Криштоп Є.А. Віддалена гібридизація ярих злаків і її модифікація низькою температурою

Краткое содержание

ВИКОРИСТАННЯ МЕТОДУ ВІДДАЛЕНОЇ ГІБРИДИЗАЦІЇ

У СЕЛЕКЦІЇ ЯРИХ ЗЛАКІВ (ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ)

Проведений аналіз літературних даних з історії і досягнення селекції ярих злаків вказує на принципову важливість методу віддаленої гібридизації. У розділі розглянуто і проаналізовано результати наукових робіт вітчизняних та зарубіжних авторів з питань несумісності рослин, що використовуються у схрещуваннях. Показано, що при створенні віддалених гібридів виникають бар’єри міжродової несумісності на ранніх етапах проростання пилку, росту пилкових трубок, запліднення і формування гібридних зернівок. Наводяться існуючі гіпотези дії низької температури на рослинний організм.

УМОВИ, МАТЕРІАЛ І МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

Польові досліди проводили на дослідному полі Харківського національного аграрного університету ім. В. В. Докучаєва у 2005-2008 рр. Дослідне поле розташоване у межах землекористування на­вчально-дослідного господарства агроуніверситету у північно-східній частині Харківської області.

Лабораторні досліди проводили на кафедрі генетики, селекції та насінництва Харківського національного аграрного університету ім. В. В. Докучаєва та в лабораторії якості зерна  Інституту рослинництва ім. В. Я. Юр’єва УААН.

Об’єктами досліджень були представники родини Poaceae: Triticum durum Desf. (2n=28); Triticum aestivum L. (2n=42); Secale cereale L. (2n=14). Види злаків, які використовували в експериментах представлені сортами  твердої пшениці ярої: Ізольда, Луганська 7, Харківська 27 (var. leucurum), Дарина (Янтар Луганщини), Харківська 23 (var. hordeiforme), Харківська 19 (var. melanopus); м’якої пшениці ярої: Рання 93 (var. erythrospermum), Прохоровка, Харківська 18, Харківська 26, Харківська 28, Sunnan (var. lutestens); жита ярого: Somro (Німеччина), Yaselle (Канада).

Відповідно до мети досліджень закладено наступні досліди.

Дослід 1. Насіння різних видів пшениці ярої перед посівом витримували у морозильних камерах при температурі -14 ^оС протягом 48 - 192 год. Як контроль використовували насіння материнських форм без обробки.

Дослід 2. З метою підтвердження результатів у двох комбінаціях, що використовували в експерименті, насіння різних сортів твердої і м’якої пшениці ярої витримували при температурі -14 ^оС протягом 72 год. Як контроль використовували насіння материнських форм без обробки. Вологість насіння материнських форм на всіх дослідних варіантах була на рівні 14,0 - 14,5%.

Польові досліди. Сівбу насіння проводили вручну під дошку в оптимальні для східної частини Лісостепу України строки. Попередник – сочевиця. Площа ділянки 1м², повторність 4-разова. На кожній ділянці висівали по 360 насінин. Розміщення ділянок у досліді – рендомізоване. Польові досліди закладали і виконували з урахуванням усіх вимог методики дослідної справи за Б. А. Доспєховим (1985). Агротехніка у дослідах загальноприйнята для зони Лісостепу.

Обліки і спостереження проводили згідно з Методикою держсортвипробування сільськогосподарських культур (В. В. Волкодав, 2000). При досягненні рослинами фази колосіння проводили схрещування за загальноприйнятою методикою. У кожному варіанті запилювали по 10 колосків (200 квіток) при 4-разовій повторності. Запилення примусове і обмежено-вільне.

Гібридні зернівки висівали по чорному пару поряд з батьківськими видами. Життєздатність F₁ міжродових гібридів визначали за схожістю гібридних зернівок (відсоток схожості визначали шляхом підраховування сходів і розрахунку співвідношення кількості висіяних зерен) і виживаністю, тобто за кількістю рослин, що збереглися до моменту збирання.

З метою подолання стерильності гібридів першого покоління проводили насичуюче схрещування пилком пшениці ярої. Запилення примусове і обмежено-вільне. Структуру врожаю міжродових гібридів визначали за Методикою держсортвипробування сільськогосподарських культур (В. В. Волкодав, 2000).

Рослини гібридних популяцій F₂ аналізували за морфологічними ознаками і елементами продуктивності у порівнянні з вихідними батьківськими сортами. Гібриди розподіляли на три фенотипові групи: материнського (пшеничного), проміжного (пшенично-житнього і житньо-пшеничного) і батьківського типу (житнього) на основі відношення довжини колоскової  луски до її ширини (Л. Н. Наумова, 1964). Крім цього, для характеристики F₂ гібридів за фенотипом використовували  ознаки видів і різновидностей.

Статистичний аналіз отриманих результатів проводили за методикою              Б. А. Доспєхова (1985) шляхом дисперсійного аналізу. Для інтерпретації результатів дисперсійного аналізу застосовували графічні рисунки з використанням ліцензійної програми  Excel.

Лабораторні досліди. З метою вияснення механізму дії низької температури на насіння материнської рослини вивчали рівень мітотичної активності і спектр хромосомних порушень у клітинах кореневої меристеми проростаючого насіння  сортів твердої Харківська 27 (var. leucurum) та  м’якої пшениці ярої Харківська 26 (var. lutestens).

Для цього насіння різних сортів пшениці ярої, вологість якого була на рівні 14,0-14,5%, витримували у морозильних камерах при температурі -14 ^оС протягом 72, 168 і 192 год. Як контроль використовували насіння пшениці ярої без обробки. Після обробки насіння пророщували на зволоженому фільтрувальному папері у ростильнях при температурі 23-25^о протягом 3-4-х діб до появи ростків не менше довжини насіння і корінців довжиною 2-3 см. Корінці фіксували у фіксаторі Кларка та зберігали  у 70% спирті в холодильнику.

Мітотичний індекс і мітотичну активність вивчали на тимчасових давлених оцтокармінних препаратах, які готували за загальноприйнятою методикою (З. П. Па-ушева, 1980). Для виявлення мітотичної активності досліджували не менше 60 корінців та 6 000 клітин, порушень мітозу – не менше 100 корінців і 1 000 клітин на цій стадії поділу. Цифрові дані порівнювали з урахуванням F-критерію Фішера для частки варіант (Г. Ф. Лакин, 1980).

Спектр хромосомних порушень визначали за методикою З. В. Абрамової (1979). Обчислення виконували окремо для виявленого типу аберацій і для кожної стадії, а також у середньому. У дослідженнях використовували мікроскоп „Біолам” (збільшення х 400). Фотографування здійснювали за допомогою цифрового фотоапарата „Canon”.

Для вивчення спектра запасних білків насіння сортів твердої Харківська 27 (var. leucurum) та  м’якої пшениці ярої Харківська 26 (var. lutestens) вологістю    14,0-14,5% витримували у морозильних камерах при температурі -14 ^оС протягом 48-288 год. Як контроль використовували насіння пшениці ярої без обробки.

 Експеримент розділяли на дві складові: „насіння” і „проростки”. Одразу після проморожування у варіанті „насіння” вивчали спектр запасних білків, а у варіанті „проростки” – насіння після проморожування пророщували при температурі          18-20 ^оС протягом 3-4-х діб до появи ростків не менше довжини насіння і корінців довжиною 2-3 см. Після цього досліджуваний матеріал фіксували у сушильній шафі при температурі +130 ^оС і проводили аналіз.

Електрофорез запасних білків у поліакріламідному гелі виконували за методикою Ф. О. Поперелі (1996), яка є модифікацією методики ISTA з використанням буфера оцтова кислота – гліцин. Зразки характеризували за гліадиновими спектрами шляхом позернового аналізу. Розмір випадкової вибірки становив 50-60 зернівок на зразок.

СХРЕЩУВАНІСТЬ РІЗНИХ ВИДІВ ЯРИХ ЗЛАКІВ ЗАЛЕЖНО ВІД ДІЇ

НИЗЬКОЇ ТЕМПЕРАТУРИ НА НАСІННЯ МАТЕРИНСЬКОЇ РОСЛИНИ

Зав’язуваність гібридних зернівок при схрещуванні різних видів пшениці ярої з житом ярим залежно від дії низької температури. Отримані нами результати показали, що зав’язуваність гібридних зернівок при схрещуванні різних видів пшениці ярої з житом ярим залежить від дії низької температури -14 ^оС та її експозиції на насіння материнської рослини. Так, при схрещуванні твердої пшениці ярої Харківська 27 з житом ярим Yaselle зав’язуваність гібридних зернівок на контролі у середньому за роки проведення дослідів становила 4,4%. При дії низької температури протягом 48 год вона підвищувалась і становила 6,9%. Зі збільшенням експозиції обробки спостерігали підвищення зав’язуваності гібридних зернівок (72 год – 10,2%; 96 год – 14,4%; 120 год – 17,8%; 144 год – 21,3%; 168 год – 26,8%). У варіанті досліду з експозицією обробки насіння 192 год зав’язуваність гібридних зернівок знижувалась до 12,0% (табл. 1).