Введение к работе
Актуальность исследования.
Сочетание гибридной и мутационной изменчивости является важным методом усиления формообразовательного процесса и создания исходного материала в селекции возделываемых культур. В наиболее общей форме задачу мутационной генетики поставил Н.П.Дубинин (1963). Во всем мире официально зарегистрировано более чем 1700 мутантних сортов по 154 видам растений (Maluszynski М., 1995). О перспективах использования мутантов в гибридгоа-ции свидетельствуют успехи мировой и отечественной селекции (Сальникова Т.В.,1978; Козаченко М.Р. и др.,1989; Siddiqui К.А.,1990). Гибридизация, основанная на использовании в комбинациях скрещивания мутантних форм, была названа мутантно-сортовой гибридизацией (Володин В.Г. и др.,1988). Мутанты рассматриваются в данном случае как источники рекомбинативной изменчивости.
Для целенаправленного использования новых мутантов в селекционном процессе и биологических исследованиях особую значимость имеет изучение генетической природы возникших изменений и закономерностей наследования мутантных признаков, их коррелятивных связей, а также выяснение локализации мутантных генов, кодирующих ценные признаки растений. Кроме того, разработка новых генетических методов с использованием экспериментального мутагенеза, новейших методов биотехнологии и хромосомной инженерии требует всесторонних знаний по частной генетике сельскохозяйственных культур.
Значение индуцированного мутагенеза для селекции определяется не количеством сортов, создаваемых этим методом и находящихся в производстве, а возможностью решения некоторых практических задач. В частности проблема устойчивости к полеганию может быть разрешена с привлечением в селекционную работу низкорослых, неполегающих мутантов (Авраменко Б.И. и др., 1987; Тютин А.И., Логвиненко В.Ф.,1989).
Однако генетическая и цитогенетическая природа мутантов при скрещивании не достаточно изучена. Поэтому изучение донорских свойств мутантов, выделенных по хозяйственно ценным признакам, и создание на их основе изогенных и изопризнаковых линий является актуальной задачей современной генетики и селекции растении. В связи с этим, получение стабильных форм с помощью гаплоидной биотехнолопш является наиболее эффекпгвным путем, позволяющим не только сокращать время стабилизации, но и получать новые рекомбинангные формы растений (Лукьянюк С.Ф., Игнатова СФ.,1983; Муромцев Г.С. и др.,1990). Однако, сочетание биотехнологических методов с мутагенезом остается все еще недостаточно реализованным в генетико-селекционных исследованиях пшеницы.
Цель и задачи исследований.
Целью исследования являлось, изучение особенностей наследования признака короткостебельности у радиационных мутантов яровой мягкой пшеницы и создание низкорослых стабильных линий мутантно-сортовых гибридов с использованием андрогенеза in vitro.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи: изучить изменчивость и наследственность мутантного признака короткостебельности в F) и F2 при мутантно-сортовой гибридизации; определить комбинационную способность мутантных форм по признаку "высота растений";
изучить корреляционную связь признака "высота растений" с признаками продуктивности у мутантно-сортовых гибридов;
проанализировать процесс протекания мейоза у мутантно-сортовых гибридов в Fi;
получить удвоенные гаплоиды мутантно-сортовых гибридов с использованием андрогенеза in vitro; Научная новизна.
Показана генетическая нестабильность радиационных мутантных форм Казахстанская 126 мк и Казахстанская 3 мк. Установлено, что гены короткостебельности у изучаемых мутантов неаллельны генам rhtl, rht2 и rht3.
Отмечена высокая наследуемость признака короткостебельности у мутантно-сортовых гибридов. При этом выявлено аддитивное действие генов, контролирующих короткостебельность у изучаемых мутантных форм.
С помощью гаплоидной биотехнологии созданы из расщепляющихся мутантно-сортовых гибридных популяций новые гомозиготные линии - носители признака короткостебельности пшеницы
Теоретическое и практическое значение работы:
Результаты исследований вносят существенный вклад в развитие генетики количественных признаков мутантных форм, в том числе связанных с устойчивостью растений к полеганию. Генетически нестабильные мутанты яровой мягкой пшеницы Казахстанская 126мк и Казахстанская Змк предлагаются для использования в качестве доноров короткостебельности в селекции на устойчивость к полеганию. При этом возможен отбор короткостебельных растений из гибридных популяций уже в первом поколении.
Метод гаплоидной биотехнологии рекомендуется использовать для стабилизации мутантно-сортовых гибридов в первых гибридных поколениях. Созданные стабильные линии дигаплоидов ДГ-1 и ДГ-2 с мутантным признаком короткостебельности рекомендуется использовать в практической селекции.
Основные положения, выносимые на защиту:
короткостебельные радиомутанты Казахстанская 126мк и Казахстанская Змк являются генетически нестабильными;
признак короткостебельности у генетически нестабильных мутантных форм Каз 12бмк и Каз Змк детерминируется двумя генами и проявляется аддитивным действием генов;
- гены короткостебелыюсти у изучаемых мугантных форм неаллельны генам
гЫ1,г1п2иг1нЗ;
- с помощью гаплоидной биотехнологии возможно ускоренное получение го
мозиготных форм из мутантно-сортовой гибридной популяции пшеницы.
Апробация работы.
Результаты исследований были доложены и обсуждены на Республиканской научной конференции "Биологические основы селекции зерновых культур" (Алматы, 1996), на Международной конференции "Агробиотехнологии растений и животных" (Киев, 1997), на Международной конференции "Состояние и перспективы развития биотехнологии растений" (Алматы, 1997), на VII Международной конференции "Биология клеток растений in vitro, биотехнология и сохранение генофонда" (Москва, 1997), на Международном конгрессе "The IIth congress of the Federation of European Societies of Plant Physiology" (Vama, 1998), на Международной конференции "Актуальные проблемы сельскохозяйственной биотехнологии" (Отар, 1998), на VII республиканской научно-практической конференции "Физиолого-биохимические и генетические основы устойчивости и продуктивности растений" (Алматы, 1999), на Международном симпозиуме "From Cells to Crops. The third Symposium in the Series Recent Advances in Plant Biotechnology" (Slovakia, 1999), на Международной конференции "Физиология растений - наука III тысячелетия" (Москва, 1999).
Публикации: по теме диссертации опубликовано 14 научных работ.
Структура и объем работы.