Введение к работе
Актуальность темы. Теоретической основой создания генетических коллекций послужило учение Н.И. Вавилова об исходном материале для селекции (Вавилов Н.И., 1935). Генетические коллекции используются для решения прикладных задач селекции и вносят значительный вклад в развитие фундаментальных исследований различных разделов генетики растений и смежных с ней наук. Необходимым условием успешного использования коллекций с чужеродным генетическим материалом является знание их генетического потенциала, цитогенетической структуры, положительных и, сопутствующих им, отрицательных свойств линий - доноров. В случае создания коллекции линий мягкой пшеницы с генетическим материалом вида Aegilops speltoides (2п=14, SS), исследователи получают ценный исходный материал, использование которого в селекционном процессе снимает такие проблемы, как нескрещиваемость родительских форм, стерильность гибридов, наличие нежелательных признаков "дикаря". А при хорошей генетической проработанности донорских признаков, возможна спланированная эффективная передача чужеродных генов в геном других сортов пшеницы, в первую очередь, генов устойчивости к фитопатогенам.
Дель и задачи исследований. Основная цель проведенных исследований заключалась в формировании и изучении селекционно-генетической коллекции озимых линий мягкой пшеницы с чужеродным материалом Aegilops speltoides Tausch.
В связи с этим ставились следующие задачи:
Провести комплексную оценку исходной популяции, состоящей из 530 озимых семей F7M7 [Родина х Aegilops speltoides (10 кР)] по хозяйственно-ценным признакам, наличию морфологических маркеров и числу хромосом и выделить константные генотипы.
Установить цитогенетическую структуру линий с использованием конъюгативных тестов и методики дифференциального С-окрашивания хромосом.
Осуществить поиск генотипов с /^-подобными генами вида Aegilops speltoides.
Сформировать селекционно-генетическую коллекцию линий с определенной цитогенетической структурой.
Оценить линии коллекции на возможность их использования в улучшении озимой мягкой пшеницы по некоторым хозяйственно-ценным признакам.
На зашиту выносятся положения:
-
Описание структуры сформированной коллекции линий мягкой пшеницы с генетическим материалом шла. Aegilops speltoides и озимым образом жизни.
-
Селекционно-генетическая характеристика генотипов с 2п=42, 2п=44, 2п=46, входящих в коллекцию.
-
Цитогенетическая структура линий коллекции, установленная на основании конъюгативных тестов и дифференциальной С-окраски хромосом.
-
Результаты поиска генотипов со способностью к индукции гомеологичной конъюгации хромосом.
-
Исследования по доступности чужеродного генетического материала пшенично-эгилопсных линий для улучшения озимой мягкой пшеницы.
Научная новизна результатов исследования. Завершена работа по формированию селекционно-генетической коллекции константных генотипов с 2п=42, 44, 46 с генетическим материалом Aegilops speltoides и озимым образом жизни, начатая в лаборатории генетики и цитологии в предыдущие годы.
Выделены линии с генами устойчивости к мучнистой росе, бурой ржавчине, стеблевой ржавчине, высокого содержания белка в зерне, зимостойкости, продуктивности и способности к индукции гомеологичной конъюгации хромосом.
С использованием методики дифференциального С-окрашивания хромосом идентифицировано 7A/7S- замещение у двух гексаплоидных линий и выдвинуто предположение, что с этим замещением связана повышенная способность к гомеологичной конъюгации.
Показана возможность передачи чужеродных хозяйственно-ценных генов из генома гексаплоидной и дисомнодополненных линий при скрещивании с озимым сортом мягкой пшеницы Инна и его улучшения по признакам устойчивости к мучнистой росе, бурой ржавчине и числу колосков в колосе.
Получено два патента на изобретение способа создания исходного материала для селекции озимых мягких пшениц: гексаплоидных линий с повышенным числом колосков в колосе (2п=42) и дисомнодополненных линий {2п=44), устойчивых к мучнистой росе и бурой ржавчине.
Практическая ценность и реализация результатов исследования.
Создана оригинальная селекционно-генетическая коллекция озимых линий мягкой пшеницы с генетическим материалом Aegilops speltoides Tausch. Линии коллекции цитогенетически константны, несут морфологические маркеры и новообразования. Чужеродный материал присутствует в этих генотипах в виде дисомных замещений, дисомных и двойных дисомных дополнений, рекомбинаций и детерминирует такие признаки, как озимый образ жизни, устойчивость к фитопатогенам, высокое содержание белка в зерне и другие хозяйственно-ценные свойства. Линии с повышенным числом колосков в колосе обладают зимостойкостью и продуктивностью на уровне стандартного сорта.
С использованием линий коллекции, несущих небольшую часть генома эгилопса, возможна спланированная передача хозяйственно-ценных генов в геном существующих сортов мягкой пшеницы за сравнительно короткий промежуток времени без потерь в продуктивности и качестве зерна.
Линии коллекции со способностью к индукции гомеологичной конъюгации хромосом можно использовать в отдаленной гибридизации для активизации рекомбинационных процессов, а также для изучения генетических систем регуляции мейоза у мягкой пшеницы и вида Aegilops speltoides. Способность к гомеологичной конъюгации хромосом может существенно облегчить использование таких генотипов и в качестве доноров устойчивости к бурой ржавчине и мучнистой росе.
Линии коллекции могут служить объектом исследований частной генетики пшеницы и ее диких сородичей. Они могут стать источниками новых молекулярно-генетических маркеров.
Гексаплоидная замещенная линия 119/96w с устойчивостью к мучнистой росе передана в ГНЦ РФ ВИР, и ей присвоен номер по каталогу ВИР к-63171.
Апробация работы и публикации результатов исследований.
Основные положения диссертационной работы были представлены на международных конференциях "Молекулярно-генетические маркеры растений" (Киев, 1996), "Методологические основы формирования, ведения и использования коллекций генетических ресурсов растений" (Харьков, 1996), "Sustanable Agriculture for Food, Energy and Industry" (Braunschweig, 1997), "Проблемы интродукции растений и отдаленной гибридизации" (Москва, 1998), на научной конференции молодых ученых и специалистов (Москва, 1999) и на II съезде ВОГИС (Санкт-Петербург, 2000).
По теме диссертации опубликовано 8 работ и получено два патента на изобретение.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, практических рекомендаций и приложения. Объем диссертации составляет 158 страниц машинописного текста, включая 44 таблицы (в том числе 7 в приложении) и 20 рисунков. Список использованной литературы содержит 311 источников, в том числе 232 на иностранных языках.
Похожие диссертации на Формирование и изучение коллекции озимых линий мягкой пшеницы с генетическим материалом Aegilops speltoides Tausch
