Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Создание исходного материала для селекции люцерны на устойчивость к природному комплексу солей в почвах Киргизской ССР

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Создание исходного материала для селекции люцерны на устойчивость к природному комплексу солей в почвах Киргизской ССР"

ВСЕСОЮЗНАЯ ОРДЕНОВ ЛЕНИНА II ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК им. В. II. ЛЕНИНА

ВОСТОЧНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

Казахский научно-исследовательский институт земледелия им. В. Р. Вильямса

Па правах рукописи

УДК (533.31/575.2/:631.527:631.48

Тургунбаева Бегай Абдыразаковна

СОЗДАНИЕ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ ЛЮЦЕРНЫ НА УСТОЙЧИВОСТЬ К ПРИРОДНОМУ КОМПЛЕКСУ СОЛЕЙ В ПОЧВАХ КИРГИЗСКОЙ ССР

Специальность — 06.01.05 селекция и семеноводство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Алма-Ата 1990

Диссертационная работа выполнена во Всесоюзном ордена Тру-доеого Красного Знамени научно-исследовательском институте кормов им.В.Р.Вильямса в 1986-1989 гг.

Научный руководитель - доктор биологических наук

В.В.МАЗИН

Официальные оппоненты: доктор биологических: наук

И.Р.РАХИМБАЕВ

кандидат сельскохозяйственных наук Г.Т.МЕЙРМАНОВ

Ведущее учреждение - Всесоюзный селекционно-генетический

институт

Защита диссертации состоится "_"_1990 г.

в "_" часоЕ на заседании специализированного Совета

К 020. 39.01. по присуждению ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук в Казахском научно-исследовательском институте земледелия им. Е.Р.Вильямса.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан: "_"___1990 г.

Отзыеы на реферат /в двух экземплярах, заверенные печатью/ просим направлять по адресу: 483144, Алма-Атинская область, Кас-келенский р-н, п.Алмалыбак, КазНИИЗ, Ученому секретарю специализированного совета.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат с.-х. наук,

С.Б.РАМАЗАНОВА

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Площадь пахотнопригодных земель Киргизии небольшая /1330,7 тыс.га/ и приходится на межгорние замкнутые и полузамкнутые впадины. Около 68^ пахотных земель засолены и в связи с этим они частично или полностью выпадают из сферы сельскхозяйственного производства. Кормовые культуры занимают около 4СЙ посевных площадей Киргизии, причем более 20% - люцерны. Незасоленые земли заняты в осноеном техническими культурами, а кормовые культуры приходится выращивать на малопродуктивных засоленных почвах. Широкое распространение засоленных и солонцеватых почв в Киргизии приводит к значительно^ недобору урожаев возделываемых на них сельскохозяйственных культур. Так, на слабозасолен-ных почвах урожайность большинства культур, в том числе люцерны, снижается на 10-20$, на среднезасоленных на 20-50,5. На силыгоза-соаленых почвах потери урожая составляют 60-80$, а на солончаках без мер . коренного их улучшения получить какой-либо урожай не удается.

Развитие животноводства республики диктует необходимость увеличений.. производства кормов и расширения посевных площадей кормовых трав за счет использования засоленных земель. В связи с этим приобретает актуальность создание солеустойчивых форм люцерны.

Цель и задачи исследований. Целью исследований является создание нетрадиционными методами форм люцерны, устойчивых к комплексному хлоридно-сульфатному почвенному засолению.

Для получения солеустойчивых форм люцерны необходимо было решить следующие задачи:

~ провести в лабораторных условиях сравнительную оценку со-леустойчивости ряда среднеазиатских сортообразцов люцерны;

- дать сравнительную характеристику различные .мгтаммоп по их способности к росту и морфогенезу на питательной среде;

- создать селективный фон и выделить перспективные линии с высокими ростовыми и регенерационными показателями;

- дать хозяйственно-биологическую оценку растений-регенеран-тов и оценить их на устойчивость к хлоридно-сульфатному засолению почвы.

Научная новизна работы. Впервые в стране проведена работа по клеточной селекции на устойчивость к комплексному хлоридно-сульфатному засолению почеы. Выделены сортообразцы, отличающиеся наибольшим числом генотипов с повышенной устойчивостью к засолению.

