Галорезистентные формы подсолнечника, индуцированные n-нитрозо-n-метилмочевиной

Разорителева Е.К.; Усатов А.В.; Машкина Е.В.

УДК 575.24

ГАЛОРЕЗИСТЕНТНЫЕ ФОРМЫ ПОДСОЛНЕЧНИКА, ИНДУЦИРОВАННЫЕ

N-НИТРОЗО-^МЕТИЛМОЧЕВИНОЙ

Salt-resistant forms of Helianthus annuus L. were received in M2 after the treatment of seeds of 3629 inbred line sunflower by 0,01 % NMU solution and the subsequent them germination on the 1,7 % NaCl solution. These have shown the increase of salt-resistance in comparison with plants of line 3629. The productivity of plants in condition of action of the stressful factor was used as resistance criterion.

Введение

Создание устойчивых к засолению сортов и гибридов возделываемых растений представляет важнейший путь эффективного освоения засоленных земель [1]. Первым шагом в этом направлении является получение солеустойчивых форм как исходного материала для дальнейшей селекционной работы.

Известны несколько способов получения гало-резистентных растений. Прежде всего это выделение солеустойчивых экземпляров из сортовой популяции [2]. Однако количество устойчивых растений в популяции невелико, что отражает частоту спонтанной изменчивости. Неоднократно предпринимались попытки передать повышенную га-лорезистентность «диких» форм культурным сортам при гибридизации. Но в результате скрещиваний у полученных гибридов ухудшается комплекс хозяйственно-ценных признаков [2].

Устойчивые к засолению линии могут быть получены при помощи клеточной селекции [3]. Однако существуют определенные трудности в получении регенерантов у ряда культур. Не исключена химерность регенерантов, сформировавшихся из растущих на засолении каллусов, что в свою очередь не гарантирует сохранения в последующих поколениях признака солеустойчивости.

Мощным инструментом, повышающим частоту и размах наследственной изменчивости, является индуцированный мутагенез. Ранее была установлена способность нитрозометилмочевины (НММ) эффективно индуцировать пластомные хлоро-филльные мутации у подсолнечника [4]. Некоторые мутанты показали повышенную устойчивость к различным стрессовым воздействиям, в том числе и хлоридному засолению [5]. Целью настоящего исследования было получение при помощи НММ галорезистентных, не отягощенных хлорофилльными дефектами форм подсолнечника и изучение наследуемости данного признака.

Материалы и методы

Семянки подсолнечника инбредной линии 3629 предварительно замачивали в воде (в анаэробных условиях) при комнатной температуре в течение 12, 16, 20 и 24 ч. Затем семянки проращивали на водном растворе НММ в следующих концентрациях: 0,005, 0,008, 0,012 % или 0,015 % при температуре 25 °С в течение 6 ч или сразу после замачи-

вания, или спустя 6 ч, или 12 ч роста после окончания замачивания. После проращивания на растворе мутагена семянки высевали в поле и получали растения М!. Г алорезистентные формы выявляли в М2. Частоту галорезистентности определяли по отношению взошедших на 1,7 % растворе №С1 растений к общему числу высаженных семян. Отобранные в последующих генерациях галорези-стентные зеленые растения стали родоначальниками генетических линий и получили обозначение 8Я. В условиях вегетационного опыта на пресном фоне и при почвенном засолении (1 % №С1) определяли продуктивность 8Я растений.

Результаты исследования

Частота индукции солерезистентных форм зависит как от времени предварительного замачивания семянок подсолнечника в воде, так и от используемой концентрации мутагена (табл. 1). Наибольшая частота солерезистентных растений отмечена после замачивания семянок в течение 16 -20 ч и последующей обработке НММ в концентрации 0,01 %. В данном случае частота индукции солерезистентных форм в 3,6 раза превосходит спонтанную частоту солеустойчивых растений у подсолнечника (контроль). При увеличении концентрации НММ до 0,015 % и выше выживаемость растений М1 резко падает до 1 - 5 %.

Таблица 1

Частота индуцированных НММ галорезистентных форм

Примечание. * - достоверные отличия по сравнению с контролем при Р < 0,05;

** - достоверные отличия по сравнению с контролем при Р < 0,01;

*** - достоверные отличия по сравнению с контролем при Р < 0,001.

В табл. 2 показано влияние интервала времени между окончанием замачивания и началом обработки НММ прорастающих семян на частоту ин-

Концентрация НММ, % Частота солеустойчивости, %

Время замачивания, ч

12 16 20 24

Контроль - 6,8±1,1 - -

0,005 - 8,5±1,1 8,1±1,0 -

0,008 7,2±1,3 13,4±1,5*** 12,5±1,4** -

0,010 10,8±1,4* 24,6±1,9*** 24,0±1,7*** 19,4±1,8***

0,012 - 23,4±1,9*** 21,8±1,8*** 20,4±1,8***

дукции солеустойчивых форм (концентрация НММ 0,01%). Для сравнения в табл. 2 включены ранее полученные результаты по индукции НММ внеядерных пестролистных мутаций. Оптимальным для получения как пестролистных, так и резистентных форм подсолнечника является воздействие мутагена в первые 6 ч роста семянок. Именно в этот временной отрезок обработка НММ максимально увеличивает спонтанную частоту солеустойчивых форм (в 3,6 раза) у подсолнечника линии 3629. Частота индукции галорезистентных форм и пестролистных растений заметно снижается, если обработку мутагеном проводить через 6 или 12 ч после начала проращивания.

Таблица 2

Количество галорезистентных и пестролистных форм подсолнечника

Примечание.*** - достоверные отличия по сравнению с контролем при Р < 0,001;

** - достоверные отличия по сравнению с контролем при Р < 0,01.

Одни и те же режимы, эффективные для индукции НММ как пластидных пестролистных растений, так и галорезистентных форм, позволяют предположить, что индуцированная НММ повышенная устойчивость к засолению может быть детерминирована пластомом.

Для оценки наследуемости галорезистентно-сти проросшие на 1,7 %-м растворе №С1 семянки М2 (из всех вариантов опыта) высаживали в поле. Во время роста и развития опытных растений наблюдали существенное увеличение у них продолжительности вегетационного периода. В итоге только 34 растения достигли фазы цветения. Большая часть из них при инцухтировании была полностью или частично стерильна (3 - 5 плодов). Тем не менее в последующих генерациях мы отобрали наиболее перспективные для дальнейшей селекционной работы 7 зеленых га-лорезистентных линий 8Я.

В табл. 3 приведены показатели продуктивности растений 8Я на пресном и засоленном (1% №С1) фоне в условиях вегетационного опыта.

В контрольных условиях продуктивность солеустойчивых линий практически не отличается от исходной линии 3629. Исключение составляет линия 8Я5, продуктивность которой достоверно выше по сравнению с таковым показателем у

линии 3629 (Р < 0,01). В условиях 1 %-го хло-ридного засоления у растений 3629 продуктивность уменьшается в 2,7 раза относительно контроля. У форм 8Я3, 8Я5, 8Я6 - снижается в 1,4; 1,3; 1,2 раза соответственно. Однако продуктивность данных форм в условиях засоления достоверно превышает продуктивность растений линии 3629. Для растений 8Яь 8Я4, 8Я7 при хло-ридном засолении она остается на уровне контрольных значений, а у формы 8Я2 даже наблюдается некоторая продукционная стимуляция -урожайность растений 8Я2 при этом же уровне засоления достоверно повышается по сравнению с контрольным опытом.

Таким образом, галорезистентные формы подсолнечника, индуцированные с помощью НММ, сохраняют признак устойчивости в последующих поколениях. По аналогии с индукцией НММ пластидных хлорофилльных мутаций можно предположить внеядерный характер наследования галорезистентности. Однако для строгого доказательства этого предположения необходимо проведение реципрокных скрещиваний с последующим анализом потомства.

Таблица 3

Продуктивность растений 8Я (вес сухих семянок одной корзинки, г), выращенных на пресном (контроль) и засоленном (1% КаС1) фоне в условиях вегетационного опыта

Линия Контроль 1% NaCl

3629 16,1±1,2 5,9±0,8***

SR1 18,3±1,2 17,0±0,7

SR2 13,8±0,9 16,7±1,0*

SR3 19,2±1,0 13,7±0,9***

SR4 16,6±0,7 17,1±1,1

SR5 21,2±1,4 15,9±0,8***

SR6 17,3±1,1 14,8±0,6*

SR7 14,3±0,9 15,0±1,4

Примечание. *** - достоверные отличия по сравнению с соответствующим контролем при Р<0,001; * - достоверные отличия по сравнению с соответствующим контролем при Р < 0,05.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта по фундаментальным исследованиям в области естественных наук Минобразования России: № 02-60-146.

Литература

1. Белецкий Ю.Д. и др. Пластиды и адаптация растений к засолению. Ростов н/Д, 1990.

2. Shannon M., Qualset C. // Calif. Agr. 1984. Vol. 38. № 10. P. 33-34.

3. Chandler S., Thorpe T. // Biotech. Adv. 1986. Vol. 4. P. 117-135.

4. Белецкий Ю.Д. Искусственные мутации хлоропластов у высших растений. Ростов н/Д, 1989.

5. Шевякова Н.И. // Физиология растений.

Вариант Семя- нок М2 Кол-во галорези-стентных форм Кол-во пестролистных растений М2

Абс. % ± m Всего растений М2 Абс. % ± m

Контроль 500 34 6,8±1,1 2520 0 0

НММ (0-6 ч) 500 123 24,6±1,9*** 2660 123 5,4±0,4

НММ (6-12 ч) 500 62 12,4±1,5** 3263 101 3,1±0,3

НММ (12-18 ч) 800 36 4,5±0,2 4209 11 0,3±0,1

1982. Т. 29. Вып. 2. С. 317-324.

Научно-исследовательский институт биологии РГУ______________________________________26 февраля 2003 г.

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Разорителева Е. К., Усатов А. В., Машкина Е. В.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Разорителева Е. К., Усатов А. В., Машкина Е. В.

Текст научной работы на тему «Галорезистентные формы подсолнечника, индуцированные n-нитрозо-n-метилмочевиной»