Введение к работе
уальность работы. Успешное решение одной из первостепенна для народного хоаяйства задач по увеличению производства то-зарного зерна дефицитных и дорогостоящих в мировом зернопроиз- -зодства сильных и твердых пшениц возможно только на основе создания и внедрения в сельскохозяйственное производство высокопродуктивных сортов, пригодных к интенсивным технологиям возде-швания. Однако реализация генетического, потенциала продуктивности сортов в производственных условиях не превышает 30-40 %. )бусловлено это тем, что формированию таких ценных качеств, как, іапример, устойчивость селектируемых сортов к воздействию ;трессовых факторов внешней среды и к наиболее опасным вредите-іям и болезням, в течение длительного времени не уделялось юлжного внимания. Накопленный же генофонд пшеницы, достижения ювременной биологической наук;:, в частности метода количествеп-юй генетики и селекции, а в последнее время и биотехнологии, юзволяют масштабно развернуть и существенно повысить эффектив-юсть селекции пшеницы /Вавилов, 1964; Жуковский, 1971; Лукья-шнко, 1970; Ремесло, 1973; Кириченко, 1979; Калинеако, 1979; Іевелуха, 1980; Гужов, 1980; Драгавцев, Рейтер, Цильке и др, :984; Созинов, 1988; Жученко, 1988; Муромцев, Бутенко и др.,
:ээо/.
Особую важность эта проблема приобретает применительно к 'словиям Казахстана, являющегося одншл из ведущих производителей і поставщиков зерна сильных и твердых пшениц в содружестве неза-щсимых государств /Абугалиев, 1983,1988; Удольская, 1985; Айт-:ожин, Рахимбаев, 1988; Сагадиев, 1991; Уразалиев, Шегебаев, :984/. К тому же следует учесть, что пшеничный пояс республики іасположен в зоне рискованного земледелия, характеризующейся яр-:о выраженной континентальностью и проявлением разнообразных трессовых природно-климатических факторов, отрицательно воздей-твующих на рост и развитие растений пшеницы.
Целью исследований является разработка и совершенствование енетико-биотехнологических аспектов интенсификации экологической елекции пшеницы для различных регионов Казахстана.
Основные задачи исследования: изучение в топкроссных и да-
аллелышх скрещиванияхв шести экологических пунктах, расположенных в юго-восточных, южных, западных и центральных регионах Казахстана, комбинационной ценности и генетики наследования-признаков устойчивости и продуктивности мягкой и твердой (озима* и яровая ) пшеницы и ка этой основе создание исходного материал; для биотехнологии, гетерозионной и традиционной селекции;
определение генетико-биотехнологических путей реализации "ядерно-плазмогенного эффекта" в решении проблем гибридной пшеницы на основе цитоплазматической мужской стерильности и восстановления фертильности;
выявление эффективных подходов интеграции методов хромосомной инженерии и гаплоидной технологии и на этой основе определение путей интенсификации экологической селекционной работы к стрессовым факторам внешней среды;
разработка эффективных приемов клеточной биотехнологии и получение сомаклональных и дигаплоидных линий пшеницы для целей экологической селекции;
оценка комбинационной способности и генетического анализа основных признаков регенерационной способности соматических и гаметических тканей сортообразцов пшеницы;
создание для экологической селекционной работы новых хозяйственно ценных регенерантов и сортов агроэкотипов пшеницы.
