Введение к работе
Акіу.аДУШСТЬ_темьі.
На современном этапе селекции большой вклад в решение проблем создания новых сортов интенсивного типа многих сельскохозяйственных культур, в том числе и риса, дает химический мутагенез. Значение мутагенеза особенно нелико для получения редких и уникальных мутаций, которые представляют большой научный и практический интерес исследователя.
У риса на основе использование мутагенеза создано больше сортов, чем у других культур. Практическое использование мутантов в качестве новых сортов началось около 30 лет назад и к 1992 году их число достигло 198 {Rutger et al.. 19921. В последнее время на первый план выдвигается вопрос разработки методов получения наибольшего количества мутаций, обладающих селекционно важными признаками.
Несмотря на увеличение экспериментальных и теоретических работ в этом направлении, важные вопросы проблемы остаются нерешенными, в частности для культуры риса. Очень часто полученные с помощью химических мутагенов наследственно измененные формы отличаются пониженными жизнеспособностью и продуктивностью, что затрудняет использование их в селекционном процессе. В связи с этим возникает необходимость поиска надежных способов и средств снижения повреждающего действия мутагенов на важнейшие функции растительного организма с целью повышения качественных показателен и практической ценности индуцированных мутантов, разработки методов эффективного вовлечения мутантов в скрещившшя и ускорения мутационного процесса при сочетании химического мутагенеза с гаметоклоналыгой изменчивостью in vitro.
В условиях Вьетнама нами впервые начаты исследования по получению н изучению селекционной ценности гибридов риса, полученных с участием индуцированных мутантов, по повышению эффективности хнмігчєского мутагенеза путем применения повторных обработок растительного материала мутагенами, по снижению токсичности химических мутагенов и усилению их мутагенной активності? с помощью органического растворителя диоксана, по ускорению процесса обнаружения и отбора мутантов, а также но получению генетического разнообразия мутаций при сочетании мутационной селекции с клеточной.
Цель и задачи исследований.
Настоящая работа включает результаты многолетних исследований по использованию химических мутагенов на различных сортах риса посевного (Огуга sativa L.) и применению новых способов повышения их эффективности в связи с задачами современной селекции, а также раскрытию закономерностей мутационного процесса на примере важнейшей сельскохозяйственной культуры, каковой является рис.
Основной коночной целью наших исследований явилась разработка наиболее эффективных методов ускоренного создания новых сортов и ценного исходного селекционного материала риса на основе применения различных способов и средств снижения ток-' сичиости химических мутагенов, усиления их генетической активности, увеличения выхода ценных мутаций для селекции, а также эффективного использования их в селекциоиком процессе.
Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи:
Разработаны перспективные методы воздействия химическими мутагенами на сорта риса различного генетического происхождения для получения широкого спектра изменчивости по хозяйственно ценным признакам;
Исследована эффективность повторных обработок растительного материала химическими мутагенами для индуцирования изменчивости;
Установлены уровень и спектры генотипической и моднфи-кационной изменчивости под их воздействием и частота появлення хозяйственно ценных признаков;
Изучены повреждающая и генетическая активность химических мутагенов иод влиянием органического растворителя диоксана на различных сортах риса;
Использована клеточная селекция in vitro для повышения генетического разнообразия мутаций у растений риса и для ускорения процесса мутационной селекции этой культуры;
Изучена селекциоішая ценность индуцированных мутантов и возможность использования их в гибридизации;
Установлена онтогенетическая природа индуцированной му-танпшй формы с генной мужской стерильностью и получен на ее основе гибридный рис;
- Составлены схемы скрещиваний между мутантами и сорта
ми, а также между разными мутантами и изучена практическая
ценность гибридных потомсгв;
Создана обширная генетическая коллекция мутантов и выведены новые сорта риса на основе индуцированных мутантов и му-танто-гибридных форм;
На основе проведенных исследований даны практические рекомендации по усовершенствованию методик мутационной селекции риса.
Научная новизна.
В результате многолетних исследований получены новые научные данные, представляющие большой интерес для частной генетики и теории селекции культуры риса.
- Установлено, что применение ряда приемов и факторов зна
чительно повышает эффективность химического мутагенеза. Выяв
лено, что для усиления степени выраженности некоторых мутант
них признаков или для получения новых типов мутаций у риса це
лесообразно проводить повторную обработку растительного мате
риала мутагенами.
- Впервые изучен комбинированный эффект действия хи
мических мутагенов с органическим растворителем диохсаном на
сорта риса. Показано, что диоксан резко снижает токсические
свойства и аберрационный эффект мутагенов, повышает частоту
"мутаций и расширяет спектр индуцированной мутагенами измен
чивости, что имеет больп! .л значение для практической селекции.
