Микрогаметофитный отбор на устойчивость к температурному фактору у кукурузы Сорока, Анатолий Иванович

Введение к работе

~^1.:&ктуальность теми. В настоящее время в качестве одного из путей более эффективной селекции устойчивых к стрессовым факторам среды генотипов рассматривается метод гаметофитного отбора. Этот подход основан на существовании связи между проявлением гвмето-фитных и спорофитных признаков, обусловленной экспрессией одних и тех же генов на обеих стадиях развития растительного организма (Mulcahy, 1979; Tanksley et al., 1981; Sari Oorla et al., 1983). В сравнении с традиционными методами селекции на уровне спорофита, гаметофитный отбор имеет ряд,преимуществ. К ним следует отнести легкость машшулировання таким селекционным материалом как пыльца растений (благодаря ее малым размерам) и гаплоидный генотип, обеспечивающий более Еысокую эффективность отбора. Вследствие этого селекционный процесс может быть в значительной степени интенсифицирован при применении этих методов (Huloahy, 1984 5 Ottaviano, Mulcahy, 1989).

Ужо сейчас гаметофитный отбор успешно используется для повышения качества спорофитного поколения. Спектр культур, на которых достигнуты положителышв результати постояішо расширяется, и в настоящее время включает в себя такие важные для человека виды как томат (Zamir et al., 1982; Sacher ot al., 1983; Лях, 1985; Кравченко, Лях и др., 1988), хлопчатник (Rodriguez-Garay, Barrow, 1988), капуста (Hodgkin, 1988) и некоторые другие. Однако, па кукурузе исследования подобного рода практически отсутствуют. Всо это предполагает проведение интенсивных разработок в области микрогаме тофитного отбора на кукурузе, являющейся важным объектом сельского хозяйства во многих странах. Особенно актуальным является изучение возможности селекции на гаплоидном уровне темпера-туроустсйчнЕых генотипов, поскольку как пониженные, так и повышенные температуры, действующие в различные периода онтогенеза, существенно снижают потенциальную продуктивность у данной культуры.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является изучение влияния отбора в Р₁ микрогаметофлтов, устойчивых к температурному фактору на структуру и качество (устойчивость к пониженной и повышенной температурам) образующегося спорофитного поколения у кукурузы.

В соответствии с этим в диссертационной работе ставились

следующие задачи:

1. Выявить различия между генотипами кукурузы по холодоустойчивости мужского гаметофіта. Изучить возможность повышения холодоустойчивости спорофита за счет отбора микрогаметофитов, устойчивых к данному температурному стрессу в период прорастания пыльцы и роста пыльцевых трубок.

2. Исследовать влияние хранения пыльцы при пониженной температуре у гибридов F₁ на качество спорофитного поколения F₂.

3. Выявить различия между генотипами по устойчивости зрелой пыльцы кукурузы к повышенной температуре. Изучить возможность изменения качества спорофита за счет отбора температуроустойчивой пыльцы.

4. Установить особенности изменения моногибридного расщепления, оценок частоты рекомбинации, а также процентного соотношешя некоторых фенотипических классов в F₂ в зависимости от температурной обработки мужского гаметофитного поколения в F₁.

Новизна и практическая значимость результатов исследований.

Впервые получены данные о действии температурной обработки микрогаметофитов (на различных этапах их развития и функционирования) в F₁ на структуру и качество расщепляющихся популяций Р₂.

Установлено, что отбор в F₁ микрогаметофитов (в период прорастания пыльцы и роста пыльцевых 'трубок), устойчивых к пониженной температуре, повышал холодоустойчивость расщепляющихся популяций на ранних стадиях развития растения' .. Отмечено, что эффективность отбора выше при 10-130, чем при 16-18С.

Обнаружены различия в реакции ядер вегетативной и генеративной клеток пыльцы на воздействие повышенной температурой у контрастных по жаростойкости линий кукурузы.

Показало, что обработка повышенной температурой микрогаметофитов как на стадии зрелой пыльцы, так и в период прорастания пыльцы и роста пыльцевых трубок в F₁ повышает засухоустойчивость образующегося спорофитного поколения.

В результате исследований по микрогаметофитному отбору на устойчивость к температурному фактору выявлена экспрессия генов на различных этапах развития и функционирования мужского гамето-фита. Установлено, что 1-я, 3-я, 10-я и 1-я, 3-я, 4-я и 10-я хромосомы детерминируют, хотя бы частично, чувствительность зрелой пыльцы соответственно к. повышенной и пониженной температурам; а 4-я, 7-я и 8-я хромосомы - чувствительность микрогаметофитов в

период прорастания пыльцы и роста пыльцевых трусок к пониженной температуре.

Предложенные в работе методические приемы могут найти успешное применение в селекционной практике для эффективного отбора устойчивых к температурным стрессам генотипов кукурузы.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на Всесоюзной конференции по онтогенетике г.чсших растений (Кишинев, 1989), 3-м Международном симпозиуме по клеткам спермиев у высших растений (Венгрия, Мартонвашар, 1989), Всесоюзной конференции молодых ученых по физиологии растительной.клетки (Минск, 1990), Международном симпозиуме по пыльце и. яйцеклеткам покрытосеменных растений (Италия, Комо, 1991), Всесоюзной конференции по экологической генетике растений, кивотных и человека (Кишинев, 1991), заседании Ученого совета ИГ АН РМ (1991).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 162 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, материала и методов, трех экспериментальных глав, обсувде-ния, выводов и списка использованной литературы. В работе приведены'24 таблицы и 8 рисунков. Список литературы включает 241 наименоЕчниз, в том числе 180 иностранных авторов.