Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Селекционно-генетическое изучение и использование мутации WX у кукурузы

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Селекционно-генетическое изучение и использование мутации WX у кукурузы"

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ МОЛДОВА Институт генетики

На правах рукописи

БА БУБАКДР СИДИ СИЛИ

СЕЛЕКЦИОННО-ГЕНЕТИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МУТАЦИИ \УХ * У КУКУРУЗЫ

03.00.15 — генетика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Кишинев — 1994

Диссертационная ргбота выполнена в Государственном Аграрном Университете Республіки МотіДПВЯ

Ведущая организация: .

Государственный.Университет Молдовы (кафедра генетики),

Научные руководите™: • . ;

1.ПплиЙ А.Ф.,доктор биологических наук,профессор, 2.Чебан Г.Ф.,кандидат сельскохозяйственных наук.

Официальные оппоненты: . . . ' ■ ■■ '.

1.Юрку А.И.,доктор биологических науч,

2.Скорпан В.Г.,кандидат биологическтс наук.

Зашита состоится "50" \МЦ % . 1994г•в.ДО.час, на заседании Совета ДН 03.92.28 по защите диссертаций, т соискание ученых степеней доктога хабилитат и доктора наук ппи Институте генетики АНРМ по адпесу:.

277002 г.К'глниев,ул.Пэдупий 20 . ■ . ■ .

С диссертацией можно ознакомиться в научной библио. теке Института генетики Академии наук Республики Молдовя

Автореферат разослан" ?6" ЩЧ){•(1994г. .

В.В.Бужоряну

Ученый секретарь Совет кандидат биологичесїфх наук

' 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее времи одной из актуальных задач современного сельскохозяйственного производства и науки является проблема увеличения урожая зерна и улучшения его ¡{ачества с целью удовлетворения нужд растущего населения земного шара Из однолетних зерновых культур, возделываемых в мировом земледелии, одной из наиболее распространенных культур является кукуруза

В ряде стран а последние годы проводится большая селекционно-генетическая работа, направленная на создание ценного исходного материала и выведение высокогетерозислых гибридов о улучшенным качеством зерна. Актуальность выполнения таких исследований несомненна и для условий Республики Гвинея (Конакри).

. Достигнутые успехи в области улучшения химического состава зерна кукуруза на основе использования биохимического действия зндсспермовых мутаций являются убедительным примером плодотворности п эффективности селекциояно-гекетическия исследования.

заявление биохимического действия отдельных из НИХ (о2, ае, Г12, su, sh, bt, wx) способствовало разработке селекционных программ по улучэения углеводного и белкового состава зерна и по выведения гибридов кукурузы специального назначения.

.Среди других мутаций‘эндосперма определенный интерес для селекции кукурузы на качество зерна представляет рецессивная мутация waxy (wx), обусловливай^ восковидную структуру эндосперма и практически 100%-ное содержание амилопектина в крахмале. Крахмал гоекэвидной кукурузы обладает ценными технологическими свойствами относительно низкой температурой-кле'стеризации, проора-

: >>ь . " '

чностью, повышенной вязкостью и стабильностью клейсгеров. Перечисленные свойства являются определяющими в некоторых отраслях пищевой промышленности. .

В последние годы в специальной литературе появились сообщения о перспективности использования мутации waxy в селекции кукурузы на качество зерна. Однако этот вопрос изучен явно недостаточно и требует дальнейшего исследования. . _

Цель и задачи исследований. Целью нашей работы явилось изучение возможностей использования биохимического эффе;кта мутации waxy в селекции кукурузы на качество. Исходя из этого были определены следующие задачи исследований:. .

- изучить возможное плейотропное действие мутации waxy на количественные и качественные признаки растений, початков и зерна линий и гибридов кукурузы, созданных на ОССГ-ГАУ Молдовы;

- изучить особенности проявления гена waxy во взаимодействии с геном опейк-2 (о2);

- изучить возможности использования действия гена waxy в се-

лекции высоколизиновой кукурузы с цель» улучшения технологических свойств зерна. .

