Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Разработка и усовершенствование традиционных и нетрадиционных методов селекции риса (ORYZA SATIVA L. )

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Разработка и усовершенствование традиционных и нетрадиционных методов селекции риса (ORYZA SATIVA L. )"

од

» .ti'JÜ О

На правах рукописи

ХОАНГ КУАНГ МИНЬ

РАЗРАБОТКА И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТРАДИЦИОННЫХ И НЕТРАДИЦИОННЫХ МЕТОДОВ СЕЛЕКЦИИ РИСА (ORYZA SATIVA L.)

06.01.05 — селекция и семеноводство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

МОСКВА 1996

Работа выполнена в лаборатории генетики, экспериментального мутагенеза и полиплоидии и цитогенетнки Института сельскохозяйственной генетики СРВ (г. Ханой).

Научный консультант — заслуженный деятель 'науки РФ, академик МАН ВШ, доктор биологических наук, профессор Ю. Л. Гужов.

Официальные оппоненты: академик РАСХН, доктор биологических наук, профессор В. С. Шевелуха, доктор биологических наук, профессор А. К. Федоров, доктор биологических наук, профессор С. И. Демченко.

'Ведущее предприятие—НИИСХ Центральных районов Нечерноземной зоны.

Защита диссертации состоится 01 июля 1996 г. часов на заседании специализированного совета К.120.35.04 в Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Адрес академии: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 49. Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке ТСХА. / „

Автореферат разослан У!*^!. . июня 1996 г.

Ученый секретарь специализированного совета — кандидат сельскохозяйственных наук

Усманов

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

AKi^dAtiHgcri.TCMb!.

Hd современном этапе селекции большой вклад в решение проблем создания новых сортов интенсивного типа многих сельскохозяйственных культур, в том числе и риса, дает химический мутагенез. Значение мутагенеза особенно велико для получения редких и уникальных мутаций, которые представляют большой научный и практический интерес исследователя.

У риса на основе использование мутагенеза создано больше сортов, чем у других культур. Практическое использование мутантов в качестве новых сортов началось около 30 лет назад и к 1992 году их число достигло 198 {Rutger et al..l992|. В последнее время на первый план выдвигается »опрос разработки методов получения наибольшего количества мутаций, обладающих селекционно важными признаками.

Несмотря на увеличение экспериментальных и теоретических работ в этом направлении, важные вопросы проблемы остаются нерешенными. в частности для культуры риса. Очень часто полученные с помощью химических мутагенов наследственно измененные формы отличаются пониженными жизнеспособностью и продуктивностью, что затрудняет использование их в селекционном процессе. В связи с этим возникает необходимость поиска надежных способов и средств снижения повреждающего действия мутагенов на важнейшие функции растительного организма с целью повышения качественных показателен и практической ценности индуцированных мутантов, разработки методов эффективного вовлечения мутантов в скрещившшя и ускорения мутационного процесса при сочетании химического мутагенеза с гаметоклоналыгой изменчивостью in vitro.

В условиях Вьетнама наш! впервые начаты исследования по получению н изучению селекционной ценности гибридов риса, полученных с участием индуцированных мутантов, по повышению эффективности химического мутагенеза путем применения повторных обработок растительного материала мутагенами, по снижению токсичности химических мутагенов и усилению их мутагенной активности с помощью органического растворителя диоксана, по ускорению процесса обнаружения и отбора мутантов, а также но получению генетического разнообразия мутаций при сочетании мутационной селекции с клеточной.

Цель и задачи исследований.

Настоящая работа включает результаты многолетних исследований по использованию химических мутагенов на различных сортах риса посевного (Oryza sativa L) и применению новых способов повышения их эффективности в связи с задачами современной селекции, а также раскрытию закономерностей мутационного процесса на примере важнейшей сельскохозяйственной культуры, каковой является рис.

Основной коночной целью наших исследований явилась разработка наиболее эффективных методов ускоренного создания новых сортов и ценного исходного селекционного материала риса на основе применения различных способов и средств снижения ток-' сичности химических мутагенов, усиления их генетической активности, увеличения выхода ценных Лутаций для селекции, а также эффективного использования их в селекционном процессе.

Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи:

- Разработаны перспективные методы воздействия химическими мутагенами на сорта рисе различного генетического происхождения для получения широкого спектра изменчивости по хозяйственно ценным признакам;

- Исследована эффективность повторных обработок растительного материала химическими мутагенами для индуцирования изменчивости;

- Установлены уровень и спектры генотипической и модификаций иной изменчивости под их воздействием и частота появления хозяйственно ценных признаков;

- Изучены повреждающая и генетическая активность химических мутагенов иод влиянием органического растворителя диоксана на различных сортах риса;

- Использована клеточная селекция in vitro для повышения генетического разнообразия мутаций у растений риса и для ускорения процесса мутационной селекции этой культуры;

- Изучена селекционная ценность |щдуцированных мутантов и возможность использования их в гибридизации;

- Установлена цитогенетическая природа индуцированной му-тангсюй формы с генной мужской стерильностью и получен на ее основе гибридный рис;

- Составлены схемы скрещиваний между мутантами и сортами, а также между разными мутантами и изучена практическая ценность гибридных потомств;

- Создана обширная генетическая коллекция мутантов и выведены новые copra риса на основе индуцированных мутантов и му-танто-гибридных форм;

- На основе проведенных исследований даны практические рекомендации по усовершенствованию методик мутационной селекции риса.

Научная новизна.

В результате многолетних исследований получены новые научные данные, представляющие большой интерес для частной генетики и теории селекции культуры риса.

- Установлено, что применение ряда приемов и факторов значительно повышает эффективность химического мутагенеза. Выявлено, что для усиления степени выраженности некоторых мутант-нык признаков или для получения новых типов мутаций у риса целесообразно проводить повторную обработку растительного материала мутагенами.

- Впервые изучен комбинированный эффехт действия химических мутагенов с органическим растворителем днохсаном на сорта риса. Показано, что дноксан резко снижает токсические свойства и аберрационный эффект мутагенов, повышает частоту мутаций и расширяет спектр индуцированной мутагенами изменчивости, что имеет больш .¡о значение для практической селекции.

- С помощью химических мутагенов впервые получены некоторые редкие и уникальные мутанты: новый тип генной мужской стерильности, увеличенное число колосков в первом узле метелхи, удлиненный флаговый лист, раннеспелость, высокая продуктивность и повышенная белковость.

- Впервые в условиях СРВ создан новый тип генной мужской стерильности БОП, что в переводе означает"без образования пыльцы в пыльниках", установлена его онтогенетическая природа и показана возможность выведения на его основе гибридовFj интенсивного типа, что открывает новые пути селекции риса на гетерозис.

- Предложены новые методы использования культуры тканей in vitro в мутационной селекции для расширения генетической изменчивости и ускорения процесса отбора мутантов риса.

- Впервые у риса проведены разнообразные скрещивания с участием индуцированных мутантов, изучен характер расщепления потомства. Разработанная схема гибридизации мутантов с разными признаками расширяет возможность получения генетического разнообразия ценных форм для селекции.

- Установлено, что использование мутантов в гибридизации яв-

ляется наиболее эффективным способом ускоренного создания новых линий и сортов риса.

Практическая значимость результатов исслеАОВщщй.

В результате проведенных исследований создан богатый исходный материал (мутанты, сорто-мутантные и межмутантные гибриды) с комплексом или отдельными хозяйственно ценными признаками, находящийся на различных этапах селекции.

Создана селекционно генетическая коллекция (650 образцов), а которой имеются выдающиеся типы мутантов: высокопродуктивные - Bn-4,NS-21,n-32,n-58; раннеспелые - РС-2.РС-3, РС-19, Р-33,Р-47,Р-59; высокобелковые - ВБ-5, ВБ-8, ВБ-23. Б-29, Б-45; короткостебельные Карлик-90,МК-6, МК-19, К-67. Коллекция широко используется в re-" нетических и селекционных работах Института сельскохозяйственной генетики и многих научно-исследовательских институтов СРВ.

Созданы районированные сорта: мутантный сорт DT-94 и меж-мутаитный гибридный сорт А-25, отличающиеся новым сочетанием важных для производства признаков: высокой продуктивностью, устойчивостью к заболеваниям, раннеспелостью, повышенным содержанием белка в зерна и пр.

На защиту выносятся следующие результаты и положения.

Предложены новые пути и разработаны методы повышения, эффективности селекции риса, на основе которых создана уникальная генетическая коллекция мутантов и гибридов с их участием, а также получены высокопродуктивные сорта этой культуры:

1. Повторная обработка химическими мутагенами как ' наиболее эффективный метод для усиления степени выраженности му-танпшхшризнаков и получения новых топов мутаций, в том числе редких и уникальных.

2. Доказательство высокой эффективности комбинированного воздействия химическими мутагенами совместно с органическим растворителем диоксаном, обеспечивающего существенное расширение генетической изменчивости растений риса.

3. Ускорение репродуцирования мутантных в межмутантных гибридных образцов с помощью культуры пыльников риса, а также создание большего разнообразия мутантов при химическом мутагенезе in vitro.

4. Разработка метода создания гибридного риса на основе полученного нами нового типа мутации с генной мужской стерильностью.

5. Обоснование эффективности использования мутантов в скрещиваниях с целью создания перспективного исходного салаг-

s

цконного материала и получения ценных сортов риса.

Апробация работы и публикации.

Основные результаты исследований доложены и представлены на отечественных и международных совещаниях, конференциях, симпозиумах: Совещаниях Института сельскохозяйственной генетики СРВ (1984-1995 it.); Конференции по селекции и семеноводства риса (Намдин, 1985); заседаниях Ученого Совета сельскохозяйственных наук объединенных учреждений СРВ (1987, 1989, 1994); Международной конференции по генетике (Торото, 1988); конференциях по состоянию н развитию с.-х. биотехнологии (1990,1994); конференции по проблеме генетики и селекции (1995).

По материалам опубликовано 22 печатных научных работ.

Объем и структура диссертации.

Диссертация состоит из введения; обзора литературы; описания материала, методики и условий проведения опытов; б глав экспериментальной части; выводов и практических рекомендаций: списка литературы и приложений. Работа изложена на 371 странице машинописного текста, включая 30 рисунков и 52 таблиц (из них И рисунков и 8 таблиц вынесены в приложения). Список литературы содержит 539 наименований, из них 212 на русском, 81 на вьетнамском и 246 на других языках.

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объект исследований

Все включенный в исследование сорта риса посевного откосятся к виду Oryza sativa var. índica L. Диплоидное число хромосом у все?! сортов равно 24. Эта сорта являются аутогамнымк. Gr::?. значительно отличаются друг от друга по морфофизиологичессям: признакам, по продуктивности, по устойчивости к заболеваниям и неблагоприятным внешним факторам.

