Бесплатное скачивание авторефератов |
СКИДКА НА ДОСТАВКУ РАБОТ! |
Увеличение числа диссертаций в базе |
Снижение цен на доставку работ 2002-2008 годов |
Доставка любых диссертаций из России и Украины |
Каталог авторефератов / СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ / Селекция, семеноводство и биотехнология растений
Название: | |
Альтернативное Название: | Кушнир В.П. Создание исходного селекционного материала гречихи на основе старших поколений мутантов и новых мутагенов |
Тип: | Автореферат |
Краткое содержание: | У вступі обгрунтована необхідність та актуальність виконання даної роботи, її наукова новизна, відображена апробація роботи, наведені обсяг публікацій та декларація особистого внеску автора.
ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ На підставі аналізу літератури вітчизняних та зарубіжних авторів з питань теорії індукованого мутагенезу сільськогосподарських культур, стану досліджень практичного використання індукованого мутагенезу, як методу створення вихідного матеріалу визначені морфо-біологічні ознаки, за якими буде вестись селекція культури.
УМОВИ, МАТЕРІАЛ ТА МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ Дослідження проводились в період з 1995 по 1997 роки в Науково-дослідному інституті круп'яних культур Подільської державної аграрно-технічної академії. Польові досліди закладались в селекційній сівозміні інституту, розміщеної на дослідному полі академії, що знаходиться в південній лісостеповій частині Хмельницької області, яка по теплозабезпеченості та ступенем зволоженості протягом вегетаційного періоду відноситься до південного теплого агрокліматичного району. Вивчались мутанти старших поколінь, одержаних під дією гамма-променів у сортів Радехівська поліпшена, Вікторія та Аеліта на протязі 12-33 поколінь дозами 5; 100; 200; 250; 300 Гр. А також мутанти одержані під впливом насичуючого в поколіннях опромінювання у сорту Радехівська поліпшена М33-5 Гр., М29-300 Гр., Вікторія М28-5; 10; 100 Гр., М25-200 Гр., М24-300 Гр., Аеліта М20-100 Гр., М21-200; 300 Гр. Для одержання нових мутантів використовували хімічні мутагени та фізичні радіаційні промені. Цими мутагенами оброблялось насіння гібридів. Обробка насіння мутагенами проводилась в інституті фізіології та генетики рослин НАН м. Київ. Насичуюче опромінювання в 1996 та 1997 роках проводилось в Аграрному Університеті Молдови м. Кишинів. Були використані слідуючі хімічні мутагени в концентраціях: N - нітрозоетилсечовина (НЕС) 0.05; 0.025; 0.012% N - нітрозометилсечовина (НМС) 0.02; 0.01; 0.005% етиленімін (ЕІ) 0.02; 0.01; 0.005%
Обробка насіння проводилась шляхом замочування в розчині мутагену з експозицією 18 годин з послідуючим промиванням в проточній воді на протязі однієї години. Контроль – насіння, яке замочувалось у воді. Радіаційні гама - промені застосовувались в дозах 100; 200; 300 Гр. Обробка насіння променями здійснювалась на приладі "Исследователь", потужністю 8.3 р/сек, джерело 60Со. Вивчалась також комбінаційна (сумісна) дія всіх хімічних мутагенів з фізичними в дозах 100 та 200 Гр. В даному випадку радіацією діяли на попередньо оброблене хімічними мутагенами насіння. Для одержання М1 всіма мутагенними факторами оброблялось по 300 насінин. Залучений в мутаційний процес гібридний матеріал: 58/92 [(Altiramosum х Карлик) х (Вікторія х Зеленоквіткова) х Казанку] - різновидність alata, висота рослин 113 см, вегетаційний період 87 днів, середня врожайність 16.9 ц/га, маса 1000 зерен 29.0 г, вирівняність 83.1%, плівчастість 25.3%. 115/92 [Казанка х Вікторія Подільська] - різновидність alata, висота рослин 118 см, вегетаційний період 86 днів, середня врожайність 18.8 ц/га, маса 1000 зерен 30.6 г, вирівняність 81%, плівчастість 24.7%. 