Тефері Створення вихідного матеріалу для селекції ярого ячменю з роздільним і комплексним застосуванням гамма-променів і хімічних мутагенів

Краткое содержание

Огляд літератури

Розглядаються викладені різними дослідниками особливості та методи індукованого мутагенезу: радіаційний і хімічний мутагенез, модифікування індукованого мутагенезу, генетичні ефекти спільного застосування радіації та хімічних мутагенів при створенні вихідного матеріалу в селекції.

Умови, матеріал і методика досліджень

Експерименти проводилися в 1996-1999 рр. на дослідному полі Харківського ДАУ. Грунтовий покрив представлений міцним структурним чорноземом на глинистому карбонатному лесі.

Метеорологічні умови в роки проведення дослідів відрізнялися за температурним режимом і зволоженням. Коливання температурного режиму та кількості опадів вище і нижче середньої норми негативно вплинули на ріст і розвиток рослин ячменю. В квітні 1996 р. кількість опадів була на рівні середньої багатомісячної. Це сприяло появі сходів. Однак у травні, червні та липні було сухо і середньомісячна температура перевищувала середню багатолітню. Це вплинуло на ріст і розвиток рослин, знижуючи їх життєздатність і фертильність в М₁. В 1997 р. достатня кількість вологи та невисока температура сприяли росту і розвитку рослин в М₂. В 1998 р. комбінована посуха (незначна кількість води в грунті, сухе, спекотливе повітря протягом всього вегетаційного періоду) мала негативний вплив на ріст і розвиток рослин ячменю.

Дослідження проводились на сортах ярого ячменю різних еколого-географічних груп: Старт, Звершення, Спомин. Насіннєвий матеріал сортів Звершення та Спомин представлений  Інститутом  рослинництва ім. В.Я.Юр’єва,  насіння сорту Старт -  кафедрою генетики, селекції та насінництва ХДАУ.

Як хімічні мутагени для обробки насіння використовували діетілсульфат (ДЕС) в концентраціях 0,05; 0,1; 0,2% та етиленімін (ЕІ) в концентраціях 0,0001; 0,006; 0,012; 0,025%. Експозиція обробки складала 12 годин. Потім насіння промивали в проточній воді протягом однієї години і підсушували. Контролем було насіння, намочене у воді. опромінювали насіння в лабораторії кафедри молекулярної та прикладної біофізики ХНУ g-променями ⁶⁰Со у дозах 500, 5000, 10000 та 15000Р з інтенсивністю 800 Р/хв та енергією випромінювання 1 МеВ. Контролем було неопромінене насіння.

При спільному застосуванні мутагенів і модифікатора (малої дози мутагена) обробку насіння проводили різними способами. В одному випадку насіння ячменю сорту Спомин у повітряносухому стані спочатку опромінювали g-променями в дозі 500Р, а потім намочували в розчинах ДЕС (0,05; 0,1; 0,2%) і ЕІ (0,006; 0,012; 0,025%) протягом 12 годин. У другому випадку насіння спочатку намочували в розчинах ДЕС (0,05; 0,1; 0,2%) і ЕІ (0,006; 0,012; 0,025%) при тій же експозиції, потім підсушували до повітряносухого стану й опромінювали дозою (γ500Р).

Для вивчення взаємодії різних концентрацій хімічних мутагенів насіння спочатку обробляли мутагенами ДЕС і ЕІ вказаних концентрацій, а потім замочували на протязі 12 годин у розчині ЕІ низької концентрації (0,0001%).

В одному з варіантів насіння ячменю піддавали дії g-променів (5000; 10000; 15000Р) після попереднього опромінення малою дозою (500Р). При зворотній послідовності повітряносухе насіння піддавали впливу малої дози (500Р) після попереднього опромінення їх дозами 5000, 10000 та 15000Р.

Для визначення модифікуючого впливу низької концентрації ЕІ (0,0001%) на опромінене насіння ячменю спочатку діяли вказаними вище дозами, а потім намочували  його протягом 12 годин у розчині ЕІ 0,0001% концентрації. У всіх дослідах паралельно проводили обробку насіння у воді.

Для лабораторних цитологічних досліджень використовували 100 насінин кожного варіанта. Насіння пророщували в чашках Петрі. Пророслі корінці довжиною 3-5 мм фіксували в суміші етилового спирту й оцтової кислоти (3:1) при експозиції 12 годин. Зберігали корінці в 70% спирті. Готували тимчасові ацетокармінові препарати. Розглядали їх під світловим мікроскопом типу МБІ-3. Враховували хромосомні порушення в анафазах мітозу, розглядаючи по 700-1050 анафаз в кожному варіанті за методикою Абрамова З.В. (1992р.).

В М₁ проводили фенологічні спостереження, визначали польову схожість і життєстійкість рослин, враховували морфологічні аномалії та стерильність рослин.

Для одержання другого мутантного покоління (М₂) посів проводили цілим колоссям з розрахунку 24 колоси на 1 м². Протягом усього періоду вегетації облічували хлорофільні, стерильні і морфофізіологічні мутації. Рослини зі зміненими ознаками описували, етикетували та прибирали окремо. Проводили підрахунки випадків мутацій на 100 сімей. Всі відібрані в М₂ рослини висівали посімейно окремо рядками для вивчення характеру спадковості та подальшої мінливості в М₃.

Біохімічний аналіз зерна ячменю на вміст білка та лізину проводили в технологічній лабораторії Інституту рослинництва ім. В.Я.Юр’єва УААН і в лабораторії масових аналізів ХДАУ. Для цієї мети аналізували індуковані мутанти М₃, а також нативні лінії сортів Старт і Звершення, відібрані підряд в М₂ з варіантів ДЕС (0,05; 0,1; 0,2%), ЕІ (0,006; 0,012%) і g-опромінювання (5000; 10000; 15000Р). У сорту Спомин були відібрані нативні лінії серед нащадків немутованого насіння М₂ і серед фенотипів змінених нащадків М₂.

Статистичну обробку даних проводили визначенням процентної величини та методом обчислення дисперсійних аналізів і коефіцієнтів кореляції (r) та варіації (V). Різницю між окремими варіантами дослідів визначали показником НІР.

Математичну обробку даних було здійснено на ПЕОМ за допомогою пакета прикладних програм обробки результатів селекційних і генетичних експериментів (ППП “ОСГЕ”), створеного у відділі генетичних основ селекції інституту рослинництва ім. В.Я.Юр’єва УААН за методиками Літуна П.П., Бєлкіна О.О., Белянського О.І. (1992-1994 рр).

Дія радіації та хімічних мутагенів при роздільному і спільному

застосуванні на хромосоми, ріст і розвиток ярого ячменю в М₁

Цитогенетичний аналіз. Аналіз частоти хромосомних перебудов показав, що хімічні мутагени і g-промені вплинули на структуру хромосом, порушивши хід мітозу в клітинах проростків. Спостерігалася пряма залежність виходу хромосомних перебудов від доз мутагену.