Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Разработка методов селекции in vitro на устойчивость к грибным заболеваниям на примере кукурузы

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Разработка методов селекции in vitro на устойчивость к грибным заболеваниям на примере кукурузы"

ВСЕРОССИЙСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЕКЦИИ И СЕМЕНОВОДСТВА ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР

ОД

4 ; , ( • На правах рукописи

I И , . "a i ,

УДК 631.527.2:581:57.085,632.3:633.15

ГУЦУЛ Я К Олег Петрович

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ СЕЛЕКЦИИ IN VITRO НА УСТОЙЧИВОСТЬ К ГРИБНЫМ ЗАБОЛЕВАНИЯМ НА ПРИМЕРЕ КУКУРУЗЫ

06.01.05 — селекция и семеноводство 03.00.15 — генетика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва — 1994

Работа выполнена в Институте генетики Академии наук Республики Молдова в 1990—1993 гг.

Научный руководитель: член-корреспондент АН РМ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Н. Н. Балашова

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук Пухальский В. А.;

доктор сельскохозяйственных наук Самохвалов А. Н.

Ведущее учреждение — ВНИИ кормов

Защита диссертации состоится « АЯ » ч из И Я 1994 г. в « » часов на заседании специализированного совета К 120.89.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте селекции и семеноводства овощных культур по адресу: 143080, Московская область, Одинцовский район, п/о Лесной городок, п. ВНИИССОК.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан « ' ^ » ¿ЛО,^ 1994 г

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат сельскохозяйственных наук

В. А. Епихов

ОВЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Достижения в области культуры растительных клеток и тканей открывают ряд принципиально новых возможностей для селекции растений на адаптивность. При этом становится возможным ускоренный отбор искомых форм на специально созданных фонах. Методы клеточной селекции широко применятся для выделения устойчивых форм растений к различным биотическим и абиотическим факторам ( Arcioni et al. ,1987; Heszky and Dud-nits, 1988; ПлащЭв и др. ,1988; Игнатова С. И. и др. ,1988; Шевелу-ха и др. , 1992; Нгуен X и др. ,1992).

Использование методов культуры тканей и клеток наиболее перспективно у тех культур, для которых хорошо разработаны методы регенерации растений. Если у двухдольных видов регенерация растений осуществляется относительно легко (Heszky and Dudnits, 1990), то для злаковых и особенно кукурузы ещё остается ряд трудностей при решении этой задачи.

Fillips et al.(1988) отмечает, что стабильная с высокой частотой регенерация растений получена у небольшого количества генотипов кукурузы. ГЬэтому поиск новых генотипов кукурузы, обладающих способностью к регенерации растений и разработка методологии стабильного получения регенерантов является актуальной задачей для проведения успешного отбора устойчивых форм in vitro. При этом надо исследовать вопросы подбора питательных сред для получения регенерантов. их сохранности, изучить эффекты селектирующих агентов и разработать методологию селекции in vitro для эффективного получения устойчивых к патогенам растений.' •

Цель и задачи исследований. Целью настоящих исследований являлась разработка методологии создания устойчивых генотипов кукурузы к патогенам с использованием культуры тканей in vitro

В патосистемах: "Zea nays - Fusarium moniliformo" и "Zea mays -Ustilago zeae".

Дня достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Установить реакцию генотипов кукурузы на воздействие токсических агентов в культуре тканей in vitro.

2. Определить состав оптимальных питательных сред для увеличения выхода эмбриогенного каллуса и регенерации растений у кукурузы.

3. Еыявить специфичность действия, концентрационные зависимости культуральных фильтратов Ustilago zeae и Fusarium monilíforms, а также его токсина - фузаривой кислоты в культуре тканей in vitro.

4. Определить эффективность селекции на устойчивость к патогенам семенного потомства растений-регенерантов.

5. Разработать схему селекции на устойчивость к патогенам in vitro на примере патосистем: "Zea mays - Ustilago zeae" и "Zea nays - Fusarium ironiliforne".

Научная новизна результатов исследований. Проведен скрининг 21 генотипа кукурузы на трех типательных средах. Способность к образованию эмбриогенного каллуса и регенерации растений на 53,4% и 81,0% зависят от генотипа. Лучшими генотипами являются А 111, А 619, Sharhat Jellow, Mo 17, 1866, МАЛ-176 и 23-245/77В. Сила влияния состава питательной среды для этих признаков составила 28,3% и 7,0% соответствено. Наиболее эффективной для большинства генотипов была среда Л, при.концентрации 2,0 мг/л 2,4-Д.

Впервые на патосистемах: "Zea mays - Ustilago zeae" и "Zea mays - Fusarium rroniltforme" в культуре тканей in vitro показа-

Таблица 1

Образование эмбриогенного каллуса и регенерации растений на трех питательных средах in vitro.

Генотип Питательные среды

МС N6 Л

1 2 I 3 1 2 3 1 2 1 з .

А 111 67,7 24 15,2 76,0 25 20,0 81,9 32 20,0

А 632 12,3 4 3,3 38,3 6 5,2 18,3 3 2,5

А 619 55,9 7 5,9 32,4 2 1,9 58,0 6 5,4

092 7,6 2 1,7 24,0 2 1,7 15,3 1 0,8

346 19,8 6 5,0 14,1 3 2,5 27,9 8 5,7

502 0,0 - 0,0 12,1 - 0,0 32,2 1 0,9

МК-01 17,7 1 0,7 0,0 - 0,0 11,7 1 0,9

МК-24 2,5 - 0,0 12,2 1 0,9 27,1 2 1.7

МКР-33 6,0 1 0,8 17,9 1 0.8 21,9 5. 4.4

ВИР-44 21,0 5 4,2 47,6 7 6,7 32,3 7 5,6

Sharhat J 43,2 12 10,8 38,1 9 7.6 61,9 21 20,0

to 21 14,1 3 2,3 3,8 - 0,0 9.7 1 0,9

to 17 55,6 14 12,2 32,2 12 9,9 51,9 15 14,4

23/78B 11,7 2 1,6 14,0 1 0,9 28,3 5 4,2

1866 32,2 5 9.0 62,6 28 26,2 58,0 21 18,8

23-245/77B 22,1 8 8,2 52,6 19 16,4 40,6 10 8.1

101 14,0 1 0,9 12,4 1 0,9 42,4 2 1.6

Зем. 2454 6,1 - 0,0 1.9 - 0.0 8,3 - 0,0

Co 255 2,0 0,0 5,6 - 0,0 8,3 1 0.9

MK-159 6,3 - 0,0 17,7 1 0,8 20,7 1 0,9

MAH-176 56,2 18 14,9 62,3 23 21,7 47,9 11 •9,5

Среднее 22,6 - 4,6 27,5 - 5,9 33,6 - 6,2

1 Примечание: 1 -2 -3 -

- в -

тематизация генетических детерминантов, обуславливающих способность к морфогенезу in vitro значительно облегчает работы по клеточным технологиям. Поэтому нами был изучен 21 генотип кукурузы по потребности к составу питательной среды для образования эмбриогенного каллуса и регенерации растений. Сравнительный анализ трех питательных сред и различных концентраций 2,4-Д показал, что исследуемые генитипы кукурузы можно разделить условно на три группы по способности к образованнию эмбриогенного каллуса: 1-е низкой (до 20%), относятся генотипы: МК-01,Мо21, ' Земундо 2454, Со 255; 2 - со средней (21-50%), относятся генотипы: А 632, 346, 502, Ж-24. ВИР-44, 23/78В, 101, МК-159, МКР-33; 3-е высокой (более 50%), относятся генотипы: A 111, А 619, fcfo 17, 23-245/77В, МАН-176, 1866, Sharhat Jellow.

Выявлены генетические различия по потребности к составу питательной среды для образования эмбриогенного каллуса и регенерации растений (табл. 1). У гибридов Fl обнаружено явление гетерозиса и влияние цитоплазматических генов на частоту образования эмбриогенного каллуса.

