Введение к работе
Актуальность проблемы. Эффект гетерозиса является мощным резервом повышения продуктивности и адаптивности сельскохозяйственных культур и возделывание растений F1 широко используется в растениеводстве. Для хлопчатника наибольший интерес представляют межвидовые гибриды тетраллоидиых видов, репродуктивный гетерозис которых достигает свыше 100% при доминировании высокого качества волокна и устойчивости к вертициллезному вилту от тонковолокнистого родителя. Возделывание гетерозисних гибридов хлопчатника практически реализовано только в Индии, где они занимают 88% от общей площади хлопковых посевов и обеспечивают 42 X хлопковой продукции. (Basu, 1994), а тага» на юго-востоке Китая. Межвидовые гибриды хлопчатника, наряду с очень высокой продуктивностью, отличаются сильным вегетативным гетерозисом и очень поздним созреванием, в связи с чем их невозможно возделывать в хлолкосещнх странах с умеренным климатом, таких как республики Средней Азии, США, Центральный Китай, северная Индия и другие. В связи этим, создание скороспелых гибридов интенсивного типа сейчас является целью многих селекционных программ (Basu, 1993). В последние годы такие гибриды были получены путем скрещивания ультраскороспелых карликовых сортов (Симонгулян и др. ,1991). Генетические и физиологические особенности этих гибридов почти не изучены. Особенно интересно проявление гетерозиса у гибридов интенсивного типа на ранних стадиях онтогенеза, поскольку скороспелые формы характеризуются высокой активностью метаболических процессов в ранние фазы, а также в культуре in vitro, так как ряд биотехнологических программ ориентирован на работу с гибридами для повышения продуктивности хлопчатника (Deation, 1994).
Цель и задачи исследований. Целью представленной работы было изучение генетических и физиологических особенностей гетерозисних межвидовых гибридов хлопчатника интенсивного и экстенсивного типа на ранних стадиях онтогенеза in vivo и в культуре in vitro.
В задачи работы входило:
Изучение ростовых и фотосинтетических характеристик межвидовых гетерозисных гибридов на стадии семядольных и настоящих листьев и при переходе в репродуктивную фазу.
Анализ особенностей каллусогенеаа и морфогенева сортовых и гибридных генотипов.
Оценка наследования изученных признаков & F1 на уровне
растения и кадлусных культур.
Научная новизна. В работе впервые изучено проявление гетерозиса и генетическая природа физиологических процессов у мех-видовых гибридов хлопчатника интенсивного типа на ранних стадиях онтогенеза и в культуре тканей в сравнении с обычными высокорослыми межвидовыми гибридами. Показано, что гетерозис по ростовым процессам проявляется неравномерно в течение онтогенеза, сильно выражаясь на ранних стадиях и уменьшаясь или исчезая при переходе растений в репродуктивную фазу, когда начинают проявляться аффекты генов карликовости. Впервые показано наличие гетерозиса по скорости синтеза АТФ в хлоропластах и активности сопрягающего фактора фосфоршшрования. Выявлена роль цитоплаэматических генов в регуляции активности этих процессов, так же как и скорости ассимиляции С02. У интенсивных гибридов обнаружено улучшение качественных характеристик фотосинтетических процессов: сильный гетерозис по скорости световой фазы фотосинтеза, ассимиляции CG2, содержанию хллорофилда на хлороапласт, отношению хлорофиллов а/б. І&ивлен отрицательный гетерозис по числу хлоропластов в клетке и ткани, неполное доминирование одного из родителей по накоплению хлорофилла в ткани. При культивировании гипокотилей изученных генотипов на разных типах сред, различавшихся по композиции и концентрации фитогормояов сорта разных видов проявляли избирательность к средам. Гибриды отличались высокой выживаемостью на всех типах сред, включая безгормональную, т. е. проявляли адаптивный гетерозис а также гетерозис по биомассе каллусов. Сильные рещшрокные различия по биомассе, обратные материнскому типу наследования, указывают на возникновение генных взаимодействий "геном - плазмон"» ингибирующих ростовые процессы. Генотипы сильно различались по активности пероксидаэы, тесно свяваяной с процессами дифференциации. Гибриды наследовали активность пероксидаэы по материнскому типу и отличались.более богатым спектром изоформ фермента, чем изученные сорта.
Практическая значимость. Полученные на карликовой основе межвидовые гибриды могут быть использованы для промышленного возделывания, как высокогетерозисные формы интенсивного типа, йаделен сорт Коротко-стебельный, как лучший донор для получения скороспелых высокоурожайных форм с высокой активностью фотосин-теткческих процессов. Поковано сходство генотипических аконо-мерностей метаболических процессов на настоящих и семядольных листьях, в связи с чем последние могут служить хорошим модельным
- Б -
объектом для изучения генотипическои изменчивости материала. Выделены морфогенные формы: сорт* BffifflCCX-І и его гибрид ВНЮЇССХ-1 х Карши-2.
Апробация ргботы и публикации. Результаты исследований бани доложены на Всесоюзной конференции по генетике соматігаєских клеток в культуре (Черноголовка, 1993), научных конференциях молодых ученых Узбекистана (Ташкент," 1993,1994), конф?рєіщш иностранных аспирантов НПО "Биолог" АН РУз (Ташкент, 1S95). По материалам диссертации опубликована одна работа и 3 в печати.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследований, двух экспериментальных глав, выводов й списка использованной литературы.