CC BY
33
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НА УКИ
УДК 633.11:631.528 Л.А. Кротова
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ПРИРОДА ИНДУЦИРОВАННЫХ МУТАЦИЙ У ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ
Проведена оценка характера наследования количественных признаков у мутантов яровой пшеницы, полученных воздействием химических мутагенов.
Ключевые слова: яровая пшеница, химические мутагены, мутанты, количественные признаки
Введение
Наследование индуцированных мутаций, прежде всего, зависит от их генетической природы. Природа индуцированных мутаций определяет ценность мутантных линий сельскохозяйственных культур и скорость их вовлечения в производство. Установлено, что макромутации по тем или иным практически ценным признакам растений сопровождаются, как правило, малыми мутациями по многим количественным признакам; возникновение мутационных изменений одновременно по многим признакам создает предпосылки для успешного ступенчатого улучшения мутантных форм в разных направлениях путем повторных отборов в их потомстве [1].
Изучение природы индуцированных мутантов проводят как генетическими (гибридизация и анализ расщепления), так и цитологическим методами (анализ мейоза, а в некоторых случаях - морфологии хромосом). Несмотря на бесспорную эффективность и необходимость проведения генетического анализа в экспериментальном мутагенезе, исследования в этом направлении проводятся все еще в очень узком масштабе. Еще меньше работ, посвященных изучению генетической природы мутантов по количественным признакам, определяющих, как правило, продуктивность и качество урожая. Проведение генетического анализа количественных признаков при мутагенезе приобретает весьма важное значение, так как появляется возможность значительного повышения эффективности использования мутантных форм в синтетической селекции [2].
Объекты и методы исследований
Генетическая природа мутаций количественных признаков была изучена нами на примере ряда мутантов яровой пшеницы путем проведения скрещиваний мутантов с исходной формой и последующего анализа гибридов F1 и F2. Объектами исследований служили сорт яровой пшеницы Лютесценс 65, полученные на его основе хемомутанты и гибриды мутантов с исходным сортом.
Исследования проводили на малом опытном поле ОмГАУ в 1995-1996 гг. Метеорологические условия были в целом благоприятны в течение всего периода вегетации в оба года и соответствовали среднемноголетним данным.
© Кротова Л.А., 2012
Характеристика исходного сорта, мутантов и гибридов Рх, 1995 г.
Сорт, мутант, гибрид Период всходы -колошение, сут Высота растения, см Общая кустистость, шт. Продуктивная кустистость, шт. Количество колосков колоса, шт. Количество зерен колоса шт. Масса зерна колоса, г Масса 1000 зерен, г Масса зерна с растения, г
Лютесценс 65, исх. сорт 42,0 66,0 2,1 2,0 18,7 37,7 1,3 33,9 2,0
Мутант 731 38,0* 75,3 2,2 2,1 14,7* 27,3* 1,2 42,6* 2,2
Б! Мутант 731 хЛ 65 41,3 57,0 2,7 2,0 18,0 33,0 1,3 38,4 1,6
0,65 -2,93 5,50 1,00 0,65 0,09 1,00 0,03 -5,00
Мутант 759 38,3* 74,0 2,0 1,8 16,0* 29,7* 1Д 35,6 1,7
Б! Мутант 759 х Л 65 41,0 53,0 2,1 2,0 19,0 24,0 0,8 31,7 1,2
ьР 0,50 -4,25 1,00 1,00 1,22 -2,42 -4,00 -3,59 -4,30
Мутант 769 38,3* 66,7 2,4 2,2 15,7* 30,7* 0,7 34,6 1,9
Б! Мутант 769 х Л 65 42,3 57,0 2,7 2,5 18,0 39,0 1,2 29,8 2,0
ьР 1,15 -26,71 3,00 4,00 0,53 1,37 0,67 -12,70 1,00
Мутант 771 39,0* 71,3 1,9 1,8 16,3* 34,0 1,2 35,3 1,7
Б! Мутант 771 хЛ 65 41,3 55,0 1,8 1,7 17,0 27,0 0,8 28,8 1Д
ьР 0,53 -5,03 -2,00 -2,00 -0,42 -4,78 -9,00 -8,29 -5,00
Мутант 536 41,0 71,0 1,7 1,7 17,7 34,7 1,3 38,6 1,7
Б! Мутант 536 х Л 65 42,7 59,0 1,6 1,5 18,0 33,0 1,3 40,3 1,6
ьР 2,40 -3,80 -1,50 -2,30 -0,40 -2,13 0 1,72 -1,80
О И
5=1
С^
о и о
о
м й Не о н и и и
и —
и
Характеристика исходного сорта, мутантов и гибридов F2, 1996 г.
