Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Передача генов устойчивости к листовой ржавчине от TRITICUM MILITINAE ZUK. и AEGILOPS SPELTOIDES TAUSCH. в геном мягкой пшеницы через синтетические гексаплоиды T. MIGUSCHOVAE и Авродес

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Передача генов устойчивости к листовой ржавчине от TRITICUM MILITINAE ZUK. и AEGILOPS SPELTOIDES TAUSCH. в геном мягкой пшеницы через синтетические гексаплоиды T. MIGUSCHOVAE и Авродес"

РГ6 од

< '! ,^ВСЕРОССИЙСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА

I У ьЬч.И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК имени В. И. ЛЕНИНА

ВСЕРОССИЙСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИИ ИНСТИТУТ РАСТЕНИЕВОДСТВА имени Н. И. ВАВИЛОВА

На правах рукописи УДК 631.527:633.11+576.310

ДАВОЯН Румик Оганесопич

ПЕРЕДАЧА ГЕНОВ УСТОЙЧИВОСТИ К ЛИСТОВОЙ РЖАВЧИНЕ ОТ TRITICUM MILITINAE ZUK. И AEGILOPS SPELTOIDES TAUSCH.

В ГЕНОМ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ ЧЕРЕЗ СИНТЕТИЧЕСКИЕ ГЕКСАПЛОИДЫ Т. MIGLSCHOVAE И АВРОДЕС

Специальность: 03.00.15

АВТОРЕФ ЕР АТ

диссертации на соискание ученой степенн кандидата биологических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1993

/

Работа выполнена в лаборатории хромосомной и генной инженерии Краснодарского научно-исследовательского института сельского хозяйства им. П. П. Лукья'неико.

Научный руководитель — доктор биологических наук Е. Г. Жироз.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук И. Г. Одинцова; доктор биологических наук В. Г. Смирнов.

Ведущее учреждение — Научно-производственное объединение «Элп-' та Поволжья», Саратов.

Защита диссертации состоится « Ъ1 » М&Ж 1993 г.

в « 14 » часов на заседании Специализированного совета Д 020.18.02 во Всероссийском ордена Ленина и ордена Дружбы народов научно-исследовательском институте растениеводства им. Н. И. Вавилова по адресу; 190000, Санкт-Детербург, ул. Герцена, 44.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского института растениеводства им. Н. И. Вавилова.

Автореферат разослан « ¡>0»

1993 г.

Ученый секретарь Специализированного совета доктор биологических наук

Э. А. Гончарова

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность теш. Селекция пшеницы в настоящее время' достигла такого уровня, когда потенциальная ее урожайность во многом зависит от устойчивости возделываемых сортов к неблагоприятным абиотическим и биотическим факторам внешней среды.

Решить эту проблему можно путем. возделывания сортов, сочетающих в себе генетические системы высокой потенциальной продуктивности, с системами обеспечивающими минимальные потери урожая от воздействия вредных факторов. К сожалению, запас' генетического материала, контролирующего устойчивостью к неблагоприятным факторам и в частности ко многим опасным болезням и вредителям, практически исчерпан.' Мало того, наблюдается постоянно прогрессирующее обеднение генофонда из-за широкого распространения.-однотипных сортов с перекрывающимися родословными.

В отношении устойчивости к болезням ограничение разнообразия генов создает благоприятные условия для- эпифИто-тий и в будущем молет явиться одним из основных лимитирукь щих'факторов в селекции пшеницы. В связи с этим возникает необходимость расширения .генетической изменчивости мягкой пшеницы ва счет притока новых высокоэффективных генов из генофонда, природных сородичей.

Существует лишь небольшое число сородичей пшеницы, чьи хромосомы способны коньюгировать с хромосомами пшеницы и, следовательно," чьи полезные гены могут быть переданы пшенице обычными селекционными методами. Для большинства же необхо-

димо использование специальных приемов геномной и хромосомной инженерии с тем, чтобы их генетическое разнообразие преобразовать в форму, доступную для традиционной селекции .Большой интерес как источники устойчивости к грибным болезням пшеницы, представляют тетраплоидная пшеница Ип-иоит тшипав и диплоидный вид .АвеНорэ зреИ:о1<1ез. Для того, чтобы облегчить передачу генетического материала от этих сородичей в мягкую пшеницу, вместо них были использованы созданные в лаборатории хромосомной инженерии КНШСХ синтетические гексаплоиды - геномно-добавленная форма Т. т!еиз-chovae (ХА&Юд) и геномно-замещенная форма Авродес (ААВВБЗ), Сель и задачи исследования. Настоящая работа преследовала две основные цели: Первая - изучить возможности синтетических гексаплоидов Т, ШеивсЬоуае и Авродес как источников устойчивости к болезням мягкой пшеницы и Второе - получить на их основе новые доноры устойчивости к листовой ржавчине. ' •

Для достижения этих целей были поставлены следующие задачи: . , ' 1. Дать* характеристику синтетических фор'м Т. т1еизсЬоуае . и Авродес как источников' устойчивости к листовой ржавчине.

