно лишь з ~:оч::ое зро: л. К исходу с уте к у гибрида F1 Молдавский ранний х Нистру, например, 15-30 ПГ достигали гавязи. Следующая порция ГГГ проникала к завязи только после очередного ночного периода скитания тэ'.аератур.

Наличие изменчивости по длине ПТ.в разных тешературных условиях указывает на возможность проведения отбора наиболее бистро растущих муис:;их гакзтофитов. Удаление re рылец пестмсоз через 48-96 ч после опыления при температурных рзга-ках 37/25° С и 12/8" С (день/кочь) не препятствует завязывание плодов и семян и такта мопэт быть использовано ддя отбора устойчквкх к температурному фастору генотипов.

ВЛИЯНИЕ УСЙЖЯ ЯО?'Л1?ОВАЗКЯ ШКРОГАИЗТОСКГА, ПРОРАСТАНИЯ И РОСТА ПТ В Fl ?А ПЙШАКИ СПОРОЕГГНЬК ГОШ'ЛЭДЯ F2

Действие повышенных температур па процесс формирования .венского гаметофита з F1 привело у всех изученных гибридов к образованию спорофатных популяций с достоверно болызим средним приростом числа листьев на фоне 42/30°С (день/ночь) по сравнению с контрольными популяциями. В опыте отмечалось увеличение числа растений с макеишльшйЗ! значениям! признака и, наоборот, снигккие с нулевым приростом числа листьев. Средняя величина пр;фоста высоты растений в опигкых популяциях соответствовала контроля. По массе сеянцев выявлено сусзственпоэ возрастаний признака в опытной популяции гибрида Ио 500 X L. esc. var. race гл.

"Ко».:фзртяке" услозпа формирования гадского гамгтофята в F1 способствовали значкяэку увеличению среднего прироста числа листьев в споро&шяж популяциях изученных гкбркдоз. Кроме того, у гибрида 'Но 623 х L. eso. var. rosea з сипе откэчено достоверно больше вначэпко среднего прироста высоты растений и пассы сеянцев при оценке на фзгз яовкейпньк тенперзгур.

•5<!фогамэтоф:ггниЛ отбор в F1 иа фоке покпглнпюг температур

на стадии прорастания пильцы и роста Ш привел к формированию более устойчивых спорофитных популяций F2 гибридов Мо 500 х L. esc. var. racem. и Молдавский ранний х Нистру, о чем свидетельствуют изменения среднего прироста высоты растений и числа ¿лстьев, а таю« массы сеянцев на фоне 10/14° С. Ва:шо отметить, что в ряде опытных популяций наблюдалось расширение спектра изменчивости за счет появления классов с максимальными значениям! исследуемых количественных признаков.

На межсортовом гибриде F1 Молдавский ранний х Нистру проведено изучение сочетания макро- и микрогаметофитного отбора на фоне повышенных и пониженных температур. При определении ростовой реакции недельных проростков максимальной устойчивостью обладала популяция с микрогаметофитным отбором в F1. Заслуживает внимания то, что жаростойкость популяции с действием повышенных температур на процессы формирования макрогаметофита и прорастания и роста ПТ вьше контрольного значения, ко ниже, чем у популяций с действием температурного фактора лишь на один процесс. Прирост высоты растений снижался, а прирост числа листьев, наоборот, увеличивало-1. у популяций с более длительным воздействием фактора в F1. В опыте с действием пониженных температур при оценке спорофитных популяций

Рис. Динамика прорастания семдн при температуре 10°С.

--------------контроль;

......................ыикрогаметофитный отбор;

------------макрогаметофитный отбор;

— сочетание макро- и шкрогамэтофиткого отбора.

и

на стадии 2-3 листьев наблюдались те .те закономерности, однако изучение холодоустойчивости на стадии прорастания семян выявило максимальную устойчивость популяции с сочетанием макро-* и микро-гаметофитного отбора (рис. 1).

ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ «OFMHTOBAHMH ЖЕНСКОГО ГАМЕТОФИТА.

