Получение дигаплоидизированных линий яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) и использование их в селекционном процессе

Бурлуцкий, Валерий Анатольевич

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Получение дигаплоидизированных линий яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) и использование их в селекционном процессе
ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Получение дигаплоидизированных линий яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) и использование их в селекционном процессе"

На правах рукописи

БУРЛУЦКИЙ Валерий Анатольевич

ПОЛУЧЕНИЕ ДИПЛОИДИЗИРОВАННЫХ ГАПЛОИДНЫХ ЛИНИЙ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ {ТЫТ1СиМ АЕЯТ1УиМ Ь.) И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИХ В СЕЛЕКЦИОННОМ ПРОЦЕССЕ

Специальности:

06.01.05 - «Селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений» 03.01.06 - «Биотехнология (в том числе бионанотехнологии)»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

31 ОКТ 2013

005536505

Немчиновка - 2013

005536505

Диссертационная работа выполнена в Московском научно-исследовательском институте сельского хозяйства «Немчиновка» Российской академии сельскохозяйственных наук и в Главном ботаническом саду им. Н.В. Цицина Российской академии наук.

Научный руководитель доктор сельскохозяйственных наук

Давыдова Наталья Владимировна Научный консультант кандидат сельскохозяйственных наук

Молканова Ольга Ивановна Официальные доктор биологических наук, профессор

оппоненты: Темирбекова Сулухан Кудайбердиевна,

заведующая лабораторией полевых культур, руководитель научной тематики по генофонду растений Всероссийского селекционно-технологического института садоводства и питомниководства;

доктор биологических наук, профессор Калашникова Елена Анатольевна, профессор кафедры генетики и биотехнологии Российского государственного аграрного университета - Московской сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева.

Ведущая организация - Всероссийский научно-исследовательский институт селекции и семеноводства овощных культур.

Защита диссертации состоится «12» ноября 2013 года в 13 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 006.049.01 при Московском научно-исследовательском институте сельского хозяйства «Немчиновка» по адресу: 143026, Московская область, Одинцовский район, п/о Немчиновка-1, ул. Калинина, д.1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института

Автореферат разослан « » октября 2013 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

А.С. Мерзликин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Производство зерна пшеницы в РФ служит основой всего продовольственного комплекса, является одной из самых крупных отраслей сельского хозяйства, и наряду с социальной его значимостью, как ценного и незаменимого повседневного продукта питания, имеет немаловажное значение и как финансовый инструмент (Алтухов, Васютин, 2002). При современном состоянии зернопроизводящего комплекса АПК требуются сорта яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.\ обладающие стабильно высокой урожайностью и высоким качеством зерна, экологической устойчивостью, включающую устойчивость к биотическим и абиотическим стрессорам (Неттевич, 2001; Давыдова, 2011). Перспективы в интенсификации селекционного процесса Т. aestivum открывают методы биотехнологии в комплексе с гибридизацией и отбором (Чистякова, 2000; Шевелуха, 2002). Практический интерес, в частности представляет гаметная селекция в сочетании с гаплоидией (Жученко, 2010). Диплоидизация гаплоидов, создаваемых на основе гибридных генотипов, наравне с высоким формообразовательным процессом, обеспечивает фиксацию гомозигот и повышает эффективность отбора (Дубинин, Глембоцкий, 1967; Гуляев, 1996). Реализации потенциала гаплоидии у гибридов F¡ Т. aestivum препятствует отсутствие простых и надежных методов массового получения гаплоидов в независимости от влияния генотипа, что оказывает ограничение практики гапло-биотехнологии в селекции, и ставит на эмпирический путь работы (Орлов, 2001).

Цель исследований. Изучить и дать сравнительную оценку на примере межсортовых гибридов F¡ Т. aestivum L. факторам оптимизации методов андрогенеза в культуре пыльников и гаплопродюсера - линий кукурузы (Zea mays mays L.) in vitro и создать на их основе перспективные для селекции диплоидизированные гаплоидные линии.

Задачи исследований:

- изучить влияние консистенции и минерального состава питательных сред, Сахаров, фитогормональных и биологически активных веществ на регенерацию гаплоидных растений Т. aestivum в культуре пыльников и гапло-эмбриокультуре in vitro-,

- изучить возможности эффективного увеличения процента выхода нормальных хлорофиллоносных и снижения доли абнормальных гаплоидных регенерантов путем оптимизации условий выращивания, культивирования и состава питательных сред для метода андрогенеза культуры пыльников in vitro;

- изучить влияние условий выращивания, фитогормональных и биологически активных веществ, способов и кратности опыления, генотипов Z. mays и систем гаплопродюсирования на увеличение выхода гаплоидных регенерантов в гапло-эмбриокультуре F¡ Т. aestivum in vitro;

- провести сравнительный анализ эффективности оптимизированных методов андрогенеза и гаплопродюсера Z. mays в системах in vitro и дать

оценку гаплопродукционной способности гибридов Fl и родительских сортов Т. aestivum для биотехнологической и селекционной практики;

- создать на базе гибридов Fj Т. aestivum диплоидизированные гаплоидные линии (ДГ-линии) с применением оптимизированных методов андрогенеза и гаплопродюсера Z. mays в системах in vitro;

- изучить и провести сравнительную оценку созданных ДГ-линий по комплексу хозяйственно-полезных признаков и устойчивости к биотическим и абиотическим стрессорам в условиях Центра Нечерноземной зоны РФ;

- выделить лучшие ДГ-линии в сравнении со стандартным сортом и лучшими родительскими сортами с целью их вовлечения в селекционный процесс в качестве источников лимитирующих признаков.

Научная новизна. Закономерности процессов регенерации гаплоидных растений, зависимости морфогенеза микроспор в культуре пыльников и гапло-эмбриогенеза in vitro от факторов оптимизации различного генезиса и их эффективности впервые выявлены на гибридах Fi Т. aestivum, созданных на базе сортов различного эколого-географического происхождения. Установлено, что проявление эффекта гетерозиса способствует повышению выхода гаплоидных хлорофиллоносных регенерантов при получении Fj Т. aestivum от родительских форм, обладающих различной отзывчивостью к андроклинии и гаплопродюсированию. Показано преимущество в практической значимости метода гаплопродюсера в системе Fj Т. aestivum -Z. mays в сравнении с методом андрогенеза в культуре пыльников in vitro за счет более высокого оптимизационного потенциала in summa по таким основным показателям, как: продолжительность индукции и регенерации гаплоидов, процент выхода абнормальных и хлорофиллоносных регенерантов, степень их выживаемости. Радикальным способом повышения эффективности метода гаплопродюсера является использование смесей пыльцы линий Z. mays, обладающих различными гаплоиндукционными свойствами и предстимуляция донорского колосового материала Ft Т. aestivum эпибрассинолидом.

Обоснована эффективность использования методов гапло-биотехнологии в сочетании с гибридизацией и одновременным отбором в различных агроэкологических условиях испытания по комплексу хозяйственно-полезных признаков ДГ-линий яровой мягкой пшеницы для получения ценного селекционного материала и ускоренного выведения сортов. Создан новый сорт яровой пшеницы с применением гаплоидии.

Практическая ценность исследований. На основании проведенных исследований предложены оптимизации методов андрогенеза в культуре пыльников и гаплопродюсера Z. mays in vitro, а также даны их сравнительные оценки эффективности для применения в биотехнолого-селекционной практике яровой мягкой пшеницы.

На основе анализа компетенций к андроклинному развитию микроспор и гаплопродюсированию в системах in vitro у 20 реципрокных гибридов Fi Т. aestivum и оценки по комплексу хозяйственно-полезных признаков ДГ-линий, созданных на их базе, выделены лучшие гибридные комбинации и

образующие их родительские сорта по сочетанию гаплопродукционной способности и селекционной ценности.

Создана и изучена в условиях Центрального района Нечерноземной зоны РФ 41 перспективная ДГ-линия яровой мягкой пшеницы, вовлеченные в селекционный процесс в лаборатории селекции и первичного семеноводства яровой пшеницы ГНУ МосНИИСХ «Немчиновка» в качестве источников лимитирующих признаков.

С применением методов гаплоидии создан новый сорт яровой мягкой пшеницы Лиза, переданный на Государственное сортоиспытание в 2011 г.

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на научно-практической конференции «Проблемы селекции и технологии возделывания зерновых культур (ГНУ Московский НИИСХ «Немчиновка», 2008 г.), Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Конкурентоспособная научная продукция - АПК России» (ГНУ ТатНИИСХ, Казань, 2011 г.), 2ой Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 135-летию А.И. Стебута «Проблемы и перспективы аграрной науки в России» (ГНУ НИИСХ Юго-Востока, Саратов, 2012 г.), научно-практических встречах «Клуб директоров» (бизнес-школы МВА и ЕМВА «Сколково», 2011-2012 гг.) и на заседаниях научно-технического совета ГНУ Московского НИИСХ «Немчиновка» (2006-2012 гг.), материалы работ использованы в научно-практической передаче «Аграрный вопрос» от 13 февраля 2012г., телеканал «АГРО-ТВ» (www.agro-tv.ru/tvguide/7089.htm1A.

Часть научно-исследовательских работ выполнена при поддержке государственного гранта «Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере» по Московской области РФ, государственный контракт № 10016р/14298 от 20 марта 2012 г. на проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ: «Оптимизация биотехнологии массового получения дигаплоидизированных линий яровой мягкой пшеницы в системе гаплопродюсера».

Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликовано четыре печатных работы, в том числе три в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 243 страницах машинописного текста, состоит из 6 глав, выводов, предложений и рекомендаций для биотехнологической и селекционной практики, 67 таблиц, 34 рисунков, 10 приложений и списка использованной литературы, включающего 280 источников, из них 150 на иностранных языках.

УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования по теме диссертационной работы проводились в 20062012 гг. в лабораториях биотехнологии, селекции и первичного семеноводства яровой пшеницы Московского НИИСХ «Немчиновка» (ранее Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центральных

районов Нечерноземной зоны) Россельхозакадемии, а также в лаборатории биотехнологии и в отделе отдаленной гибридизации «Снегири» Главного ботанического сада им. Н.В. Цицина Российской академии наук.

Объект исследования - сорта яровой мягкой пшеницы: Амир, Эстер, Лада селекции Московского НИИСХ «Немчиновка», Виза (Белорусский НИИ земледелия), Тасос (SAATEN, Германия), Саратовская 68 (НИИСХ Юго-Востока), Тулайковская 10 (Самарский НИИСХ) и полученные на их основе 20 реципрокных гибридов. Гибридизацию проводили твелл- и принудительным методами опыления в поле на участке гибридизации в 20062007 гг. Донорские растения гибридных генотипов выращивали в вегетационных сосудах и грунте в условиях искусственного климата и в естественных условиях. Условия выращивания растений в камере искусственного климата: дневная температура 20-22°С, ночная 16°С, интенсивность освещения 10 Klux/м2, 16-ти часовой фотопериод. В естественных условиях растения выращивали в полевых условиях (в один срок) и в вегетационных сосудах (в три срока) в 2006-2010 гг.

Исследования в условиях in vitro проводили в соответствии с «Методическими указаниями по культуре ткани и органов в селекции растений» (Бутенко, 1964; Бутенко, Хромова, Седнина, 1984). Стерилизация колосьев - поверхностно, насыщенным раствором гипохлорита кальция с последующей отмывкой в стерильной воде по общепринятой методике (Лукьянюк, Игнатова, 1980). Холодовую предобработку колосового материала гибридов проводили (в контрольном варианте) в воде при температуре 5-7°С в темноте в течение 1-14 суток. Пыльники инокулировали на индукционные среды в фазе одноядерной микроспоры по установлению статуса на временных давленных ацетокарминовых препаратах (Паушева, 1988) на агаризированные и жидкие питательные среды в чашки Петри диаметром 5 см. Инкубировали первые 3 суток в темноте при температуре 30°С, дальше культивировали при 24°С до появления новообразований. Многоклеточные структуры: каллусы, эмбриоиды и эмбрионально-клеточные комплексы эксплантировали на регенерационные среды и экспонировали при освещенности 2,5 Klux/м2 и 16-ти часовом фотопериоде до устойчивой регенерации. Основы индукционных и регенерационных сред - MS (Murashige, Scoog, 1962), N6 (Chu, 1978), Blaydes (1966), 190-2 (Wang, Hu, 1984), фитогормоны - 2,4-Д, ГК, АБК, аминокислоты - глютамин, гистидин. Опыление межсортовых гибридов проводили линиями Z. mays L. СМ-7, KP 935/86 и Е. mexicana spp. принудительным методом, однократным и двукратным (накопительным) твелл-методом. Стимуляцию эмбриогенеза проводили фитогормонами: эпибрассинолид, 2,4-Д, гиббереллин Аз и их сочетаниями. Гаплоидные эмбрионы культивировали на среде Р-8 (Лукьянюк, Игнатова, 1983) без витамина Е, модифицированной гелезацией пшеничным крахмалом, в условиях аналогичным культивированию андроклинных макроструктур. В основу работы положена методика К. Енсена (1975). Нормально развитые андроклинные и гаплопродюсированные хлорофиллоносные регенераты переводили на безгормональную среду MS,

далее, по установлению статуса гаплоида путем подсчета числа хромосом на временных давленных ацетокарминовых препаратах корешков, и диплоидизировали колхицином по методике В.Н. Чистяковой (2000), с последующей адаптацией (общепринятая методика) к почвенным условиям выращивания в вегетационных сосудах в камере искусственного климата. Диплоидизированные гаплоидные регенераты (Со) выращивали в вегетационных сосудах, ДГ-линий (С1 и С2) размножали в грунте в условиях лаборатории искусственного климата Московского НИИСХ «Немчиновка» и отдела отдаленной гибридизации ГБС им. Н.В. Цицина РАН.

Полевые опыты закладывали в 2010 г. в Немчиновке и в д. Снегири, а в 2011-2012 гг. в д. Соколово (Московская область). Схема селекционного процесса общепринятая для самоопыляющихся культур: селекционные питомники 1-го года (площадь делянки 1 м2) и 2-го года изучения (3 м2), контрольный питомник (6 м2, двукратная повторность) и конкурсное сортоиспытание (12 м2, двукратная повторность). Изучение селекционного материала проводили в соответствии с методическими указаниями ВИР (1977). Селекционные опыты в условиях отдела отдаленной гибридизации ГБС им. Н.В. Цицина РАН размещали в I селекционном севообороте по черному пару, а в условиях Московского НИИСХ «Немчиновка» - в IV селекционном севообороте по зернобобовому предшественнику, в д. Соколово - во II севообороте по озимой ржи. Агротехника в опытах общепринятая для зоны. Сроки сева в годы исследования были оптимальными для зоны и изменялись от 12 апреля до 9 мая.

Предварительное сортоиспытание выделившихся ДГ-линий проводили по методике Государственной комиссии по сортоиспытанию (1983). На делянках питомников контрольного и конкурсного сортоиспытания после появления полных всходов закладывали учетные площадки (1 м2) для определения полевой всхожести и числа сохранившихся к уборке продуктивных стеблей. Растения с учетных площадок убирали с корнем для анализа элементов структуры урожая по следующим признакам: высота растений, общая и продуктивная кустистость, длина колоса, число колосков и зерен в колосе, масса зерна с колоса, масса 1000 зерен. Фенологические наблюдения, учеты и анализы проводили в соответствии с международным классификатором рода ТгШсит Ь. и согласно Методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1989).

Адаптивность созданных генотипов с учетом пластичности и стабильности проводили по методикам Э.Д. Нетгевича, А.И. Моргунова (1985); рекомбинационную способность и селекционную ценность исходных форм яровой мягкой пшеницы по продуктивности определяли по методике Э.Д. Нетгевича, В.Н. Чистяковой и В.П. Смолина (1997). Фитопатологическую оценку родительских сортов и созданных ДГ-линий яровой пшеницы на устойчивость к основным листовым болезням в полевых условиях проводили по методике Э.Э. Гешеле (1978) и по 9-ти бальной шкале (Танский и др., 1998). При оценке устойчивости к 5. пос1огит использовали шкалу учета пораженных колосьев пшеницы Л. Бабаянц и др.

(1988). Технологические свойства зерна оценивали в лаборатории технологии зерна Московского НИИСХ «Немчиновка» по общепринятым методикам и ГОСТам.

Статистический и математический анализ экспериментальных данных проводили методами вариационного, дисперсионного, корреляционно-регрессионного, (Рокицкий, 1973; Доспехов, 1979; McKillup, 2005), GLLAMM (w\w.iop.kcl.acAik/IoP/Departrnents/BioCorrip/programs/gllamm.htmD. GLIM- и Glyphs анализа (Evans, Hastings, 2000) и другими методами параметрической и непараметрической статистики (Emden, 2011) с применением прикладных специализированных программ и методических руководств к ним «Matlab» (Буре, 2008), «Attestat» (Гайдышев, 2012), «Л-статистика» (Dalgaard, 2010). Теоретические значения критериев Фишера (F), Стьюдента (<), Пирсона Ос) определяли по таблицам Т.М. Литгл и Ф.Дж. Хиллз (1981).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Оптимизация метода андрогенеза в культуре пыльников in vitro на основе межсортовых гибридов Fi Т. aestivum

Компетенция микроспор Т. aestivum к андроклинному развитию in vitro находится под контролем мультигенной системы (Тогр, 2001; Sarrafi, 2006), так же частоты индукции многоклеточных структур (МКС) определяются комплексом экзогенных физических и биохимических факторов, что в итоге обусловливает эффективность метода андрогенеза (Last, Bretteil, 1990; Жосонар, 2005).

В результате проведенных исследований установлено, что уровень индукции МКС из микроспор в культуре пыльников in vitro у Т. aestivum на агаризированной среде MS, содержащей сахарозу (50 г/л), принятой нами в качестве эталона сравнения, значительно варьирует в зависимости от генотипа донорского материала. У исследованных генотипов показатель МКС колебался от 0,00 % до 1,25 % у сортов и от 0,00 % до 3,54 % у гибридов (табл. 1). Наибольший показатель индукции МКС отмечен у сорта Виза (1,25 %) и у гибрида [(Саратовская 68 х Broa)Fi х (Тулайковская 10 х Tacoc)Fi]Fi (3,54 %).