2. Получить цитологически стабильные линии, фенотйпи-чески близкие к сортам-реципиентам, но отличающиеся от них высокой устойчивость к листовой ржавчине.

3. Определить природу и характер проявления переданного генетического материала, контролирующего устойчивость к лис-« 4:овой ржавчине

• - 5 -

4.' Идентифицировать гены устойчивости к листовой рже£в-чйне у полученных линий;

5. Локализовать гены устойчивости к листовой ржавчине у полученных линий.

6. Изучить и отобрать линии, сочетающие в себе устойчивость к листовой ржавчине с другими ценными хозяйственно-биологическими признаками.

Научная новизна работы. Впервые для передачи генов устойчивости к листовой ржавчине в геном мягкой пшеницы, вместо природных сородичей использованы геномно-добавленная форма Т. [тгизсЬоуае и генои-нозамещенная форма Авродес, Показана ценность этих форм как источников устойчивости к листовой ржавчине. ■ Определено, что устойчивость к листовой ржавчине используемых синтетиков, контролируется набором доминантных и рецессивных генов, при этом они могут быть как4 проросткового, так' и возврастного характера. Установлено; что передача устойчивости к листовой ржавчине от Т. т1еиз-с1тоуае и Авродеса в мягкую пшеницу происходит в основном через транслокации. Устойчивость к листовой ржавчине Полученных линий, может контролироваться на моно и дигенном уровнях. Идентифицированы и локализованы новые гены устойчивости к листовой ржавчине у линий, полученных, с участием каждого синтетика в отдельности. Выявлена тенденция обеих

1

форм к передаче устойчивости одновременно к нескольким грибным болезням. Отобраны линии, сочетающие комплексную уд-, тойчивость к трем и более болезням с неплохими-морфобиологи-ческими признаками и.хлебопекарными качествами.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученные линии представляют собой новые доноры устойчивости не только к листовой ржавчине, но и ряду других грибных болезней. Кроме того, некоторые иа них могут быть использованы как доноры повышенного содержания белка и клейковины, неосыпаемости зерна при созревании, выполненности стебля и других морфобиологических признаков. Сочетание комплексной • устойчивости к болезням с хорошими морфобиологическими признаками и хлебопекарными качествами у отдельных линий позволяет надеяться иа их использование-в качестве сортов. Многие линии широко используются в селекционных программах ЫШСХ.-О их участием получены линии, находящиеся на различных этапах сортоиспытания. Линия к-1648 находится в стадии размножения.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались . на 'Всесоюзной научно-технической конференции молодых ученных •'Современные проблемы генетики и селекции сельскохозяйственных растений" (Одесса, апрель, 1991), Всесоюзной Конференции "Генетические механизмы устойчивости рас.тений к неблагоприятным факторам среды" (Иркутск, ишь, 1991), на IX Всесоюзном совещании по иммунитету растений к болезням и вредителям (Минск, сентябрь, 1991),- на научно-координационном совещании по проекту "Доноры и генколлекции растений" ГНТП России "Перспективные процессы производства сельскохозяйственной, продукции" (Санкт-Петербург, декабрь, 1992).

Публикация работы. По матераилам диссертации опубликовано 5 работ. • • • •

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 123

' - 7 -

страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы, содержит 16 таблиц и Б рисунков. Список литературы содержит 240 источников, из них -48 отечественной и 192 зарубежной литературы.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В качестве сортов реципиентов для передачи генов устойчивости к болезням от Т. п^ивсТ-смае и Авродеса были использованы сорта озимой мягкой пшеницы Безостая 1, Аврора и Кавказ. ' . <

Для передачи устойчивости к болезням от взятых синтетиков использовали метод беккроссирования и отбора устойчивых' растений в каждом поколении.

Отбор устойчивых растений в каждом поколении проводили на искусственном инфекционном фоне популяций листовой ржавчины и мучнистой росы. В последующем полученные линии оценивались также и на устойчивость к стеблевой, желтой ржавчинам и фузариозу колоса. Заражение и оценку на устойчивость к болезням проводили по общепринятым методикам. К устойчивым относили растения с типом реакции к ржавчинам 0-2, степенью поражения мучнистой росой 0-20% и баллом поражения фузарио-зом колоса 6-9.