ПРОРАСТАНИЯ И РОСТА ИГ НА СТРУКТУРУ ПОПУЛЯЦИЯ F2 И ЗС1

Изменение моногибридного расцепления. Повышенные температуры в период формирования женского гаметофита вызывали достоверные изменения мокогенных соотношений по лскусам ful, е, a, hi (табл. 2), что, вероятно, связано с интенсивной элиминацией макроспор, и макрогаметофитов с рецессивными аллелями этих генов. Не исключено также, что эти гены являются чувствительными к температурному фактору, либо сцеплены с генами, детерминирующими устойчивость к повышенным температурам. Необходимо подчеркнуть, что конкурентные взаимодействия между микрогаметофитами гибридного родителя при искусственном самопылении F1 маскировали истинные моногенные соотношения по исследуемым локусам в популяции макрогаметофитов, выявляемые при идентификации сеянцев популяций ВС1, полученных

Таблица 2

Влияние температурных условий в период формирования женского гамэтофита гибрида F1 Но 628 х L. esc. vaг. гас em ge rum на моногибридное распадение потомства

Вариант! Число ! Соотношение генотипов

i растений! Ful: ful ! Е : о ! А : a i Hi : hi

ВС! ( Kb 628 X L. esc. var. racem. ) x l.fo 628

К 0

656 0.92 1.10 1.11

1647 1.67* 1.67* 1.76*

1.11

1.20 1.87*

F2 },b 628 x L. esc. var. raserai gerun

К 0

767 3.10 3.41 3.19

891 2.74 3.16 3.35

3. 49 3. 20

Примечание: * - отличия от контроля значимы при Р<0.001.

при опылении гибридов F1 гомозиготными рецессивными материнскими формами.

"Комфортные" условия формирования же не raro гамзтофита вызывали незначительные изменения моногенных соотношений по локусам порой, четвертой и иестой хромосом; достоверные отклонения в сторону снижения числа рецессивных гомозиготных форм обнаругэны лишь по генам а и hi одиннадцатой хромосомы.

Пониженные температуры в период прорастания пыльцы и роста пыльцевых трубок вызывали снижение числа рецессивных гомозиготных генотипов по локусам четвертой и одиннадцатой хромосом. Важно заметить, что в опытной популяции гибрида to 628 х L. esc. var. raoem. с более кестким отбором микрогаметофитов (удаление рылец пестиков через 48 ч после опыления) по генам а и hi наблюдались Солее значительные отклонения моногенных соотношений от теоретически одидаемого 3:1 и контроля.

Изменение частоты рекомбинации. В популяциях ВС1 действие повышенных температур на процесс формирования макрогаметофита вызвало достоверное снижение частоты рекомбинации сцепленных ло-кусоь четвертой хромосомы ful-e и второй хромосомы av-d. При атом частота рекомбинации кесцеплзнных локусов четвертой и одиннадцатой хромосом была существенно ки.т.е контрольной величины по всем парам генов. В популяциях F2 наблюдалось достоверное снижение частоты рекомбинации только по сцепленным локусам ful-e и несцеп-ленным a-e, a-ful и m-2-d.

"Комфортные" условия формирования лээнского гаметофита не вызывали существенных изменений частоты рекомбинации сцепленных и несцепленных локусов второй, четвертой, шестой и одиннадцатой хромосом.

При пониженных температурах в период прорастания пыльцевых зерен и роста ПТ наблюдались незначительные колебания частоты рекомбинации сцепленных генов вокруг контрольной величины, в то ке время отмечались достоверные изменения частоты рекомбинации несцепленных локусоЕ hl-e (снижение), rn-2-d и m-2-av (повышение).

Элиминация генотипов. Гибриды Мэ 628 х L. esc. var. racen и Mo 500 х L. esc. var. racem. значительно различались между собой

Таблица 3

Влияние повышенных температур в период формирования женского гаметофита на отклонение частот маркерных генотипов от теоретически ожидаемых (I)

Классы генотипов ¡ Контроль ! t 37/25°С

fulfulee 17. 9+1. 50 -15. 3+0. 89*

fulfulE_- -14. 5+1. 37 -38. 4+1. 20*

Ful_ee -36. 2+1. 88 -38. 4+1. 20

Ful_E_ 19. 0+1. 53 70. 0+1. 12*

hlhlaa 3. 4+0. 71 -22. 6+1. 03*

hlhlA_ -59. 1+1. 92 -60. 0+1. 21

Hl_aa -39. 4+1. 91 -47. 3+1. 23*

H1_A_ 21. 4+1. 60 49. 6+1. 23*

рекомбинанты • -33. 2+1. 84 -43. 4+1. 22*

нерекомбинанты 14. 9+1. 39 19. 5+0. 98

Примечание: * - отличия от контроля значимы при Р<0. 001.

по реакции на условия формирования женского гаметофита. Повышенные температуры вызывали более сильные изменения в структуре популяций первого гибрида, в то же время на "комфоптные" условия формирования женс.сого гаметофита более отзывчив второй гибрид.

^ Основные изменения структуры популяций под действием повышенных температур в период формирования женского гаметофита были связаны с отбором против рекомбинантных макрогаметофитсв с генотипами Daw, clAw, fulE, Hla и макрогаметофитов с генотипами родительских форм fule, hla и С\Ь2 (табл. 3). Кроме того, воздействие повышенных температур на женскую генеративную сферу изменяло характер взаимодействия микрогаметофитов с тканями пестига, что проявлялось в F2 увеличением элиминации особей в классах ddawaw, ccm-2irt-2, C_m-2m-2 и возрастанием численности в классах fulfulee и hlhlaa.

"Комфортные" условия формирования женского гаметофита вызывали в популяции F2 гибрида lío 5СО х L. esc. var racem. достоверное увеличение численности особей в классах ddawaw, ddAw_, сс?.Ь2_

Таблица 4

Влияние "комфортных" условий формирования женского гаметофита на отклонение частот маркерных генотипов от теоретически ожидаемых

Классы генотипов ! Контроль, 7. ! Опыт, X

tidawaw -17. 9+2. 00 0. 4+0. 33***

ddAwaw -20. 0+2. 09 -12. 0+1.66**

D_awaw -28. 0+2. 34 -40. 0+2.54***

D_Av,_ 0. 6+1. 54 5.1+1. 30

ссш-2ш-2 15. 9+1. 91 13. 6+1. 77

cz\&2_ -20. 8+2. 12 -2.0+0.72***

С_пь2т-2 -47. % СП 60 -22. 4+2.16***

C_M-2_ 11. 4+1. 66 ' 2. 6+0. 82***

рекомбкканты -30. 8+2. 41 -16. 9+1.94***

нерекомбинанты 7. 6+1. 38 4.2+1.04*

Примечание: *, **, *** - отличия от контроля значимы

при Р<0.05, 0.01, 0.001.

и C_m-2m-2 (табл. 4). В среднем по популяции отмечено почти двукратное снижение элиминации особей в рекомбинантных классах этого гибрида

ВЫВОДЫ

1. Установлены различия между гибридами F1 томатов по жизнеспособности женского гамэтофита в изученных экспериментальных условиях. У гибридов Мо 500 и Мо 628 с L. esc. var. racemigerun выявлена дифференциальная жизнеспособность рекомбинантных макрогамет некоторых генотипических классов при повышенных температурах и "комфортных" условиях в период формирования женского гаметофита. ■

?.. Гибриды F1 томатов и их родительские формы характеризуются значительными различиями по жизнеспособности и жаростойкости пн.тгыгч. Пыльца гибридов F1 и их отцовских форм обладает высокой изменчивостью по длине пыльцевых трубок в стрессовых условиях

проращивания как in vitro, так и in vivo, что можно использовать для отбора наиболее устойчивых к температурному фактору микрогаметофитов.

3. Условия формирования женского гаметофита влияют на устойчивость спорофитных популяций к температурному фактору. Уровень изменения устойчивости зависит от генотипа гибрида F1 и интенсивности действующего фактора

4. Влияние пониженных температур на период прорастания пыль-пеЕых зерен и рост пыльцевых трубок гибридов F1 Мэ 500 х L. esc. var. racemlgerum и ЬЬлдавский ранний х Нистру приводит к формированию более устойчивых популяций F2, о чем свидетельствуют изменения среднего прироста высоты растений и числа листьев, а также массы сеянцев на фоне пониженных температур.