3 качестве химических мутагенов нами были-использованк су-аермутегзны: зтилгнимии (ЭИ) и /У-нктроза-А/-эташочешша (НЭМ), которые получены з Отделе химической генегага Института иг-гаяеской физягсн им. Н.Н.Семакова РАН (ИХФ РАН].

МятоашсиLg-УРЛРЯкя проявления экспериментов.

Обработку нагмюнушаихся семян, а таже полученных кз пыльников каалусоз растворами хишгаесхшс мутагенез проводили во псе:: опытам в соответствии с требованиями к концентрациям растворов и экспозициям применительно к конкретному эксперименту. Работу с катераалом М5-Мз и более поздних поколений право-

дили по методикам и рекомендациям Отдела химической генетики ИХФ РАН. В каждом варианте опытов обрабатывали по 500 семян в 4-кратной повторности.

В лабораторных исследованиях проводили изучение спектра и частоты аберраций хромосом в первом митозе в корешках риса анафазным методом. При онтогенетическом анализе проводили изучение строения клеток, клеточного деления, числа и морфологии хромосом, процессов, проходящих в клетке и др. На уровне гамет проводили генетический анализ, выясняли характер конъюгации хромосом в мейозе, что позволяло получить сведения о гомоло-гичности локусов, о причинах: стерильности, генетической несовместимости и др.

В опытах с культурой тканей in vitro были использованы методики культивирования тканей растений, описанные в монографиях Х.Е.Стрита (Street, 1973) и Р.А.Диксона (Dixon, 1985).

Выращивание растений в полевых условиях проводили согласно принятой вИиституте аграрных наук и техники СРВ технологии.

В гибридизацию вовлекали лучшие формы мутантов и коллекционные образцы из родительского питомника, гомозиготные образцы из селекционного питомника и из конкурсного сортоиспытания. Побор родительских пар осуществлялся нсходя из поставленной задачи с учетом закономерностей наследования признаков.

Селекционное изучение последовательных поколений мутантов, гибридов и регенератах® осуществлялось согласно методикам селекции риса (Сметании, 1972; IRRI, 1982 и др.).

В период вегетации растений проводили фенологические наблюдения, отмечали даты начала всех фаз развития растений. Параллельно учитывали хлорофильные мутации, высоту рассады, осыпаемость зерен и др. При этом для изучения влияния генов и внешней среды на развитие конкретных признаков растения использовали феногенетический метод. Биометрический анализ проводили но комплексу признаков при воздушно-сухом состоянии растений. Начиная со второго поколения проводились учет и отбор мутантоа и мутанто-шбридов, изучение наследования и изменчивости признаков. Для определения наследуемости в широком смысле и ва-личины моднфикационнон и генотипической изменчивости количественных признаков в разных поколениях мутантов и габридра риса использовали комплекс,методов: гибридологический и феногенетический, а также цигогенетический и биохимический анализы.

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили по описаниям БАДоспехова (1973, 1985) и П>Ф.Рскицкого

(1973). Рассчитывали коэффициент вариации признаков, определяли характер расщепления гибридов в потомстве.

Анализ растений на устойчивость к болезням проводили путем лабораторного и полевого их заражения; на качество зерна - стандартными методами.

Экспериментальная работа диссертационного исследования выполнена в период 1980-1995 гг.

3. ПОВТОРНАЯ ОБРАБОТКА МУТАГЕНАМИ РАСТИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА

Повторная обработка химическими мутагенами семян различных видов культурных растений приводит к накоплению мутантно-го эффекта, что в свою очередь ведет к повышению общей частоты возникновения мутаций, выхода хозяйственно ценных форм и расширению спектра индуцированной наследственной изменчивости. В отдельных случаях она приводит либо к усилению мутантного признака, либо к появлению новых ценных мутантных признаков, удачно сочетающихся со старыми. Однако по вопросу повторных воздействий химических мутагенов на культурные растения проведено относительно мало исследований. На культуре же риса подобных исследований еще но проводилось.

Исходя нз этого мы поставили задачу детально изучить эффект повторных воздействий химических мутагенов на семена риса. С целью выявления эффективности и специфичности применения этого метода у риса мы проводили: повторно-последовательную обработку семян мутагенами ЭИ и НЭМ различной концентрации на 6-ти различающихся по происхождению сортах риса и повторную обработку мутантов различными мутагенами.

1.1. Повторно-последовательные воздействия мутагенами на семена риса

Проведенные нами опыты были заложены в 1986 г. На наклюнувшиеся семена 6 сортов риса: Тамтхом, Неп-хоаванг, ИР-8, Д^41, ОМ-СО и ИР-17494 воздействовали водными растворами ЭИ и НЭМ концентрацией 0,02; 0,04 н 0,06% в течение 18 часов. В М, отбирали 200 случайных неизмененных растений з каждом варианте и семена одной половины этих растений , вновь обрабатывали мутагенами (каждый вариант тем же мутагеном, что и первоначально, и раствором той же концентрации) н высевали. Другую половину по-

томств индивидуальных растений высевали для получения М;„ для сравнения. В М2 и М3 проводили аналогичную процедуру. Схему обработок и опыта можно представить в следующем виде: обработка —* ИС (исходный материал)

____Mj ■ обработка

Mi _ М2 (Mj) — обработка

ívl¡ М3ТМ2) 1Л3(М5) Ai Мд(М3} М4(М2)

В М2 и М3 проводили сравнительный анализ между одно-, дву-и трехкратно обработанным материалом по выживаемости растений к моменту уборки, стерильности, выходу мутантов по поколением и их типам. Ежегодно высевали два контроля: 1) Kj - семена исходных' сортов по генерациям, 2) Кг - семена исходных сортов различных генераций, обработанные одно-, дпу1 и трехкратно фосфатным буфером рН 7,0 с экспозицией 18 час.

В нашем опыте снижение выживаемости растений зависело в основном от числа обработок, вида мутагена и их концентрации, а также от биологических особенностей изучаемых сортов. При однократном и повторном воздействиях химических мутагенов на всех сортах риса выживаемость растений снижается даже в поздних после обработки поколениях. Наблюдали прямую зависимость между процентом выживаемости растений и увеличением концентрации мутагенов только в вариантах с однократным воздействием мутагенов, в вариантах с дну- и трехкратным воздействием' эта зависимость уже не заметна.

Каждая новая обработке семян приводит к возрастанию количества стерильных колосков в метелке вэ только в Mj, ко и в M¡j. Однако в поздних поколениях (в М3, и особенно в М«) по стерильности варианты опыта мало различались. Прямая зависимость между увеличением концентрации химические мутагенов и стерильностью растений в нашем опыте исблюдилссь только в вариантах с одноразовым воздействием, а в варианта;: с дву- и треххратгхым воздействием эта связь не существовала, дижо наблюдали обратную зависимость.

Следовательно, многократные обработки химическими мутаге* нами в большей степени повышают чувствительность растеняй риса, чем одноразовая. Эта результаты подтверждаются данными других авторов (Мышляков, 1970; Чекалин, 1971; Азовцева,1972; Sykora, 1893; Келайджян, 1983; Кураченко, 198В; Мамедова, Сальникова, 1SS3; *Хабер, 1S30; Чхутиашвили, I9S8), изучавших вопрос повторных eos-

действий мутагенов на другие культурные растения.

Выход морфофизиологаческих мутаций у риса в нашем исследовании зависел не только от особенностей и концентраций мутагенов, но и от числа обработок их химическими мутагенами (рис.1). Наибольший выход мутантов у изученных сортов наблюдали в Мг при однократном воздействии ЭИ (30,63+4,42%) и бМ2(М,)( М4 [М3(М2)1 при дву- и трехкратных обработках НЭМ (23,45+2,87% и 35,44+3,19%). Важно отметать, что в нашем опыте максимальный выход мутантов наблюдался в вариантах с однократной обработкой мутагенами высокой концентрации (0,06%), а при дву- и трехкратной обработках - в варианте с низкой концентрацией НЭМ (0,02%).

Относительно типов мутантов можно заметить следующую тенденцию: в Мг после одноразового воздействия мутагенами, с одной стороны, и а М, н в М2 [М2 (М)) и М3 (Мг)] после двукратной обработки, с другой, спектры индуцированной изменчивости были очень сходными и специфичными для родоначального исходного сорта мутанта. Резкие отличия по спектрам мутаций выявлены в вариантах с трехкратной обработкой мутагенами, в особенности в М2 [М4(М3)].

Резюмируя вышесказанное, можно сделать вывод о том, что применение повторных воздействий химическими мутагенами на рис - эффективный спосоЗ расширения генетического разнообразия за счет появления новых и редких типов мутантов и усиления наследственной изменчивости количественных признаков.

1.2. Обработка мутантов различными мутагенами

Изучение изменчивости мутаитных линий риса при повторной обработке разными химическими мутагенами проводилось нами с 1993 г. В опыт были включены две плотноколосковые мутантные линии рецессивного наследования (№ 17 и№ 18) и две линии ком-пактум доминантного наследования (№ 34 и № 36). ГТрн этом первые две линии фенотшшчески очень схожи, но различны по уровню расщепления и константны с М5, а линии компактум постоянно расщепляются в определенных соотношениях. Обработку семян мутантных линий проводили тем же мутагеном и в той же концент-ращш и экспозиции, от которого получена лишня, и другим мутагеном в оптимальной концентрации. В М^Мд) изучали чувствительность мутантаых лшшй к повторному воздействию мутагенами, в М2 (М10) - мутабильность лшшй и их типов.

0.М 0,0»

Коадваярмси*. %

М4М4

обрьботи

Ш <У»

Ковцентроци*, %

М«[М>(М2)

1]рш{ятшоб{11бот

43-

0,М 0,06

Ковцапрвцга, %

30 .-35

Мз

Одаокртадс обрвбогжд

С,« 0,00:

КэдЦОНТрАЦО*, %

М<(Мз) Двукратны обребогм

0.0« 0,06 Кдад«схрлц5М.

М»(М<(М4

^«арпяи обряботк»

и

0.М 0.05

Ковдетзецвд X

Рис. I. Выход мутантов о разных поколениях после обработки семян сорта ИР-8 мутагенами:

— Кз - контроль (замоченные семена в буфере рН 7,0); —к -обработанно ЭИ, —о —обработанно НЭМ

При обработке мутантов мутагенами, с помощью которых были получены данные мутанты, было установлено, что чувствительность изученных мутантов к повторному мутагенному воздействию различна, причем это различие обусловливалось как генотапиче-скими особенностями мутантной линии, так и типом мутагена. Полученные данные о чувствительности мутантных линий к повторному воздействию мутагенами свидетельствует о наличии специфичности в действии химических мутагенов на изучаемые растения.