■л
Сорт, мутант, гибрид Период всходы -колошение, сут Высота растения, см Общая кустистость, шт. Продуктивная кустистость, шт. Количество колосков колоса, шт. Количество зерен колоса шт. Масса зерна колоса, г Масса 1000 зерен, г Масса зерна с растения, г
Лютесценс 65, исх. сорт 40,0 58,0 2,6 1,9 17,0 20,0 0,59 29,5 1,01
Мутант 731 32,0* 61,0 2,0 1,1 14,0* 20,0 0,53 26,5 0,58
F2 Мутант 731 хЛ 65 35,0* 60,0 2,5 2,1 17,0 27,0 0,82* 30,4 1,08
Мутант 759 37,0* 63,0 2,4 2,0 13,0* 16,0 0,61 38,1* 0,77
F2 Мутант 759 х Л 65 38,0* 66,0 3,9* 3,0* 16,0 24,0 0,78 32,5 1,89*
Мутант 769 32,0* 54,0 4,2* 3,2* 13,0* 22,0 0,61 27,7 1,30
F2 Мутант 769 х Л 65 37,0* 58,0 3,4* 2,4 17,0 26,0 0,81 31,1 1,41
Мутант 771 32,0* 60,0 3,3* 2,8* 15,0* 18,0 0,55 30,5 1,16
F2 Мутант 771 хЛ 65 38,0* 63,0 3,9* 3,1* 16,0 24,0 0,78 32,5 1,67
Мутант 536 38,0* 69,0* 3,3* 2,8* 16,0 26,0 0,97* 37,3* 1,81*
F2 Мутант 536 х Л 65 38,0* 62,0 2,4 1,8 16,0 26,0 0,88* 33,8* 1,31
О И 5=1 йп О
и о
о
w
№
О
н и и И
И —
и
Почвы малого опытного поля - лугово-черноземные, благоприятные для выращивания пшеницы. Посев родительских форм и гибридов проводили по чистому пару, вручную, площадь питания растения 5х15 см , повторность трехкратная, в каждой повторности высевали по 20 зерен родительских форм, гибридов Fl и по 60 зерен гибридов F2. В течение вегетации проводили фенологические наблюдения, растения убирали в фазу полной спелости, в лабораторных условиях сделан индивидуальный анализ элементов структуры урожая.
Показатели доминирования вычисляли с помощью метода, предложенного Бейлом и Аткинсом [3].
Результаты исследований
Мутант 731 (Лютесценс 65, ЭИ 0,005%) достоверно различался от исходной формы по продолжительности периода всходы - колошение, количеству колосков колоса, количеству зерен колоса и массе 1000 зерен. По массе 1000 зерен у гибридов F1 мутанта с исходным сортом наблюдалось частичное доминирование мутанта, т.е. мутация полудоминантная, по остальным признакам отмечено неполное и частичное доминирование исходного сорта, т.е. мутации были рецессивные (табл. 1). Для установления плейотропного характера наследования мутаций необходимо убедиться: сохраняют ли мутантные признаки гибриды F2, полученные от скрещивания мутанта с исходной формой. Плейотропный эффект может быть обусловлен как мутированием одного, так и группой близкосцепленных генов, последнее обстоятельство имеет важное практическое значение, так как возникает большая вероятность освобождения от многих нежелательных свойств мутантов, включив их в дальнейшие скрещивания [2]. В F2 мутанта с исходным сортом наследовалась только продолжительность периода всходы - колошение. Изменения по количеству колосков колоса, вероятно, связаны с мутациями других близкосцепленных генов, поэтому включение мутанта в скрещивания может быть эффективным для повышения данного признака у гибридов (табл. 2).
Мутант 759 (Лютесценс 65, НДЭМ 0,01%) достоверно отличался от исходной формы по продолжительности периода всходы - колошение, количеству колосков колоса, количеству зерен колоса. У гибридов F1 мутанта с исходной формой проявилось сверхдоминирование мутанта по озерненности колоса, т.е. мутация была доминантная, по остальным признакам наблюдались неполное доминирование и сверхдоминирование исходной формы, т.е. мутации по продолжительности периода всходы - колошение и количеству колосков колоса были рецессивными (табл. 1). Гибриды F2 мутанта с исходной формой не сохранили мутантные признаки, кроме продолжительности периода всходы - колошение, таким образом, здесь мы не наблюдаем плейотропного эффекта мутантного признака (табл. 2). Изменения по количеству колосков колоса и масса 1000 зерен, вероятно, связаны с мутациями других близкосцепленных генов.
Мутант 769 (Лютесценс 65, НДЭМ 0,02%) достоверно отличался от исходной формы по продолжительности периода всходы - колошение, количеству колосков колоса, количеству зерен колоса. У гибридов F1 мутанта с исходной формой доминировала исходная форма, т.е. все мутации были рецессивными (табл. 1). В F2 мутанта с исходным сортом наследовались продолжительность периода всходы - колошение и общая кустистость, включение мутанта в гибридизацию позволит получить более крупный колос у гибридов, по сравнению с мутантом, не увеличивая продолжительность вегетационного периода (табл. 2).
Мутант 771 (Лютесценс 65, НДММ 0,01%) достоверно отличался от исходной формы по продолжительности периода всходы - колошение и количеству колосков колоса. У гибридов F1 мутанта с исходной формой по продолжительности периода всходы - колошение наблюдалось неполное доминирование Лютесценс 65 (мутация рецессивная), по количеству колосков колоса частичное доминирование мутанта (мутация полудоминантная) (табл. 1). В Б2 мутанта с исходным сортом наследовались общая и продуктивная кустистость, а скороспелость и количество колосков колоса не наследовались у гибридов, что указывает на мутирование близкосцепленных генов (табл. 2).
Мутант 536 (Лютесценс 65, ДЭС 0,025%) не имел достоверных различий по сравнению с исходной формой в первый год (таблица 1) и отличался по 7 признакам во второй год (табл. 2). В F2 мутанта с исходным сортом наследовались продолжительность периода всходы - коло-
шение, масса зерна колоса и масса 1000 зерен, таким образом, наблюдается плейотропное действие гена, а высота растения, общая и продуктивная кустистость обусловлены мутированием близкосцепленных генов (табл. 2).
Выводы
В результате проведенных исследований у мутантов по количеству колосков колоса, количеству зерен колоса и массе 1000 зерен установлена, в основном, рецессивная природа мутаций, но у Мутанта 731 по массе 1000 зерен наблюдалась полудоминантная мутация, у Мутанта 759 по количеству зерен колоса - доминантная мутация, у Мутанта 771 по количеству колосков колоса - полудоминантная мутация. У всех мутантов отмечена рецессивная природа мутаций по продолжительности периода всходы - колошение.
У мутантов проявилось плейотропное действие мутантного гена: хемомутанты характеризуются не только уменьшением вегетационного периода, но еще целым комплексом измененных признаков. Причем выражение отдельных признаков, входящих в плейотропный комплекс, в значительной степени зависит и от условий внешней среды.
Список литературы
1. Кудин, А.Н. Индуцированная изменчивость количественных признаков у пшеницы / А.Н. Кудин, П.К. Шкварников, В.Ф. Марьюшкин // Цитология и генетика. - 1973. - Т. 7, № 6. - С. 518-522.
2. Рапопорт, И.А. Химический мутагенез : проблемы и перспективы / И.А. Рапопорт, И.Х. Шигаева, И.Б. Ахматуллина. - Алма-Ата : Наука Каз. ССР, 1980. - 320 с.
3. Beil, G.M. Inheritance of quantitative characters in grain sorghum / G.M. Beil, R.E. Atkins // Iowa State J. Sci. -1965. - P. 345-358.
SUMMARY
L.A. Krotova
Genetic nature of inductive mutation of spring soft wheat
The article gives the evaluation of inheritance of mutants quantitative features of spring soft wheat, obtained by chemical mutagens influence.
Key words: spring wheat, chemical mutagens, mutants, quantitative features.
УДК 631.153.3:631582(1-925.116) В.В. Чибис
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПОЛЕВЫХ СЕВООБОРОТОВ В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ
ЛЕСОСТЕПИ ОМСКОЙ ОБЛАСТИ
На основании изучения полевых севооборотов лесостепи Западной Сибири отмечены особенности формирования урожая яровой мягкой пшеницы в зависимости от предшественника и ротации севооборота. Полученные материалы могут быть использованы при разработке схем полевых севооборотов для лесостепи Западной Сибири.
Ключевые слова: севообороты, почва, сорняки, засоренность, посевы, яровая пшеница, урожайность, рентабельность.
Введение
В условиях интенсификации, концентрации и специализации сельскохозяйственного производства по-новому должны решаться вопросы технологии выращивания сельскохозяйственных культур. Подбор предшественника был и остается наиболее важным вопросом: эффективность приемов возделывания во многом зависит от его особенностей.
© Чибис В.В., 2012