Для увеличения частоты изменчивости в клеточных популяциях ис пользовано ультрафиолетовые облучение, в результате чего повышался выход клеточных популяций, устойчивых к комплексу солей. Модифицирован состав питательной среды и подобраны условия культивирования для индукции эмбриогенеза у клеточных линий, прошедших отбор на селективном фоне.

Практическая ценность работы. На основе методов клеточной селекции с применением ультрафиолетового облучения получены формы люцерны, устойчивые к повышенному природному хлоридно-сульфатно-му заоолению /3,2$/. Разработаны рекомендации по клеточной селекции для создания солеустойчивых форм люцерны.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на четвертой Всесоюзной научной конференции молодых ученых и аспирантов по актуальным проблемам кормопроизводства /Москва, 1988 г»/; на четвертой республиканской- конференции молодых ученых и специалистов "Интенсификация агропромышленного производства в современном этапе" /Баку, 1988 г./; на Международной конференции "Биология культивируемых клеток и биотехнология" /Новосибирск, 1988 г./; на конференции "Применение биотехнологии в животноводстве, растениеводстве и ветеринарной медицине" /Ленинград, 1988 г./; Конкурсе научно-технических разработок молодых ученых и аспирантов ВНИИ кормов им.В.Р.Вильямса /Луговая, 1988 г./»' на Всесоюзной конференции "по генетике соматических клеток в культуре, посвященной памяти Н.И.Шапиро /Звенигород, 1989 г./; на Республиканской конференции молодых ученых "Молодые ученые сеольскоцу хозяйству Казахстана'/ Алма-Ата, 1990 г./ и Научно-технических Советах селекционного центра НПО "Корма" /1986-1990 гг./.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на Щ страницах машинописного текста, состоит из введения, шести глав, выводов и содержит 21 таблиц и 26 рисунков. Список использованной литературы включает 202 наименований, в том числе 100 на иностранных языках.

- 3 -

УСЛОВИЯ И МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводили б 1986-1989 гг. в лаборатории биотехнологии и клеточной селекции ВНИИ кормов им.В.Р.Вильямса по заданию 0423.05.Н I. целевой общесоюзной научно-технической программы 0.51.04. Отдельные этапы работы были выполнены в следующих местах: аминокислотный анализ в лаборатории зоотехнических оценок кормовых трав ВНИИ кормов под руководством Ф.В.Воронко вой, цитологический анализ в лаборатории цитогенетики ВНИИ сельскохозяйст«1 венной биотехнологии под руководством В.Д.Туркова и Г.А.Шелепи-ной, химический анализ почв в лаборатории солеустойчивости Институте физиологии растений АН СССР.

Растения Еыращивали в фитотронно-тепличном комплексе, в сосудах на вегетационных площадках. Растительный материал культивировали в климатических камерах и на светоустановках с лампами ЛД-20. Освещенность и температуру варьировали в зависимости от условий опыта. Работы по изолированию эксплантов и манипуляции, в период культивирования изолированного материала проводили в стерильных боксах ВАХ-КОСН.

Для исследований использовали среднеазиатские сорта люцерны <JUtdic<xcjo Jati&t: Токмакская местная, Хивинская местная, Береке, Пишпекская, клон - 124, дикорастущий вид люцерны Тянь-Шаньская /M.T&ianift&hiia, /, Сравнительную оценку солеустойчивости сорто-образцов проводили по методике ВИР /1974/.

Для получения каллусных и суспензионных культур, а также растений-регенерантов применяли методику А.В.Мезенцева /1980/. В качестве мутагена использовали УФ - облучение при экспозиции 3 ч. при длине волн 304 - 410 нм.

Селективный фон создавали путем добавления в основную пита -тельную среду различных концентраций смеси солей /Miii t //a^SO^ /. Отбор растений-регенерантов проводили в условиях селекционно-тепличного комплекса, в сосудах с засоленной почвой /содержащей 1,7 $Оч*~ и 1,5% из совхоза Беш-Терек Московского района Киргизской ССР. Хозяйственно- биологические особенности устойчивых растений-регенерантов изучали по методике ВНИИ кормов /1985/.