С помощью химических мутагенов впервые получены некоторые редкие и уникальные мутанты: новый тип гешюй мужской стерильности, увеличенное число колосков в первом узле метелки, удлиненный флаговый лист, раннеспелость, высокая продуктивность и повышенная белковость.
Впервые в условиях СРВ создан новый тип генной мужской стерильности БОП, что в переводе оэначает"без образования пыльцы в пыльниках", установлена его цигогенетическая природа и показана возможность выведения на его основе гибридов Fj интенсивного типа, что открывает новые пути селекции риса на гетерозис.
Предложены новые методы использования культуры тканей in vitro в мутационной селекции для расширения генетической изменчивости и ускорения процесса отбора мутантов риса.
Впервые у риса проведены разнообразные скрещивания с участием индуцированных мутантов, изучен характер расщепления потомства. Разработанная схема гибридизации мутантов с разными признаками расширяет возможность получения генетического разнообразия ценных форм для селекции.
- Установлено, что использование мутантов в гибридизации яв-
ляется наиболее эффективным способом ускоренного создания новых линий и сортов риса.
Практическая значимость результатов исследований.
В результате проведенных исследований создан богатый исходный материал (мутанты, сорто-мутантные и межмутантные гибриды) с комплексом или отдельными хозяйственно ценными признаками, находящийся на различных этапах селекции.
Создана селекционно генетическая коллекция (650 образцов), а которой имеются выдающиеся типы мутантов: высокопродуктивные - Bn-4,NS-21,n-32,n-58; раннеспелые - РС-2,РС-3,РС-19,Р-33,Р-47,Р-59; высокобелковые - ВБ-5, ВБ-8, ВБ-23. Б-29, Б-45; короткостебельные Карлик-90,МК-6, МК-19, К-67. Коллекция широко используется в гв-" нетических и селекционных работах Института сельскохозяйственной генетики и многих научно-исследовательских институтов СРВ.
Созданы районированные сорта: мутантный сорт DT-94 и меж-мутаитный гибридный сорт А-25, отличающиеся новым сочетанием важных для производства признаков: высокой продуктивностью, устойчивостью к заболеваниям, раннеспелостью, повышенным содержанием белка в зерна и пр.
На защиту выносится следующие результаты и положения.
Предложены новые пути и разработаны методы повышения, эффективности селекции риса, на основе которых создана уникальная генетическая коллекция мутантов и гибридов с их участием, а также получены высокопродуктивные сорта этой культуры:
-
Повторная обработка химическими мутагенами как ' наиболее эффективный метод для усиления степени выраженности му-танпшхшриэнаков и получения новых типов мутаций, в том числе редких и уникальных.
-
Доказательство высокой эффективности комбинированного воздействия химическими мутагенами совместно с органическим растворителем диоксаном, обеспечивающего существенное расширение генетической изменчивости растений риса.
-
Ускорение репродуцирования мутангиых и межмутантных гибридных образцов с помощью культуры пыльников риса, а также создашіе большего разнообразия мутантов при химическом мутагенезе in vitro.
-
Разработка метода создания гибридного риса на основе полученного нами нового типа мутации с генной мужской стерильностью.
5. Обоснование эффективности использования мутантов в
скрещиваниях с целью создания перспективного исходного селак-
цконного материала и получения ценных сортов риса.
Апробация работы и публикации.
Основные результаты исследований доложены и представлены на отечестаенных и международных совещаниях, конференциях, симпозиумах". Совещаниях Института сельскохозяйственной генетики СРВ (1984-1995 гг.); Конференции по селекции и семеноводства риса (Намдин, 1985); заседаниях Ученого Совета сельскохозяйственных наук объединенных учреждений СРВ (1987, 1989, 1994); Международной конференции по генетике (Торото, 1988); конференциях по состоянию н развитию с.-х. биотехнологии (1990,1994); конференции по проблеме генетики и селекции (1995).
По материалам опубликовано 22 печатных научных работ.
Объем и структура диссертации.
Диссертация состоит из введения; обзора литературы; описания материала, методики и условий проведения опытов; б глав экспериментальной части; выводов и практических рекомендаций: списка литературы и приложений. Работа изложена на 371 странице машинописного текста, включая 30 рисунков и 52 таблиц (из них И рисунков и 8 таблиц вынесены в приложения). Список литературы содержит 539 наименований, из них 212 на русском, 81 на-вьетнамском и 246 на других языках.
