Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

СОЗДАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ КОЛЛЕКЦИИ ПОДСОЛНЕЧНИКА ПО ПРИЗНАКУ ЭРЕКТОИДНЫЙ ТИП ЛИСТЬЕВ

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "СОЗДАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ КОЛЛЕКЦИИ ПОДСОЛНЕЧНИКА ПО ПРИЗНАКУ ЭРЕКТОИДНЫЙ ТИП ЛИСТЬЕВ"

На правах рукописи

Толмачева Наталья Николаевна

СОЗДАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ КОЛЛЕКЦИИ ПОДСОЛНЕЧНИКА ПО ПРИЗНАКУ ЭРЕКТОИДНЫЙ ТИП

ЛИСТЬЕВ

Специальность 06.01,05 - селекция и семеноводство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Краснодар - 2007

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийском научно-исследовательском институте масличных

.культур .-им.------B.C......Пустовойта- — Российской -академии"

сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИИМК Россельхозакадемии)

Научный руководитель: доктор биологических наук, доцент

Демурин Яков Николаевич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

Антонова Татьяна Сергеевна

кандидат биологических наук, Науменко Вадим Павлович

Ведущая организация - Кубанский Государственный

Университет

Защита состоится 24 апреля 2007 г. в 10 часов на заседании Диссертационного совета Д 006.026.0! Всероссийского научно-исследовательского института риса по адресу: 350921, г. Краснодар, п/о Белозерное.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института риса.

Автореферат разослан " 20 " марта 2007 г.

. А

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук ^ Гончарова Ю.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В современных условиях интенсификации сельскохозяйственного производства наблюдается интерес к применению новых технологий выращивания, направленных на более полное использование растениями ресурсов среды, в частности, в загущенных посевах. Важным селекционным направлением при этом является создание компактного морфотипа растения.

В процессе введения подсолнечника в культуру произошло существенное изменение его габитуса - от ветвистых многокорзн ночных дикорастущих форм до однокорзиночных культурных сортов и гибридов.

В Госкомиссии РФ при регистрации новых сортов и гибридов подсолнечника используется оценка отличимости, однородности и стабильности генотипов (форма ЯТв 81-1), которая учитывает 40 морфологических признаков растения. Шесть из них связаны с габитусом растения: высота; наличие ветвления и его тип; размер и форма листа; эректоидность листа, которая определяется по двум составным признакам - высоте кончика пластинки относительно прикрепления черешка (на 2/3 высоты растения) и углу между нижней частью черешка и стеблем.

Эректоидному типу листьев в изменении архитектоники растений и посевов в селекции подсолнечника уделяется недостаточное внимание. Однако имеются сообщения о создании методом химического мутагенеза двух колонновндных скороспелых сортов подсолнечника - Салют и Победа, предназначенных для возделывания в узкорядных загущенных посевах. Известен также Канадский гибрид Бип\уЬеа1 с компактным морфотипом. Очевидно, что создание подобного селекционного материала предполагает изучение генетики признака эректоидности листьев.

В исследованиях различных авторов описаны три гена эректоидности листьев подсолнечника - доминантный ген Ег (егес!о1с1 1еа0, а также два рецессивных гена ег, и Кроме того, имеются сообщения о короткочерешковых формах и растениях с листьями, расположенными парал;

< УОНД научный литературы

имени к.А. Тимирязева ЦНБ имени Н И. Жьалэнова

Существующие признаковые коллекции обладают ограниченностью материала и нуждаются в генетической идентификации.

Цель и задачи исследований. Цель настоящих исследований - создание генетической коллекции идентифицированных доноров подсолнечника с эректоидным типом листьев.

При этом следовало решить следующие задачи:

1. Создать признаковую коллекцию источников эректоидности и коротко черешковости листа.

2. Изучить наследование этих признаков.

3. Провести тест на сцепление эректоидности листьев с другими морфологическими признаками.

4. Провести тест на аллелизм генов, контролирующих эректоидность листьев, и изучить типы их взаимодействия.

Научная новизна исследования.

1. Впервые создана и изучена генетическая коллекция подсолнечника по признаку эректоидности листа, включая три морфотипа: ко ротко череш ко вы й с сильно гофрированной листовой пластинкой (доминантный ген Ег), короткочерешковый с нормальной листовой пластинкой (рецессивный ег2) и длинночерешковый с нормальной листовой пластинкой (рецессивный «п).

2. Взаимодействие трех несцепленных генов осуществляется по типу эпистаза Ег над ег, и егъ а также ег? - над ег].

3. Обнаружен плейотропный эффект генов эректоидности на увеличение периода всходы-цветение, в среднем, на три дня.

4. Установлено независимое наследование генов: Ег с 6/ (сплошное ветвление), ег1 с генами йю (к0роткостебельность)1 зр (ложкообразный лист), 5/ь/ и (рассеченные листочки обертки), а также ег2 с А/ (сплошное ветвление).

Практическая ценность результатов.

Линии генетической коллекции с эректоидным черешком и нормальной листовой пластинкой могут использоваться в качестве доноров в селекционных программах. Полученные рекомбинантные генотипы, сочетающие эректоидность листа с другими морфологическими признаками, следует включать в

программы создания декоративных сортов подсолнечника. Создано два декоративных сорта подсолнечника Малыш и Нежность.

Основные положения, выносимые на защиту.

Генетическая коллекция линий подсолнечника с идентифицированными аллелями трех генов, контролирующих три морфотипа эректоидности листьев;

- Наследование признаков эректоидности и короткочерешковостн листьев.

Апробация работы и публикация результатов исследований. Результаты исследований и основные положения диссертации доложены на методических комиссиях ученого совета ВНИИМК (2005» 2006 и 2007 гг.), на Международной научной конференции молодых ученых и специалистов "Актуальные вопросы селекции, технологии и переработки масличных культур" (Краснодар, 2005 г.); школе молодых ученых по экологической генетике культурных растений (Краснодар, 2005 г.).

По материалам диссертации опубликовано пять научных работ, в том числе четыре статьи и одни тезисы докладов. Кроме того, получены два авторских свидетельства на селекционное достижение - сорта декоративного подсолнечника.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 107 страницах машинописного текста и состоит из введения, 5 глав, выводов, рекомендаций для селекционной практики, списка литературы, 12 приложений, включает 56 таблиц и 2 рисунка. Список библиографических источников содержит 175 наименований, в том числе 45 - иностранных.

Материал н методы исследований

Работа выполнена на ЦЭБ ВНИИМК, г. Краснодар в 2003-2006 гт. В исследование были включены 23 линии подсолнечника различного происхождения. Растения выращивали: летом - в поле, зимой — в камерах искусственного климата.

Скрещивания и самоопыление проводили с использованием метода ручной кастрации и гибридизации. Получали гибриды F| от рецнпрокных скрещиваний, а также гибриды Р2 от самоопыления отдельных корзинок Fj.

Эректоидный тип листьев количественно оценивался по расстоянию от стебля до дистального копчика черешка, т.е. до основания листовой пластинки. Измерения проводили в период цветения корзинки. Выборка состояла из десяти растений. Изучаемые признаки измеряли у пяти листьев каждого растения в среднем листовом ярусе.

Степень доминирования рассчитывали по формуле, предложенной К. Мазером и Дж. Джииксом (19S5), как отношение h/d, где h - отклонение фенотипа Fi от среднего (т) между ранжированными родителями Pi и Р2, a d - половина разности между родителями Р| и Р2 или модуль разности любого родителя и ш.

Гибридологический анализ проводили в соответствии с методами и рекомендациями, изложенными в специальных пособиях по генетическому анализу (A.C. Серебровский, 1970; М.М. Тихомирова, 1990).

Соответствие эмпирических расщеплений в Fi теоретически ожидаемым оценивали методом критерия предложенного К. Пирсоном (Б.А. Доспехов, 1965; Г.Ф. Лакин, 1990; П.Ф. Рокицкий, 1978; А.Ф. Мережко, 1994), Результаты обрабатывали с использованием компьютерной программы STAT1STICA 6.0 (основные описательные статистики) и программы Excel.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Признаковая коллекция по габитусу растения подсолнечника

Полученная признаковая коллекция с эректоидным листом состояла из четырех коротко черешковых линий - КГ49, К561, КГ27 и СЛ2399, а также шести длинночерешковых ~ ВК268, К562, КГ 102, Л1389, Л1390 и Л1392. Выделено четыре морфотипа. Нормальный морфотип характеризуется длинным неэректоидным черешком с нормальной листовой пластинкой; эректоидные морфотнпы классифицируются: короткочерешковый с нормальной листовой пластинкой (К561 и КГ27), короткочерешковый с сильно

гофрированной листовой пластинкой (КГ49 н СЛ2399) и длинночерешковый с нормальной листовой пластинкой (К562, КГ102, ВК268, Л1390, Л1389 и Л1392).

Коротко черешковые эректоиды показали варьирование среднего значения признака от 1,4 до 2,9 см, длинночерешковые эректоиды - от 3,3 до 7,4 см, а нормальные линии - от 8,7 до 10,7 см. Коэффициент вариации признака эректоидности (СУ) у линий различен. Наблюдались как средине, так и высокие значения коэффициента вариации от 22 до 43%. В пределах эректоидных и нормальных линий наблюдаются достоверные различия при НСР05, равной 0,7 (табл. 1).

Таблица 1 - Биометрическая характеристика линий подсолнечника по эректоидности листа

ВИИИМК, Краснодар, 2004-2006 гг.

Генотип Фенотип X ,см Нт СУ, %

тш тах

КГ49 СЛ2399 КП7 К561 коротко-черешковый эректоид 1.4 2.0 2,4 2,9 0,1 0,5 0,5 1,0 2,0 4,5 5,5 5,5 25 33 29 34

Л1389 3,3 1,5 6,0 28

Л1392 Л1390 КГ 102 ВК268 длинно-черешковый эректоил 5,0 5.2 5.3 6,3 2,0 2.0 1,0 0.5 9,0 9,0 по 15,0 36 33 43 29

К 562 7,4 3,5 13,0 22

ВЛ2 8=7 3,0 16,0 29

ВК409 норма Ю.1 5,5 17.0 24 '

К824 10,7 4,5 17,5 26

НСРМ 0,7

Эректоидные линии различаются между собой по длине черешка (табл. 2). Длина черешка у короткочерешковых зректоидов варьировала от 1,8 до 5,7 см, у длинночерешковых зректоидов — от 6,7 до 15,0, а у нормальных линий - от 10,4 до 12,6 см. Коэффициент вариации признака короткочерешковости у линий изменялся от 13 до 29%. Некоторые длинночерешковые эректодные линии (К562 и КГ102) обладают длиной черешка большей, чем у нормальных не эректоидных линий.

Таблица 2 - Биометрическая характеристика линий подсолнечника по длине черешка ___В Н НИМ К, Краснодар, 2004-2006 гг.

Iенотип Фенотип X, см ІІШ CV, %

min max

КГ49 СЛ2399 КГ27 K56I коротко черешковый эре ктоид 1,8 4,0 4,8 5,7 1,0 2,5 2,5 3,5 2,5 7,0 8,5 8,0 18 23 18 20

Л1392 6,7 3,5 10,0 27

Л1389 Л1390 ВК268 К562 длинночерешковый эре ктоид 9,4 10,4 11,6 13,0 3,0 5,0 3,5 8,0 16,0 18,5 17,5 17,0 26 22 13 15

КГ 102 15,0 6,0 22,0 21

ВА2 10,4 4,0 16,0 23

ВК409 норма 10,5 5,5 18,0 26

К824 12,6 4,0 20,0 22

НСР05 0,7

В результате многолетней совместной работы с Институтом масличных культур г. Запорожье по генетике морфологических признаков габитуса растения создано два декоративных сорта подсолнечника Малыш и Нежность.

Таким образом, признаковая коллекция включает 10 линий с эректоидным черешком, из которых четыре — короткочерешковые и шесть — длинночерешковые. Выделено три эректоидных морфотипа: короткочерешковый с нормальной листовой пластинкой, короткочерешковый с сильно гофрированной и длинночерешковый с нормальной.

2. Гибридологический анализ эректондностн листа

Первый этап системы скрещиваний включал гибридизацию линий с эректоидным типом листа с обычными линиями подсолнечника, т.е. нормальным или "диким типом".

Линии СЛ2399, КГ49 и Л1389 обладают эректоидным листом. В комбинациях скрещиваний с обычными линиями данный признак проявляет доминантный тип наследования (табл. 3). Степень доминирования эректоидности варьировала от -0,2$ до сверхдоминирования -!,07. Различий в реципрокных скрещиваниях

для линии СЛ2399 не обнаружено, следовательно, материнского эффекта не наблюдалось.

Таблица 3- Наследование в Г) признака эректоидного листа у линий СЛ2399, КГ49 и Л1389

__ВИИИМК, Краснодар, 2004-2005 гг.

Скрещивание X, см HCPoí Степень

Р. Pz Fi доминирования

СЛ2399 * В К 876 2,0 7,9 3,2 0,6 -0,59

СЛ2399 х Z1064 2,0 9,1 2,9 0,5 -0,75

СЛ2399 * ВА2 2,0 8,7 4,4 0,6 -0,28

ВК876 х СЛ2399 7,9 2,0 3,0 0.5 -0,66

К3353 * СЛ2399 9,0 2,0 2,4 0,5 -0,89

ВА2 х КГ49 6,5 0,8 0.6 0,6 -t,07

Л1389* ВА2 3,6 10,8 4,7 0,8 -0,69

В скрещивании линий К561 и КГ27 с обычными линиями признак эректоидный лист показал рецессивный тип наследования (табл, 4). Степень доминирования признака нормального листа варьировала от 0,22 до сверхдоминирования 2,13. Различий в реципрокных скрещиваниях для нормальных линий с одинаковой выраженностью признака не обнаружено, т.е. материнский эффект не установлен.

Таблица 4 - Наследование в Р( признака эректоидного листа у линий К561 и КГ27

ВИИИМК, Краснодар, 2004-2005 гг.

Скрещивание X, см HCPos Степень

Pi Pi h доминирования

К561 х Z1064 2,9 9,1 7,4 0,8 0,45

К561 * ВК409 2,9 10,1 7,3 1.0 0.22

К1587х K56V 5,9 2,9 7,6 0,7 2,13

КГ27 " ВК876 2,4 7.9 7,6 0,7 0,89

КГ27 « К3353 2.4 6,4 8,0 0,7 1,80

КГ27 * 2)064 2,4 9,1 7,3 0,7 0,46

КП27 * ВА2 2,4 8,7 9,2 0.7 1,16

ВК409 х КГ27 10,1 2,4 8,8 0,7 0,66

Линии КГ 102, К562, ВК268 и Л1390 обладают длинным эректоидным черешком листа. На основании изучения генеалогии известно, что линия КП02 унаследовала признак эректоидности от К562, поэтому последняя линия ие была включена в гибридизацию.

В комбинациях скрещиваний данный признак проявляет рецессивный тип наследования (табл. 5). Степень доминирования признака нормального листа варьировала от неполного доминирования 0,45 до сверхдоминирования 2,59.

Таблица 5 - Наследование в Р( признака эректоияного листа у линии КГ1 02 и ВК268

ВНИИМК, Краснодар, 2004-2006 гг.

Скрещивание X, см НСР05 Степейь доминирования

Р. Р* Р,

КГ102 х Л2586 5,3 8,0 9,3 1,0 1,96

КГ102 х СЛ2290 5,3 8,2 10,5 1,1 2,59

КГ 102 х К824 5,3 10,7 10,1 1,0 0,78

1ША356 * КГ102 9,5 6,3 9,5 0,8 1,03

И5/303 к КГ 102 10,2 6,3 10.6 0,9 1,22

ВК268 х ВЛ2 6,3 8,7 9,3 1,0 1,50

ВА2 " ВК26Я 8,7 6,3 8,6 0,9 0,92

Л1390 « ВА2 5.7 10,8 9,4 1,0 0,45

Таким образом, установлены различные типы наследования признака эректоидного листа в Р( при скрещивании с нормой: полное и неполное доминирование, сверхдоминирование (СЛ2399, КГ49 и Л1389), а также рецессивность (К561, КГ27, КГ102, ВК268 и Л1390). В реципрокных скрещиваниях материнский эффект не наблюдался.

Семена Рг были получены после самоопыления растений В семи популяциях Рг для линии СЛ2399 и одной популяции для КГ49, обладающих коротким эректоидным черешком, в скрещивании с пятью нормальными линиями наблюдался моногенный доминантный контроль этого признака (табл. 6).

Моногенный рецессивный характер наследования признака в 12 популяциях ?2 наблюдался как для короткочерешковых эректоидных линий КГ27 и К561, так и для длинночерешковых ВК268 и КГ 102 в скрещивании с в обычными линиями (табл. 7). Различий в рецнпрокных скрещиваниях не наблюдалось.

Таблица 6 - Наследование доминантной эректоидности листа, линий СЛ2399 и

КГ49 в F2 при скрещивании с нормальными линиями __ШШИМК, Краснодар, 2005 г.

Скрещивание Число растений, шт. Модель X 0С"«=3,84)

норма эректоид

CJ12399 * BKS76 43 125 1:3 0.03

СЛ2399 * К1587 48 121 1:3 1,04

СЛ2399 * Z1064 48 119 1:3 1,24

СЛ2399 х ВА2 46 126 1:3 0,28

BKS76 х СЛ2399 24 68 1:3 0,05

RK876 х СЛ2399 30 101 1:3 0,31

К3353 х СЛ2399 43 123 1:3 0,07

ВК876 * КГ49 39 103 1:3 0,46

Таблица 7 - Наследование рецессивной эректоидности листа линий КГ27, К561,

BK26S и КГ102 в hj при скрещивании с нормальными линиями __ВНИИМК. Краснодар. 2005 г.

Скрещивание Число растений, шт. Модель

норма эректоид (X 05=3,84)

КГ27 *ВК876 96 38 3 1 0,80

КГ27 х ВА2 72 23 3 1 0,03

ВК409 х КГ27 105 29 3 1 0,80

К561 х Z1064 108 39 3 1 0,19

K56I к ВК409 104 40 3 1 0,55

К1587 х К561 84 26 3 1 0,11

ВК268 х ВА2 99 36 3 1 0,20

BK2Ó8 х ВЛ2 148 40 3 I 1,39

ВЛ2 х ВК268 98 35 3 ) 0,12

КГ102 х К824 133 37 3 1 0,95

КГ 102 X СЛ2290 112 36 3 1 0,04

R11A356 х КҐ102 119 34 3 1 0.63

С целью сравнения проявления признака эректоидности листа у родительских линий и соответствующих фенотипических классов в расщепляющихся потомствах Р2 было отобрано по десять растений каждого фенотипического класса. Проведены количественные измерения по признаку эректоидного листа у родителей, в Р, и Р2 (табл. 8).

Средние значения признака по основным выделяемым фенотип и ческим классам соответствовали средним значениям признака у родительских форм и в и не выходили за пределы НСР05 (за исключением комбинации скрещивания СЛ2399 * ВА2).

Следовательно, гены эректоидности листа у изученных линий имеют высокую экспрессивность и их проявление не подвержено существенному влиянию генотипической среды и модифнкационной изменчивости.

Таблица 8 - Характеристика классов эректоидности листа п Р, Р] и ^ __ВНИИМК, Краснодар, 2003-2005 гг.

X, см

Скрещивание Р| Р» Р, НС!'0,

эректоид норма

КГ27 х К3353 1.2 3,7 7,0 2,5 8,5 0,9

КГ27 « ВА2 1,2 6,5 9,0 2,4 8,2 0,9

КГ27 * ВК876 1,2 7,8 8,7 1,1 7,0 0,9

КГ27 * 21064 1,2 8,9 8,6 1,2 7,4 0,8

СЛ2399 * ВА2 1,2 6,5 3,2 4,4 10,0 0,8

СЛ2399 * ВК876 1,2 7,8 2,8 2,0 9,0 0,8

СЛ2399 х г 1064 1,2 8,9 2,9 1,7 8,1 0,8

К3353 х СЛ2399 3,7 1,2 2,2 1,2 6,9 0,5

К561 =21064 2,8 8,9 7,2 3,8 7,3 0,9

К1587 *К561 4,2 2,8 7,2 3,8 5,0 1.1

КП02 * К1587 4,4 4.2 7,9 4,0 6.7 1,1

КГ 102 * 21064 4,4 8,9 7,0 4,4 8,9 1,2

Таким образом, расщепление в показало, что эректоидность листа линий СЛ2399 и КГ49 контролируется доминантным геном, а эректоидность К561, КГ27, ВК268 и КГ102 определяется рецессивными генами. Короткочерешковость и эректоидность листа этих линий наследуются сцеплено как один признак и контролируются, вероятно, в каждом варианте одним соответствующим геном (КГ49 и СЛ2399 — доминантный ген Ег\ К561 и КГ27 - рецессивный ген ег2).

3. Идентификация генов эректоидности листа

Селекционная ценность набора изученных линий, как доноров признаков эректоидности, определяется: принадлежностью генов к одному или разным локусам, т.е. информацией об их аллельности; различием в фенотипическом проявлении неидентичных генов, что дает возможность выбора генов с максимальным соответствием целям селекции; количеством генов, контролирующих признак, что

определяет выбор метода передачи генов в селекционный материал.

В связи с этим важным разделом нашей работы было проведение идентификации генов эректоидности у разных источников этого признака.

При тесте на аллелизм генов доминантной эректоидности линий СЛ2399 и КГ49 в Р<, как и следовало ожидать, наблюдали эректоидный фенотип (табл. 9). В Иг все растения (всего 772) также обладали эректоидным фенотипом без появления рекомбинантных растений с нормальным черешком, что свидетельствует об аллельности генов. Ген, определяющий этот признак, был обозначен Ег.

При скрещивании линий КГ27, К561 и ВК268, обладающих рецессивной эректоидностью, с СЛ2399 и КГ49 в Г| также проявился эректоидный фенотип (табл. 9).

Таблица 9 - Идентификация в генов эректои дно го листа при скрещивании эректоидный генотипов

ВНИИМК, Краснодар. 2003 гг.

Скрещивание X, см НСР<»

Ь Р* Ъ

КГ49 х СЛ239Ч 0,8 1,2 0,6 0,2

КГ27 к СЛ2399 1,2 и 1,6 0,2

К561 х КГ49 2,8 0,8 0,8 0,4

ВК268 х Сл2399 3,1 1,2 2,2 0,6

КГ27 * К561 1,2 2,8 1,7 0,3

КГ102 * ВК268 4,4 3,1 6,0 1,0

КГ!02 х Л1390 4,4 5,7 7,3 1,0

Л1390 * ВК 268 3.7 3.1 5,9 0,9

ВК268 х КГ27 3,1 1,2 7,0 0,7

ПК26Я х К561 3,1 2,8 7,2 1.1

При скрещивании двух линий К561 и КГ27 с рецессивной короткочерешковой эре кто и д ноет ью между собой, а также трех ВК268, КГ102 и Л1390 с рецессивной длииночерешковой эректоидностью между собой в р] наблюдался эректоидный фенотип. Следовательно, функциональный тест показал аллельность соответствующих мутаций. В подтверждение этому, все растения также обладали эректоидным листом.

При скрещивании линии ВК268 с КГ27 и К561 с рецессивной короткойерешковой эректоидностью в Р| проявился нормальный фенотип, что свидетельствует о неаллельности мутаций, обозначенных ег{ и егг соответственно. Расщепление в на три фенотипическнх класса "нормальный черешок", "тип ВК268" и "тип К561"(илн КГ27) согласовалось с моделью дигибрндного наследования. Межгенное взаимодействие осуществляется по типу рецессивного эпистаза гена ег2 над ег{ (табл. 10).

Таблица 10 — Идентификация генов в Р3 при скрещивании линий с рецессивной эректоидностью ВК26Я, К561 и КГ27

___ВНИИМК, Краснодар, 2005 г.

Фенотип Р» Число растений, шт.

Скрещивание норма тип тип в Модель X эмп

ВК268 х К56І норма 88 29 38 9:3:4 0,02

ВК268 * КГ27 норма 77 30 51 9:3:4 4,94

Примечание: х*м=5,99; при к=2

Расщепление в Р^ при скрещивании СЛ2399, характеризующейся доминантной эректоидностью, с линиями ВК268 и КГ27 соответствовало дигибридной мелели наследования 12:3:1 для фенотипическнх классов - "тип СЛ2399": "норма": "тип ВК268" (или КГ27) соответственно. Появление нормального рекомбинантного фенотипа наблюдалось при этом с частотой 3/16, указывая на неаялельность изучаемых генов (табл. II).

Таблица 11 - Идентификааия генов в Р3 при скрещивании линий с рецессивной и

доминантной эректоидностью ___ВНИИМК, Краснодар, 2005 г.

Число растений, шт.

Скрещивание Фенотип р( тип норма тип Модель

<? ?

ВК268 * СЛ2399 тип СЛ2399 ПО 31 11 12:3:1 0,60

КГ27 х С Л2399 тип СЛ2399 81 24 10 12:3:1 1,62

Примечание: х'о}=5,99; при к=2

Таким образом, в результате функционального (по и рекомбииационного (по Р2) тестов на аллелизм в скрещивании

линий с эректоидным листом между собой идентифицировано три несцеп ленных гена Ег, ег/ и ег^. Межгенное взаимодействие осуществляется по типу доминантного эпистаза Ег над ег/ и er^, а также рецессивного эпистаза erj - над erj, что подтверждается соответствующими расщеплениями в F2 12:3:1 и 9:3:4.

4. Плейотропное действие генов эректоидносш черешка на период всходы-цветеIIlie

При изучении плейотропиого действия генов эректоидности на период всход ы-цветен не у подсолнечника в скрещивании использовались 12 линий. Шесть эректоидных - КГ49, CJI2399 (ген Ег), ВК268, КГ 102 (ert) и КГ27, К561 (erj), а также шесть нормальных - ВК409, В К876, ВА2, 21064, Л2586 и KI587. Были учтены даты начала цветения в группах растений с эректоидным и нормальным черешком в потомствах Рз(табл. 12).

Таблица 12 — Плейотропное действие генов эректоидности листа на период всходы -цветение в популяциях Рг у подсолнечника _1__ВНИИМК, Краснодар, 2005 г.

Ген Скрещивание Период всходы -цветение, дни Число растений, шт.

эректоид норма эре кто ид норма

ВК876 х КГ49 62 58 103 39

Ег СЛ2399 х ВА2 60 57 126 46

СЛ2399 я 21064 59 57 119 48

среднее 60 57 всего 348 пс« го 133

ВК268 * ВА2 58 57 36 99

ert ВА2 х ВК268 58 57 35 98

КГ 102 х гЮ64 64 59 39 94

КГ102 х Л2586 64 59 30 109

среднее 61 58 всего 140 всего 400

КГ27 х ВК876 62 58 38 96

егг КГ27 х ВА2 60 58 23 72

К56! х ВК409 60 58 40 104

KJ587 х К561 62 58 26 84

среднее 61 58 всего 127 всего 356

НСР« 2

Изучение плейотропного действия проводили в одиннадцати расщепляющихся популяциях растений Р2 от скрещивания трех источников эректоидного типа листьев с нормальными линиями.

Во всех популяциях Р2 эректоидные растения зацветали позже на один-пять дней. По гену Ег и ег? увеличение продолжительности периода всходы - цветение варьировало от двух до четырех дней. В то же время, по гену еГ1 в скрещиваниях ВК268 * ВА2 и ВА2 * ВК268 эректоидные растения зацветали позже на один день, а в скрещиваниях КГ102 * г 1064 и КП02 * Л2586 увеличение вегетативного периода онтогенеза достигало пяти дней.

Однонаправленное действие трех несцепленных генов эректоидностн листа на продолжительность периода всходы -цветение может объясняться различными причинами, включая морфофизиологические особенности мутантного признака, а также возможными различиями эректоидных и нормальных растений по конкурентоспособности за ресурсы среды в посеве.

Таким образом, гены эректоидностн листа обладают плейотропным действием на период всходы-цветение в смешанном с нормальными растениями посеве, увеличивая его в среднем на три дня. Этот эффект зависит от комбинации скрещивания при максимальном увеличении периода на пять дней, что следует учитывать в селекционных программах по компактизации габитуса растения.

5. Тест на сненление признака эректоидностн черешка с некоторыми морфологическими признаками

Обнаружение любой пары сцепленных или незавнсимо наследующихся признаков увеличивает знания о частной генетике культуры, что позволяет при накоплении таких сведений сопоставлять обнаруженные группы сцепления с молекулярными маркерами и локализовать целый ряд генов на хромосомных картах подсолнечника.

При изучении наследования эректоидностн листа был проведен тест на сцепление с генами, контролирующими другие морфологические признаки: сплошное ветвление, короткостебельность, ложкообразная форма и желто-зеленая

окраска листа, которые имеют моногенное рецессивное наследование. Расщепление в р2 по парам признаков соответствовало модели дигибридного наследования 9:3:3:1 при отсутствии сцепления и взаимодействия генов.

Кроме того, было установлено днгибридное наследование признака рассеченных листочков обертки по модели 15:1, что описывается взаимодействием двух генов з1Ь2 по типу

некумулятивной полимерии или изоэпистаза. Поэтому расщепление в Р2 с участием трех генов ег/, ,ч1Ь2 шло по четырем фенотипическим классам в соответствии с моделью тригибридного наследования 45:3:15:1 (табл. 13).

Таблица 13 - Независимое наследование морфологических признаков в Рг

ВНИИМК, Краснодар, 2005 г.

Название пары признаков Линии-источники Символ генов Модель Число растений F2, шт. X ^»п-

Эректоидный лист и сплошное ветвление КГ49 Ег.Ь, 9:3:3:1 144 1,92

Эректоидный лист и сплошное ветвление К561 ВК409 ег2 ъ, 9:3:3:1 142 0,79

Эректоидный лист и короткостебель ность КГ 102 И5/303 dw 9:3:3:1 141 0,98

Эректоидный лист и короткостебе л ьность КГ 102 RHA356 ег, dw 9:3:3:1 153 1,32

Эректоидный лист и желто-зеленый лист КГ 102 ег,, cch 9:3:3:1 283 1,14

Эректоидный лист и ложкообразный лист КГ) 02 К1587 ег, sp 9:3:3:1 283 2.18

Эректоидный лист и рассеченные листочки обертки КГ 102 СЛ2290 ег, sib,, sib] 45:3:15:1 274 4,48

Примечание: xJw= 7,81 при к=3

Таким образом, установлено независимое наследование эректоидного черешка и пяти маркерных морфологических признаков (сплошное ветвление, короткосгебелъность, ложкообразная форма листа, желто-зеленая окраска листа, рассеченные листочки обертки).

В результате инбридинга рекомбинантных растений в р2, совмещающих в фенотипе эректоидность листа и морфологические

признаки, получены генотипы, сочетающие по два и более идентифицированных аллеля. Признаковая коллекция подсолнечника ВНИИМК пополнена 10 рекомбннантными фенотипами: короткочерешковый эре кто ид с нормальной листовой пластинкой и сплошным ветвлением (генотип ЄГ2ЄгфіЬі)\ короткостебельный длинночерешковый эректоид с нормальной листовой пластинкой (генотип сітімег:егкороткостебельный длинночерешковый эректоид со сплошным ветвлением (генотип сЬисЬкегіегіЬіЬі)-, короткостебельный длинночерешковый эректоид со сплошным ветвлением и желто-зеленой окраской листовой пластинки (генотип <імсіп>егіегіЬіЬ ¡ссЬссЬ); короткостебельный эректоид длинночерешковый с желто-зеленой окраской листовой пластинки (генотип (Імііхїєг ¡егісскссЬ)\ длинночерешковый эректоид с нормальной листовой пластинкой и рассеченными листочками обертки (генотип ег/ег^Ьуя/Ь^й^Ь^); длинночерешковый эректоид с желто-зеленый окраской листовой пластинки и рассеченными листочками обертки (генотип ег ¡ег ¡ссИссИэЛ ііІЬ^ІЬгЗІЬ})', эректоид без ветвления с очень укороченным черешком (генотип ЕгЕгВ/Ві); длинночерешковый эректоид с ложкообразной формой листа и желто-зеленой окраской листовой пластинки (генотип ег,ег¡зрхрссИссН); длинночерешковый эректоид с ложкообразной формой листа (генотип ег/ег}зрзр).

Создана генетическая коллекция из восьми эректоидных линий подсолнечника. Тригенная модель описывает фенотипическое разнообразие линий (табл. ¡4).

Таблица 14 - Генетическая коллекция эректоидных линий подсолнечника

ВНИИМК, Краснодар, 2006 г.

Линия Фенотип черешка Генотип

ВА2 Нормальный егег ЕгіЕг, Ег}Егг

СЛ2399 Короткий, эректоидный ЕгЕг Ег(ЕгІ Ег7Егг

КГ49 Короткий, эректоидный ЕгЕг Ег,Ег, ЕгіЕГІ

КГ27 Короткий, эректоидный ЄГЄГ Ег,Ег, ЄГІЄГ!

К561 Короткий, эректоидный егег ЕГ{ЕГ{ ег^егз

ВК268 Длинный, эректоидный егег ег/егі ЕгіЕг2

КГ 102 Длинный, эректоидный егег ег,ег) ЕггЕгг

К562 Длинный, эректоидный егег ЄГ)ЄГ) Ег}Ег)

Л1390 Длинный, эректоидный егег ег/егі ЕггЕгг

Доминантный ген Ег контролирует короткий эректоидный черешок, рецессивный ег, - длинный эректоидный черешок, а ег2 -короткий эректоидный черешок. При этом фенотип ическое проявление доминантной короткочерешковой эректоидности морфологически отличается от рецессивной короткочерешковости меньшей длинной черешка и сильно гофрированной листовой пластинкой.

выводы

1. Получена признаковая коллекция из 10 линий с эректоидным черешком, из которых четыре - короткочерешковые и шесть — длинночерешковые. Выделено три морфотипа: короткочерешковый с нормальной листовой пластинкой (К561 и КГ27), короткочерешковый с сильно гофрированной листовой пластинкой (КГ49 и СЛ2399) и длинночерешковый с нормальной листовой пластинкой (К562, КГ102, ВК268, Л1390, Л1389 и Л1392).

2. Установлены различные типы наследования признака эректоидного листа в Р| при скрещивании с нормой: рецессивность (К561, КГ27, КГ102, ВК268 и Л1390), неполное доминирование, полное доминирование и сверхдоминирование (СЛ2399, КГ49 и Л1389). В реципрокных скрещиваниях материнский эффект не наблюдался.

3. Гибр идол ото чес кий анализ в Из показал, что короткочерешковая эректоидность листа линий СЛ2399 и КГ49 контролируется доминантным геном Ег. Короткочерешковые эректоидные линии К561 и КГ27 характеризуются гомозиготным состоянием рецессивного аллеля е/> Признак длинночерешкового эректоидного листа линий ВК268, КГ102 и Л1390 контролируется рецессивным аллелем ег/ в гомозиготе.

4. Наследование признака короткочерешковости линий К561, КГ27, СЛ2399 и КГ49 в Р, и его изменчивость в Р2 соответствовали их эректоидности: рецессивность для К561 и КГ27, доминантность для СЛ2399 и КГ49. Короткочерешковость и эректоидность листа этих линий наследуются сцеплено и контролируются, вероятно, в каждом варианте одним соответствующим геном.

5. В результате функционального {по Г)) и рекомбинащкжного (по Р;) тестов на аллелизм в скрещивании линий с эректоидкым листом между собой идентифицировано три несцепленных гена £г, ег/ и егг.

6. Межгенное взаимодействие осуществляется по типу доминантного эпистаза гена Ег над ег, и егг, а также рецессивного эпистаза ег2 — над ег/, что подтверждается расщеплениями в Р^ по моделям 12:3:1 и 9:3:4.

7. Гены эректоидности листа обладают плейотрошшм эффектом на период всходы-цветенне, увеличивая его в среднем на три дня. Этот эффект зависит от комбинации скрещивания при максимальном увеличении вегетационного периода на пять дней.

8. Установлено независимое наследование эректоидности черешка и пяти маркерных морфологических признаков (сплошное ветвление, ложкообразная форма листа, желто-зеленая окраска листа, рассеченные листочки обертки, короткостебельность).

9. В р2 выделено 10 рекомбинантныех генотипов, сочетающих признаки: короткочерешковый эре кто нд с нормальной листовой пластинкой и сплошным ветвлением (генотип еггег^фл); короткостебельный длинночерешковый эректоид с нормальной листовой пластинкой (<Л«/м.ег,ег/); короткостебельный длинночерешковый эректоид со сплошным ветвлением (¿и^н'ег^б/й/); короткостебельный длинночерешковый эректоид со сплошным ветвлением и желто-зеленой окраской листа (¿»/(¿ыег/егфф/ссИссНУ короткостебельный длинночерешковый эректоид с желто-зеленой окраской листа {¿мдмег¡ег¡ссЬссИу, длинночерешковый эректоид с нормальной листовой пластинкой и рассеченными листочками обертки ^^/¿^¡¿¡Ь^Ь^ЬгУ длинночерешковый эректоид с желто-зеленый окраской листа н рассеченными листочками обертки {ег/ег1СсЬссИ51Ь,з1Ь Эректоид без ветвления с очень укороченным черешком {ЕгЕгВ]В}У, длинночерешковый эректоид с ложкообразной формой листа и желто-зеленой окраской листа (ег,ег ¡зрзрссксск); длинночерешковый эректоид с ложкообразной формой листа (ег/ег/хрхр).

!0. Создана генетическая коллекция из восьми эректоидных линий подсолнечника, включающая две - с доминантным геном Ег

(КГ49 и СЛ2399), четыре - с рецессивным er, (К562, КГ102, ВК268 и Л1390), две - с рецессивным егг (К561 и КГ27).

РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКИ

1. Для использования в селекции подсолнечника на компактный габитус рекомендуется в качестве доноров линии созданной генетической коллекции. Особый интерес представляют образцы с геном ег2 (линии-доноры К561 и КГ27), фенотипическое проявление которого характеризуется сочетанием короткочерешковости и эректоидности без отрицательного влияния на форму листовой пластинки. Рецессивное наследование гена требует его передачи во все родительские формы гибридов. Большой интерес для селекции представляет доминантная эректоидность линии Л1389, также не влияющая на нормальное развитие листовой пластинки. Доминантный тип наследования этого гена упрощает возможность создания гибридов с эректоидным морфотипом.

2. Селекционное использование гена Ег (линии КГ49 и СЛ2399) ограничивается его отрицательным влиянием на форму

листовой пластинки вплоть до частичной редукции верхушк'*^____

листа. Недостатком фенотипического проявления гена er¡ (линии КГ102 и К562) при его селекционном использовании ^вляется отрицательный плейотропный эффект, заключающийся в удлинении 3-4 верхних междоузлий, что приводит к ломкости этой части стебля.

3. Учитывать плейотропное действие reí юп* эректоидности на увеличение периода всходы-цветение.

4. Использовать в качестве декоративных сорта Малыш и Нежность, созданные в процессе изучения морфологических признаков подсолнечника.

5. Использовать линии с геном er¿ при селекции короткочерешковых л эректоидных сортов и гибридов для интенсивной технологии возделывания подсолнечника в загущенных посевах.

Основные положения диссертации изложены в следующих

статьях:

1. Демурин Я.Н., Толмачева H.H. Степень доминирования длины черешка при скрещивании линий подсолнечника // НТВ ВНИИМК.-Краснодар, 2005.-Вып. 1(132).-С. 14-19.

2. Толмачева H.H. Наследование в Ft признака расстояние от стебля до основания листовой пластинки подсолнечника // Сборник докладов 3 Международной конференции молодых ученых и специалистов. - Краснодар, 2005, - С. 38-46.

3. Толмачева H.H. Наследование в Fi эректоидности листа у подсолнечника // Материалы школы молодых ученых "Экологическая генетика культурных растений" - Краснодар, 2005. -С. 274-275.

4. Демурин Я.Н., Толмачева H.H. Идентификация генов эректоидности листа у подсолнечника // Масличные культуры, НТВ ВНИИМК. - Краснодар, 2005. - Вып. 2(133). -С. 7-11.

5. Демурин Я.Н., Толмачева H.H. Плейотролное действие генов эректоидности листа на период всходы-цветение // Масличные культуры, НТВ ВНИИМК. - Краснодар, 2006. -

-Вып. 1(134). — С. 16-17.

6. Авторское свидетельство на сорт Ks 03113. Подсолнечник декоративный // Авторы сорта: H.H. Толмачева, Н.И. Бочкарев, В.В. Толмачев, Е.В. Ведмедева - Заявка № 02316001 от 1999 г. Зарегистрирован в Реестре сортов Украины в 2003 г.

7. Авторское свидетельство на сорт Кй 03114. Подсолнечник декоративный // Авторы сорта: H.H. Толмачева, Н.И. Бочкарев, В.В. Толмачев, Е.В. Ведмедева - Заявка Хй 02316002 от 1999 г. Зарегистрирован в Реестре сортов Украины в 2003 г.

ТОЛМАЧЕВА Наталья Николаевна

СОЗДАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ КОЛЛЕКЦИИ ПОДСОЛНЕЧНИКА ПО ПРИЗНАКУ ЭРЕКТОИДНЫЙ ТИП ЛИСТЬЕВ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Подписало в лечать 14.03 ¿007 г. Тираж 100 экз. Формат 60x84 1/16. Гарнитура Times New Roman. Бумага Maestro. Печать трафаретная. Усл-печ. л. 1,39. Заказ X» 7054.

Тираж изготовлен в типографии ООО «Просвещение-Юг»

с оригинал-макета заказчика 350059, г. Краснодар, ул. Селезнева, 2, тел./факс; 239-68-31.