Статистическая обработка данных показала достоверное влияние генотипа , состава питательной среды и их совместного влияния на частоту образования эмбриогенного каллуса и регенерацию растений (табл. 2). Сила влияния генотипа составила 53,4% для первого признаю и'81,0% для второго, а сила влияния питательной среды признаков составила 23,3% и 7,0% соответственно.

Установлена корреляционная зависимость между частотой образования эмбриогенного каллуса, количеством регенералтов и частотой регенерации растений кукурузы (тобл. 3).

Таблица 2

Результаты двухфакторного дисперсионного анализа частоты образования эмбриогенного каллуса и регенерации растений кукурузы.

Вариации Степ. каллусогенез регенерация

своб. сред. ?9 гила сред. •V сила

квадр. влияния квадр. влияния

Генотип 20 2646,34 565,24 0,534 329,44 440,22 0,81 2,1

Среда 2 1405,24 300,15 0,283 28,35 37,88 0,07 4,8

Генотип+

Среда 40 903,11 192,9 0,182 46,77 62,5 0,12 1,4

Остаточная 124 4,68 - - 9,75 - - -

Таблица 3

Коэффициенты корреляции между показателями морфогенеза линий кукурузы in vitro.

Показатели

Частота образования эмбриогенного каллуса (1). 1,0 Количество регенерантов (2). 0,955*** Частота регенерации (3). 0,9553**

О,955*** 0,9553** 1,0 0,962**

0,962** 1,0 •

2. МЕТОДЫ ОТБОРА КУКУРУЗЫ НА УСТОЙЧИВОСТЬ К ФИТОТОКСИНАМ FUSARIUM КШILIFORME IN VITRO.

С целью возможности проведения отбора in vitro.ua устойчивость к патогенам, проверяли фитотоксичность культурального фильтрата F. troniliforme и фузариевой кислоты на 5-дневных проростках кукурузы. Результаты исследования показали, что различные генотипы кукурузы по разному реагируют на культуральный Фильтрат и фузариевую кислоту.

Различие действия между двумя селектирующими агентами указывает на то, что в культуральном фильтрате есть и другие токсические вещества, помимо фузариевой кислоты, которые угнетают рост и развитие проростков кукурузы.

По реакции на действие культурального фильтрата генотипы кукурузы можно разделить на следующие группы: высокоустойчивые-А 111, А 619, Мо 17; слабоустойчивые ВЙР-44, 23-245/77В; восприимчивые - 092, Sharhat Je llow.

Показатель частоты образования каллуса и степень их выживания на питательных средах, содержащих селектирующие агенты, позволяет судить о степени чувствительности клеток изучаемых генотипов к токсинам. Наибольшую восприимчивость проявили следующие генотипы: ЕПР-44, 092 и Sharhat Jellow. При возрастании концентрации селектирующих агентов у восприимчивых генотипов скорость убывания темпов роста выше, чем у устойчивы;:. Различия между генотипами начинаяются при концентрации 10% культурального фильтрата и заканчиваются при 40а, достигая максимума при 20-30%.

Получение ;х-лс?ени.й-регенерантов возможно только из эмбрио-гекного каллуса, поэтому селекция кукурузы на устойчивость in vitro должна быть проведена на этом типе каллуса. Рост и раз-

витие эмбриогенного каллуса на питательных средах, содержав .с различные концентрации культурального фильтрата определяли по двум параметрам: по проценту выживших каллусов и по приросту сырой биомассы каллуса.

Количество выживших каллусов в большей степени зависит от концентрации и начинает проявляться при больших концентрациях, тогда как прирост биомассы начинает уменьшаться уже при малых концентраиях культурального фильтрата и фузариевой кислоты.

Различия во ¡влиянии между фузариевой кислотой и культу-ральным фильтратом особенно четко видны по действию их на прирост биомассы каллуса.

Повышение концентрации фузариевой кислоты приводит к снижению роста биомассы каллуса у всех генотипов почти одинаково, тогда как наличие культурального фильтрата в питательной среде более четко разграничивает генотипы но чувствительности. Таким образом культуральныи фильтрат обладает селектирующим действием подобно выделенному из него токсину. Наличие в культуральном фильтрате не только главного компонента - фузариевой кислоты, но и других соединений, отрицательно влияет на процессы роста и развития каллуса кукурузы in vitro.

Эффективность использования различных-схем отбора in vitro.

Для получения устойчивых растений-регенерантов - родоначальников линий, испытывали различные схемы отбора: быстрый С разовый) и длительный (ступенчатый и прерывистый) на питательных средах, содержащих селектирующие агенты. При отборе каллусов использовали оптимальные питательные среды для получения эмбри-огенного каллуса для каждого генотипа.

При одноразовом отборе (табл. 4) количество полученных ре-генерантов в 2-4 раза выше, чем при длительном, хотя по процен-

Таблица 4

Частота образования эмбриогенного каллуса и регенерации растений при различных схемах отбора на средах, содержащих культу-ральный фильтрат Г. топШГогте.

Генотип Тип Циклы Конеч. Кол. Частота Самоопы-

отбора 1 2 3 процент реге- регенер. лено

выжив. неран. растений

каллус.

А 111 1 47,3 81,0 - 38,3 12 12,2 2

г 82,0 40,5 - 36,2 9 10,6 1

3 30,7 92,5 38,7 11,0 4 16,7 1

4 43,8 39,8 25,6 4,5 3 18,2 -

А 619 1 37,5 86,2 - 32,3 И 14,7 2

2 56,8 34,6 - 19,7 5 13,9 1

3 15,5 91,4 65,6 9,3 3 14,3 1

4 35,9 32,9 17,9 2,1 2 16,7 1

ВИР-44 1 26,0 74,5 - 19,3 8 11,4 1

2 48.0 44,8 - 21,5 8 10,4 2

3 16,3 98,1 34,6 5,5 3 16,7 -

4 25,7 33,3 27,6 2,4 2 12,5 -

092 1 8,9 84,2 - 7.5 3 10,5 1

2 24,0 17,9 - 4,3 2 11,8 -

3 . 7,8 81,5 31,8 2,1 2 14,3 .

4 8,6 37,5 33,3 1.1 2 25,0 1

1 29,5 93,5 - 27,6 15 17,4 4

)е11ои 2 .62,4 23,4 - 14,6 6 12,8 1

3 26,6 96,6 24,7 6.4 4 19,0 1

4 44,8 37,3 45,3 7.6 5 20,8 2

Примечание: 1 - одноразовый А; 2 - одноразовый В;

3 - прерывистый; 4 - ступенчатый тип отбора.

ту регенерации они практически не различались.

Использование в качестве селектирующего агента фузариевой кислоты показывает, что наблюдается схожий эффект между типами отбора. Так процент выживших каллусов при одноразовом отборе в 3-4 раза выше, чем при длительном отборе, соответственно и количество регенерантов больше в 2-4 раза при одноразовом отборе, однако процент регенерации выше при длительном отборе (табл. 5)

Таблица 5

Частота образования эмбриогенного каллуса при одноразовом (1) и ступенчатом (2) типе отбора на питательных средах, содержащих фузариевую кислоту.

Генотип Тип Циклы Конеч. Кол. Частота Самоопы-

отбора 1 2 3 процент реге- регенер. лено

выжив. неран. растений

каллус.