Хотя линии № 1? и № 18 имели фенотипическое сходство, но их мутабильность неодинакова: более высокая частота и широкий спектр мутантов получены при повторной обработке у линии № 17. У обоих линий наименьший выход мутантов и наименее широкий спектр изменчивости отмечен при воздействии тех концентраций, при которых были получены мутантные линии. Мутанты компактум N2 34 и № 36, а также форма О.сотрасЬнп оказались менее мута-бильнымн к воздействию такого мутагена, с помощью которого ош! были получены. Частота семей с мутантами у них не достигала 10%, а частота мутантов не превышала 3,0%, что говорит о неэффективности повторной обработки в том случае, когда признак контролируется одним локусом, а не несколькими. Наши предположения подтверждаются данными Н.М.Чекалина (1971) и М.Снкоры (1976), наблюдавшими на других объектах более широкий размах изменчивости при повторной обработке НЭМ, а не другими мутагенами.

При повторной обработке мутантов риса другими мутагенами высокий повреясдающий эффект наблюдали только при воздействии той концентрацией мутагена, которая использовалась при первой обработке, а в вариантах с обработкой новым мутагеном он ос-тацался таким лее, как и при обычном мутагенезе. Результаты изучения М2(М,0) показывают, что несмотря на фенотипическое сходство линий № 17 и № 18 их мутабильность неодинакова: более высокая частота и широкий спектр мутантов отмечены у линии № 17.

Таким образом, полученные нами результаты свидетельствуют о том, что повторная обработка мутантов химическими мутагенами с целью повышения эффективности химического мутагенеза позволяет улучшить отдельные признаки или индуцировать новые, комплексно сочетающиеся со старыми свойствами.

Изучение эффекта многократной последовательной обработки различных сортов и повторной обработки мутантных линий риса химическими мутагенами показало, что в обоих случаях выход мутантов увеличивается, что приводит к расширению генетического

разнообразия и появлению у них новых, наследственно обусловленных признаков.

Исходя из результатов проведенного нами исследования мы рекомендуем для практических целей повторную обработку растительного материала химическими мутагенами с соблюдением: 1) правильного подбора мутагенов и генотипоа растений (с учетом особенностей их действия и задач селекции); 2) использования более слабых по сравнению с одноразовой обработкой концентраций мутагена и экспозиций воздействия; 3) вовлечения в повторную обработку возможно большего числа объектов одного и того же фенотипа в связи с тем, что они могут иметь различную генетическую структуру. (

4. ИССЛЕДОВАНИЕ МОДИФИЦИРУЮЩЕГО ВЛИЯНИЯ ДИОК-САНА НА ИЗМЕНЕНИЕ ПОВРЕЖДАЮЩЕГО И ГЕНЕТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЙ ХИМИЧЕСКИХ МУТАГЕНОВ

Имеющиеся в литературе данные показывают, что диоксан является токсическим химическим соединением н обладает канцерогенными и, возможно, мутагенными свойствами. При химическом мутагенезе диоксан проявил себя как сильный модифицирующий фактор, так как в сочетании с химическими мутагенами на различных культурах он резко снижает их токсические свойства, повышает выход мутантов и расширяет спектр по сравнению с обработкой одним мутагеном.

Исходя из этой предпосылки, с целью повышения эффективности экспериментального мутагенеза мы провели исследования комбинированного воздействия химическими мутагенами и модифицирующего фактора диоксана на семена двух сортов риса Там-тхом и Д-841. В качестве мутагенных факторов использовали ЭИ и НЭМ в концентрациях 0,02; 0,04 и 0,06%, а модифицирующего фактора - диоксан в концентрации 2,0%. Обработку наклюнувшихся семян риса проводили водными растворами ЭИ и НЭМ с диоксаном при рН 7,0 и 5,7 с экспозицией 18 ч.

Изучение влияния диоксана на цитогенетическую активность ЭИ и НЭМ на рисе показало, что значение рН раствора сущесгвеш-но влияло на уровень аберративных клеток в различные сроки фиксации.-Так, при рН 5,7 во всех вариантах опыта, за некоторым исключением, максимальную частоту аберраций хромосом наблюдали при втором и третьем сроках фиксации, а при рН 7,0 - в подавляющем большинстве случаев при первом и втором сроках.

При воздействии ЭИ и НЭМ, растворенных в 2%-ном растворе диоксана, на клетках сорта Д-841отмечен защитный эффект диок-сана, особенно в вариантах средних и высоких концентраций мутагена. Относительно типов перестроек хромосом в основном наблюдали иэохроматидные делецкн с их воссоединением и без воссоединения, хроматидные обмены и хроматидные делении независимо от методов обработок и рН раствора.

Полученные результаты позволяют заключить, что воздействие диоксана на рис характеризуется слабым аберрационным эффектом; растворение ЭИ и НЭМ в 2%-ном растворе диоксана приводило к снижению аберрационного эффекта этих мутагенов; в большинстве типов индуцированных нарушений хромосом во всех вариантах опыта с диоксаном превалировало образование фрагментов хромосом.

Изменение повреждающего действия ЭИ и НЭМ при добавках диоксана показало, что растворение мутагенов в диоксане, как установлено в нашем опыте, резко ослабляло их повреждающее действие. В ряде случаев мутагены в сочетании с диоксаном вызывали стимуляцию всхожести, превосходившую на 10-20% всхожесть в контроле и на 10-25% всхожесть в вариантах воздействия одними мутагенами.

Растворение мутагена в 2%-ном растворе диоксана привело к еще большему увеличению стерильности. Более чем в два раза ооэросла стерильность растений М} в вариант« при рН 7,0. При сочетании некоторых концентраций ЭИ и НЭМ с диоксаном стерильность была в 2,5 раза выше, чем в контроле.

Изучение генетической активности мутагенов с использованием диоксана показало, что диоксан оказывал усиление генетической активности изучаемых мутагенов, особено при рН—7,0 (рис.2). Из 12 изученных вариантов с растворением ЭИ и НЭМ в 2%-ном растворе диоксана при рН=?,0 в 11-ти наблюдалось возрастание выхода мутантов по сравнешяо с воздействием мутагенами без диоксана. При этом в 5 вариантах эти различия высокозначнмы. При рН=5,7 из 12 вариантов с комбинированной обработкой (мутаген+ диоксан) а 10-ти наблюдали увеличение выхода мутантов по ср в-неншо с воздействием только мутагенами, причем математически зто доказывается в двух вариантах.

Число типов мутантов, как правило, было больше при обработке семян мутагенами в сочетание с диоксаном. Расширение в 1,5 раза спектра индуцированных мутантов наблюдали в варианте ЭИ 0,04% + диоксан 2,0% у сорта Там-тхом (9 типов) и у сорта Д-841 в

Рис. 2. Генетическая активность ЗИ и НЭМ в сочетании с диоксаном на рис сортов Там-тхом (левая половши рисунка) и Д-841 (правая половина рисунка) при разном уровне рН раствора. Концентрация мутагенов: 1 - 0,02%; 2 • 0,04%; 3. - 0,06%.

варианте НЭМ 0,06%+диоксан 2,0% (11 типов). Наиболее часто встречающимися типами изменений были плотноколоскопые формы, низкорослые растения с укороченной плотной метелкой и рых-локолосковые. Наиболее часто они появлялись (особенно мутанты с продуктивной метелкой) в вариантах, в которых мутагены растворялись в 2%-ном растворе диоксана.

Полученные нами данные свидетельствуют о том, что диоксан, применяемый на растениях риса, характеризуется явно выраженной биологической активностью: высокой токсичностью, слабым аберрационным эффектом и слабым мутагенным действием. При химическом мутагенезе диоксан проявил себя как сильный модифицирующий фактор: он ослаблял повреждающее действие ЭИ и НЭМ на начальных этапах развития растений риса, увеличивая всхожесть семян в М1 (до 22% по сравнению с воздействием одними мутагенами), но в то же время повышал степень стерильности растений М^ наблюдаемую при действии химических мутагенов; усиливал генетическую активность ЭИ и НЭМ (в 21 варианте из 24 изученных), одновременно увеличивая выход индуцированных мутантов и число их типов (расширение спектров отмечено в 15 из 24 изученных вариантов).

Стимуляцию всхожести при добавлении диоксана в растворы мутагенов можно связать с протекторными его свойствами, приводящими к защите клеток от аберрационного эффекта мутагенов. В свою очередь причиной определенного защитного действия диоксана может служить усиление в его присутствии активности метаболических процессов в клетке.

Подтверждением такого предположения служат литературные данные. Так, К.Р.Бхатия (ВЬаиа, 1967) наблюдал у арабидопсиса при растворении ЭМС в ДСМО увеличение частоты возникновения мутантов альбина в два раза по сравнению с обработкой одним ЭМС. О получении редких типов мутантов при комбинированном воздействии химически* мутагенов и биологически активных соединений сообщают и другие авторы (Тарасенко, 1973; Шаншн-Березовсхнй, Орав, 1975; Шангин-Березовский, 1983; Сальникова, 1985).

Подводя итоги вышеизложенного, мы считаем, что использование диоксана при химическом мутагенезе в качестве модифицирующего фактора очень перспективно. В частности, добавление в раствор диоксан способствовало стимуляции всхожести семян и разЕиттш растений после обработки химическими мутагенами, повышало хаи; общий выход индуцированных мутаций, так н частоту редко встречающихся, в том числе селекционно ценных форм.

5. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА КУЛЬТУРЫ ТКАНЕЙ ПРИ ХИМИЧЕСКОМ МУТАГЕНЕЗЕ

5.1. Исследование гаметоклональной изменчивости хемомутантов риса

Наши исследования были направлены на использование культуры изолированных пыльников: а) для ускорения процесса мутационной селекции, и б) на оценку основных хозяйсвенно полезных признаков мутантных расгений-регенерантов, на получение гаметоклональной изменчивости хемомутантов риса,

В качестве объекта исследования были выбраны ценные хемо-мутаиты: Карлик 90 и мутант ЛД, дйлученные нами методом химического мутагенеза.

При культивировании in vitro пыльников двух этих мутантов нами было получено 63 линии-регенеранта. Изучение потомсти этих линий показало, что только 20 линий (31,7%) были полностью тождественны по фенотипу исходной форме. А 43 линии (68,3%)' статистически достоверно отклонялись от контроля хотя бы по одному признаку. Эти данные свидетельтнуют о том, что в рассмотренных случаях проявилась гаметоклональная изменчивость. Полученные. нами результаты согласуются с данными других исследователей (Оопо, 1981; Zapata, 1986).

Очевидно, такой важный параметр оценки популяции регенератов, как частота появления фенотипически отличающихся растений, может изменяться в довольно широких пределах в зависимости от ряда причин. Наиболее важной среда них, по нашему мнению, может быть генотип исходного родительского мутанта.

Несмотря на то, что оценка признаков гаыетоклонов, полученных в культуре пыльников злаков, проведана многими авторами, мы не обнаружили в литературе попыток обобщить накопленный материал с точки зрения тенденций изменчивости хозяйственно важных признаков у хемомутантов. Мы взяли на себя смелость предпринять такую попытку, имея в виду получить более полное представление об этой проблеме.

Проанализировав результаты собственных исследований, мы пришли к 'заключению, что значения таких признаков, как длина вегетационного периода и высота растений у потомств гаметокло-нальных регенератов либо сохраняются на уровне исходного генотипа, либо отклоняются в сторону их уменьшения. Масса 1000 эе-

реи и оэерненносп. метелки чаще всего остаются тождественными исходной форме. В то же время в популяциях растений из пыльцевых регенерантов обнаружены линии, превосходящие исходную форму по названным выше признакам, но с низкой частотой. Степень выраженности изменчивости того или иного признака специфична для разных генотипов мутантов и отражает особенности их реакции на условия культуры in vitro.

Таким образом, применение культуры пыльников in vitro э мутационной селекции позволяет целенаправленно создавать гаме-токлональные растения, практически тождественные исходному сорту или мутанту, для быстрого размножения ценных мутантов, а п тех случаях, когда появляются отклонения - для селекции в качестве дополнительного источника генетического разообразия исходного материала.

5.2. Применение химических мутагенов в культуре пыльников

Известно, что при культивировании тканей растений in vitro можно достигнуть изменений в наследственном аппарате их клеток, которые затем проявляются у регенерирующих растений и могут служить источником расширения генетической изменчивости. Однако у некоторых генотипов изменчивость в потомстве регенерантов не наблюдалась вовсе или спектр ее был узок. В связи с этим встает вопрос о способах повышения степени изменчивости регенерантов.

Целью наших исследований, проводившихся в течение Í988-1993 годов, было изучение влияния химических мутагенов на рост и регенерацию каллусных культур риса, получение мутантных линий и оценка эффективности мегодоз химического мутагенеза in vitro it in vivo для расширения генетической изменчивости.

Эксперимент был осуществлен на чистосортном материале сортов риса: Там-чхом, ИР-8, Д-841 н ОМ-80 с использованием мутагенов ЭИ и НЭМ в концентрациях - 0,02; 0,04; 0,06%.

Полученные каллусы из пыльпнкон пассировали на среду МС4-1-2 кг/л 2,4-Д и на 25-е сутки I пассажа проводили обработку мутагенами при трех экспозициях: 0,5; 1,0 и 1,5 часа с 4-кратной повторностью. Через 30 суток проводили морфологическое описание каллусов. Определяли степени ингибнрования прироста и др. В M¡ изучали влияние мутагенов на выход настоящих растений, их выживаемость до уборки, учитывали частоту и спектр их изменений. В М2 и поздних поколениях проводили изучение характера ва-

риангных изменений и выявления мутаций.

Исследование возможности получения нормально развитых растений-регенерантов при химическом мутагенезе in vitro показало, что с возрастанием дозы мутагена размеры каллусов уменьшались, а степень их некротизации увеличивалась. Это сопровождалось возрастанием доли каллусов, не способных к регенерации. Мутаген ЭИ при концентрации 0,06% и экспозиции 1,5 часа оказывал летальное действие на сорта ИР-8 и Д-841.

Конкретные значения сублетальной дозы ЭИ и НЭМ мя каллусов разных сортов несколько различались, но в целом можно сказать, что ЛД50 применяемых мутагенов для прироста массы каллусов риса лежит в пределах от 0,06% и выше при экспозиции ' свыше 1 часа. Оптимальной дозой ЭИ и НЭМ для получения наибольшего количества взрослых растений, как показано в нашем опыте, является низкая концентрация (0,02%) с коротким временем (0,5 часа) воздействия. Чтобы избежать летального действия при химическом мутагенезе in vitro культуры пыльников возможно повышать концентрацию мутагена при обработке каллусов слабоому-табильного генотипа, а не увеличивать экспозицию обработки.

Частота хлорофильных мутаций при обработке ЭИ и НЭМ в наших экспериментах была довольно высокой (в пределах 9,5-17,4% против 3,9% в контроле). Большинство обнаруженных мутаций относились к типу альбина.

Изучение влияние обработки каллусов из пыльников риса мутагенами ЭИ и НЭМ на изменчивость растений-регенерангов М2 показало, что в семьях регенерантов, полученных как с применением мутагенов, так и без них, имелись измененные по ряду признаков растения. Итак, частота видимых изменений, рассчитанная путем вычисления отношения числа семей с изменениями к общему числу изученных в зависимости от мутагена и генотипа исходных сортов у всех обработанных вариантов колебалась в пределах 36,8-53,3%. НЭМ оказалась более эффективной, чем ЭИ. У всех исходных сортов почти четверть изученных потомств растений-регенерантов, выросших иэ обработанных мутагенами каллусов, несла морфофизологяческие изменения. Всего в Мз выделено 19 типов мугаитаых вариантов (после проверки в Мз). В М3 также наблюдали семьи с мутациями. Из 146 изученных вМ3 семей обнаружено 6 семей с мутациями, т.е. приблизительно 4,8%. Общее число мутаций - 9, и они относятся к 5 типам. Из них 2 новых.

Изучение мутационной изменчивости гаметоклоновриса, проводившееся и Mj-Мз поколениях, показало, что большак часть кута-

ций, индуцированных различными мутагенными воздействиями, откосится к рецессивным. При химическом мутагенезе, как in vitro, так и in vivo обнаруживается существенное влияние генотипа на частоту и спектр мутаций. Одни и те же мутагены на различных сортах могут йызывагь неодинаковую изменчивость различный признаков.

При изучении третьего поколения регенерантов было установлено, что мутагены ЭИ и НЭМ при действии на каллусную культуру пыльников риса не обладают свойством индуцирования специфических мутаций. В целом можно сделать вывод, что мутагены in vitro целесообразнее применять для слабомутабильных сортов и генотипов.

Полученные результаты по оценке эффективности применения in vitro мутагенов (табл. 1) показали, что визуально не отличающиеся от исходных растений регенеранты в ряде случаев имели статистически доказуемые отличия по ряду признаков в сторону уменьшения их значений. Так, у сорта Там-тхом в обоих вариантах обработки высота растений уменьшилась на 15 и 8 см. Длина главной метелки уменьшилась у сорта ИР-8 в варианте с обработкой ЭИ, а у сортов Д-841 и ОМ-80 при обработке НЭМ. У сорта Там-тхом в варианте с обработкой НЭМ длина главной метелки, наоборот, увеличилась; различая достоверны на 1 %-ном уровне значимости. В четырех вариантах опыта на трех сортах, кроме Д-841, достоверно снизилось число семян в метелке. В трех случаях из четырех это произошло в вариантах, в которых в качестве мутагена использовался этиленнмин.

Очень важные результата получены по варьированию количественных признаков. Они четко показывают, что значения коэффициентов варриацнн веек изучавшихся признаков у всех четырех исходных сортов были существенно нижа, чем в потомствах растэ-йий-регенерантов, полученных при обработке гаметоклаиальнкх каллусов химическими мутагенами. Особенно велики различия были по таким слабомодифицирующим признакам, как высота растения и длина метелки. Так, значения CV% высоты растений а контроле на выходили за пределы 2,8-5,4%, в вариантах se с обраб уткой мутагенами они были а несколько раз выше (10,9-25,8%). По длине главной моталки диапазоны значений CV% соответственно составили 4,7-7,6% и 12,4-16,4%. Столь существенные различия значений з контроле и среди потомств визуально не раз-

личавшихся регенерантов можно объяснить генетической неоднородностью этих потомстз, проявлением продленного мутагенеза з

• Таблица 1.

Морфологические показатели потомств расгений-регенерантов риса при обработке каллуса

пыльников мутагенами

Сорт и обработка каллусов Длина вегетационного периода, дней Высота растений, см Длина главной метелки, см Число семян в метелке, шт. Пустозерность % Масса 1000 зерен, г

х±$г х±8г Х±8х х ± 5г Х±8х СУ%

Сорт ИР-8 135±2,32 7,23 95,0±0,53 5,4 23,3±0,37 6,1 146+2,25 13,4 12,3±2,69 13,5 27,8+1,63 11,4

Обработка ЭИ 137±3,50 9,85 94,3±2,87 24,1 19,5±0,82° 14,7 125±4,33* 23,8 14,9±3,08 24,3 28,6+1,93 17,6

—"— нэм 131±2,85 8,77 Е0,7±3,76 25,8 22,8±0,95 12,4 129±3,65' 20,4 15,2+2,95 27,2 26,3±2,05 16,5

Сорт Там-тхом 140±3,05 5,12 137±0,70 4,1 21Д±0,71 4,7 103+1,46 9,6 10,6+2,07 12,8 23,1± 1,32 6,4

Обработка ЭИ 140±2,57 8,93 129±2,93* 14,2 22,5±0,76 13,8 95±3,27" 15,9° 13,8+2,65 27,3 24,3± 1,89 10,5

—НЭМ 138±2,95 9,56- 122+2,68* 13,7 24,3±0,63* 12,6 107+3,78 17,3 12,7±3,04 26,5 24,7±2,73 12,7

Сорт Д-841 125+2,50 6,58 92,6±1,81 3,9 22,4±0,41 5,6 134+1,88 11,7 14,4±1,32 15,4 23,8+1,59 8,3

Обработка ЭИ 124±3,10 9,63 91,4±2,35 15,9 22,7±0,84 14,3 130±4,06 22,1 16,2±3,15 27,2 24,5±2,32 14,8

—НЗМ 120±3,72 10,44 90Д±3,07 11,6 20,3±0,79*° 16,4 123+3,43 18,5 15,7+3,07 22,3 22,7±3,08 16,3

Сорт ОМ-80 131+2,25 6,87 98,1±1,95 2,8 24,5±0,34 7,6 137+1,97 12,4 13,5±2,01 14,6 24,9±1,32 9,6

Обработка ЭИ 123±4,02 9,93 В6,3±3,18 12,1 22,8±0,97 14,8 12612,92* 19,7 14,7±2,78 23,7 23,7±3,12 15,7

—НЭМ 1Ж)±2,94 12,51 91,8±2,72 10,9 21,7±1,04" 15,3 129+3,68 21,8 15,2±3,03 28,5 22,8+2,78 14,9

Примечание: *, ** • Разность существенна при 1%-ном к 5%-ном уровнях значимости соответственно

результате применения химических мутагенов ЭИ и НЭМ. Установление этого факта является исключительно важным не только для практической селекции, но и для развития теории мутагенеза.

Таким образом, применение культуры пыльников in vitro а мутационной селекции позволяет целенаправленно создавать гаме-токлоны растений, практически тождественные исходному сорту для быстрого размножения ценных мутантов и, с другой стороны, получать отличающиеся от него мутанты для селекционного использования в качестве дополнительного источника генетического разнообразия исходного материала.

6. ГИБРИДНЫЙ РИС НА ОСНОВЕ МУТАНТА С ГЕННОЙ МУЖСКОЙ СТЕРИЛЬНОСТЬЮ

Мутант с мужской стерильностью был получен нами в 1987 году в Институте сельскохозяйственной генетики СРВ при обработке ЭИ в концентрации 0,06% семян риса сорта Д-841. Эта форма мужской стерильности отличается от всех другах типов, известных в мировой классификации, и характеризуется открытыми цветковыми чешуями, бледными пылышками и отсутствием в iikx пыльцевых зерен. Рыльце и завязь в цветке нормально развиты. Мы назвали его Мутант БОП (то есть мутант с мужской стерильностью без образования пыльцы). Этот мутант характеризуется корот-хостебельностью, торчащими вверх жесткими листьями, высокими адаптационными свойствами.

При гибридизации сорта Д-841 с андростерильным мутантом БОП показано, что средний процент завязывания гибридных зерновок существенно зависит от способа скрещивания: он составлял только 3,68% при естественном опылении и возрос до 23,2% при искусственном опылении. В отдельных метелках завязыааемости семян достигала 40 - 52%.

У гибридов Fj все растения были фертильны. В расщепляющейся популяции F2 из 744 растений 553 оказались фертильными и S91 имели мужскую стерильность, что соответствует модели 3 : 1 (Х2в О-10,50 < Р < 0,75). Это значит, что мужская стерильность у нутанта БОП контролируется одной парой рецессивных генов. Анализ позволяет нам предположить, что полученный нами мутант БОП несет ген ms.

С целью выведения полукарликовых, высокопродуктивных форм риса, совмещающих высокие адаптационные свойства и отзывчивость на повышенные дозы азотного удобрения, а также уста-

новление научных критериев отбора лучших генотипов по фенотипу в раннем гибридном поколении мы использовали мутант с генной мужской стерильностью и выведенные из него формы в скрещиваниях с распространенными сортами и селекционными или коллекционными образцами.

При изучении наследования признаков у гибридов было установлено, что характер проявления количественных признаков изменяется в зависимости от гибридной комбинации. Очень важно отметить, что в большинстве случаен эффект сверхдоминирования проявляется по признакам продуктивности растения, количеству зерен с растения и продуктивной кустистости. Признаки: высота растения, масса 1000 зерен, количество и масса зерен с метелки и длина метелки наследуются в основном по промежуточному типу. Величины коэффициентов доминирования в основном соответствуют значениям так называемого гипотетического гетерозиса, а не истинного.

У гибридных семей второго поколения продуктивность растения, количество зерен с растения, количество и масса зерен с метелки детерминируются генетической системой, включающей в основном эффекты неаллельного взаимодействия генов. Следовательно, можно предположить, что отбор по этим признакам будет наиболее эффективным.

Результаты изучения изменчивости гибридов и ее генетической обусловленности показали, что высокие величины коэффициентов фенотипической и геногипической изменчивости, установленные по признакам продуктивности растения (28,7 и 16,9%), количеству зерен с растения (29,3 и 20,1%), продуктивной кустистостью (14,2 и 10,4%), количеству зерен с метелки (14,1 и 12,3%) и массе семян с метелки (13,7 и 11,7%) свидетельствуют о наличии в популяции большого количества разнообразных форм по вышеуказанным признакам. Очень важно отметить, что в нашем опыте высокое значение наследуемости сопряжено с высокой величиной генетического прогресса в процентах к средней величине по признакам длины метелки (87,1 и 17,2%), количества зерен с метелки (76,3 и 22,2%), массы зерен с метелки (72,5 и 20,7%).

При изучении связи между характером наследования, а именно, коэффициентом доминирования и параметрами трансгрессии в результат нашего исследования показано, что высокие значения показателя положительной трансгрессии наблюдаются в основном у гибридов со сверхдоминантным типом наследования признаков во втором поколении. При отсутствии доминирования эффект транс-

грессни не проявляется. Сравнивая данные, представленные выше, мы заметили, что явление сверходоминирования часто связано с эффектом неаллельного взаимодействия генов.

Следовательно, можно заключить, что эффехт неаллельного взаимодействия генов имеет важное значение в проявлении трансгрессивной изменчивости признаков и его возможно использовать в качестве критерия при проведении отборов в гибридных популяциях.

По результатам анализа второго поколения был отобран ряд высокопродуктивных линий: которые поступили для изучения в первый селекционный питомник. Для успешной селекционной работы мы изучили их по некоторым особо важным хозяйственным показателям, таким как продолжительность периода вегетации, содержание белка в зерновке и урожайность (табл. 2).

Таблица 2.

Характеристика гибридных линий, полученных на основе мутанта с мужской стерильностью в Р3 по хозяйственно важным показателям. 1994 г.

Отцовский Гибрид Длина периода Средняя урожайность В сравнении с Содержание белка

сорт вегетации, зерна, контро- в зер-

ДНИ т /га лем, % новке, %

Контроль ИР-8 132 + 3 4,14 + 0,143 100,0 8,1 ±0,38

ИР-8 'УТиР-8-42 128 ±3 5,62 + 0,171* 135,7* 3,2 ± 0,42

М М ПРир-в-гэ 117 ±4 4,38 ± 0,175 105,8 9,3 i 0,39

а ы 119+3 4,71 ± 0,154" 113,7" 9,0 ±0,41

Контроль VN-10 135 ± 3 4,25 ± 0,125 100,0 8,2 ±0,45

VN-10 ^TvN-tO-3 131 ±3 5,67 ± 0,134* 133,4* 8,7 ±0,52

It »0 ^VN-10-5 121 ±3 4,52 ±0,146 106,3 9,4 ± 0,47

Контроль ОМ-80 130 + 2 4,21 ±0,125 100,0 8,3 ± 0,45

ОМ-80 YTOM-SD-7 125 ± 3 4,94 ±0,137' 117,3* 8,4 ± 0,29

Примечание: *, ** - Разность существенна при 1%-ном и 5%-ном

уровнях значимости соответственно

Из ддиных табл. 2 видно, что при гибридизации с использованием в качестве материнской формы мутанта с генной мужской стерильностью удалось получхгть раннеспелые продуктивные формы. Так, а цотомстее гябрида с участием сорта ИР-8 выделены две

раннеспелые линии ГРцр.^ и ГРН?.865 с длиной вегетационного периода 117±2 и 119±2 дня, что на 15 и 13 дней меньше по сравнению с отцовской родительской формой.

Линия П'уГт.10 5 созревала на 14 дней раньше отцовского сорта ¥N-10 (121+3 при 135±3 дней в контроле) и др. Эти линии целесообразно использозать для выведения раннеспелых сортов.

Содержание белка в зерновке в значительной степени определяет качество продукции. Для улучшения качества зерна риса возможно использовать мутант БОП в насыщающих скрещиваниях с 23 бехроссами с высокобелковой формой риса,

Урожай семян при 14% влажности у изучаемых гибридных линий колебался в широких пределах - от 4,ЗОЮ,175 до 5,67±0,134 т/га. Наибольшее превышение над урожайностью родительских сортов показали гибридные потомства УГдо_8-42,УГугч-10-9>УГс>м-80-7- Прибавка урожайности этих мутантов составляла соответственно 1,48 т/га (или 35,7%); 1,42 т/га (или 33,4%) и 0,73 т/га (или 17,3%) по отношению к родителю.

Исходя из этого, можно заключить, что использование мутант-ной формы с генной мужской стерильностью в гибридизации дает в руки селекционера еще один способ ускоренного создания генетического разнообразия и переконструирования растений с желаемыми признаками и свойствами.

7. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МУТАНТОВ В СКРЕЩИВАНИЯХ

С помощью химических мутагенов в последние годы был получен обширнейший селекционный материал, который, однако, пока еще используется недостаточно эффективно. В подавляющем большинстве случаев процесс создания новых мутантных сортов сводится к выделению хозяйственно ценных мутантов, их размножению и оценке по потомству. Такой путь приносил и может принести успех. Однако наиболее эффективным, как показала селекционная практика, является сочетание химического мутагенеза с гибридизацией, т.е. вовлечение мутантов в скрещивания. При этом изучение наследования признаков полученных мутантов риса является необходимым условием для мутационной селекции.

В Вьетнаме исследования генетической природы мутантов риса почти еще не проводились. Опубликованные работы освещали в

основном результаты по индуцированному мутагенезу с констатацией фактов получения тех или иных мутантов, отличающихся от исходных форм. Начиная с 1990 года нами разработана и осуществлена программа изучения наследования и изменчивости различных полезных признаков, появляющихся после воздействия химическими мутагенами, изучения и использования селехционко цепных мутантов риса. Специально подбирались или создавались заново родительские формы мутантов для пключения в гибридизацию. Изучались Р] и в сравнении с родительскими формами, делались выводы о возможном появлении и наследовании генов, детерминирующих полезные количественные или качественные признаки.

Наши исследования наряду с теоретической направленностью имеют и прикладной характер. Поэтому на основе изучения конкретных мутантных генов, характера их взаимодействия и проявления, давались рекомендации для использования их в практической работе при выведении новых сортов.

При химическом мутагенезе появляются макромутанты с высокой частотой, которые легко идентифицирова-ь по их измененным морфобиологическим признакам. Такие мутанты, как правило, имеют один полезный признак или комплекс положительных се~ лекционных признаков и поэтому могут быть источниками различных признаков, особенно если они контролируются моногенно.

Известно, что короткостебельность у растений риса контролируется разным числом генов, при этом характер наследования этого признака может меняться от рецессивного до полудоминантного и доминантного; возможны также взаимодействия генов, приводящие к эпистазу. Поэтому если короткостебельность у мутанта определяется рецессивным геном или генами и небольшим их числом, целесообразнее скрещивать их с высокоурожайными, хорошо адаптированным!! сортами, но имеющими более высокую соломину. В этом случае сорт, который нужно улучшить, будет служить в качестве рекуррентного родителя, а мутант - донором генов короткосте-бельнссти. При этом число возвратных скрещиваний должно быть на менее 3 для восстановления основных признаков рекуррентного родителя. Если природа индуцированных короткостебельных мутантов доминантная или полудоминантная, или определяется несколькими генами, лучше осуществлять более разнообразное комбинирование генов этих мутантов с другими генами, проводя в различных комбинациях реципрокные скрещивания.

Долгое время считали, что зректоиды у злаковых вообще' и особенно у риса не могут служить источником короткосгебельноетя

вследствие того, что короткостебельность входит в комплекс эрек-тоидносги, характеризующийся плейотропным эффектом. Однако наши исследования показали, что при скрещивании эрекгоидов между собой можно модифицировать отдельные признаки, входящие з комплекс эректоидности, отделить нежелательные и отобрать селекционно ценные. Но при этом следует помнить, что несмотря на одинаковый фенотип эректоиды обычно генотипически неиден-ткчны друг другу н модификация того или иного признака эректо-идного комплекса будет зависеть от взаимодействия генов эректоидности в новой генотипической среде как друг с другом, так и с генами другого генотипа.

На основе короткосгебельных мутантов при сорто-мутантной и межмутантной гибридизации нами создан ряд гибридных линий, которые отличаются высокой потенциальной продуктивностью, укороченным вегетационным периодом, короткостебельностью, устойчивостью к неблагоприятным внешним условиям. Лучшие из этих линий переданы в конкурсное сортоиспытание.

Для повышения урожайности и качества семян у некоторых сортов риса, которые имеют тонкий и короткий флаговый лист, мы использовали в скрещиваниях полученный нами мутант ЛД, имеющий толстый, удлиненный (его длина почти в два раза больше, чем у обыкновенного растении риса) и вверх торчащий лист, который функционирует до полного созревания зерновок. Важно отметить, что этот признак контролируется одной парой рецессивных аллелей гена. При скрещивании мутанта ЛД с другими образцами мутант-ный ценный признак сохранялся в потомстве, в результате чего получено гибридное потомство с повышенной урожайностью и улучшенным качеством зерна.

Во Вьетнаме известно несколько болезней риса, которые существенно снижают урожайность. Наиболее опасными и распространенными болезнями являются бактериальный ожог и пирикуляриоэ. Заражение растений риса этими болезнями наблюдается на разных фазах их развития. Пораженность болезнью определяется генотипом растешет и шггогешшстью имеющихся рас.

С целью выведения устойчивых к этим болезням сортов мы проводили оценку иммунных мутантов на инфекционном фоне, создаваемом путем искусственного заражения растений суспензией конидий Зактсрии Xanthoinonas campestris P.V.oryzae Dawson и гриба Piricularia oryzae Cav. в фазу кущения. Проведен генетический анализ габридов первого и второго поколений. При этом было установлено, что устойчивость риса к бактерильному ожогу кон-

тролируется одним доминантным геном с серией аллелей, а к пи-рикуляриоэу - двумя парами доминантных аллелей.

Важным условием реализации генетически заложенной в растении потециальной продуктивности является наличие у него высоких адаптационных свойств. В нашей работе были получены положительные результаты при селекции риса на устойчивость к пониженной температуре и затоплению с использованием хемомутантов. При моногенной гибридизации холодоустойчивость выделенных нами мутантов риса генетически детерминирована и может передаваться потомству в скрещиваниях. К сожалению, как оказалось, не все холодоустойчивые мутанты отличаются высокой комбинационной способностью по основным признакам структуры урожая, поэтому при адаптивной селекции в скрещивания необходимо вовлекать мутанты не только с высокими адаптивными свойствами, но и имеющие одновременно хорошую комбинационную способность.

Важнейшим признаком, определяющим не только урожайность, но и отвечающим требованиям перспективного производства риса на современном этапе, является раннеспелость т.е. сокращение периода вегетации. Раннеспелость у риса, как правило, наследуется по типу доминантности или сверхдоминантности и проявление ее зависит от внешних условий. Очень часто она связана с чувствительностью к фотопериоду и температуре (Chang, 1964; Gustafsson, Lundqvist, 1976; Дзюба, 1987). Вследствие этого раннеспелые мутанты обладают широкой адаптивностью. В связи с тем, что раннеспелость, как показали наши исследования, часто контролируется одним геном, этот признак можно посредством гибридизации передавать различным сортам.

С помощью химических мутагенов мы получили у различных сортов риса раннеспелые мутанты, лучшими из которых оказались: РС-3, РС-3, РС-12, РС-19и др. Они были использованы нами в качестве источника гена Ef - Early flowering - раннего цветения в скрещиваниях и дали положительные результаты. Выделенные скороспелые сорта находятся на различных этапах внедрения в производство.

К настоящему времени в литературе накопилось достаточно данных, свидетельствующих о том, что индуцированные мутанты можно использовать в качестве доноров генов высокого содержания белка и ряда незаменимых аминокислот - лизина, метионкяа, треонина и др. (Scholz, 1976,1982; Мосина, Доан Тхи Бик, 1977; Nagl, 1978, 1S83; Сальникова и др., 1985 и др.).

По данным этих авторов, как и результатам нашего асследсва-

ния, успех мутационной селекции риса на качество зерна во многом зависит от истинной ценности используемых в скрещиваниях индуцированных мутантов, а также от правильного подбора пар хе-момутантов или сортов при гибридизации.

Наиболее быстрым способом создания мутантного сорта, отличающегося высокой белковостью и улучшенным качеством белка при сохранении хорошей урожайности, является скрещивание индуцированных мутантов с районированными сортами с проведением 2-3 беккроссов. для того чтобы включать высоконротеиновую зародышевую плазму в определенную генетическую среду. При этом селекцию необходимо вести по линиям от индивидуальных растений до Р3 и более поздних поколений. Таким путем мы создали некоторые высокобелковые линии риса, в родословной которых участвовали высокобелковые мутанты ВБ-5, ВБ-23.

Другим подходом при работе с высокобелковыми мутантами является скрещивание их между собой. При этом поскольку мутаций у разных выокобелкопых мутантов могли возникнуть в идентичных локусах, при скрещивании таких мутантов возможно аддитивное действие мутантных генов. При скрещивании мутантов возможно также кумулятивное действие генов и трансгрессивное расщепление в потомстве. Все это приводит к возникновению генотипов с еще более высоким содержанием белка, чем у исходных мутантов.

Межмутантные скрещивания в нашем опыте проводились на ряде мутантов в основном с целью установления аллельности мутантных признаков. Однако для селекционных целей такие скрещивания также представляют большой интерес, так как при меж-мутаятных скрещиваниях можно освободиться от летальных генов, вредных инверсий и друга;: нежелательных микроаберраций хромосом, а главное, можно добиться большей выраженности ценного признака у гибрида за счет увеличения числа доминантных полимерных генов, контролирующих количественные признаки, определяющие урожайность и качество продукции.

Мы привели далеко не полный перечень преимуществ сочетания химическою мутагенеза с гибридизацией, однако эти данные достаточно отчетливо демонстрируют тот факт, что успех и сроки создания новых мутантно-габридных сортов будут зависеть от разнообразия включаемых в скрещивания мутантов.

Такгм образом, на основе многолетнего нашего изучения наследования отдельных генов, контролирующих хозяйственно важные признаки растений риса, нами была разработана разносторонняя схема перспективного использования мутантов в скрещиваниях

применительно к условиям Вьетнама. Расширена теоретическая основа мутационной селекции риса. Она поможет селекционерам более правильно решать задачи на стратегических направлениях селекционного процесса, повысить его эффективность, сократить сроки проработки материала и выводить сорта риса с нужными параметрами. Все это вносит конкретный вклад в реализацию Продовольственной программы страны. В этом заключается новизна и актуальность наших исследований.

8. ХАРАКТЕРИСТИКА ЦЕННОГО ИСХОДНОГО СЕЛЕКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА И НОВЫХ СОРТОВ РИСА, СОЗДАННЫХ НА ОСНОВЕ ХИМИЧЕСКОГО МУТАГЕНЕЗА

Успехи мутационной селекции значительны и не вызывают сомнений в нашей стране. Они стали возможными не только благодаря использованию нового метода - химического мутагенеза, но и постоянному усовершенствованию его.

Вся наша многолетняя исследовательская работа была направлена на разработку научно-методических основ повышения эффективности химического мутагенеза в практической селекции. Полученные нами данные по выходу селекционно ценных форм, анализу их генетической природы, количественных признаков и хозяйственных показателей свидетельствует о том, что химический мутагенез с использованием этиленимина (ЭИ) и нитрозоэтил-мочевины (НЭМ) как процесс ускорения формообразования можно эффективно использовать для создания исходного селекционного материала риса. Разноплановое изучение индуцированных мутантов, а также вовлечение их в гибридизацию позволило нам отобрать наиболее интересные формы, создать генетическую коллекцию и на ее основе развернуть селекционную работу по выведению новых высокоурожайных к с высоким качеством зерна мутаитных и му-тшггао-габридных сортов, отвечающих требованиям перспективного производства риса в условиях Вьетнама.

8.1. Полученная в ходе работы генетическая коллекция как новый генофонд для селекции риса

Известно, что при непосредственном размножении лучших мутантов или использовании их в скрещиваниях с другими формами н сортами в мировом сельскохозяйстаетюм производстве используется более 1800 мутаитных сортов разных культур, из них

198 сортов риса. Значение химического мутагенеза для селекции определяется не только количеством мутантов, созданных этим методом, но прежде всего возможностью решения некоторых практических задач, которые недоступны или решаются с трудом при использовании других методов селекции.

При отборе мутантов мы руководствовались следующим основным критерием - отбирали формы, комплексно сочетающие признаки, определяющие уролсайность, качество зерна и устойчивость к различным заболеваниям и имеющие большие их значения по сравнению с таковыми у исходных сортов или сорта-стандарта.

Такой подход помог создать коллекцию из 260 образцов, которая затем расширилась до 650 образцов в результате работы по вовлечению индуцированных мутантов в скрещивания и выделению из мутанго-сортовых и межмутантных гибридных популяций центах форм. Из образцов этой коллекции наибольший интерес представляют 125, комплексно сочетающих наиболее важные признаки и хозяйственные показатели.

К настоящему времени эти мутанты нами изучены и идентифицированы по хозяйственно важным признакам: карликопости, полукарликовостн, устойчивости к низким температурам и затоплению, устойчивости к различным заболеваниям, урожайности, скороспелости, качеству зерна, содержанию белка в зерновке, мужской стерильности и др. Среди них 35 мутантов, имеющих ряд селекционно ценных признаков и свойств, переданы для практической реализации многим селекционным учреждениям Вьетнама, где они используются как исходный материал при выведении перспективных новых сортов и шбридов риса.

8.2. Характеристика мутантно-сортовых и межмутантных гибридов по хозяйственно ценным показателям

Применение различных схем скрещиваний с участием хемо-мутаигов помогло создать ценный мутантно-сортовой и межму-тант-ный селекционный материал. В гибридных популяциях выделены десятки форм, давших начало стабильным по годам мутантным линиям, совмещающим одновременно до 6-7 хозяйственно ценных признаков.

По •ученные нами в результате скрещиваний мутаншо -сорта -вые и межмутантные гибриды по большинству признаков и показателей превышают сорт-стандарт, что свидетельствует о достаточно высокой эффективности гибридизации мутантов как с сортами, так

и между собой.

Однако анализ гибридных потомств многочисленных скрещиваний показывает, что по признакам, определяющим продуктивность риса и качество зерна, целесообразнее применять межму-тантные скрещивания, используя мутанты со значимым превышением того или иного признака над исходными сортами или сортовым стандартом. Что касается устойчивости к заболеваниям;, то в данном случае применимы оба направления гибридизации мутантов. Иногда больший успех достигается скрещиванием между собой устойчивых к заболеваниям мутантов. Если скрещиваемые мутанты имеют аллельные гены устойчивости или одинаковое их число, то такие гибридные комбинации не дают большого эффекта. Однако если мутанты несут разные мутантные гены устойчивости и чеоди«-наковое их число, гибридизация таких мутантов дает в потомстве высокоустойчивые (иногда на уровне иммунитета) формы.

Вовлечение индуцированных комплексных мутантов в скрещивания позволяло привнести в генотипы потомств дополнительно еще по 2-3 ценных признака. Если большинство использованных в гибридизации исходных мутантных форм имело одновременно 4-5 селекционно ценных признаков, то полученные с их участием гибриды несли по 6-7 таких признаков.

В процессе экспериментальной работы с гибридными популяциями Р4 мы отобрали лучшие и изучили их на опытном участке.

Всего в испытание в 1992 г. было включено 95 мутантно-сортовых и межмутанткых гибридов. После их оценки оставлено 11 гибридов. Результаты исследования по 9-ти хозяйственно важным признакам показали, что 7 из 11-та выделенных мутанто-гибридов достоверно превзошли стандарт по урожайности; некоторые на 2046%. Эти гибриды мы подразделили в зависимости от степени проявления наиболее аалышх признаков на четыре группы: 1) высокоурожайные (П-32, П-58); высококачественные (Б-29, Б-45, Б-74); раннеспелые (Р-33, Р-47, Р-56) и корогкостебельные (К-19, К-67, К-71).

Коростостебельные гибриды. Получены в результате скрещивания кутаптоз-харлихов с широко распростраяненьши сортами. Высота растений варьировала от 79,3+1,94 до 85,311,84 см, а у сорта-стандарта ¥N-10 она составляла 96,8+1,32 см, т.е. на И,5-17,5 см ниже, чем у стандарта. По остальным показателям эти формы были или на уровне стандарта, или превосходили его.

Раннеспелые гибриды. Растения низкорослые, устойчивые ж полеганию. Период вегетации у них укорочен на 10-15 дней по

сравнению со стандартом. По урожайности и качеству зерна они не уступают стандарту, а наоборот, превосходят его.

Гибриды с высоким содержанием белка. В результате скрещивания высокобелковых мутантов Между собой и с широко возделываемыми сортами были выделены некоторые гибриды, обладающие высококачественным зерном. Содержание белка в зерновке у которых составляет 9,410,41% у гибрида Б-45; 9,5±0,49% у гибрида Б-74 я 10,3+0,32% у гибрида Б-45 против 8,2+0,45% у стандарта.

Высокоурожайные гибриды П-32 и П-58. Выделены из двух сорто-мутантпых комбинаций скрещивания Карлик 90 х УК-10 и МК-6 х УК-10. Эти гибридные линии особенно перспективны, так как обладают рядом хозяйственно ценных признаков: высокой продуктивностью, низкорослостыо, устойчивостью к различным заболеваниям, высокой адаптивностью и др. Средний их урожая за три года составил 6,2110,14 т/га (у гибрида П-32) и 6,15±0,17 т/га (у гибрида П-58), против 4,25±0,13 т/га у стандарта).

Выделенные нами вышеназванные гибриды сейчас успешно прошли испытания с целью внедрения их в качестве новых ценных сортов риса. С тремя лучшими линиями селекционный процесс ведется по укороченной программе. Параллельно с предварительным сортоиспытанием мы проводим экологическое и производственное испытания этих линий в разных провинциях северного Вьетнама.

8.3. Новые мутантные сорта риса и их характеристика

В конкурсном сортоиспытании в 1993-1995 гг. изучено 15 мутантов и мутанто-гибридов, отобранных в ходе многолетней работы. По комплексу хозяйственно ценных признаков выделились две линии: ОТ-94 (мутантная) и А-25 (мутантно-гибридная). Они сочетают в себе скороспелость, высокую продуктивность и качество зерна, широкую адаптивность, устойчивость к полеганию и болезням (см. табл. 3).

Выделенные сорта отличают быстрый темп роста и ускоренное развитие в фазах всходов, кущения и трубкования, а также синхронность выметывания и равномерность созревания в посева.

По продолжительности вегетационного периода гибрид А-25 можно отнести к раннеспелым сортам, созревающим на 14-15 дней раньше стандарта. Для развития от начала прорастания семш до полной спелости зерновки ему требуется 115-118 дней- Мутантаак линия ДТ-94 относится к среднеспелой труппе сортов с вегетацион-

ным периодом 127-130 дней.

Оба copra значительно превышают государственный стандарт VN-10 по продуктивности. В среднем за два года испытаний прибавка урожая в сравнении с VN-10 составила у сорта ДТ-94 - 6,02 т и у А-25 - 5,75 т. Такое превосходство этих сортов объясняется значительно большей озерностью метелки, большей массой зерна с метелки и растения, а также большей продуктивной кустистостью.

Таблица 3.

Мутантяые сорта риса, полученные на основе _химического мутагенеза _

Признак VN-Í0 {стандарт) ДТ-94 А-25

Происхождение исходных сортообразцов IR-8, трехкрат ная обработка НЭМ 0,02% Карлик 30 х CR-203

Средняя урожайность, т/ш Период вегетации, дни Высота растения, см 4,25 130-Í32 95-98 6,02 127-130 47-100 5 75 115-118 85-89

Продуктивная кустистость Длина металки, см 4,2 23 Д 5,2 24,2 4,7 22, £

Число колосков а метелке, шг 141 165 158

Пустозериость, % Масса зерна, г: с метелки 17,3 ' 3,35 17,8 3,98 16,4 3,74

с рестеиия Месса 1000 ззрен, г Пленчатость зерна, % Стехлозздяоеть, % Содергханав бедка в зеоновхе, % !2,09 23,8 18,6 95 8,2 16,75 24,2 19,1 94 8,1 15,10 23,? 17,8 98 8,3

Выход группы, % 70,3 69,8 71,6

По тахдологаческхш • качествам зерна, мутантный сорт ДТ-94 находился па уровне стандарта, а мутантио-гибридный сорт А-25 дагхе настолько превосходит его. Они отличаются также усгойчи-есст&ю 35 полегаижо благодаря короткой и утолщенной соломине.

По оценке комиссии конкурсного сортоиспытания обе испытанные дзгшш епоанэ адаптированы к почвенно-хляматическик услсзкяп сезерното Вьетнама и отг.ечагот требованиям: Гссуддв-«явеяисй комиссии по сортоиспытанию и гцдзтшм параметрам!'

ВЫВОДЫ

В результате многолетних исследований разработаны и экспериментально апробированы принципы и методы повышения эффективности химичесхого мутагенеза, составлены разносторонние схемы комбинационных скрещиваний с -участием мутантов в селекции риса посевого Oryza sativa L.

1. Многократная повторно-последовательная обработка семян риса мутагенами в ряду поколений привела к повышению их чувствительности к мутагенам и возрастанию стерильности. Максмаль-ная частота видимых морфологических мутантов выявлена вМ2 после одно- и трехкратной обработок и в Mj после двукратного воздействия мутагенами, в особенности НЭМ. В поздних поколениях, особенно в Мф независимо от кратности обработки мутантов появилось больше в вариантах с НЭМ, чем с ЭИ. Спектры индуцированной изменчивости при одно- и двукратной обработках были сходными. После трехкратною воздействия мутагенами выделены редкие для данной культуры типы мутантов.

2. Повторная обработка мутагенами семян риса обеспечивает высокую эффективность их действия, способствует увеличению выхода измененных форм, расширяет их разнообразие, позволяет повысить уровень мутирования менее мутабильных сортов, комплексно сочетать в одном генотипе ряд хозяйственно важных признаков и выделить селекционно ценные мутанты.

3. При повторной обработке сортового материала и индуцированных мутантов с целью повышения выхода хозяйственно важных признаков необходимо применять мутагены, отличающиеся выраженной избирательностью генетического эффекта (НЭМ), исполь-

- зуя менее высокие по сравнению с одноразовой обработкой концентраций.

4. Впервые применены в мутационной селекции риса ранее не изучавшиеся органические растворители с целью желательной модификации действия химических мутагенов. Под влиянием органического растворителея диоксана удается снизить токсичности и аберрационный эффект химических мутагенов, усилить их активность и повысить частоту возникновения редких типов мутаций. Применением смешанных водных растворов диоксана с химическими мутагенами можно существенно снизть повреждающее действие мутагенов и усиливает их генетическую активность.

5. Варьированием рН раствора можно изменять повреждающий эффект химических мутагенов даже при комбинированном

их действии с диоксаном, а особенности N-нитрозо-Л/-этилмоче-вины. При нейтральном значении рН растсора токсичность мутагенов и их аберрационная способность снижается, при кислом рН -возрастает. При использовании химических мутагенов в опытах с рисом целесообразно обрабатывать сенена Л?-широзо-7^-этилмоче-виной при нейтральном рН раствора, поскольку при таких условиях выживает большее количество растений и повышается частота селекционно ценных форм и их разнообразие.

6. Сочетание метода культуры пыльников in vitro с химн-че-ским мутагенезом показало перспективность такого подхода, поскольку он позволяет ускоренно получать константные формы мутантов, вызывать увеличение размаха гаметоклональной изменчивости, которая может служить существенным инструментом в создании исходного материала с комплексом селекционно ценных признаков.

7. Показано, что сочетание спонтанной гаметоклональной изменчивости с индуцированным мутагенезом в культуре пыльников риса позволяет повысить частоту изменчивости для генотипов с низким уровнем гаметоклональной вариабельности.

8. Использование полученной нами мутантной формы риса с генной мужской стерильностью в скрещиваниях позволяет упростить технику и расширить масштабы гибридизации риса, увеличить количество гибридных зерновок и численность популяций гибридов первого поколения и резко повысить перекомбшшровагше ценных признаков родительских форм, а в перспективе разработать на основе использования этой мутантной формы систему массового производства гетерозисных гибридных семян Fj.

9. Вовлечение индуцированных мутантов, одновременно несущих несколько измененных признаков, в различные комбинации скрещивания показало высокую эффективность этого метода, ускоряющего селекционный процесс и повышающего результативность мутационной селекции за счет расширения спектров изменчивости, увеличения числа форм, комплексно сочетающих 5-7 ценных признаков, появления растений с комплексом хозяйственно важных показателей и усиления степени выраженности ценных мутаитных признаков у различных рекомбинантов.

Î0. При селекции на продуктивность н качество целесообразнее проводить межмутантные скрещивания, используя в качестве материнской формы мутанты с большим значением того признака, который необходимо передать гибридному потомству.

11. В ходе работы создана селекционно-генетическая коллек-

цик мутантов, мутантно-сортовых и межмутанпных гибридов, насчитывающая 650 образцов, из которых 125 несут комплекс хозяйственно важных показателей. В коллекции имеются выдающиеся типы мутантов: высокопродуктивные - ВП-4, ВП-13, NS-21, П-32, П-58; раннеспелые - РС-2, РС-3, PC-19, Р-33, Р-47, Р-59; высокобелковые -ВБ-5, ВБ-8, ВБ-23, Б-29, Б-45, Б-74; короткостебельные - Карлик 90, MK-S, МК-19, К-67, К-71. Коллекция широко используется в генетических исследованиях и практических селекционных работах Института сельскохозяйственной генетики и многих научно-исследовательских институтов СРВ.

12. Созданы мугантный сорт ДТ-94 и мутантно-шбридный сорт А-25, превышающие государственный сорт-стандарт по урожайности, качеству зерна с высокой адаптивностью, которые успешно прошли Государственное сортоиспытание.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Для расширения генетического разнообразия, а также улучшения отдельных признаков мутантов у культурных растений рекомендуем метод повторной обработки растительного материала химическими мутагенами с соблюдением: 1) правильного подбора мутагенов (с учетом особенностей их действия) и генотипов растений применительно к задачам селекции; 2) использования более слабых по сравнению с одноразовой обработкой концентраций мутагена и экспозиций воздействия; 3) вовлечения в повторную обработку возможно большего часла объектов.

2. Для снижения токсичности мутагенов и усиления их генетической активности при обработке слабомутабильных генотипов растений рекомендуем проводить комбинированное воздействие химическими мутагенами с органическим растворителем диоксаиом.

3. С целью получения дополнительного источника генетического разнообразия исходного материала некоторых сельскохозяйственных культур целесообразно использовать химический мутагенез в условиях ia vitro.

4. В практической селекции рекомендуем использовать формы с генной мужской стерильностью, позволяющие с меньшими сатрапами труда осуществлять гибридизацию.

5. Мутанты из созданной вши коллекция: ВП-4, ВП-13, КЗ-21, П-32, П-58; РС-2, РС-3, PC-19, Р-33, Р-47, Р-59; ВБ-5, ВБ-8, ВБ-23, Б-29, Б-45, Б-74; Карлик-90, МК-6, МК-19, К-67, К-71 и другие целесообразно использовать не только в качества непосредственных родо-

начальников новых-сортов, но пр®:жде всего ори гибридизации с высокопродуктивным*! сортами для их улучшения по устойчивости к полеганию, затоплению и пониженной температуре, урожайности, скороспелости, качеству зерна н другам признакам.

9. Соэданые иаки кутоотишй сорт ДТ-94 и мутантно-гибрндный сорт А-25, отличающиеся высокой стабильной урожайностью, устойчив остью к полеганию, широкой адаптивностью рекомендуем использовать для широкого возделывания и производства и а селекции а качестве доноров ценных признаков.

СПИСОК РАБОТ. ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1. Хоанг Куанг Минь. Изученно и использование современных методов генетики в селекции риса посевного //Тез. докл. науч. -техн. коаф. "Селекция и семеноводство".Прав. Хаиамшшь 1510.12.1984. Намдинь, 1985. С. 34-40.

2. Хоанг Куанг Минь, Фан Фай, Чал Зую Кви. Изучение наследования некоторых доминантных признаков у мутантов риса. //Журн. Генет. инфор. Вьетнама, 1986. № 5. С. 12-17.

3. Хоанг Куанг Минь, Чан Зую Кви, Ву Дых Куанг. Использование индуцированных мутантов для улучшения местных сортов риса // Тез. докл. И иауч.-техн. конф. Вьетнама, г. Хошимин, 21-28 !'.е.я 153?. Хошимин, 1937. №2. С. 12-16.

4. Хоанг Куанг Минь, Чан Зую Кви. Сравнительное изучение ци-тогенетической активности ЭИ я НЭМ у сортов риса при обработке наклюнувшиеся //Журн. Информация генетики. Ханой, 1988. №2. С. S 8-20.

5. Хоанг Куанг Минь, Чан Зуга Кви, Буй Хыо Тху. Экспериментальный метагенез з селекционном процесса при создании новых сортов риса //Генетика и ее применение. Ханой, !98S. № 2. С. 5-10.

6. Хоанг Куанг Минь, Доги Тги Бик, Нтуен Куанг Су. Результаты исследования мутаота с генной мужской стерильностью БОП //Тез. докл. Науч. конф. о технологии гибридного риса. 52 .1989. Ханой, 1990. С. 14-18.

7. Хоанг Куанг Минь, Чан Зую Кви. Изучение наследования некоторых мутмгяшя признаков у риса, полученных при химическом нугагсиоза //Жури. Сельскохозяйственные науки я техники. Ханой, SSS0. С. 9-32.

8. Хоанг Куанг Минь, Чан Зую Кви, Лам Куанг Зу. Влияние зта-ленкмина и нитрозоэтилмочевины на некоторые хозяйственные показатели у мутантов риса //Генетика и ее применение. Ханой, 1991. № I. С. 15-17.

9. Хоанг Куанг Минь. Изучение наследования некоторых уникальных селекционно ценных признаков у мутантов риса //Генетика и ее применение. Ханой, 1991. №2. С. 152-164.

10. Хоанг Куанг Минь. Повышение эффективности химического мутагенеза методом многократного воздействия мутагенами //Жури. Науч.-техн. професс сельского хозяйства. Ханой, 1992. № 4. С. 189-195.

1!. Хоанг Куанг Минь. Использование органического растворителя диоксана для повышения генетической активности химических мутагенов у риса //Тез. докл. Науч. техн. конф. при Мини-стер. с.-х. и пищевой промышл. Ханой, 1993. № 4. С. 321-328.

12. Хоанг Куанг Минь, Чан Зую Кви, Ву Дык Куанг, Май Куанг Винь. Использование некоторых селекционно ценных и радикальных признаков у мутантов для улучшения широко возделываемых сортов риса //Тез. дохл. VIII-ой Конф. генет. Вьетнама. 24-26 ноября 1993. Хошимин, 1994. Р. 22-28.

13. Хоанг Куанг Минь, Лам Куанг Зу, Доан Тхи Бик, Нгуен Куанг Су. Использование мутанта риса с генной мужской стерильностью БОП в гибридизации //Тез. докл. Науч. конф. о технологии гибридного риса. 21-24.12.1993. Ханой, 1994. С. 64-69.

14. Хоанг Куанг Минь. Получение редких и радикальных мутантов методом повторной обработки мутантов химическими мутагенами //Генетика и ее применение. Хоной, 1995. N2 1. С. 31-33.

15. Фан Фай, Хоанг Куанг Минь, Чаи Зую Кви. Изучение наследуемости некоторых доминантных мутаций у риса //Жури. Генет. информ. Вьетнама, 1986. N2 3-4. Р. 12-18.

16. Фан Фай, Ле Ван Нья, Хоанг Куанг Минь, Чан Зую Кви. Изучение наследования некоторых хлорофильных мутаций у риса //Генетика и ее применение. Ханой, 1938. № 2. Р. 2-4.

17. Фан Фай, Хоанг Куанг Минь, Чан Зую Кви. Результаты первичного исследования мутанта нового типа мужской стерильности без пыльцы у риса //Генетика и Использование. Ханой, 1989. № 1. Р. 1-4.

18. Фан Фай, Чан Минь Нам, Чан Зую Кви, Буй Хыо Тху, Хоанг Куанг Минь. Использование радиации в селекции растений. //Тез. докл. Конф. радиац. технол. Вьетнама. 29-31 мая 1930. Ханой, 1990. 5 р.

19. Tran Duy Quy, Phan Phai, Vu Due Quang, Hoang Quang Minh. The use of gamma-ray, EI and NEU in rice breeding for cold tolerance //Abstr. European Soc. Radiation Biol, 19-th Ann. Meet. Prague, 1905. P. 365-366.

20. Tran Duy Quy, Phan Phai, Le Van Nha, Bui Huy Thuy, Hoang Quang Minh, Nguyen Quang Xu. Experimental mutagenesis in rice. //Abstr. Intern. Cong. Genet., Toroto, Canada. 20-27 Aug. 1988. Vol.30. Suppl.l. 35.33.14. P. 446.

21. Чан Зую Кви, Буй Хью Тху, Хсанг Куанг Минь, Нгуен Куакг Су, Ле Ван Нья. Результаты выведения зысокопродуктизжюго сорта ДТ-10 с широкой адаптивностью //Докл. хенф. в I !ауг. Совете при Мннистер. сельского хозяйства и пищевой промышленности. 7 дек. 1989. 5 с.

22. Чан Зую Кви, Буй Хью Тху, Нгуен Куанг Су, Хсанг Кугнг Минь, Ле Ван Нья. Результаты выведения высокоурожайного сорта А-20, обладающего комплексной устойчивостью к болезням и вредителям //Дохл. хоиф. а Науч. Совете при Министерстве сельского хозяйства и пшцевой промышленности 7 нояб. 1990. Sc.