Научное обоснование и приёмы создания исходного материала для гетерозисной селекции сахарной свёклы (Beta vulgaris L.)

• Автор: Богомолов, Михаил Алексеевич
• Шифр специальности: 06.01.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Рамонь
• Количество страниц: 314 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ 4

1. МЕТОДЫ СОЗДАНИЯ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА 12

1.1. Получение инбредных линий классическим методом

1.2. Радиационный мутагенез - эффективный метод создания

нового исходного материала

1.3. Индуцированный апомиксис и его роль в селекции

сахарной свёклы 29

1.4. Использование гетерозиса в селекции сахарной свёклы

2. ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ, МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 40

2.1. Условия проведения экспериментов

2.2. Исходный материал и методика проведения исследований

3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОБЛУЧЁННОЙ ПЫЛЬЦЫ ДЛЯ ИНДУЦИРОВАНИЯ НОВОГО ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА 51
3.1 Влияние гамма-радиации на оплодотворяющую способность
пыльцевых зёрен и завязываемость семян
3.2. Особенности стимулирования возникновения
матроморфного потомства
3.3.Морфо-генетические аспекты формирования андрогенного потомства 82
4. ТЕХНОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ И ОЦЕНКИ ГОМОЗИГОТНЫХ ГАММА-ЛИНИЙ 91
4.1. Использование молекулярно - генетических маркеров
для отбора гомозиготных линий сахарной свёклы
4.2. Метод создания гомозиготных линий
4.3. Использование ДНК - маркеров для идентификации
гамма - линий сахарной свёклы 110

5. СЕЛЕКЦИОННО-ГЕНЕТИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ
ГАММА - ЛИНИЙ
5.1. Экспрессия признака раздельноплодности у гамма-линий сахарной свёклы
5.2. Особенности проявления признака мужской стерильности и получение самофертильных гамма - линий закрепителей стерильности
5.3. Теоретическое обоснование и практическое использование индуцированного апомиксиса в селекции сахарной свёклы 154 ■
5.4. Экспрессия количественных признаков у гамма - линий и гибридов сахарной свёклы
6. ОСОБЕННОСТИ СОЗДАНИЯ ГИБРИДОВ САХАРНОЙ СВЁКЛЫ НА ОСНОВЕ ЦМС И АПОМИКСИСА
6.1. Определение комбинационной способности апомиктичных гамма - линий и многоплодных опылителей 184 ■
6.2. Создание и поддержание диплоидных многоплодных Опылителей 197 •
6.3. Создание гибридов на стерильной основе и с использованием апомиктичных гамма - линий 202 ■
ВЫВОДЫ 216РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКИ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

Актуальность проблемы. Одним из главных путей дальнейшего повышения продуктивности сахарной свёклы и производства сахара является создание и внедрение высокопродуктивных гибридов сахарной свёклы. Задачи селекции сахарной свёклы за последнее время сильно усложнились в связи с повышением требований производства к ряду признаков и с переходом к использованию контролируемого гетерозиса. Сейчас необходимы прогрессивные научные решения, которые позволяют максимально использовать эффект гетерозиса и создавать гибриды с высокой продуктивностью и комплексом полезных признаков (Корниенко, Орлов, 1996; Корниенко, 2002; Ошевнев, 1999; Ошевнев, Грибанова, 2003; Жученко, 2001, 2003; Балков, 2003).
Гетерозисная селекция раздельноплодной сахарной свёклы с использованием цитоплазматической мужской стерильности (ЦМС) требует глубоких теоретических и практических разработок по созданию, изучению и использованию исходного материала разных форм, поддержанию линейных материалов прежде всего по хозяйственно-ценным признакам, таким как масса корнеплодов и их сахаристость, получению высокопродуктивных, устойчивых к биотическим и абиотическим факторам гибридов, пригодных к высоким технологиям выращивания, уборки и переработки сырья.
Переход от популяционной к гибридной селекции перекрёстноопыляю-щихся культур, к которым относится сахарная свёкла, потребовал привлечения совершенно иного исходного материала - гомозиготных инбредных линий. Основным классическим приёмом создания таких линий уже более 70 лет является метод инбридинга, базирующийся на поиске и отборе форм свёклы с проявлением склонности к авто- и гейтеногамии. Вместе с тем, контроль аутбридинга осуществляется генетически детерминированной системой самонесовместимости, так как самоопыление у сахарной свёклы невыгодно с эволюционной точки зрения. Как и всякий генетически обуслов-

ром кармина, цитоплазма при этом окрашивалась в розой цвет. В стерильных микроспорах спермин отсутствовали и цитоплазма не окрашивалась.
Активность роста пыльцевых трубок изучали по методике МагПп (1959), модернизированной для сахарной свеклы (Вайсман, Жужжалова, Агафонов, 1984).
Исследуемый материал мацерировали в 8N ЫаОН, после чего промывали образец в дистиллированной воде и окрашивали в свежеприготовленном растворе спирторастворимого анилинового голубого (флуорохром) в 0,Ш К3Р04.
Окрашенный материал помещали на предметное стекло, распрямляли, разъединяли и заключали в среду Шалумовича (сахарный сироп). При возбуждении ультрафиолетовыми лучами наблюдали флуоресцирование пыльцевых трубок ярким желто-зеленым цветом.
Для определения количества хромосом препараты готовили путем окрашивания ацетокармином соматических клеток сердцевинных листочков (Ярмо-люк, Ширяева, 1982).
В результате проведенных исследований было приготовлено и изучено около 1500 временных и 1000 постоянных препаратов. Препараты просматривали на микроскопах МБИ-11, 1елауа1 и Биолам-Р-14 с использованием люминесцентного осветителя ОИ-18. Фотографирование проводили на микроскопе МБИ-15 с окуляром х!0 и х8.
Анализ корнеплодов по определению содержания сахара, массы корнеплодов и технологических качеств проводили на автоматизированной линии “ВЕНЕМА”.
Статистическую обработку полученных данных проводили методом однофакторного дисперсионного анализа (Доспехов, 1973,1985), и с использованием критерия достоверности х2 (Плохинский, 1970; Перфильев, 1980; Лакин, 1980; Зайцев, 1973).