У различных генотипов Т. aestivum наблюдались и достоверные различия по способности к андроклинному развитию микроспор в зависимости от вида используемых Сахаров и консистенции среды. Замена сахарозы в агаризированной среде на мальтозу в той же концентрации способствовала увеличению частот индукции МКС у сортов и гибридных генотипов в среднем в 3,1 раза (с 0,58 % до 1,81 % и с 0,93 % до 2,86 % соответственно). Последующий перевод культуры in vitro на жидкий тип (растворимый крахмал 1,0 мг/л) способствовал проявлению положительного синергетического эффекта, что относительно эталона сравнения составило для сортов 56,9 % и для гибридных генотипов - 73,1 %. Наибольший процент индукции МКС отмечен у сорта Виза (3,51 %), среди простых гибридов - у

(Саратовская 68 х Broa)Fi (7,12 %) и сложных - у [(Саратовская 68 х Bma)Fi х (Тулайковская 10 х Tacoc)Fi]Fi (11,24 %). Компетенция микроспор к развитию in vitro у генотипов с высокой степенью гетерозиготности была достоверно выше индукционной отзывчивости микроспор, продуцированных простыми гибридами и сортами; частоты отрицательных результатов в сумме по средам соответственно составили: 0,08, 0,17 и 0,21, т.е. наблюдалось проявление гетерозисного эффекта по данному признаку.

Таблица 1

Индукция МКС (%) in vitro в зависимости от генотипа Т. aestivum, вида _Сахаров и консистенции среды MS_

Сорт, гибрид Fi Агаризированная Жидкая

сы г м с г м

Лада 0,00 0,00 0,45 0,21 0,67 1,34

Амир 0,50 0,56 lL57 1,00 1,14 2,84

Виза 1,25 1,78 3,42 2,35 2,98 3,51

Среднее по сортам 0,58 0,78 1,81 1Д9 1,60 2,56

Виза х Амир 0,00 0,00 0,35 0,00 0,20 0,75

Тасос х Лада 1,23 2,37 0,89 1,78 5,08 3,52

Саратовская 68 х Broa 0,00 1,21 4,43 0,40 3,14 7,12

Тулайковская 10 х Тасос 0,78 0,31 2,64 3,12 1,56 3,15

[(Саратовская 68 х Bii3a)Fi х (Тулайковская 10 х Tacoc)Fi] 3,54 5,12 7,23 4,21 6,84 11,24

[(Виза х Amhp)Fi х (Тасос х Лада^П 0,00 0,48 1,62 0,98 1,75 3,07

Среднее по гибридам 0,93 1,58 2,86 1,75 3,10 4,81

НСРо.5 1,42 . 2,55

' - эталон сравнения; с - сахароза (50 г/л); г - глюкоза (50 г/л); м - мальтоза (50 г/л).

Холодовая предобработка колосового материала в течение 4 суток при температуре 6°С до процедуры эксплантации с последующим применением метода кондиционирования среды совместным культивированием семяпочек в отношении 1 пыльник к 2 завязям, в комплексе способствовало увеличению индукционной частоты гаплопродукционного процесса в среднем по Fi Т. aestivum на 44,3 %, в сравнении с отсутствием таковых (рис. 1). В данном случае у простого гибрида (Виза х Amhp)Fi частота МКС возросла с 2,64 % до 7,81 % и у сложного гибрида [(Саратовская 68 х Bma)Fi х (Тулайковская 10 х Tacoc)Fi]F, - с 9,23 % до 15,38 %.

В целях оптимизации метода андрогенеза были установлены солевой состав среды и концентрация 2,4-Д, наиболее эффективно влияющие на увеличение частот индукции эмбриоидов и морфогенного каллуса. Интенсивность эмбриоидогенеза в пересчете на 100 инокулированных пыльников на средах MS и 190-2 была одинаковой: 5,2 шт. и 5,6 шт., соответственно (табл. 2). Наименьшая степень генотипической вариации (43,8 %) наблюдалась на среде 190-2, на средах Blaydes и Nö коэффициенты эмбриоидогенеза (отношение частот индукции эмбриоидов к частотам каллусогенеза in summa) были несущественными. Наибольший процент прямого эмбриоидогенеза в среднем по Fi Т. aestivum отмечен на среде

состава 190-2 при концентрации 2,4-Д в 1,5 мг/л (5,6 %); коэффициент эмбриоидогенеза составил 1,5. Дальнейшее возрастание концентрации 2,4-Д приводило к увеличению доли суммарного каллусогенеза (рис. 2).

Рис. 1. Частоты новообразований на жидкой среде Мв от комплекса процедур, в среднем по генотипам: гипотермальное воздействие (6°С) и кондиционирование совместным культивированием семяпочек (1:2) Эффективность (%) рассчитана к контролю (0-фактор)

Таблица 2

Влияние солевого состава сред при концентрации 2,4-Д в 1,5 мг/л на индукцию _эмбриоидов (%) in vitro_

Гибрид Среда

MS Blaydes N6 190-2

Виза х Амир 0,8±0,4* 0,0 1,5±1,1* 2,б±0,4

Тасос х Лада 3,5±0,9 0,2±0,4 0,00 4,5±1,1

Саратовская 68 х Виза 7,2±1,2 2,1±0,6 3,5±1,5 6,5±1,3

Тулайковская 10 х Тасос 3,3±0,8* 0,0 2,4±0,9* 5,1±0,9

[(Саратовская 68 х Виза)Р] х (Тулайковская 10 х ТасосМ 11,2*2,1 4,7±1,7 6,8±1,3 9,2±1,5

в среднем 5,2±1,2 1,4±1,1 2,8±1,2 5,6±1,1

СУ, % 79,5 147,9 92,1 43,8

Примечание: *- разница достоверна при Р<0,05

Введение аминокислот глютамина и гистидина по 10 мг/л в среду 190-2 способствовало увеличению доли проявления положительных эффектов, частота индукции прямого эмбриоидогенеза в среднем возросла с 5,4 % до 11,8% (рис. 3).

Наибольший процент регенерации хлорофиллоносных гаплоидов у F¡ Т. aestivum наблюдали при введении в жидкую среду MS фитогормонов ГК и АБК в концентрациях по 0,50 мг/л (геометрическое среднее составило 12,5 % и 5,3 %, соответственно), при комплексном их применении (0,50 мг/л и 0,25 мг/л, соответственно) эффективность гаплопродукции возросла до 19,9 %.

Применение комплекса оптимизационных дополнений способствовало увеличению общей эффективности гаплопродукционных процессов in vitro и нормальной регенерации хлорофиллоносных гаплоидов у F¡ Т. aestivum относительно исходной процедуры (эталон сравнения) по индексу (Es%) качественной оценки эффективности изменений Маршалла-Эджворта-Боули (расчет по Emden, 2008) на 156,8 % (табл. 3).

Рис. 2. Морфогенез новообразований на жидкой среде 190-2 Рис. 3. Частота эмбриоидогенеза на жидкой среде 190-2

в зависимости от концентрации 2,4-Д (в среднем по Т. аейіїтт) (2,4-Д, 1,5 мг/л) в зависимости от введения аминокислот

Таблица 3

Эффективность гаплопродукциониых процессов для исходного и оптимизированного метода аидрогенеза Fj Т. aestivum in vitro

Гибрид Р] Прямой эмбриоидогенез, % Регене эация, % Е,,%

MS op/-MS

Ind-MS' opt-190-2 Ch ЛЬ Кг Ch ЛЬ Кг

Визах Амир 0,0 9,4 0,7 3,9 0,2 21,6 5,2 4,2 88,3

Тасос х Лада 1,2 14,2 0,0 3,8 0,0 18,2 5,1 3,2 44,4

Саратовская 68 х Виза 0,0 10,5 0,0 5,8 0,0 25,3 5,9 4,3 74,4

Тулайковская 10 х Тасос 0,8 6,5 0,0 3,7 0,0 15,7 2,8 5,6 35,7

П 0,9 9,8 0,0 4,2 0,0 19,9 4,6 4,2 56,8

* 1ги1 - индукционная среда (эталон сравнения); ор1 - оптимизационные дополнения в комплексе для данного типа среды; Ск -хлорофиллоносные гаплоидные регенеранты и ЛЬ - абнормальная регенерация в сумме: неморфогенный каллусогенез, альбиносы, ризо- и геммогенез; Кг - коэффициент нормальной регенерации; II - геометрическое среднее; £,,% - индекс качественной оценки эффективности изменений Маршалла-Эджворта-Боули.

Оптимизация метода гаплопродюсера Z. mays на основе межсортовых гибридов F¡ Т. aestivum

В результате изучения методов опыления гибридов F¡ Т. aestivum пыльцой линий Z. mays в условиях искусственного климата было выявлено, что наибольшей эффективностью и оперативностью обладает твелл-метод в сравнении с методом принудительного опыления, повторное опыление через 1 сутки способствует увеличению образования гаплопродюсированных эмбрионов. Изучение смешанных систем показало, что частоты гапло-эмбриогенеза могут быть повышены при использовании смеси пыльцы линий Z mays, обладающих различной степенью гаплоиндукции для неродственных гибридных генотипов Т. aestivum. При этом проявление аддитивного эффекта объясняется нивелированием степени генотипической реакции гибридов на инконгруэнтное опыление и оплодотворение (табл. 4 и 5). Наибольшее суммарное действие (26,4 %, коэффициент вариации 37,4 %) относительно прочих систем отмечено при опылении смесью пыльцы Z. mays (КР 935/86) и Е. mexicana spp. в объемном отношении 1:1, имеющие следующие самостоятельные гаплоиндукционные свойства: 22,8 % (Cv = 31,5 %) и 6,9 % (Cv = 45,2 %), соответственно.

