close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

5808.ОПТИМИЗАЦИЯ МЕТОДИКИ ПОЛУЧЕНИЯ ГАПЛОИДОВ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ (TRITICUM AESTIVUM L

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
На правах рукописи
ДАНИЛОВА Татьяна Викторовна
ОПТИМИЗАЦИЯ МЕТОДИКИ ПОЛУЧЕНИЯ
ГАПЛОИДОВ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ
(TRITICUM AESTIVUM L.)
В КУЛЬТУРЕ ПЫЛЬНИКОВ IN VITRO
и возможности их ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
В СЕЛЕКЦИИ
Специальность 06.01.05 — селекция и семеноводство
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
МОСКВА 2000
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Диссертационная работа выполнена на кафедре селекции
и семеноводства полевых культур Московской сельокохозяй
стве-шой академии им К А Тимирязева и в лаборатории
«Новые технолог! i размножения растений» Главного ботанического сада им Н В Цишша, РАН
Научные руководители доктор сельскохозяйственных наук,
профессор Ю. Б. Коновалов; кандидат сельскохозяйственных
наук О. И. Молканова.
Официальные оппоненты дсктор биологических наук В. В.
Мазин; кандидат биологических чаук О. Г. Семенов.
Ведущее учреждение—Научно исследовательский институт сельского хозяйства центральных районов нечерноземной
золы
Защита диссертации состоится
^~^ с-л<_е^_^
2000 г
в (I
ч на заседании диссертационного совета Д 120 3^04
в Московской сельскохозяйственной академии им К А Тимирязева
Адрес 127550, Москва, ул Тимирязевская, 49 Ученый
совет МСХА
С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ МСХА
Автореферат разослан
***/$• о^уье-^А
Ученый секретарь
диссертационного совета —
кандидат сельскохозяйственные
наук
^^~*7 /•—^
000 i
2
) Р- Р- Усманов
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы диссертации. Методы биотехнологии позволяют
существенно повысить эффективность селекции. Можно утверждать, что в
ближайшее время первое место по перспективе широкого использования будет
принадлежать гаплоидии. Распространенным методом получения гаплоидов
пшеницы является культура пыльников in vitro. Андроклинные дигаплоидные
линии гомозиготны, т.е. обладают стабильными рекомбинантными генотипами.
Однородные популяции гомозиготных дигаплоидов легче оценить по
хозяйственно-ценным признакам, тогда как на свойства растений в сложных
популяциях ранних гибридных поколений (из которых обычно производят
отборы), оказывают влияние внутрипопуляционные взаимодействия и
гетерозисный эффект. Поскольку расщепление в популяции удвоенных
гаплоидов аналогично расщеплению гамет, объем популяции, из которой
производят отборы, а, следовательно, и площадь посева могут быть
значительно уменьшены. Применение гаплоидных растений позволяет
сократить сроки выведения сорта самоопылителей на 3-4 года. Использование
метода гаплоидии в селекции сдерживается чрезмерно низким выходом
гаплоидных растений, получаемых in vitro. Поэтому в представленной работе
осуществлен поиск оптимальных условий культивирования, которые позволили
бы получать стабильно высокий процент гаплоидных регенерантов. При
использовании метода гаплоидии в практической селекции неизбежно
возникают следующие вопросы: соответствует ли спектр рекомбинантных
генотипов, наблюдаемый в популяции удвоенных гаплоидов, спектру
популяции юлученных традиционными методами, вызывают ли применяемые
методики изменение наследственности растений. Поэтому в работе были
изучены агрономические свойства линий удвоенных гаплоидов и проведен
сравнительный анализ расщепления по маркерному признаку в популяциях
удвоенных гаплоидов и в F2. полученным обычным путем.
Цель н задачи исследований. Не существует единого мнения об
оптимальном составе питательной среды для культивирования in vitro
пыльников Triticum aestivum L., (а именно, ее консистенции и типе источника
углерода) который обеспечивал бы надежное получение гаплоидных растений
- разных генотипов, а свойства линий удвоенных гаплоидов не всегда
соответствуют ожидаемым от данной комбинации скрещивания. Исходя из
этого, были поставлены следующие цели:
•
изучить влияние консистенции и Сахаров питательной среды на выход
гаплоидных растений Triticum aestivum в культуре пыльников in vitro;
•
изучить характер наследования и, в частности, наследования по
материнской линии способности к андрогенезу in vitro;
ЦЕНТРАЛЬНАЯ
HAt/ЧНЛЯ БИБЛИОТЕКА
Моск. с- .
1демии
' им. К
Инв.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
•
изучить вспможность гаметоклональной изменчивости и гаметного
отбора D процессе получения андрокчинных гаплоидов
Для достижения поставленных целей предстояло, используя набор
гибридных комбинации яровой пшеницы, решить следующие задачи.
