Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Пути повышения эффективности использования генофонда TRITICUM TIMOPHEEVII ZHUK. в селекции TRITICUM AESTIVUM L.

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Пути повышения эффективности использования генофонда TRITICUM TIMOPHEEVII ZHUK. в селекции TRITICUM AESTIVUM L."

Новосибирский ордена Трудового Красного Знамени государственный аграрный университет

Т.АфЦил^ На правах рукописи

МУСАЛИТИН Григорий Михайлович

ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГЕНОФОНДА тммсш т1морнееу11 гнтд. в СЕЛЕКЦИИ тмпсом аезитш ь.

06.01.05 - селекция и семеноводство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Новосибирск - 1993

Работа выполнена в Алтайском научно-исследовательском институте вемледелия и селекции сельскохозяйственных культур, г.Барнаул

Научный руководитель: кандидат биологических наук, старший1 научный сотрудник В.Ф.Козловская

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Н1. Г. Ведро в

кандидат биологических наук,старший научный сотрудник Л.А.Першина

Ведущая организация: Красноярский научно-исследовательский

институт сельского хозяйства

Защита состоится "Л. 0 " (Хли^иЛ 1993г. на заседании специализированного совета Д 120.32.01 в Новосибирском государственном аграрном университете. Адрес: 630039, г.Новосибирск-39, ул.Добролюбова,160,НГАУ, зал заседаний.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан " ^оСсфЩ 1993г.

Учёный секретарь специализированного совета

В.В.Токарев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Среди многих методов современной селекция растений большое теоретическое и практическое значение имеет метод отдаленной гибрядизатаи, который с каждым годом приобретает все большее значение. В результате повсеместного распространения чистолинейных сортов, вытеснивших из производства сорта-популяции, наблюдается уменьпение генотипического разнообразия культурных растений в частности мягкой гппенида.

Возможности улучшения этого вида можно было бы значительно расширить путем межвидовой гибридизации с пшеницей Тимофеева. Как известно, этот вид обладает большим набором хозяйственно-ценных признаков: групповой иммунитет к болезням и ряду вредителей, холодостойкость, устойчивость к избыточному увлажнению, высокие эффективность фотосинтеза и содержание белка в зерне (Жуковский, 1971; Кривченко и др., 1984; Ярошенко, 1985; Ямалеев и др., 1990). Однако существенным препятствием к использованию селекционно ценных признаков пиениш Тимофеева является ее генетическая изоляция от Т.аевитшп Она проявляется в несовместимости родительских видов, полной самостерильности Ер низкой жизнеспособности семян Е^, череззернипе ряда последующих поколений гибридов. Поэтому эффективность использования генотипического разнообразия Т. 11шорЬееу11 в селекционном улучшении мягкой пшеницы определяется успешны« разрешением вышеперечисленных проблем.

Цель и задачи исследований. Основной целью настоящего исследования явилась разработка путей повышения эффективности использования генофонда Т. иторЬееуЦ в селекционном улучшении мягкой пшеницы. Для достижения пели были поставлены следующие задачи:

- установить роль генотипической и модификашонной изменчивости и определить подходы к повышению эффективности межвидовой интрогрессии на этапе В^ «

- оценить жизнеспособность семян Е^ и целесообразность использования метода культивирования незрелых зародышей для увеличения выхода растений

- определить фертильность гамет и растений Е^В^ для выявления причин их низкой плодовитости, установить целесообразность выполнения В2, как способа повышения фертильности этого поколения;

-изучить уровень озерненноети растений и Р;^ и её сопряженность с фертильностью Р^В^ поколения; л

-установить частоту рекомбинантов,сочетающих иммунитет к бурой в стеблевой ржавчине т.ШюрЬееуН с типом колоса мягкой пшеницы;

-предложить пути получения первых поколений межвидовых гибридов, повышающие эффективность использования генетического потенциала т, 1;1торЬееу11 в селекционном улучшении Т.аеаиушп.

Научная новизна. Впервые в одном эксперименте дана оценка статистической значимости всей совокупности факторов, способных повлиять, на совместимость мягкой и Тимофеева пшениц, а также фер-тильность первых поколений межвидовых гибридов: разнообразия исходных родительских видов и условий среды. Установлено, что на совместимость видов и результат первого беккросса решающее значение оказывает модификационная изменчивость, влияние которой опосредовано через динамику цветения.

Показано, что использование разнообразия сортов т.аевиушп в качестве рекуррентных родителей не оказывает статистически значимого влияния на результат В]-. Обратная (от Т.аевйуиш в Т.-Ы-иорЬееу11 интрогрессия на этапе выполнения В^ затруднена существенно более, чем прямая. Использование условий, способствующих нормальному эмбриогенезу и выживанию гибридных проростков, а также эмбриокультуры оцениваются как главные пути преодоления эмбриональной и постэмбриональной несовместимости Р^-В]-.

Анализ фертильности гамет и растений Р^ показал,что плодовитость этого поколения низка и жестко лимитирована, а частота функциональна способных яйцеклеток и фертильность пыльцы не могут служить в качестве прогностических критериев уровня самофертильности. Озерненность растений Р^, вероятно, определяется частотой благоприятных взаимодействий мужских и женских гамет. Второй беккросс повышает уровень плодовитости в 3 раза и сокращает долю стерильных Р^В^ в 10 раз.

и имеют относительно высокий и сходный уровень фертильности. Воспроизведение названных поколений возможно без экспериментального вмешательства.

В результате испытаний и оценки самофертильных Р^В^и Р2В>э поколений гибридов мягкой и Тимофеева пшениц на искусственном по стеблёвой и бурой ржавчине инфекционном фоне невоспреимчивость к названным патогенам интрогрессирована в культурный вид. Показа-

но, что объём материала этих поколений достаточный для отбора иммунных рекомбинантов, сочетающих тип колоса мягкой пшеницы составляет 100 потомств.

Практическая значимость работы. Анализ изменчивости результатов интрогрессии на каждом из этапов позволил предложить схему работы с межвидовыми гибридами Г.аеайтот * Т.иаорЬееуИ повышающую эффективность использования генофонда т.ШпорЬееуЦ в селекционном улучшении Т.аев1:1.уит в 26 раз. Полученные автором новые источники иммунитета к стеблевой и бурой ржавчине могут быть использованы для создания иммунного селекционного материала мягкой пшеницы. Создан также материал РдВ| гибридов

Г.аеэ^ушп х т^1люр11ееу;11, достаточный для формирования первого селекционного.питомника в объёме 9 тысяч линий.

Апробация работы.Материалы диссертации были представлены на Всесоюзной научно-технической конференции молодых учёных (Одесса, 22-26 апреля 1991 года), IX Всесоюзном совещании по иммунитету растений к болезням и вредителям (Минск,1991), У1 Съезде общества генетиков и селекционеров им.Н.И.Вавилова (Минск,1992).

Публикации.По материалам диссертации опубликовано 4 работы.

Структура и объём работы.Диссертация изложена на 164 страницах машинописного текста, включая приложение, состоит из введения, четырёх глав, выводов, содержит 38 таблиц, 4 приложения. Список цитированной литературы включает 262 работы, в том числе 81 на иностранном языке.

ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Для получения межвидовых гибридов в качестве материнских использованы шесть сортов мягкой пшеницы из разных эколого-географических зон: Алтайская 81- (Алт.81), Новосибирская 67 (Нов.67), Ботаническая 2 (Бот.2), Скала (Ск.), Жница (Жн.), адаптированных к условиям лесо-степной зоны Алтайского края, но восприимчивых к стеблевой, бурой ржавчинам и пыльной головне. Чайниз Спринг (Ч.Сп) использована как образец, гомозиготный по рецессивным кг генам. В качестве отцовских служили 2 формы пшеницы Тимофеева разновидности уИ;1си1овит иммунные к выше указанным фитопатогенам: Т. 1:1тор11ееу11 К-47793 ( Г. 1:47793) и ТЛ1торЬеет11 К-18105 ( Т.1;. 18105).

Гибридизацию видов проводили по общепринятой методике. При получении Рр в опыте по повторному опылению, все колосья конкретного материнского сорта кастрировали в один день. Через сутки

опыляли, через двое опыляли повторно половину колосьев.

Потомство полностью стерильных гибридов Р^ получали путём возвратного скрещивания с исходными родительскими видами. Опыление колосьев FJ велось без, а колосьев после их предварительной кастрапии. Рекуррентными партнёрами служили исходные сорта мягкой и формы Тимофеева пшениц. При многократном опылении на цветущие колосья одновременно по 8 комбинациям скрещивания пыльцу наносили в один день. Через сутки опыление повторили для 2/3 колосьев, через двое суток - для половины колосьев, опыленных дважды.

Для культивирования незрелых 20-дневных зародышей Р^ пяти межвидовых гибридов использована среда Линсмайер и Скуга (Ыпвта!-ег,5кос^,19б5, без гормонов, содержащая 1,0% агара и 3,0% сахарозы. Пересаженные на искусственную питательную среду зародыши инкубировали при температуре 25°С, люминесцентном освещении 4-5 клк, фотопериоде 16 часов. После появления двух листочков растения переносили в сосуды и помещали в климатические камеры с температурным режимом 12-16°С ночью, 18-21°С днем, освещенностью 25 клк, фотопериодом 17 часов.

Жизнеспособность зрелых зерен Р^ определяли в лабораторных условиях путём проращивания их в чашках Петри при температуре 20 + 2°С. Зерновки, не обнаружившие признаков прорастания в течение 10 дней, препарировали под бинокулярной лупой МБС-2. Семена дифференцировали по наличию зародыша и эндосперма.

Индекс плодовитости Р^ и Р^В^- поколений определяли как процент фертильных от числа развитых цветков каждого растения. Фер-тильность и 0ПРеДеляли как число завязавшихся зерен на цветок (зер./цв.), а завязываемость в более поздних поколениях -как число зерен на колосок (зер./кол.). Самофертильность гибридов определяли на предварительно изолированных колосьях.

Фертильность пыльцы межвидовых гибридов изучали на давленных ацетокарминовых препаратах пыльников.

В данной работе использованы условия трех первых: 1990 (Т—I— 90), 1991 (1-1-91) и 1992 (Т-1-92)гг., двух вторых: 1990 (Т-Л-90), 1991 (Т-П-91)гг. вегетаций в теплице, а также трёх полевых вегета-ций 1989-1991 (П-89-П-91)гг.

Испытание и оценку гибридного материала по устойчивости к стеблевой и бурой ржавчинам проводили на искусственном инфекционном фоне по общепринятой методике (Гешеле,1971).

Для статистической обработки данных использовали дисперсион-

ный (Урбах,19б4; Лакин,1980) и корреляционный (Лакнн,1980) анализ.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В условиях различных вегетаций выполнено скрещивание б-ти сортов мягкой пшеницы с 2-мя формами Т. ияюрЬееуН. Уровень совместимости видов составил в среднем 20,8^, изменяясь от 3,7 до 40,8% в зависимости от комбинаций скрещивания (табл.1). В различных условиях завязываемость варьировала от 11,9 до 31,0%. Статистический анализ показал, что разнообразие материнских форм, в любых условиях выполнения скрещиваний, имеет постоянно существенный и больший вклад в уровень совместимости, чем разнообразие отцов, а модификационная изменчивость составила почти половину общей вариабельности. Повторное опыление существенно повысило средний по 12 комбинациям уровень совместимости до 39,0%. На основании литературных и собственных экспериментальных данных сделано предположение об опосредованном влиянии на межвидовую совместимость факторов среды, разнообразия материнских форм и повторного опыления через динамику цветения Т.аезиуит.

Зерна (Т.аеаПуша х Т. 1;1тор11ееу11) характеризовались относительно высокой всхожестью (69,3^), растения имели промежуточный фенотип.

Средняя фертильность пыльцы была равна 2,0$?. Растения полностью самостерильны. В результате самоопыления 55876 цветков не завязалось ни одного зерна. Поэтому выполнение беккросса -единственно возможный путь получения потомства гибридов .

Уровень завязываемоети зерен в среднем по семи вегета-циям составил 3,3^. Объём выполненных в эксперименте опылений составил 235186 цветков, получено 9432 зерна Р^-В^- - Статистический анализ показал, что высокозначимое влияние на результат беккросса оказывают генотипы, условия и их взаимодействие. При этом количественная оценка влияния взаимодействия генотипы х условия, полученная в разных комплексах, сопоставима по величине. В то время как доли вклада генотипов и условий изменяются в зависимости от числа использованных градапий факторов "генотипы" и "условия" то в пользу одного, то в пользу второго. Это не позволяло судить с определённостью какой из этих факторов имеет наибольшее влияние на изменчивость результатов возвратного скрещивания.

С помощью однофакторного дисперсионного анализа было установлено, что в условиях 4-х вегетаций день опыления существенно

Скрещиваемость сортов мягкой пшеницы с формами Т» ШюрЬееуЦ

!№ Комбинация Вегетация_Среднее,

п/п скрещивания П-89 П-90 Т.-П-90 %

Получено зерен, % Пределы варьирования Получено Пределы зерен, % варьирования Получено Пределы зерен, % варьирования

I г 3 4 5 6 7 8

I. Нов.67 хТ.-Ь. 47793 19,9 0-73,1 29,9 0-70,0 39,5 6,3-59,4 29,8

2. Нов.67 х*.*. 18105 10,8 0-53,8 23,5 0-62,5 22,1 0-56,7 18,8

3. Алт.81 хТ.-Ь. 47793 8,8 0-35,0 4,9 0-38,5 18,1 0-87,5 10,6

4. Алт.81 хТ.1;. 18105 1,5 0-12,5 2,9 0-25,0 6,7 0*31,2 3,7

5. Бот.2 хТЛ. 47793 11,9 0-53,8 0 - 38,8 0-73,5 16,9

6. Бот.2 хТ.*. 18105 4,1 0-22,7 1.5 0-7,1 27,3 0-57,1 11,0

7. Ск. х Т.г47793 12,7 0-62,5 13,0 0-45,8 49,6 28,1-96,1 25,1

8. Ск. х т. г.18105 22,5 0-60,0 27,9 0-75,0 30,0 0-73,1 26,8

9. Жн. х т.г.47793 4,3 0-50,0 27,2 11,5-50,0 38,6 21,9-53,6 23,4

10. Жн. х Т.*ЮГО5 22,7 0-76,7 14,7 0-54,2 44,5 17,9-73,5 27,3

II. Сп х Т. г ^7793 - - - - 15,7 0-82,1 15,7

12, Сп х Т.18105 - - - - 40,8 0-76,9 40,8

Среднее, % 11,9 14,6 31,0 20,8

изменял результат первого беккросса (табл.2). Поэтому оценка влияния генотипического разнообразия гибридов и условий на завязывае-мость зерен Р^В^ проведена с использованием результатов одних и тех же дней опыления всех гибридных комбинаций. Двухфакторный дисперсионный анализ показал, что учёт дня опыления привел к стабилизации генотипической дисперсии. Её вклад в изменчивость оказался относительно постоянным (9-16%) и в 4,3-1,9 раза меньше вклада модификационной изменчивости (табл.3). Следовательно способность завязывать, семена Р^ ( т.аед-^тшп х т.1;1тор11ееу:и)в большей степени определяется не наследственными особенностями гибридов , а тем комплексом факторов окружающей среды, в которых они произрастают. Поэтому повышение эффективности межвидовой интрог-рессии однозначно определяется использованием модификационной изменчивости. Условия произрастания могут влиять на любую стадию генеративной фазы онтогенеза: изменчивость мейотического деления, формирование женского гаметофита и динамику .цветения. Последнее нашло в нашем исследовании экспериментальную проверку. Трехкратное опыление вдвое (до 9,5$) повысило уровень завязываемости зерен Р^ по набору гибридов (табл.4).

Показано, что на этапе В^ обратная интрогрессия (oTT.aesti.vum в Т.ШаорЬееуН затруднена существенно более, чем прямая (от Т.М.шорЬееуН в Т.аеэ-Цушп (табл.5.).

Использование шести сортов мягкой пшеницы в качестве рекуррентных родителей не оказало статистически значимого влияния на изменчивость результата Вр

Полученные данные свидетельствуют, что средний по 8-ми гибридным комбинациям процент жизнеспособных семян составил для ве-гетаций Т-1-90 и Т-П-90 - 30,7 и 28,8 соответственно, варьируя в зависимости от генотипа от 15,6 до 51,2% в первом и от 20,3 до 33,35? - во втором случае.

Анализ структуры непроросших семян показал, что 52,3 и 18,4 процентов из них в различных условиях содержали зародыш. Доля жизнеспособных проростков, полученных от всхожих семян во вторую тепличную вегетацию оказалась значительно выше. Поэтому использование условий способствующих формированию эмбриосодержащих семян (Т-1 вегетация), а также выживанию проростков (Т-П вегетация) будут способствовать выходу растений Р^Вр

Культивирование 20-дневных зародышей Р^В^ на среде Линсмай-ер и Скуга, без гормонов, в определенных условиях выращивания

Влияние дня опыления на завязываемость зерен р^в^ гибридов

(Т.ае81;1лгит х Т.'Ь^орЬееуН)

п/п Комбинация

Т-П-90 Т-1-91 11-91 Т-П-9I Т-П-90 Т-1-91 П-91 Т-Л-91

I. Нов.67 х т. 118105 5 6 4 4 4,4** 4,7** 4,1* 4,1*

2. Нов.67 х т.t.47793 6 6 '4 4 6,7** 8,3й® 1,3 4,5*

3. Алт.81 х т. 118105 - 4 - - - 2,3 - -

4. Алт.81 хТЛ47793 7 5 4 - 17,5** 1,8 1,6 -

5. Бот.2 х 48105 - 6 3 4 - 2,7* 1,8 3,1*

б. Бот.2 х т-*47793 7 7 3 4 3,8** 3,9** 2,4 3,2*

7. Ск. х Т.-Ь18105 7 4 3 4 1,6 7,3** 1,8 1,7

8. Ск. х Т.г47793 6 5 3 4 1,5 10,6** 0,8 1,2

9. Ян. х т. г 18105 6 7 3 4 2,3 5,0** 3,9* 11,5**

10. Жн. х т. г 47793 5 '5 3 4 2,6 6,3** 0,8 8,1**

хх и х - достоверно при уровне Р = 0,01 и 0,05 соответственно

Таблица 3

Влияние генотипического разнообразия гибридов и условий среды на результат первого беккросса (Т.аев'Илгшц х Т.'ИлюрЬеетИ) х Т.аез^шп (одни и те яе дни опыления)

Источник варьирования

!

ч

Доли вклада

I П-У ! I П 1 1У У !, I . П , И . 1У . У

Генотипы гибридов 5 5 5,б3« 7,1х* 5,5х* 0,8 6,9х* 0,09 0,16 0,11 - 0,15

Условия 3 2 29,3х* 25,г3® 34,О** 25,2х* 27,4? 0,39 0,31 0,38 0,44 0,34

чз

Взаимодействие

генотипы х условия

случайное

15 72

10 54

3,1

хх

3,8

,хх

4,6ХХ 2,1* 3,4'

XX

0,18 0,22 0,25 0,12 0,19

0,34 0,31 0,26 0,44 0,32

Примечание. Статистические комплексы включают гибриды сортов Бот.2, Ск., Ян. с обеими формами т.-(¡¿торЬеетИ я следующие наборы вегетаций: I - Т-1-90, Т-1-91, П-91, Т-П-91. П - Т-1-90, Т-1-91, П-91. Ш - Т-1-90, Т-1-91, Т-П-91. 1У - Т-1-90, П-91, Т-Д-91. У - Т-1-91, П-91, Т-П-91.

?2 и для определенных генотипов повышает частоту выхода растений. Синовными факторами, лимитирующими получение растений, являются отсутствие или нарушение морфогенетических процессов Показаниями к использованию эмбриокультуры являются частота жизнеспособных семян и отзывчивость гибридов на культивирование.

Самофертильность растений в среднем по трём вегетаииям и 9-ти комбинациям составила 0,05 зер./цв., а частота бесплодных растений,- 62,355. Существенное влияние на завязываемость Р^ оказывают генотипы гибридов. Однако доля вклада этого фактора не превысила 11,0% общей изменчивости, что ограничивает возможности экспериментатора в повышении фертильности растений Р^ путём использования разнообразия генотипов. Поэтому необходимость выполнения В£ не вызывает сомнения.

Таблица 4

Влияние кратности опыления на завязываемость зерен Р^ (Т.аее-Цушл х. Т. 1;1торЬееуИ) х Т.аеа^шп

** Комбинация -Кратность опыления-.

один_два_три

опы- завязы-лено ваемост? цвет- зерен,% ков опы- завязы-яено ваемость цвет- зерен,% ков опылено . цветков завязываемое ть зерен,%

I.Нов.67 хТЛ.ШОб 194 4,1 186 6,5 272 И,4

2.Нов.67 хт.и 47793 432 3,0 588 4,6 516 10,9

З.Бот.2 хТЛ. 181С& 430 3,0 204 3,9 282 7Д

4.Бот.2 хТ.1;. 47793 350 2,6 316 3,5 318 5,7

б.Ск. хТЛ. 18105 440 5,9 256 5,1 430 11,6

б.Ск. хт.г. 47793 1026 6,6 502 7,4 644 8,9

7.Кн. хТ.и 18105 726 7,9 276 9,1 296 8,1

б.Жн. хт^. 47793 338 4,7 160 6,8 198 12,1

Среднее 4,7 6,1 9,5

Второй беккросс повысил среднюю фертильность растений Р^ в три раза (до 0,15 зер./цв.) и сократил долю стерильных в 10 раз (рис.). Несмотря на существенное влияние генотипов и условий на изменчивость признака, доля вклада этих факторов не превысила 8,С$. Очевидно уровень фертильности растений Р^ при самоопылении и выполнении В£ жестко детерминирован. Варианса взаимодействия генотипы х условия составила 23,0£ общей изменчивости. Вероятно каждый гибрид

Таблица 5

Результаты первого беккросса гибридов (т.аевиушп х т.ПторЬееуН на исходные родительские виды

Вегетация

п/п Комбинация Т-П-90 Т-1-91

Рекуррентный родитель Рекуррентный родитель_

исходный сорт т.-ъ. 47793 т.1;. 18105 исходный сорт исходная форма

опылено цветков завязываемо сть, % опылено-цветков завязываемо сть, опы- завялено зывае-цвет-мость, ков % опылено цветков завязываемо сть, опылено цветков завязываемо сть, %

I. Нов.67 х т.t. 47793 9034 4,26 398 0,50 566 2,30 8038 4,76 580 1,21

2. Нов.67 х T. t. I8I05 3512 4,47 - m - - 6244 4,21 498 0,40

3. Алт.81 xT.t. 47793 7344 2,37 560 0,18 720 1,39 4920 5,47 1650 0,79

4. Алт,81 х т. t. I8I05 - - - - - 3688 2,68 1032 0,68

5. Бот. 2 xT.t. 47793 4776 2,37 - - _ - 7858 6,13 520 0,19

б. Бот.2 xr.t. I8I05 720 0,69 - - - ~ 7620 4,82 740 0,00

7. Ск. XT.t. 47793 10600 2,85 1222 0,49 1124 1,42 7114 3,84 434 0,23

8. Ск. х т.t. I8I05 5266 2,66 454 0,22 488 0,00 7496 3,51 1024 0,00

9. ЯН. xT.t. 47793 7102 4,36 486 3,50 450 0,00 8168 7,14 1158 2,33

Ю. Жн. xT.t. I8I05 4256 2,86 - - - - 6774 5,37 700 0,29

Всего, среднее 52610 2,99 3120 0,98 3348 1,02 67920 4,79 8336 0,61

специфично реагирует на условия среда. В частности можно предположить,что условия обеспечивают более или менее интенсивное цветение, в зависимости от генотипа. В таком случае однократное опыление рекуррентным родителем может оказаться своевременным для разного количества цветков колоса, в соответствии с динамикой его цветения.

Стерильность гамет характерна для гибридов FjBj (i.aestlvun х T.tifflopheevii ).Установлено, что процент окрашенной пылыи однозначно на определяет уровень самофертильности растений PjBj и не может служить надёжным критерием прогноза их плодовитости. Результат Bg не отражает частоту функционально способных женских гкает при самоопылении. Уровень плодовитости растений PjBj,вероятно, определяется частотой благоприятных взаимодействий функционально способных мужских и женских гамет.

Растения EgBj и PjBg поколений имеют относительно высоки! и сходный уровень плодовитости. Стерильность Fj и PjBj явилась проявлением штогенетической несбалансированности межвидовых гибридов по системам, контролирувдим их репродуктивные свойства. В результате жесткого отбора на уровне гамет и растений в течение двух первых поколений Pj и PjBj, в следунцих - FgBj и PjBg наблюдается резкое снижение частоты стерильшх растений от 100 и 62,3 до 8,8 н 9,1% и увеличение оварнённости до 0,68 и 0,55 эер./кол. для названных поколений соответственно. Статистический анализ показал, что генотипы гибридов и условия не оказывают существенного влияния на фертильность вероятно, в силу его большей по сравнению с FjBg гетерозиготностью. Поэтому, используя Bg как вынужденную меру и обеспечивая таким образом более многочисленное потомство, мы наблюдали и снижение гетерогенности растений PjBg, как неизбежное последствие повторного насыщения.

Сопряженность фертильности растений PjBj - PgBj - PjBg и PgBj - FjBg положительна, но в большинстве случаев статистически не значима. Интрогрессия между BimaMHT.timopheevii u T.aestivum начиная с FgBj и FjB^ поколений не требует экспериментального вмешательства:

Испытание гибридов мягкой и Тимофеева пшениц на искусственном по стеблевой к бурой ржавчинам фоне проводилось в достаточно фертильных ErjBj и PgBg поколениях. Полученные результаты свидетельствуют, что частота рекомбинантов Í^Bj (FgBg), сочетающих колос культурного типа с устойчивостью к бурой или стеблевой ржав-

О 0,01-0,10 >0,10 Класс фертильности,зер./цв. Рис. Частота растений Сф (Т.аввПтив х ТЛИпорЬеетИ) Т.аев1;1уит с различным уровнем фертильности

М-

самоопыление

- второй беккросс В^

_о

чинам, составляет 1*10 . Учитывая направление искусственного, а также действие естественного отбора, стабилизирующего воспроизводительные свойства гибридов следует ожидать, что поведение признака устойчивости в более поздних поколениях будет отличаться большей регулярностью. Это подтверждается полученными результатами. Частота расщепляющихся по признаку устойчивости к бурой и стеблевой ржавчинам семей в С^В^ (Е^1 - (Е,^) резко возрастает. Среди растений было выделено 29, в ЕдВ^ - I и в Е4В2 - Ю константных линий, устойчивых к бурой ржавчине (табл.6>, По устойчивости к стеблевой ржавчине проведён отбор 836 элитных растений (табл.7)

В результате изучения первых поколений гибридов т.аев1;1тшп х т. М.тор}1ееуа.£0зданы новые источники устойчивости к стеблевой и бурой ржавчинам.

Таким образом, ингрогрессия генетического материала пшенипы

Таблица 6

Результаты испытаний и оценки первых поколений гибридов Т,аезМ.уцт зсТ.илюрЬееуз.! по устойчивости к бурой ржавчине

Год Испытано Испытано Расщепля- Отобрано

испыта- Поколе- комбина- семей ющиеся „.ив«

ний ние ний семьи ^ийГ"

число % число %

1991 ЕдВ^ 9 81 4 4^9 14 0 О/)

12 507 7 1,4 8 0 0,0

1992 ЕдЗ-,; 3 29 5 17,0 10 0 0,0

Результаты испытаний потомств иммуных растений (1992 г.)

I Ю

% 5 24

?5В1 I 51

5 152

10 100,0 36 8 80,0

14 58,3 29 I 4,2

49 96,1 419 29 56,9

28 18,4 157 10 6,6

Таблица 7

Результаты испытаний и оценки первых поколений гибридов Т.аез^тит х Т.ШюрЬеетИ по устойчивости к стеблевой ржавчине

Годы испытаний Поколение Испытано комбинаций Испытано семей Расщепляющиеся семьи Отобрано растений

число *

1990 Р2В2 6 I 128 51 I 0 0,8 0 19 0

1991 % Р2В2 10 II 216 1058 2 38 0,9 3,6 9 54

Результаты испытаний потомств растений (1991 г.)

З^Вд; I 14 9 64,3 25

Г5В1 I 228 120 52,6 729

Тимофеева вт.аеа-Ыдгиа включает 4 этапа: скрепивание родительских видов, получение зерен и растений Е^ и последующего поколения. Основным результатом выполненного исследования является опенка роли генотипической и модификашонной изменчивости на каждом из этапов интрогрессии. Предложенные приёмы позволяют повысить эффективность переноса генетического материала Т.^торЬееуЦ в мягкую пшенииу в 26 раз (табл.8).

Таблица 8

Возможности экспериментального вмешательства в интрогрессию между Т.-ИшорЬееуЦ и Т.аез-^ушп

Этапы

интрогрессии

1.Получение гибридов Е^

2.Выполнение BJ

3.Выход растений

З.Фертильность растений Е1В1

Уровень признака,^ известный достигнутый

20,8 3,3

30,0

39,0 9,5

48,3

0,05 0,15 (62,3^ сте- (6,3* стерильных^ рильных)

Предлагаемые манипуляции

Двукратное опыление

3-х кратное опыление с начала цветения

Эмбриокульту-ра

Выполнение В?, однократное опыление с начала цветения

ВЫВОДЫ

1.В условиях различных вегетацяй генотипическое разнообразие зортов оказывает существенное влияние на изменчивость результатов гибридизации мягкой и Тимофеева пшениц. Фактор "условия" имеет «аксимальный вклад в изменчивость межвидовой несовместимости. 1овторное опыление статистически значимо повышает скрещиваемость. Злияние названных факторов, вероятно, опосредовано через динамику зветения Т.аеа1;:1лгат.

2.Влияние модификашонной изменчивости на результат В| гибри (ов ( T.aestivшa х Г.-ЬЗлюрЬееуЦ в 1,9-4,3 раза превосходит ¡олю вклада генотипического разнообразия. Трехкратное опыление ¡двое повышает уровень признака, подтверждая предположение о част-гом влиянии условий среды на результат первого беккросса через (инамику цветения растений Ер Использование генотипического раз-;ообразия гибридов Е|, как фактора, повьпяашего результат В^,

возможно путем расширения набора материнских форм. Использование разнообразия сортов T.aestivum в качестве рекуррентных родителей не оказывает существенного влияния на изменчивость первого беккросса.

З.На этапе Bj обратная (от T.aestivum в T.timopheevii > интрогрессия затруднена существенно более, чем прямая. Генотипи-ческое разнообразие гибридов Cj оказывает существенное влияние на результат первого беккросса ( T.aestivua * T.timopheevii 1 х T.timopheevii . Для создания разнообразия генотипов Cj, с целью повышения эффективности обратной интрогрессии, целесообразно использовать полиморфизм как одного, так и другого родительского вида.

4.Эмбриональная несовместимость обуславливает невсхожесть более 705? семян CjBj. Повышение выхода растений этого поколения возможно путем использования условий, способствующих формированию полноценных семян и выживанию проростков, а также культивирования незрелых зародышей. Показателями к использованию эмбриокультуры являются частота жизнеспособных семян CjBj.и отзывчивость гибридов на культивирование in vitro.

5. Средний уровень фертильности растений CjBj гибридов мягкой и Тимофеева пшениц составляет 0,05 зерен/иветок. Второе возвратное скрещивание повышает его в 3 раза и сокращает долю стерильных растений до 6,35? (в 10 раз).

6.Процент окрашенной пыльцы однозначно не определяет уровень самофертильности растений CjBj; результат Bg не отражает частоту функционально способных женских гамет при самоопылении. Уровень плодовитости растений CjBj, вероятно, определяется частотой благоприятных взаимодействий их функционально способных гамет.

7. Растения Ej>Bj и CjBg поколений имеют относительно высокий и сходный уровень фертильности; частота стерильных растений составляет 8,8 и 9,1% в названных поколениях соответственно. Начиная с этого этапа интрогрессия между пшениией Тимофеева и T.aestivum не требует экспериментального вмешательства.

8.Частота рекомбинантов, сочетающих колос культурного вида с устойчивостью к бурой и стеблевой ржавчине составила не менее I.IO""^, Путём межвидовой интрогрессии созданы оригинальные источники иммунитета к двум видам ржавчины.

9.Анализ изменчивости результатов интрогрессии на каждом из этапов позволил предложить пути, повышающие еффективность ис-

пользования генофонда Т.^торйееуЦ в селекционном улучшении Т.аев'Ыушп в 26 раз.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы: ' I.Мусалитин Г.Ы. О целесообразности использования культуры зародышей при получении растений Е^С^ гибридовЕг1Ноиш аеа^уша Ь. х Тг11;:1сшп 1;1шйрЬееу1± гЬиЬ. // Современные проблемы генетики и селекции сельсхозяРственных растений: Тез.докл.-Одесса, 1991.-С.Т36-137.

2.Козловская В.Ф., Мусалитин Г.М. Передача устойчивости к стеблевой ржавчине от !Ег1М.сша 1;1торЬееуЦ гЬик. в мягкую пшеницу // IX Всесоюзное совещание по иммунитету растений к болезням и вредителям: Тез.докл.-Минск,1991.-с.21.

3.Козловская В.Ф., Мусалитин Г.М. Изменчивость результатов гибридизации ММ-сша аез1;1лтт 1. с Т.-ЫторЬееуН гЬик. //Генетика, 1992,-Т.28. .-С.97-104.

4.Козловская В.Ф.,Мусалитин Г.М. Пути повышения эффективности интрогрессии генетического материала ТгЗ.исип ^торЬггуЦ

2Ьик. в Мягкую пшенииу на этапе выполнения первого беккросса //Генетика,1993.-Т.29.-№1.-С.177-185.

Подписано к печати 09.03.93 г. Формат 60x84/16 Объем I л.л. Заказ £ 412. Тираж 100 экз.

Редакционно-полиграфическое объединение СО РАСХН,ротапринт 633128,Новосибирская область,п.Краснообск