При использовании смешанных систем гаплопродюсирования у F¡ Т. aestivum наблюдается проявление достоверных реципрокных эффектов, наибольшее степенное значение различий в гаплопродукции отмечено у гибридов (Тулайковская 10 х Broa)Fi и (Виза х Тулайковская 10)Fb -1,0 %. В свою очередь разность значений накопленной энтропии в норме и при измененных физиологических состояниях, в частности вызванных влиянием фитогормональных комплексов, может быть использована для выделения типов реакций, определяющих количественно-качественные характеристики изменений в системе от приложенных воздействий (Zar, 1999). Вычисление коэффициентов и эффектов смещения в анализе сопряженных признаков проводили с преобразованием индексов энтропии Шеннона-Винера (Weaver, Shannon, 1949) по натуральному логарифму для выделения цензурированной и несмещенной информации (расчет по Pielou, 1966). Анализ специфичности позволил распределить гибридные генотипы в 3 группы преобладающих эффектов (синергетические, аддитивные и антагонистические) на инконгруэнтное опыление и применение смеси 2,4-Д (100 мг/л) и ГК (75 мг/л) от предстимуляции колосового материала эпибрассинолидом (0,00025 %) (рис. 4). Метод ортогональной регрессии частот положительных типов реакций (синергетических и аддитивных) гапло-эмбриогенеза к дифференциации позволил распределить сорта по преобладающему типу в 4 группы (рис. 5).

Особо ценными являются следующие группы регрессии: I группа (морфолаксный тип), характеризующаяся высокой частотой проявления положительных типов взаимодействий родительских геномов в гибридных генотипах, что приводит к увеличению как общего количества гаплоидных эмбрионов, так и степени их дифференциации (сорта Амир и Виза);

Таблица 4

Влияние методов опыления на результативность гаплопродюсировакия /у Т. аеаііуит - Z іиау.г (КР 935/86), искусственный климат

Гибридологические показатели принудительный твелл Критерий коэффициента асимметрии Мардиа Ьі.а (Р05)

однократный двукратный

x±Sx V±Sv, % x±Sx V±Sv, % x±Sx V±Sv, %

завязываемость гаплопродюсированная, % 52,4±4,2 82,3±4,8 56,4±4,7 71,5±4,1 56,6±4,7 68,8±4,0 0,34 (0,41)

гапло-эмбриогенез общий, % в т.ч. дифференцированный, % 12,0±0,4 6,4±0,2 50,8±2,9 57,8±3,3 16,0±0,3 9,1±0,9 35,6t2,l 71,4±4,1 22,8±0,7 14,7±0,7 31,5±1,8 38,8±2,3 79,55 (0,02) 91,05 (0,44)

дифференциация, % 54,4±4,4 76,3±4,4 55,9±4,5 52,2±3,0 64,3±2,4 26,5±1,5 92,18(0,05)

Таблица 5

Эффективность гяпло-эмбриогенеза в смешанных системах гаплопродюсирования fi Г. aestivum - Z іялуж - £ mexicana spp._

Гибрид СМ-7 КР 935/86 Е. mexicana spp. Міх 1:1К mexicana spp. + п, %"

СМ-7 КР 935/86

x±Sx Cv, % x±Sx Cv, % x±Sx Cv, % icfcSx Cv, % x±Sx Cv, %

Тулайковская 10 х Виза (А) 2,0±0,5 67,6 25,5±1,4 30,6 6,0±0,5 54,3 7,8±0,5 58,5 28,3±1,1 47,2 1,0"

Виза х Тулайковская 10 (В) 3,3±0,4 60,4 23,6±0,8 19,5 6,7±0,5 55,7 7,5±0,5 56,2 25,6±1,2 38,4

(В-А) 1,3" 7,2* 1,9" 11,1" 0,7* 1,4 0,2 2,3 2,7* 8,8'

Эстер х Виза (С) 14,3±1,б 55,7 20,1±0,5 12,4 7,8±0,5 24,7 20,6±1,7 59,6 22,7±1,0 23;6 0,8*

Виза х Эстер (О) 14,4±1,6 55,6 21,2±0,4 10,9 8,9±0,5 27,9 21,4±1,7 50,2 25,5±1,1 37,4

0Э-С) 0,1 0,1 1,1" 1,5 1,1' 3,2' 0,8" 9,4" 2,8* 13,8*

Саратовская 68 х Тасос (Е) 1,4±0,5 21,2 26,9±0,3 6,7 4,6±0,4 34,2 5,7±0,4 30,1 32,9±1,3 32,6 0,4*

Тасос х Саратовская 68 (1?) 1,1±0,5 22,6 26,6±0,2 4,0 4,5±0,4 33,1 4,9±0,3 38,2 30,0±1,3 22,1

(Е-П 0,3' 1,4 0,3' 2,7 0,1 1,1 0,8' 8,1' 2,9* 10,5'

среднее по гибридам 6,4±0,3 55,3 22,8±0,7 31,5 6,9±0,5 45,2 12, 1±0, 6 44,3 26,4±0,6 37,4 -

Общий (/) 3,24 3,64 2,15 2,45 3,78 -

Реципрокный СЛ 0,25 0,21 0,38 0,29 0,23 0,37

НСР05 = 0,36; НСР05 = 0,60 - доля фактора А (генотип гибрида) и В (генотип гаплопродюсера);

НСРоз = 0,60 - доля фактора С (смесь пыльцы гаплопродюсера) и взаимодействий; Р = 1,25 (точность опыта), п, >50;

* - реципрокные различия достоверны на 5 % - ном уровне значимости; ** - степенное значение реципрокных эффектов.

IV группа (качественный тип), характеризующаяся факультативным проявлением положительных эффектов на увеличение степени дифференциации (сорт Тасос).

-t-Z. mays КР 935Й6 ■ £. mejicana ~s~Z.mtp КР935ЙЄ

Иїобоп —Линейный (¿тар КР S3V&6 - Е талсапа)

■ —Линейный (Z.majsKPOTSe)

Mí «сортовые Гибриды

1 2 3 4 5 6 7 8

Рис. 4. Распределение частот гапло-эмбриогенеза и степени дифференциации от предобработки эпибрассинолидом и гормоностимуляции у Fi Т. aestivum, где: Sin - синергетические взаимодействия 2 - Амир х Тасос, 3 - Эстер х Амир; 4 - Эстер х Тасос; Add - аддитивные взаимодействия 1 - Амир х Виза; 5 - Эстер х Виза; 8 - Амир х Лада;

Ant - антагонистические взаимодействия 6 - Эстер х Лада; 7- Амир х Эстер

Рис. 5. Ортогональная регрессия функций энтропии гапло-эмбриогенеза (Ч^ь) к степени дифференциации (сРМк+) у родительских форм в смешанной системе гаплопродюсеров

Сорт, № ^Sin+Add) /(Ant) W-, % ÏMk+, %

1. Амир (I) 0,25 0,06 0,61 0,82

2. Эстер (Ш) 0,19 0,13 0,46 0,46

3. Лада (II) 0,06 0,05 0,10 0,74

4. Тасос (IV) 0,13 0,00 1,00 0,37

5. Виза (I) 0,13 0,00 1,00 0.78

mХ5Г 0,15 0,05 0,61 0.63

Таким образом, для метода гаплопродюсера суммарная эффективность оптимизационных дополнений (предстимуляция колосового материала гибридных генотипов эпибрассинолидом (0,00025 %) за 3-5 суток до опыления, накопительный твелл-метод опыления смесью пыльцы линий Z. mays (КР 935/86) и Е. mexicana spp. (1:1) и последующая стимуляция 2,4-Д (100 мг/л) и ГК (75 мг/л) в первые трое суток и на 5-6 сутки после опыления) относительно исходной процедуры (принудительный метод опыления - Z. mays (КР 935/86) и стимуляция смесью 2,4-Д (100 мг/л) и ГК (75 мг/л) в первые трое суток после опыления) по гапло-эмбриогенезу составила 327,0 % и степени дифференциации - 161,4 % (по индексу качественной оценки Маршалла-Эджворта-Боули). Степень генотипической вариации данных признаков снизилась с 32,8 % до 18,8 % и с 48,3 % до 34,4 %, соответственно.

Эффективность и сравнительная оценка методов создания гаплоидов на базе межсортовых гибридов F¡ Т. aestivum

Анализ уровней гаплопродукции F¡ Т. aestivum позволяет установить, что основными преимуществами оптимизированного метода гаплопродюсера

Z. mays в сравнении с оптимизированным методом андрогенеза в культуре пыльников от vitro являются: низкий процент абнормальной регенерации (в 3,8 раза), высокий выход хлорофиллоносных гаплоидных регенерантов (в 6,5 раза) и их высокая выживаемость (в 2,5 раза).

Применение метода ортогональной регрессии к выделившимся гибридам по степени отзывчивости к оптимизированным методам позволило выделить 4 группы гибридов, что предполагает их различные направления использования в биотехнологической практике (рис. 6). В I группу, особо ценную (высокий выход гаплопродюсированных и андроклинных регенерантов), вошли гибриды Fi: (Виза х Амир), (Тасос х Лада), (Тулайковская 10 х Виза) и (Эстер х Виза). Вторая группа (высокая эффективность метода андрогенеза) представлена следующими гибридами F): (Саратовская 68 х Амир), (Виза х Лада) и (Тулайковская 10 х Тасос). В III группу (низкая эффективность методов андрогенеза и гаплопродюсера) вошел гибрид (Тулайковская 10 х Эстер )Fb IV группа (высокая эффективность метода гаплопродюсера) представлена гибридами Fi: (Эстер х Тасос) и (Амир х Эстер).