•
изучить влияние агара и Сахаров (сахарозы, глюкозы и мальтозы)
питательной среды на выход эмбриоидов, регенерантных растений и долю
альбиносных регенератов в культуре пыльников in vitro,
•
провести сравнитечьный анализ способности к андрогенезу in vitro
реципрокных гибридов,
•
провести сравнительный анализ расщепления по маркерному признаку
в популяциях удвоенных гаплоидов и популяциях гибридов второго
поколения,
•
изучить агрономические свойства линий удвоенных гаплоидов в
сравнении с родитечьскими линиями и стандартным сортом
Научная новизна работы состоит в том, что в результате проведенных
исследований показшо наличие эффекта материнского растения и
комплементарный характер наследования способности к андрогенезу in vitro
мягкой пшеницы Изучены агрономические свойства линий удвоенных
гаплоидов в сравнении с родитечьскими сортами и стандартом, что
продемонстрировало высокую эффективность применения андроклинных
гаплоидов в селекции мягкой пшеницы Даны рекомендации по использованию
для культивирования пыльников жидких питатечьных сред, содержащих в
качестве источника уперода глюкозу или мальтозу
Практическая значимость работы Результаты работы станут основой для
дальнейшего усовершенствования методики культуры пыльников in vitro и
будут использованы для широкомасштабного получения гаплоидов пшеницы в
целях практической сечекции Попученные в процессе работы линии
удвоенных гаплоидов яровой пшеницы будут включены в селекционный
процесс лаборатории селекции и семеноводства почевых культур МСХА
Апробация
результатов . диссертации
Основные
положения
диссертационной работы были представлены и доложены на заседании
кафедры селекции и семеноводства полевых культур (1999 г ) , на научных
конференциях молодых ученых и специалистов ТСХА 1998 и 1999 г.
Публикации. Материалы иссчедований опубчикованы в четырех печатных
работах.
Структура и объем диссертации Диссертация изложена на 102 страницах
машинописного текста и включает введение, обзор литературы, материал и
методику исследований, две главы экспериментальной части, выводы Работа
содержит 30 таблиц, 12 рисунков Список литературы включает 142 источника,
из которых 107 на иностранном языке
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
1. Получение дигаплоидных растений. Для решения поставленных задач
были подобраны сорта яровой пшеницы (Triticum aestivum L.), различающиеся
по маркерным признакам (остистые - безостые, высокорослые - карликовые, с
опушенными колосковыми чешуями - без опушения, устойчивые к
определенной расе бурой ржавчины - поражаемые), и агрономическим
показателям (сроки колошения, урожайность). В таблице I приведено описание
гибридов, сортов и линий, использованных в разные годы в качестве доноров
пыльников для культуры in vitro.
.
•
.
Таблица 1. Генотипы донорных растений
Гибридная комбинация
V
Яровой аналог
Мироновской 808(8)
TonfPouce. Rht3
2
Aurore
3
Agatha
в
Яровой аналог
Мироновской 808
Короткостебельный (Rht3) x высокорослый
. Альбидум1125-79л
Саратовская 29
Красные колосковые чешуи х белые
Короткостебельный, устойчивый к бурой
ржавчине (Rhtl, Lr9) x высокорослый,
неустойчивый
Высокорослый х короткостебельный (Rht2)
Неустойчивый к бурой ржавчине х
устойчивый (Lrl 9) •
Высокорослый х короткостебельный (Rhtl)
1
4
Новосибирская 67
Саратовская 29
АНК-12
Пысар 29
б
Яровой аналог
Мироновской 808
7
8
Calanda
Линия 294Ы
Яровой аналог
Мироновской 808(8)
Siete Cerros 66, Rhtl
Иволга
Линия 431h-10a-15r
0
Новосибирская 67
АНК-2
10
Новосибирская 67
Эгисар 29
5
11
Остистый х безостый
Низкорослый, скороспелый х
высокорослый, позднеспелый
Неустойчивый к бурой ржавчине х
устойчивый (LrTr)
Неустойчивый к бурой ржавчине х
устойчивый (Lr9)
Calanda
VI
и14
15
16
Иволга
17 Линия 43 lh-10a-lSr
18
Комбинации свойств с указанием
кодирующих генов
1Ь
Иволга
Линия 35/5
АНК12
21
Линия 35/5
22
Линия 35/5
23
Линия 294h~4
"
• •
Иволга
АНК-12
Линия 43 lh-10a-15r
Линия 294h-4
Calanda
Безостый х остистый
Высокорослый, позднеспелый х
Линия.294h-4
низкорослый, скороспелый
Линия'35/5
Безостая х остистая
Иволга
Остистый х безостый
Безостый, короткостебельный (Kht2) ж
Линия 3S/5
остистый, высокорослый
Остистый, высокорослый х безостый,
АНК12
короткостебельный (Rht2)
Остистый, позднеспелый х безостый,
Линия 294W
раннеспелый
•
Безостый, раннеспелый х остистый,
Линия 35/5
позднеспелый • •
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
24
Линия 35/5
Линия 431h-10a-15r
26 Линия 43 lh-I0a-l5r
11
Продолжение таблицы 1
Линия 431 h-1 Оа- 15г |Остистын х оезостыи
Линия 35f5
Безостый х остистый
Вечюпгаум 693
(Нет опушения х опушенные колосковые
|чешуи
Линия 35/5
Растения - доноры пыльников — гибриды Fi, сорта и линии выращивали в поле
или в теплице Побеги срезали в фазу выхода в трубку. Срезанные побеги 6-8
дней содержали в темноте при температуре 5±1°С Стадию развития микроспор
оценивали
микроскопированием
непосредственно
перед
началом
культивирования пыльников Колосья стерилизовали в 0,1% растворе диацида 7
минут. Для культивирования пыльников использовали среду MN6 [Спи С С et
al 1990] с добавлением сахарозы, пюкозы или мальтозы в концентрации 0,25
моль/л
Растворы
витаминов, гормонов
и Сахаров
стерилизовали
фильтрованием Пыльники культивировали при температуре 28-ЗО°С в темноте,
по 30 пыльников в 5 мл среды Каждый вариант опыта включал в среднем 220
культивируемых пыльников Сформировавшиеся эмбриоиды переносили на
среду «190-2» [Zuang, Jia, 1983] и культивировали при температуре +10°С и
фотопериоде 16 ч-день, 8 ч-ночь Хорошо развитые регенерантные растения
(высота 10-15 см, 5-6 листьев, 3-5 корешков) обрабатывали колхицином (0,1%
раствор с добавлением 2% DMSO) в течение 5 часов при комнатной
температуре, в раствор погружали точку роста, затем растения промывали в
проточной воде в течение часа и высаживали в почву