Цитологический анализ проводили в соответствии с методикой З.Д.Туркова, Г.А.Шелепиной /1988/. В вегетационных опытах исполь-[—831

зовали методы З.В.Журбицкого /1968/. Аминокислотный анализ проводили по методике А.С.Тимошенко и В.П.Кришенко /1980/, методическим указаниям ВНИИ кормов /1985/. Анализ почв проводили по методике Е.В.Аринушкина /1962/. Математическую обработку данных исследований осуществляли методом дисперсионного анализа /Доспехов, 1979/.

Условные обозначения: Модифицированная среда Гамборга В^ МВ^

Среда для каллусогенеза: МВ^ + 8 мг/л кинетина + 8 мг/л 2,4 Д + 0,4 мг/л НУК М^

Среда для получения суспензии: МВ5 +0,5 кинетина +0,5 мг/л 2,4 Д М2В5

Среда для получения эмбриоидов: МВ§ +0,2 мг/л ВАЛ Среда для выращивания почек, эмбриоидов, а также проростков: 1/2 МВд

Среда МВ5 +0,1 мг/л кинетина М^Вд

Среда МА + 0,1 мг/л кинетина + 0,4 мг/л 2,4 Д М^В^

Селективная среда, содержащая комплекс солей: М2В5 + комплекс солей НаМ- и Д^^у (1,0; 1,5; 2,0%) М2В5+КС

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Сравнительное изучение устойчивости сортообразцов люцерны к различным типам засоления.

Кал предварительный этап клеточной селекции проведено сравнительное изучение сортообразцов люцерны путем проращивания семян в присутствии различных-концентраций хлористого натрия, сульфата натрия и их смеси. Выявлено, что на всхожесть семян, рост и развитие проростков у большинства изучаемых сортообразцов низкие концентрации хлористого натрия /до 0,42$/ оказывают слабое стимулирующее влияние, а высокие - ингибирующее. По количеству проросших семян сортообразцы люцерны в порядке снижения солеус-тойчивости к хлориду натрия распологались следующим образом: Лишпекская, клон - 124, Береке, Токмакская местная, Хивинская местная, Тянь-Шаньская; по массе проростков: клон-124, Пишпекска Береке, Хивинская местная, Токмакская местная, Тянь-Шаньская.

Сульфат натрия оказывает более сильное токсическое действие чем хлористый натрий на всхожесть семя, рост и развитие пророст

1-831

ков люцерны, В порядке снижения устойчивости к сульфату натрия сортообразци распологалисъ следа/гадим образом: по всхожести семяи-Пишпекская, Хинягская местная, Береке, Тяиь-Шаньская, Токмакская, местная, клон - 124. По массе проростков - Береке,'Пишпекская, Тшь-Шоньская, Токмакская местная, клон - 124, Хивинская местная.

Смесь солей в основном для всех сортообразцов люцерны оказывает одинаковое влияние до концентрации При более высоких: концентрациях всхожесть семян, рост и развитие проростков инги-бируются, В порядке снижения устойчивости к смеси солей сортообразци люцерны располагались следующим образом: по всхожести семян - клон 124, Шкнпекская, Тгнь-Шаиьская, Береке, Токмакская местная, Хишшскаг местная. По массе проростков - Тянь-Шаньская, клон Т24, Пиещекская, Береке, Токмакская местная, Хивинская местная. Таким образом, в результате проведенного анализа выделены из набора ценных сортов люцерны отличающиеся повышенной устойчивостью к засолению /Береке, клон - 124, Пншпекокая/.

Отбор линий люцерны по росту, регенерации и устойчивости к тлориднонгульфатноцу засолению.

Каллусные штаммы, полученные из пкеплаитов различные сортообразцов люцерны, значительно различались по морфо-^изиодогшгоским показателям. Исследованные сорта люцерны различались по количеству аксплантантов способных к каллусогенезу. Так, у клона 124 все экспланты* были способны к каллусoreнезу, в то время как у Хивинской местной - 98Й, Токмакской - 94%, Береке - 89,^. Следовательно, по интенсивности каллусогенеэа сорта люцерны расположились следующим образом: клон 124, Хивинская местная, Токмакская местная, Береке.