Ежегодно проводилась оценка материала по таким показа-! телям,как вегетационный период, высота растений, масса ЮОи зерен, масса верен с двадцати колосьев, выполненность стебля, форма и цвет колоса и др. У лучших по фэнотмпическим по-

казателям линий изучались технологические качества зерна.

Подсчеты чисел хромосом в соматических клетках проводились на временных давленных препаратах кончиков первичных корешков в 45% уксусной кислоте.подготовленной по общепринятой для пшеницы методике CVanlngo, 1965]. Мейоа изучали на временных давленных препаратах пыльников, фиксированных в ацетокармине. По наличию, частоте и конфигурации мультива-лентов в Ml мейоза у гибридов от скрещивания анализируемых линий с сортом Chinese spring определяли природу переданного чужеродного материала.

Для локализации генов устойчивости к листовой ржавчине у полученных линий использовали моносомные серии восприимчивых сортов Аврора и Кавказ.

С целью выяснения генетической природы устойчивости к листовой ржавчине по три линии из каждой комбинации: (Т.. mi-guschovae х Кавказ); (Tr. miguschovae х Безостая (Ав-родес х Аврору) были вовлечены в гибридологический анализ. Предварительно лилии оценивались на фиторатологический тест. Для этого были использованы клоны, выделенные из местной, природной популяции. .

' Для сопоставления данных эксперимента с теоретически ожидаемыми использовали критерий соответствия )&

' - 0 -

1 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБСУЖДЕНИЕ

1. Передача генов устойчивости к листовой ржавчине от геномно-добавленной формы Т. т1видо1тав и геномно-" замещенной формы Авродэс

Растения П от скрещивания Т . пиеиэсЬоУав с сортами мягкой пшеницы характеризовались полной устойчивостью к листовой ржавчине и мучнистой росе,но были стерильными в мужской сфере. В среднем в'мейоае у них формировалось 17,1 бира-лента, 8,4 унивалента и 0,4 мультивалента (в основном триваленты) на клетку. Тем не менее,они относительно хорошо вавяеывали семена при беккроссировании с мягкой пшеницей. Самофертильность восстанавливалась в большей части потомства первого беккросса.

Число хромосом в первых поколениях гибрида колебалось от 38 до 45. Какой-либо связи между числом хромосом растения и его устойчивостью не найдено. В популяции первого, беккрос-са с мягкой пшеницей гибрида Т. гШ^изсГтае х Т. ааэиуит процент устойчивых к листовой ржавчине растений составил 97, 4 для сорта Кавказ и 77,5 для сорта Безостая 1. Такой характер расщепления свидетельствует о том, что устойчивость к листовой ржавчине у Т. т1дйзоЬоуае контролируется по меньшей мере двумя доминантными генами. В самоопыленных поколениях, кроме того, были выделены растения, устойчивость.которых опт ределяется рецессивными генами. По всей видимости, устойчивость к листовой рлавчине-от этого синтетика передается набором доминантных и рецессивных генов.

Растения Р1 от скрещивания Авродеса с Авророй характеризовались полной устойчивостью к листовой ржавчине и мучнистой росе. Число хромосом колебалось от 37 до 43. Расщепление. в Р2 по устойчивости к листовой ржавчине у взрослых растений в соотношении 6 устойчивых 1 восприимчивый и у мо- : лодых-растений 1 устойчивый 2,3 восприимчивых, можно объяснить на основании предположения о том , что 5 генетический контроль устойчивости Авродеса к листовой ржавчине вовлечен набор доминантных и рецессивных генов, при этом очень вероятно, что гены устойчивости молодых и взрослых растений различаются между собой, о чем свидетельствует разный характер расщепления при инокуляции взрослых растений и проростков.

К 1990 г. на основе обоих синтетиков Т. . гш&изсГюуае и Авродес были получены самоопыленные линии второго - пятого беКкроссного поколения. Большинство линий несут в.себе комплексную устойчивость к листовой ржавчине и • мучнистой росе. Учитывая то, что на первых этапах работы отборы йа устойчивость к мучнистой росе не проводились, а так же и го, что многие линии проявляют устойчивость к стеблевой и желтой . ржавчинам, можно сказать о тенденций к передаче генов, устой- • чивости от этих синтетиков к комплексу болезней. Однако в целом устойчивость полученных линий ниже устойчивости самих синтетических форм, что говорит о том , что не все гены используемых наш синтетиков передаются в мягкую пшеницу. С другой стороны, это может быть связано с -тем, что первоначально переданный-набор генов может распадаться в процессе•■ беккроссов.