Научная новизна. Разработана и научно обоснована эффективность созданной инфраструктуры генетико-биотехнологических исследований по интенсификации экологической селекции пшеницы для различных регионов Казахстана, включающей:
установление комбинационной ценности и определение особенностей генетического контроля признаков устойчивости и элементе)] продуктивности генотипов озимой и яровой пшеницы в различных экологических регионах Казахстана;
определение путей использования "ядерно-плазмогенного эффекта" пшеницы при гетерозисной селекции;
установление особенностей генетики наследования признака
цитоплазматической мужской стерильности - "главные гены + гены-
модификаторы", где их эффект определяется генотипом стерильных
аналогов и факторов"внешней' среды;
выявление возможности ускоренного замещения хромосом 6А и 4Д генами Л| и Rts. адаптивного маркерного признака засухоус-
тойчивости и ла этой основе создание изопризнаковых линий и улучшенных аналогов сортов;
определение параметров основных факторов, определяющих регенерацию растений в культуре изолированных пыльников и соматических тканей;
доказательство наличия гаметоклональной л сомаклональной изменчивости селекционных признаков у андроклинных и ссмакло-нальных линий регенерантов и установление на этой основе принципов формирования генетически однородных групп-регенерантов;
определение генетической системы контроля и оценки комбинационной способности по признакам каллусообразозания и регенерации соматических тканей сортов 'мягкой и твердой пшеницы.
Практическая ценность работы заключается в том, что:
создан исходный материал для генотико-биотехнологических исследований и экологической селекции мягкой и твердой ПШЄІПЩ в разных по природным условиям регионах Казахстана;
выявлен эффективный способ создания стерильных аналогов с высокой комбинационной способностью, найдены пути получения максимального количества гибридных зерен при свободном опылении в резко контрастных условиях вертикальной зональности;
определено число генов, контролирующих адаптивный признак засухоустойчивости (свертывание листьев), проведена их хромосомная локализация; установлено, что он контролируется двумя дубликатными генами Rij и Rio . , локализованными в хромосомах бА и 4Д;
подобраны оптимальные параметры условий регенерации соматических и гаметических тканей, получены суспензии клеток от различных видов пшеницы;
создан банк информации о генетической системе контролі и комбинационной ценности рабочей коллекции сортов по. признакам каллусообразования и регенерационной способности;
созданы и переданы- для селекционного использования 344 новых ссмаклональных и дигашгоидных линий озимой и яровой пшеницы;
получены изопризнаковые линии по районированным сортам, несущие гены Eij и Ri маркерного признака засухоустойчивости для использования их в экологической селекции;
созданные дигаплоиды пшеницы БГ-2 и КГ-І с гонами Rij и
Rig проходят экологическое конкурсное испытание в условиях Бурятии, Западной Сибири и Казахстана;
созданы и переданы в Государственное сортоиспытание новые сорта пшеницы: озимок мягкой - Карлыгаш, Жетысу, Эритроспермум 350, Эритроспермум 260, Наурыз I и Наурыз 2, из них районированные и перспективные сорта озимой мягкой пшеницы: Карлыгаш ь Ееты-су в условиях Алма-Атинской, Джамбульсксй, Талды-Курганской, Кзші-Ординской, Семипалатинской и Чимкентской областей воздели- вались на суммарной площади более 280 га с экономической э$фек-тивностью более 25 млн„руб.
Апробация работы. Основные положения диссертации 'доложены на международных, всесоюзных и республиканских симпозиумах, конференциях и семинарах по физиологии, генетике, селекции и биотехнологии зерновых культур: Кустанай, 1975; Фрунзе, 1978; Целиноград, 1984,1988,1991; Кокчетав, 1985; Краснодар, 1988; Кишинев, 198Э; Киев, 1989; Москва, 1987,1938,1989,1920; Алма-Ата, 1978,1988,1989,1990; Зерноград, 1989; Г/лнск, 1991; Болгария (Софіті, Костинброд, .Чирпан, Толбухин, Албена), 1988,1989,1990; Германия (Кведлинбург), 1989; Венгрия (Сегед, Мартенвашр), ISS8; Чехословакия (Прага, Оломуцы), 1989; Китай (Урумчи), 1990,1991.
Публикация. Основные положения исследований, изложенные в диссертационной работе, опубликованы в 45 научных публикациях (статьи, броигюры, книги).
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 255 страницах машинописного текста, состоит из введения, девяти разделов, выводов и предложений. Текст иллюстрирован 84 таблицами,-24 рисунками. Список использованной литературы включает 458 наименований, в том числе 133 на иностранных языках.