Рис. 6. Уровень гаплопродукции Fi Т. aestivum для оптимизационных методов андрогенеза в культуре пыльников и гаплопродюсера in vitro

о ±—'-—■—-.-1->-■-

22 27 32 37 42 47

метод гаплопродюсера, П %

I группа - особо ценная (высокий выход гаплопродюсированных и андроклинных хлорофиллосодержащих регенерантов): 1 - (Виза х Амир); 2 - (Тасос х Лада); 3 -(Тулайковская 10 х Виза); 4 - (Эстер х Виза).

Многофакторный дисперсионный анализ частот индукции гаплоидных регенерантов для оптимизированного метода гаплопродюсера в системе F¡ Т. aestivum - Z. mays - Е. mexicana позволяет установить, что в 43,6 % всех случаев на результативность оказывали влияние методы опыления и фитогормональные комплексы, в 20,4 % - генотипы галлопродюсеров и их смеси пыльцы, в 36,0 % - генотип донорских растений. Это позволяет рекомендовать метод гаплопродюсера Z. mays с разработанными оптимизационными дополнениями, как наиболее эффективный, при создании диплоидизированных гаплоидных линий Т. aestivum в независимости от исходного генотипа.

Характеристика диплоидизированных гаплоидных линий Т. аеБйтт по комплексу хозяйственно-полезных признаков

В результате изучения ДГ-линий С1 яровой пшеницы в условиях искусственного климата было установлено, что показатели основных элементов продуктивности находятся на уровне родительских форм, а в некоторых случаях превосходят их. Высота растений ДГ-линий в среднем была ниже на 8,6 см, а степень озерненности колоса выше на 7,9 % родительских сортов, т.е. наблюдается проявление как положительных, так и отрицательных трансгрессий в наследовании хозяйственно-полезных признаков (табл. 6). При этом сравнение коэффициентов вариации значений морфологических признаков и элементов структуры продуктивности показывает, что их варьирование у потомств удвоенных гаплоидных регенерантов (С[) ниже в 1,5-2 раза, чем степень изменчивости тех же признаков у родительских форм. При этом вариабельность признаков: высота растения, длина колоса, число колосков и зерен в колосе, и, соответственно, озерненность колоса, а так же масса зерна с колоса и 1000 зерен, между семьями удвоенных гаплоидов, в свою очередь, значительно выше, чем внутрисемейная вариабельность тех же признаков у ДГ-линий, образующих эти семьи. Наибольшая степь вариации отмечена по массе зерна с колоса от 29,1 % в семье ДГ-линий, полученной на базе гибрида (Эстер х Тасос), до 37,6 % в семье ДГ-линий (Эстер х Виза).

В результате изучения ДГ-линий (Сз - С4) в двух пунктах испытания в 2010-2011 гг. установлено, что в качестве приема повышения точности и надежности их оценки по комплексу хозяйственно-полезных признаков следует проводить испытание и отбор лучших из них в ранних регенерациях (табл. 7). Оценка ДГ-линий с применением метода ортогональной регрессии показателя Пусс (%), позволяющего учитывать одновременно уровень и стабильность урожайности сорта (Неттевич, Моргунов, 1985), обеспечивает более точное дифференцирование семей и выделение адаптивных к конкретным почвенно-климатическим условиям сестринских линий (рис. 7а). В данном случае наиболее ценной является I группа ортогонального распределения, включающая 15 ДГ-линий со средним уровнем продуктивности выше, чем у стандартного сорта Лада на величину НСР, и показателем Пусс на уровне и выше стандарта. Распределение ДГ-линий в классах не нарушает нормальности в оценке по критерию согласия Шапиро-Уилка (IV), что при их анализе позволяет выявить индивидуальность комбинаций скрещивания (рис. 7Ь). В результате оценки семей ДГ-линий по индексу интегральной оценки продуктивности (ИИОП) установлено, что их селекционная ценность определяется рекомбинационной способностью исходных форм. В большинстве случаев средняя продуктивность семей ДГ-линий была выше лучшего родителя и стандартного сорта. Низкая рекомбинационная способность отмечена только в комбинации (Эстер х Тасос). Наибольшее число высокопродуктивных ДГ-линий создано на базе гибрида (Виза х Амир^] - 9,3 % (табл. 8).

Таблица 6

Характеристика ДГ-линий (CQ Т. aestivum и ні семей в сравнении с родительскими формами в условиях искусственного климата

ДГ-линия, сорт Высота растений, см Длина колоса, см Число в колосе, шт. Озерненность, % Масса, г

колосков зерен зерна с колоса 1000 зерен

Н00806/5 (Эстер х Тасос) 69,1±0,6 10,2±0,1 20,0±0,2 30,0±0,3 50,0±0,7 0,80±0,02 28,67±0,50

Размах в семье (max - min) 69,1-56,0 10,3-8,7 20,0-15,7 33,2-27,0 62,2-50,0 0,93-0,57 28,67-24,33

Cv(D,% * / Cv(n,% 4,5 / 12,1 3,4/6,7 5,0 /19,6 5,0/10,7 7,0 /12,5 12,5/29,1 8,7/16,4

H00206/5 (Эстер x Виза) 45,0±0,5 10,0±0,1 17,5±0,2 46,0±0,2 87,6±0,9 0,66±0,02 17,45±0,42

Размах в семье (max - min) 51,6-37,4 10,8-9,7 20,6-17,5 53,7-34,0 88,2-61,3 1,08-0,41 29,11-17,45

CV(1),% / CV(D,% 5,6/11,8 3,0/6,1 5,7/16,4 2,2 /17,3 5,1/15,5 15,2/37,6 12,2/17,8

H00306/5 (Виза x Амир) 50,3±0,6 9,5±0,1 18,7±0,1 31,7±0,2 56,5±0,5 0,92±0,02 31,65±0,49

Размах в семье (max - min) 56,5-41,0 10,8-9,0 21,0-16,5 31,7-19,5 56,5-47,0 0,92-0,52 36,65-25,17

Cv(i),% / Cv(fb% 6,0/10,8 4,7 / 7,9 2,7/18,5 3,2/24,4 4,4/20,9 10,6/31,9 7,9/15,1

H00706/5 (Виза x Лада) 62,2±0,7 11,5±0,1 16,5±0,3 46,0±0,3 93,0±1,0 l,10t0,01 26,91±0,60

Размах в семье (max - min) 74,2-58,3 11,5-11,0 19,5-16,5 55,7-40,0 94,9-77,1 1,25-0,68 26,91-19,23

Cv(i),% / Cv(rb% 5,7 / 13,6 2,2/5,1 9,0 /17,3 3,3 /12,0 5,4 /14,9 9,1/33,7 11,6/14,8

среднее по ДГ-линиям 56,7 10,3 18,2 38,4 71,8 0,88 25,67

Эстер 65,6±1,1 10,2±0,2 19,7±0,5 36,7±0,4 62,1±1,2 0,86±0,03 31,30±1,05

Cv, % 7,6 6,3 12,7 6,7 8,0 22,7 15,2

Виза 57,2±1,0 7,6±0,1 17,2±0,4 33,3±0,3 64,5±1,2 0,73±0,05 17,65±0,58

Cv, % 9,6 6,6 11,6 6,7 8,3 21,2 14,2

Тасос 57,4±1,0 8,4±0,2 16,5±0,4 31,6±0,5 47,8±1,1 0,64±0,06 22,47±0,64

Cv, % 8,7 6,6 12,1 7,0 7,7 26,3 12,3

Амир 72,1±1,2 9,7±0,2 19,1±0,5 42,3±0,5 73,8±1,3 1,11±0,05 33,71±0,92

Cv, % 8,3 7,2 13,1 5,3 7,9 17,7 13,3

Лада 74,4±1,3 9,4±0,2 19,0±0,6 40,6±0,4 71,3±1,4 0,78±0,05 27,21±0,87

Cv, % 8,7 6,9 13,2 6,6 8,8 19,0 14,0

среднее по сортам 65,3 9,1 18,3 36,9 63,9 0,82 26,47

НСРо,5 3,2 1,1 2,4 3,3 6,2 0,13 2,5

* Су(1>,% - коэффициент вариации признака у ДГ-линии, Су((),% - внутрисемейная вариация признака у ДГ-линий.

Таблица 7

Продуктивность семей дигаплоидных линий (С] - С4) Т. aestivum, 2010-2011 гг.

Сорт, комбинация скрещивания Число линий, шт. Продуктивность, г/м* Среднее

ГБС РАН «Снегири», 2010 г. МосНИИСХ «Немчиновка»

2010 г. 2011 г.

Лада (ср. стандарт) - 291,0 324,0 248,0 287,7

Эстер х Виза 5 264 - 206* 236,4 343 - 257 280,4 254 - 148 199,4 287.0-203.3 238,7

Эстер х Тасос 4 320 - 264 287,0 417-365 392,8 330 - 282 302,0 355.3 -306.3 327,2

Амир х Эстер 5 327 - 292 312,8 389-339 367,8 292 - 235 264,6 336.0-291.7 315,1

Виза х Амир 5 355 -321 340,4 415-381 399,2 327 - 282 308,0 359.0-336.3 349,2

Виза х Лада 5 244- 189 212,4 367-301 328,6 283 - 265 275,8 280.7-261.0 272,3

Тасос х Лада 5 309-281 295,6 358 - 324 341,2 330 - 268 293,0 327.7-299.0 309,9

Саратовская 68 х Амир 4 282 - 265 273,3 350-297 318,8 277 - 248 260,0 297.3-273.3 284,0

Тулайковская 10 х Виза 4 366 - 302 328,8 415-339 378,5 312-240 268,0 364.3 -293.7 325,1

Тулайковская 10 х Эстер 5 319-259 282,8 414-333 377,8 329 - 258 291,8 353.7-287.3 317,5

Среднее по пунктам - 285,0 348,0 268,6 -

НСРо.5 - 21,05

* в числителе - размах продуктивности lim (max - min) ДГ-линий в семье; в знаменателе - средняя продуктивность ДГ-линий в семье.