' - 11 -

Для выяснения характера,устойчивости к листовой ржавчине, линии устойчивые к этому патогену во взрослой стадии были инфицированы в фазу всходов. Линии йоеприимчивые на этой стадии были отобраны с участием обоих синтетиков. Таким об-' разом устойчивость к листовой ржавчине у Т. т1дизс1юуае и Авродеса может контролироваться как проростковыми генами так и возврастными.

2, Цитологический анализ полученных линий

Однако,, устойчивость к болезням и хорошие фенотипич<?с-кие показатели еще не достаточны для того, чтобы полученные линии могли быть использованы в селекционной практике. Одним , из важных условий их применения является также их цитологическая стабильность, поскольку она тесно связана с нормальным онтогенезом растений. •

Для оценки линий на этот показатель были отобраны 60 наиболее интересных по фенотипическим показателям линий,полученных на основе Т. пНеизсЬоуае и 30 - на основе Авродеса. При этом, чтобы проследить влияние величины беккросса на цитологическую стабильность, изучались линии от второго до пя-Тгогр беккроссного поколения.

Анализ М1 мейо8а этих линий показал, что большинство из них (69%) имеют стабильный мейоз.

Несмотря на то, что тенденция к увеличению процента стабильных линий с увеличением числа беккроссов в целом сохраняете ся, разница между вторым - третьим беккроссным поколением и ВС4. -ВС5 не столь большая.''Особенно это проявляется у линий, . полученных на основе Авродеса . Учитывая также и ' то, '.что

многие линии ВС2-ВСЗ по фенотипическим показателям не уступают линиям ВС4-ВС5, можно сказать, что процесс стабилизации происходит как аа счет беккроссирования, так и за счет репродукции самоопыляюядахся поколений. Это приводит к мысли, что не обязательно по всем линиям доводить беккроссы до 6 и ' более. ■ ' •

Для того, чтобы выяснить природу переданного материала от синтетиков по пять линий с участием каждого реккурренгно-го сорта были скрещены с сортом Chinese Spring и изучен ме-йоэ гибридов F1 . Предполагалось, что если у исследуемых линий материал синтетиков представлен как транслокационный■ сегмент, то в Ш мейова можно будет наблюдать биваленты, и мультиваленты. Если же генетический материал синтетиков в линиях представлен в виде целой хромосомы, то как правило,будут 'встречаться пластинки с £0*и 21. Результаты анализа приведены в таблиц1.

Мультиваленты у изучаемых растений были представлены ' грива-лентами, квадривалентами как закрытого так и открытого типа. Чксло мультивалентов, приходящихся на одну клетку, не превышало двух. Процент клеток с 211у гибридов колебался от 27,6

до 89;2. Как видно иа таблицы, у большинства линий наряду'с

и

высоким процентным содержанием клеток с 21, процент клеток' с мультивалентной ассоциацией хромосом значительно выше чем у рекуррегных сортов.

Таким оброзом, генетический материал используемых нами синтетиков передается в мягкую пшеницу в основном через траяс-, локации. Однако он может передаваться также через рекомбина-

ции (линия 484) и замещения делых хромосом (линии 431, 585 и' 712). Как нам кажется , такая форма передачи связана в слу--чае с-использованием Г. miguschovae с наличием у нее двух гомологичных (А и D) и одного частично гомологичного (G) о мягкой пшеницей геномов, а в случае Авродеса - наличием у нее гена(ов), способных стимулировать гомеологичную конъюгацию. •

Таблица 1

Анализ мейоза в Ml' МКП у гибридов F1, полученных от скрещивания стабильных линий с сортом Chinese Spring."

Гибриды С с линияМИ.И' родительскими формами Просмотрено клеток 21* (%) 2С&21 (*) клетки с унив. отличными от £Г(Х) клетки с мульт. формами (%)

Кавказ • 90 86,7 7,7 2,2 3,3 ■

368 • 92 • 89,2 ■ 4,3 2,2 4,3

381 93 . 79,4 9,7 4,3 6,5

431 76 27,6 60,4 6,7 . 5,3

477, .89 76,4 15,7 3,4 4,5

484 100 80,0 15,0 2,0 3,0

Безостая 1 110 90,0 6,4 1,8 1,8

537 94 60,6 19,2 13,8 6,4

539 79 81,0 10,1 3,8 5,1

541 75 68,0 20,0 5,3 • 6,7

563 84 86,8 4,8 3,6 4,8

585 69 39,1 . 52,2 5,8 / 2,9 •

Аврора 112 87,6 6,3 2,7 3,4

624 . • •76 85,5 7,9 2,7 3,9

659 95 .86,3 8,4. 5,3

• 683 • 78 66,7 20,5- 5,1 7,7

' 709 87' 79,3 13,8 6,9

712 72 20,8 69,4 4,2 5,6

Ch. Spring 93' 93,3 4,2 1,7 • 0,8

. Бадаева с.соавторами СБадаева и др., ' 1990] при изучении интрогреесивных линий Г2В1, полученных от скрещивания Т.

илюрЬееу! с мягкой пшеницей установили, что генетический материал Т. ИторЬееу! у них представлен в основном целыми хромосомами; резке транслокациями.

3, Идентификация генов устойчивости к листовой ржавчи- : . не у полученных линий . Для' фитопатологического теста испольаовали клоны, отобранные с различных сортов мягкой, твердой пшеницы и их природных сородичей.. Из 60 первоначально отобранных было выделено 10 различающихся по вирулентности клонов. Ко всем эффективным генам, кроме Ьг19 и Ьг24, были найдены вирулентные, клоны. Четыре ив них оказались вирулентными к изучаемым нами линиям: МК323, МК377, МК540, МК54? и ШО1. [Для краткости изложения, комбинаци из которых происходят линии сдесь и да-' лее-обозначены буквенными выражениями: Ж - (Т. т1дизс1"шае х Кавказ); МБ - (Т. гм^иэоЬоуае х Беаоетая1); АА - (Авродес х Аврора). ■

Использование фитопаталогического теста позволило предварительно- установить отличие генов устойчивости,исследуемых линий между арбой от известных г.енов, которые "они могут нести, исходя из их родославйай, а также.от известных эффективных генов Ьг9, 1x19,' Ы23, Ьг24, Ьг25, Ьг28 и 1x29. ''

Число генов, контролирующих устойчивость у исследуемых образцов, определяли на основе расщепления по этому признаку в популяциях ?2, полученных от скрещивания с восприимчивым' сортом Аврора. .Б'Р2 гибридных популяций наблюдались следую-, шце близкие к теоретически ожидаемым расщепления устойчивых

г -

И восприимчивых растений: 3:1; 9:7; 16:1 и 7:9 (табл. 2). В соответствии с полученными расщеплениями линии подразделены —на следующие группы: линии, имеющие-один доминантный ген -МК402, МБ540, МЕ547; АА688 и АА707; линии, имеющие два доминантных гена - МК323 и МБ566; линия с двумя доминантными комплементарно взаимодействующими генами - МК377; и линия с .двумя дуплигатными рецессивными генами - АА701.

Таблица 2

Расщепление гибридов в ?2 от скрещивания устойчивых к листовой ржавчине линий с восприимчивым сортом Аврора

Комбинация скрещивания Соотношение устойчивых и восприимчивых растений ' Р

фактическое теоретическое

МК323/Аврора МК377/Аврора МК402/Аврора 122: б 81:67 89: 34 15:1 •9:7 3:1 0,63 0,24 0,33 0,50-0,25 0,75-0,50 0,75-0,50

МВ540/Аврора МЕ547/Аврора МБ56б/Аврора 111: 42 90: 35 128:12 3:1 3:1 15:1 0,55 0,68 1,06 0,50-0,25 0,50-0,25 0,50-0,25

АА688/Аврора АА70'1/Аврора АА707/Аврора 76: 32 55: 63 104: 41 3:1 7:9 3:1 0,66 0,54 0,32 0,50-0,25 0,50-0,25 0,75-0,50

Таким образом, исследуемые линии отличаются между собой .как'' по числу генов устойчивости к листовой ржавчине, так и по характеру проявления. ' ' •

. Чтобы подтвердить предполозкение о наличии или отсутствии Идентичных генов устойчивости к листовой ржавчине у-исследуемых линий,,' -они были скрещены мевду, собой по неполной ди&л-лельной схеме. . В- скрещивания вовлекались линии, полученные на . основе каждого отдельного сорта реципиента . . Результаты

- 16 -

расщепления гибридов 1? ¥2 приведены в таблице 3.

Идентичные либо тесно сцепленные гены устойчивости име-' ют линии МБ540 и МВ547, АА688 и ЛА707. В гибридном поколении Р2 от скрещивания линий ЫК323/МК378 вместо ожидаемого расщепления . на четырехген^ом уровне (249:7), наблюдается раа-шэпление 15:1. По видимому, эти линии имеют по одному общему гену. •

Таблица Ь

Расщепление гибридов в ?2 от скрещивания устойчивых к листовой ржавчине линий между.собой.

Комбинация кревдвания .....г- — ■ Соотношение устойчивых и восприимчивых растений • . X* Р

фактическое теоретическое

МК323/Ж377 МК323/МК402 МК378/МК402 . 196:17. • 221: 5 ' 159: 48 15:1 63:1 48:16 1,31 0,81 0,43" 0,50-0,25 0,50-0,25 0,75^0,50

МБ540/МБ547 МЕ540/МБ566 МВ547/МБ566 260: 0 281:.6 300:6 63:1 ■ 63:1 ' 1,01 0,20 0,50-0,25 . 0,75-0,50 .

АА688/АА701 АА688/АА707 АА701/АА707 215: 37 198:0' ' 250: 42 55:9 О. 55:9 - 0,12 . 0,02 0,75-0,50 , 0,90

Таким образом, линии, полученные на основе каждой ст-тетической формы Т.' плвиэсЬоуае и'Авродее в отдельности, могут иметь 'как "одинаковые, •так и разные гены устойчивости к листовой ржавчине. ' • ,

Для идентификации генов устойчивости к листовой ржавчине е качестве тестеров были взяты линии, у которых типы реакций на заражение клонами наиболее близки к типам реакций исследуемых нами линий - Ьг9, Ьг19 и 1г?Л По всем комбинаци-

ям в Р2 наблюдалось расщепление, характерное для независимого взаимодействия генов.

Следовательно, гены устойчивости наших линий отличаются такие и от используемых нами известных эффективных генов.

4. Локализация генов устойчивости к листовой ржавчине у полученных линий .

Для локаливации генов устойчивости к листовой ржавчине, переданных мягкой пшенице от Т. киеизсЬоуае, была использована линия Ж377.

Моносомный анализ проводили с использованием моносомной серии сорта Кавказ. Так как, в фазу всходов эта линия не проявляла устойчивость, учет проводили в поле на взрослых растениях. Результаты анализа приведены в таблице 4.

Сорт Кавказ был полностью восприимчив. Линия МКЗ?? характеризовалась полной устойчивостью.- В Р1 все растения были также устойчивы, что свидетельствует о доминировании.устойчивости. В ?2 гибрида линия МК377 х Кавказ наблюдалось ожидаемое- для комплементарного взаимодействия двух доминантных генов расщепление в соотношении 9 устойчивых и 7 восприимчивых. Из 21 популяции ?2 полученной от моносомиков П,. только у двух,-"по хромосомам 7В и Ю количество восприимчивых растений значительно меньше теоретически ожидаемого. . По остальным. 19 моносомным гибридным популяциям ?2 фактически полученное соотношение устойчивых и восприимчивых растений не отличается достоверно от теоретически ожидаемого (9:7). Следовательно, ;генетический фактор, контролирующий устойчивость К листовой ржавчине, у линии МК377 локализован в хромосомах

' - 18 -

7В и 1D. Из литературных источников известно, что на хромосоме 7В локализован ген устойчивости к листовой ржавчине - Lrl4a, а на хромосоме 1D - Lr21, при этом Lr21 передан мягкой пшенице от Ае. tauschii. Оба этих гена не эффективны к используемой наш популяции листовой ржавчины. Таким образом, устойчивость линии МК377 к листовой ржавчине обеспечивается комплементарным взаимодействием генов, как минимум один из .которых является новым.

•• ■.' ■ Таблица- 4

Расщепление по устойчивости к листо)вой ржавчине потомства моносомиков Fl :от скрещивания линии -МК377 с моносомнйй серией Кавказ.

Хромосома 0 Число растений • X*"

Устойчивых Восприимчивых (3:1) (9:7)

1А • 62 . 55 30,99 ■ 0,55

2А ■ 30 32 21,56 •1,63 '

ЗА . 35 ■ 29 14,18 0,05 •.

■ 4А 68 48 16,58 0,31

5А 76 36 3,04 2,14 '

6А 26 ' 19 6,00 •0,09

7А • ' -62 ■ 47 19,67 0,04 •

1В ' . 70 ' а 49 16,08 0,30

2В 30 • ' ' 17 . -2,78 1,37

. зв 27 30 24,23 1,78

4В 27 ' . 16 ' 3,05 0,84

5В 34 32 . 21,12 0,55 .

. 6В 42 37 19,34 0,19

7В' 62 1 18 0,26 14,68 **

1D 64 17 0,59 16,30 '**

.20 •. 27 19' ■7,62 0,35

3D • 81 43 ■ 6,18 3,96

4D • 53 • 38 13,08 0,17

5D 45 46 ■ ' 30,77 1,60

6D . .43 38 21,51 0,44

7D 44 49' 39,04- 2,79

Диеомик 48 - 31 8,10 ■ 0,46

** Р < 0,01

. Для проведения моносомного анализа устойчивости к листовой ржавчине, полученной от геномно-замещенной- формы Авро-дес,. была взята линия АА688.

В даном случае использовалась моносомная серия сорта Аврора Результаты анализа приведены в таблице 5.