Научная новизна За годы выполнения диссертационной работы проводилось сравнительное изучение wx-линий и их обычных (+ +) аналогов и полученных на их основе ряда гибридов. Изучены особенности waxy гибридов в сравнении с их нормальными аналогами-по урожаю зерна, содержанию белка, иира, крахмала в зерне. Установлено плейотропное действие гена waxy в эндосперме на массу и объем зерна у линий и гибридов кукуруза

. На основе wx и о2 аналогов линий получены гомозиготные o2wx линии и гибриды и выявлено .положительное влияние двойного рецес-

сива на физические и биохимические свойства зерна

Ш основании результатов исследований установлены следующие,

. отличающиеся новизной, основные положения, которые выносятся на защиту:

. 1. Показана возможность самостоятельного использования му- ■

тации wx у изучаемых гибридных комбинаций с целью создания гибридов с восковидным типом зерна, а таюга возможность использования благоприятного действия этой эдташи во взаимодействии с геном олейк-2 для улучшения технологических свойств зерна высоколизиновой кукурузы.

2. Установлено, что мутация wx не оказывает плейотропного действия на количественные признаки растений и початка. Мутация wx вызывает достоверное уменьшение массы и объема зерна у исследуемых линий и гибридов, изменяя при этом соотношение анатомических частей зерновки в пользу зародыша.

а. наличие в генотипе изученных линий и.гибридов кукурузы ре' цессивного аллеля waxy обусловливает накопление крахмала, состоящего исключительно из амилопектина, не изменяя при этом содержание белка, крахмала и игра в зерне.. . : .

4. Показано благоприятное влияние рекомбинанта o2wx на пита. тельную-ценность 'зерна, высоколизиновой кукурузы.

.фактическая значимость работы.’ В результате экспериментальных исследований выведена серия Линий гомозиготных по рецессивному

• аллели гена waxy, которые устойчиво передают по наследству практически 100%-ное содержание амилопектина в крахмале.

Предложена методика, разработанная наш совместно с А. Ф. Палий и Е И. Цыганаи. выделения двойных рецессивов o2vx в F3 в ре-зультато самоопыления растений, выращенных из восковидных Фракций зерен F2, имещих генотип ira/wx; + 02.

Выведены о2\гл форщ с плотной консистенцией зерна на базе линий 116; 502, 346, Р2, ВИР 38 и 343, которые используются в селекционной работе для улучшения качества зерна высоколизиновой кукурузы на Опытной станции селекции и генетики полевых культур Государственного-Аграрного Университета Молдовы (ОССГ - ГАУМ) -

- Апробация работы. Результаты исследований докладывались на заседаниях кафедры селекции, генетики и биотехнологии сельскохозяйственных растений, а также на У1-м съезде общества генетиков и селекционеров Республики .Молдова (сентябрь, 1992 г.).

Публикация результатов'исследований. По теме диссертации опубликовано 2 научные работы. .

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения,- 4 глав, еыводов, практических рекомендаций, списка использованной литературы. Работа изложена на 111 страницах машинописного текста, содержит 25 таблиц, 2 рисунка. Список использованной литературы включает 212 наименований, в том числе 73 на иностранном язисе. ,

2. УСЛОВИЯ, ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводили в 1990-1993 гг. в учхозе ’’Криуляны"

в селе Слобозкя-Душка Криулянского района. Опытный участок рас-

поло^н в центральной зоне Молдовы. Положительными факторами

климата являются: обилие света и тепла, большая продолжитель- -

ность теплого периода и мягкая зима; отрицательными - засуха и

большая изменчивость погоды, особенно весной, снежный покров -

неустойчивый. Теплый период длится 270-285 дней, а холодный 75-_ о

85 дней; среднегодовая температура воздуха составляет 19,5 С,

- б -

прк этом среднемесячная температура самого теплого месяца дости-

о о

гае? 21,5 С, а самого холодного (января) - 4 С.

Продолжительность безморозного периода колеблется от 165 до

195 дней; сумма среднесуточных температур воздуха за период акти-

о

вной вегетации растений составляет 3000-3200 С.

Наибольшее количество осадков выпадает в июне и ¡шле, самым засушливы. :з >.;элеэ благоприятным для выращивания кукурузы оказался 1У*2 г., когда выпало всего 278,9 мм осадков, что ка 224,3 км ниже, чем средняя многолетняя норма

Почва является карбонатным тщш среднесуглинистым черноземом. ■ ' - ‘

Вариация погодных усгсзка во вреуд вегетации кукурузы позволила более полно оцешта исходный материал я гибридные комбинации по изучаемым признакам" •• ■

В качестве исходного материала кепольговаБ! саиоопнленные линии, с которыми ведется работа з настоящее время в лаборатории селекции и генетики кукурузы ОССГ-ГАУ Нолдовы, а таете ряд аналогов по генам о2, vx и о2ю:. полученный сотрудниками лаборатории ОССГ методом беккроссоз. ' ■ • ■" . ■

.3 селекционном пт-стжэ. путем' гибридизации методом топкрос-сов яа базе еамоотдавяых лшшЗ я ях аналогов по различным генам оценивали два группы гибридов + +, о2, та к о2те.