А 111 1 81,9 44,3 - 36,3 13 15,9 3

2 50,8 69,5 33,3 10,1 5 20,8 1

А 619 1 52,8 41,9 - 22,1 7 .13,5 2

2 39,7 43,9 41,9 7.3 3 16,7 0

ВИР-44 1 47,7 43,4 - 20,7 8 15,1 3

2 31,0 52,3 30,4 4,9 2 14,3 0

БЬаг!^ 1 61,5 32,1 - 19,7 10 23,3 4

2 50,6 46,3 29,8 7,0 4 23,5 1

Так же проводили отбор растений-регенерантов на среде с фузариевой кислотой. При этом применяли двухэтапный ступенчатый отбор. Отбор проводили на регенерационной среде, содержащей 60

мг/л фузариевой кислоты в первом цикле отбора и 125 мг/л при втором. Наличие селектирующего агента в среде снижало частоту регенерации в 1,5-2 раза при первом цикле и в 3-4 раза при втором цикле отбора. Особенностью данного метода является то, что питательные среды не содержат гормонов и витаминов, являющихся мутагенами, поэтому снижается риск образования сомаклональной изменчивости и сохраняется стабильность исходного генотипа.

3. ОТБОР СОРМ КУКУРУЗЫ УСТОЙЧИВЫХ К КУЛЬТУРАЛЬНОМУ ФИЛЬТРАТУ USTILAGO ZEAE (UNSER.) IN VITRO

Для отбора устойчивых растений-регенерантов кукурузы в культуре тканей in vitro использовали культуральный фильтрат U. zeae в качестве селектирующего агента, так как отсутствуют данные о химической природе метаболитов патогена. Фитотоксическув активность культурального фильтрата U. zeae определяли на 5-дневных проростках кукурузы in vivo. По реакции на действие культурального фильтрата исследуемые генотипы можно разделить на следующие группы: высокоустойчивые - 092, Мо 17, 346; устойчивые - А 619, А 111; восприимчивые - Земундо 2454, ВИР-44, 23-245/77В и Shárhat Jellow. Это соответствует исследованиям, проведенным ранее Юрку и Лазу (1^87) и нашими исследованиям, проведенными в поле на искуственном фоне.

Для изучения действия культурального фильтрата незрелые зародыши кукурузы высаживали на питательные среды, содержащие различные концентрации (0-60%) культурального фильтрата. При малых концентрациях (5-10%) культурального фильтрата происходит незначительное стимулирование прорастания зародыша в сравнении с контролем. Начиная с 20%-ной концентрации происходит дифференциация генотипов кукурузы, у одних идет резкое, а у других

более плавное снижение частоты образования каллуса. Наибольшая разница между чувствительными и устойчивыми генотипами была между 20-40% культурального фильтрата, а максимальная - при 30£.

Образование эмбриогенного каллуса происходило при концентрации от 5 до 20% культурального фильтрата. Влияние метаболитов U. zeas на рост и развитие эмбриогенного каллуса определяли: по проценту выживших каллусов и по приросту сырой биомассы каллуса через три недели культивирования.

Различия по генотипам кукурузы по приросту биомассы начинаются с 10% и заканчивались при 40% культурального фильтрата, а различия по проценту выживших каллусов находятся в пределах от 10 до 50% культурального фильтрата. Максимальная разница по проценту выживших эмбриогенных каллусов (28,2%) достигается при концентрации 30% культурального фильтрата, а для прироста биомассы каллуса максимальная разница находится в пределах от 20 до 30%, поэтому можно предположить, что отбор устойчив!« каллусов целесообразно проводить при концентрации 25-30% культурального фильтрата.

Применение различных схем отбора на устойчивость к культу-

ральному фильтрату U. геае в культуре__in vitro.

Изучая схемы отбора ( одноразовый тип А и В, ступенчатый и прерывистый) выявили, что при одноразовом отборе выход каллусов в 2-4 раза больше, чем при длительных отборах, при этом различные генотипы по разному реагировали на схемы отбора, по-видимому это складывается из способности генотипа образовывать эмбри-огенннй каллус, его устойчивости к патогену и схемы отбора (табл. 6). Особенно четко прослеживается связь между устойчивостью генотипа и количеством выживших эмбриогенных каллусов.

Таблица 6

Частота образования эмбриогенногокаллуса и регенерации растений при различных схемах отбора на средах, содержащих культу-ральный фильтрат и. геае.

Генотип Тип Циклы Конеч. Кол. Частота Самоопы-

отбора 1 2 3 процент выжив. каллус. реге-неран. регенер. лено растений

Мэ 17 1 40,8 96,6 - 39,4 14 16,3 2

2 54.2 74,5 - 40,4 12 14,6 2

3 41,1 97,8 70,0 28,1 8 12,7 1

4 46,4 76.5 65,4 23,2 6 11,8 1

А 619 1 42,4 96,1 - 40,7 12 16,2 2

2 57,1 67,7 - 38,7 10 15,4 1

3 ■ 41,9 96,6 63,5 25,5 9 16,7 1

4 50,2 68,9 59,2 20,5 5 11,9 1

А 111 1 51,9 91,7 - 47,6 18 20,4 . 5

2 80,0 50,0 - 40,0 12 . 18,2 3

3 47,8 92.9 37,4 16,6 5 14,7 1

4 63,8 46,3 38,7 11.4 3 12,5 -

ВИР-44 1 20,3 92,3 - 18,8 6 12,5 2

2 47,6 45,3 - '21,6 7 12,1 1

3 20.4 91,2 51,9 6,6 3 11,1 -

4 26,4 46,2 61.1 7,5 2 9.1 1

23-245/77В 1 24,4 78,9 - 19,2 4 13,3 1

2 51,7 50,7 - 26,2 4 10,5 -

3 25,0 93,3 47,6 11.1 г 10,0 1

4 32,4 53,3 53,1 9.2 г 11,8 -

гЪагЬаЬ 1 30,0 92,6 - 27.8 9 18,0 3

2 61,9 46,8 29,0" 8 15,7 3

3 27,8 93,0 50,9 13.2 4 14,8 -

4 43,4 52,2 58,3 13.2 4 14,3 1

прошедших отбор.

Отбор на более поздней стадии морфогенеза кукурузы in vitro также имеет смысл в виду того, что у растений-регенерантов начинает работать совершенно другой механизм устойчивости, тогда как на уровне каллусов проявляются преимущественно биохимические и тканевые механизмы, которые могут быть недостаточными для адекватной реакции на воздействие патогена in vitro. Данные показывают, что у устойчивых генотипов (Мо 17 и А 619) в два раза выше частота регенерации, чем у восприимчивых (ВЯР-44, 23-245/77В и Sharhat J.). Данный показатель коррелирует с уровнем устойчивости данных генотипов in vivo и может быть использован для оценки генотипов in vitro (табл. 7).

Таблица 7

Отбор растений-регенерантов кукурузы на селективной среде, содержащей культуральный фильтрат U. zeae.

Генотип Колич. Колич. Частота Выжило через Самоопылено

каллус. ре ген. регенер. 3 недели растений •

А 619 68 7 10,3 5 2

Ш 17 70 8 11,4 5 3

А 111 ' 72 5 6,9 2 1

ВИР-44 84 5 5,9 2 -

23-245/77В 76 4 5,3 1 -

Sharhat J. 87 5 5,7 2 1

Низкий выход растений-регенерантов, у которых было получено семенное потомство можно объяснить нарушением в гормональном статусе растений (феминизация и стерильность метелок) и услови-

ями выращивания в теплице (преждевременное цветение метелок).

К сожалению не у всех генотипов удалось получить семенное потомство для некоторых схем отбора, или из-за слаборазвитой корневой системы, или слаборазвитого побега, да и завязывае-мость семян была очень низкой - от 2 до 28 зерен на початок.

4. ОЦЕНКА СЕМЕННОГО ПОТОШТВА (R1) РАСТЕНИЯ-РЕГЕНЕРАНТОВ НА УСТОЙЧИВОСТЬ К ПАТОГЕНАМ.

В поле, на инфекционном фоне тестировали только те варианты, у которых было получено свыше 20 семян. Заражение патогенами проводили по общепринятой методике (Юрку, Лазу,1987).

Результаты исследований показали, что у большинства исследуемых генотипов происходит увеличение уровня устойчивости к патогенам по сравнению с контролем. Различия между образцами зависели от донорного генотипа и схемы отбора. Полученный уровень устойчивости не достигал уровня устойчивости высокоустойчивых генотипов. Поэтому можем сделать вывод, что возникающая устойчивость к патйгенам в результате отбора in vitro не привела к полной толерантности, а только в значительной мере повышает полевую (горизонтальную) устойчивость изученных генотипов кукурузы. Это указывает на то, что селекция с использованием методов культуры тканей с применением селективных сред достаточно эффективна и перспективна (табл. 8).

Пэмимо оценки в поле, проводили оценку устойчивости генотипов по прорастанию пыльцу на питательной среде, содержащей экстракт U. zeae (0,5 мг/л) или фузариевую кислоту (0,005 мг/л). Измеряли длину пыльцевых трубок и процент прорастания пыльцы.

Таблица 8

Оценка устойчивости семенного потомства Ш) растений-регене-рантов кукурузы на полевом инфекционном фоне.

Генотип U. zeae F. moniliforme

средний бал вредоност- средний бал вредоност-

поражения ность (%) поражения ность (X)

А 111 К 2.6 0,9 0.7 3,0

F2 2,1 0,6 0,6 2,3

F3 2,2 0,6 0,4' 1,2

из 1.1 0,2 0.7 2,5

ВИР-44 К 6,5 2,8 2.7 36,1

F2 5,8 2,1 0.7 3,6

U4 2,0 0,6 2.4 28,3

Sharhat К 6,8 3,1 '2.7 36,0

Jellow F3 6,2 2,8 0,9 8,0

F4 6,4 2,9 0.7 3.3

U4 2,4 0,7 2.5 28,5

092 К 0,0 0.0 1,8 34,6

F2 0,0 0,0 1,2 12.7

F4 0,0 0,0 0,0 0,0.

Результаты показали, что пыльца, собранная с растений, прошедших отбор in vitro давала больший процент проросшей пыльцы и увеличение длины трубок по сравнению с контролем, но они не достигали уровня выеокоуотойч.-.ыи генотипов.

Так же проводили оценку незрелых зароди ¡рй ( поколение R2)

на питательной среде, содержащей культуральный фильтрат одного из патогенов. Через три недели определяли частоту образования общего и эмбриогенного каллуса. Данные показали, что происходит увеличение изучаемых признаков по сравнению с контрольными растениями, не прошедшими отбор. Изменение данных признаков сильнее происходило у восприимчивых генотипов, по сравнению с устойчивыми, у которых повышение происходило в незначительной степени. Так же показано, что в среднем по этим двум показателям эффективность длительного отбора in vitro в два раза выше, чем одноразового отбора.

РЕШШ1ЩАЦИИ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ

1. Результаты исследования по разработке методов селекции in vitro устойчивых к патогенам генотипов с использованием культуры тканей на i примере патосиситем: "Zea mays - Ustilago zeae" и "Zea nays - Fusarium monillforme" позволяют рекомендовать следующую схему селекции:

а) оптимизировать питательные среды для каждого генотипа;

С) выделить селектирующие агенты патогенов и изучить их действие в условия in vivo и in vitro.

в) выявить специфику действия селектирующих агентов на ре-генерационный процесс;

г) изучить возможность применения различных схем отбора устойчивых каллусов In vitro;

д) оценка семенного потомства растений-регенерантов in vivo

2. Для выявления форм растений, устойчивых к патогенам, рекомендуется использование экспресс - метода оценки по прорас-

- 21 -

танию пыльцы на средах, содержащих селектирующий агент.

3. Методом селекции in vitro получены 4 формы кукурузы, устойчивые к Fusarium шопíllforma и 3 формы, устойчивые к Ustilago zeae, которые переданы в лабораторию генетических ресурсов Института генетики АН РМ ( под NN IP 1514 - IP 1520 ).

ншоды

На основе литературных источников и собственных исследований можно сделать следующие выводы: 1

1. ¡Результаты селекции tn vitro на устойчивость к патогену

зависят от двух основных факторов: выбора средств для отбора (генотип, питательная среда, селектируюдай агент, условия культивирования) и эффективности применяемых селекционных программ . отбора. ; ' . ~

2. С целью интенсификации регенерационного процесса важное

значение имеет оптимизация питательных сред для используемого селекционного материала. При этом следует конкретизировать сос-• тав питательной среды для каждого генотипа.

. 3. Статистическая обработка данных экспериментов показала достоверное влияние генотипа и состава питательной среды и их совместного влияния на частоту образования эмбриогенного каллуса и регенерации растений. Сила влияния генотипа составила 53,42 для первого признака и 81,ОХ для второго, а сила влияния питательной среды для этих признаков составила 28,3% и 7, С", соответственно.

4. Установлены общие и отличительные эффекты культурашид фильтратов U. zeae и F. monillforme и ввделеного из 1К:Го токсина (фузариевая кислота).

5. Установлено, что параметры частоты каллусообразования, образования эмбриогенного каллуса и регенерации растений на селективных средах могут быть использованы для определения устойчивости исследуемых генотипов.

6. Разработаны различные схемы отбора каллусов кукурузы для получения устойчивости к фитотоксинам у растений-регенеран-тов, семенное потомство которых более устойчиво к патогенам, чем исходные генотипы.

7. Установлено, что воЬникаюаея устойчивость в результате отбора in vitro у кукурузы является горизонтальной (полевой). Селекция с использованием методов культуры тканей с применением селективных сред позволяет в короткие сроки создать линии, устойчивые к патогенам.

8. Эффективность длительного типа отбора in vitro в два раза выше, чем у одноразовых типов отбора.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Действие токсинов Ustilago maydis и Fusarium monlliforrre на прорастание пыльцы кукурузыю// Сб. Генетика и селекция растений и животных в Молдове (научцые материалы VI съезда генетиков и селекционеров Мэлдовы. Кишинев, сентябрь,1992). Кишинев, "Шгиинца", 1992, с. 121-123. ( в соавторстве).

2. Влияние патотоксинов Ustilago zeae (Beokm.) на каллусо-образование и. регенерацию растений кукуруза// II Российский симпозиум "Новые методы биотехнологии растений", (18-20 мая 1993, г. Пушино). Пущино, 1993, е.. 128. (в. соавторстве).

3. The production of embryogenic callus of maize resistant to fusario acid in vitro.// XVIII-th Congress of the Romanian-

Academy of Scienses and Arts (July 13-16, 1993). "Moldava Opening of its Culture and Science for the Vest", V. 4, Kishinau, 1993, p. 217. (в соавторстве)

4. Eficacitatea • selectiei polenului in ameliorarea rezistentei la patogeni a poruirbului. // ( там же), V 3, Kishinau, 1993, p. 170. (в соавторстве)

5. Увеличение сомаклональной изиенчивоети у кукурузы под влиянием фузариевой кислоты. // Конференция: "Генетика соматических клеток в культуре",22-24 ноября 1993. Москва.

6. Влияние генотипа и состава питательной среды на образование эмбриогенного каллуса и регенерацию растений кукурузы. // ж. Известия АН РМ, серия биол. и хим. наук (в печати).

7. Положительное решение от 27.10.1993 по заявке 563567/13 "Способ'"оценки устойчивости кукурузы к стеблевым гнилям". авторы: Гуцуляк, Лазу, Балашова, Млявая.

8. Положительное решение от 17.11.1993 по заявке 5635626/13 "Способ оценки устойчивости кукурузы к пузырчатой головне", авторы: Гуцуляк, Лазу, Балашова, Мпявая.

Подписано в печать acf 1ээ4 г. Формат 60X84/16 Буи. офс. Печать офс.

Тираж-¿СО Заказ 3/«

МП «ПЕТИТ»

107564. Москва, Богатырский мост, 17. корп. 5