5. Дифференциальная элиминация неустойчивых к температурному фактору макро- и микрогаметофитов некоторых генотипических классов существенно изменяет структуру популяций F2 и ВС1, з то же время "комфортные" условп формирования лэ не ко го гаметофита jno-собствуют почти двукратному снижению элиминации особей в рекомби-нантных классах гибрида Мз 500 х L. esc. var. racernígerum.

6. Действие повышенных температур на процесс формирования женского гаметофита з F1 вызывает достоверное снижение частоты рекомбинации в F2 сцепленных генов 4-ой хромосомы ful-e и 2-ой хромосомы aw-d. При этом частота рекомбинации несцепленных локу-сов 4-ой и 11-ой хромосом существенно ниже контрольной величины по всем четырем парам генов.

7. Отбор в F1 макрогаметофитов, устойчивых к температурному фактору в период их формирования, вызывает изменения моногенных соотношений по локусам ful, е (4-я хромосома) и a, hi (11-я хромосома) , что может быть вызвано чувствительностью их к повышенным температурам, либо сцеплением о генами, детерминирующими устойчивость к этому фактору.

РЕКОМЕНДАЦИИ

1. В ходе исследования вкязлена возможность проведения отбора макрегаче. офитов для повышения устойчивости спорофитов к температурному Фактору. Данный методический прием может быть исполь-

зован в селекционно-генетических исследованиях наряду с другими методами селекции.

2. Наличие связи между устойчивостью к пониженным температурам микрогаметофитов гибридов F1 на стадии прорастания пыльцы и роста пыльцевых трубок и устойчивостью спорофитного поколения F2 томата указывает на необходимость применения микрогаметофитной селекции для ускоренного выведения селекционно-ценных форм у данной культуры.

3. Для снижения уровня элиминации, расширения.спектра гено-типической изменчивости и увеличения выхода редко встречающихся трансгрессивных генотипов следует в период формирования макрогаметофитов создавать максимально комфортные условия выращивания внутривидовых гибридоЕ F1. Полученное спорофитное поколение F2 необходимо оценить на соответствующем фоне (повышенные или пониженные температуры) для отбора нужных генотипов. Данный подход может найти успешное применение в селекционной'практике.

РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Зибарова И. Е Люминесцентно-микроскопический анализ процесса опыления у томатов в экстремальных условиях / 4мз., хим. и матем.. методы в совр. биологии: Тез. докл. республ. школы-сем. мол. ученых и спец. - Кишинев: Шгиинца, 1987. - С. 7.

2. Зибарова И. Е Действие экстремальных температур на прорастание пыльцы томатов in vitro / Тез. докл. конф. мол. ученых и спец. АН МССР. - Кишинев: Шгиинца, 1988.

3. Зибарова И. Е Влияние пониженных температур на рост пыльцевых трубок и осемененность плодов гибридов F1 томатов / Там же.

4. Зибарова И.Е Влияние условий формирования женского гаметофита растений F1 томатов на состав и спектр расщепляющихся популяций / Молодежь и современная наука: Тез. докл. республ. конф. мол. ученых. - Кишинев: Шгиинца, 1989.

5. Зибарова И. Е Изменение состава расщепляющихся популяций томата при повышении температуры в период формирования женского гаметофита / Современ. методы и подходы в селекции раст. - Кишинев: Шгиинца, 1991. - С. 9-14.

6. Зибарова И.Е Изменение жаростойкости популяций F2 при

воздействии яа гаметофитное поколение И томата / Экол. генетика раст., животных и человека: Тез. докл. IV Всесоюэн. конф. (20-21 нояб. 1991 г.). - Кишинев: Шгиюша. 1991. - С. 357.

7. ЗиСарова И. Е Изменение состава расщепляющихся популяций томата при понижении температуры в период роста пыльцевых трубок / Там ж, с. Збб.