Введение к работе
Актуальность научных исследований. Современное состояние производства зерна в Нечерноземной зоне России требует внедрения в производство сортов с.-х.культур, в первую очередь, адаптированных к конкретных условиям.выращивания.
Традиционный селекционный процесс, основанный на применении половой гибридизации, как средства генетической изменчивости, существенно снижает интенсивность селекционного процесса из-за медленных темпов селекции, связанных с испытанием значительного числа поколений биотипов растений, трудоёмкости эксперинентов, нередко косвенных, интуитивных методов оценки полученного селекционного материала.
Одно из важнейших направлений при создании сорта - биологическая технология и, в частности, клеточная селекция, при которой отбор линий и растений с новыми наследственными признаками производится на уровне клетки. Получение устойчивых, нерасщеплявщихся биотипов, возможно благодаря двум важнейшим свойствам растительной клетки: с одной стороны ее изменчиво ги, а с другой - топи-тентносіи.
Несмотря на огромные перспективы целенаправленного улучшения ряда признаков растений /п f/1?z/<9 , клеточные технологии, все же остаются до настоящего времени дополнением к.традиционной селекции.
В этой связи возникает проблема выбора стретегии и тактики использования в селекционном процессе культуры У" уу?ъо , а также пределов допустимости их применения для создания перспективных линий с целью селекции новых сортов.
До настоящего времени не изучены механизмы возникновения со-маклональной изменчивости /ю У/?ыэ , вопросы рекомбиногенной изменчивости.
Остается открытой проблема формирования признаков у полученных s/u f/ї'&0 растений. Важнейшей проблемой применения элементов прикладной клеточной технологии в селекционном процессе, является эффективность отбора //" е/г?гг> и соответствие его результатов, полевым оценкам.
Не определено место биотехнологических приемов, как инструмента в системе методов создания сорта. Для проведения отборов, уско-
рения селекционного процесса необходимо изучение вопросов формирования и наследования признаков, определяющих в той или иной мере ценность линии-регенеранта.
Таким образом, исследования связанные с изучением закономерностей формообразовательных процессов в популяциях растений реге-нерантов, определению возмокностей использования приемов биотехнологии для создания ценного исходного материала по отдельным направлениям, адаптация этих приемов к конкретной культуре - яровому ячменю, является актуальной.
Цели и задачи исследований. Целью настоящего исследования является разработка системы методов создания ценного, в селекционном плане, исходного материала ярового ячменя, обоснование роли и места биотехнологических приемов .в селекционном процессе.
В связи с этим были поставлены следующие задачи исследований:
определить стратегию и тактику селекционного процесса с применением элементов прикладной биотехнологии;
определить возможности получения регенерантов ярового ячменя различного происхождения;
изучать наследование признаков у гибридов, регенерантов, удвоенных гаплоидов ярового ячменя;
определить характер расщепления и интенсивность формообразовательного процесса в популяциях регенерантов;
определить особенности формирования и наследования признаков у регенерантов различного происхождения;
изучить характер формирования и закономерности наследования, а 'также определить соответствие результатов отбора на селективных средах испытаниям на провокационных фонах по устойчивости к стрессовым воздействиям;
сравнить эффективность отборов на селективных средах и их соответствие отбора //#" У/IS0 ;
оценить фенотипическуо и генотипическую изменчивость на ранних этапах формирования популяций ярового ячменя, полученных методами прикладной биотехнологии;
-изучить возможности генетического маркирования белками -гордеинами внутрипопуляционного разнообразия форм ярового ячменя.
Научная новизна работы. Впервые изучены вопросы формообразовательного процесса не только у регенерантов, исходными эксплан-тами которых служили сорта ярового ячменя, но и регенерантов гибридного происхождения. Выявлены особенности формирования элементов структуры урожая, а также признаков, определяющих каллюсо- и морфогенез у регенерантов. Изучен характер и особенности расщепления в популяциях сортов, гибридов, регенерантов и удвоенных гаплоидов. Разработаны основные принципы использования биотехнологических приемов в общей системе создания сорта.
Впервые предложена реальная схема селекционного процесса, сочетающая традиционные и биотехнологические подхода.
Определены границы возможности использования системы биотех-нологических приемов в процессе создания сортов ярового ячменя і установлены возможности создания регенерантов ярового ячменя с высокой устойчивостью к стресс-факторам, определена наследственная природа этих признаков.