Обработку данных проводили, используя ф-преобразование Фишера для
долей (выход эмбриондов или регенерантов на 100 культивируемых
пыльников) с введением поправки Иейтса [Лакин, 1990] Существенность
влияния факторов на результаты опыта опредеаяли с помощью двухфакторного
дисперсионного анализа небольшой группы данных без повторностей [Зайцев,
1991]. Для оценки существенности отличия опытных вариантов от стандарта
(агаризированная среда, содержащая сахарозу), вычисляли критерий
Сгьюдента Для оценки существенности различий между вариантами
вычисляли доверительный интервал для доли [Лакин, 1990] Для всех
статистических оценок использовали 5% уровень значимости
2 Полевой опыт. Агрономические свойства линий удвоенных гаплоидов
Посев производили в 1999 году на участке с выровненным фоном лаборатории
селекции и семеноводства полевых культур МСХА Метеорологические
условия 1999 года сильно отличались от среднемноголетних- начало аегетацин
(май) - пониженная температура, июнь, июль - недостаточное количество
ссадхсв, среднесуточная температура выше среднемноголетней В опытг
изучали линии удвоенных гаплоидов, полученные от трех хомбинаций
скрещивания1 1, 7 и 8 (таблица 1) - 2, 16 и 18 линий соответственно
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Повторность трехкратная." Варианты опыта были организованы в блоки,
каждый включал набор линий удвоенных гаплоидов, полученных от данной
комбинации скрещивания, 2 родительские линии, стандартный сорт (Энита) и
F2, полученные обычным путем. Рядки длиной 1м располагали поперек полос,
расстояние между рядками 30см, 10 растений в рядке. Семена высевали
вручную. Такой способ посева обеспечивал равномерное заглубление семян,
дружные всходы, одинаковую площадь питания и сводил к минимуму взаимное
влияние растений. Линии удвоенных гаплоидов высевали на двухрядковые
делянки, линии родителей и стандарт — по 6 рядков, F2 — 12 рядков. Крайние
растения рядков и четыре рядка в начале и в конце блока служили защиткой.
Расположение делянок в повторении было систематическим. Обработку
опытных данных проводили, используя однофакторный дисперсионный анализ
[Доспехов, 1985]. Для оценки существенности отличий между вариантами
вычисляли доверительные интервалы. Для анализа расщепления по маркерным
признакам в популяциях удвоенных гаплоидов и F2 применяли критерий х2. Все
оценки различий между вариантами проводили на 5% уровне значимости.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
1. Выход гаплоидных эмбрноидов и регенерантов пшеницы в
зависимости от состава питательной среды, генотипа и условий
выращивания донорных растений. В этой части работы проводилось
сравнение эффективности использования трех углеводов — глюкозы, сахарозы и
мальтозы в жидких . и агаризированных питательных средах при
культивирстнии пыльников яровой пшеницы. Согласно .результатам
дисперсионного анализа, оба фактора (генотип и состав питательной среды)
существенно влияли на выход эмбриоидов. Хотя генотипы сильно различались
по способности к андрогенезу in vitro, более чем для половины из них более
эффективными оказались . жидкие среды (без агара). Так, для трех из
тринадцати генотипов, включенных в опыт 1997 г. (растения. — доноры
выращивали в теплице), на агаризированной среде с сахарозой эмбриоиды либо
не были получены вообще, либо их количество не превышало 1 на 100
пыльников (гибриды №2, 10 и линия №13), тогда как на жидкой среде с
глюкозой выход эмбриоидов для этих генотипов составил 6.5, 33.3 и 66.7
соответственно, а для гибридов № 1, 7 и 8 на жидких средах он был больше в 25 раз. Исключением оказался гибрид № 9, для которого стандартная среда —
агаризированная, включающая сахарозу, была оптимальной. Для гибридов № 1,
2, 7 и 8 выход регенерантов был пропорционален выходу эмбриоидов. Для
гибрида № 3 были получены эмбриоиды на всех вариантах сред, но
способными к регенерации оказались только эмбриоиды с агаризированной
среды, содержащей глюкозу. Способность к регенерации в условиях данного
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
опыта си1ьно варьировала в зависимости от генотипа и в лучшем случае
составила 64.3 %, включая альбиносы, и 50 %, если брать в расчет только
зеленые растения Для наиболее отзывчивых генотипов на жидкой среде с
глюкозой было получено более 100 эмбриоидов (гибрид № 8) и 20 зеленых
регенерантов (габриды № 7, 8) в пересчете на 100 кучьтивируемых пыльников
Соотношение зеленых и альбиносных регенератов зависело от генотипа и
состава питательной среды и изменялось от 25 7 до О 5, хотя в отдельных
случаях получали либо только зеленые растения, либо только альбиносы
Описанные тенденции сохранялись в следующем опыте 1947 года, когда
донорные растения выращивали в поле Для половины генотипов (гибриды 3, 7,
8, 9, линии 11, 14) боаее эффективными оказались жидкие среды За
исключением линии 14 (агаризированная среда с мальтозой), для
перечисленных генотипов выход эмбриоидов на жидких средах был в 2-10 раз
выше, чем на агаризированных средах с теми же сахарами Процент
регенерации шбрноидов изменя-ся в зависимости от генотипа и питательной
среды от 250% (в случае лолиэмбриоидов - сложных структур, состоящих из
нескольких )мбрноидов, полученных на средах с мальтозой) до 0%
Для тринадцати из восемнадцати генотипов испытываемых в 1948 г
(доноры пыльников выращены в поле) существенно больший выход
эмбриоидов по сравнению с агаризированнои средой, содержащей сахарозу,
был получен на жидких средхх Пять оставшихся генотипов оказались слабо
отзывчивыми или вообще не дхли эмбриоидов ни на одной из испытываемых
сред Для грех генотипов - гибридов 25, 26 и линии 14 выход эмбриоидов на
жидкой среде, содержащей мальтозу, был существенно выше, чем на пяти
других вариантах сред Та же шпенция прослеживается и для гибрида 17.
Нужно отметить, что материном и формой гибридов 17, 25 и 26 является линия
14, которая проявила ВЫСОКУЮ способность к андрогенезу in vitro на жидкой
среде с мальтозой (79,6 эмбриоидов на 100 культивируемых пыльников) Все
гибридные комбинации, включающие эту линию (8, 17, 24, 25, 26), показали
неплохие результаты Гибриды 7 и 8 показали наилучшие результаты на
жидкой среде с сахарозой, 7 и 17 — на жидкой среде с глюкозой Результаты
использования жидких питательных сред, содержащих различные сахара,
приведены в таблице 2
Таблица 2. Процент генотипов, превосходящих контроль (агаризированная среда с
сахарозой) по выходу эмбриоидов и регенерантов
Количество
Сахароза
Глюкоза
Опыт
Мальтоза
испытываемых ')чбр
Рег-ты
Рег-ты
Рег-гы
Эмбр
Эмбр
генотипов
1ЧЧ7(теплнца)
1Ч97(поле»
1Ч98(поле)
13
12
16
30 8
41.7
62 5
23 0
41.7
18.8
46 2
41.7
56 3
23 0
25 0
313
-
41.7
62 5
33 5
«0 0
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для оценки влияния материнского растения на способность яровой пшеницы
к андрогенезу in vitro были проведены реципрокные скрещивания, и пыльники
полученных гибридов Fi введены в культуру. В таблице 3 приведены значения
критерия Стьюдента, рассчитанные для выхода эмбриоидов пар реципрокных
гибридов. Четыре пары' гибридов из шести рассматриваемых показали
существенные отличия по выходу эмбриоидов на разных вариантах сред.
Генотипы 20 и 21 оказались слабо отзывчивыми; для них и для пары 22 - 23
существенных различий не выявлено.
Таблица 3. Критерии Стьюдента (tj>) для выхода эмбриоидов реципрокных гибридов.
мт
ст
гж
мж
еж
гт
К» Пары реципрокных гибридов
п/п (комбинация прямого
скрещивания)
1 7 - 1 6 (Каланда х Иволга)
£2,33 0,99 2,47: 1,59 0,36 0,34
fl-2,47 1,78
2 8 - 1 7 (Линия 294h-4 x Линия
2,03 0,20 1,92
431h-10a-15r)
• f
3 18- 19 (ИволгахЛиния35/5) Г 4,89 0,21 0,97 0,20 №29 0,12
4 2 3 - 2 2 ( Линия 294h-4 x Линия 0,09 0,06
1,93
0
1.33 0,06
35/5)
5 2 4 - 2 5 ( Линия 35/5 х Линия
0,7Г
1,21
(*•_. • f
43Ih-10a-15r)
6 20-21 (АНК12х Линия 35/5)
0,02 1 0,01 0,16 0,09 0,50 0,65
> Обозначения: •
'•
|^р|с ^-отличие " •"„"..* —существенно, стандарт—агаризированная среда с
сахарозой;
с - среда с сахарозой, г—с глюкозой, м - с мальтозой,'
ж - жидкая, т - твердая (агаризированная), t st= 1,96
В опыт были включены как гибриды, так и родительские формы. Интересно
отметить, что родителями реципрокных гибридов 7 и 16, образующих
эмбриоиды в культуре пыльников, являются чистолинейные сорта Иволга и
Каланда, не давшие эмбриоидов ни на одной из испытываемых сред. Можно
предположить, что в данном случае гены, отвечающие за способность к
андрогенезу in vitro, действуют как комплементарные.
'
'
При подборе компонентов для скрещивания важно учитывать, что на
результаты работы может существенно повлиять выбор материнского растения.
Из пятнадцати генотипов, использованных в опытах 1997 года, десять были
включены в оба опыта, что позволило оценить влияние на выход эмбриоидов
генотипа (10 вариантов), питательной среды (4 варианта) и условий
выращивания донорных растений (2 варианта). Была проведена статистическая
обработка данных, полученных в ходе опытов 1997 года с применением
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
преимущественно в верхнем слое (0-10 см) почвы. Наименьшая общая
засоренность почвы семенами сорных растений в 2000 г. в слое 0-20 см была на
поверхностно — отвальной (Сочетание 2) обработке. Применение соломы
совместно с полным минеральным удобрением в среднем по всем системам
обработки и гербицидов способствовало существенному
увеличению
потенциальной засоренности семенами сорных растений в сравнении с
количеством семян по фону без удобрений. Последействие гербицидов в
среднем по всем системам обработки и удобрений проявилось не существенно.
Потенциальная
засоренность
почвы
вегетативными органами
размножения в среднем в год закладки опыта (1995) в слое 0-20 см составила
2927 см/м2, в том числе в слое 0-10 см длина органов размножения достигала
2389 см/м2, а в слое 10-20 см - 537 см/м2; сухая масса органов размножения в
слое 0-10 см составляла 71,7 г/м2, а в слое 10-20 см — 21,5 г/м2, при общей
биомассе в слое 0-20 см - 93,18 г/м2. После проведения обработки почвы в
•течение 6 лет длина корней размножения заметно уменьшилась (табл. 3).
Таблица 3
Роль факторов в изменении длины органов вегетативного размножения многолетних
2
сорных растений (см/м , второй этап опыта, 2001)
Слой почвы, см
Вариант
0-10
10-20
0-20
А. Обработка почвы, «О»
Отвальная, «О|»
277,7
132,5
410,2
Сочетание 1, «О2»
309,0
129,3
438,3
Сочетание 2, «О3»
222,2
208,9
431,1
Поверхностная, «О4»
521,2*
173,9
695,1»
В. Удобрение, «У»
Без удобрений, «У |»
413.0
175,2
588.2
Солома, «Уз»
411,2
162,3
573,5
Солома + NPK, «У5»
309,5
131,0
440,5
С. Гербицид, «Г»
Без гербицидов, «r t »
350,9
191,6
542,5
С гербицидами, «Гг»
314,0
130,9
444,9
Наименьшее снижение длины по сравнению с исходными величинами
отмечалось при ежегодной поверхностной обработке. Существенных различий
по этому показателю между отвальной и системами с сочетанием обработок не
наблюдалось. Однако наименьший уровень засоренности почвы вегетативными
зачатками в слое 0-10 см был по системе поверхностно-отвальной обработки
(Сочетание 2). Это можно объяснить применением вспашки через 4 года (1999)
и своевременными поверхностными обработками. В среднем по фонам
удобрений и гербицидов основная масса корней размножения по всем системам
обработки почвы формировалась в верхней части, пахотного горизонта.
Наметилась тенденция к снижению длины органов вегетативного размножения
при внесении одной соломы и особенно соломы с минеральными удобрениями
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
дигаплоидов преобладали низкорослые, скороспелые и малопродуктивные При
использовании в качестве донорных растений гибридов, родителями которых
были остистые и безостые формы, в популяциях удвоенных гаплоидов
преобладали остистые растения
В опытах 1997 - 1998 г наибольшее количество линий удвоенных гаплоидов
было получено для комбинаций скрещивания № 7 и № 8 (16 и 18
соответственно) Эти линии, а также 2 линии удвоенных гаплоидов от
скрещивания № 1 (таблица 5) были изучены в опыте Анализ линий проводили
по следующим показателям продуктивность (масса зерна с растения, масса
1000 зерен, число зерен с растения, продуктивная кустистость), высота, срок
колошения
Таблица 5. Средняя масса 1000 зерен, г, число зерен и средняя масса зерна с одного
растения г (комбинация скрещивания Jf° 7)
Mai_ca lOOOiepeH
Число 1ерен
Масса черна с растения
X» Генотип
Опсл отст Значение Откл отст
Значение
Опсл отст Значение
164 48 —
4 71 —
1 Пиита
28 83 —
1
151.14
-13 34
4 04
26 78
-2 05
-0 67
И во а га
27 41
149 36
4 10
-1.43
-15 12
-0 61
3 Каланла
4 ДГ7 1
29 96 Pi
143 35
4.29
-0 41
1.13
-21.13
3.58Г
-8 96 4.99 Pl
0 28
32 41Р1Р2
155 52
5 ДГ7 2
25 77
147 40
-3 06
-17 08
6 ДГ7 3
3.80
-0.91
30 1 р|
127
128.82
-35 66
3 87
-0 84
7 1 ДГ7 4
24 ч\
1 09
8
3,74
124 42
-40 06
-0.97
ДГ 7 5
134.04
-30 44
34.14 Pi Р2
S31
4 58
9 ДГ7 6
-0 13
28 04
-0 20
10 ДГ7 7
127.20
-37 28
3 65
-1.06
30 И pi
1 27 118 97 pi P2
-1.14
-45 51
3.56
11 Д Г 7 8
0 77
29 60
130,10
-34 38
3.8<«
12 Д Г 7 Ч
-0 85
-2 08
154 49
-V99
4.14
-0 57
26 75
13 Д Г 7 10
14 Д Г 7 1 1
29 34
-21.38
051
143 10
4.18
-0 52
171.26
-0 10
-1 88
6.78
461
26 95
15 Д Г 7 12
0,20
1о7.94
3.46
0.14
16 Д Г 7 13
29 03
4 85
17 Д Г 7 14
8 04
4.84
0.14
28.08
-0 75
172 52
18 Д Г 7 15
27,81
-0.29
-1,03
158 63
-5,85
4,42
19
Д Г 7 16
НСР05
27.81
F Фишера факт
-1 02
3.155
3.358
130,43
-34.05
26,935
3,144
3,62
(FOS-I 8~0)
Обозначения
Г7.
1- отклонение от стандарта существенно
pl р2 - отклонение от 1-ой, 2-ой родительской линии существенно
-1.09)
0.905
2.089
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Согласно данным таблиц 5 и б, фактор (генотип), существенно влиял на
изменчивость признаков (масса 1000 зерен, число зерен и масса зерна с
растения) линий удвоенных гаплоидов, полученных от скрещиваний №7 и№8.
Родительские сорта Иволга и Каланда (комбинация скрещивания №7) не
имели существенных отличий по этим признакам и не отличались от стандарта.
Линии удвоенных гаплоидов ДГ-7.2 и ДГ-7.6 существенно превосходили
стандарт и оба родительских сорта по массе 1000 зерен. Около половины (7 из
16) линий удвоенных гаплоидов имели существенно меньше зерен на одно
растение по сравнению со стандартом. У остальных линий удвоенных
гаплоидов число зерен было промежуточным между родительскими линиями и
не отличалось существенно от стандарта. Масса зерна с одного растения была
существенно ниже по сравнению со стандартом у 5 линий удвоенных
гаплоидов, тогда как различия между стандартом и родительскими линиями
были несущественными. У остальных линий масса зерна с растения была на
уровне стандарта; у большинства удвоенных
гаплоидов этот показатель
колебался между значениями родительских линий.
•
.
•
!
На рис. 1,2, 3 отображены результаты измерения продуктивной кустистости,
сроков колошения и высоты удвоенных гаплоидов. Согласно результатам
однофакторного дисперсионного анализа влияние фактора (генотипа) на
указанные параметры было существенным. .,
, .• -
6
'
«t
5
411
4
.
3
2
J5
1
:
34^
с-
*•>
*-
•
IN.
»-
ДГ7.11
35
' '
Рис. 1 Сроки колошения (комбинация
скрещивания №7)
5 В§
Рис. 2 Продуктивная кустистость
(комбинация скрещивания №7)
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Согласно рис 2, Каланда, а также
60
две линии удвоенных гаплоидов
IЯ*
Я)
(ДГ-7 12 и ДГ-7 13) существенно
превосходили
стандарт
по
4)
продуктивной кустистости, но все
2)!
линии удвоенных гатондов имета
промежуточное значение этого
3)
показателя
по
сравнению
с
родитечьскими пиниями
Сроки
колошения
пиний
Ot
удвоенных гаплоидов (рис 1) в
я « « —<
большинстве
случаев
были
промежуточными между таковыми
у родителей Только одна пиния Рис 3 Высота растений, см (комбинация
ДГ-7 2 выколашивалась сущестскрещивания Л»7)
венно раньше более скороспелого
роаитепя - Квия^ы. Высота половины тиний удвоенных гаплоидов была
существенно меньше стандарта (рис 3) Один из родителей (Иволга) был также
существенно ниже стандарта Две линии (ДГ-7 3 и ДГ-7 4) были существенно
ниже низкорослого родителя, а одна линия (ДГ-7 2) существенно превосходила
более высокорослого родителя - Каланду Высота большинства линий
удвоенных гаплоидов была промежуточной между родительскими линиями
Таблица 6. Средняя масса 1000 зерен, г, число зерен и средняя масса зерна с одного
растения, г (комбинация скрещивания Jf° 8)
X»
Генотип
1
2
Онита
линия
431h-10a15г
линия
2Ч4И-4
ЛГ8 1
ДГ82
4
5
ДГ83
ДГ84
ДГ85
ДГ8 6
9
К) Д Г 8 7
6
7
8
Масса 1000 зерен
Ч и с о 5ерен
Масса зерна с растения
Значение
Откл отст Значение
Откл отст Значение Откл отст
25,98
137,30 —
3.56
35.30
9.33
124,48
-12.82
4.37
0 81
25.04
27,77 Р 1 Р 2
28.87 Р 1
Р2
31,63 Р 1р2
31.79 Р 1р2
27,40 р |
28,70 pi Р 2 j
26 62pl
|
-0,93
117.89
-19.41
2.94
-0 62
1.79 155 84 Р 2
2.90
107,48
18,54 4,32 Р 2
-29,82 3,08 pi
0,76
-0,48
5,66
5,81
1,43
2,72
0,65
-21,47
3 60
54,70 6,10 Р 1р2
0,44
3.79
11,64 4.24 Р 2
-24,94 3.00 Р 1
0 04
2.54
0 23 1
0 68 1
•0.56
115,83
192.0 p l P 2
137,74
148,95
112,37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
18
ДГ 8.8
ДГ8.9
ДГ8.10
ДГ8.11
ДГ8.12
ДГ8.13
ДГ8.14
ДГ8.15
27,15 Р 1
£1,92 РГр2
37,23 „2
27,06 Р1
27,24 Р1
31,58 Р1 Р 2 * •
29,71 plp2 ,
32,40 Р 1р2
3,73
6,42
142,61
119,11
129,81
146,73
143,05
106,53
115,78
109,79
19
ДГ8.16
31,59 pi Р 2 • fc. 5,61
142,74
20
ДГ8.17
27,43 Р1
И
12
13
14
15
16
17
1,17
5,94
11,26
1,08
1,26
5,60
5,30
-18,19
-7,49
9,43
5,75
-30,78
-21,52
-27,51
Продолжение таблицы 6
3,92
• 0,36
3,81
0,25
1.25;
3,96
0,40
3,89
0,33
3,39
-0,17
3,45
-0,11
3.57
0,01
5,43 4,53 Р 2
0,97
1,46
ДГ8.18
*•" ~ 7,32
137,54
0,23 4,57 Р 2
1,01
2,920
31,439
1,017
НСР 05
11,900
4,040
• 4,284
F Фишера факт.