Таблица б

Расщепление п'о устойчивости к листовой ржавчине потомства моносомиков Р1 от скрещивания линии АА688 с моносомной серией сорта Аврора

Хромосома Число растений . X*

всего устойчивых восприимчивых (3:1)

1А 173 132 41 0,12

2А 145 115 30 1,31

ЗА 177 126 51 1,47

4А 167 122 ■ 45 0,81 г 1 90

' 5А 140 113 27

6А 178 130 48 0,37

7А 125 99 • ' 26 .1,50

1В, • 210 151 59 • 1,25

2В . 139 134 5 34,36 **

ЗВ 225 164 61 0,58

4В 174 125 49 0,75

■ 5В ' 114 91 23 1,66

6В 191 ' 134 57 2,24

. 7В . 139 116 33 0,57

10 , 117 82 35 1,42

20 ' 139 . 98 41 1,36

30 197 146 51 • 0,10

. 40 .. 138 116 32 0,89

5Б 160 129 31 . 2,69 •

: 60 118 92 26 0,71 •

. 70 • 199 160 39 2,21

Дисомик 129 101 • 28 ' 0,65

** р < 0,01

•. . Сйрт Аврора был полностью восприимчив (тип реакции-4) Анализируемая линия АА688 характеризовалась высокой устойчивостью .( тип -,реакции-0). В Р1 все растения были также ус-

тойчивы. Расщепление гибридных растений FZ в контроле, в соотношении 3 устойчивых к 1 восприимчивому, подтвердило ранее " сделанное предположение о моногенном -наследовании устойчивости у этой линии. • Как видно иа таблицы, у большинства линий, как и в контрольное потомстве, наблюдается расщепление устойчивых и восприимчивых растений близкое к 3:1. Только по одной линии 2В количество, восприимчивых растений значитель-.но меньше теоретически ожидаемого для соотношения 3:1 (Х=%4,36); Это существенное отклонение от теоретически ожидаемого соотношения позволяет нам считать •хромосому 2В' "критической"; несущей доминантный ген устойчивости к листовой" ржавчине у линии АА688.

о Ген устойчивости к листовой ржавчине, происходящий от Ае. speltoides'-и обозначенный как Lr35 также локализован в хромосоме 2В [Kerber, Dyck, 19901. Однако,как указывают ав-' торы, он является частично доминантным.

Таким образом, переданный нами ген устойчивости к листовой ржавчине у линии АА688, отличен от ранее переданных и

• о

идентифицированных генов Ае-. speltoides и. является новым. 4. Хозяйственно - биологическая оценка полученных линий Для того,. чтобы полученные линии представляли ценность для практической селекции, они должны иметь относительно неплохие агрономические и биологические • характеристики. О этой целью проводилась оценка полученных линий. по следующим покздателям:'" комплексная устойчивость к двум и более болезням; масса зерна с 20 колосьев и масса 1000 зерен; высота растений; длина вегетационного периода, хлебопекарные ка-

чества верна и др. В целом наблюдался довольно большой полиморфизм по всем признакам . Отобраны линии с комплексной устойчивостью к трем видам ржавчины, мучнистой росе и фуаариозу колоса. С висатой от 90 до 130см, с вегетационным периодом от 260 до 285 дней, с различной формой и цветом колоса и др. Большинство линий по своим показателям уступают .рекуррентным сбртам, но отдельные линии, наряду с устойчивостью к болезням, имеют равные с ними или лучшие показатели.-' Характеристика пяти наиболее интересных с нашей точки зрения линий, полученных с участием каждого рекуррентного

Таблица 6

Характеристика линий по некоторым ценным признакам

Линия

Устойчивость

к лист рж,тип реак

к муч.

росе Z

к фуз.

колоса

балл

Содержание протеина в абс. сухом веществе

г

Содержание сырой клейковины

МК1 МК2

миз

МК4 МК5-

•0; О

0

1 1

15 5

40 10 15

5

3

6

4 8

11,9 12,4 12,4 11,3 12,2

29,8

за, О

31,0 26,4 29,6

МБ1 МБ2 МЕЗ МЕ4' МБ5

1

0; 1 0;

30 5 5 5 5

7

5

6 4 4

13,0 11,2 11,6 11,2 11,8

31,9 27,7 28,7 27,6 29,2

АА1 АА2 ААЗ АА4. АА5

1 О 0; 0;

О-

40 15 5 20 30

4

6 ?