Рис. 7. Распределение ДГ-линий (Сз и С4) Т. аг^Фтт по частотам Пусс (а) и ортогональная регрессия относительно уровня продуктивности, г/м2 (Ь), 2010-2011 гт.

В результате изучения ДГ-линий в Одинцовском (Московский НИИСХ «Немчиновка») и Истринском (отдел отдаленной гибридизации «Снегири» ГБС им. Н.В. Цицина РАН) районах Московской области в 2010-2012 гг. по сравнительной оценке были выделены 10 наиболее продуктивные ДГ-линии,

имеющие показатель Пусс на уровне лучшего современного сорта Злата (табл. 9). Средняя урожайность ДГ-линий в конкурсном сортоиспытании в 2012 г. составила 43,5 ц/га, у стандартного сорта Лада - 37,6 ц/га.

Таблица 8

Индекс интегральной оценки продуктивности исходных форм Т. ааНтт с _использованием линий диплоидизированных гаплоидов, 2011 г._

Комбинация скрещивания ДГ-линии1 высокопродуктивные, % Средняя продуктивность линий относительно (%) ИИОП2, %

лучшего родителя стандартного сорта

Эстер х Виза 0,0 72,9 80,2 76,6

Эстер х Тасос 4,7 110,6 121,8 116,2

Амир х Эстер 0,0 93,0 106,9 100,0

Виза х Амир 9,3 108,1 124,2 116,2

Виза х Лада 0,0 111,3 111,3 111,3

Тасос х Лада 2,3 118,2 118,2 118,2

Саратовская 68 х Амир 0,0 91,2 104,8 98,0

Тулайковская 10 х Виза 0,0 112,1 108,1 110,1

Тулайковская 10 х Эстер 4,7 107,0 117,7 112,4

- Высокопродуктивная линия - ДГ-линия яровой пшеницы, превосходящая по урожайности стандартный сорт более 20 % (процент линий рассчитан от общего числа испытанных ДГ-линий - 41 шт.); 2 - ИИОП - индекс интегральной оценки продуктивности на основе гаплоидии определяли по методике Э.Д. Неттевича, В.Н. Чистяковой и В.П. Смолина (1997).

На основании проведенной оценки по комплексу лимитирующих признаков в условиях Центрального Нечерноземья выделена ДГ-линия 8-21 [(Саратовская 68 х Виза)р1 х (Тулайковская 10 х Тасос^]?], характеризующаяся сочетанием крупного зерна (42,0 г) и содержанием клейковины в муке (49,8 %) в сравнении с другими ДГ-линиями. По сочетанию высокого уровня продуктивности и хорошими хлебопекарным качествам выделены наиболее ценные ДГ-линии: Н00706/1 и Н00706/4, созданные на базе гибридной комбинации (Виза х Лада), уровень урожайности которых составил - 5,26 т/га и 5,27 т/га, масса зерна с колоса -1,36 г и 1,54 г, содержание белка в зерне - 16,45 % и 16,51 %, клейковины в муке - 37,2 % и 37,4 %; обладающие качеством клейковины ИДК - 75 ед. шк. и 77 ед. шк., уровнем седиментации - 11,0 мл и 10,4 мл. Хлебопекарные качества - общий балл стандартной подовой выпечки составил 4,5 и цвет мякиша - кремовый (табл. 10). Сестринские ДГ-линии Н00706/1 и Н00706/4 обладают эректоидной формой расположения листовой пластинки, что является косвенным признаком засухоустойчивости у яровой мягкой пшеницы.

Данные ДГ-линии яровой пшеницы проходят дальнейшую оценку в конкурсном сортоиспытании и вовлечены в селекционный процесс в качестве источников лимитирующих признаков.

і » г

\ Я

- О

Зі

<"> ! У

ж о

о X

00 X

X ¡4

ъ 5

£ л

Урожайность, ц/га

Высота растения, см

Длина колоса, см

у, ^ о"

л ил

V» '

Число зерен в колосе, шт.

Масса зерна с колоса, г

а\

•ь.

¿о о

Масса 1000 зерен, г

Натура, г/л

Белок в зерне, %

* н

Ы (» О &1

П в

г §

л. ■

Содержание клейковины в муке, %

Качество клейковины, ИДК, ед. шк.

о ■ь. '

оо

V» '

о .

ІО

V *

Седиментация, мл

§ ю ■

Альвеограф (упругость, мм/

упругость к растяжению, мм)

(О

о\

Удельная работа деформации теста, эрг

Таблица 10

Характеристика хлебопекарных качеств муки наиболее урожайных ДГ-лнний _Т. ааліуит, 2012 г._

Фаринограф Стандартная выпечка

разжижение, ед. ф. формовой подовый

Сорт, ДГ-линии валориметр, ед. вал. впс, % объемный выход хлеба, см3 цвет мякиша, балл пористость, балл общий балл высота / диаметр, см

Лада (средний стандарт) 10 62 59,1 1090 4,5 4,5 5,0 0,62

Н00706/1 (Виза х Лада) 40 75 60,8 950 3,0 3,8 4,5 0,61

Н00706/3 50 71 60,5 940 3,0 3,5 4,0 0,54

Н00706/4 40 75 60,5 1000 3,0 3,8 4,5 0,59

С использованием метода гаплоидии из гибридной комбинации (Виза х Амир) создан новый сорт яровой мягкой пшеницы Лиза, сочетающий высокую урожайность (6,5-6,7 т/га) с устойчивостью к полеганию (высота соломины - 53-75 см), стабильно высоким качеством зерна и более высокой устойчивостью к основным листовым болезням сравнительно со стандартным сортом Лада, передан на Государственное сортоиспытание в 2011 г (табл. 11).

Таблица 11

Характеристика нового сорта яровой мягкой пшеницы Лиза, 2005-2012 гг.

Показатели Lim (max - min)

Урожайность в конкурсном сортоиспытании, т/га 5,73 - 3,27

Прибавка к среднему стандарту, т/га 2,1-0,40

Устойчивость к полеганию, балл 9

Высота, см 75 - 53

Поражение пыльной головней (искусственный фон), % 1,2-0

Поражение твердой головней (искусственный фон), % 12,2-7,5

Поражение бурой ржавчиной, % 40-20

Содержание клейковины в муке, % 36,4-30,9

ИДК, ед. шк. 82-56

Сила муки, ед. а. 370-298

Объемный выход хлеба, см3 1190-970

Масса 1000 зерен, г 44,2-36,2

ВЫВОДЫ

1. На основании проведенных исследований установлено, что основными преимуществами метода гаплопродюсера Z. mays в сравнении с методом андрогенеза в культуре пыльников F; Т. aestivum in vitro являются: низкий процент абнормальной регенерации (в 3,8 раза), высокий выход хлорофиллоносных гаплоидных регенерантов (в 6,5 раза) и их высокая выживаемость (в 2,5 раза).

2. Выявлено, что оптимизированный метод андрогенеза в культуре пыльников F] Т. aestivum in vitro (холодовая предобработка колосового материала (6°С в течение 4 суток), жидкая индукционная среда 190-2, кондиционированная совместным культивированием гинецеев (1 : 2) и содержащая мальтозу (50 г/л), 2,4-Д - 1,5 мг/л, глютамин и гистидин по 10 мг/л; регенерационная среда MS, содержащая ГК - 0,50 мг/л и АБК - 0,25 мг/л), увеличивает выход нормально развитых хлорофиллоносных гаплоидных регенерантов в 1,5 раза относительно исходной процедуры.

3. Выявлено, что оптимизированный метод гаплопродюсера в системе F¡ Т. aestivum - Z. mays, включающий предстимуляцию колосового материала эпибрассинолидом (0,00025 %) за 3-5 суток до опыления, накопительный твелл-метод опыления смесью пыльцы Z. mays (КР 935/86) и Е. mexicana spp. (1:1) и двукратную гормоностимуляцию смесью 2,4-Д (75 мг/л) и ГК А3 (100 мг/л), увеличивает частоту образования гаплоидных эмбрионов в 3,3 раза и степень их дифференцированности в 1,6 раза.

4. Установлено, что гибриды F¡ Т. aestivum, полученные в скрещиваниях при использовании в качестве одной из родительской формы, сорта Саратовская 68, проявляют высокую степень отзывчивости к методу андрогенеза в культуре пыльников in vitro; сорта Амир - к методу гаплопродюсера Z. mays; сортов Виза и Тасос - комплексную гаплопродукционную способность к обоим методам, что определяет создание ДГ-линий методом гаплоидии с наибольшей степенью эффективности.

5. На основании проведенных исследований установлено, что дигаплоидные линии Т. aestivum (Ci - Сз) обладают высокой степенью генотипической и фенотипической однородности по морфологическим и биологическим признакам (г = 0,75±0,11). Степень варьирования количественных признаков в среднем в 2-2,5 раза ниже, чем у исходных родительских форм. На основании чего в качестве приема интенсификации селекционного процесса рекомендуется проводить отбор лучших семей и сестринских ДГ-линий в ранних регенерациях.

6. Использование метода определения рекомбинационной способности и селекционной ценности исходных форм по индексу интегральной оценки продуктивности ДГ-линий, превысивших по продуктивности стандартный сорт Лада, позволило выделить сорта: Виза, Амир, Эстер, Тасос, которые могут быть рекомендованы для вовлечения в биотехнолого-селекционный процесс.

7. На основании проведенной оценки по комплексу лимитирующих признаков в условиях Центрального Нечерноземья и высоким хлебопекарным качествам выделены лучшие ДГ-линии: Н00706/1 и Н00706/4, созданные на базе гибридной комбинации (Виза х Лада), уровень урожайности которых составил - 5,26 т/га и 5,27 т/га, масса зерна с колоса -1,36 г и 1,54 г, содержание белка в зерне - 16,45 % и 16,51 %, клейковины в муке - 37,2 % и 37,4 %; обладающие качеством клейковины ИДК - 75 ед. шк. и 77 ед. шк., уровнем седиментации - 11,0 мл и 10,4 мл, общий балл стандартной выпечки составил 4,5 и 4,5, соответственно. Данные линии

рекомендуются для вовлечения в селекционный процесс в качестве источников ценных признаков и дальнейшей оценки в конкурсном сортоиспытании.

8. С использованием метода гаплоидии из гибридной комбинации (Виза х Амир) создан сорт яровой мягкой пшеницы Лиза сочетающий высокую урожайность (6,5-6,7 т/га) с устойчивостью к полеганию (высота соломины - 53-75 см) и стабильно высоким качеством зерна и отличается повышенной устойчивостью к основным листовым болезням в сравнении со стандартным сортом Лада. Передан на Государственное сортоиспытание в 2011 г.

РЕКОМЕНДАЦИИ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ И СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКИ

1. В целях интенсификации биотехнолого-селекционного процесса Т. aestivum L. рекомендуется применять оптимизированный метод гаплопродюсера Z. mays L., предусматривающий накопительный твелл-метод опыления смесью пыльцы линий кукурузы, обладающих различными гаплопродюсирующими свойствами (для увеличения количественного выхода гапло-эмбрионов) и оригинальную схему гормоностимуляции, включающую предобработку эпибрассинолидом (для повышения степени их дифференцированности). Оценку и выделение лучших ДГ-линий Т. aestivum по комплексу хозяйственно-ценных признаков проводить в наиболее ранних регенерациях в различных агроклиматических условиях.

2. В качестве основного методического приема повышения эффективности гаплопродукционных процессов у гибридных генотипов при их создании целесообразно применять эколого-географический принцип подбора родительских пар. При создании диплоидизированных гаплоидных линий Т. aestivum следует использовать сорта Амир, Виза и Тасос, оказывающие значительное увеличение у гибридов степени отзывчивости к андроклинии и гаплопродюсированию в системах in vitro и обладающие высокой рекомбинационной способностью.

3. Использовать в селекции яровой мягкой пшеницы диплоидизированные гаплоидные линии Н00706/1 и Н00706/4, созданные на базе гибридной комбинации (Виза х Лада), в качестве комплексного источника лимитирующих признаков для условий Центра Нечерноземной зоны Российской Федерации.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Бурлуцкий В. А. Оптимизация биотехнологии массового производства дигаплоидизированного материала in vitro яровой мягкой пшеницы в системе гаплопродюсера Zea mays L. / Бурлуцкий В.А. // «Аграрная Россия» научно-производственный журнал, № 1,2012, с. 35-40.

2. Бурлуцкий В.А. Сравнительная оценка гаплоиндукции в системах Triticum aestivum L. - Zea mays L. и Triticum aestivum L. - Euchlena mexicana L. / Бурлуцкий B.A. // «Плодоводство и ягодоводство России», Том XXXIV, часть 1, посвященный 125 лет со дня рождения Н.И. Вавилова, Москва, 2012, с. 137-140.

3. Бурлуцкий В.А. Характеристика диплоидизированных гаплоидов яровой мягкой пшеницы по комплексу хозяйственно-полезных признаков / Давыдова Н.В., Бурлуцкий В.А. // «Плодоводство и ягодоводство России», Том XXXIV, часть 1, посвященный 125 лет со дня рождения Н.И. Вавилова, Москва, 2012, с. 220-226.

4. Бурлуцкий В.А. Фитогормоностимуляции гаплоидного эмбриогенеза Triticum aestivum L. в системе гаплопродюсера Zea mays L. / Бурлуцкий В.А. // «Достижения и перспективы научного обеспечения агропромышленного комплекса Центрального Региона России»: сборник материалов научно-практической конференции, посвященной 80-летию Московского НИИСХ «Немчиновка», Немчиновка, 2012, с. 114-118.

Отпечатано с готового оригинал-макета

Формат бЬх84'/]б. Усл. печ. л. 1,4. Тираж 100 экз. Заказ 452.

Издательство РГАУ - МСХА 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44 Тел.: (499) 977-00-12, 977-26-90,977-40-64

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Бурлуцкий, Валерий Анатольевич, Немчиновка

ГНУ МОСКОВСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА «НЕМЧИНОВКА»

04201363383

На правах рукописи

Бурлуцкий Валерий Анатольевич

ПОЛУЧЕНИЕ Д И ГА 1IЛ О ИДИ 3 И РО ВАНН Ы X ЛИНИЙ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ {ТШПСиМАЕ8Т1УиМЬ.) И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИХ В СЕЛЕКЦИОННОМ ПРОЦЕССЕ

Специальности:

06.01.05 - «Селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений»

03.01.06 - «Биотехнология (в т.ч. бионанотехнологии)»

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук

Давыдова Н.В. Научный консультант: кандидат сельскохозяйственных наук

Молканова О.И.

Немчиновка - 2013

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА I. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ГАПЛО-БИОТЕХНОЛОГИЯ КАК СРЕДСТВО ИНТЕНСИФИКАЦИИ ГЕНЕТИКО-СЕЛЕКЦИОННЫХ РАБОТ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ (TRITICUM AESTIVUM L.) (Обзор литературы) 8

1.1 Яровая мягкая пшеница (Т. aestivum L.) в Центральном регионе

Нечерноземной зоны Российской Федерации........................................8

1.2 Гапло-биотехнологии: современное состояние.........................19

1.3 Метод андрогенеза в культуре пыльников Т. aestivum L. in vitro ... 23

1.4 Гаплопродюсирование в системах Т. aestivum L. - Zea mays L.....34

1.5 Сравнительная оценка и эффективность гапло-биотехнологий .... 45

ГЛАВА II. МАТЕРИАЛ, МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 47

2.1 Почвенно-климатические условия........................................47

2.2 Метеорологические условия в годы проведения опытов.............48

2.3 Материал и методика исследований.......................................50

ГЛАВА III. ОПТИМИЗАЦИЯ МЕТОДА АНДРОГЕНЕЗА В КУЛЬТУРЕ ПЫЛЬНИКОВ IN VITRO НА ОСНОВЕ МЕЖСОРТОВЫХ ГИБРИДОВ Fj Т. AESTIVUM L..................................................54

3.1. Компетенция микроспор F¡ Т. aestivum к андроклинному развитию

in vitro.......................................................................................54

3.2 Эффективность эмбриоидогенеза у F] Т. aestivum in vitro...........60

3.3 Регенерация гаплоидных растений в культуре пыльников F¡ Т.

aestivum in vitro............................................................................65

ГЛАВА IV. ОПТИМИЗАЦИЯ МЕТОДА ГАПЛОПРОДЮСЕРА ZEA MAYS L. НА ОСНОВЕ МЕЖСОРТОВЫХ ГИБРИДОВ Fj Т.

AESTIVUM L...............................................................................72

4.1 Роль развития кариопсис у гибридов F¡ Т. aestivum в системе

гаплопродюсера Z. mays.................................................................72

4.2 Влияние условий выращивания гибридов F¡ Т. aestivum на эффективность гаплоидного эмбриогенеза.........................................77

4.3 Сравнительная эффективность методов опыления в системе гаплопродюсера Т. aestivum. - Z. mays...............................................86

4.4 Гаплоиндукционная результативность в простых и смешанных системах F¡ Т. aestivum - Z. mays - Euchlena mexicana spp..........................93

4.5 Фитогормоностимуляции гапло-эмбриогенеза Т. aestivum..........105

ГЛАВА V. ОЦЕНКА И СРАВНИТЕЛЬНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ МЕТОДОВ СОЗДАНИЯ ГАПЛОИДОВ НА БАЗЕ МЕЖСОРТОВЫХ ГИБРИДОВ Fj Т. AESTIVUM L....................................................121

5.1 Сравнительная оценка андроклинных и гаплопродюсированных

индукционных процессов in vitro................................................... 121

5.2 Сравнительная эффективность методов создания гаплоидов .... 125

ГЛАВА VI. ХАРАКТЕРИСТИКА ДИПЛОИДИЗИРОВАННЫХ ГАПЛОИДОВ Т. AESTIVUM L. ПО КОМПЛЕКСУ ХОЗЯЙСТВЕННО-ПОЛЕЗНЫХ ПРИЗНАКОВ 129

6.1 Степень гомозиготности экспериментально полученных

диплоидизированных гаплоидных линий Т. aestivum...........................129

6.2 Продуктивность диплоидизированных гаплоидных линий Т. aestivum..................................................................................... 142

6.3 Сравнительная оценка морфо-биологических особенностей дигаплоидизированных линий Т. aestivum ........................................ 157

6.4 Урожайность дигаплоидизированных линий Т. aestivum в селекционном питомнике второго года............................................172

6.5 Качество зерна дигаплоидизированных линий Т. aestivum........180

6.6 Линии диплоидизированных гаплоидов Т. aestivum как доноры хозяйственно-ценных признаков................................................... 183

ВЫВОДЫ.........................................................................193

РЕКОМЕНДАЦИИ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ И СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКИ 195 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 197

ПРИЛОЖЕНИЯ 224

ВВЕДЕНИЕ

Производство зерна пшеницы в РФ служит основой всего продовольственного комплекса, является одной из самых крупных отраслей сельского хозяйства, и наряду с социальной его значимостью, как ценного и незаменимого повседневного продукта питания, имеет немаловажное значение и как финансовый инструмент (Алтухов, Васютин, 2002). При современном состоянии зернопроизводящего комплекса АПК требуются сорта яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.), обладающие стабильно высокой урожайностью и высоким качеством зерна, экологической устойчивостью, включающую устойчивость к биотическим и абиотическим стрессорам (Неттевич, 2001; Давыдова, 2011). Перспективы в интенсификации селекционного процесса Т. aestivum открывают методы биотехнологии в комплексе с гибридизацией и отбором (Чистякова, 2000; Шевелуха, 2002). Практический интерес, в частности представляет гаметная селекция в сочетании с гаплоидией (Жученко, 2010). Диплоидизация гаплоидов, создаваемых на основе гибридных генотипов, наравне с высоким формообразовательным процессом, обеспечивает фиксацию гомозигот и повышает эффективность отбора (Дубинин, Глембоцкий, 1967; Гуляев, 1996). Реализации потенциала гаплоидии у гибридов F¡ Т. aestivum препятствует отсутствие простых и надежных методов массового получения гаплоидов в независимости от влияния генотипа, что оказывает ограничение практики гапло-биотехнологии в селекции, и ставит на эмпирический путь работы (Орлов, 2001).

Цель исследований. Изучить и дать сравнительную оценку на примере межсортовых гибридов F¡ Т. aestivum L. факторам оптимизации методов андрогенеза в культуре пыльников и гаплопродюсера - линий кукурузы (Zea mays mays L.J in vitro и создать на их основе перспективные для селекции диплоидизированные гаплоидные линии.

Задачи исследований:

- провести сравнительный анализ эффективности оптимизированных методов андрогенеза и гаплопродюсера Z. mays в системах in vitro и дать оценку гаплопродукционной способности гибридов Fi и родительских сортов Т. aestivum для биотехнологической и селекционной практики;

их эффективности впервые выявлены на гибридах F/ Т. aestivum, созданных на базе сортов различного эколого-географического происхождения. Установлено, что проявление эффекта гетерозиса способствует повышению выхода гаплоидных хлорофиллоносных регенерантов при получении Fi Т. aestivum от родительских форм, обладающих различной отзывчивостью к андроклинии и гаплопродюсированию. Показано преимущество в практической значимости метода гаплопродюсера в системе F\ Т. aestivum -Z. mays в сравнении с методом андрогенеза в культуре пыльников in vitro за счет более высокого оптимизационного потенциала in summa по таким основным показателям, как: продолжительность индукции и регенерации гаплоидов, процент выхода абнормальных и хлорофиллоносных регенерантов, степень их выживаемости. Радикальным способом повышения эффективности метода гаплопродюсера является использование смесей пыльцы линий Z. mays, обладающих различными гаплоиндукционными свойствами и предстимуляция донорского колосового материала Fj Т. aestivum эпибрассинолидом.

На основе анализа компетенций к андроклинному развитию микроспор и гаплопродюсированию в системах in vitro у 20 реципрокных гибридов Fi Т.. aestivum и оценки по комплексу хозяйственно-полезных признаков ДГ-

линий, созданных на их базе, выделены лучшие гибридные комбинации и образующие их родительские сорта по сочетанию гаплопродукционной способности и селекционной ценности.

биотехнологии массового получения дигаплоидизированных линий яровой мягкой пшеницы в системе гаплопродюсера».

ГЛАВА I. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ГАПЛО-БИОТЕХНОЛОГИЯ КАК СРЕДСТВО ИНТЕНСИФИКАЦИИ ГЕНЕТИКО-СЕЛЕКЦИОННЫХ РАБОТ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ (ТШТ1СиМЛЕ8Т1УИМ I.)

(Обзор литературы)

1Л Яровая мягкая пшеница (Т. аеБйюит Ь.) в Центральном регионе Нечерноземной зоны Российской Федерации

Пшеница является одной из самых жизненно важных сельскохозяйственных культур; ежегодные посевные площади ее в мире составляют более 200 млн. га, созданный урожай с которых в 75% напрямую используется в пищу. В Нечерноземной зоне РФ по состоянию на 2007 год из 2073 тыс. га пшеницы преобладали посевы яровой пшеницы (Останина, Войтович, 2008)

Писарев В.Е. (1964) отмечал, что яровая пшеница в сравнении с озимой имеет ряд преимуществ: более короткий вегетационный период, что позволяет ей легче переносить климатические флуктуации, и при соответствующей агротехнике способна давать хорошие урожаи и на кислых супесчаных почвах, на которых озимая пшеница удается хуже. Милащенко Н.З. (1996) считает, что не только Центр, но и вся Нечерноземная зона РФ имеет потенциал урожайности пшеницы на уровне самого благоприятного для этого Северо-Кавказского экономического района. В месте с тем известно, что для успешной конкуренции сортов яровой мягкой пшеницы с озимыми в современных условиях необходимы более продуктивные сорта (Крупнов, 1995). При этом значительная роль в селекционной работе должна

отводиться не только повышению ее генетического потенциала урожайности, но и устойчивости к биотическим и абиотическим факторам среды.

В разнообразном комплексе факторов, обеспечивающих наилучшие условия развития яровой пшеницы в Нечерноземной зоне, важная роль принадлежит сроку сева, связь которой с продуктивностью отмечена в многих исследовательских работах (Князева, 1999). Это обуславливает самые ранние сроки сева в данной зоне среди прочих в РФ, что позволяет максимально использовать весеннее-зимние запасы влаги в почве (Носатовский, 1965; Песонен, 1980). При поздних сроках сева яровой пшеницы наблюдается снижение урожайности в не зависимости от погодных условий, что обусловлено, как снижением продуктивной кустистости, так и уменьшением числа колосков в колосе (Коновалов, 1981). Многолетние результаты исследований свидетельствуют о том, что за счет научно обоснованного применения минеральных удобрений и мелиорантов в засушливых условиях выращивания достигают 20-30 % прибавки урожайности, в условиях недостаточного увлажнения - до 30-50%, а в условиях достаточной влагообеспеченности - до 50-70% (Ягодин, Жуков, 2002). Действие полных минеральных удобрений отмечается положительно на увеличении длины колоса, числа зерен в нем, масса 100 зерен, т.е. основных элементах структуры, определяющих уровень продуктивности яровой пшеницы в Центральном Нечерноземье (Романова, Князева, Терещенкова, 2001).

Тем не менее, в комплексе мер по решению задачи, направленной на увеличение производства зерна яровой пшеницы в Центре Нечерноземной зоны РФ важное место занимает использование новых сортов, отвечающих требованиям современного производства. Первые работы по созданию сортов яровой мягкой пшеницы были развернуты под Ленинградом в СевероЗападном селекционном центре, под Москвой в Институте зернового хозяйства, на Шатиловской селекционной станции в Орловской области, на Красноуфимской селекционной станции в Свердловской области. Огромную

роль во внедрении яровой пшеницы в Нечерноземной зоне сыграл ВИР (Неттевич, 1976). На сегодняшний день в Государственном реестре селекционных достижений РФ, допущенных к использованию (по состоянию на 2010 г.) по Центральному региону Нечерноземной зоны, внесены 23 сорта, из которых более 30% составляют сорта селекции Московского НИИСХ «Немчиновка». Современные сорта яровой пшеницы позволяют получать в Центральном регионе России зерно достаточно высокого качества. В связи с чем, главным направлением в селекции, от которого зависит и будет зависеть перспектива возделывания яровой пшеницы в Нечерноземной зоне, связано, прежде всего, с повышением общего потенциала продуктивности данной культуры. Практика показывает, что именно это свойство во многом определяет уровень стабильности и качества зерна (Голик, 1986). В настоящее время селекция достигла больших успехов в направлении повышения потенциала продуктивности (6,5 - 8,0 т/га), в связи с чем дальнейшее повышение урожайности селекционеры связывают с созданием высокоинтенсивных сортов, способных отвечать большими прибавками урожая на дополнительные вложения в агротехнику, и пластичных сортов, способных обеспечивать получение достаточно высоких урожаев зерна в различные по агроклиматическим условиям (Пыльнев, 2001).

Следует отметить, что не зависимо от того, какими методами была создана исходная гибридная популяция в целях сортовыведения, центральное место в селекционной работе занимают гибридизация и отбор, т. е. «селекция в узком смысле». При выведении новых сортов важно найти правильный и эффективный способ получения исходного материала, из которого селекционер мог бы черпать формы для последующего отбора и выведения высокоурожайных сортов (Ремесло, 1977). Основой для создания нового сорта на любом этапе с�

Информация о работе

Бурлуцкий, Валерий Анатольевич
кандидата сельскохозяйственных наук
Немчиновка, 2013
ВАК 06.01.05

Диссертация

Получение дигаплоидизированных линий яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) и использование их в селекционном процессе - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Получение дигаплоидизированных линий яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) и использование их в селекционном процессе - тема автореферата по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы