Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Создание исходного материала для селекции фасоли с помощью химических мутагенов, гамма-излучений и модификаторов

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Создание исходного материала для селекции фасоли с помощью химических мутагенов, гамма-излучений и модификаторов"

б од

виз

УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАШ ІНСТИТУТ РОСЛИННИЦТВА ім.В.Я.ЮР'ЄВА

N

На правах рукопису

ВДЬОНІЇЙ ВІКТОР ЮРІЙОВИЧ'/.."

/

•'14 /V

т 631.528 :ф.Іб

СТВОРЕННЯ ВИХІДНОГО МАТЕРІАЛУ ДЛЯ СЕЛЕКЦІЇ КВАСОЛІ ЗА ДОПОМОГОЮ ХІМІЧНИХ МУТАГЕНІВ, ГАМА-ПРОМЕНІВ ТА МОДИФІКАТОРІВ ■

06.0^.05 - селекція І насінництво

• АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

Харків - 1995

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківському державному аграрному університеті ім.В.В. Докучаева у І99І-І994 рр.

Науковий керівник ~ кандидат сільськогосподарських наук, професор Проскурніп Микола Васильович

Офіційні опоненти.: доктор сільськогосподарських наук, професор Константинов Станіслав Іванович; кандидат біологічних наук,доцент Шєрешевська Циля Макоівиа

Провідна організація - Інститут землеробства, УААН*

■ с.Чабаии^Києво-Свяїопшнського району, Київська обл.

Захист відбудеться '''/б 2995 р. о 19 годині

на засіданні'спеціалізованої вченої ради Д-02.37.0І при

'і ' ' ' Інституті ррслішницгва іи.В.Я.Юр»вва ;

ЗІООбО/'м. Харків, Московський проспект, І1і2,

- тел. 92-23-78

З дисергацієе мокно ознайомитися у бібліотеці Інституту рослиннитцтва іи.В.Я.Юр'єва,.м. Харків,

Московський проспект » М2

Автореферат розіслано — 1995 р.

Вчений секретар . ___ ■

спеціалізованої вченої ради </^А£'/^''Бондаренко Л.В.

І ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТО Актуаіьність теми. Однією з найважливіших проблем сучасного землеробства є різке збільшення виробництва рослинного білка. У вирішенні цієї задачі важливе місце на Україні повинно належати квасолі, яка відрізняється значним комплексом господарчо цінних властивостей. Але незважаючи на безсумнівні переваги квасолі, посівні площі її на Україні за останні тридцять років різко скоротилась. Однією з основних причин такого станоніца в відсутність сортів квасолі, придатних до механізованого, збирання. Зараз створені нові високо врожайні штамбові сорти квасолі і тому дуже важливо прискорити роботу по створенню вихідного, матеріалу для практичної селекції. Враховуючи самозапилення .квасолі і те, що схрещування у неї вдається важко, особливого значення в селекції цієї культури набуває широке використання індукованого, мутагенезу.

Мета і завдання досліджень. Метою наших досліджень було еивчєння ефективності дії різних мутагенів, їх концентрацій і доз, а також модифікаторів на мінливість квасолі сортів Первомакська і Харківська штамбова в першому /М^/, другому М2/ * третьому Д!^/ поколіннях і одержання нового еихідного матеріалу для селекції цієї культури. .

Виходячи з цього нами були поставлені такі задачі:

- ривчити вплив мутагенів нітрозонетілсечовини /ШС/, ді-етілсульфата /ДЕС/, етпленіміиа /ЕІ/ і гама-променів, їх концентрацій і доз, а також сумісної дії мутагенів з модифікаторами 'пара-амінобензо^на кислота, вода/ при обробці ними насіння квасолі на ріст і розвиток'рослин в МІ сортів Первомаїїська і Харківська штамбова;

- дослідити частоту і спектр макро- і мікромутаціп у вище вказаних сортів квасолі в М2 і вивчити успадкування цих змін в Му, ■

- встановити шляхом досліджень ПОКОЛІНЬ І Мд найбільш генетично активні мутагени і їх дози при індукуванні ними мутацій, а також вивчити ступінь мутабільності вихідних сортів-квасолі;

- виявити і оцінити можливості використання позитивних змін господарсько-біологічних ознак, викликаних’мікромутаціяки;

' - провести селекційну роботу з мутантами, вивчити їх як по ок-

ремим ознакам, так і по іх комплексу. Перспективні мутанти використати в селекційних програмах для покращання існуючих і створення нових сортів квасолі. .

Наукова новизна і практична цінність результатів досліджень.

Вперше на Україні вивчено вплив мутагенів - нітрозометілсечо-вшш, діетілсульфата. етіленіміна, гама-променів і сумісної з ними взаємодії модифікаторів - парадмінобєнзойної кислоти і води-на зміни у сортів квасолі Первомайська і Харківська штамбова основних морфологічних, фізіологічних і господарчо корисних ознак. • •

На основі відбору господарчо корисних мутантів створена їх колекція. Найбільш корисні по окремим ознакам чи по їх комплексу мутанти включені в селекційну програму-лабораторії селекції квасо-

. » о ' ' . ,

лі яри кафедрі генетики, селекції і насінництва ХДАУ ім. В.В.До-кучаева. Сорок шість мутантних форм висівались в контрольному розсаднику, з них 17 передані в розсадник попереднього сортовипробування. В колекційному розсаднику вивчалась 91 мутантна форма. Тринадцять форм мутантів передані в лабораторію рослинних ресурсів інституту рослинництва ім. В.Я.Юр'єва.

Полонення, які виносяться на захист.

1. Наукове обгрунтування дії мутагенів та модифікаторів на основні морфологічні, фізіологічні та господарчо корисні ознаки сортів квасолі Первокйська і Харківська штамбова.

2. Закономірності мінливості цих ознак в Мо та успадкування

- з -

ЇХ В Мд.

3. Оцінка одержаних мутантів по комплексу господарчо корисних ознак та використання їх в селекційній практиці.

Апробація роботи. , Матеріали досліджень доповідались ;-?а засіданні кафедри генетики, селекції і насінництва /І99І-І994 рр./, щорічних наукових конференціях ХДАУ ім. В.В.Докучаева /1992-1994 рр./, республіканській конференції молодих вчених /Укр.НДІ землеробства УААН, м. Київ, 1993 р./.

По матеріалам досліджень опубліковано 3 наукові праці.

Обсяг і структура дисертації. Дисертація викладена на 156 сторінках машинописного тексту і складається із вступу, б>розділів, висновків і пропозицій для селекційної практики, списка використаної літератури і додатків. Робота має 28 таТЗлиць. Список використаної літератури складає 216 найменувань, в тому числі '•

17 робіт іноземних авторів.• •

П. УМОВИ, МАТЕРІАЛІ 1 МЕТОДША ДОСЛІДЖЕНЬ. '

Експериментальна частина роботи виконана в І991-1994 рр. на • дослідному полі учбово-дослідного господарства Харківського державного аграрного університету ім. В.В.Докучаева. Грунти дослідного ііоля представлені глибоким структурним типовим чорноземом, на ванкосуглинковому лесі. В орному шарі міститься 6,0-6,5% гумусу. . •

Клімат зони помірно континентальний. Середньорічна кількість опадів складає 510 мм. Погодні умови в роки проведення дослідів істотно різнились по зволоженості і температурному режиму,

що відповідно відбивалось иа умовах росту ішасолі.

Вихідним матеріалом служило насіння супереліти двох сортів -Харківська штамбова і ПервомаЙська, виведених в Харківському інституті механізації і електрифікації сільського господарства селекціонером Полянською Л.І. '

Як хімічні мутагени були використані нітрозометілсечовина /НМС/, діетілсульфат /ДЕС/, ет.іленімін /ЕІ/, а з фізичних -гама-промені. .

В дослідах вивчались raid концентрації J%/ хімічних мутагенів: НМС - 0,007; 0,015; 0,03; ДЕС - 0,015; 0,03; 0,06; ЕІ -

0,007; 0,015 і 0,03£.

Обробіток насіння розчинами хімічних мутагенів проводили'по методиці Інституту хімічної фізики АН Росії /Ц.М.Зоз, C.I.l2aua~_ рова, 1954/. Контролем в цьому досліді було насіїпш, замочене у звичайний воді при експозиції б годин.

Опромінення насіння гама-променями в де з ах 5,10 і 15 кіло-рентген проводили в Інституті загальної генетики /м. Москва/. Контролем було неопромінене сухе насіння. '

Обробку «іасішія модифікаторами - параамінобензойиоа кислото а /ПАЩ/ в ісонцеотрації 0,0"*% і звичайно» водою проводили після замочування їх в розчині мутагенів або опроміненні гама-проме-няш. Схеми дослідів..показані в таблицях 1-7.

В периий рік оброблене насіння по 500 птук в кожному варіанті висівали сівалко» СС2С-7. Площа посівної ділянки 21,5 В першому поколінні вели фенологічні спостереження, визначали польову сходіст: і вияиваемість рослин, обліковували морфологічні аномалії і фертильність рослин.

Насіння з ножної індивідуально обмолоченої рослини Mj в наступному році висівали сівалко» СССК-7 на ділянках площею 2 м . Всього було посіяно 6334 насіїпш. На протязі вс-ієї вегетації

враховували хлорофільні, стерильні, морфологічні і фізіологічні мутації. Виділені по морфологічним, хлорофільним і фізіологічним показникам рослини описували, етикували і збирали окремо з метою подальшого вивчення у третьому поколінні характеру успадкування тих змін, по яких були відібрані ці рослини. Аналіз мінливості кількісних ознак в поколіннях М2 і проводили шляхом розбору снопового зразку, який складається з ІОО підряд вибраних рослин і обчисленням дисперсії коефіцієнтів варіації і асоціації. Для виявлення відмінностей між варіантами дослідів використовували найменшу істотну різницю /ЙР^/ по Р - критерію /В.Г. Вольф,

1966; В.С.Горя, 1978; Б.О.Доспехов, 1979/. Математичну обройку даних проводили у відділі генетики Інституту рослинництва ім. В.Я.Юр’ева УААН. ■

Біохімічним аналіз насіння квасолі виконували у відділі якості зерна Інституту рослинництва ім.В.Я.Юр’ева і лабораторії ма-' сових аналізів ХДЛУ ім. В.В.'Докучаева. Для цього була відібране насіння з рослин \\у індукованих мутантів М^, а також 240 лініи в поколінні М2 по сорту Первомаиська, які відбирали з варіантів обробітку насіння НМС в концентраціях 0,007; 0,015 і 0,03$.

ІЗ. РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ.

ЗІ І. Вплив мутагенів і модифікаторів на ріст і розвиток рослин квасолі в поколінні М];

Встановлено, що сорти квасолі, які вивчались, по-різному реагують на обробіток насіння хімічними і фізичними мутагенами /табл. І/. Сорт Харківська штамбова більш реагує на дію випробуваних в досліді мутагенів, внаслідок чого польова схожість насіння була значно нижчою, ніж на таких же варіантах у сорта

- б -

І. Вплив хімічних мутагенів і гама-променів на ріст і розвиток рослин квасолі в /%/, 1991 р.

Первомайсь'ка_______гХарківська стамбова

Мутаген, % : Польова : схожість : Виживає: мість Польова : схожість : Виживає» : мість

Контроль /вода/ 98,0 100,0 98,2 100,0

ШС 0,007 95,8 90,1 . 15,6 100,0 ’

0,015 74,5 • 95,4 5,9 93,7

0,03 • 65,0 96,7. 3,0 92,8

Д£С 0,015 87,3 90,2 15,5 100,0

0,03 66,5 93,9 5,6 87,5

0,06 41,1 97,2 4,2 90,0

ЕІ 0,007 71,7 99,3 9,8 97,9

0 015 33,8 99,1 2,0 100,0

0,03 14,7 88,1 0,0 0,0

Гама-промені, кР

Контроль 90,2 100,0 98,4 ' 100,0

5 88,2 100,0 57,8 89,9

10 77,4 99,2 44,4 95,5

15 ' 82,8 95,7 ' 48,4 • 90,9

*^0,05 • 2,3 6,6 1,0 ІД

Первомайська. Найсильніше знизувалась польова схожість насіння при обробітку його ет.іленіміном /ЕІ/, а концентрація 0,032 цього мутагена виявил; зь летальною для сорта Харківська штамбова. При підвищенні концентрації всіх хімічних мутагенів, що вивчались в дослідах, істотньо знижувалась польова.схожість обох сортів квасолі. При цьому у сорта Первомайська підвищується вияззвасмість

рослин, а у Харківської штамбової, навпаки, знижується. З підвищенням концентрації цих мутагенів в обох сортів зменшувться показніші фертильності рослин. Досліди показали, що в цілому додатковий обробіток насіння модифікаторами /ПАШ, вода/ знижує їх польову схсаість, але збільшує оияиваємість і фертильність рос-.ч.л квасолі. .

Обробіток гама-ироменями в дозі 15 кР на обох сортах збіль-кузав схозість насіння в порівнянні з дозоп 10 еР, але зменшував вігагааємість і фертильність рослин.По рівню вражаючого ефекту мутагени розташувались в такому висхідному порядку: НМС - гама-..ро-мені - ДЕС - ЕІ на сорті Первома^ськии; гама-промені - НМС -ДЕС - ЕІ на сорті Харківська штамбова._

3.2. Мінливість квасолі в поколінні під дією

хімічних мутагенів, гама-променів і модифікаторів

У другому поколінні /%/ вивчали 6834 сімей. У обох сортів газасолі виділена велика кількість мутацій /табл. 2/. З підвищенням концентрації хімічних шатенів /ШС, ДЕС, ЕІ/ і доз гама-прсменіз у кзасолі Первомайська і Харківська стамбова збільпува-лась частота хлорофільївіх і морфофізіологічних змін. Встановлено, що ступінь хлорофільшіх змін у сорта Первомайська була істотно вїщоп, нія у сорта Харьківська пггаїїбова /табл. 2/. В першому випадку’вона коливалась, в залекнссті від виду мутагена і його концентрації, від 10,3 до Є6,&%, а в другому - від 5,6 до 50,0$.

Додатковий обробіток насіння квасолі водою на фоні всіх мутагенів і їх концентрацій сприяв збільпешто частоти хлорофільшіх змін у рослин сорта Первомайська. Більше всього хлорофільшіх змін /від 50,0 до 67,5$/ в дослідах одержано на варіантах з поєднанням обробітку насіння НМС і водоа, а п мениій мірі /6,1- _

16,4?/ проявлялось цри взаємодії мутагена ДЕС і води. Найбільш ефєктнвневикористання води,як модифікатора на фоні мутагенів .

Найбільшу кількість хлорофільних амін в рослинах квасолі одержано при сумісній дії води і НМС в концентрації 0,03%, ДЕС - 0,03$ і ЕІ - 0,015%.^ Зменшення чи збільшення концентрації вищезгаданих мутагенів в поєднанні з додатковим обробітком водою цриводило до зшікегаш ефективності їх дії на частоту хлорофільних змін у рослин сорту Первомайська.

■ 2. Вплив мутагенів та їх концентрацій на частоту хлорофільних мутацій і морфофізіологічних змін в Д/, 1992 р.

' • Г«*Рвомайська ; Харківська штамбова

Мутаген, % : хлоро-: фільні :морфофізіо- ІДОГІЧНІ • • хлоро-: фільні їморфофіг :ЛОГІЧНІ

Контроль /без . обробітку/ 0,0 10,4 . . 0,0 2,8

НІІС 0,007 18,9 34,6 8,4 44,1

0,015 ‘ 28,4 44,8 31,9 87,2

0,03 . 56,5 42,7 ‘ 50,0 100,0

ДЕС 0,015 11,2 23,2 5,6 22,5

0,03 22,2 30,9 ” 9,5 42,8

0,06 66 6 74,0 13,3 53,3

И и-г о о о 10,3 18,2 12,7 82,9

0,015 24,1 51,5 50,0 100,0

0,03 66,6 60,4 - -

Гама-промені, кР

5 7,5 18,1 - з.і 29,4

10 И,7 25,1 4,8 31,9

15 16,1 37,7 5,3 56,5

"“ода 1.8 2,2 1,9 3,2

В дослідах tie вдалось встановити пітгсіх закономірностей взаємодії додаткового обробітку насіння водов з залежності від доз опромінення гама-променів. Збільшення дози опромінення цни мутагеном з 5 до 10 кР а позднанні з додатковим обробітком насіння есдоя вело до зкияеннл на 3,6/5 частоти хлорофільння змін у рослая квасолі, а подальше підвищення дози гама-променів до 15 к? підвіщувало частоту хлорофільтіх змін до 22,4^ проти 14,8% на фоні дії дози мутогена 10 кР.

Ефективність дії модифікатора ПАШ на фоні мутагені б, які вивчались в досліда^, в цілому несуттєво відрізнялась від варіантів із застосуванням яа модифікатора води. Взаємодія нітрозометіл-сечовиїш у зросгаотих когіцентраціях /0,007, 0,015, 0,0355/ і ПАЕК приводила до збільшення частоти хлорофільних змін яка складала, відповідно, 24,6, 52,1 і 56,0%.

Досліди показали, п,о основнії!,® типами хлорофільних мутацій,' індукованими мутагенами о$ а/ у сорта Харківська штамбова -

albina - . . /29,5#, striata - /35f9jS/

і viridis - /16,6%/; у сорта Перяомайська -

striata - /42.3ЯЛ viridis - /19,Ч%/ і

albina - /15,7$/.

S результаті проведених досліджень а другому поколінні було виділено ІЗ типів морфофізіояогічшх мутацій. Основна частина прояву морфофізіологічких мутацій у сорта Харківська Еггш.ібоза відноситься до мутантів із збільшеним чи скороченим вегеїаційішм :ері-одом /34,6$/, а у сорта Перзомайська - до групи мутантів із зміненою формою куца.

3.3. Успадкування ознак, індукованих хімічними мутагенами і гама-променямн, в Цд

У третьому поколінні вивчались 1168 сімей. Аналіз показав,

що загальна; частота мутацій була різною, і залежала від виду мутагенів, їх1 концентрації і особливостей сортів квасолі, які вивчались. Встановлено, що* сорти'різного походження проявляли неоднакову отупінь успадкування тих чи інших'змін, які виникли під

дією індукованого мутагенезу /тайл. ЗА У сорта Первомайська • 9 і . відмічена більш високий ступінь частоти зміЬ М2» які наслідувалися

в Мд.-в порівнянні з сортом, Харківська штамбова. Підвищення концентрації мутагена НМС з 0,007 до. 0,03# викликало зниження частоти мутацій з 73,2 до 68,2%' у сорта Первамапська і з 60,0 до 40,0% у Харківській штамбовій. Частота змін М-,, які наслідувались в Мд, в обох сортів під дією, тама-проненів характеризується зниженням частоти змін у варіанті з дозою мутагену 10 кР і збільшенням частоти змін з підвищенням дози опромінення до 15 кР. Мутаген ДЕС в концентрації 0,03% не викяи'-ав утворення спадкових змін Ир у со{.:а Харківська штамбова, які .наслідувались в поколінні Мд.

З. Вплив мутагенів на загальну частоту мутацій ^ які наслідувалися у сортів квасолі Первомайська і Харківська штамбова, /%/, 1993 р. '

Мутаген, . % :------------:---СО^ТИ---------------------

_____________________■ : Первомайська ; Харківська штамбова

____________І ’ ■ ’ - :____________________________2 Г_3-________

Контроль /без обробітку/ 12,0 20„0

НМС 0,007 ' . 73,.2 60,,0

0,015 76,б 47,1

0,03 68 „2 40,0

ДЕС 0,015 47,2 53,8

0,03 80,4 0,0

0,06 67,8 50,0

Продовження тайл. 3.

_______________І___________:___________2 :___________3_

ЕІ 0,007 96,4- 30,0

0,015 , 66.6 33.3

0,03 87,5 -

Гама-промені, кР

5 68,9 ' 25,0

Ю ' 50,0 10,0

15 , 79,2 ' 28 ,,2

ЙР0„05 М ■ 7,1

Ефективність застосування модифікаторів для додаткового обробітку насіння сорта Первомаиська залежала від виду мутагена, його концентрації, а також від використовуваного' модифікатора /табл. 4/. Із збільшенням концентрації мутагенів нітрозометілсе-човини і діетілсульфата частота мутацій у варіантах, де застосовувався додатковий обробіток водою, знижувалась в першому випадку з 72,0 до 50,0$, в другому - з 81,1 до 0. '

Зовсім інша закономірність проявлялась при взаємодії води і етнленіміна: з підвищенням концентрації мутагена з 0,007 до 0,03$ частота нутаціл які наслідувались в Н^, збільшувалась з 70,8 до 100,0/» /табл. 4/. Збільшення дози опромінення насіння гама-променями з 5 до 10 кР при використанні як модифікатора води ви-зивало різко зниження /з 58,3 до ІІ,І/-частоти успадкованих а змін. Подальше збільшення дози мутагена до 15 кР слабко відбивалось на цьому показнику. ■ .. '

Взаємодія модифікатора ПАБК з мутагенами, які вивчались, дещо відрізнялась від характеру взаємодії їх з водой. Наприклад, при взаємодії ПАБК і НМС із збільшенням концентрації мутагена у сорта Первомаиська знижувалась частота мутацій М^, які наслідувались в

ПОКОЛІННІ Му

4. Ефективність дії модифікаторів /вода і ПЛБН/ _і мутагенів на частоту змін М2» які наслідувались в М^у сорта Первомаьська, Р /%/, 1993 р. "

Мутаген, % : Без .обробітку : Обробіток : Обробіток ПАБК

_____________________:_________________________________: водою1 ': 0,04_

Контроль /без

обробітку/ 12,0 . - ’ -

НМС 0,007 73,2 72,0' 76,7

0,015 . 76,6 68,7 ■ 42,8

' 0,03 68,2 50,0 0,0

ДЕС 0,015 4 7,,2 ' 81,1 47,4

0,03 80,4 68,4 65,0

0,06 67,8 0,0 50,0

ЕІ 0,007 96,4 70 „8 82 „4 .

' С„015 66,6 83,3 . 95,2

0„03 87,5 100,0 0,0

Гама-промені, кР 68,9 58,3 34,8

• 10 ‘ 50,0 II. І ' 83 „3

15 ■ 79,2 9,0 26 „7

ЙР0,05 . 4 „8 8.3 8,6

Взаємодія ПАБК з ДЕС, ЕІ чи гама-променями приводила до

льшения частоти мутгчій М2> які наслідувались в М^, в середній концентрації або дозі мутагенів, а подальше їх підвищення знижувало, цей показник.

Всі зміни, успадковані в Мд, були систематизовані по таким виявленим ознакам: форма куща, форма насіння, довжина вегетаційного періоду, розмір насіння, забарвлення квітів і насіння, морфологічна структура рослин. Обліки показали, що основна частина

- ІЗ -

успадкованих змін у сортів Харківська штамбова і Первомайська приходиться на зміни, зв’язані з формою куца /52,1 і 51,9%/ і дозжиноп вегетаційного періода /33,8 і 33,5$/.

3.4. Мінливість кількісних ознак рослин ішгоолі в поколіннях і -'з ПІД ДІЄП індукованого мутагенезу

Оцінку мінливості кількісних ознак у другому і третьому . поколіннях, виходячи з аналізу 100 рослин обох сортів квасолі з кожного варіанту, проводили шляхом обліку показників по середній ■ арифметичній,ПОМИЛЦІ середньої І коефіцієнту МІНЛИВОСТІ. :

Дослідами встановлено, що в другому поколінні рослин сорта Первомайська дія ЮТ і гама-променів при всіх досліджуваних дозах збільщувала показники ознак "висота рослин”, "висота прикрі- •

плення нижнього боба", "відстань від землі до кінчика боба" в

1

порівнянні з варіантом без обробітку насіння /табл. 5/. Причому-, ознаки "висота прикріплення нижнього боба" і "відстань від землі до кінчика боба” знаходяться в сильній кореляційній залежное • і’і /коефіцієнт кореляції від 0,89 до 0,95/. Встановлена такоя висока корелятивна залежність мін ознака;."!, "кількість бобів" : "кількість насінин на рослині" - коефіцієнт кореляції в залежності від вида мутагена.і концентрації коливався від 0,68 до 0,92. В иалях дослідах одержана негативнакореляційиа залежність мік ознаками "виповненіііть боба" і "маса 1000 насінин" у квасолі сорта Первомайська.

Дослідженнями доказана різна реакція сортів квасолі, які вивчались, на дію НМС і гама-црОменів на показник мінливості кількісних ознак. Наприклад, дія ШС істотно на збільшувала у сорта Харківська птамбова показників ознак "висота рослин", "висота прикріплення шкшього боба". Мутагени з цілому у сорта Перво-

• Мутаген, %

Без обробітку /контроль/

НМС 0,007 ■ 0,015 0.03

Гака-промені, б 10 15

0 з н а к а

{Відстань від зем-: Виповненість :лі до кінчика ; боба, :боба, см г игр.

і Маса насіння з ; рослини, -

_____г____

: Маса 1000 насінин,

____________г______

кР

: х * 5 х ;У. % ; х ч- і х % ; х + 5 х : У. % і 5с + $ х :У. %

3.5 + 0,3 96,5 3,9 £ 0,1 14,8 19,5 + 0,9 46,3 247,8 + 2,5 9,9

4.7 ± 0,4 83,2 3,7 + 0,1 17,2 20,2 + 0,8 40,5 245,8 + 4,2 16,9

5.2 + 0,С 78,5 3,6 + 0,1 19,9 16,2 + 0,9 51,9 236,9 ± 4,2 17,2

4.7 ± 0,4 87*0 3,6 ± 0,1 18,0 17,9 + 0,8 45,5 240,9 ± 2,6 10,8

3.6 + 0,3 91,9 3,9 ± 0,1 І2?5 23,1 + 1,1 47,1 263,1 ± 3,1 11,6

4.6 + 0,4 75,3 4,0 і 0,1 16,8 19,9 ± 0,7 35,7 243,4 ± 3,4 14,0

5.3 і 0,4 67,6 3,8 + 0,1 14,4 18,6 + 0,9 51,4 238,7 ± 3,1 13,0

майська стимулювали розвиток більшої кількості бобів на рослині, них у Харківській штамбовій. •

Встанрвлено, цо в третьому поколінні рослин квасолі' сорті

ЛІОЛЯ

Пера о ка!! е ька '-д і я мутагенів слабшала, але була досить сильною для виділення генетично різноманітного вихідного матеріал:/ для практичного використання в селекції квасолі /табл. б/. Висота від землі до кінчика нижнього боба у варіантах з використанням . ІПЛС в концентрації 0,007% і гама-променів в дозах 5 і 10 кР виявилась вицоэ, ніп на необробленому контролі.

• Досить високими в цих випадках були і коефіцієнти мінливості цієї ознаки /53,7, 50,2 і 55,8%,відповідно/. Необхідно підкреслити, цо коефіцієнти мінливості таких важливих ознак як "виповненість боба", "маса насіння з рослини", "иаса 1000 насінин" у варіантах з обробітком насіння ШС і 'гама-промеї.ями в дослідах були вищими, ні» на контролі. У варіантах з використанням гама-променіа середні показник.! озі/агс "висота рослини", "висота прикріплення нижнього боба", "відстань від землі до кінчила боба" були чіщшяі, пік у варіантах з використанням, як мутагена НМС. В той же час показники, які визначавть продуктивність рослин у варіантах з застосуванням ШС в більшості випадків були вищими, нія при використанні гака-промечів.

В третьому поколінні зберігається кореляційна залежність мія ознаками "кількість бобів"-"кількість насіння на рослині" /0,95/ і "кількість бобів" - "маса насіння з іяслини" /0,92/. Аналіз показав, що коефіцієнти мінливості основних ознак рослин в третьому поколінні квасолі сорта Первомайська майже не відрізнялись від цих показників у другому поколінні. Це дає можливість селекціонерам виділяти в третьому поколінні досить лелику кількість генетично різноманітного матеріала, якнЦ відповідає сучас-

Мутаген, %

Без обробітку /контроль/

НМС 0,007

0,015

0,03

Гама-промєні, кР 5 10 15

_______;_________________Ознака__________________________________

Відстань бід оем-: Виповненість : Маса насіння з : Маса 1000 насілі до кінчика г боба, : рослини, • : кш,

боба. _____см___: ____ шт.______і__________г : ____г ____

7,1 + 0,5 63,9 3,9 * 0,1

7,6 ± 0,4 Б3,7 3,9 £ 0,1

6.9 + 0,4 54,9 3,7 ± 0,1

6.4 + 0,4 62',8 3,6 + 0,1

В,6 ^ 0,4 50,2 3,6 + 0,1

7.4 +:0,5 55,8 3,7 + 0,1

6.9 + 0,5 65,3 3,8 + 0,1

12,2 13,9 * 0,5 37,3 235,7 + 2,7 11,3

17,5 12,3 + 0,6 42,7. 243,1 ± 4,2 17,4

16,4 13,4 + 0,6 46,2 244,1 + 3,0 12,3

19.1 14,1 + 0,7 48,8 242,9 +! 4,4 18,2

17.7 12,2 + 0,6 47,0 247,1 + 3,6 І4,4

15.8 12,6 + 0,6 44,3 243,2 + 3,4 14,8

14.2 11,8 + 0,5 45,4 239,1 + 3,5 14,7

0

1

ним вимогам практичної селекції.

Використання НМС в концентраціях 0,007‘ і 0,015% істотно не міняло змісту білка в насінні квасолі /табл. 7/, а коефіцієнти мінлизості були досить низькими в порівнгаші з варіантом без обробітку насіння. В той яе пас застосування НМС в концентрації

0,03$ збільшувало середні показники вмісту білку до 26,0$, що на 3,25? більше, піп в контрольному варіанті. Вище в даному випадку був і коефіцієнт мінливості. • .

7. Мінливість змісту білка в насінні квасолі в Мд сорта Первомайська під дією НМС, 1992 р. •

Концентрація НМС, % і ________________Вміст білка_________________

________________________ : х. % : Ч х . : V. %

Без обробітку /контроль/ 22,8 • 0,3 И.4

0,007 . . 23,0 0,3 11,5

0,015 21/: 0,2 10,6

0,3 ' 26,0 0,4 . 14,3

Таким чином, дослідами доказано, що обробіток насіння НМС в концентрації 0,03$ дає можливість виділення виСокобілковпх форм квасолі •

3.5. Характеристика виділеїшх мутантних форм квасолі

Дослідження показали, що більшість змін, встановлених з М^ зберігається і в Мд. Нами відібрана велика кількість мутантів, які чітко відрізнявться від вихідного матеріалу-поліпшеними показникам по цілому ряду господарчо цінних ознак. На наау думку виділені форми мають певний теоретичний і практнчклй інтерес з точки зору використання їх для фізіологічних досліджень квасолі і селекційних цілей.

Відібрані форми мутантів з поліпшеним показником "відстань від землі до кінчика боба", який під дією мутагенів коливався в дослідах від 9,8 до 14,2 см, що на 21—7555 вище, нік в контроль- ' них /необроблених/ варіантах.

Велику групу мутантів складають виділені форми з високими показниками елементів продуктивності рослин, зокрема, "масою насіння з рослини", Так, при масі насіння з рослин на контролі

19,6 г у виділених форм квасолі цей показник дорівнював 22,6-

25,9 г, або на 15,3-27,0$ вище. Як відомо, продуктивність рослин квасолі в значній мірі залежить від величини такого показника як "виповненість боба". Нами виділені форми з величиною цього показника '4,0-4,8 при 3,3 на контролі. Виділена група мутантів з підвищеним вмістом білка в насінні /в межах 25,3-28,6# при показнику на контролі 24,З^С Ряд одержаних мутантів мають комплекс господарчо цінних ознак.

ВИСНОВКИ

1. Обробіток насіння квасолі сортів Харківська штамбоза і Первомайська хімічними /нітрозометіл сечовина - ШС, діетілсуль-фат - ДЕС, етіленімін - ЕІ/, або фізичними /гака-промені/ мутагенами, а такок комплексно їх застосування з модифікаторами /ПАЕК або вода/ сприяє виникненню у рослин великого спектру спадкових змін, в зв'язку з чим ці прийомі є дуже ефективними дл:. одержання

великої різноманітності вихідних форм цієї культури для використання в практичній селекції.

2. Встановлено, що сорти квасолі різного походження неодца-ково реагують на обробіток їх насіння мутагенами.

3. Рослини квасолі сорта Харківська штамбова наділені більш високою в порівнянні з сфртом Первомайська чутливістю до дії як

хімічних, так і фізичних мутагенів при всіх дозах і концентраціях, що вивчались в дослідах. .

4. З підвищенням концентрацій хімічних мутагенів /в медах вивчених в дослідах/ у сорта Первомайська звільнюється виживає-мість рослин, а у сорта Харківська штамбова, навпаки, воп помітно знижується.

5. По ступіню збільшення вражаючої дії на рослини сорта ' Первомайська вивчені мутагени розташувались в такому порядку:

НМС - гака-промені - ДЕС - ЕІ; у сорта Харківська штамбова: гама-,пломені - НМС - ДЕС - ЕІ.

6. Додатковий обробіток насіння модифікаторами /вода, ПАЕК/

знижує у обсг сортів квасолі схожість, але підвищує вижі.заємість і фертильність рослин. .

7. Частота хлорофільних і морфофізіологічних змін в Мі у обох сортів квасолі збільшувалась по мірі підвищення концентрацій •

і доз мутагенів. При цьому, аСзолю.’ні показніші частоти цих змін

у сорта Первомайська були істотно вищими, ніж у сорта Харківська птамбоза '

8. Додатковий обробіток насіння модифікаторами - водою чч ПАШ підвищував в !.!g частоту хлорофільних змін, викликаних мутагенами, які вивчались в' дослідах. Основними типами хлорофільних мутацій в Mg у сорта Харківська штамбова є: аіьіпа - 29,5, otriata - 35,9$ і viridi3 - 16,6; у сорта Первомайська striata - 42,3%, vlridis - 19,7% І albir.a' • 15,7%.

9. В Hg виділено ІЗ типів корфофізі ологічних мутацій. У сорта Харківська штамбова основна їх частина відноситься до мутантів з подовженим чи укороченим вегетаційним періодом /34,6%/, а у сорга Первомайська найбільш високий процент мутантпх форм /34,1%/ ■припадає • на групу мутантів із зміненою формою куща.

10. У обох сортіб квасолі встановлено широкий спектр успадкування в Мд. Рівень успадкування в Мд окремих ознак в досліді різний і залежить від біологічних особливостей сорту., види мутаген , його концентрації або дози.

11. Відмічено збільшення частоти змін в Мд у сорта Первома-йська в порівнянні з цим показником у сорта Харківська штамбова.

12. Збільшення концентрації нітрозометилсечовини викликає зменшення частоти ЗМІН в' Мд в обох вивчених сортів квасолі.

13. У варіанті з обробітком насіння ДЕС в концентрації 0,03/2 у сорта Харківська штамбова відмічена відсутність успадкованих ЗМІН В ПОКОЛІННІ Мд.

• 14. В досліді виявлені шість груп успадкованих в Мд обома

сортами змін, куди входять зміни, які стосуються форш куща, форми насіння, довпини вегетаційного періоду, розміру насіння, забарвлення квітів і насіння, морфологічної структури рослин. Основна частина успадкованих в Мд змін у сорта Харківська штамбова ' /52,1?/ і у сорта Перпомайська /51,9^/ приходаться на зміни, пов’язані з формою куща. ’

15. Вивчення мінливості кількісних ознак в 1.!г> показало, що дія мутагенів НМС і гама-промені’в у всіх дозах, що вивчались, збільшує у рослин квасолі сорта Первомаііська показники ознак "висота рослин", "висота прикріплення нижнього боба", "відстань від землі до кінчика нижнього боба". .

75. Встановлені високі кореляційні зв’язки між такими озна-' ками, як "відстань від землі до кінчика боба" і "висота прикріплення нижнього боба" /коефіцієнт кореляції від 0,89 до 0,95/, а . також між ознаками "кількість насіння на рослині" і "кількість бобів на рослині" /коефіцієнт кореляції 0,89- 0,92/. .

17. В третьому поколінні рослин квасолі сорта Первомаііська

після

..дія мутагенів нітрозометілсечовши і гама-гтюменів слабсала, але

все 73. була досить сильно» для виділення генетично різноманітного вихідного матеріалу для практичної селекції. '

10. Використання нітрозометілсечовини для обробітку насіння квасолі сорта Перзомайська з концентрації 0,007 і С,0І5^ істотно не змінювало вмісту білка в насіїпіі рослин 'другого покоління.

В той ке час застосування НМС з концентрації 0,03^5 забезпечує збільшення цього показника до 26,0% проти 22,8% на необробленсму контролі.

ПРОПОЗИЦІЇ ДЛЯ СЕЛЕКЦІЙНОЇ ПРАКТИКИ '

1. Для ОДе^.ГШПЦІ цінного зихідного для селекційної роботи матеріалу квасолі слід використовувати такі хімічні мутагени в концентраціях:.

а/ на сорті Харківська етамбова: К'С - 0,007%, ДЕС - 0,015# і ЕІ. - 0,015#;

б/ на сорті Перзомайська: В'С - 0,015#, ДЕС - 0,03$ і ЕІ - 3,007?.

Обробіток насіння обох сортів гамп^промснямл доцільно проводити в дозі 15-кР. ' ’ _

2. Для одеряошя білї-я шрокого спектру успадкованих змін у рослин квасолі необхідно поєднувати застосування мутагені? з додатковим'обробітком насіння модифікаторами - параамінобензойнея кислотоа або звотаШіою водою, іїайбільп висока частота успадкованих змін в Мд /100#/ у сорта Перзомайська .досягається прк комбіновано^ обробітку насіння мутагеном ЕІ з концентрації 0,032 і модифікатором водою. При використанні як модифікатора ПАШ додатковий обробіток слід проводити на фоні мутагену. ЕІ в концентрації 0,015%, де .досягається досить висока /95,2#/ частота успадкованих а.М3 змін.

3. Селекційним установам рекомендуемо включити в колекції

для вивчення і використання в практичній селекційній роботі одержані нами такі мутанти: ' ■

т по ознаці "відстань від землі до кінчика нижнього боба"-Юрб, 779, 1080, 972, 575, Т06І, 1053, 1072;

- по ознаці "маса насіння з рослини" - ЮЗІ, 972, 1082, 1034, 1057 . - по ознаці "виповненість боба"- 1032, 1066, 1080,97Г, 951, 190,

1070, 1082, ІОбї, 1052г . ■ ,

- по ознаці Рвмісг білку в насінні" - 440, 900 , 587, 325 , 2010,

1034, 976; ' ' .

- по ознаці "маса 1000 насінин" - 440, 325, 733, 878, 788, 847,

2010,-976,' 1034. .

4. Для індукування вихідного матеріалу-з підвищеним вмістом білку в насінні квасолі рекомендується використовувати для обро-

' бігку -мутаген НМС в концентрації 0,03$.

■ Список праць, опублікованих по темі дисертації

І, Будьоиий В.Ю. Використання експериментального мутагенезу для створення вихідного матеріалу в селекції квасолі //Наукові основи ведення сільського господарства України в сучасних умовах: Тез.допов.конф.молодих вчених та. спеціалістів. Чабани,1994. ,

Ч. І. С.ЗІ. . .

■ . » • . •

. 2. Буденний В.Ю. Влияние химических и физических мутагенов

на рос? и развитие фасоли в первом поколении // Селекционногенетические и биотехнологические приемы повышения продуктивности с.-х. растений: Сб.науч.трі / Харьк.гос.вграр. у-т.' Харьков, 1994,

С. 48-54. . .

3. Буденный В.Ю. ,Проскурник Н.В.Изменчивость количественных ' признаков растений фасоли под действием индуцированного мутагенеза Сб.научн.гр. /Харьк.гос.вграр. у-г.,Харьков, 1995, С.2. .

Budeny V.J. !Cho croation of bccininE naterial Tor haricot aclcction vith help to the chenical nutagcnQ3, gonna raya end nodifiero,, ’ '

5310 dissertation for tho candidate of Aericultui'al Sciences decree on tho speciality 06.00.05 — Selection ana Seed-breadin';. Inatituto of Plant-breading noned after 7.J .Jurjev, Kharkov, ' 1995.

Bio author cliov/cd the reaulto of• threo-yeara field lnvos-ticntiono. •

. Ihe lnfraenco of chenical / nltrocomethylurca - KMtJ, diethy-leaulfito - DES, ethylencimin - EX/, phyaicalo/Gonna rays/, nutagcnec, their conccntrationa and doze a end modifiers v.'ator/ vaa cctablloiicd on the haricot plant variation of tho Pcrvorsayal; and Kharkov trunk l:.aidQ in tho Mj. Eho character of variation and inheritance of tho haricot abilJtlea wao studied in tho H2 and Mj. .

Elio noot efficiency concentration and doaoc of the rr.uta-£cnco vj; 3 eutabllohcd. .

Tho different natorial woo achieved for t^c now hole fora haricot kinds colection..

She valuablo nutant fomo v/ith higher production and protein content, dlatance from soil till pod attaching, pica of ono plant seedo, aeedpoda fullneaa and naaa of 1000 oeodo vraa indicated. • ■

General v;ordo: haricot, mtaceno, nodifier, concentration, variation, nutant, induction, inheriteneo, nrutaccnc-io.

K

Буд<...ный 3.13. Создание исходного материала ;.ля селекции фасоли с помощью- химических мутагенов, гамма-лучей и модификаторов. . ‘

Диссертация на соискание ученой степени кандидата с.-х наук по специальности 06.СО.С5 - селекция и-се:чгно.9одсп>о, институт’ растениеводства им. В.Я.Юрьева, 1995 г.

Представлены результаты трехлетаих полевых исследований автора. ■ ’ . 1

Установлены закономерности влияния химически* /нитрозометил-мочевина /НММ/, диэтилсульфат /ДЭС/, атиленимин /Э'Л/ и Физических /гамма-лучи/ мутагенов, их концентраций и доз, а также модификаторов АГАБК , вода/ на изменчивость растений фасоли в сортов Первомайская и Харьковская ытамбовая. 'Изучен характер изменчивости- и наследования хозяйственно ценных признаков в М2 и М^. Установлены наиболее эфйективвые концентрации’ и дозы мутагенов.

■ Получен разнообразный исходный материал для селекцтг нових ■ штамбових сортов фасоли. Выделены комплексно ценные формы мутантов с Повышенной продуктизн остыо и содержрчие.ч белка, высотой прикрепления бобов, кассой семян с растения, выполненностью боба, массой 1000 семян. •

• Ключові слова: лсвасоля, мутаген/модифікатор, концентрація, Мінливість, мутант, 'індукування , спадковість : , мутагенез, селекція, _

Відповідальний за випуск

каипилаг біологічних наук М.Р.Козаченко

Вілпис.ло друку 28.П.55. Формат 60 х 84І/Т6. 0бсяг:1,0 ум.-друк.орк..' Т.С) обл.-в^л.арк. Типаж 100. Замовлення 364 . .

Дільним/з оперативного друку УЛДУ