(F05=1,870)
Обозначения: Ч5|$Гл'1,.;- Ц - отклонение от стандарта существенно
pi, р2 - отклонение от 1-ой, 2-ой родительской линии существенно.
21
Линии удвоенных гаплоидов от скрещивания №8 имели промежуточные, по
сравнению с родителями значения массы 1000 зерен главного и боковых
колосьев, а также всего растения. Отцовская линия 431h-10a-15r существенно
превосходила стандарт по рассматриваемому показателю. 10 из 18 линий
удвоенных гаплоидов также превосходили стандарт по массе 1000 зерен. По
числу зерен с растения большинство линий удвоенных гаплоидов также
занимали промежуточное положение по сравнению с родителями. Однако
линии ДГ-8.4 и ДГ-8.17 существенно превосходили лучшего родителя по этому
показателю. Большинство линий удвоенных гаплоидов имели промежуточную
по сравнению с родителями массу зерна с главного, боковых колосьев и с
растения в целом. Только одна линия - ДГ-8.4 существенно превосходила более
продуктивного родителя по массе зерна с растения за счет большего числа
зерен. Однако 3 линии удвоенных гаплоидов существенно превосходили
стандарт по массе зерна с растения (табл. 6). Родительские линии 294h-4 и
431h-10a-15r и стандарт не имели существенных отличий по числу
продуктивных колосьев на растение. У линий удвоенных гаплоидов этот •
показатель имел промежуточные значения по сравнению с родителями. По
срокам колошения родительские линии существенно отличались между собой
и от стандарта (рис.4). Сроки колошения линий удвоенных гаплоидов не
выходили за пределы родительских.
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
•V
4»
•&
Только две линии ДГ-8 7 и ДГ-8 16
•«I
выколашивались позже стандарта
•S Г
Родительская линия 294h-4 являлась
4
более низкорослой, чем 431h-10a-15r,
4)
и
оба
родителя
существенно
9
отличались от стандарта
Линии
удвоенных
гаплоидов
имели
промежуточную высоту и только две
Sg
из них - ДГ-8 2 и ДГ-8 3 оказались
существенно
ниже
низкорослого
р; *
родителя
Пять
линий
были
| *
существенно выше стандарта, а
*
четыре
существенно
ниже
Дчя комбинации скрещивания Н°\
были получены только 2 чинии
Рис 4 Сроки колошения (комбинация
удвоенных гаплоидов Оба родителя
скрещивания .V»8)
относятся к разновидности lutescens, хотя короткостебечьный Яровой аналог
Мироновской 808(8) Tom Pouce, Rht3 имел остевидные отростки длиной 1-1,5
см на верхних цветковых чешуях Однако одна из двух полученных для данной
комбинации линий удвоенных гаплоидов оказалась остистой Среди растений
F2 наблюдали только безостые формы и формы с остевидными отростками
Возможно, появление такой формы объясняется явлением гаметоклональной
изменчивости Обе линии удвоенных гаплоидов были существенно выше
карликового родителя и по высоте не отличались от стандарта
Анализ расщепления по признаку остистости проводили в популяциях
линий удвоенных гаплоидов и Fi, полученных от комбинации скрещивания №7.
Были учтены все удвоенные гаплоиды как фертильные, так и стерильные,
полученные на всех вариантах питательных сред Как в популяциях линий
удвоенных гаплоидов так и F2 расщепление по остистости соответствовало
2
ожидаемому по схеме Менделя - 1 : I и 3 • 1 соответственно ( х опыта меньше
2
X st ) (таблица 7)
Таблица 7. Резучьтаты статистического анализа расщепления
Популяция
F2
Показатезь
1
X
t'st
Повторение
Остистые
Безостые
Всего
1
2
3
29
17
16
60
59
69
89
76
85
31
21
52
2,53
3 84
Удв гаплоиды
а
Х
t'st
1.92
3 84
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Количество линий удвоенных гаплоидов было недостаточным для поведения
статистического анализа соотношения остистых и безостых форм в
зависимости от питательных сред, использованных для культивирования
пыльников. Однако можно отметить, что при использовании жидкой среды с
сахарозой среди полученных дигаплоидов преобладали остистые формы.
Анализ показателен продуктивности линий удвоенных гаплоидов двух
гибридных комбинаций продемонстрировал, что с помощью метода культуры
пыльников можно получать гомозиготные линии, не уступающие, а иногда и
превышающие родительские формы по продуктивности. Средние показатели
продуктивности линий удвоенных гаплоидов комбинации №7 превышают
родительские. Нужно отметить, что среди них не было отмечено линий, с
показателями, существенно меньшими, чем у худшего родителя, зато 2 линии
удвоенных гаплоидов существенно превышали обоих родителей по массе 1000
зерен. В среднем масса 1000 зерен дигаплоидов комбинации № 8 меньше
среднего родителей, но больше, чем у менее продуктивной формы, а масса
зерна с растения больше, чем среднее родительских форм. Эти результаты
отличаются от большинства данных, приводимых в литературных источниках:
обычно по средним показателям линии дигаплоидов, полученные от одной
гибридной комбинации, несколько хуже родителей из-за большой доли
низкопродуктивных линий, хотя дигаплоиды с положительной трансгрессией
также не редкость. Возможно, объяснение состоит в том, что на протяжении
всего опыта условия адаптации гаплоидных регенерантов при высадке в почву
были неблагоприятными и на этой стадии растения подверглись жесткому
отбору. Так, процент прижившихся растений составлял в среднем 50% и менее.
Среди них, как правило, преобладали стерильные растения, оставшиеся
гаплоидными. Часть диплоидных растений не дали
семян из-за
неблагоприятных условий выращивания. Вероятно, этими же причинами
объясняется отсутствие дигаплоидов с ярко выраженными аномалиями, хотя
среди регенерантов, оказавшихся t в дальнейшем стерильными, наблюдали
- карликовые формы.
ВЫВОДЫ
1. Наибольшее влияние на эффективность культуры пыльников in vitro
оказывают условия выращивания донорного растения и его генотип.
2. В условиях конкретного опыта состав и. консистенция питательной среды
существенно влияют на выход эмбриоидов, а, следовательно, и гаплоидных
регенерантов в культуре пыльников, причем при культивировании
пыльников на жидких питательных средах, он существенно выше.
Оптимальный источник углерода нужно подбирать с учетом особенностей
генотипа. Замена сахарозы в составе питательной среды мальтозой или
глюкозой может привести к увеличению выхода гаплоидных растений
пшеницы либо за счет усиления индукции андрогенеза, (при использовании
м •
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3
4
5
6
7
8
пюко)Ы), либо и счет увеличения регенерационной способности
гаплоидных -гчбриоидов (при использовании мальто(ы)
Четыре пары реципрокных гибридов из шести рассматриваемых показали
существенные отличия по выходу шбриоидов на разных вариантах сред,
следовательно, цитоплазма материнского растения влияет на способность
гибрида к лндрогенезу m vitro
Неотзывчивые линии при скрещивании могут давать высоко отзывчивые
гибриды Можно предположить, что гены, отвечающие за рассматриваемый
признак, действуют как комплементарные
Выявлена линия с высокой способностью к андрогенезу in vitro, причем
гибриды, полученные с ее участием, также показали хорошие результаты
Отзывчивые линии могут быть использованы в селекционном процессе в
качестве донора рассматриваемого признака
Линии удвоенных гаплоидов имеют промежуточные по сравнению с
родителями высоту, сроки колошения и продуктивность
Отсутствие
малопродуктивных линий удвоенных гаплоидов и линий с ярко
выраженными аномалиями можно объяснить воздействием жесткого отбора
на этапе адаптации регенерантных гаплоидных растений В целом, метод
культуры пыльников in vitro позволяет получать высокопродуктивные
гомозиготные линии пшеницы
У
линий удвоенных
гаплоидов
не наблюдали
отклонений по
морфологическим
признакам
Только
одна
линия
обладала
морфологическими свойствами, отличными от родителей Возникновение
остистой дигаплоидной линии от скрещивания безостых родителей,
возможно, объясняется явлением гаметоклональной изменчивости
Условия культивирования пыльников оказывают селективное воздействие
на микроспоры пшеницы Среди всех линий, происходящих от скрещивания
остистого и безостого сортов, не наблюдали статистически достоверного
отклонения от менделевской нормы расщепления, однако отбор гамет был
отмечен на питательных средах, различающихся по составу Сахаров Так.,
среди линий, полученных на среде с сахарозой, преобладали остистые, но
для
того,
чтобы
результаты
были
достоверными,
необходимо
проанализировать большее количество удвоенных гаплоидов
ПРЕДЛОЖЕНИЯ
Для получения гаплоидов пшеницы целесообразно использовать жидкие
питательные среды, в качестве источника углерода содержащие глюкозу или
мальтозу Применение андроклинных гаплоидов в селекции пшеницы является
целесообразным, т к с помощью метода культуры пыльников можно получать
гомозиготные
линии,
не
уступающие
родительским
формам
по
продуктивности, а иногда и более продуктивные
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ
1.Молканова О.И., Данилова Т.В. Выход гаплоидных растений яровой
пшеницы (Triticum aestivum L.) в культуре пыльников in vitro в зависимости
от состава Сахаров питательной среды. Известия ТСХА, 1994, вып. 4, с.69-75.
2. Данилова Т.В. Влияние генотипа и Сахаров питательной среды на выход
гаплоидов в культуре пыльников in vitro. Труды научной конференции
молодых ученых и специалистов ТСХА 8-10 июня 1999 г.
3. Молканова О.И., Коновалов Ю.Б., Хупацария Т.И., Данилова Т.В. Изучение
детерминированности морфогенеза в культуре тканей пшеницы в интересах
селекции. Тезисы конференции к 100 - летаю Н.В. Цицина, М. 1999 г.
4. Данилова Т.В., Коновалов Ю.Б. Оптимизация условий культивирования in
vitro пыльников яровой пшеницы, оценка агрономических свойств линий
удвоенных гаплоидов. Тезисы докладов II съезда Вавиловского общества
генетиков и селекционеров 1 - 5 февраля 2000 г., т. 1, с. 101., СанктПетербург, 2000.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обьем 1,0 п л
3-^ал 191
Типография Издательства ЧСХЛ
12755Э. Москва, Тимирязевская ул, д. 44
Тираж Р>
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
5
Размер файла
897 Кб
Теги
методика, пшеницы, гаплоидов, 5808, оптимизация, aestivum, получения, triticum, мягкой
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа