Способ создания гомозиготных гомостильных линий у гречихи

.В,Лапт В,К,Шум ОЗИГОТНЫХРЕЧИХИ предлагаемому явомозиготных гомоове гомостильных щий проведение в рогого инцухта (сарастений, сопроо интересующему ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБ РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.(71) Институт цитолСО АН СССР(56) Коваленко В.И.,и перспективы ее исгречихи, Селекцияных культур. Научг. -10,11, Новосибирск Лаптев А,В. Гомостилия ользования в селекции ернобобовых и крупятехнич,бюллетень, вып.1979, с. 98-103,54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ ГОГОМОСТИЛЬНЫХ ЛИНИЙ Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при создании и гибридизации гомостильных линий гречихи.В последние десятилетия основным фактором сокращения посевов гречихи как за рубежом, так и в нашей стране стала ее низкая урожайность, обусловленная рядом ее биологических особенностей (неограниченный рост и, как следствие этого, совмещение вегетативной и генеративной фаз развития, слабый гомеостаз образования плода и др.), дисгармонирующих с приемами со времен ной сел ьскохозя йствен ной технологии, В связи с этим, в селекции гречихи особый интерес представляют линии, характеризующиеся онтогенетическим развитием по типу самоопылителей, что является необходимым условием для создания на их основе гибридов и синтетических сортов(57) Изобретение отн зяйству, в частности Цель изобретения - ности способа за сч женности инородно гречихи и обеспечени дизации. Для этого растений скрещиваю содержащей ген реду зультате получают го чихи с редуцирова стерильными пыльни формы отбирают раст му признаку и провод ,щивания с растения стильного типа. 4 таб осится к сельскому хок селекции гречихи. повышение эффективет уменьшения выра- и депрессии у линий я их успешной гибригомостильные формы т с мутантной формой, кции андроцея, В ремостильную форму гренными тычинками и ками. Затем из этой ения по селектируемоят насыщающие скреми нормального гомол,популяций гречихи с высокой и стабильной урожайностью.Наиболее близким кляется способ создания гстильных линий на оснформ гречихи, включаютечение 4-5 поколений стмоопыления) отдельныхвождающегося отбором ипризнаку.Недостатками известного способа создания гомозиготных гомостильных линий является сильно выраженная инбредная депрессия, приводящая к снижению жизнеспособности таких линий, и невозможность проведения гибридизации между ними ни в плане создания на их основе межлинейных и сортолинейных гибридов, ни в плане создания синтетических сортов - популяций. Высокий уровень совместимости пыльце 1738167(2) вых зерен по отношению к рыльцу столбика своего цветка и структурные особенности гомостильного цветка Я) (длинные тычинки с пыльниками и длинный столбик находятся на одном уровне и пыльники легко соприкасаются с рыльцем столбика) практически исключают воэможность переопыления между такими линиями и обуславливают получение семенной репродукции преимущественно эа счет автогамного типа опыления (самоопыления).Цель изобретения - повышение эффективности способа эа счет уменьшения выраженности инбредной депрессии у линий и обеспечения их успешной гибридизации.Поставленная цель достигается выделенной новой мутантной формой гречихи, содержащей рецессивный ген редукции андроцея - ФГкзт(3232 з 1 з 1). Предлагаемый способ заключается в следующем. Выделенную новую мутантную форму ,Р Гкзт(323 гзтзт) (растения, имеющие цветки с коротким столбиком, редуцированными тычинками и стерильными пыльниками) и названную редукцией андроцея, скрещивают с гомостильной формой с генотипом 3131 з 1 з 1. В потомстве Ег отбирают растения гомостильной формы с редуцированными тычинками и стерильными пыльниками Ом(3131 зтзт), которые опыляют пыльцой растений нормальной гомостильной формы (3 31 азу) - донором селектируемого признака, В Е 2 отбирают растения типа Озт(3131 ызс) и опыляют пыльцой растений Е 1(3131 з 1 зс), На следующий год среди растений типа Озт(ЬЯзсзт) и растений с цветками нормального гомостильного типа(ЯЯзсзт) отбирают растения по селектируемому признаку и проводят насыщающие скрещивания,Новая мутантная форма растений, содержащая ген редукции андроцея Я Гкз 1(323 ззсзт) была выделена в результате инбридинга одной иэ самофертильных короткостолбчатых (К ) линий с локусом 2 2(бзРА),Установлено, что признак редукции андроцея является рецессивным и контролируется одним рецессивным геном, не сцепленным с локусом Я, Обозначили его зс. Все другие растения (3232)К - , (3131) Гд и (з 1 з 1)О -форм гречихи, а также растения (Яз)К- и (зз)О-типа сортов-популяций гречихи являются гомоэиготами по доминантным аллеям (зтзт) этого гена и по отношению к новой мутации являются растениями дикого типа. Отсюда, растения с цветками 7 Гкзс-типа имеют генотип 3232 зм,15 20 25 30 35 40 45 50 55 а растения с цветками 1 Оз(-типа имеют генотип 313 з 1 зс,В отличие от К-, К+- и Г д-форм растений, действие нового рецессивного гена в+ генотипической среде локусов О и О -форм растений не проявляется и поэтому растения О и О форм гречихи с генотипами ззз 1 з 1 и зз 1 зтз 1 имеют нормальные длинностолбчатые цветки с короткими тычинками и нормальной фертильной пыльцой(4),Предлагаемый способ позволяет уменьшить выраженность признаков инбредной депрессии у линий гречихи и обеспечивает воэможность их гибридизации,Основным определяющим существенным отличительным признаком предлагаемого способа является то, что мутантную форму, содержащую ген редукции андроцея Ф Гкзт(3232 з 1 зт) скрещивают с гомо- стильной формой растения (ЯЯзтзт), что позволяет уменьшить инбредную депрессию у линий и обеспечить возможность их гибридизации эа счет получения доноров новой генотипической гомостильной формы растений с короткими редуцированными тычинками и стерильными пыльниками 4 Озт(ЯЯМзс),П р и м е р 1. Создание гомостильной линии, гомоэиготной потому или иному признаку начинают со скрещиванияОзт-формы растения с растением гомостильного (7) типа, являющимся донором того или иного признака, Скрещивание осуществляется легко, так как мужско-стерильные цветки (4) хорошо совместимы с пыльцой опылителя Я). Полученный при таком скрещивании гибридный семенной материал делят на две части: одну часть этих гибридных семян высевают для получения растений Е 1 (1), а вторую - сохраняют,ЯОзт(ЯЯМз)хФГО(ЯЯзсы) - э - э 100 ЧГ ГО+(3131 з сзт) (1)В Е 1 (1) все растения являются гетерозиготами (зтз 1) по гену редукции андроцея и поэтому имеют нормальный гомостильный тип цветка, Хорошая самосовместимость гомостильных цветков растений Е 1 обеспечивает надежное получение семенного материала для анализа и отбора растений в Ег. Семенной материал высевают параллельными рядками с оставшейся половиной семенного материала Е 1, В Е (2) потомства гибридных растений (3131 з 1 з 1) расщепляются на класс растений с нормальными гомо- стильными ф) цветками и класс растений с цветками 1, Озт-типа в соотношении 3;1,Ч 1 ГО+(ЯЯмзс)-ГО(ЯЯюзс)+ОГО (ЯЯюзс)+Оя(33 з 1 зт);5 10 15 20 Класс гомостильных растенийвыбраковывают по первым раскрывшимся цветкам, а оставшиеся 25% растений с цветкамиОз 1-типа опыляют пыльцой растений параллельного рядка, представляющих собой гибриды Е 1(3131 зтз 1). В результате такого опыления на следующий год от растений с цветкамиОзт-типа получают семьи, у которых 500 растений имеют цветкиов 1- типа и 500 растений имеют цветки нормального гомостильного ) типа: д Озт(313 Юзт) 4 Ф ГО(3131 зтзт) - э - Ом(3131 мм)+у ГО(3131 зтзт)5050(3)В дальнейшем на основе таких семей в результате отборов по интересующему признаку как среди растений с цветками 0 зттипа, так и среди фертильных гомостильных ф) гетерозигот 3131 зты и последующих насыщающих скрещиваний растений с цветкамиОз 1-типа с гомостильными гетерозиготами 3131 зтзт создаются гомостильные линии, которые, будучи гомозиготными по тому или иному селектируемому признаку, состоят из двух классов растений, представляющих собой мужско-стерильныйОзт(3131 зтзт) и фертильный% ГО (3131 зтзт) аналоги селектируемого признака. В табл.1 представлены данные, характеризующие по хозяйственно-ценным признакам исходную гетерозиготную по окраске стебля гомостильную . Ф (12 Гзтзт) форму гречихи и гомозиготные гомостильные линии, полученные на ее основе в результате четырехкратного инбридинга (линии 12 Г, 12 Г, 12 Г, 12 Г) и в результате четырехкратного беккросса (линии 14 озт, 2 озт) предлагаемым способом. Из табл. 1 видно, что по всем хозяйственно-ценным признакам показатели достоверно выше у линий, полученных предлагаемым способом по сравнению с линиями, полученными йзвестным способом, что свидетельствует о том, что степень проявления инбредной депрессии существенно ниже у гомозиготных линий, полученных предлагаемым способом, чем у линий, полученных известным способом.П р и м е р 2, При осуществлении гибридизации по созданию межлинейных и сорто-линейных гибридов в материнском компоненте используется 500 растений, имеющих цветкиозт-типа, Остальные 500 растений с цветками ГО Я/)-типа должны выбраковываться, что снижает выход гибридных семян первого поколения, Поэтому при создании гибридов рекомендуется использовать в качестве материнского компо 25 30 35 40 45 50 55 нента не саму гомостильную линию, а полностью мужско-стерильный гибрид, получаемый при скрещивании гомостильной линии с самофертильной длинностолбчатой (О+) линией гречихи с локусом з 1 з 1 и гомозиготной по гену редукции андроцея з 1 з 1 зтзт. Как уже отмечалось, такие линии имеют нормальные длинностолбчатые цветки (р) с крупной фертильной пыльцой). Это позволяет использовать их в качестве своеобразных "закрепителей" мужской стерильности в гибридизации с гомостильными линиями;Д 4 Оз(3131 ызс)хйо(3 1 з 1 зтзс) - ф-100 Я Озс(31 з 1 зтз 1).Осуществление такого промежуточного этапа гибридизации позволяет в дальнейшем использовать такие полностью мужско-стерильные гибриды в качестве материнского компонента на конечном этапе по созданию гибридов у гречихи. Это значительно упрощает технологию получения гибридных семян, увеличивает их выход, обеспечивает высокий уровень гетерозиготности и широкую гетерогенность создаваемых гибридов.В табл.2 представлен ряд генетических моделей гибридных комбинаций на основе предлагаемого способа, Как видно из табл, 2 при осуществлении гибридизации в качестве отцовских компонентов могут быть использованы селекционные материалы на гомостильной основе(линии, семьи, популяции) с локусом 31 Я 1(двРА), селекционные материалы, полученные на основе К -формы гречихи с локусом 3232(ОзРА), селекционные материалы, полученные на основе 0 - формы гречихи с локусом з 1 з 1(дз Ра), а также гибридные материалы, полученные в результате гибридизации этих самофертильных локусов между собой и с локусом зз(дара)О-формы гречихи;31 з 1 ФГО, 31 зФГО+, зз 1-О,3132-УК, 3281-УК, 328 ФКВсе эти перечисленные возможные отцовские компоненты гибридизации несут в своих локусах доминантную аллель субгена Р, определяющую развитие крупной пыльцы, которая хорошо совместима с рыльцем столбика цветков растений материнского компонентаОз(3131 зз 1) илиОзт(31 з 1 зтзт), При этом, все они являются гомозиготами по доминантным аллелям (з 1 з 1) гена редукции андроцея как генотипы дикого типа и поэтому при гибридизации с ними полученные гибриды в Г 1 всегда будут иметь 1000 растений с нормальными фертильными цветками, т,е, полностью фертильными (табл. 2), Из табл. 2 видно, что в зависимости от комбинации скрещивания потомство гибридов в Р 1 мо 1738167жет быть представлено одним, двумя или тремя Я/ Гд МК+, О+) фенотипическими классами растений в определенных соотношениях, Все растения этих трех фенотипических классов характеризуются хорошей 5 самосовместимостью и перекрестной совместимостью между собой, что гарантирует получение высокой семенной продуктивности у таких гибридов даже в условиях недостаточного пчелоопыления, 10В Е 2 и при дальнейшей репродукции представленных в табл, 2 гибридных комбинаций высокий уровень гетероэиготности и широкая гетерогенность будут поддерживаться за счет независимого комбинирова ния аллелей гена редукции андроцея (Яс и з 1) и алл елей раз н ых гетероаллел ь н ых локусов, возникающих в процессе гибридизации. Получаемые при этом фертильные Я/Гд,УК,О ) компоненты расщепления 20 образуют крупные пыльцевые зерна, которые хорошо совместимы как с рыльцами столбиков своих цветков, так и с рыльцами столбиков цветков выщепляющегося мужско-стерильного компонента (класс расте ний с цветкамиОэ 1-типа и класс растений с цветками % Гкз 1-типа), что гарантирует высокий уровень скрещиваемости и получение стабильной в ряде поколений семенной 30 продуктивности. В табл, 3 представлены результатыскрещиваемости гомостильных линий, полученных разными способами, и соотношение фенотипических классов в Е 1. При гибридизации двух гомозиготных гомостильных линий, полученных способом инбридинга (комбинация гв 1), при уборке семян с Материнского компонента гибридных оказалось только 14,2 . Гибридные растения определялись по красной окраске стебля как доминантной по отношению к зеленой окраске, которую имели растения материнского компонента (линия 12 Г). Остальные почти 86 семян были получены в результате самоопыления гомостильных цветков линии 12 Г, Генетическую схему этой комбинации скрещивания можно представить какЧ 7 Я Йюзт хЫЬЬзсэ-ЮЯ 1 Ямзт. Из нее видно, что и гибридные и негибридные растения в Е 1 должны иметь нормальные го- мостильныеЯ(Я 1 Я 1 зсэт) цветки, что и наблюдалось в опыте. В комбинации М 2, где в качестве материнского компонента была использована линия 2 Озт, а в качестве отцовского та же линия 12 Г, весь семенной материал был гибридным, а сами гибридные растения имели нормальные фертильные цветки гомостильного (ЧГ) типа (табл, 3), что соответствует генетической схеме гиб 35 40 45 50 55 ридизации этой комбинации;д Оз 1(Я 1 Я 1 э 1 зс)х х 8 Т ГО+(Я 1 Я май)-э 3/ ГО (ЬЬ втэка),Контролем гибридности семян в этой комбинации служила окраска растений в Е (красная) и восстановленный Р) тип цветка,В комбинации М 3 использовалась также одна из линий (14 Озт), полученных новым способом, В качестве отцовского компонента была использована генетически отселектированная линия М 73 А, имеющая длинностолбчатые Я) цветки с крупной пыльцой и несущая рецессивный ген редукции тычинок в гомозиготном состоянии 3181 зтзт. Из табл. 3 видно, что в Е 1 96,6 растений из семян материнского компонента имели цветкиОзт-типа, что соответствует генетической схеме гибридизации: рХОм(Ы м)хйОЪзмм) О Я 1 ЯМм). Полученный такой мужско-стерильный гибрид(ЯЯ 1 э 1 э 1 зт) был в дальнейшем использован для получения боле сложной гетероаллельной гибридной комбинации (К. 4), В качестве опылителя здесь был использован генетически отселектированный отцовский компонент 14-12 К, представляющий собой гетерозиготу по аллелям локуса Я и гена редукции тычинок (Я 2 зз 1 зс), В табл. 2, где представлены генетические модели гибридных комбинаций, отцовские компоненты представлены в качестве гомозигот(зтзт) по доминантным аллелям гена редукции андроцея и поэтому в Е во всех комбинациях растения имеют нормальные фертильные цветки разного типа (ФУ 4) с дальнейшим в Е 2 усложнением расщепления по аллелям локуса Я и аллелям гена редукции андроцея, Использование в гибридизации в качестве отцовского компонента материалов, гетерозиготных по гену зс позволяет уже в Е, получать гибридные комбинации с более широкой гетероаллельной основой, позволяющей наиболее эффективно использовать аллогамный и автогамный типы опыления. Из табл, 3 видно, что в Е 1 комбинации М 4 наблюдалось расщепление на пять фенотипических классов растений в соотношении, хорошо соответствующем соотношению, полученному в генетической схеме гибридизации этой комбинации:Озт(Я 1 Я 1 з 1 зт)х 8 У К (Я 2 з 1 зтз 1) - 2 УК: :27 ГКзс 24 О:ГО:Озс.В табл, 4 представлены данные, характеризующие гибридные комбинации в Ес Е и Е 2 по хозяйственно-ценным призна- кам. Анализ этих данных показывает, что гибридные комбинации, созданные на основе гомозиготных гомостильных линий, полученных предлагаемым способом, достоверно превышали по всем показателям гибридные комбинации, созданные на осно1738167 10 лении, Наличие у линий мужско-стерильного аналога исключает проведение очень трудоемкой работы.по кастрации цветков и этим значительно облегчает осуществление такого рода исследований.Формула изобретения Способ создания гомозиготных гомо- стильных линий у гречихи, включающий скрещивание и отбор в потомстве растений по селектируемому признаку, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности способа за счет уменьшения выраженности инбредной депрессии у линий гречихи и обеспечения их успешной гибридизации, скрещивают мутантную форму Гкзц 3232 зтз с Гомостильной формой 3131 зсзт, в потомстве Р 2 отбирают растения гомостильной формы с редуцированными тычинками и стерильными пыльниками Оз 1(3131 з 1 зс), опыляют их пыльцой растений нормальной гомостильной формы 31 Я 1 зтзт-донором селектируемого признака, далее среди гибридов Р 2 отбирают растения типа Оз 13131 зсз 1) и опыляют пыльцой растений типа 3131 з 1 зт на следующий год среди растений типа Оз(3131 зтзт) и растений с цветками нормального гомо- стильного типа 3131 з 1 зт отбирают растения по селектируемому признакуи проводят насыщающие скрещивания. ве гомозиготных линий, полученных известным способом.Предлагаемый способ имеет следующие преимущества по сравнению с известным; 5а) получаемые по предлагаемому способу линии в меньшей степени подверженыинбредной депрессии, так как их созданиеи размножение осуществляется не на основе строгого инцухта, а на использовании 10гибридизации и близкородственного размножения;б) наличие у линий мужско-стерильногокомпонента и его фертильного аналога позволяет широко проводить межлинейную 15гибридизацию для оценки общей и специфической комбинационной способностилиний и для создания на их основе высокопродуктивных межлинейных и сорто-линейных гибридов и синтетических сортовпопуляций на широкой гетерогенной основе,, что практически исключается при использовании гомостильных линий, получаемых путем строгого инцухта,Предлагаемый способ открывает более 25широкие возможности для изучения частной генетики культуры гречихи - изучениянаследования и генетической природы отдельных хозяйственно-ценных признаков иих комбинирования в желательном направ Таблица 1 Окраска Вмсота растенийстебля см Рсходкан Форма Число семян набес 1000 зерен, грастении схожесть,Х+з-,Сх Х+5х Х+зх 12 Г(5 5 5 с 5 с) 42 Я,О 24,6 96,0 Красная 112,0Линии 13,45,4 12 Г(5 5 ЯсЯс)12 Г(5 5 ЯсЯс)12 Г(55 бсбс)12 Г(5,5,5 сЯс) н72,4 68,6 78,4 82,6 94.6 65,2+2,2 626+2,4 20,4 ф 0,6 18,2+0,2 122,4 т 6,298,4 4,878,4+;,688,8+68314,4+8.8 15,6 17,4 12,6 16,5 16,6 23,2 22,6 н 20,6 ч 0,2 . 4,3 Зеленая 68,4+1,8 32,4 34,4 13,7 74,6+2,6102,423,6 21,8+0,6 23,820,4 12,2 140 зс(55 зсзс+Я 5 Ясас)205 с(515 асзс 555 сзс) Красная Эеленая 11,2 90,4 98,8+3,8 24,8 с 0,6 17,6 г 86,6+10,г 16,8 50Юллм 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 111 1 11 1 113 1 3 111 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 л а С о ш - О. о ц х л с о л 1, 1- 1 О 1 Э 1о х ц 1 (О оП 1 1 Еа 1 Э 1 С 3 1Ю 1. ЮЮ 11о 1 Ф 1 СО 1 1 1 х Э 1 Х Хе хЭ Эо 1-111 Ю л ю ГЧ