Научно-практическое значение работы,_ состоит в том,- что впервые в Северо-Западном регионе России созд-ч обширный селекционный материал с использованием биотехнологических методов. Выделены линии ярового ячменя,' сочетающие короткостебельность, повышенную продуктивность, крупность зерна, устойчивость к основным фи-топатогенам, ионному стрессу и засухе, а также источники ценных хозяйственно-биологических и адаптационных признаков.
Показаны пути создания исходного материала ярового ячменя с широким спектром изменчивости, как методом гибридизации контраст-ных сортов, так и в сочетании с методами прикладной биотехнологии.
В процессе выполнения данной работы получено свыше 42000 регенерантов, гибридов, селекционных линий ярового ячменя, которые прорабатываются в селекционных учреждениях, передан на ГСИ сор* ярового ячменя пивоваренного направления Балтика.
Апробация работы. Результаты исследований доложены на Всесоюзной школе-семинаре молодых ученых (Белогорка, 1985 г.), на научно-практическом семинаре "Биологические основы использования культуры клеток и тканей в селекционном процессе" (Л-д, 1987 г.), Координационном Совете ко биотехнологии (Саратов, 1987.г.), конференции по рекомбиногенезу растений (Кишинев, 1988), Координа-
ционных Советах по селекции зерновых культур ІЖодино, 1988; Москва, 1989; Ленинград, 1991; Киров, 1992; Красноуфинск, 1993 гг.), Владимир, 1995; Рязань, 1995), Координационном Совете по методаи биотехнологии в селекции растений (Ленинград, 1988, 1994 гг.), Совещаниях по иммунитету растений (Уфа, 1987; Рига, 1993), совещании по иммунитету растений (Германия, 1986), Конференции по биотехнологии (Финляндия, 1969), Международном симпозиуме по проблемам экологии растений (Ленинград, 1990), ежегодно заслушивались на заседании Ученого Совета СЗШИСХ и Президиумах Отделения РАСХН . по Нечерноземной зоне, Северо-Западного научного центра с 1986 по 1997 гг.
По материалам исследований опубликовано 66 статей, в т.ч. 7 - за рубежом.
Работа выполнена в 1982-1996 годах в соответствии с тематическим планом Биотехнологического центра Северо-Западного НИИСХ.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Различная регенерация у культивируемых клеток разнообразна, механизмы их возникновения определяются нарушениями фиэиоло-го-биохимических связей между клеткой и организмом на уровне кал-люса, действием среды, продуктов метаболитов, как в среде, так и в клетке, селективный отсев ряда клеток, существенным образом влияя на состав популяций регенерантов ярового ячменя.
-
Популяции ярового ячменя, полученные из гибридных комбинаций, и в особенности, ,от скрещивания контрастных форм, обладают большим запасом потенциальной изменчивости, которая под воздействием культуры /я/ г/т?ъ& превращается в реальную, причем в уровень изменчивости у регенерантов значительно отличается от популяций гкЗридного происхождения.
-
Сходство и разнокачественность в структуре популяций при длительных отборах или использовании техники удвоенных гаплоидов, носит, как правило, случайный характер в процессе мейоза линии, получают неодинаковую генетическую информацию, при этом возникают различные варианты комбинаций генов, что и влечет различное проявление признаков у линий ярового ячменя одного происхождения, но разных методов получения стабильных линий.
-
Создание форы ярового ячменя с высоким адаптационным потенциалом .целесообразно вести на основе гибридных популяций с жестким отбором биотипов с низкой устойчивостью /tv у/ tiyo , что приводит
к концентрации генов устойчивости. Причем, создание биотипов, сочетающих комплекс хозяйственно-полезных признаков с высоким уровнем устойчивости к стрессам на основе культуры клеток и тканей необходимо постепенное наращивание селективного давления с целью им-митации восприимчивых биотипов и сохранения форм, имеющих высокий селекционный потенциал по другим признакам.
-
Основные принципы использования биотехнологических методов в селекции ярового ячменя.
-
Схема селекционного процесса с применением элементов биотехнологии.
-
Методы стабилизации генотипа.
Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 499 .страницах машинописного текста и состоит из 6 глав, заключения, выводов, списка литературы и приложения.-Работа иллюстрирована 3 рисунками и 104 таблицами. Библиография включает. 574 источника, в т.ч. 254 зарубежных.