W ‘ 2

Полученные гибриды высевались, на делянках 5 м в четырех повторностях, изолированно от'других посевов кукурузы. В качестве кулисной культуры использовали стерильный гибрид кукурузы. На гибридных растениях с генотипом о2о2, wxv?x и + + обрывались метелки до цветения. Опылителя,VJI слунш! растение гомозиготные по аллелям о2 и vx (о2о2 отгех), что обеспечивало сохранение

- 7 - .

биохимических свойств зерна гибридов соответствующих генотипов:

+ +. о2о2, »хих и о2о2 ихта.

Во время вегетации на линиях и гибридах проводили фенологическое наблюдение и биометрические измерения. Уборку проводили вручную. После оценки и взвешивания початков с каждой делянки отбирали пробы по 3 кг для определения влажности и процента выхода зерна, а также для.изучения количественных признаков початков.

Биохимические анализы выполнены в лаборатории биохимической генетики и селекции кукурузы ОССГ-ГАУМ под руководством доктора биологических наук И. X Киртока при непосредственном участии автора. Содержание белка определяли методом Кьельдаля с последующим переводом на сырой белок (И х 6,25) (А. И. Ермаков и др., .. 1972); а уровень масла по методу обезжиренного остатка Рущкрвс-кого. Полный аминокислотный состав определяли на аминокислотном анализаторе АМ 339 (ЧССР) в лаборатории биохимии и физиологии Молдавского НИИ кукурузы и сорго НПО "Порумбень" под руководством доктора хабилита? биологических наук А. И. Ротарь. .

Энергию прорастания, всхожесть семян определяли методом "холодного" проращивания (ЕЕВавилов, В.В.Гриценко, КС.Кузнецов. 1983; ЕЕ Гриценко, а ИКолошина,. 1934). Измеряли длину ■ главного корешка у 20 проростков каадой формы, длину этих про-, ростков и подсчитывали количество , корешков.. Далее определяли соотношение анатомических частей зерновки. ■ . , •

Дятша лабораторных и полевых опытов подвёргались математической обработке разностным методом. Результаты расщепления при создании восковидных аналогов оценивали по методу.

(Е А. Доспехов, 1985). ч Математическая обработка полученных экспериментальных дан-

ных проводилась в вычислительном центре ГАУМ на электронно-вычислительной машине "СМ-1600". ..

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ •

3. Влияние мутации т. на количественные и качественные признаки растений линий и гибридов кукурузы.

Успехи селекции зо многом связаны с использованием различных спонтанных и индуцированных мутаций, изменяющих те или инке признака растений. Это относится и к использованию отдельных мутаций зндссперма в селекции на качество зерна кукурузы.

■ Среди них определенный интерес представляет мутация у/х, оп-ределяюгря васкозидную структуру эндосперма и накопление крахмала, состоящего ясклшительво из амилопектина. В связи с этим одной из яапих задач было изучвяко мутации «х на уровне линий и гибридов з сравнении с их нормальЕ-тая ( + +) аналогами по ряду количественных признакоз растений я зеряа,

3.1. Влияние ыугапаи г/аху ка количественные признаки растений п початков линий к/гсурузы ‘

. При скрейцвэти нормальных по конспстс-зции эндосперш растений с ксточнисо.ч гена «аху в П, ого есть з год скрещивания, эндосперм- зерна был нормальным по фенотипу, а з следующем году при самоопылении гетерозиготных растений в 72 на початке получали расцепление на два фзяогйпических класса - нормальные и восковидные, з сооткс.тзиик 3 ; 1 (табл. 1). Следовательно, результаты проведенного гибридологического анализа подтверждаю? ямегацяеся в литературе сведения о рецзссизяой природе наследования мутации ш. ■ '

Таблица 1.

Наследование признака восковидности эндосперма у гетерозиготных растений по гену «х в Р2

Линии !-і

число верен !фенотипические классы

Всего

! ! нормальные! восковидные

Теоретические

соотношения

классов

Факти-

ческие

)Сг

А 632 ! 1 1467 ! і 1105 ! 362 . 3 1 ! 0,08

I \ !

ВИР 44 ! 179 ! 128 1 51 3 1 { 1.16

! ! !

Ж 302 ! 151 ! 107 ! 44 3 1 ! 1,37

! ! !

Л 4045 ! 522 ! 384 І 138 3 1 ! 0,43

! !

и Гб ! 539 ! 409 ! 130 3 1 ! 0,23

! ! !

092 1 1052 ! 805 ! 247 3 1 ~ ! 1,29

! !

КУ 34145! 87 ! 66 ! 21 . 3 1 І 0,03

і !

Л 1866 1 224 ! 164 І 60 3 1 ! 0,38

« !

ЫК.ЗЗ І 380 ! 292 1 .. 88 3 1 ! 0,69

і !

МК 17 ! 384 ! 300 ! 84 3 1 ! 2,00

! !

Ехр. 30 ! і 171 ! і 132 І 39 3 1 ! 0,44

Ехр. 92 І 1 1 63 І 1 І 50 ! 13 3 1 ! 0,64

МК 21 1 ! 227 1 } 175 І 52 ' -3 1 ! 0,52

! ! І • .

Примечание: »3,84

Результаты биометрических измерений количественных признаков растений и початков (высота растения, высота прикрепления основного початка, длина листа, количество початков, длина початка, число рядов зерен на початке) восковидных линий (после пятого Реккросса) к их обычных.аналогов показали, что включение аллеля ух в генотип обычной кукурузы не оказывает заметного плей-

. - 10 ■

отропного действия на эти признаки на уровне линейнс ’о материала.

Учитывая, что фенотипическое проявление мутации waxy обус-. ловлено рецессивным геном, определяющим структуру эндосперма, очень важно было изучить его действие на массу и плотность -зерна линий кукурузы. Установлено, что мутация wnxy вызывает достоверное уменьшение массы зерен и небольшое, но достоверное снижение объема 100 зерен. Улавливается тенденция к повышению плотности зерна у wx-линий по сравнению с их обычными аналогами (табл. 2), хотя эта разница не является' существенной.

Таблица 2.

• Влияние гена wx на физические и биохимические свойства . зерна линий кукурузы (среднее по 13 линиям)

! Признак

».

! !

! Масса 1000 зерен, г !

! ■ !

! Объем 100 зерен, .мл !

I Плотность, г/мл }

! Содержание белка, %

! на сухое вещество

? Содержание лира, %

! на сухое вещество |

! Содержание крахмала, $

? 7. на сухое вещество !

* достоверно при НСР05

По содержанию белка, лира и крахмала между, восковидными линиями и их нормальными аналогами достоверных различий не выявлено. •

- 11 -

3.2. Влияние мутации waxy на количественные признаки растений и початков гибридов кукурузы

■ Исследования по изучению действия мутации waxy-на отдельный хозяйственно-ценные признаки гибридов кукурузы проведены совместно с В. И. Цыганаа Исходным материалом для синтеза waxy и + + гибридов служили аналоги линий: 116, 502, 346, F2, ВИР 38, 343 и А 619. .

Следует отметить, что в 1991 году растешет гибридов waxy (табл. 3) превосходили свои нормальные аналоги по длине початка, количеству верен в ряду, в целом по количеству зерен ка початке и средней массе початка, тогда как по длине листа, ширине листа, количеству листьев, количеству початков, нижнему и верхнему диаметру початка они были на одном уровне. У waxy гибридов наблюдали тенденцию к снижению количества рядов зерен. В момент уборки восковидные гибриды содержали больше влаги, чем их нормальные аналоги. Повышенная влажность более всего обусловлена специфическим углеводным составом, а также более толсты),-; слоем перикарпа верна. Сравнительный анализ количественных признаков растений и початков у гибридов + + и wx дал нам возможность выявить, что ген waxy не вызывает плейотропного действия на изученные признаки. Однако по толщине перикарпа их различие было существенно при НСР05. Большая толщина перикарпа в определен- _ ной степени затрудняет потерю влаги при уборке и в' то же время обусловливает меньшую травмируемость зерна при механизированной уборке. ’

Сравнительное изучение нормальных и мутантных гибридов показывает, что введение гена wx в генотип гибридов приводит к несущественному снижению урожайности у waxy форм, тогда как по мае-

се отмечено достоверное различие. -

' ' Таблица 3.

. Сравнительная характеристика гибридов юг и их обычных форм по количественным йоизнакам растений и початка . (среднее по б комбинациям) за 1991 г.

