Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Получение и цитогенетическое изучение гибридов тритикале с тетраплоидными пшеницами

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Получение и цитогенетическое изучение гибридов тритикале с тетраплоидными пшеницами"

СЕЛЕКЦИОННО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи МОЦНЫИ Иван Иванович

ПОЛУЧЕНИЕ И ОНТОГЕНЕТИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ГИБРИДОВ ТРИТИКАЛЕ С ТЕТРАПЛОШШЫМИ ПШЕНИЦАМИ

03.00.15 - генетика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Одесса - 1993

Работа выполнена в 1986-1992 гг. в отделе генетики и цитолс гии растений Селекционно-генетк.эского института.

Научный руководитель - кандидат биологических наук, - старш научный сотрудник СИМОНЕНКО В. К.

Официальные оппоненты:

- докто, биологических наук, профессор ТОЦКИИ В. Н.;

- кандидат биологических наук КОСТАВДИ Г.В.

Ведущее учреждение - Украинский научно-исследовательскя институт растениеводства, селехциии и генетики ии. В. Я. Срьева,

Защита диссертации состоится /7 часов на заседании специализированного совета Л 020.0о. 01 Селекционно-генетическом институте £270036, Одесса, 36, Овидио польская дорога, 3).

С диссертацией-можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан

¡танкевич А. А.

Ученый секретарь специализированного совета

V',-*-/ О^Я ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

'■' "Актуальность исследований. Расширение генетического потенциала хозяйственно-ценных признаков культурных растений рода ТпИсиш возможно эа_счет_интрогрессии в их геномы чужеродной наследственной информации от отдаленных видов диких и культурных злаков, у которых важные для человека признаки выражены более ярко. Б этой связи заслуживает внимания использование тритикале в качестве своеобразного "посредника" при передаче наследственных свойств ржи пшенице. Формообразовательный процесс, возникающий при гибридизации гекса- и октоплоидных тритикале с видами тэтраплоидлой пшеницы, в результате объединения в одном организме хромосом геномов трех видов приводит к появлению многочисленных новых вариантов твердея к мягкой ¡жницы, нередко с комплексом хгоямтзе/то-нен-ных признаков и свойств. В результате наруше.шй мейоза у гибридов возможно появление форм пшеницы .с янтрогрессей чужеродного генетического материала. Кроме того, уже во втором поколении можно выделить новые формы эуплоидных 28- и 42- хромосомных растений, которые будут существенно отличаться по генотипу от исходных форм благодаря свободной перекомбинации генов, принадлежащих к разным группам сцепления, и рекомбинации сцепленных геноЕ в результате расцепления аллелей, гетерогенетическсН конткгацин крссскпгзвера мээду гсмолог.ичныма хромосомами геномов А' и Ь' тздрдой и содержащихся в тритикале АЗ-геномсв мггкоЯ пзекши.

Цель ; задачи исследования. Целью исследований явилось г.кяо-нить возможность применения рег.игрсккых скревнранкй .гекса- и октоплоидных тритикале с тетраплсидными плекпцзки для обогащения генофонда трптзкале, интрогрэссяи генетического материала ржи з пшеницу, создания исходного материал.1 для селекции тритикале, твердо!'; и мягкой паеницы, а такае ¡.сследсвать закснсмернзс.та патогенетических процессов у полученных шбридсв.

3 зьдач*/ гссьедовавик входило:

- определить генотипические особенности образования гибридных зерновок и зародышей в рецинрокных скрещиваниях гекса- и октоплоидных тритикале с тетраплоидш.,ми пшениг.ами в зависимости от условий проведения гибридизации;

- енйскзть кзаимссьлзь меаду лзгаиеспосойчостьо гибридных оь-родьгаеп з культуре хп уи.го :« их ллнейнь'чи размерами в зависимости

от условий и направления скрещивания при получении гибридов;

- выявить характер наследования признаков гибридами первого поколения;

- выявить возможные механизмы интрогрессии чужеродного генетического материала в пшеницу;

- определить влиялие возвратного скрещивания на завязывае-мость и жизнеспособность гибридных зерновок ВС^, формообразовательный процесс в популяциях G-, (Fg и BCj3 и цитогенетическую структуру различных фенотипических групп растений.

Научная новизна и практическая значимость. В результате проведенных исследований установлены следующие положения, составляющие предмет защиты:

- частота образования и жизнеспособность гибридных зародышей и зерновок в реципрокных скрещиваниях гекса- и октогогоидных тритикале с тетраплоидными пшеницами зависят от направления скрещивания, условий проведения гибридизации и генотмпических особенностей родительских форм;

- наследование морфологических и основных хозяйственно-биологических признаков гибридами первого поколения осуществляется пс типу тритикале. Цитоплазматические различия оказывают влияние на проявление количественных признаков у реципрокных гибридов F^;

- особенностью мейоза у гибридов геиомого состава AABBR и AABBDR, полученных от скрещивания тритикале с тетраплоидными пшеницами, является элиминация унивалентных хромосом R-генома, однакс наряду с этим существуют цитогенетические механизмы, способствующие интрогрессии генетической информации рай в пшеницу;

- широкий формообразовательный процесс у гибридов второго поколения CFg и ВСр и чистовые соотношения фенотипических групп i расщепляющихся гибридных популяциях обусловлены их цитогенетичес-кой структурой и зависят от способа получения Gg CFg и ВСр.

Выделенные новые формы эуплоидных 28- и 42- хромосомных цитологически стабильных растений с 1989 года переданы в отдел селекции пшеницы и тритикале Сэлекционно-генетического института (ara от 22.09.1989 г. ) и используются в селекционных программах ш твердой пшенице и тритикале Ссправка й 21/37 от 09.04.1992 г.}.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались ш III Всесоюзной конференции "Экологическая генетика растений и животных", 12-14 октября 1987 г., г. Кииинев; на Всесоюзной научно! конференции "Частная генетика растений", 23-23 мая 1989 г., г,

Киев; на Всесоюзной конференции "Оятогеяетика высших растений", 17-18 октября 1S89 г. , г. Кишинев; на Научной конференции молодых ученых ВСГИ "Методы интенсификации селекционного процесса", 2-4 апреля 1990 г..,_г. Одесса; на Всесоюзной конференции колодк.ч ученых "Современные проблемы генетики и селекции сельскохозяйственных растений", 122-25 апреля 1991 г. , г. Одесса; на IY Всесоюзной конференции "Экологическая генетика растений, животных, человека". 20-21 ноября 1991 г. , г. Кишинев.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 218 страницах машинописного текста и состоит из введения, шести глав, выводов, практических рекомендаций, списка цитируемой литературы, включающего 493 наименования Сиз них 297 на иностранных языках)« Диссертация содержит 27 рисунков. 33 таблицы и 7 отр. приложений.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В качестве материала для исследований использовали 3 озимых .гексаплоидных тритикале ТПГ 19/79 - первичного происхождения, Т 213/50 и АД 3/5 - вторичного происхождения; 2 озимых октоплоид-ных тритикале АД 823 и ТПО 1/80 СМаксимоз, 1982); 4 яровых гексаплоидных тритикале Navajoa, Leo "S" и-374 009, сложный гибрид Л-3571Г6, víelsh; 2 ярсвых октоплоидных тритикале С52Л01 и Г114Л01; 4 озимые тетраплоидные пшеницы Коралл одесский, Черномор, Харьковская 1 (Т. durum) и Новинка 3 СТ. turgidum); 4 яровые твердые пшеницы W76D, Yavaros, Яастивка, Харьковская 46. Скрещивания проводила рецицрокно: тритикале х пшеница - прямые, пшеница х тритикале -обратные комбинации. Гибридизацию проводили в естественных условиях и в оранжерее. Гибридные зародыши на 14-18 день после опыления выделяли из зерновок и высагмвали на питательную среду Р-8 с добавкой 1 мг/Ji парааминобензойной кислоты (Лукьянюк, Игнатова, 1980). Гибридные растения Fj выращивали-в камерах фитотрона.

Для цитологических исследований использовали временные давленные и постоллныс! препараты. Количество соматических хромосом подсчитывали s кончиках корешков после окраски по Фельгену. (Пауше-ва, 1980). Для изучения' мейоза молодые колосья фиксировали по Е. Н. Newcomer (1953) и окрашивали ацетокармином. Дифференциальную окра ку хромосом осуществляли по общепринятой методике (Бадаева, 1984). Анализ и фотографирование препаратов выполняли под световым микроскопом МБИ-11.

Для изучения степени доминирования количественных признаков и

для учета распределения растений по фенотипцческнм группам анализировали все гибридные растения по следующим признакам: высота растения, общая и продуктивная кустистость, длина главного колоса, число колосков и зерен в главном колосе, длина остей, длина и ширина колосковых чешуек. При статистической обработке данных проводили корреляционный, регрессионный и дисперсионный анализ, определяли критерии 1-Стьюдента и «р-Фишера (Рокицкий, 1973; Лакин,1973).

ГИБРИДИЗАЦИЯ ТРИТИКАЛЕ С ТЕТРАШЩДНЫМИ ШЕИЩАМИ

Завязываемость гибридных семян и формирование гибридных зародышей Р^, Цельи наших исследований явилось изучение влияния направления скрещивания, уровня плоидности тритикале, вида пшеницы и сортовых особенностей скревдваемых форм на завязываемость гибридных зерновок, частоту образования и жизнеспособность гибридных зародышей ^ при гибридизации тритикале с тетраплоидньш пшеницами. Результаты скрещиваний в 80 комбинациях показывают, что завязываемость зерен значительно выше в тех вариантах, где в качестве материнской формы использовалась пшеница (1,8-67,3 /О, по сравнению с комбинациям, где материнской формой послужило тритикале С0,0-3,8 %). Аналогичные результаты получены рядом других исследователей (Егамбердиев, .1665; Писарев, Жилкина, 1967; Събева, 1981). По мнению авторов, реципрокные различия вызваны низкой способностью пыльцы пшеницы к прорастанию на рыльце пестика тритикале, что обусловлено влиянием ржаного генома; а в пыльниках тритика.те образуется большое количество пыльцы с сильной энергией прорастания.

При опылении цветков тритикале пыльцой тетраплоидной пшеницы завязываемость гибридных зерен не зависит от уровня плоидности материнской форш, но в обратных комбинациях при опылении пшеницы пыльцой гексаплоидных тритикале завязалось достоверно больше гибридных зерен (в среднем 34,3 /0, чем при опылении пыльцой окто-плоидных С в среднем 28,3 И). Последнее, очевидно, обусловлено влиянием высокого уровня плоидности клеток пыльцы на ее оплодотворяющую способность. Плоидность материнских растений тритикале, по всей видимости, не оказывает существенного влияния на скрещиваемость. Использование сортов пшеница Новинка 3 и Харьковская 1 ($>) существенно увеличило завязываемость гибридных семян, по сравнению с сортами Коралл и Черномор С18,3-38,8 % против 1,8-55,0 И), однако 'применение их в качестве опылителя не обнаружило достоверных различий меаду комбинациями. Очевидно, иммунные, системы пестика

сортов Новинка 3 и Харьковская 1 ингкбируют реет пыльцевых трубок тритикале в меньшей мере, чем сортов Коралл и Черномор.

Жизнеспособность гибридов первого поколения. При проращивании .. гибридных зародышей F^ е культуре in vitro установлена противоположная зав.такваемести зависимость" этого признака- от направления скрещивания, что ь большинстве комбинаций нивелирует реципрокные различия по результату гибридизации - процентному выходу гибридов F^ от числа опыленных цветков С в среднем от 0.1 до 0,9 50. В прямом скрещивании жизнеспособность зародышей (в среднем 29,0-66,7*/.) была существенно выше, чем в обратном Св среднем 1,0-17,2 %), что обусловлено соотношением геномных структур зародыша и эндосперма в реципрокных комбинациях. Однако, в некоторых обратных комбинациях, главны?/ образом от скрещивания сортов Нсеинка 3, Черномор и Харьковская 1 с вторичным гексаплоиднш тритикале Т 213^80, обнаружена относительно высокая ггостгамная совместимость (20,5-28,9 % жизнеспособных зародышей). Выход гибридов F^ в этих комбинациях (2,15,0 /О достоверно выше, чем в реципрокных или в среднем по опыту.

При проведении гибридизации в оранжерее жизнеспособность полученных в обратных ■ комбинациях гибридных зародышей достоверна превышала аналогичные показатели, полученные в попе (8,3 против 0,9 5<). Видимо, оптимальная тешература и повышенная влажность искуса: в-=нксго климата способствуют более стабильном/ протекание процессов эмбриогенеза npi: отдаленных скрещиваниях.

Различающиеся по линейным размерам гибридные зародьяга обладала неодинаковой жизнеспособность». Зародыши меньше 0,3 мч оказались совершенно невсхожими. При увеличении размеров эмбрионов связь между признаками носит криволинейный характер и имеет гид параболы, параметры которой зависят от направления скрещизакиJ. В прямом скрещивании максимальная гхизнеспособность С83,3 50 обнаружена у зародышей, линейные размеры которых составляют 1,70-1,95 мм, а обратных С15,4 50 - 5,10-1,25 мм соответственно. Дальнейшее увеличение размеров зародышей вело к снижении их жизнеспособности до 55,6 '/. в прямых комбинациях и до ноля в обратных.

НАСЛЕДОВАН!.® ПРИЗНАКОВ ГИБРИДАМ ПЕРВОГО' ПОКОЛЕНИЯ

Изучение наследования признаков показало, что, в общем, у гибридов основные хозяйственно ценные и морфологические признаки наслед}»тся по типу тритикале. Промежуточное доминирование обнаружено только по некоторым гризнакам (продуктивная кустистость,

длина остей и др.) в отдельных комбинациях. Доминирует опушение стебля под колосом, члеников колосового стержня и наружных колосковых чешуек, красная окраска колоса, зерна и ушек влагалища флагового листа, наличие воскового налета на листьях и стебле зеленых растений. Аллоплазматические реципрокные гибриды Fj различаются по ряду количественных признаков, что обусловлено влиянием цитоплазмы. Достоверное преимущество по высоте растений, общей и продуктивной кустистости, длине колоса и числу колосков в колосе имели гибриды с цитоплазмой мягкой пшеницы, полученные в прямом скрещивании, а по длине остей - содержащие цитоплазму Т. durum и Т. tur-gidim реципрокные гибриды, полученные в обратном скрещивании.

Гибриды проявили существенное снижение озерненкости колоса по сравнению с родительскими формами, что обусловлено нарушениями мейоза и является закономерным для отдаленных гибридов. Применение возвратного скрещивания позволяет частично преодолеть стерильность гибридов Fj Сдо 12,3-18,8 У. завязавшихся зерновок ВС^ против 0,42,8 % от самоопыления). При этом использование в качестве рекуррентного родителя тетраллоидной пшеницы гедет к более высокой за-вязываемости и всхожести гибридных зерновок ВС^, чем беккросс тритикале или самоопыление. Кроме того, жизнеспособность гибридных зерновок второго, поколения зависит от материнской формы гибридов Fj. Так, всхожесть гибридных зерновок Fg. полеченных от самоопыление гибридов Fj - пшеница(4х) х тритикалеСбх) превосходит всхожесть зерновок, полученных от самоопыления реципрокных гибридов -тритикалеСбх) х пшеницаС4х) (в среднем 54,4 против 29,9 /О. Жизнеспособность гибридных зерновок BCj, полученных от возвратного скрещивания реципрокных гибридов Fj с обеими родительскими формами, выше в том случае, если рекуррентным родителем выступает форма, послужившая опылителем при получении Fj.

ЦИГОГЕНЕТИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ ГИБРИДОВ

Поведение хромосом в мейозе у реципрокных гибридов F^ тритикале с тетраплоидными пшеницами. Реципрокные гибриды,. полученные при слиянии 21-хромосомной гаметы гексаплоидного тритикале с 14-хромосомной гаметой тетраллоидной пшеницы, в Fj имеют 35 хромосом. У 'гибридов, полученных от скрещивания октоплоидных тритикале с Т. turgidum, в соматических'клетках содержится 42 хромосомы. Теоретически в метафазе I у пентаплоидных растений должны формироваться 14 бивалентов и 7 уиивалентоз, а у гексаплоидных - 14 бивалентов и

• • ?

14 унивалентов. Однако результаты исследований показали существенное отклонение от ожидаемой формулы, как правило, в сторону уменьшения коньюгирущих пар, что, вероятно, вызвано взаимодействием контролирующих мейоз генетических систем пшеницы и ржи, которые объединены в одном генотипе. Размах варьирования количества хромосомных ассоциаций в комбинациях с гексаплоидными тритикале составил от 4 "27' до 16"3', а в комбинациях с октоплоидньши тритикале -от 10"22' до 14"14'. Это привело к сувественному снижению числа точек хромосомных ассоциаций на клетку, по сравнению с теоретически ожидаемым (табл. 3). . :

Таблица 1

Уровень конъюгации хромосом в метафазе I мейоза у гибридов тритикале с тетраплоидньш паэницам!

Гибридная комбинация Шучено клеток, шт. Среднее количество на клетку, шт.

унивалентов бивалентов мульта-валентсв точек хромосомных ассоциаций

Т 213/80 х х Новинка 3 400

Новинка 3 х х Т 213'ЗО 400

Т 213'80 х х Коралл 500

Коралл х

х Т 213/80 200

Т 213/80 х х Черномор 240

Черномор х х Т 213/80 240

АЛ 3/3 х

х Новинка 3 280

Новинка 3 х

к АД 3/5 300

Комбинации с участием гексаплоидных тритикале

8,0*0,2 9,1*0,3 7,0*0,2 8,3±0,5 7 8+0,2 8,1*0,3 11,4*0,4

13,4±0,1 12.8+0,2

13,8*0,1 13,3+0,3 13,4*0,2 13,2±0,2 11,5*0,2 13,4*0,1

0,05*0,02 0,02±0,01

0,09+0,04 0,03±0,03 0,02+0,02 0,01+0,01 0,03*0,02 0,16*0,05

7,510,2

Комбинации с участием октоплоидных тритикале

АД 823 х -

х Новинка 3 200 13,9*0,5 12,9*0,3 0,11*0,05. Новинка 3 х .

х ТП0 1/80 200 15,5*0.6 13.0*0.3 0,06*0,04

24,1*0,3 21,8*0,4

24,9*0,3 25,0*0,6 23.4*0.4 24,9+0,5 19,2*0,4 24,1*0,3

23,8*0,6 24.1*0.7

В дальнейшем основным нарушением мейоза является элиминация унивалентов, что проявляется в отставании хромосом в анафазах I и

II (в 93,8-100,0 и 98,3-100,0 '/, МКП соответственно) и формировании микроядер на стадии диад и тетрад С в 84,4-98,6 и 98,7-100,0 'л-МКП соответственно) (табл. 2). Кроме того, наблюдались такие нарушения мейоза как образование мостов в анафазах I и II С до 0,8-0,9 % МКШ, асинхронность деления Св 10,0-43,9 % МКП) и образование мно-гоеолюсного веретена Сь 0,0-3,5 V. МКП) в анафазе II, формирование полиад СО,0-5,5 % МКП) и неправильных тетрад СО,0-3,5 '/. МКП). Однако, существуют и такие нарушения мейотического процесса, в результате которых унивалентные в метафйзе I ржаные хромосомы, а также хромосомы Б-генома Се комбинациях с октоплоидными тритикале) могут включаться в состав гамет. Так, в анафазе I до 82,9 У, унива-лентов не расщепляются на хроматиды, а с некоторым запозданием отходят к полюсам и, нередко, наравне с хромосомами, претерпевшими нормальную конъюгацию, включаются в ядра диад. В дальнейшем эти униваленты претерпевают эквациокное деление в анафазе II и могут включаться в ядра тетрад.

Таблица 2

Частота формирования тетрад с микроядрами и полиад в результате мейоза у гибридов ^ тритикале с тетраплоидными пшеницами

Гибридная комбинация Изучено Число нор- К-во микро- Число

клеток, мальных ядер на полиад,

шт. клеток, % клетку, ит. У.

Комбинации с участием

Т 213/80 х Новинка 3 959

Новинка 3 х Т 213/80 1391

Т 213/80 х Коралл 830

Коралл х Т 213/80 136

Т 213/80 х Черномор 414

Черномор х Т 213/80 220

AiT 3/5 х Новинка 3 132

Новинка 3 х АД 3/5 228

гексаплоидных тритикале

0,2*0,1 0Д±0,1 1,1±0,4 0,7±0,7 0,0*0,2 0,0±0,5 0,0±0,7 1,3±0,8

8,4*0,1 7,1*0,1 8,9*0,1 6,5*0,5 7,6*0,2 8,4*0,4 7,8*0,6 6,0*0,3

Комбинации с участием октоплоидных тритикале АД 825 х Новинка 3 211 0,0*0,5 8,1*0,4 Новинка 3 х ТОО 1/80 182 0,0*0,5 7,8*0,5

1,1*0,3 4,2*0,5 5,5*0,8 2,2*1,3 1,7*0,6 4,5*1,4 1,5*1,1 0,0*0,4

1,4*0,4 1,1*0,8

Характерным нарушением мейоза на стадиях анафазы Г и II было неправильное деление СтггбхуХгхоп) унивалентов Ссоответственно в 3,8-37,6 и 2,0-9,2 % МКП). В результате этого события образуются телоцентрические хромосомы, а в случае объединения пшеничных тело-центриков с ржаными фрагментами Ссеп1г1с Гизз^оп) могут возникать пшенично-ржаные транслоцирозанные хромосомы, которые с относительно высокой стабильностью сохраняются в последующих поколениях СЬи-

каэгеизк), б^аГэоп, 1983). Кроме того, 1,9-8,7 '/. отставших в анафазе II в результате замедленного деления ржаных хромосом являются не полностью разделенными на хроматиды и, в случае включения в ядра тетрад, входят в них в виде двух гомологов.

Изучение соматических хромосом у гибридов брСРо и ВС^) тритикале с тетрап.тоидными пшениаами. Во втором поколении цитогенети-ческая структура гибридной популяции в значительной мере определялась способом получения гибридов 6р С самоопыление или беккросс). Так, при самоопылении гибридов Р^ (ЛАВВК), полученных при скрещивании гексаплоидных тритикале с тетраплоидными пшеницами, зуплоид-нке - 28 и 42-хромосомные растения составили соответственно 15,2 и 8,1 '/,, анеуплоидные - 60,6 */», миксоплоидные (28-36 хромосом) -12,1 %. Кроме того, у 18,2 % растений в кариотипе содержались те-лоцентрические хромосомы (табл. 3). При беккроссировании пшеницей отмечена левосторонняя асимметрия в распределении растений по числам хромосом, которые варьировали от 28 до 36. Эуплоидные - 28-хромосомнке растения составили 40,3 '/,, анеуплоидные 58,4 X, миксоплоидные -1,3 а растения с телоцентриками - 9,1 '/,. В популяции гибридов ВС^ (^ х гексрплоидные тритикале) число хромосом колебалось от 32 до 42. Эуплоидные - 42-хромосомные растения составили 33,3 %, анеуплоидные - 50,0 %, а миксоплоидные - 16,7 'Л.

Таким образом, с помощью одного беккросса можно уже во втором поколении стабилизировать число хромосом на уровне одного из родителей и получить цитологически стабильные формы с определенным количеством генетических рекомбинаций. Анализ ВС^ показывает, что у гибридов ^ (ААВВК) в оплодотворении участвуют яйцеклетки с числом хромосом от 14 до 22, при чем 40,3 У. из них имеют 14 хромосом. Очевидно, при передаче ржаных хромосом через женские гаметы, как правило, происходит их элиминация. Стабилизация кариотипов гибридов ВС} (Р, х пшеница) идет на тетраплоидном уровне. В то же время анализ гибридов полученных от самоопыления показывает возможность передачи полного комплекта ржаных хромосом через пыльцу.

Изучение гибридов с :.омощ>ю дифференциальной окраски хромосом показало большое разнообразие кариотипов. Среди 6 гибридов полученных от самоопыления ^, обнаружено одно 42-хромосомиое растение, несущее все хромосомы ржи, два 28-хромосомных растения, не содержащих ни одной ржаной хромосомы, одно 39-хромосомное растение - нулли моно 4Е и два 40-хромосомных растения,- нуллисо-мик по 5К хромосоме и моносомнк по 2К и 4И хромосомам (табл. 4).

Таблица 3

Распределение растений по числам хромосом в популяциях гибридов ч^* подученных от скрещивания гексаплоидных тритикале с тетраплоидными пшеницами

Изучено растений

Обнаружено с числом хромосом 28 29 30" 1Г 32! 33* 34* 35~ Зб" 37l 38~ 39~ 40~ 41* Ы 48* 5о1 ш" 1 "тЦ«"

33 2 , %

77 Z , %

6

2, %

5

р£ (Fj х самоопыление)

•112 з з: з i

21,2 : 30,3 : 30,3

ВС£ х пшеница) 31 II 7 14 б! 3 I 2 I :

89.6 : 9,1 :

И^ х тритикале) I: I : I

16.7 : 16,7 : 50,0

2: i i : 4 : б

: б,Г : 12,1: 18,2

• • — •

: : i : 7

: : 1,3 : 9,1

I

16,7

*} Ш - количество миксоплоидных растений ; ТЦ - количество растений с телоцентрикаыи. Этот класс является условным, так как растения с телоцентриками вошли в соответствующие хромосомные классы

Таблица 4

Состав кариотипов гибридов Fg и ВС^, полученных от скрещивания гексаплоидных тритикале с тетраплоидными пшеницами

Я растения

Число

хромосом

Наименование хромосом ржи

1R

2R

3R

4R

5R

6R

7R

19 39

83 124 133 310

84 247 328

61 62 86 88

80 91 111 115 218 223 233

322

323 325

40 42

40 23 28 39

42

41

42

28 29 29

31 28 28 29

29

32

30

31 34

32 30

Ди Ли Ди

Ди Ди Ди

Моно

Moho Moho Moho

Fj x самоопыление

Ди Ди Ди Ди Ди Ди Моно Ди Моно

Ди Ди Моно Fj х тритикале

Ди Ди Ди Моно Ди Ди Ди Ди Ди

Fj х пшеница

Моно Моно

Моно Моно

Моно Моно Моно Моно Моно

Ди Ди

Ди

Ди Ди Ди

Моно Моно

Моно

Ди

Ди Ди

Ди

Ди Ди Ди

Ди Ди

Ди

Ди

Ди Ди Ди

Моно Моно

Моно

MtS Moho Moho Moho Ди

Moho = моносомик; Ди = диссмик; Мт = монотелосомик; S кое плечо хромосомы

Моно MtS

Moho

= корот-

Из трех изученных гибридов BCj (Fj х тритикале) два растения были 42-хромосомными тритикале с полным набором хромосом ржи. Одно 41-хромосомное растение оказалось моносомиком по 2R хромосоме. Из 14 растений ВС^, полученных путем возвратного скрещивания с пшеницей,' три оказались 28-хромостшыми без ржаных хромосом, а среди оставшихся 11 отмечено 10 типов сочетаний ржаных хромосом Стабл. 4). Кроме того, отмечено одно растение, содержащее хромосому 6R в диеомна дополненном состоянии, что, очевидно, является результатом нерасхождения в анафазе II. Таким образом, частота встречаемости растений с двумя ржаными гомологами, возникшими в результате нерасхождения на хроматиды в АН отставших ржаных уииэалентов сос-

тавляет 7,1 '/.. У двух растений обнаружены тедоцентрики по 7Rg и 5Rg хромосомам.

В общей сложности наиболее часто во втором поколении встречались хромосомы 6R (57,6 %), 5R С54,3 '/.) и 7R (54,5 %), а наиболее редчо хромосома 2R (42,4 'О. Это с-¡ответствует данным A. Bernardo el. al. (1988с), наблюдавшим высокую частоту встречаемости хромосомы 7R (58,2 %), и данным J. P. Gust Sson, M.D. Bennett (1976), отметившим низку» способность ржаной хромосомы 2R передаваться в последующие поколения отдаленных ггЗридов тритикале с пшеницей.

ФОРМООБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ПРОЦЕСС Г: ГИБРИДНЫХ ПОПУЛЯЦИЯХ F2, ВСх И

ПОСЛЕДУЮЩИХ ПОКОЛЕНИЯХ ГИБРИД/В ТРИГИКАЛЕ С ТЕТРАПЛОИДНЫМИ

ПШЕНИЦАМИ

Изучение формообразовательною процесса проведано на 31 гибридной комбинации Fg. Поскольку дс -зтоверных различий между комбинациями по соотношению морфотипов при формообразовании ке обнаружено, данные были сгруппированы в зависимости от способа получения второго поколения (самоопыление F^ или беккросс), который оказывает существенное влияние на формообразовательный процесс. Так, при самоопылении гибридов F^, полученным при скрещивании гексаплоидньк тритикале с тетраплоидными пшеница".«-,!, 9,8 У. растений Fg оказались типа твердой пшеницы, 24,4 '/> - типа гексаплоидны.:'тритикале и 65,8 X - промежуточного типа. В популлц;:лх гибридов Fg - октоплоидные тритикале х тетраппоидная пшеница - преобладали растения промежуточного типа (93,3 '/) и только 6,7 У. гибридов оказались типа тет-раплоидной пшеницы. При беккроссирочании пшеницой в комбинациях с участием гексаплоидных тритикале отпечена левосторонняя асимметрия в распределении растений по числам хромосом Стабл. 3), что привело к появлению более высокого, по сравнению с Fg количества гибридов PCj типа твердой пшеницы - 53,9 '/,, остальные 46,1 % растений были промежуточного типа. В комбинациях с участием октоплоидных тритикале - 40,0 % гибридов BCi оказались типа тетраплоидной пиеницы и 60,0 % были промежуточного типа. Большинство (85,7 У.) выживших растений ВС^ CF^ х тритикале) были отнесены к типу тритикале.

Кроме того, в некоторых комбинациях (например, Т 213/80 х Коралл, Т 213/80 х Новинка 3, АД 325 х Коралл) в Fg и последующих поколениях гибридов наблюдался суоньМ выходящий за рамки родительских видов формообразовательный процесс с широким спектром новообразований. В популяциях гибридных растений третьего поколения об-

наружены эупяоидные 42 я 28-хромосомные формы с признаками видов Т. compactujn и Т. dicoccura. Б других комбинациях (например, Т 213/20 х Черномор, АД 3/5 х Харьковская 1 и др.) такого разнообразия получено не было, эуплоидныё растения одного_уровня плоид-ности были относительно однородны. Таким образом, размах изменчи-^ вости при формообразовании в значительной мере зависит от подбора исходных пар.

ВЫВОДЫ

1. Генетическая совместимость тритикале с тетраплоидньаш пше-нкцами зависит от направления скрещивания, генотипических особенностей родительских форм и условий гибридизации. В прямом скрещивании Стритикале х пшеница) несовместимость проявляется в прогам-ной фазе, а в обратном Спшеница х тритикале) - в постгамной. Впервые выделены в условиях in vitro обратные комбинации с относительно высокой постгамной совместимостью. В обратных комбинациях контролируемые условия искусственного климата благоприятны для развития и дифференциации гибридных зародышей Fj.

2. Зависимость жизнеспособности гибридных зародышей в культуре in vitro от их яниоЯиыя размеров носит параболический характер. При этом зародыши меньше 0,3 ш не прорастают на питательной среде.

3. У реципрокных гибридов ?тритикале с тетраплоидными пшеницами основные морфологические признаки наследуется по типу тр;" -тикала. Доминирует опушение стебля под колосом, члеников колосового стержня и наружных колосковых чешуек, красная ограска колоса, зерна и ушек влагалища флагового листа. Аллоплазматические реци-прокные гибриды различаются по ряду количественных признаков, "то обусловлено влиянием цитоплазмы. Достоверное преимущество по высоте растений, общей и продуктивной кустистости, длине колоса и числу колосков в колосе имеют гибриды с цитоплазмой мягкой пшеницы, а по длине остей - гибриды с цитоплазмой твердой пшеницы.

4. Нарушение конъюгации xdomocom в метафазе I приводит к различит аномалиям на последующих фазах мейоза, которые выражаются в отставании униваиентов и образовании мостов в анафазах I и II, асинхронном» деления и образовании трехполвсных веретен в анафазе II, наличии микроядер в диадах и тетрадах, а также в формировании полиад. Наряду с элиминацией унивалентных хромосом R-генома ржи существуют механизма, направленные на сохранение чужеродных хромо-

соч и передачу их последующим поколениям. Это: (1) редукционное деление унивалентов в анафазе I с последующим расщеплением их на хроматиды и включением в ядра тетрад; (2) неправильное деление унивалентов в анафазах I и II с сохранением чужеродного генетического материала в виде фрагментов и транслоцированных хромосом; СЗ) нерасхождение в анафазе II нерасщепленных унивалентов с последующим включением их в ядра тетрад.

5. У гибридов от скрещивания гексаплоидных тритикале с тетраплоидной пшеницей в оплодотворении участвуют яйцеклетки с количеством хромосом от 14 дс 22, причем до половины клеток имеют 14 хромосом, что свидетельствует о высокой степени элиминации хромосом Н-генома ржи при передаче их через женские гаметы и стабилизации гибридных популяций 602 на тетраплоидном уровне. Анализ потомства Р^, полученного от самоопыления, свидетельствует о предпочтительной передаче ржаных хромосом через пыльцу.

6. Жизнеспособность гибридных зерновок полученных от самоопыления гибридов - пшеница(4х) х тритикале(бх) превосходит жизнеспособность зеэновок, полученных от самоопыления реципрокных гибридов - трктикале(бх) х пшеница(4х). Жизнеспособность гибридных зерновок ВС^, полученных от возвратного скрещив;ания реципрокных гибридов Г} с обеими родительскими формами, выи'.5 в том случае, если рекуррентным родителем выступает форма, послужившая опылителем при получении Использование в качестве рекуррентного родителя тетраплоидной пшеницы ведет к более высокой завязызаекости и жизнеспособности гибридных зерновок ВС^, по сравнению с самоопылением или беккроссом тритикале.

7. Формообразовательный процесс у реципрокных гибридов и В^ тритикале с тетраплоидными пшеницами зависит от выбора вида рекуррентного родителя и подбора пар при скрещивании и проявляется по основным хозяйственно важным признакам и свойствам, что создает хорошую генетическую основу для проведения индивидуального отбора.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. В реципрокных скрещиваниях тритикале с тетраплоаднши иве- . ницами следует применять тритикале в качестве материнской формы, а пшеницу опылителем. Для повышения выхода гибридов э обратных комбинациях (пшеница х тритикале) гибридизацию необходимо проводить в условиях искусственного климата.

2. При использовании змбриокультуры для выращивания гибридных зародышей Fj размером больше 1,85 мм в прямых комбинациях и 1,50 мм в обратных следует в зависимости от степени их дифференциации использовать разные.питательные среды. Зародыши размером меньше 0,5 мм не имеет смысла выращивать in" vitro. -- ..... - - ______

3. Для увеличения возможностей хромосомной инженерии следует использовать в скрещиваниях с твердой пшеницей вторичные R/D-заме-щенные гексаплоидные тритикале. Это ведет к увеличение гибридного потомства Fj при скрещивании и к увеличении числа пшеничных унива-лентов в метафазе I, что способствует получение пшеничка-ржаных замещенных и транслоцирозанньк форм тетраплоидкой пшенииы.

4. Для ускорения стабилизации гибридного потомства на 28 и 42 хромосомном уровне и повышения фертилъности гибридов F| целесообразно проводить возвратные скрещивания гибридов F^ с обвит родительскими формами. При этом беккросс тритикале лучше проводить с гибридами, полученными в обратных скрещиваниях Сд-пшеница).

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ.

1. Симоненко В, К. , Моцный И. И., Максимов Н. Г., Лукьянюк С. Ф. Скрещиваемость тритикале разного уровня плоидности с тетраплоидны-ми пшеницами при использовании эмбриокультуры // Экологическая генетика растений и животных: Тез. докл. III Всесоюзн. конференц. 12-14 ort. 1987 г. - Кишинев: Птиинда, 1987. - С. 220-221.

2. Симоненко В. К. , Моцный И. И. , Лукьянюк С. Ф. Реципрокные скрещивания тритикале разного уровня плоидности с тетраплоидними пшеницами // Научн.-техн. бюл. ВСГК. - 1988. - Т. 70, Я 4. - С. 5-10.

3. Симоненко В. К., Моцный И. И. , Лукьянюк С.Ф. Скрещиваемость гексаплоидных и октоплоидных тритикале с Т. durum Desf. и уизнеспособность гибридов первого поколения // Научн.-техн. бюл. 8СГИ. - 1989. - Т. 71, Jí 1.-С. 26-30.

4. Симоненко В.К., Моцный И.И., Лукьянюк С.Ф. Реципрокные различия в формировании и жизнеспособности гибридных зародышей F^ при скрещивании яровых форм тритикале с твердой пшеницей СТ.' durum Desf.) // Научн.-техн. Оюл. ВСГИ. - 1689. - Т. 73, ЯЗ. - С. 19-24.

5. Симоненко В. К. , Моцный И. И. Динамика числа хромосом в потомстве Sg от скрещивания гексаплоидных тритикале с тетрапло/дными

горницами // Частная генетика растений: Тез. докл. конференц. .23-£5 мая-1989 г. Т. 2. - Киев, 198S. - С. 74.

8. Симоненко В. К., Моцный И. И. Влияние единичного беккросса на завязываемость и всхожесть зерен Gg гибридов гекеаллоидных тритикале с тетраплоидными пшеницами // Онтогенетика высших растений: Тез. докл. Всесовзн. конференц. 17-18 октября 1989 г. - Кишинев: Штиинца, 1989. - С. 63.

7. Моцный И.И. Формообразовательный процесс при гибридизации яровых форм тритикале с Triticum durum Desf // Экологические вопросы рационального природопользования: Тез. докл. 8-й конференц., мол. ученых-биол. - Рига, 1989. - С. 118-119.

8. Моцный И. И. Формообразовательный процесс у озимых гибридов Gg от скревдвания тритикале с тетраплоидными пшеницами // Методы интенсификации селекционного процесса: Сб. научн. трудов. - Одесса: ВСГИ, 1990. - С. 37-38.

9. Моцный И. И. Развитие и жизнеспособность в культуре in vitro гибридных зародышей Fj при гибридизации озимых тритикале с тетраплоидными пшеницами // Тез. докл. IY Всесоюзн. конференц. мол. ученых по физиологии растительной клетки. - М. , 1990. - С. 14.

10. Моцный И. И. Влияние размеров гибридных заредьгшей F^ на их жизнеспособность при гибридизации тритикале с тетраплоидными пшеницами // Современные проблемы генетики и селекции сельскохозяйственных растений: Тел. докл. Всесосзн. конференц. мол. ученых. 2226 апреля 1991 г. - Одесса: ВСГИ, 1991. - С. 33-35.

■ И. Симоненко В.К., Моцный И.И. Повышение совместимости исходных форм в условиях искусственного климата при гибридизации гексаплоидных тритикале с Triticum durum Desf. // Экологическая генетика растений, животных, человека: Тез. докл. IY Всесосзн. конференц. 20-21 ноября 1991 г. - Кишинев: Штиинца, 1991. - С. 335-336.

12. Симоненко В. К., Моцный И. И., Лукьянюк С. Ф. Влияние размеров зародышей F^ на их жизнеспособность in vitro у реципрокных гибридов (тритикале х 4х пшеницы) // Гензтико-физиологические основы селекции озимой мягкой пшеницы: Сб. научн. трудов. - Одесса: ВСГИ, 1991. - С. 40-46.

/С