101/92 [Вікторія Подільська х 112/83]- різновидність alata, висота 86 см, вегетаційний період 79 днів, середня врожайність 16.4 ц/га, маса 1000 зерен 29.1 г, вирівняність 86%, плівчастість 22.8%. За стандарт взято сорт Вікторія, який теж оброблявся мутагенами. Генотипічні розбіжності між залученим матеріалом добре виражені фенотипічно. Закладка селекційних розсадників, оцінка матеріалу, аналізи рослин, врожаю і оцінка якості зерна проводилась згідно загальноприйнятої методики Держсортовипробування. Матеріал вивчався в умовах екранної ізоляції, створюваної за допомогою тетраплоїдної гречки, запропонованої Е.Д. Неттевичем і Н.В. Фесенком і вдосконаленої О.С. Алексеєвою. При виділенні хлорофільних мутацій користувались класифікацією запропонованою колективом співробітників Інституту експериментальної біології Академії наук Естонії і класифікацією мутацій, запропонованою О.С. Алексеєвою, М.В. Роїком, П.А. Філіпчуком, Г.М. Гаврилюк в 1978 році. Математичну обробку одержаних даних по частоті та спектру мінливості мутантів проводили в процентному відношенні відхилень від числа проаналізованих рослин. Кліматичні умови в роки досліджень різнилися від середньо багаторічних, що дало можливість більш повно оцінити мутантний матеріал. ПОЛЬОВА СХОЖІСТЬ, ВИЖИВАННЯ ТА МІНЛИВІСТЬ РОСЛИН ГРЕЧКИ В М1 Аналізуючи використання різних засобів мутагенезу та їх комбінованої дії, слід відмітити, що їх використання приводить до різних кінцевих результатів, що підтверджується результатами досліджень. Критеріями оцінки мутагенного впливу на гречку в М1 в нашому досліді служили польова схожість, виживання та мінливість рослин. Підкреслюючи результати впливу різних доз гама-променів в М1 на схожість насіння, можна зробити висновок: збільшення дози опромінення приводить до зниження схожості по всіх варіантах досліду. Найбільше це відображено у варіантах з простим гібридом 101/92. Сорт Вікторія та номер 115/92 займають проміжне становище, проте складний гібрид 58/92 виявився більш стійким до дії опромінювання. Під впливом хімічних мутагенів величина схожості насамперед залежала від виду мутагену. Так дія НМС у всіх концентраціях не привела до значного зниження схожості насіння і її величина знаходилась на рівні контролю. НЕС викликала більш негативний вплив на величину схожості ніж НМС (79.6-86.2%). Дія ЕІ привела до різкого зниження польової схожості у всіх досліджуваних концентраціях, по всіх варіантах досліду до 1.0-13.2%. З підвищенням концентрації мутагену польова схожість знижувалась. По ознаці "польова схожість" під впливом мутагенів проявились особливості досліджуваного матеріалу. Більш стійким до дії мутагенів виявився матеріал складного гібридного походження 58/92. Сорт Вікторія і номери 115/92 та 101/92 менш стійкими. Сумісна дія хімічних мутагенів з фізичними спричинила пригнічуючу дію на схожість, проте ступінь цього пригнічення, в першу чергу залежить від виду хімічного мутагену та дози опромінювання. Найбільш сильний вплив на польову схожість спричинила комбінація мутагенів ЕІ + 200 Гр. (0.5 -2.6%). У всіх варіантах досліду спостерігалось зниження польової схожості насіння гречки з підвищенням концентрації мутагену та дози опромінення. Польова схожість насіння визначається генотипом рослин, і це проявилось в першу чергу в результаті впливу на насіння мутагенних факторів. В наших дослідах найбільше зниження польової схожості спостерігалось у номерів 101/92 та 115/92. Сорт Вікторія і номер 58/92 виявились більш стійкими до дії мутагенних факторів. Виживання рослин гречки у варіантах з гамма-опромінюванням залежить, насамперед, від дози опромінювання. Так доза 300 Гр. на всіх генотипах спричинила загибель сходів у фазі сім’ядолей. В літературі це явище описано як ефект "віддаленої загибелі". Проте у варіантах із дозами 100 і 200 Гр. вона знаходилась відповідно в межах 92.6-95.4% та 91.9-94.7% дещо змінюючись по генотипах. Збільшення дози опромінювання від 100 до 200 Гр. не привело до значного зниження виживання рослин гречки. Аналізуючи виживання рослин у дослідах з хімічними мутагенами можна зазначити, що вона в певній мірі відповідає польовій схожості. У варіантах з НМС виживання знаходилось на рівні контролю, а у варіантах з НЕС навіть вище. Проте в дослідах з ЕІ спостерігалась чітка залежність від концентрації мутагену. Так для Вікторії і номера 101/92 концентрації 0.01 та 0.02% виявились летальними. Найбільш стійким до дії хімічних мутагенів виявився мутантний матеріал складного гібридного походження 58/92. Вивчення впливу сумісної дії хімічних мутагенів та радіаційних променів на виживання рослин показало, що ця величина по всіх варіантах досліду набагато нижча ніж на контролі. Найбільший негативний вплив мутагенів проявився у варіантах з комбінацією ЕІ+гамма-опромінювання. В комбінації мутагенів НМС+гамма-опромінювання з дозою радіації 100 Гр. спостерігався найбільш високий процент виживання рослин (25.9-79.0%), проте не спостерігалось чіткої залежності від концентрації мутагена. Дія мутагенів високо-специфічна по генотипах і мутагенних факторах, проте більш чітко проявились генотипічні особливості і роль мутагенного фактора в більш пізніх фазах розвитку рослин гречки в М1. Найбільше змінених рослин індуковано в мутаційного матеріалу складного гібридного походження 58/92, менше у простих гібридів, і найменше змінених рослин викликали гамма-промені у сорту Вікторія. Хімічні мутагени в рік обробки насіння спричинили сильний вплив . Так у варіантах з НМС та НЕС індукована кількість рослин ненабагато перевищувала природній рівень мінливості, проте у варіантах з ЕІ ця величина сягала 100%, тобто в досліді спостерігався випадок відомий як феномен мутокросинговеру. Найбільша кількість змінених рослин відмічалась у варіантах з гібридом 58/92, дещо менше у 115/92. Мінливість рослин у варіантах з сортом Вікторія та 101/92 майже однакова. Ефективність впливу різних комбінацій хімічних мутагенів з гама-променями неоднакова. І визначається, в першу чергу, хімічним мутагеном та дозою гама-опромінювання. МУТАБІЛЬНІСТЬ, ЧАСТОТА ТА СПЕКТР МУТАЦІЙ В нашому досліді, процент мутантних рослин у сорту Вікторія в М2 знаходився в межах 1.1 - 5.19% (рис. 1). Найбільший процент мутантних рослин індуковано у варіантах з ЕІ (2.95%) та ЕІ+гамма-опромінювання (5.19%), найменше у варіантах з НМС та НЕС, відповідно 1.10 та 1.13%. Середня мутабільність сорту складала 2.36%. У мутантного матеріалу складного гібридного походження 58/92 найбільший процент мутантних рослин спостерігався у варіанті з комбінацією мутагенів ЕІ+опромінювання 6.1%. Найменша частота мутацій відмічалась у варіантах з опромінюванням (1.69%) та НМС (1.61%) і НЕС (1.65%). Середня мутабільність матеріалу складного гібридного походження склала 2.91%. По кількості індукованих мутацій у номера 115/92 варіанти розміщувались в слідуючому порядку: НМС; НЕС; опромінювання; НМС+опромінювання; НЕС+опромінюваня; ЕІ+опромінювання. Отже, найменшу частоту мутацій у номера 115/92 індуковано дією НМС (1.10%), а найбільшу 4.4% - у варіанті з комбінацією ЕІ+опромінювання. Середня частота мутацій номера складала 2.39%. Найбільшу частоту мутацій номера 101/92 індукувала сумісна дія ЕІ та гамма-опромінювання -3.70%. Менш ефективним виявився варіант з НМС, який забезпечив найменший процент мутацій - 1.11. Середня мутабільність номера 101/92 склала 2.08%. Таким чином, в М2 серед досліджуваних мутагенних факторів, найбільш ефективним виявилась комбінація ЕІ+гамма-опромінення та дія ЕІ, які індукували на всіх вивчаємих генотипах найбільшу частоту мутацій. Найбільш мутабільним виявився мутантний матеріал складного гібридного походження 58/92. Частота мутацій у рослин сорту Вікторія та номера 115/92 знаходилась майже на одному рівні. Найменш мутабільним виявився номер 101/92.
