Введение к работе
Актуальность темы. Создание линий с межсортовым замещением хромосом мягкой пшеницы проводится при наличии по сорту-реципиенту моносомных или монотелосомных линий пшеницы (Sears, I953;Unrau et ai., 1956; Майстренко,І97І). Линии с межсортовым замещением являются материалом для изучения эффектов функционирования генов определенной пары хромосом сорта-донора в генетической среде сорта-реципиента и взаимодействия генов в пределах хромосомы,гомеологичес-кой группы и генома этого сложного полиплоида (Law, 1966;Майстрен-ко,1971). Проблемами, ограничивающими создание линий с замещением определенных хромосом, являются: большой объем цитологических работ, необходимых для выделения нужных родительских форм в процес-, се многократных беккроссов и переключение хромосомы донора на гомолога реципиента (switch). Использование для этих целей генов- маркеров пшеницы позволяет свести к минимуму цитологический анализ и избежать утери каждой пятой-седьмой замещенной линии в результате switch (Law, Worland, 1972;'Майстренко и др.,1985).Ограниченное число генетических маркеров пшеницы сдерживает дальнейшее развитие исследований в этом направлении.
Наличие моносомных линий у ряда сортов мягкой пшеницы,а также создание шенично-ржаных дополненных линий позволили проводить целенаправленное замещение определенных хромосом пшеницы гомеологич-ныш хромосомами ржи (unrau, 1956; Riley,I960,1965). Исследования показали, что у некоторых высокопродуктивных и устойчивых к болезням сортов мягкой пшеницы присутствует хромосома ржи (Zeller,I973; Mettin et ai., 1973). В связи с этим большое значение для практической селекции приобретает создание новых тпенично-ржаных форм. Однако существенным ограничением в создании чужеродных замещенных линий является трудоемкость этого метода.
Учитывая вышеизложенное становится ясной необходимость поиска новых, более эффективных методов создания замещенных линий. С этой точки зрения, менее изучена возможность использования эффектов чужеродных генов-маркеров для замещения определенных хромосом мягкой пшеницы,что может существенно сократить цитологические анализы.Известно, что многочисленные виды,принадлежащие той же трибе Triti-сеае, к которой относятся культурные виды пшеницы, обладают запасом таких генОВ-МаркерОВ. К ЮС ЧИСЛУ ОТНОСИТСЯ ген Нр (hairy peduncle), контролирующий опушение колосоножки, локализованный в длинном плече хромосомы 5R ржи Secale cereale L. (Chang, 1975).
Делъ и задачи исследований. Целью настоящей работы является создание и изучение линий с межсортовым и чужеродным замещением определенных хромосом мягкой пшеницы на основе чужеродного гена-маркера Нр ржи. Для ее решения были поставлены следующие задачи: I.Разработать метод создания линий с межсортовым замещением хромосом 5А и 5D пшеницы Саратовская 29 на основе использования чужеродных мо-носомных замещенных линий с хромосомой 5R ржи, маркированной геном Нр. 2. Оценить возможность использования чужеродных моносомных линий пшеница/рожь в качестве реципиента при межсортовом замещении хромосом 5А и 5D. 3. Выявить возможность отбора по фенотипу моносомных отцовских растений в ходе выполнения программы последовательных многократных беккроссов. 4. Провести цитологическое изучение' и выявить характер возможных аномалий при использовании чужеродных замещенных линий., 5. Изучить возможность создания у сортов мягкой пшеницы линий с чужеродным замещением хромосом 5А и 5D гомеологом хромосомой 5R ржи с помощью гена-маркера Нр. 6. Изучить замещенные линии по хромосоме 5А от различных сортов-доноров для анализа аллелизма в локусе Vrnl типа развития мягкой пшеницы.
Научная новизна. Впервые установлена возможность целенаправленного и ускоренного межсортового замещения определенных хромосом мягкой пшеницы без цитологического контроля по экспрессии чужеродного гена-маркера Нр ржи. Показано, что в ходе создания линий с межсортовым замещением отдельных хромосом 5А и 5D в качестве реципиента можно использовать чужеродные моносомные линии пшеницы Саратовская 29 с унивалентной хромосомой 5R ржи.
Экспериментально разработана эффективная схема получения пшенич-но-ржаных замещенных линий с хромосомой 5R ржи у сортов мягкой пшеницы на основе проявления геначиаркера Нр, с минимальным цитологическим анализом.
Практическая ценность работы. Разработанные на основе эффекта чужеродного гена-маркера Нр ржи методы создания замещенных линий, позволяют существенно снизить трудоемкие цитологические анализы, исключить замену хромосомы донора на гомолога реципиента и ускорить процесс получения новых форм с межсортовым и чужеродным замещением хромосом 5-ой гомеологичной группы.
Создано 20 линий с межсортовым замещением отдельных хромосом 5А и 5D у реципиента Саратовская 29. Получено 8 моносомных и дисом-ных пшенично-ржаных линий с замещением хромосом 5R(5A), одна линия с замещением 5R(5D) и 8 дополненных линий с хромосомой 5R ржи по различным сортам пшеницы. Новые линии могут быть использо -ваны для генетических исследований и в селекции.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены автором на конференции молодых ученых ЩиГ СО РАН (Новосибирск, 1988, 1989 г.г.), на Всесоюзной конференции "Онтогенетика высших растений" (Кишинев,1989), на конференции "Экологическая генетика растений, животных, человека" (Кишинев,1991), на конференции "Частная генетика растений" (Киев,1989), на III Всесоюзной конференции по генетике и цитологии мейоза (Новосибирск,1990), на отчетной сессии ЩиГ СО РАН (Новосибирск,1989,1992).
Публикации. Основные результаты данных исследований опубликованы в 6 работах.
Структура и объем работы, диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов и списка литературы (177 ссылок). Работа изложена на 182 страницах машинописного текста, иллюстрирована 18 рисунками и содержит 33 таблицы.