Наибольшим количеством интенсивно растуа'ж каллусных штаммов, образушик эмбриогенную ткань, отличался сорт Береке. Выявлено, что исследуемые сорта люцерны различались по индексу роста каллусных штаммов, который возрастал от 3,2 у сорта Хишиская местная до 3,8 у сорта Токмакская местная и 4,9 у сорта Бэреке.

Наибольшим индексом роста /Ир/ характеризовались каллусные штаммы сорта Еереке. Максимальное значение отмочено у Б-ICO /И= 9,0 + 1,1/ и Б-180 /Ир= 7,0 + 0,4/, а минимальное у Б-2 /1^= 2,6 + 0,4/. В связи с этим коэффициент вариации индекса роста у сорта Береке «ил самым высоким /У - 36,С/.

Индекс роста каллусной ткани сорта Токмакская местная был значительно ниже. Максимальное его значение отмечено у каллусной культуры Т - 99 /Ир= 5,4 + 0,5/, а минимальное у Т - 47 /Ир = 1,5 + 0,2/. Коэффициент вариации этого показателя был также ниже, чем у сорта Береке / V = 27,4$/.

Генотипы сорта Хивинская местная характеризовались еще меньшим индексом роста. Максимальное его значение было у каллусной ткани Х-1 /Ир=4,8 +0,4/, а минимальное у X - 9 /Ир= 2,5 + 0,3/. Коэффициент вариации этого показателя-у люцерны Хивинская местная был наименьшим / V = 13,7/.

Результаты исследований показали, что сорта люцерны значительно различаются по способности к эмбриоидогенезу /табл.1/. Наибольшее число эмбриоидов /19,2$/ образовали генотипы сорта Береке, далее следуюет генотипы сорта Токмакская местная /11,2%/ и Хивинская местная /2$/. Из 200 исследованных эксплантов люцерны клона 124 ни один не образовал эмбриоидов в условиях нашего эксперимента.

Таким образом, по способности к эмбриоидогенезу исследованные сорта люцерны располагаются в следующем порядке: Береке, Токмакская местная, Хивинская местная.

Таблица I

Регенерационная способность различных сортов люцерны в каллусной и суспензионной культуре.

'Количе- !Способность к эмбриоидогенезу

. iстео )-;-

Сорт !каллу- 'в каллусной ! в суспензионной культуре

¡сов, % ¡культуре , нормальные-.аномальные

! !шт. ! % ! шт 1 С ! /О

Береке 89 48 19,2 38 : 15 15,2 : 6

Токмакская

местная 94 29 11,2 24 : 9,6 10 : 4

Хивинская 98 4 2,0 3 : 3 1,5 : 1,5

местная

Установлено, что регенерационная способность генотипов в значительной степени зависит от условий культивирования. Наибольшое число генотипов, образующих регенеранты, отмечено в каллусной культуре на агаризованной питательной среде / табл. I. /.

Следовательно, для проведения работ по клеточной селекции можно использовать как каллусную, так и суспензионную культуры.

Исследованные каллусные ткани значительно различались по способности к эмбриогенезу в пределах одного сорта. У сорта Береке этот показатель /количество эмбриоидов шт, в I мл среды/ изменялся в довольно широких пределах от 6,0 + 0,8 у каллусной культуры Б - 222 до 155,0 + 5,6 у Б - 189 и Б - 25. Причем высокие индексы роста не всегда совпадали с высокой эмбриогенной способностью. Так, каллусная культура Б - 160, имеющая высокий индекс роста / Ир = 9,0 + 1,1/, образовали всего 25,5 + 3,4 эмбриоидов е I мл, и наоборот, каллусная культура Б - 189 с относительно невысоким индексом роста /6,2 + 2,0/ отличалась очень высокой эмбриогенной способностью /155,0 + 5,6 шт, эмбриоидов в I мл/.

Аналогичная закономерность наблюдалась у сорта Токмакская местная и Хивинская местная.

В результате проведенной работы были выделены перспективные клеточные линии люцерны, сочетающие высокий индекс роста и высокую регенерационную способность /табл. 2/, которые были отобраны для дальнейшей работы по клеточной селекции на устойчивость к хлоридно-сульфатному засолению.