ЗНАЧЕННЯ ГЕНОТИПУ ТА МУТАГЕННОГО ФАКТОРА Подальше вивчення матеріалу показало, що процент мутантних рослин гречки в М3, значно вищий, ніж в М2. Це пояснюється тим, що фенотипічний прояв мутацій розтягнутий на ряд поколінь, тому що розвиток багатьох ознак контролюється рядом взаємодіючих генетичних локусів. Загальний процент мутантних рослин в М3 значно вищий, ніж в М2. Це результат того, що в старшому поколінні післядія мутагенних факторів значно слабша і це дає можливість генотипу краще реалізувати свої можливості. Так, найбільшою загальною мутабільністю володіє матеріал складного гібридного походження 58/92, а далі в порядку зниження йдуть, 101/92,115/92, Вікторія. ЧАСТОТА ТА СПЕКТР ХЛОРОФІЛЬНИХ МУТАЦІЙ Встановлено, що частота та спектр хлорофільних мутацій служить індикатором ефективності експериментального мутагенезу. Найбільша частота хлорофільних мутацій в М1 спостерігалась на матеріалі складного гібридного походження 58/92 (0.28%), найменша у сорту Вікторія (0.15%), у номерів 115/92 і 101/92 вона склала відповідно 0.21 та 0.17%. В М2 загальний процент хлорофільних мутацій дещо менший ніж в М1. Проте загальна закономірність зберігалась, а саме: у матеріалу складного гібридного походження 58/92 він був найбільший (0.148%), а найменший у простого гібриду 101/92 (0.078%). В М1 та М2 в спектрі хлорофільних мутацій переважають летальні типи albina та xanta. Аналіз рослин в М3 показує, що загальний процент хлорофільних мутацій по всіх досліджуваних генотипах значно вищий, ніж в М1 та М2 і знаходиться в межах від 0.53% (у складного гібриду 58/92) до 0.34% (у номера 101/92). В М3 поряд з летальними типами зустрічаються і життєздатні. ТИПИ ІНДУКОВАНИХ МАКРОМУТАЦІЙ У ГРЕЧКИ Не всі мутагени в однаковій мірі впливають на мінливість різних сортів гречки і приводять до виникнення цінних мутацій. Тривалий час зусилля дослідників, що працюють з індукованим мутагенезом були направлені на отримання і використання в селекції в основному різких мутацій з чітким фенотипічним проявом. Проте, для більшості макромутантів характерна понижена життєздатність. Виділення і закріплення в поколіннях макромутацій гречки значно розширює її природний поліморфізм. МІНЛИВІСТЬ ДЕЯКИХ КІЛЬКІСНИХ ОЗНАКНаші дослідження мінливості кількісних ознак у гречки, індукованих гамма променями, хімічними мутагенами та сумісною дією хімічних та фізичних мутагенів, показали, що по деяких з них - масі 1000 зерен, вирівняності та плівчастості - генотипічна мінливість в оброблених мутагенами популяціях була підвищена. Нами встановлено, що варіація врожайності в межах встановлених градацій в М3 значно менша, ніж в М2. Для розширення природних меж варіабельності врожайності вихідного сорту та номерів ефективними виявились варіанти з НЕС, ЕІ та радіаційним опромінюванням. Отриманий при їх допомозі матеріал, дав значний приріст врожайності в М3. Аналіз зерна мутантних популяцій за масою 1000 зерен в М3 показав, що по всіх досліджуваних генотипах присутня варіабельність даної ознаки. Причому мутагенний фактор, що є високоефективним на одному генотипі, малоефективний на іншому, і навпаки. Тут проявляється специфічність об’єкту та мутагенного фактора. Збільшення маси 1000 зерен гречки сприяє і підвищенню плівчастості. Тонкоплівчасті номери як правило дрібноплідні. Таким чином, під впливом сумісної дії мутагенів та гамма-опромінювання у гречки можна отримати мутантні популяції з високими технологічними властивостями зерна, а саме крупноплідні, тонкоплівчасті та вирівняні. Проте у сорту Вікторія індукована мінливість показників крупності, плівчастості та вирівняності зерна виражена сильніше ніж у крупноплідного матеріалу.
ОСОБЛИВОСТІ ФОРМОТВОРЧОГО ПРОЦЕСУ МУТАНТІВ СТАРШИХ ПОКОЛІНЬ ГРЕЧКИ. Мінливість рослин є звичайним явищем. Вона систематично відбувається у перехреснозапильників. Проте її величина залежить не тільки від генотипу досліджуваного матеріалу, але й від погодних умов. Проте дія радіації значно підвищує природній рівень мінливості. У дослідах з Вікторією, Радехівською поліпшеною та Аелітою встановлено, що з віком мутантів кількість новоутворень поступово зменшується і, починаючи з М10-М13 відбувається стабілізація матеріалу до рівня вихідної популяції (рис.2.).
Характерно те, що у сорту мутаційного походження - Аеліти стабілізація матеріалу відбувається більш інтенсивно, і популяції необхідний менший проміжок часу для відновлення свого, обумовленого генотипічними властивостями, рівня мінливості. Дещо відрізняються і спектри новоутворень у сортів Вікторія та Радехівська поліпшена від спектру сорту Аеліта. Якщо в перших переважають короткостебельні форми, рослини з вкороченим міжвузлям, одностебельні та рослини із зміненими суцвіттями та квітконосами, то в спектрі новоутворень сорту Аеліта переважають високогіллясті форми, фасціації, гіганти, одностебельні та рослини із складними суцвіттями.
ВИКОРИСТАННЯ ПОВТОРНОГО (НАСИЧУЮЧОГО) ОПРОМІНЕННЯ В СЕЛЕКЦІЇ ГРЕЧКИ Крім вивчення мутантного матеріалу старших поколінь, нами продовжувалось насичуюче в поколіннях опромінювання насіння гречки сортів Радехівська поліпшена, Вікторія та Аеліта. Нашими дослідженнями встановлено той факт, що повторні опромінювання збільшують генотипічну мінливість, проте слабше, ніж перше. Насичуюче в поколіннях опромінювання сприяє накопиченню новоутворень. Для всіх доз опромінювання характерно те, що з віком мутантів в популяціях підвищується і рівень мінливості. Величина дози опромінювання сприяє насиченню популяції новоутвореннями. При дозі опромінювання 200 Гр. починаючи з М17 ця величина складає 100%. Тобто в результаті тривалого опромінювання популяція набуває радіорезистентності, що приводить до зниження кількості депресивних форм (рис.3.). В спектрі новоутворень переважали короткостебельні форми, рослини з вкороченим міжвузлям, зміненим суцвіттям та квітконосами, гіганти. Ця особливість простежується по всіх сортах. В результаті насичуючого в поколіннях опромінювання із популяцій випадали не стійкі до впливу радіації форми, матеріал поступово стабілізувався що і простежувалось на короткостебельних мутаціях. Аналіз мутантних популяцій по технологічних якостях зерна: масі 1000 зерен, вирівняності та плівчастості показав, що ці показники стабільні і знаходяться в межах контролю. Незначні відхилення простежуються в межах окремих років. Проте вони формувались під впливом погодних умов року і є несуттєвими. Із мутантного матеріалу, одержаного під впливом багаторазового опромінення насіння, відібрано ряд цінних форм, які передані в колекцію світового генофонду гречки (відділ мутантів) і використовуються в селекційному процесі, це високопродуктивні, крупноплідні з високою вирівняністю зерна, з одночасним достиганням, стійкі до полягання та комплексу поширених хвороб.
ХАРАКТЕРИСТИКА ПЕРСПЕКТИВНИХ НОМЕРІВ. За останні роки в селекції гречки сформувався новий напрямок - створення сортів з використанням мутантних алелей, що включені природним відбором в адаптивний геном (обмежене гілкування, детермінантність, вкороченість міжвузль та ін.). Нами проведено вивчення і зроблено опис 7, форм відібраних в мутантних популяціях гречки у 1995 році. Характерною особливістю всіх номерів була складна структура популяцій по ознаці ЗГС. Найбільш стислим спектром популяції за величиною ЗГС морфотипів характеризувались скоростиглі номери 141/95; 142/95. Їх популяції складались з чотирьох морфотипів (ЗГС - 2; 3; 4; 5.). Середньостиглі популяції мали в своєму складі по п'ять морфотипів, в той час як у Вікторії шість.
Разом з тим, у всіх номерів відмічено вкороченість міжвузлів у зоні гілкування, найменший габітус спостерігався у детермінантних форм 142/95 та 144/95. При аналізі архітектоніки листкової системи нашу увагу привернули дві особливості: у всіх селекційних номерів, незалежно від модельної кількості міжвузлів в зоні гілкування стебла, кількість листків в зоні розширення близька до п'яти. Отже, кількість листя в зоні розширення не має тісного зв’язку з величиною зони гілкування стебла і скорельована з тривалістю вегетаційного періоду рослин. |