Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Создание и изучение полиплоидов и отдаленных гибридов гороха посевного и кормовых бобов

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Создание и изучение полиплоидов и отдаленных гибридов гороха посевного и кормовых бобов"

Р Г о ОД

> Ки 'У*

На правах рукописи

КРАВЧЕНКО АЛЕКСЕЙ ЮРЬЕВИЧ

уда 1575.234.2+575.222.731:[633.358+633.353 3

СОЗДАНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ ПОЛМШКЩОВ И ОТДАЛЕННЫХ ГИБРИДОВ ГОРОХА ПОСЕВНОГО И КОРМОВЫХ БОБОВ

06.01.05. - селекция и семеноводство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

НОВОСИБИРСК - 1996

Работа выполнена в Новосибирском государственном аграрном университете.

Научный руководитель - доктор биологических наук, профессор

P.A. ВДЛЬКЕ

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

К.К. СИДОРОВА

кандидат сельскохозяйственных наук Н.М. ЖУКОВА

Ведущая организация: Сибирский НИИ кормов СО FACXH

Защита состоится <2-5 > ФУт^^РА........... 19э6 г>

в i-.Q часов на заседании диссертационного совета Д. 120.32.01 . при Новосибирском государственном аграрном университете

Адрес: 630039, г. Новосибирск, ул. Добролюбова, 160

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного аграрного университета

Автореферат разослан < l Z > (Шфл. 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Токарев В.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Среди методов современной селекщш большое теоретическое и практическое значение имеют полиплоидия и отдаленная гибридизация, которые позволяют существенно расширить генетический потенциал возделываемых растений.

Изучению полиплоидии у гороха посевного {Pisum sativum. I). ) и кормовых бобов (усс la faba L.) посвящено ограниченное число исследований. Использованию в селекции экспериментально полученных полиплоидов препятствует их низкая семенная продуктивность. Для выяснения причин этого явления необходимо детальное цитогенетическое изучение полиплоидных форм гороха и бобов.

Род Pisum СОСТОИТ ИЗ 2 ВИДОВ: P.sativum И P./uZuum. ВИД

p.so-tiuum чрезвычайно полиморфен и включает несколько диких подвидов, которые характеризуются рядом ценных признаков, таких как высокая семенная продуктивность, устойчивость к болезням. Использование в скрещиваниях дикорастущих форм перспективно в целях создания нового исходного материала для селекции гороха.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы явилось создание и изучение полиплоидных форм и отдаленных гибридов гороха посевного и кормовых бобов.

В соответствии с этим были поставлены следующие задачи:

- экспериментально получить полиплоидные формы гороха и бобов;

- провести цитогенетическое исследование полиплоидов для выяснения причин снижения плодовитости;

- получить гибриды гороха посевного с дикорастущими формами;

- провести селекционно-генетическое исследование отдаленных гибридов гороха;

Научная новизна исследований. Впервые дана нитогенетическая характеристика экспериментальных тетраплоидов кормовых бобов. Показано, что снижение плодовитости у тетраплоидов гороха посевного не является следствием нарушений процессов мейоза. Получен новый гибридный материал с участием дикорастущих форм гороха посевного. Изучено наследование количественных признаков у гибридов гороха посевного С ДИКИМИ подвидами elatius И syriacum,.

Практическая значимость работы. На основе отдаленных гибридов получен перспективный исходный материал для селекции зер-

новых и зерноукосных сортов гороха.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научной конференции молодых ученых и аспирантов Новосибирского государственного аграрного университета (Новосибирск, 1994 г.), на региональной научно-практической конференции "Проблемы АПК в условиях рыночной экономики" (Новосибирск, 1996) и были представлены в виде стендового сообщения на генетико--селекционной школе (Новосибирск, 1994 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 статей.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 130 страницах машинописного текста, содержит 21 таблицу и 19 рисунков и состоит из введения, 5 глав, списка литературы, включающего 254 наименования, и приложений.

УСЛОВИЯ, ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Материал выращивали летом в полевых условиях на опытном поле и в зимне-весенний период - в гидропонных теплицах. Метеорологические условия в годы исследований отличались по количеству осадков и температуре воздуха.

В исследованиях использовали сорт СИР-5 гороха посевного

(Pieu, та sativum. L. ssp. sativum), Образцы ВИДЗ Ptsum fulvuw Sibth. et Smith, дикорастущих ПОДВИДОВ P.sativum ssp. elaiius (Bieb) Sclnr.alh., ssp. syriacum (Boiss. et Noe) Berger, ssp. abKSstrvicum. (A..Br. ) Berger, образцы вики нарбонской (Vtcta nar-Ъопепв is L.) И КОрМОВЫе бобы (Victo /aba I,.) ПОПУЛЯЦИИ ОМСКИв

белые.

Для полипловдизации гороха и бобов применяли способ замачивания сухих семян в водном растворе колхицина различных концентраций с экспозицией 8 ч. Гибридизацию проводили методом принудительного опыления с предварительной кастрацией. Для анализа структуры продуктивности полиплоидные и гибридные растения выращивали в поле по схеме 30x5 (горох) и 60x15 см. (бобы).

Определение содержания белка в зеленой массе и семенах проводили микрометодом Кьельдаля.

Для цитологических исследований использовали методику временных давленых препаратов. Материал фиксировали .по Карнуа

(3:1), окраску проводили ацетокармином. Для исследования прорастания пыльцы на рыльце и роста пыльцевых трубок использовали люминесцентную микроскопию (Martin F.W., 1959).

Для исследования женского гаметофита использовали методику вычленения целых зародышевых мешков (Семенова Е.В., 1988).

Микрофотографии изготовляли при помощи фотонасадки ЮН-11 и микроскопа Laboval. Статистическую обработку данных проводили по Б.А. Доспехову (1985).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Получение тетраплоидов гороха посевного и кормовых бобов и их морфэбиологическая характеристика. Для полиплоидизации гороха сорта СИР-5 наиболее эффективными оказались концентрации колхицина 0,005 и 0,0025 % (получено полиплоидов соответственно 10,5 и 8,5 % от числа обработанных семян). Полиплоидизация кормовых бобов популяции Омские белые.удавалась значительно труднее, наибольший выход полиплоидов отмечен при использовании 0,0025 $-го раствора колхицина.

Для идентификации полиплоидов наиболее четким признаком явилось изменение формы пыльцевых зерен. У дишшдов пыльца овальная, а у полиплоидов - трех-четырехугольноокруглая. Вследствие угнетающего действия колхицина полиплоиды гороха и бобов в полевых условиях развивались медленно, цвели позже.

У растений С1 проводили подсчет числа хромосом в корешках. Установлено, что все выделенные полиплоида являлись тет-раплоидами, растений с более высоким уровнем плоидаости обнаружено не было.

По сравнению с диплоидами тетраплоиды гороха - более мощные растения. Листья и прилистники шире, толще (табл. 1), более темной окраски. Стебель толстый, часто уплощенный, с укороченными междоузлиями. Наблюдается огрубение листьев, стеблей, цветков.

Тетраплоиды кормовых бобов не тлели резких морфологических отличий от диплоидов, кроме измененной формы пыльцевых зерен.

Тетраплоиды гороха и бобов оказались более позднеспелыми по сравнению с диплоидами. Семена тетраплоидных растений были крупнее, всхожесть их была ниже, чем у диплоидов (табл.1,2).

Таблица 1

Характеристика некоторых признаков тетраплоидов гороха С2 и исходного диплоидного сорта СИР-5

Признак 4п, С2 2п

Период всхода-цветение, (да) 42,1±0,48 38,310,28

Длина стебля, (см) 60,3±1,90 70,111,73

Размеры листа;

длина, (мм) 54,1±0,92 47,010,87

ширина, (мм) 38,1±0,43 31,6±0,58

Толщина стебля, (мм) 7,2+0,19 4,310,32

Фертильность пыльцы, {%) 75,411,81 99,ЗЮ,62

Размеры пыльцевого зерна:

длина, (|Дт) 50,3*0,53 45,010,24

ширина, (цт) 41,5±0,4б 29,810,22

Число бобов на растении 2,8±0,20 5,710,37

Число семян с растения 4,4±0,60 20,111 ,86

Число семян в бобе 1,5±0,13 3,610,22

Масса ю семян, (г) 2,810,32 1,810,23

Всхожесть, (56) 75,0 91,1

Содержание белка, (%)-.

в зеленой массе 17,0 10,7

в семенах 28,1 25,6

Тетраплоида гороха и бобов превосходили диплоиды по содержанию белка в семенах и зеленой массе (табл. 1,2).

Пыльца тетраплоидных растений, кроме деформирования, увеличена в размерах. Фертильность пыльцы у тетраплоидов в С2 была ниже, чем у диплоидов (табл. 1,2).

Тетраплоида гороха и кормовых бобов характеризовались низкой плодовитостью. Плодовитость тетраплоидов гороха в С2 составила 4,4 семян на 1 растение, тогда как у диплоидов - 20,1. Тетраплоида формировали меньше бобов на растении и семян в бобе (табл. з). Еще более низкой плодовитостью отличались тетраплоида кормовых бобов. По сравнению с диплоидами они завязали меньше бобов и семян на растении (соответственно 2,0 и 12,1 бобов, 2,3 и 33,6 семян), а также семян на '1 боб (1,1 и 2,8).

Таблица 2

Характеристика некоторых признаков тетрагогоидов бобов С2 и исходной диплоидной популяции Омские белые

Признак 4п, С2 2п

Период всходы-цветение,(дн) 43,3±0,44 37,4+0,37

Длина стебля, (см) 92,342,23 115,0+2,34

Фертльность пыльцы, {%) 77,2±2,43 99,3+0,12

Размеры пыльцы:

длина, (цш) 49,310,31 49,0±0,23

ширина, (цт) 42,1+0,17 34,7±0,13

Число бобов на растении 2,0+0,68 12,1+0,81

Число семян с растения 2,3±0,83 33,6+2,74

Число семян в бобе 1,1+0,12 2,8+0,23

Масса ю семян, (г) 6,8+0,24 4,7±0,11

Всхожесть, {%) 88,5 95,1

Содержание бежа, {%)-.

в зеленой массе 21,3 18,6

в семенах 32,6 29,4

Для тетраплоидов кормовых бобов характерным было образование бессемянных бобов, которые достигали длины 2-3 см., а затем засыхали. Это явление чаще наблюдалось на верхних ярусах растений.

Кроме эуплоидов, в потомстве тетраплоидных растений были обнаружены анеуплоиды. Среди тетраплоидов гороха (4п=28) встречались растения с 27, 29 и 30 хромосомами, среди тетраплоидов кормовых бобов (4п=24) найдены анеуплоиды с 23 и 25 хромосомами. Анеуплоиды гороха и бобов отличались от эуплоидов замедленным развитием, отставанием в росте и высокой стерильностью.

Для расширения генетического разнообразия полиплоидных форм в полиплоидизацию нами были вовлечены образцы гороха высокого (Р1вит 3a.tlvu.rn. Ь. ЗБр. еХаИив) И ГИбрИДЫ ?3 ОТ СКрещиваний гороха посевного сорта СИР-5 с образцами зар. егаНиз и syria.cv.rn. Путем скрещивания тетраплоидов гороха посевного и тетрзплоидной фэрмы образца к-4014 ззр. егагьиа был получен ам-

фидиплоид. Также были получены амфидаплоиды обработкой колхицином гибридов F1 ОТ СКрвЩИВаНИЙ СЙР-5 X К-320 ssp. зуПасиm и СИР-5 X K-2523 Pi sum /ultium.

Тетраплоиды гибридного происхождения характеризовались высокой фертильностыо пыльцы (83,7-95,8 Завязываемость семян была снижена. Амфидалловды С участием Pisum fulvxm, P.aatluum ssp. eia-ttus, syrtacum, а также тетраплоиды ssp. eiatius завязывали не более 1,5 семян в бобе. Тетраплоиды, полученные на основе гибридов УЗ гороха посевного с подвидами elatlus И syriacv-n, имели плодовитость 1,7-3.0 семян на боб.

Дитогенетическое изучение тетраплоидов гороха посевного и кормовых бобов. Для выяснения причин низкой плодовитости тетраплоидов проводились цитологические исследования основных стадий микроспорогенеза.

Установлено, что у тетраплоидов гороха в 02 все стадии мейоза протекают со значительными нарушениями. В метафазе I у тетраплоидов преобладали квадриваленты (5,5 на клетку), затем биваленты (2,0 на клетку) и в небольшом количестве формировались триваленты и униваленты (табл. 3). В анафазе i наблюдались отстающие хромосомы (в 33,6 % клеток) , а также формирование мостов (в 1,7 % клеток). Аналогичные нарушения были отмечены в анафазе II. На стадии тетрад формировались микроядра, часто наблюдались полиады.

Сходные нарушения были обнаружены в микроспорогенезе тетраплоидов бобов. В метафазе I преобладали квадриваленты (4,4 на клетку) и биваленты (2,9 на клетку). Число тривалентов и унивалентов было небольшим (табл. 4). В анафазе I наблюдались отстающие хромосомы (в 21,6 % клеток) и мосты (б 3,6 % клеток), в 13,6 % тетрад формировались микроядра.

В отдельных мейоцитах у тетраплоидов гороха и бобов наблюдалось явление цитомиксиса. Частота его проявления была невысока и не превышала 0,5 %. Цитомикеис наблюдался преимущественно на стадиях профазы I и анафазы II.

На протекание процессов микроспорогенеза и плодовитость тетраплоидов оказывали влияние условия выращивания. При выращивании в поле плодовитость тетраплоидов гороха была ниже, чем в условиях теплицы (табл. 3). В полевых условиях отмечалось

повышение частоты аномалий в микроспорогенезе. В метафазе I мейоза увеличивалось количество унивалентов {до 0,5 на клетку), в анафазе I чаще наблюдались отстающие хромосомы и мосты (табл. з).

Тетраллоида кормовых бобов по сравнению с тетраилоидами гороха оказались еще более чувствительны к условиям среды. При выращивании в поле они резко снижали плодовитость. Процент аномалий мейоза у тетраплсидов бобов в полевых условиях значительно увеличивался (табл. 4). В метафазе I возрастало количество унивалентов, в анафазе I увеличилось число клеток с отстающими хромосомами (до 38,2 %) и мостами (до 8,1 %). Фер-тильность пыльцы снизилась до 29,2 %.

Цитогенетичское изучение поколений С2-С6 тетраплоидов гороха показало, что картина формирования конфигураций в метафазе I практически не изменилась, преобладающей конфигурацией оставались квадриваленты, несколько уменьшилась частота образования унивалентов и тривалентов (табл. 3). Регулярность расхождения хромосом из квадривалентов к пятому-шестому поколениям значительно улучшилась. В С2 в анафазе I отстающие хромосомы наблюдались в 33,6 % клеток, а в С6 - в 8,2 %. Также уменьшилось количество мостов (с 1,7 % до 0,7 58) и микроядер в тетрадах (с 19,5 до Ю.з %)■ Фершльность пыльцы увеличилась с 75,4 % в С2 до 91,2 % в С5. Всхожесть тетраплоидннх семян повысилась с 75,0 до 91,2. Процент анеуплоидов в потомстве тетраплоидннх растений уменьшился с 19,5 % в С2 до 5,0 % в С5.

С увеличением числа генераций отмечено некоторое увеличение плодовитости тетраплоидов гороха. Число семян в бобе возросло с 1,5 в С2 до 2,2 в С5, число семян с растения - соответственно с 4,4 до 7,0.

У тетраплоидов кормовых бобов с увеличением числа генераций не наблюдалось улучшения плодовитости (табл. 4). Картина нарушений в микроспорогенезе в поколениях С2-С5 не претерпела существенных изменений. Квадриваленты оставались преобладающей конфигурацией в метафазе I. В анафазе I отмечено некоторое снижение числа клеток с отстающими хромосомами и мостами (табл. 4). Фертильность пыльцы сохранилась на уровне 60-70 %.

У шести тетраплоидннх линий гороха, полученных на основе

Таблица з

Характеристика мейоза и плодовитость у тетраплоидов гороха поколений С2-С6

Признак Поколение условия выращивания

С2 теплица сз теплица сз поле С4 теплица С5 теплица С6 поле

Фертильность пыльцы,(%) 75,4*1,83 88,5±3119 77,Э±2,02 85,7±1.53 91,2+2,78 85,9±2,00

Число бобов с 1 растения 2,8+0,20 5,6+0,51 2,4+0,48 3.9±0,46 3,2±0,21 4,4±0,72

Число семян с 1 растения 4,4±0,60 5,5±0,63 3,Э±1,03 7,7+1.04 7,0+0,46 6,7±1,20

Число семян в бобе 1,5±0,13 1,0+0,10 1,7±0,26 2,0+0,15 2,2±0,15 1,5±0,10

Ассоциации В М1 (Х±Бх):

Квадриваленты 5,5+0,24 5,7+0,33 5,7±0,24 5,0+0,19 5,5±0,37 5,7±0,27

Трявалеяты 0,5+0,14 0,1±0,05 0,1+0,10 0,0+0,00 0,2±0,12 0,2+0,12

Биваленты 2,0+0,41 2,4±0,б7 2,1+0,42 4,0+0,64 2,6+0,81 2,2±0,63

Унивалепты 0,6+0,15 0,3+0,14 0,5+0,15 0,0+0,00 0,2+0,12 0,2+0,12

МКП с аномалиями в А1{%):

с отстающими хромосомами 33,6 14,7 1.9,7 12,0 7,3 8,2

с мостами 1,6 1,1 1,5 1,2 0 0,7

сорта СИР-5 и отличавшихся по плодовитости, были изучены стадии М1 и а1 мейоза. Линии отличались по частоте образования квадривалентов и бивалентов. Число квадривалентов варьировало от 4,5 до 6,0, бивалентов - от 2,0 до 5,о на 1 МКП. Количество клеток с аномалиями в аз варьировало незначительно {6,0-9,2 %). Низкий уровень нарушений в аз свидетельствует о высокой регулярности расхождения хромосом из квадривалентов. Фер-тильность пыльца у всех изученных линий была высокая (89,1-96,6 %). Таким образом, уровень плодовитости тетраплоидов определялся не нарушениями микроспорогенеза, а другими факторами.

Изучение потенциальной плодовитости завязей показало, что между диплоидными и тетраплоидными формами как гороха, так и кормовых бобов нет существенных различий. У диплоидов гороха в завязи закладывалось 6,9±0,22 семяпочек, у тетраплоидов - 6,5± 10,13 ^=1,32; Р>о,Ю), у диплоидов бобов - 3,7+0,13, У тетраплоидов - 3,5±0,17 ^=0,96; Р>0,25).

Для определения уровня нарушений в женском гаметофите тетраплоидов гороха и бобов нами было проведено исследование зародышевых мешков. Изучались тетраплоида поколения С5 и исходные диплоидные формы.

У гороха фертильность женского гаметофита была выше, чем у бобов. У диплоидов сорта гороха посевного СИР-5 фертильность зародышевых мешков составила 100 %, у тетраплоидов - 92,5 %. Отмечено значительное снижение фертильности зародышевых мешков у тетраплоидов кормовых бобов (до 44,4 %). Характерными аномалиями зародышевых мешков были дегенерация яйцевого аппарата и полярных ядер, нарушения дифференциации зародышевых мешков.

Таким образом, одной из причин исключительно низкой плодовитости тетраплоидов кормовых бобов являлись нарушения в развитии зародышевых мешков. Фертильность зародышевых мешков была ниже, чем фертильность пыльцы (44,4 % и 63,0 % соответственно). Тетраплоиды гороха посевного к пятому поколению характеризовались высокой фертильностью как мужского, так и женского гаметофитов и низкая семенная продуктивность тетраплоидных форм гороха не является следствием нарушений в мейозе.

Гибридизация гороха посевного с дикорастущими формами. В скрещиваниях были использованы образцы к-2140, к-2523, к-3387,

Таблица 4

Характеристика мейоза и плодовитость у тетраплоидов бобов поколений С2-С5

Признак Поколение условия выращивания

С2 теплица СЗ теплица СЗ поле С4 теплица С5 теплица С5 поле

Оертильность пыльцы, (%) 77,2±2,42 68,9+5,68 42,1±3,03 77,4±3,72 63,0+3,13 29,2+5,57

Число бобов с 1 растения 2,0+0,42 3,2+0,64 0,2+0,09 1,0±0,63 2,4+0,75 0

Число семян с 1 растения 2,310,54 3,8+0,73 0,3±0,11 1,310,88 2,8+1,11 0

Число семян в бобе 1,1+0,10 1,2+0,12 1,1+0,14 1,310,30 1 ,1+0,08 0

Ассоциации в М1, (х+е ):

Квадриваленты 4,410,19 4,3±0,19 4,6+0,34 4,0+0,20 4,4±0,19 4,3+0,25

Триваленты 0,1+0,05 0,1+0,04 0,2+0,07 0,1+0,07 0,0+0,00 0,1+0,06

Биваленты 2,9±0,38 2,9±0,37 2,9±0,б8 3,7±0,40 3,2+0,38 2,9+0,33

Униваленты 0,2+0,07 0,1+0,06 0,4+0,13 0,1+0,07 0,0+0,00 0,6+0,26

МКП с анома.1ШЯми в А1(%):

с отстающими хромосомами 21,6 20,9 27,5 11,9 11,4 38,2

с мостами 3,6 4,5 6,9 2,5 2,9 8,1

К-6070, К-6071 Písuт fulvum Ь. , ДИКОраСТУЩИХ ПОДВИДОВ P.sativum из коллекции ВИР к-2759, к-3567, линия WL 808 ssp. аЬув-stnicum, K-320, К-1794, К-2921 ssp. syriacum, К-2123, K-2524, SSp. elatius.

Гибридизация проводилась в полевых условиях и в теплице.

Отмечено, что при гибридизации в теплице завязываемость бобов была выше, составляя от 50 до 90 %. Среди образцов p.fuivum наилучшей скрещиваемостью с v.sativum, характеризовался образец к-2523 (80,0 56). При гибридизации в полевых условиях 1993 г. наилучшие результаты получены при скрещивании с образцом asp. siatiuB к-2123 (21,7 %). Самой низкой была скрещиваемость P. sativum С Образцами ssp. abyss in i cum. (4"6 %).

Часть гибридов F1 и F2 изучались осенью 1993 - зимой 19931994 гг. в условиях теплицы. Семена, полученные от скрещиваний С образцами к-2759 И K-3567 ssp. abyssinicum, были мелкили и при посеве не дали всходов. В комбинации СЙР-5 х ssp. abyss niourn wl 808 были получены гибридные растения í'i.

Гибрида F1 характеризовались морфологической однородностью. Наблюдалось доминирование многих признаков дикорастущих форм, таких как окрашенные цветки, наличие антоцианового полукольца у прилистника, зубчатость листочков, однопарность листочков у гибридов с ssp. abyss inicum., пигментированная и мелкозернистая семенная кожура, черный рубчик.

У гибридов F1 Pi sum sativum, х P.fulvum. ОТМеЧбНЗ НИЗКЭЯ фер -тильность пыльцы (28,6-42,1 %). В трех комбинациях все растения F1 были стерильны, гибриды с участием образцов к-2140 и к-2523 завязали по 1-2 семени на растение. Часть гибридов F1 pisum sativum s p.fulvum была обработана колхицином. Получен змфидиплоид с участием образца к-2523.

У гибридов ?1 с подвидами elatius, syriacum. abyssivгcvm были исследованы основные стадии микроспорогенеза. В метафазе I у гибридов с ssp. abyssinicum формировались 5 бИВЗЛеНТОВ И 1 квадривалент, фертильностъ пыльцы составляла 44,7 Эти данные свидетельствуют о наличии транслокации у образца wl 308. Плодовитость гибридов была низкая, 1-2 семени на растение, некоторые растения были полностью стерильны.

Исследование мейоза у гибридов F1 с участием ssp. e'otius и syriacum показало отсутствие аномалий. В метафазе I наблюда-

лось образование 7 бивалентов, фертильность пыльцы у гибридов была высокая {85-95 56).

В Р2 происходило расщепление по моногенно контролируемым признакам. Были отобраны растения с неокрашенной семенной кожурой и неосыпающиеся формы.

Летом гибриды Р1 и Р2 гороха посевного с дикорастущими подвидами е1аНив И еуПасит ВЫСеВЭЛИСЬ В ПОЛв ДЛЯ ИЗуЧбНИЯ НЭ-следования количественных признаков.

Во всех комбинациях скрещиваний продолжительность периода всходы-цветение наследовалась промежуточно. По длине стебля в Р1 и Р2 наблюдался гетерозис (13,3-32,0 %). Число продуктивных УЗЛОВ В Комбинациях СИР-5 х К-2123 вэр. еХаНив и СИР-5 х х к-320 ввр. зугСасит наследовалось промежуточно. В двух других скрещиваниях отмечался гетерозис (8,6-20,0 %), По числу бобов на растении гетерозис наблюдался во всех комбинациях (9,5-56,2 %). По числу бобов в узле гибриды уклонились в сторону лучшего родителя СИР-5. Гетерозис наблюдался в р2 комбинации СИР-5 х к-2524 зер. eia.nuв (12,5 %). По числу семян с растения гибриды от скрещивания СИР-5 X к-2123 Зар. еТаНие уклонились в сторону лучшего родителя к-2123. В других комбинациях наблюдался гетерозис в з?1 и Р2 (13,9-38,8 %). Число семян в бобе у гибридов с Бар. эутчасит наследовалось промежуточно. В комбинации СИР-5 х X к-2123 вер. е1аНи.8 В Р1 ОТМвЧвН ГвТврОЗИС (16,7 %), В Р2 Щ)И-знак наследовался промежуточно. Гибрида от скрещивания СИР-5 х х к-2524 язр. еХа-ииз в Р1 имели число семян на уровне лучшего родителя к-2524, в Р2 наследование было промежуточным. По массе 1000 семян все гибриды уклонились в сторону мелкосемянного дикого родителя. По массе семян с растения в Р1 наблюдался гетерозис в комбинации СИР-5 х к-2524 ззр. еХаНив (22,2 55), в других комбинациях гетерозис отмечен в Р2 (10,8-16,7 %). В остальных случаях значение признака было на уровне лучшего родителя СИР-5.

Среди гибридов рз от скрещивания гороха посевного СИР-5 И образцов дикорастущих ПОДВИДОВ е1аНив И зутЧасита бЫЛ Проведен отбор элитных растений. В 1995 г. линии высевались в селекционном питомнике 1-го года. Данные о структуре продуктивности лучших линий представлены в таблице 5.

Большинство линий характеризовались мелкосемянностью, высоким числом семян в бобе и на растении и продуктивностью на уров-

Таблица 5

Характеристика линий гороха гибридного происхождения

Период Длина Число Число Число Число Число Масса Масса семян

Линия всходы-цве- стебля прод.узлов бобов на бобов семян на семян 1000 с растения.

тение, да. см. на раст-ии растении в узле растении в бобе семян г.

St СИР-5 38 99,7 5,0 7,8 1,6 27,0 3,4 204,0 5,5

Л-1 40 86,6 5,8 8,3 1,5 40,2 4,9 134,3 5,4

Л-Э 39 100,0 4,1 6,9 1,6 36,3 5,2 135,0 4,9

Л-4 41 100,0 3,9 6,7 1,7 37,4 5,5 117,6 4,4

Л-6 43 93,0 5,0 8,6 1,7 37,0 4,2 145,9 5,4

Л-8 42 102,5 5,8 9,5 1,6 44,3 4,7 130,9 5,8

Л-Э 41 108,0 5,0 8,6 1,7 46,4 5,5 105,6 4,9

Л-11 40 96,9 4,8 8,1 1,7 43,6 5,4 130,7 5,7

Л-12 40 104,2 5,1 9,1 1,8 46,4 5,1 196,1 9,1

НОР05 - 7,76 0,84 1 ,46 0,18 8,10 0,58 17,24 1,28

не стандарта сорта СИР-5. Линия Л-1, Л-б, Л-8, Л-9, Л-11 могут представлять интерес для селекции сортов гороха зерноукосного направления с высоким коэффициентом размножения.

Линия Л-12 отличалась высоким числом семян в бобе и на растении, массой юоо семян на уровне стандарта и значительно превысила стандарт по массе семян с растения. Линия Л-12 имеет неокрашенные семена и может быть использована для селекции зерновых сортов гороха.

Межродовые и валентные скрещивания гороха и бобов. До настоящего времени попытки межродовой гибридизации гороха и бобов были безуспешны. Также не удавалось получить триплоиды у представителей трибы виковых.

В наших исследованиях для межродовой гибридизации были использованы образец гороха Оригинальный, который, по данным Н.А.Соболева и В.П.Бугрия {1970), является спонтанным горо-ХО-ВИКОВЫМ гибридом, вика нарбонская (Vicio narbonensls L.), полученные наш тетраплоиды гороха посевного сорта СИР-5 и кормовых бобов популяции Омские белые.

Для преодоления несовместимости в межродовых и валентных скрещиваниях гороха и бобов применялась обработка гормонами роста растений: кинетином, гибберелловой кислотой (ГКз) и индолил-масляной кислотой. Концентрация растворов составляла 100 мг/л, производилась обработка рылец через 24 ч. после опыления.

Как в валентных <2n х 4п и 4n х 2п), так и в межродовых скрещиваниях гороха и бобов не обнаружено эффективных барьеров, препятствующих прорастанию пыльцевых трубок на рыльце и их росту в столбике и завязи. В скрещивании горох 2n х горох 4п в 51,4 % завязей наблюдались пыльцевые трубки, в комбинации горох 2п х я бобы 2п этот показатель составил 64,8 %.

Развитие семяпочек во всех комбинациях межродовых и валентных скрещиваний прекращалось на з-7-й день после оплодотворения. В вариантах горох 4n х бобы 4п, бобы х v.narbonenste отмечено разрастание стенок завязей и формирование бессемянных бобов. Применение фитогормонов и перевод гороха и бобов на тетра-плоидный уровень не способствовали развитию гибридных семяпочек.

В комбинации горох Оригинальный х бобы Омские белые были получены мелкие щуплые семена. Прорастить их и провести кари-

ологические исследования не удалось. Необходимо дальнейшее ис-ледование гороха Оригинального как посредника при отдаленной гибридизации.

вывода

1. Экспериментальным путем получены тетраплоиды гороха посевного и кормовых бобов. Наиболее эффективным для индуцирования тетраплоидов гороха было замачивание сухих семян в растворе колхицина концентраций 0,0025 и 0,005 56 с экспозицией 8 ч. Наибольший выход тетраплоидов бобов наблюдался при использовании концентрации колхицина о,0025 %■

2. Тетраплоиды гороха характеризовались увеличением вегетативных и генеративных органов, тетраплоиды бобов не имели резких морфологических отличий от диплоидов. Тетраплоиды отличались повышенным содержанием белка в зеленой массе и семенах.

3. Семенная продуктивность тетраплоидов была значительно ниже, чем у диплоидов. С увеличением числа генераций у тетраплоидов гороха отмечено некоторое повышение плодовитости, у тетраплоидов бобов улучшения плодовитости не наблюдалось. Сниженная плодовитость препятствует селекционному использованию тет-раплоидных форм гороха и бобов.

4. Тетраплоиды гороха и бобов характеризовались нарушениями процессов мейоза. В метафазе I наряду с бивалентами формировались униваленты, триваленты и квадриваленты. Преобладающей была квадривалентная конъюгация хромосом. В анафазе I наблюдались отстающие хромосомы и мосты. В тетрадах формировались микроядра. В профазе I и анафазе II отмечен цитомиксис.

5. С увеличением числа генераций у тетраплоидов гороха происходила стабилизация мейоза. Фертильность пыльцы и зародышевых мешков в поколении С5 бала высокой (91,2 и 92,5 % соответственно). Сниженная плодовитость тетраплоидов гороха определяется не нарушениями мейоза, а другими факторами.

6. У тетраплоидов кормовых бобов с увеличением числа генераций не наблюдалось стабилизации мейоза. Фертильность зародышевых мешков у тетраплоидов бобов была ниже, чем фертильность пыльцы.

ч. Полученные гибриды гороха посевного с дикорастущими под-

видами eiattus и syrtaoum характеризовались высокой плодовитостью и гетерозисом по семенной продуктивности и другим признакам В F1 И F2.

8. Из потомства гибридов С подвидами elatlus И eyriaouro ВЫделены продуктивные линии, представляющие собой ценный исходный материал для селекции гороха.

9. Межродовые и валентные скрещивания гороха и бобов не дали положительных результатов. Гибридные семяпочки прекращали развитие на 3-7-й день после оплодотворения. Перевод на тет-раплоидный уровень не способствовал преодолению барьера несовместимости мезаду горохом и бобами.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Образцы дикорастущих подвидов гороха посевного eiatiue и syrtaoum рекомендуется использовать в селекционных программах в качестве доноров высокой семенной продуктивности и мелкосемян-ности.

2. Созданные на основе гибридов С elatiue И зугiacum ЛИНИИ рекомендуется использовать для создания зерновых и зерноукосных сортов гороха.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Кравченко А.Ю. Экспериментальные тетраплоиды гороха посевного и кормовых бобов // Анализ современных аграрных проблем: Сб. науч. тр. молодых учен, и аспирантов /Новосиб. гос. аграр. ун-т. - Новосибирск, 1994. - С. 28-34.

2. Кравченко А.Ю. Гибриды гороха посевного (pisum sativum L. ssp. sativum. ) С ДИКИМИ ПОДВИДЭМИ e7.aii.us И euriacwm. //ГеНбТИ-

ческие ресурсы и эффективные метода создания нового селекционного материала сельскохозяйственных растений: Тез. докл. ге-нетико-селекц. шк. (12-17 декабря 1994 г.). - Новосибирск, 1994. - С. 44-45.

3. Кравченко А.Ю. Исследование мейоза у тетраплоидов гороха посевного и кормовых бобов //Анализ современных аграрных проблем: Тез. докл. науч.- практ. конф. ученых НГАУ и Гум-больд. ун-та (г.Берлин) (Новосибирск, апрель 1995 г.) /'Новосиб. гос. аграр. ун-т.- Новосибирск, 1995, С. 19-20.

4. Кравченко А.Ю. Наследование количественных признаков v гибридов гороха посевного С ДИКИМИ подвидами elatiue И syriacum //Проблемы АПК в условиях рыночной экономики: Тез. докл. регион, науч.-практ. конф. (Новосибирск, май, 1996 г.) /Новосиб. гос. аграр. ун-т. - Новосибирск, 1996. - 0. 16.

5. Кравченко А.Ю. Цитогенетическое исследование тетраплоидов гороха посевного и кормовых бобов //Проблемы АПК в условиях рыночной экономики: Тез. докл. регион, науч.-практ. конф. (Новосибирск, май, 1996 г.) /Новосиб. гос. аграр. ун-т. - Новосибирск, 1996. - С. 33-34.

6. Kravchenko A.Y. Studies on colchicine induced tetraploids of the pea //Pisum Genetics. 1995- - Vol. 27. - P. 9-11.

Подписано к печати 23.07.96. Фэрмат 60x84/16 Объем 1,0 печ. л. Тираж 100 экз. Заказ N 7В%.

Редакционно-полиграфическое объединение СО РАСХН 633128, п. Краснообск, Новосиб. обл.