Действие смеси солей сульфата и хлорида натрия на каллусные культуры люцерны изучали на клеточных линиях разных сортов люцерны , отобранных по индексу роста и регенерационной способности. Исходя из этого, 23 линии люцэрны сортов Береке., Хивинская местная и Токмакская местная, обладающие высокими ростовыми и реге-нерационными показателями, оценивали по интенсивности роста на средах, содержащих концентрации хлорида и сульфата натрия - от 0,14?о, до- 2,52^ /в соотношении 1:1/ при осмотическом давлении питательной среды от I до 12 атм. Контролем служила основная среда MjB^ без добавления солей.

Результаты исследований показали, что разные генотипы люцерны одного и того же сорта неодинаково реагируют на засоление. Например, у сорта Береке более устойчивой к действию смеси хлорида и сульфата натрия оказалось каллусная культура Б - 84, v-нее устойчивой Б - 15, а каллусная культура Б - 160 оказалась абсолютно неустойчивой к засолению.

Таблица 2

Линии, отобранные по индексу роста и способности к эмбриогенезу для клеточной селекции

Клеточ- 'Индекс •Количество

Сорт ная линия •роста ■ !эмбриоидов I в I мл ( •Результаты опыта !

Еереке Б-25 6,0+0,3 155,0+5,6 Находится в коллекции

Б-84 6,6+0,3 72,0+5,0 Утеряна регенерационная способность

Б-180 7,0_+0,4 130,0+4,3 Находится в коллекции

Б-189 6,2+2,0 155,0+5,6 Получены растения-реге-

. неранты

Токмак- Т - I 4,1+0,4 46,0+3,1 Утеряна регенерационная

ская способность

местная Т-9 4,7+0,4 44,0+3,2 Утеряна регенерационная способность

Получение и оценка растений-регенерантов по хозяйственно-ценным и биологическим показателям

Обработка клеточных суспензий люцерны УФ-лучами. С целью повышения изменчивости клеточных популяций под действием физического мутагена была выбрана линия Б-189, отличающаяся наиболее высокой регенерационной способностью. Для излучения мутагенного воздействия ультрафиолетового облучения использовали суспензии, содержащие не менее 800 тыс.клеток в I мл с жизнеспособностью не ниже 85-95Й. Если в суспензии имелись агрегаты, то их предварительно отделяли фильтрованием через металлическую сетку. Гомогенные клеточные суспензии разливали по 15 мл в чашки Петри в асептических условиях и размещали на расстоянии 20 см от источника облучения с длиной волны 304-410 нм. В результате предварительного анализа выбрана экспозиция УФ-облучения 3 ч. После облучения клетки промывали питательной средой /рН=5,8-6,0/ в асептических условиях и определяли их жизнеспособность /табл.3/.

_ д _ Таблица 3

Влияние облучения на жизнеспособность и эмбриогенную способность клеточной линии Б-189

Время

¡Количество жизнеспособ-!Количество эглбриоидов в 1 мл ?! них клеток в 1 мл !

I шт : % ! шт : 10

Без облу-

чения

/контроль/ 90 ± 1,6 100,0 134 ± 3,5 100,0

1 ч 86 ± 1.4 95,5 152 ± 5,6 113,0

2 ч 71 ± 2.1 81,0 76 ± 4,1 56,0

3 ч 64 ± 3,9 71,0 38 ± 2,5 26,0

4 ч 30 ± 2,6 33,0 эмбрлогенная -

ткань

Подбор селективной питательной среды и условий культивирования. В качестве основной питательной среда использовали среду Гамборга /МВ^/. .Цля создания селективного фона в среду МЗ^ добавляли различные концентрации сульфата и хлорида натрия в равшх соотношениях по осмотическому давлению. После облучения прош-тые клетки /предварительно определив их жизнеспособность/ переносили на селективную питательную среду. Отбор вели двумя методами. Первый метод: обработанную мутагеном суспензию переносили на селективную среду, содержащую смесь солей, в концентрации 1,5 % ДЬВ5 КО - 1,5/. Второй, метод: обработанную мутагеном суспен-з:т переповали на свежую среду "¿2%» после восстановления плотности до 600-800 тыс. клеток в 1 мл ее пассировали на селективную среду, содержащую смесь солей в концентрации 2#/М2в5 КС-2,0/ С целью проверки реганерациопной способности клеточных линий перед каждым этапом селекции часть суспензии пересевали на среду для эмбриогенеза.

Для улучшения состояния суспензии после многоэтапного отбора мы культивировали ее в течение месяца на среде 1.1-В^. Состояние суспензии при таких условиях культивирования улучшалось: она имела светло-желтую окраску, высокую плотность, содержала мелкие агрегаты. Суспензию пересевали на среду МдВ^ для эбриоге-1-831

неза. Полученные эмбриоиды и змбриогенную ткань культивировали /1-2 раза / на среде МдВд. После появления корней и листьев пе~-ресевали на среду ^Вд или на среду М^Вд и культивировали в течение 2-3 месяца до образования хорошо развитой корневой системы, листьев и стеблей. Затем растения-регенеранты переносили в почву.

Таким образом, в результате многоступенчатого культивирования с применением физического мутагена получена клеточная линия / БУ-189/ выдерживающая 1,5% - ное хлоридно-сульфатное засоление а также растения-регенеранты из этой линии.

Биоморфологическая характеристика солеустойчивых растений-регенерантов. Растения-регенеранты, полученные из солеустойчивых клеточных линий, размножали микрочеренкованием. Затем их пересаживали в сосуда с засоленной почвой. В условиях селекционно-тепличного комплекса влажность почвы поддерживали на уровне 60% от полной влагоемкости. В качестве контроля высаживали рао-тения-регенерантк, не прошедшие отбор в селективных условиях»

Из всех растений-регенерантов солеустойчивого клона БУ-189, высаженных в сосуда с почвой, содержащей 1,7$ ЗО^-, и 1,5 % выжило 40$ растений. Регенеракты, полученные из ноотселек-тированной лиши Б-189, в этих условиях полностью погибли. Наблюдения за растениями -регенерантами вели до образования семян, данные приведены в таблице 4.

Содержание свободных аминокислот в вегетативной массе солеустойчивых растений-регенерантов люцешр БУ-189.Установлено, что содержание свободных аминокислот в вегетативной массе реге-нерантов из клона БУ - 189 по сравнению с растениями исходного сорта Береке, как правило, возрастает при выращивании их как на незасоленной, так и засоленной почве. Такая закономерность подтвердилась в отношении соеднений групп аспарагиновой кислоты: лизина, изолейцина, треонина, метионина. Так, на незасоленной почве содержание аспарагиновой кислоты в солеустойчивых регенерантах люцерны по сравнению с исходными растениями возросло в 2, 9 раза, а на засоленной почве - в 3,3 раза. Еще в большей степени возрастало содержание аспарагина: на незасолен-

1-831

- 11 - Таблица 4.

Характеристика хозяйственно-ценных признаков устойчивых растений-регенерантов

Показатель

Растения-регенерантн БУ-18Э ! Исходный

-!сорт Береке

на засоленной!на незасолен- !иа незасолеи-

почве ! но Я почве ! !ной почве !

Высота растения,см 44,5 + 2,8 62,3 + 1.9 104,0 + 13,0

Зеленая масса 1 рас-

тения, г. 9,9 + 0,7 20,8 + 2,5 100,0 + 20,0

Количество соцветий

на 1 стебле, тт. 5,6 + 0,4 17,0 + 0,4 20,0 ± 6,0

Количество стеблей

в кусте, шт 6,0 + 0,7 15,3 + 0,4 35,0 ± 3,3

Фертилыюсть пыль-

IV Л 83, е 3,3 91,0 + 2,0 79,0 + 5,1

Сйор семян с 1 рас-

тения, г. 0,4 + 0,2 1,4 0,2 2,0 + 0,1

Масса 1000 семян,г. 1.7 + 0,2 1,7 £ 0,2 2,1 + 0,1

Количество щуплых

семян $ 22,0 ± 5,3 10,5 + 1.2

ной почве в 8,4 раза, а на засоленной - в 9,3 раза. Значительно возрастало также содержание треонина - соответственно в 3,4 и 3,9 раза.

Аналогичные изменения наблюдались по содержанию соединений групп глготаминовоЗ кислоты: аргинина, пролика :г глготамина. Содержание глютаминовой кислоты в соле,устойчивых регенерантах люцерны возросло в 1,2 раза по сравнению с исходным:! растениями и несколько увеличивалось под влиянием засоления / в 1,3 раза/. Количество глютамииа в солеустойчивых регенсрантах на незасолен-ной почвз возрастало почти в 4 раза, а на засоленной - в 3 раза. Содержание аргинина в солеустойчивых регенерантах превышало исходны 3 уровень /в 1,3 раза/, но под влиянием засоления этот показатель снижался / в 0,2 раза/. Существенные изменения в аминокислотном составе солеустойчивых регонерантов наблюдались по содержанию пролина. От следовых количеств в исходных растениях со-

-Задержание этой аминокислоты в солеустойчИЕЫх регенерантах возрастало до 162,98 мг/кг на незасоленной и до 188,74 мг/кг на засоленной почве. Обладая свойством осмотической регуляции, по-видимому, пролин выполняет защитные функции по отношению к осмотическому воздействию, сотового раствора на клетки растений.

Известно, что протекторными свойствами в условиях засоления обладают полиамины: путресцин, кадаверин, сперимидин и др. Л^е-вякова и др. 1984/. Предшественника!.«! биосинтеза полиаминов являются орнитин, лизин, аргинин и др. Возрастание содержания ор-нитина в регенерантах /в 1,9 раза на незасоленной и в 2,0 раза на засоленной почве/, а также лизина/ соответственно в 1,3 и 1,7 раза/ дает основание предполагать, что в солеустойчивых регенерантах может происходить увеличение содержания и полиаминов.

Анализ свободных аминокислот показали, что у устойчивых ре-генерантов наблюдаются глубокие метаболитические изменения. Возрастание содержания свободного пролина, а также аминокислот предшественников полиаминов свидетельствует об изменении метаболизма защитными свойствами в условиях засоления.

Фенотипическая и генотипическая изменчивость растений-регенерантов люцерны

В результате проведенной работы по клеточной селекции люцерны были получены растения-регенеранты, имеющие существенные отличия от исходных форм. Нами проанализированы растения-регенеранты некоторых клеточных линий. Почти все изученные растения-регенеранты по каким-либо признакам отличались от исходного генотипа т.е. обладали сомаклональной изменчивостью. Очень большая изменчивость наблюдалась по признаку многолисточковости, или наоборот, вместо трех листовых пластинок имелись одна-две. Листовые пластинки отличались от исходного генотипа как по размеру, так и по форме. Растения-регенеранты различались также по форме соцветий. Встречались как удлиненные /10-12 см/, так и укороченные /2-3 см/ кисты. Количество цветков в соцветия варьировало от I до 80. У растений-регенерантов наблюдалась изменчивость по высоте растений /от 20 до 160 см/, а также по количеству и форме бобов. Встречались бобы свернутые в 1/2 - 1/6 оборота.

Среди растений-регенерантов первый генерации обнаружена хромосомная изменчивость. Из 85 проанализированных нами регене-

рантов двух: клеточных линий люцерны Б-25 и БУ-Б-189 35,5^ растений сохранили исходный набор хромосом, т.е. 2п = 4х = 32. Из изученных растений-регенерантов 62,ЗД оказалось анеуплоидными 2п = 4х + 1,2,3,4. Солеустойчивые растения-регенеранты имели тетраплоидный набор хромосом.

ВЫВОДЫ

1. Сорта популяции люцерны Средней Азии проявили различную устойчивость к хлориду, сульфату натрия, а также к комплексам этих солей. Рекомендуется вести отбор на устойчивость дифференцированно к типам засоления применительно к данному региону.

2. Сортообразцы люцерны значительно различаются по ростовым показателям и способности к морфогенезу. Между индексом роста и регенерационной способностью линии зависимость не обнаружена.

3. Воздействие мутагенного фактора /УФ-облучение/ увеличивает изменчивость к клеточных популяциях и позволяет вести отбор линий, обладающих устойчивостью к комплексу солей.

4. Предложена схема селекции на устойчивость к комплексу хлоридцо - сульфатного засоления, позволяющая получать формы люцерны, устойчивые к комплексу солей, характерному для условий Киргизской ССР.

5. Созданные формы люцерны отличаются рядом положительных морфо-физиологических и биохимических показателей.

6. Обнаружены глубокие изменения содержания свободных аминокислот у форм люцерны, устойчивой к комплексному засолению.

7. Увеличение содержания групп аспарагиновой и глготамино-вой кислоты и пролина свидетельствует об активной реакции растения на осмотическое воздействие солей, что служит косвенным тестом на устойчивость к засолению.

8. Использование отбора на клеточном уровне по предложенном/ нами методу является перспективным для получения форм кормовых культур, устойчивых к различным типам засоления.

РЕКОМЕНДАЦИИ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКЕ

I. Получение форм люцерны, устойчивых к комплексному почвенному засолению, рекомендуем проводить по предложенному наш методу отбора на клеточном уровне с помощью селективных питатель-

них сред на основе использования клеточных линий с высокой реге-нерационной способностью (рис.П.

2. Для увеличения изменчивости клеточной популяции в суспензионной культуре рекомендуем использовать УФ-облучение при длине волн 304-410 нм. в качестве мутагенного фактора.

Исходные растения

\

Экспланты

\

Каллусы ■ \

Клеточная суспензия

/

Уф-облучение /

Отбор на селективной среде с + Ыа1201/

Получение и отбор устойчивых эмбриоидов

Рис.1. Схема клеточной селекции люцерны на

устойчивость к хлоридно-сульфатному засолению

3. Селекция люцерны на солеустойчивость.должна проводится с учетом локального типа преобладающего почвенного засоления и может быть осуществлена с помощью модельных систем с учетом различной устойчивости генотипов к хлориду натрия, сульфату натрия и комплексу этих солей.

4. Для использования в программах по селекции на устойчивость к факторам почвенного засоления могут быть использовано семенное потомство солеустойчивой люцерны клона БУ-189 /получен

Семена устойчивых растений-регенерантов

/

Отбор устойчивых растений-регенеранто в

на засоленной почве \

Регенерация растений-ре генеранто в

\

ного из сорта Береке/, а также клеточные линии с высокой регенерационной способностью Б-25, Б-180, Б-189/ полученные из того же сорта/,

5. Б качестве биохимического показателя устойчивости люцерны к осмотическому действию комплекса солей в селекционной работе может быть использовано содержание свободного пролина в вегетативной массе растений.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Оценка солеустойчивости проростков люцерны к различным типам засоления //Тез.докл.4-й Всесоюз.науч» конф.молодых ученых и аспирантов по актуальным проблемам кормопроизводства.

- М, 1988. -С 99-100.

2. Получение методами биотехнологии клеточных линий люцерны, устойчивых к хлоридно-сульфатному засолению /Аез.докл. 4-й Республиканской конф.молодых ученых и специалистов на тему: "Интенсификации агропромышленного производства в современном этапе". 4.1. - Баку., 1988. - C.I59-I60.

3. Клеточная селекция люцерны на устойчивость к природному комплексу солей Киргизской ССР //Биология культивируемых клеток

и биотехнология. 4.1. - Новосибирск, 1988. - С.174-175 /в соавт./.

4. Клеточная селекция и микроклональные размножение селекционных образцов некоторых кормовых культур /Дез.докл.Всесоюзн. научн.-техн.конф. "Применение биотехнологий в животноводстве, растениеводстве и ветеринарной медицине". - Л, 1988.

5. Клеточная селекция люцерны на устойчивость к комплексному сульфатно-хлоридному засолению //Всесоюз.конф.по генетике соматических клеток в культуре, посвященной памяти Н.И.Шапиро.-М., 1989. - С S3-8V. /в соавт./.

6. Отбор in -Oiito клеточных линий люцерны с высокой регенерационной способностью. Рукопись деп.в ВИНИТИ. № 41 В-89 Деп. от 05.01.89. - 7 с.

Подписано в печать 25.05.90. УГ I327I. Формат 60x84 ^IG. Бум. í'un.№ 2. Печать офсетная. Усл. печ.л.0,98. Усл.кр,-отт.4,9. Уч.-изд.л.О,68. Тираж 100. Заказ 831

Timorpaíiw КазПИШТИ; 460120,г .Алд:а-Ата, Кирова, 221.