6 6

12,5 13,2 12,4 13,4 12,6,

32,831,7 29,8 33,1 31,8

Аврора

60

11,2

26,2

* лист. рж. -'листовая ржавчина; муч. -фуз. - фуаариоз колоса

мучнистая роса;

- £й -

сорта по некоторым ценным признакам приведена в таблице 6. Как видно из таблицы, многие линии наряду с устойчивостью к двум, трем болезням превышают по другим приведенным показателям стандартный сорт Аврора. Наиболее перспективными Ма них /в качестве доноров0устойчивости к болезням являются линии МК1, МБЗ, АА2, ААЗ, АА4. Линии МКЗ, МК5, МБ1 и МВ5 МЫ предполагаем включить в испытания на урожайность и адаптивность с целью возможного их использования в качестве сортов.

ВЫВОДЫ

i • ' * '

1., Геномно-добавленная форма Т. miguschovae и геномно-замещенная форма Авродес являются ценными источниками устойчивости к листовой ржавчине.

2. Устойчивость к листовой ржавчине у Т. miguschovae и Авродеса, контролируется набором доминантных и рецессивных генов, при этом они могут быть как проросткового гак и возрастного характера. •

<э

3. Передача генетического материала от Т. miguschovae и Авродеса, происходит в основном через транслокации, но может также происходить через рекомбинации и замещения целых хромосом.

' 4. Учитывая" то, что отдельные линии обладают цитологической стабильностью и хорошими фенотипичёскими. показателями уже в ранних беккроссных поколениях, а также .и то,' что возможно общее понижение устойчивости за счет беккроссов, целе-собрагно проводить отборы линий в ранних поколениях. '

Г 2.3 -

5. Полученные линии различаются по генам устойчивости к листовой ржавчине как между собой, так и от известных .эффективных генов Lr9, Lrl9, Lr23, Lr24,-Lr25, Lr28 и Lr29. Устойчивость к листовой ржавчине у полученных линий может контролироваться на моно и дигенном уровнях, доминантными и рецессивными генами. . •

6. Устойчивость к листовой ржавчине у линии МК377, полученной из комбинации (T. miguschovae х Кавказ), контролируется двумя комплементарно взаимодействующими генами, локализованными на хромосомах 7В и 1D. Как минимум один из них является новым. Доминантный ген устойчивости к листовой 'ржавчине у линии АА688, полученной из комбинации (Авродес х

Аврора), локализован на хромосоме 2В и ташке является новым.

7. Наблюдается тенденция у T. miguschovae и Авродеса к передаче устойчивости одновременно- к нескольким болезням. Отобраны линии с комплексной устойчивостью к трем, четырем и . пяти болезням (листовая, стеблевая, желтая ржавчины, мучнистая роса и фузариоз колоса), По. видимому устойчивость к бо- ' лезням у' T. miguschovae и Авродеса контролируется блоками сцепленных генов. ' . . .

8.- Полученные линии имеют большой полиморфизм1 по хозяйственно-биологическим признакам. Выделены линии; сочетаю-

1 щие.комплексную устойчивость к болезням с неплохими морфоби-ологическими и хлебопекарными качествами. Четыре из них, МКЗ, ,МКЭ, МБ1 и МВ5, могут быть рекомендованы для испытания на урожайность в целях возможного их'использования в качестве сортов.'

- Я4 -

Предложения для .селекционной 'практики. Шлученные нами

линии могут быть использованы в качестве доноров устойчивос-

î i ■ ■

ти к грибным болезням, . повышенного содержания белка и клейковины. Линии МКЗ,,МК5/ МБ1 и ЫБ5 рекомендуются для испытания" на урожайность с це^ью возможного их использования, в качестве сортов.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ'ДИССЕРТАЦИИ

1. Давоян P.O. Синтезированный гомолог мягкой пшеницы T. miguschavae как источник .устойчивости к листовой ржавчине //Сб. науч. тр. Краснодарского КИИСХ.-198Ö.-С. 30-36. ,

. 2. Давоян P.O. Передача', устойчивости к болезням мягкой пшеницы от некоторых диких ее сородичей//Тез. докл. Всесоюзной на^ч. -; Техн. .конференции молодых ученых "Современные проблемы генетики и .селекции сельскохозяйственных растений ", -Одесса, 1991.-С. 1Ö0.

3.' Давоян P.O. Изучение устойчивости к болезням у линий мягкой пшеницы,, полученных при интроГрессии •генетического материала от T. migusohovaeF/Tes. доИл. Всесоюзной конференции "Генетические механизмы устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды".-Новосибирск',1991.-С; 61.

4.Давоян P.O. Новые формы ,для,селекции мягкой пшеницы //Селекц. 'и сеМедоводство.-1991.-N4.-С. 29-31'. ;

5. 'Давоян Р. 0., Шров Е. Г. Новые доноры устойчивости к болевням мягкой-пшеницы//Тез. докл. IX Всесоюзного.совещания по иммунитету растений к болезням и.вредителям.-Минск,1991. -Том 1 -С. 15

^4г

jiXtx^cA^