Признак

+ + ? ' 1 тУ/ГЛ’л ! а 1 за 3

113,8 144,5 ( І +0,7! 0,3 2,33

51,9 67,9 і +6,0! 4,8 1,25

81,5 31,4 -0,1! 1,3 ! 0,4? 0,2 0,1

9,4 9,8 2,0

' 1-1,9 14,8 -0,1! 0,3 -0,4

1,0 1,1 +0,1 і 0,03 і 0,9!- 1,1 +0,2! 0,1 1,9

-18,4 19,3 0,8

4,4 4,6 2,0

3,6 3,6 0 ! 0 « 0

15,4 14,9 -0,51 0,3 -1,7

37,9 40,9 +3,0! 1,9 1,6

585,9 613,5 +27,6! ’22,2 1,2

307,9 312,2 +4,3! 34,2. 0,1! . р

304 292 -12 і 4,0 -3,0*!

22,7 22,2 -0,5І 0,5 -1,0 І

1,33 1,32 -0.02! 0,03 і +2,5! 2,2 1,20? 0,42 » -0,67! <

39,8 42,3 І.ІІ

9,3 10,5 2,85*? і

68,7 65,6 -2.1І 6,6 -0,32І

Длина- вегетационного периода, дни

Высота прикрепления основного початка» см

Длина листа» см

Ширина листа, см .

Количество листьев, шт.

Количество початков, шт.

Длина початка, см

ВкниЯ диаметр початка, с;

Верхний диаметр’початка, о,

Количество рядов зерен, кт

Количество зерен в ряду,ИТ

Всего зерен на початке, пт

Средняя масса початка, г

Масса 1000 зерен, г

Объем 100 зерен, мл

Плотность зерен, г/мл

Влажность при уборке,”%

Толщина перикарпа, мьз<

Урожайность зерна, ц/га

* достоверно при НСР05

Проведенные нами исследования свидетельствуют о том, что рецессивная мутация waxy как на линейном, так и на гибридном уровне, не оказывает заметного плейотропного влияния на коли- , чественные признаки растений и початков. Не обнаружено достоверного влияния мутации waxy и на продуктивность гибридных комбинаций. Хотя, в целом, наблюдалась определенная тенденция к уменьшении урожайности у восковидных гибридов.

Отмечено достоверное влияние аллеля waxy на массу 1000 ье-рен и на объем зерна в плане уменьшения этих показателей в сравнении с нормой. По консистенции зерна не отмечено существенного различия. •

Анализ данных по содержанию белка показывает, что между изученными формами, по средним показателям, различие не установлено, так ж как и по содержанию жира и крахмала Однако по сбору амилопектинового крахмала восковидные гибриды существенно превышают обычные аналоги, у которых этот показатель на 24,3 % выше.

Результаты изучения биохимического эффекта мутации waxy подтвердили имеющиеся в литературе сведения О ТОМ, что под влиянием рецессивного аллеля waxy у гомозиготных форм наблюдается сдвиг в соотношении содержания амилозы и практически 1001-ного содержания амилопектина . :

4. Изучение возможностей использования двойного рецессива -o2wx в селекции кукурузы на качество зерна

Одним из селекционно-генетических методов устранения ряда недостатков у высоколизиновой кукурузы о2 является улучшение физической структуры эндосперма путем сочетания мутации о2 с

другими генами эндосперма и создание рекомбинантов типа o2su2, 02JT12; о2ш и др. (М. It Хаджшоз, 1971, V. L. Brown, 1975; D. V. Glover et al. , 1975; А. Ф. Палий и др. , 1983, 1993, В. И. Цыганаш и др., 1984, 1992).

В целях создания высоколизиновой кукурузы с улучшенными технологичесгоши свойства;«! зерна, одной из задач наших исследований явились выведение, идентификация и оценка влияния рекомбинанта o2wx на ряд хозяйственно-ценных признаков гибридов кукурузы. Использовали и усовершенствовали разработанную ранее

А. ©.П&лий и В. J1 Цыганаш (1983) методику выведения двойных ре-цессивов. ДЕЯ этого ряд WX линий (116, 502, 346, F2, ЕИР38, 343) скрещивали с их опейковымн аналогами. В F2 наблюдали расщепление по фенотипу зерна на- роговидные, мучнистые и восковидные по эндосперму зерна в соотношении 9 : 4 : 3.

При этом мучнистый класс на 1/16 превышал восковидную фракцию зерна. Полученное- соотношение классов зерна явилось модификацией теоретически ожидаемого расщепления (9 : 3 : 3 : 1). Вы-яс.-илось, что зерно рекомбинанта о2т фенотипически похож на зерно о2 и контрастно по фенотипу. При посеве из полученных восковидных (wxwx; + о2) зерен в F3 образуются початки, расщеп-.ляюшиеся на два • фенотипических масса зерен в соотношении: 3 части •восковидных и 1 часть двойной рецессив. Достоверность результатов расщеплений самоопылеиных потомств в соотношении 3 :

1 подтверждает правильность выбранного метода выведения и иден. ■ / тификации рекомбинанта o2wx.

' 4.1. Количественные признаки растеь..й, початка и зернн. нормальных гибридов я их мутантных (о? wx и o2wx) аналогов

В нашем опыте проводилось сравнительное изучение б комби-

■ г 15 - •

наций гибридов, созданных ка основе одноименных нябредных' аналогов линий <• -i-j о2, ті и о2wx.

Отмечено, что по энергии прорастания и всхожести семяк зерно двойного мутанта o2wx уступает своим нормальным (+ +) аналогам, а каюаэ к другим мутантным гибридам (о2 и. wx). Также установлено* что по длине проростка и глазного корешка двойные рецее-снбы не отличаются от нормальных гибридов. -

Двойные рекомбинанты не отличается от нормальных, а также от других мутантных аналогов и-по количественным признакам, за исключением длины початка в условиях 1992 года.

По урока» зерна все изученные мутантные гибриды, в среднем, за годы испытания уступали нормальным аналогам. Наибольшую депрессию уромая отметили у двойных рецессивов o8wx. При этом обнаружены отдельные гибриды, которые по урожаю зерна находятся на уровне своих обычных аналогов (табл. 4).

По массе зерна, как и по урокаю верна, наибольшее снижение отмечено у гибридов двойного рецессива, Наряду е этим выявлено,

, чїо взаимодействие генов о2 к wx приводит к восстановлению плотности опейкового зерна ка уровне плотности зерна нормальной кукурузы. . : . .

• Результаты проведенных учетов показали, что по степени по-рахаеыости пузырчатой головней наблюдались существенные различия ь;ежду одноименными вариантами мутантных гибридов и их ооыч-ных аналогов. Саму» высокую восприимч .гость к фузариозу отметили у опейковых растений (2,03%), тогда как у нормальных гибридов поврелденкость составляла только ' 1,18%, а у восковидных форм и двойных рецессивов соответственно 1,56 и 1,92%.

Моа^^, очевидно, заключить этот раздел тем, что степень

. . 16-- '■ поражения.этими заболеваниями во многом определяй”ся генотипом конкретной гибридной комбинации. Влияние двойного рецессива о2ж на устойчивость к поражению этими болезнями оказалось в .

.целом менее значительным, чем влияние конкретной генотипической среды того или иного гибрида.

Важнейшим хозяйственным и различительным сортовым признаком является вегетационный период. Данный признак обычно связан е рядом количественных признаков различных в разных экологических условиях. Нами установлено,- что у двойных мутантов о2тег несколько ' более продолжительным, чем у нормальных, оказался период от всходов до появления нитей вследствие чего в.целом наблюдали и некоторое удлинение периода вегетации.

. . • . Таблица'4.

Влияние генов та, о2 и их взаимодействие на некоторые признаки гибридов кукурузы (среднее по 6 комбинациям за 1991-1992 гг.)

' Признак -

Урожайность, ц/га

Длина вегетационного периода, дни

Масса 1000 зерен, Г

Объем 100 зерен, мл

Плотность, г/мл

Поражаёмость пузырчатой головней, 2 ' .

Шражаемссть фузариозом,2

! ! ! о2о2 !

! о2о2 ! тага ! !

1 1 ! !

5 ! ! !

43,7 1 40,2 ! 42,4 ! 37,9*!

! Г ! 1

! ! ! I

111,8 1 112,2 ! 112,9 I 113,3!

I ! ! !

257,5 ! 227,5*! 240,7 ! 225,3*!

-г I ! !

19,9 » 19,9 ! 18,5* ! 17,9*!

Г ! ! !

1,3 1 141*! 1,3 ! 1,2!

1 ! ! ~ !

! ! ! !

3,03 Т 4,78 ! 4,08 ! 4,81*!

! ! ! !

1,19 1 2,Ой 1 1,55 ! 1,92 !

! ! ! !

* Достоверно при НСР05.

- . - 17 - '

4.2. Оценка питательной ценности мутантных аналогов

(о2, «х и о2«х) и их нормальных гибридов (+ +)

Полученные нами данные показывают, что до содержанию бел. ка, хира и крахмала существенных различий'между обычными и двойными рецессивами, а такие между обычными и мутантныш аналогами не обнаружено (табл. 5). Вместе с тем, по содержанию ами-лолектина между двойными рецеееизаыя и их нормальными и опейко-еыми аналогами наблюдалось сушэстаенное различие соответственно ка 19,05г. и 18,8% больше у гибридов о2ух.

■ • Таблица 5.

Виохимическая характеристика зерна нормальній , гибридов и их мутантных (о2, wx, о2ш) аналогов (среднее по б комбинациям за 1991-1992 гг.)

! ! 1 ! •! о2о2 ?

! Признак і + + І о2ог ? ШЧП ! «х«х !

1 і. І 1 ! І !

І * X 1 1 3 і

1 Содержите белка, % ■ ! 12,2 і 12,2 ! 12,5 ! 12,1 !

! I ! І ! !

Г Содержание жира, % ! 4,4 1 5,1 І 4,9 ! 5,7 !

і і і І ! ?

? Содерэание крахмала, % І- 6? л ! 68,3 І 68,2 1 63,4 !

? І Г • ! ? !

‘І Содержание аклиопе клика, % ! 79,1 ! 79,9 1 98.3**! 98,7*-*?

і } • 5 і Г 1

' ' ** Лостоверно при НСР01. _ • .

Для определения биологической ц-.нуости зерна у иэучзшшх мутантных форм б сравнении с нормой были поставлены специальные опыты по кормлению животных. Зги опыты проводились совместно с

В. И. Иыгана120й и А. А. Белоусовым на крысак; расы У1бЬег в Украинском седейщювно-генетичвском институте" (г. Одесса).

: - 18 - • • • -Результаты оценки кормовых достоинств зерна двойного ре-цессива по сравнению’с зерном опейк-2, угх и нормальными по генотипу гибридами показали ясное различие между о2ш и о2, т и + + генами достоверное не только при НСР05, но и при НСР01,, и это согласуется с данными анализа фракционного состава белка.

Среднесуточный привес животных при кормлении их зерном двойного рецессива о2м:< составил 1,25 г и превысил з тот показатель у животн"х, корм которых был представлен зерном + +, т и о2 форм на 54,3%, 47,0% и 30,9%, соответственно (табл. 6).

. Таблица 6.

Кормовое достоинство зерна обычных гибридов ( + +) и их мутантных аналогов (1991 г.)

1 ! Генотип { o2wx, % f

I I ---------------------------------

! Показатель I ! . ! ! o2o2f ! f f

f ! + + ! o2o2 t wxwxf wxwx! + + ! o2o2 ! wxwx !

! ! f ! ! Iff !

I------------------------------------------------

i !!!!!!!!

! Среднесуточный ! ! ! 1 ! » I !

| привес, г/сутки ! 0,81 j 0,96 !0,85 jl,25 1154,3**! 130,9**! 147,0**!

! Коэффициент эф- f ! ill » I !

! фэктивности белка! 2,18-+! 2,37+! 2,14+! 2,47+! 135,2* J 125,3* ! 138,8**!

! привеса, г белка ! 0,2 ! О,8 !0,5 !0,3 ! ! ! I

I ' ' ! ! ! ! ! f !

! Затраты корма, i 6,23+! 5,28+!5,87+14,03Й 64,7**! 76,3**» 68,6**! ? г/г привеса ! 0,2 ! 0,2 ! 0,2 ! 0,2 I ! I !

* Достоверно при НСР05

** Достоверно при KCF01.

Установлено, что в зерне двойного мутанта о2та содержится больше таких важных аминокислот, как треонин, триптофан, аргинин. и меньшее количество аланина, фенилаланина, тирозина и др.

С'другой стороны, кормовой потенциал о2их зерна повышается вследствие улучшения качества его. крахмала, который практически пред* ставлен только аминокислотной фракцией. .

Аыилопёктиновый крахмал в кормовом отношении более.энергети-чен, чеы крахмал, состоящий из амилозы и амилопектина, характер? ных в данном случае для обычного и опейкового верна.

Проводимые нами исследования показывают, что в результате взаимодействия мутации о2 и щ улучшаются физические, биохимические и питательные свойства зерна Кукуруза о2»х. может, успешно использоваться в .качестве 'концентированного корма

‘ _ ' ■ ОЩИЕ;БЫБОДЫ ■'

На основании проведенных исследований ьшдо сделать следу-;

' вщие ВЫВОДЫ; .. ' , ■

1. Подтверждена. моногенная природа наследования мутацщ

паху. Включение гена ухв генотип обычной, кукурузы не. вызывает сушственного плейотропкого эффекта на. основные количественные признаки (высоту растения,,'длину листа,:количество листьев и початков, размеры початка, количество рядов зерен, количество зерен в ряду, количество всего зерен на початке) линий и гибридов кукурузы. . .

2. Введение мутации их в генотип нормальных по консистенции эндосперма линий и гибридов кукурузы приводит к достоверному снижению массы и объема аерна и к незначительному'увеличению плотности зерна Зерно восковидной кукурузу в сравнении с зерном обычной кукурузы отличается большей толщиной пе»<икарпа .

3. Включение рецессивного аллеля ш в генотип нормальных линий кукурузы не оказывает существенного влияния на коьйинацисш-яуо способность линий по урожаю и качеству зерна НяЛ-тг^айиад у

’ .. . - 20 - ■ ■■ wx гибридов тенденция к снижению урожайности зерна по сравнению о обычными (+■■«■) аналогами оказалась несущественной. Установлено, что мутация waxy не вызывает плейотропного действия на содержание белка, жира и крахмала, однако по содержанию амилолекткна в крахмале гибриды wx существенно превосходят нормальные аналоги.

. 4. В результате скрещивания о2 и wx аналогов линий в F3

выделен рекомбинант o2vx. Зерно двойного рецессива o2wx по фенотипу похоже ка зерно гомозиготных форм по гену о2.

5. Установлено, что двойной рецессив 62wx ке оказывает достоверного плейотропного действия на количественные признаю: растений (высота прикрепления основного початка, длина и ширина листа, количество листьев и початков на растении, размеры початка, число рядов зерен и зерен’В ряду, количество всего зерен на' початке). В то яз время у двойных мутантов o2wx отмечена тенденцій к замедлению созревания зерна и более высокая восприимчивость к поражению фузариозом и пузырчатой головней по сравнению с норкой. ■

6.' По массе 1000 зерен и по объему зерна рекомбинанты o2wx

достоверно уступаю!* норме. Однако по плотности эндосперма они превосходят опейковые генотипы и практически не отличаются от нормальных форм. Выявлено значительное влияние генотипа линии на физические свойства зерна, что указывает на возможность проведения отбора по их улучшению. , ’

7. Еысоколизиновые гибриды o2wx в целом уступают по уро- -гсайиости нормальным форма},!. В то же время выявлены отдельные гибридные комбинации (34бхА519 и ВИР38ХА619), полученные ка основе двойного рецессива o2wx, которые по продуктивности близки

к нормальным гибридам. . • • . ' -

- 21 - ■

8. Ш количеству белка, жира и крахмала в зерне достовер-

ных различий между о2\уя гибридами и их мутантными (о2,'их) и нормальными формами не обнаружено. Установлено, что в результате взаимодействия аллелей о2 и т сохраняется биохимическое действие, свойственное каждой мутации (о2 и.та) отдельно. В то же время, зерно о2та, так же, как и зерно т в сравнении с их опейковьш и нормальными аналогами отличается повышенным (фактически 100%-ным) содержанием амилопектика в крахмале. , .

9. Сочетание рецессивных генов о2 и их в одном генотипе способствует существенному улучшению качества зерна. Гомозиготы о2»х достоверно превосходят норму по содержанию'лизина в белке . и амилопэктина в крахмале. Установлено, что зерно о2ш гибридов

в сравнении с зерном мутантных (о2и т) и нормальных аналогов, отличается достоверно более высокой питательной ценностью.

■ ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ■ • . .

1. Полученные .наїм в результате экспериментальных исследо-

ваний восковидные линии и гибриды кукурузы могут быть успешно использованы в селекции кукурузы на качество зерна. ’• '

2. Применять в селекционно-генетических исследованиях раз-

работаннную нами совместно с А. Ф. Палий и В. II. Цыг&чаш методику, выделения двойных рецессивоз о2ї,'х в ГЗ в результате, самоопыления растений, выращенных из босковидиой фракции■зерен РЗ, имеющих генотип нх/юі; +/о2. •

Основные положения диссертации опубликованы . в следущю? работах

1. Цыгслаш К И., Палий А. Ф., Цыганаи Д. А.; Бубакар Ба С. С. Еьше-

дение и селекционно генетическая оценка двойного мутанта о2*х у кукурузы // Генетика и селекция растений и животных в Мэлдо-ве. Науч. мат-льї VI съезда генетиков и селекционеров Молдовы. Кишинев: Шгиинца. 1992. С. 227-228.

2. Цыганаш ЕИ., Палий А.Ф., Цыганаш Д. А., Ротарь А. И., Ба Еуба- . кар С. С., Киртока И. X Влияние двойного мутанта о2тег на количественные признаки зерна гибридов кукурузы (в настоящее время находится в печати).

?ЕР "ЭТИИ фА", сот. 119