CC BY
49
МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ.
Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур 2006, вып. 2 (135)
Института масличных культур, г. Запорожье
В. В. Толмачев,
кандидат биологических наук
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ФОРМЫ КРАЕВЫХ ЦВЕТКОВ ПОДСОЛНЕЧНИКА
УДК 633.854.78:631.52
Изменчивость формы ложноязычковых цветков подсолнечника, обусловленная соотношением длины и ширины отгиба ("язычка") цветка, а также разной степенью его гофрированности определяет хорошо отличимые, а в ряде случаев, уникальные характеристики коллекционных образцов, линий, гибридов и сортов подсолнечника.
В процессе инцухтирования, как правило, в коллекционном, реже - селекционном материале с низкой частотой обнаруживаются спонтанные мутации ложноязычковых цветков, превращающие их в трубкообразные, колокольчиковидные и иные формы. Как следствие, ботанический термин "ложноязычковые цветки" теряет смысл. Поэтому для описания данного типа наследственной изменчивости цветков корректнее использовать термин "краевые цветки".
Наличие одного рецессивного гена определяющего появление коротких трубкообразных краевых цветков, впервые было установлено ещё в работах Е. М. Пла-чек [1].
G. N. Fick [2] описал две линии подсолнечника, обладающие короткими трубко-образными, и одну линию с длинными трубкообразными краевыми цветками; признаки цветков охарактеризованы как моногенные рецессивные, без обозначения генов. Автором опубликованы фотографии цветущих растений, хорошо передающие морфологические особенности цветков.
Кроме того, А. Kovacik, V. Skaloud [3] описали два рецессивных гена "А", контролирующие также признак короткие трубкообразные краевые цветки. Эти же авторы описали ген "А:", контролирующий образование удлиненных трубочек у краевых цветков подсолнечника.
A. Ф. Першин, И. М. Першина [4] условно подразделили краевые цветки на четыре типа:
- длинные трубкообразные, имеющие 20-80% проявления;
- короткие трубкообразные с 100% проявлением;
- колокольчикообразные, длиной 3-4 см;
- конические трубки с открытыми концами.
B. В. Толмачёв с соавторами [5] установил сцепленное наследование признаков длинные трубкообразные краевые цветки и лимонная окраска краевых цветков.
В. А. Гаврилова [6] описывает моногенный рецессивный контроль колокольчико-видных ложноязычковых цветков, а также упоминает об образце коллекции с ложно-язычковыми цветками, раздвоенными в верхней части.
Так как вышеописанные исследования по наследованию формы краевых цветков были выполнены в разное время, на разном материале, то идентификация описываемых генов не проводилась, а линии - носители признаков - не сохранялись. В связи с этим, к примеру, маловероятно утверждение, что пять различных генов, контролируют признак короткие трубкообразные краевые цветки, но и отвергнуть эти сомнения, также нет основания.
Поэтому только систематическая работа по формированию, поддержанию и генетическому изучению признаковых коллекций, которые включают максимальное количество образцов с различным проявлением конкретного признака, позволяет корректно изучать генетический контроль данного признака.
Материалы и методы. В мировой коллекции подсолнечника ВИР, на Кубанской опытной станции ВИР (пос. Ботаника, Краснодарский край) в результате инцухтирования нами был выделен ряд линий с изменённой формой краевых цветков:
- LD 831 с короткими трубкообразными краевыми цветками, из образца коллекции Ин481916 (Румыния);
- LD 951 с длинными трубкообразными краевыми цветками, из линии SL 1547 (Болгария);
- LK 2207 с длинными трубкообразными краевыми цветками, из образца коллекции К 2207;
- 1п К 235 с длинными перьевидными краевыми цветками, из образца коллекции
К 235;
- Ш.254 с локально свернутыми язычковыми цветками, из образца коллекции
К-1254;
- ВИР369 с короткими полосовидными язычковыми цветками.
Из коллекции подсолнечника ВНИИМК (г. Краснодар) в скрещивания были привлечены коллекционные линии:
- КГ 4 с длинными трубкообразными краевыми цветками;
- 207, D1149 с колокольчиковидными краевыми цветками.
Все линии подвергались самоопылению под индивидуальными изоляторами в течение 3-5 поколений. Скрещивание линий проводилось с использованием ручной кастрации с последующим опылением пыльцой отцовской линии. Полученное потомство F1 высевалось в поле или в фитотроне и самоопылялось под индивидуальными изоляторами. Потомство каждого растения на следующий год высевалось отдельными делянками и анализировалось.
При использовании метода гибридологического анализа фенотипические классы выделялись с учётом фенотипа F1 и фенотипов обоих родителей.
Соответствие эмпирического и теоретически ожидаемого расщепления в Р2 оценивалось по критерию х2 Пирсона.
Основная часть. После выделения из коллекционного материала образцов подсолнечника с изменениями в форме язычковых (краевых) цветков нами был изучен генетический контроль этих признаков. С этой целью образцы с особенностями морфологии краевых цветков были скрещены с линиями, обладающими нормальными ложноязычко-выми цветками.
В результате гибридологического анализа потомств F1 и F2 было установлено, что у всех выделенных образцов трубкообразность, колокольчиковидность краевых цветков наследуются как моногенные рецессивные признаки.
В качестве примера приводим результаты расщепления в потомстве F2 от скрещивания линий ВА2 (с нормальными язычковыми цветками, со светло-желтой окраской язычковых цветков - ген «1у») и D1149 (с колокольчиковидными краевыми цветками, с желтой окраской цветков), из которого, помимо подтверждения контроля признака ко-локольчиковидности краевых цветков одним рецессивным геном, следует вывод о независимом наследовании признаков формы и светло-желтой окраски цветков (табл. 1).
Таблица 1 - Независимое наследование в F2колокольчиковидной формы и светло-жёлтой окраски краевых цветков в комбинации скрещивания линий ВА2хD1149
Окраска краевых цветков Жёлтые Светло-жёлтые
Форма краевых цветков норма колоколь-чиковидные норма колоколь-чиковидные Всего
Эмпирическое расщепление 552 200 194 66 1012
Ожидаемое отношение 9 3 3 1 16
Теоретически ожидаемое расщепление 569 190 190 63 1012
Х2=1,25< х2о5(к=3)=7,82
После определения характера наследования каждого из вновь описанных признаков формы краевых цветков мы осуществили тест на аллелизм генов, контролирующих вышеперечисленные признаки.
При идентификации рецессивных генов трубкообразной формы краевых цветков линий LD951 и КГ4 в Fl наблюдается фенотип "нормальные язычковые цветки", а в F2 расщепление на два фенотипа "нормальные" и "трубкообразные" краевые цветки в отношении 9:7. Это означает, что линии КГ4 и LD951 имеют 2 неаллельных рецессивных гена с очень близким фенотипическим проявлением (табл. 2).
Таблица 2 — Наследование признаков трубкообразной формы краевых цветков (к. ц) подсолнечника
Комбинация скрещивания Родительские линии Фенотип Р1 Расщепление в F2 Ожидаемое отношение X2
фенотип генотип норма трубкообразные длинные перье-видные перье-видно-трубко-образные
КГ-4 х К-235 Длинные трубкообразные к. ц. х длинные перьевидные к. ц. tUi tUi x tU2b tU2b Ложно-язычковая форма к. ц. (норма) 133 43 36 11 9:3:3:1 2,04
LD951х КГ4 Длинные труб-кообразные к. ц. х длинные трубкообразные к. ц. tU2a tU2a x tUi tUi Лоно-язычковая форма к. ц. (норма) 167 128 - - 9:7 0,01
LD951х К-235 Длинные труб-кообразные к. ц. х длинные перьевидные к. ц. tU2a tU2a x tU2btU2b Трубкооб-разная форма к. ц. - 59 24 - 3:1 0,67
LD951x LK2207 Длинные труб-кообразные к. ц. х длинные трубкообразные к. ц. tU2a tU2a x tU2a tU2a Трубкооб-разная форма к. ц. - 150 - - - -
Примечание: x2o5(k=3)=7,82; х2о5(к=1)=3,84
Мы предлагаем обозначить ген, обусловливающий образование длинных трубко-образных краевых цветков у линии КГ4, символом "tui ", а ген линии LD951, детерминирующий также образование длинных трубкообразных краевых цветков, символом "tu2" (от английского tube - трубка).
Идентификация рецессивного гена трубкообразных краевых цветков линии LK2207 при её скрещивании с линией LD951 показала, что в линии присутствует ген "tu2"
Итак, нами было установлено, что фенотипически близкие признаки «длинные трубкообразные краевые цветки» линий КГ4, LD951 и LK2207 контролируются двумя рецессивными генами tu1 и tu2 (причем в линиях LD951 и LK2207 присутствует идентичный ген tu2).
Длинные перьевидные краевые цветки линии InK235 отличаются морфологически достаточно четко от длинных трубкообразных краевых цветков вышеперечисленных линий, поэтому, осуществляя гибридологический анализ потомств от скрещиваний линии InK235 с линиями КГ4 и LD951, мы априорно предполагали появление в F2 новых фено-типических классов и более сложного характера расщепления. Действительно, из результатов расщепления в F2 в комбинации скрещивания КГ4 х InK235 следует, что форма краевых цветков обеих линий контролируется двумя разными рецессивными генами, причем в F2 с частотой 1/16 появляется новый фенотип - «перьевидно-трубкообразные краевые цветки», который обязан своим появлением двойным рецессивным гомозиготам, что свидетельствует о комплементарном взаимодействии между генами (см. табл. 2).
Гибридологический анализ потомства от скрещивания линии InK235 с линией LD951 должен был ответить на вопрос: присутствует ли в линии InK235 третий ген, кон-
тролирующий трубкообразность краевых цветков. Потомство F1 комбинации LD951xInK235 имело длинные трубкообразные краевые цветки, аналогичные цветкам линии LD951; в F2 наблюдали расщепление на два класса: «длинные трубкообразные» и «перьевидные» краевые цветки в соотношении 3:1 (табл. 2).
Полученные результаты можно интерпретировать следующим образом:
- в линии InK235 присутствует ген аллельный, но не идентичный гену линии
LD951;
- алельный ген линии LD951 в своем проявлении доминирует над аллелем линии
InK235;
С целью систематизации информации по наследованию признаков предлагаем обозначить ген, контролирующий трубкообразную форму краевых цветков линии LD951, символом tu2i,; аллельный ген, контролирующий перьевидную форму краевых цветков линии InK235, символом tu2b.
Так как линии L207 и LD1149 по форме краевых цветков практически не отличимые, логично было предположить гомологичность генов, контролирующих данный признак. И действительно, при гибридологическом анализе нами было установлено, что линии L207 и LD1149 обладают идентичными генами, контролирующими колокольчико-видную форму краевых цветков: все растения в F1 по форме краевых цветков были аналогичны родительским линиям, при анализе гибридного потомства F2 между этими линиями не наблюдали расщепления по форме краевых цветков.
Интересные результаты были получены при гибридологическом анализе комбинации скрещивания линий LD831 (короткие трубкообразные краевые цветки, с лимонной окраской) и L207 (колокольчиковидные краевые цветки, с желтой окраской). Потомство F1 по форме краевых цветков имело большое сходство с цветками линии LD831, хотя и отличалось по величине трубки венчика. При первоначальном выделении фенотипиче-ских классов в F2 растения с проявлением признака на уровне F1 были отнесены к классу растений с короткими трубкообразными краевыми цветками; при условии неполного доминирования в F2 наблюдали расщепление на два фенотипических класса: растения с короткими трубкообразными и колокольчиковидными краевыми цветками в отношении 3:1. Это позволяет сделать вывод, что признаки "короткие трубкообразные краевые цветки" и "колокольчиковидные краевые цветки" контролируются рецессивными аллель-ными генами.
Мы предлагаем обозначить ген, контролирующий признак "короткие трубкообразные краевые цветки", линии LD831 символом "hba", а ген, контролирующий признак "колокольчиковидные краевые цветки" линии L207 (а следовательно, и линии LD1149) символом "hbz" (от английского handbell - колокольчик). При этом аллель "hba" характеризуется неполным доминированием по отношению к аллелю "hbz. Этот вывод был подтвержден нами при более детальной классификации растений по фенотипам в F2 с выделением растений "промежуточного типа" (типа F1) в отдельный фенотипический класс (табл. 3).
Таблица 3 - Наследование признаков короткие трубкообразные и
колокольчиковидные краевые цветки в F2 комбинации скрещивания линий LD 831(короткие трубкообразные) и L 207(колокольчиковидные) при неполном доминировании
Форма краевых цветков Короткие трубкообразные Промежуточные Колокольчиковидные Сумма
Эмпирическое расщепление 49 101 57 207
Ожидаемое отношение 1 2 1 4
Теоретически ожидаемое расщепление 51,75 103,5 51,75 207
Х2=0,74< Х2о5(к=2)=5,99
Аллельные гены '^Ь," и 'ЪЬ^' наследуются независимо (не сцеплено) по отношению к гену "I" лимонной окраске краевых цветков.
С целью изучения наследования признаков формы краевых цветков подсолнечника при взаимодействии генов была выполнена серия скрещиваний линий 1Р-831 и 1207(Д1149) с линиями КГ4, 1Р-951 и 1ПК-235. Обобщенные результаты, включающие проявление признака в потомстве расщепления на фенотипические классы в потомстве Р2 представлены в таблицах 4 и 5 .
Таблица 4 - Наследование признака трубкообразности краевых цветков
подсолнечника при взаимодействии гена НЬа с генами 2 и и2Ь
Родительские линии Расщепление в ^
Комбинация скрещи- фенотип генотип Фенотип Р1 норма труб-ко-образные перь-евид-ные трубко-образные корот- Ожидаемое отношение х2
вания длинные кие
10831 х КГ4 Короткие трубкообразные к.ц. х длинные тру-бкообразные к.ц. ИЬа ИЬа X Ш1 Ш1 Ложно-язычковая форма к.ц. (норма) 852 294 - 372 9:3:4 0,42
ЦЭ831 X 1.0951 Короткие трубкообразные к.ц. х длинные тру-бкообразные к.ц. ИЬа ИЬа X Ложноязыч-ковая форма к. ц. (норма) 313 116 - 135 9:3:4 3,04
ЦЭ831 X К235 Короткие трубкообразные к.ц. х длинные пе-рьевидные к.ц. ИЬа ИЬа X Ложноязы-чковая форма к. ц. (норма) 127 - 49 79 9:3:4 5,33
Примечание: х2о5(к=2)=5,99
В потомстве р! от скрещивания линий 1Р-831 с линиями КГ4, 1Р-951 и 1пК-235 все растения имели нормальные ложноязычковые краевые цветки, что свидетельствует, в соответствии с функциональным тестом на аллелизм, о неаллельности рецессивного гена ИЬа линии 1Р-831 генам ^ и Ш2.
В потомстве Р2 комбинации скрещивания 1й-831х КГ-4 наблюдалось расщепление на три фенотипические класса по форме краевых цветков: нормальные ложноязычковые, трубкообразные длинные, трубкообразные короткие краевые цветки в соотношении 9:3:4 соответственно. Из анализа расщепления в Р2 следует, что гены ИЬа и ^ наследуются независимо. При этом в дигомозиготе ИЬ^ЬДи^щ наблюдается фенотип линии 831, т. е. проявляется признак "короткие трубкообразные краевые цветки". Следовательно, взаимодействие рецессивных генов формы краевых цветков ИЬа и ^ осуществляется по типу рецессивного эпистаза (см. табл. 4).
В потомстве Р2 комбинации скрещивания 1й-831х1й-951 наблюдалось аналогичное расщепление по форме краевых цветков также в соотношении 9:3:4 между феноти-пическими классами. Из анализа расщепления в р2 следует, что гены ИЬа и Ш2а наследуются независимо. В дигомозиготе ИЬа ИЬа Ш2а ^2а наблюдается фенотип линии 1Р-831, т. е. проявляется признак "короткие трубкообразные краевые цветки". Следовательно, взаимодействие рецессивных генов формы краевых иЬа и Ш2а можно отнести к рецессивному эпистазу (см. табл. 4)
В потомстве Р2 комбинации скрещивания 1й-831х 1пК-235 наблюдалось несколько иное расщепление на три фенотипические класса по форме краевых цветков: нормальные ложноязычковые, перьевидные, короткие трубкообразные краевые цветки в соотношении 9:3:4. Из анализа расщепления следует, что гены ИЬа и Ш2Ь наследуются независимо. В дигомозиготе ИЬа ИЬа Ш2Ь Ш2Ь наблюдается фенотип линии 1Р-831, т. е. проявляется признак "короткие трубкообразные краевые цветки". Следовательно, взаимодействие генов формы краевых цветков ИЬа и Ш2Ь можно отнести к рецессивному эпи-стазу (см. табл. 4)
В серии скрещиваний линий 1-207(01149) с линиями КГ-4, 1Р-951 и 1пК-235 в р! все растения имели нормальные ложноязычковые краевые цветки, что свидетельствует о неаллельности рецессивного гена ИЬ2 линии У201 генам ^ и
В потомстве Р2 комбинации скрещивания 0-1149хКГ-4 наблюдалось расщепление на три фенотипические класса по форме краевых цветков: нормальные ложноязычко-вые, трубкообразные длинные, колокольчиковидные краевые цветки в соотношении 9:3:4, что свидетельствует о независимом наследовании генов ИЬ2 и а также о рецессивном эпистазе гена ИЬ2 по отношению к гену йщ. Аналогичное расщепление по форме краевых цветков наблюдалось в потомствах Р2 комбинации скрещивания 1-207x10-951 и 0-1149x10-951, что доказывает независимое наследование генов ИЬ2 и йи2а, а также взаимодействие этих генов по типу рецессивного эпистаза (табл. 5).
Таблица 5 - Наследование признака трубкообразности краевыхцветков(к. ц.)
подсолнечника при взаимодействии гена НЬ2 с генами и! и и2а
Рождительские линии Расщепление в Р2
нор- трубко- перье- коло- коло- Ожи-
Комби- ма образ- вид- коль- коль- дае-
нация Фенотип ные ные чико- чико- мое X2
скрещи- фенотип генотип Р1 длин- вид- пе- отно-
вания ные ные рье-видные ше-ние
Колоколь- Ложно-
чиковид- ИЬ2 ИЬ2 х йи йи язычко-
01149х КГ4 ные к. ц. х длинные трубкообразные к.ц. вая форма к. ц. (норма) 297 117 135 9:3:4 2,39
Колоколь- Ложно-
чиковид- язычко-
01149х 1.0951 ные к. ц. х длинные трубкооб-разные к.ц. X Ш2аШ2а вая форма к. ц. (норма) 120 49 - 57 - 9:3:4 1,56
1.207 х К235 Колоколь-чиковид-ные к. ц. х перьевид- X ^Ь^С Ложно-язычковая форма к. ц. (норма) 324 101 106 43 9:3:3:1 1,78
ные к. ц.
Примечание: х2о5(к=з)=7,82; х2о5(к=2)=5,89
Иной характер расщепления наблюдали в потомстве Р2 комбинации скрещивания 1-207х1пК-235. Четыре фенотипические класса в Р2 с нормальными ложноязычковыми (тип Р1), с перьевидными (тип линии 1пК235), колокольчиковидными (тип линии 1-207) и колокольчико-перьевидными (новый фенотип) краевыми цветками находились в соотношении 9:3:3:1, что свидетельствует о независимом наследовании и о комплементарном взаимодействии генов ИЬ2 и йи2Ь (см. табл. 5)
Обобщая результаты анализа по взаимодействию генов, контролирующих форму краевых цветков, можно констатировать, что для генов ИЬа и ИЬ2 характерный тип взаимодействия с генами йи и йи2 - рецессивный эпистаз. Для пар генов йи и йи2Ь, а также ИЬ2 и йи2Ь характерно комплементарное взаимодействие.
В ходе изучения наследования формы краевых цветков нами не ставилась трудновыполнимая априорно задача поиска сцепленных пар генов, но, тем не менее, мы анализировали расщепления в F2 одновременно по нескольким признакам, генетический контроль которых был известен, включая типы окраски краевых цветков, форму пыльников, ветвление.
В качестве примера приведем результаты тригибридных расщеплений в комбинациях скрещивания ВА2 х 1пК-235 и LD831 х ВК61.
Независимое комбинирование в F2 признаков (генов) оранжевой (ген"о"), светло-желтой ("1у") и перьевидной формы краевых цветков ("Ш2Ь") свидетельствует о несцеп-ленном наследовании генов и позволяет получать растения подсолнечника с любым из возможных сочетаний этих признаков (табл. 6).
Таблица 6 - Независимое наследование в Р2 признаков длинные перьевидные краевые цветки ("*и2Ь"), светло-желтые краевых цветков ("Чу"), оранжевые краевые цветки ("о ") в комбинации скрещивания ВА2 х 1пК235
Окраска краевых цветков Желтые оранжевые Светло-желтые Светло-желто-оранжевые Всего
Форма краевых цветков норма перьевидные норма перьевидные норма перьевидные норма пе-рье-видные
Фенотипы Fi 1ПК235 ВА2
Потомство 433/95 75 18 25 5 28 6 5 2 164
Ожидаемое отношение 27 9 9 3 9 3 3 1 64
Теоретически ожидаемое расщепление 70 23 23 7,5 23 7,5 7,5 2,5 164
X2 =4,77 < X2o.5(k=7)=14.07
Аналогичные закономерности комбинирования в F2 признаков (генов) лимонной окраски (ген'Т), рассеченной формы пыльников ("spa") и коротких трубкообразных краевых цветков('ЪЬа") свидетельствуют о независимом наследовании этих признаков (табл. 7).
Таблица 7 - Независимое наследование в F2признаков короткие трубкообразные краевые цветки ("hbz"), лимонная окраска краевых цветков ("l"), рассеченные пыльники ("spa") в комбинации скрещивания LD831x ВК61
Форма краевых цветков Нормальные язычковые цветки Короткие трубкообразные язычковые цветки Всего
Окраска краевых цветков желтые лимонные желтые лимонные
Пыльники норма рассечен-ные норма рассечен-ные норма рассечен-ные норма рассечен-ные
Фенотипы F, ВК61 LD831
Потомства Р2 632/97 48 18 18 7 22 4 10 2 129
Ожидаемое отношение 21 9 9 3 9 3 3 1 64
Теоретически ожидаемое расщепление 54,7 18,1 18,1 6,0 18,1 6,0 6,0 2,0 129
X2 =2,62 < X2o.5(k=7)=14.07
В тригибридном скрещивании LD831 х КГ-4 одновременно учитывались признаки формы краевых цветков, контролируемые двумя рецессивными генами hba и и лимонной окраски цветков, контролируемой рецессивным геном I. В потомстве F1 этого скрешивания все растения имели нормальные ложноязычковые цветки желтой окраски. В трех потомствах F2 наблюдали расщепление по окраске краевых цветков на желтые и лимонные суммарно в отношении 858:286, что соответствует теоретически ожидаемому 3:1 при моногенном расщеплении, а также расщепление по форме краевых цветков на нормальные ложноязычковые, длинные трубкообразные и короткие трубкообразные суммарно в отношении 640:226:278, что соответствует теоретически ожидаемому 9:3:4 при дигенном контроле признака (табл. 8).
Таким образом, каждый из признаков наследовался без каких-либо отклонений от теоретически ожидаемого. Примечательным и необъяснимым с точки зрения свобод-56
ного комбинирования признаков в F2 являлся факт очень низкой частоты встречаемости фенотипа "длинные трубкообразные краевые цветки с лимонной окраской". Причем в потомстве №1324/97 растения с этим фенотипом не были обнаружены вообще среди 388 растений, а в двух других потомствах с объемом 756 растений было обнаружено всего 5 растений, что в 7 раз меньше теоретически ожидаемого. Эти факты свидетельствовали о вероятном сцепленном наследовании генов Ш1 и I .
Таблица 8 - Сцепленное наследование генов лимонной окраски ("I") и трубкообразной формы ("Ь1! ") краевых цветков в Р2 комбинации скрещивания линий 1.0-831 х КГ4
Окраска краевых цветков Желтая Лимонная Всего
Форма краевых цветков норма длинные трубкообразные короткие трубкообразные норма длинные трубкообразные короткие трубкообразные
Потомство 1324//97 152 73 68 72 - 23 388
Потомство 1125/97 146 74 73 67 2 22 384
Потомство 1326/97 139 74 59 64 3 33 372
Всего 437 221 200 203 5 78 1144
В результате самоопыления в потомстве №1326/97 рекомбинантных растений, обладающих одновременно рецессивными генами Ш1 и I была получена линия LD1326 с генотипом Ш^иП, обладающая длинными трубкообразными краевыми цветками с лимонной окраской.
В дальнейшем линия LD1326 была использована для определения тесноты сцепления генов ^ и I. С этой целью был получен гибрид F1 в комбинации скрещивания LD1326 х ЗЛ102. Затем было осуществлено скрещивание по типу анализирующего - Р1 (ЗЛ102 х LD1326) х LD1326. Линия ЗЛ102 обладает двумя доминантными генами признаков «нормальная (ложноязычковая) форма краевых цветков» и «желтая окраска краевых цветков», поэтому в F1 проявились доминантные признаки линии ЗЛ102.
В потомствах от анализирующего скрещивания среди проанализированных 1294 растений было обнаружено 54 рекомбинантных растения, в том числе: 26 растений, имеющих желтую окраску и длинную трубкообразную форму краевых цветков, и 28 растений, имеющих лимонную окраску и нормальную ложноязычковую форму краевых цветков. Процент кроссинговера между генами, определяемый по отношению числа ре-комбинантных генотипов к общему числу проанализированных растений, составил 4,17% (табл. 9).
Таблица 9 - Расщепление в анализирующем скрещивании в комбинации F1
(ЗЛ102 х LD1326) х LD1326при сцепленном наследовании генов Ш1 и I
№ семьи Желтые краевые цветки Лимонные краевые цветки Сумма
ложно-язычковые трубкообразные ложно-язычковые трубкообразные
450 112 2 2 109 225
451 118 6 6 129 259
452 98 1 4 119 222
453 87 0 4 72 163
904 48 4 1 47 100
905 72 6 7 72 157
906 88 7 4 69 168
Сумма 623 26 28 617 1294
Процент кроссинговера=54/1294х100%=4,17%
При самоопылении образца мировой коллекции подсолнечника ВИР К1254 в ряде потомств от инбридинга были обнаружены растения с мутацией формы язычковых цветков, которая проявлялась деформацией нижней части язычкового цветка при нормальном развитии верхней части. Мутантный морфотип можно охарактеризовать как "локально свернутые" язычковые цветки.
В своем проявлении этот признак отличается стабильностью и высокой экспрессивностью, прост при идентификации. После трех циклов инбридинга и отбора на авто-фертильность на базе выделенных мутантных генотипов была создана линия LK1254, имеющая локально свернутые язычковые цветки с оранжевой окраской.
Результаты расщепления в F2 в дигибридном скрещивании линий К562 (нормальные язычковые цветки, эректоидный черешок листа) х LK1254 (локально свернутые язычковые цветки, нормальный черешок) свидетельствуют о контроле признака "локально свернутые язычковые цветки" одним рецессивным геном, а также о независимом наследовании генов, контролирующих мутантные признаки формы язычковых цветков и черешка (табл. 10).
Рецессивный ген, контролирующий признак "локально свернутые язычковые цветки", предлагаем обозначить символом lr (от английского local rolled - локально свернутый).
Независимое наследование гена lr и генов светло-желтой (ly), оранжевой (о) окраски язычковых цветков было установлено по результатам расщепления в F2 в тригиб-ридном скрещивании линий ВА2 (нормальные язычковые цветки, светло-желтая окраска) х LK1254 (локально свернутые язычковые цветки, оранжевая окраска).
Из мировой коллекции подсолнечника ВИР была выделена линия ВИР369 с язычковыми цветками удлиненно треугольной формы, значительно меньше средней величины и с полосовидной (вдоль жилок) светло-коричневой пигментацией неантоциановой природы. При скрещивании линии ВИР369 с линией ВА2 в F1 растения обладали нормальными язычковыми цветками. Во втором поколении наблюдалось расщепление на нормальные язычковые цветки и цветки морфотипа линии ВИР369 в отношении 380:116, что хорошо соответствует теоретически ожидаемому отношению 3:1 (х2=0,72), причем морфотип язычковых цветков линии ВИР369 наследовался комплексно. Данный признак мы предлагаем назвать "короткие полосовидные язычковые цветки", а рецессивный ген, контролирующий этот признак предлагаем обозначить символом shs (от английского short striped - короткий полосатый).
Таблица 10 - Наследование в F2 признаков "локально свернутые краевые цветки" и "эректоидность черешка листа"подсолнечника в комбинации скрещивания К-562х Ш1254
Форма краевых цветков Нормальные язычковые цветки Локально свернутые краевые цветки Всего
Форма черешка нормальный эректоидный нормальный эректоидный
Фенотипы Fi К-562 LK1254
Фектическое расщепление 64 21 16 6 107
Ожидаемое отношение 9 3 3 1
Теоретически ожидаемое расщепление 60 20 20 7 107
X2 =1,26 < X2o.5(k=3)=7,82
Из результатов анализов расщепления в р2 в комбинации скрещивания линий ВИР369х1К1254 можно сделать вывод о независимом наследовании генов 1г и бИб, контролирующих признаки "локально свернутые" и "короткие полосовидные" язычковые цветки. Растения р! обладали нормальными язычковыми цветками, а в р2 наблюдалось расщепление по форме язычковых цветков в отношении 9:3:3:1 с появлением нового фенотипического класса "короткие полосовидные, локально свернутые" язычковые цветки, обусловленного совмещением генов 1г и бИб в дигомозиготе (табл. 11).
Таблица 11 - Наследование в Р2 признаков "локально свернутые краевые цветки" и "полосовидные краевые цветки" подсолнечника в комбинации скрещивания ВИР369х К1254
Форма краевых цветков Нормальные Короткие полосовидные Локально свернутые Короткие полосовид-ные локально свернутые Всего
Фенотипы ВИР369 1.К1254
Фектическое расщепление 47 16 18 5 86
Ожидаемое отношение 9 3 3 1 16
Теоретически ожидаемое расщепление 48,4 16,1 16,1 5,4 86
X2 =0,29 < Х2о.5(к=з)=7,82
Таким образом, многолетняя работа с коллекциями подсолнечника, и прежде всего с уникальной мировой коллекцией подсолнечника ВИР, убеждает нас в наличие большого генетического полиморфизма в популяциях подсолнечника по рецессивным мутациям. Этот полиморфизм, обусловленный в основном рецессивными генами и представляющий резерв внутривидовой наследственной изменчивости, вскрывается при ограничении свободного перекрестного опыления, т. е. при той или иной степени инбридинга, который неизбежен при ограничении числа переопыляемых между собой растений (до 10-15) в процессе поддержания образцов в коллекциях. Очевидно, большая часть рецессивных мутантных признаков имеет низкую адаптивную ценность, так как не закрепляется естественным отбором в природных популяциях.
Результаты, полученные в ходе изучения генетического контроля различий по признакам формы краевых цветков и при идентификации генов, контролирующих эти признаки, обобщенно отражены в табл. 12.
Таблица 12 - Генетическая коллекция подсолнечника по признаку формы краевых цветков
Признаки краевых цветков Ген (символ) Источник (линия)
Трубкообразные длинные краевые цветки КГ4
Трубкообразные длинные краевые цветки Ш951, 1.К2207
Перьевидные краевые цветки 1ПК235
Трубкообразные короткие краевые цветки ИЬа Ш831
Колокольчиковидные краевые цветки ИЬ, 1.207, 01149
Локально свернутые язычковые цветки 1г 1.К1254
Короткие полосовидные язычковые цветки 8И8 ВИР369
Практическое применение результатов выполненных генетических исследований связанно с возможностью использования генов формы краевых цветков в качестве маркерных при условии передачи этих генов в родительские линии гибридов, что позволяет максимально упростить сортопрочистки на участках размножения линий и на участках гибридизации.
Кроме того, доноры признака измененной формы краевых цветков также как и доноры различных типов окраски цветков, представляют несомненный интерес как исходный материал для селекции декоративного подсолнечника.
Заключение. Изучен генетический контроль различий по признаку формы краевых цветков у выделенных из коллекционного материала образцов подсолнечника.
Идентифицированы три неаллельных гена ("Ш^ Чи2" и "ИЬ"), определяющих различные типы трубкообразности краевых цветков и два гена ("1г", "shs"), детерминирующих отличие в форме язычковых цветков подсолнечника. Для каждого из генов изучены межгенные и межаллельные взаимодействия.
Установлено сцепленное наследование генов Чи!' и "I" (лимонная окраска цветков) с расстоянием между генами 4,2% кроссинговера.
Литература
1. Плачек Е. М. Подсолнечник в СССР // Семеноводство. - 1931. - № 13-14. -С. 39-44.
2. Fick G. N. Genetics of floral color and morphology in sunflowers // The Journal of Heredity. - 1976. - Vol. 67, 1 4, July-August. - P. 227-230.
3. Kovacik A., Skaloud V. Collection of sunflower marcer genes available for genetic studies // Helia. - 1980. - N. 3. - P. 27-28.
4. Першин А. Ф, Першина И. М. Исходный материал для селекции декоративного подсолнечника // Науково-техн. бюл. 1нституту олшйних культур УААН. - 1998. - Вип. 3. - С. 106-111.
5. Толмачёв В. В.. Ведмедева Е В., Бочкарёв Н. И., Толмачёва Н. Н. Сцепленное наследование окраски и формы краевых цветков подсолнечника // Науч.-техн. бюл. ВНИИМК. - Краснодар, 2001. - Вып. 125. - С.26-29.
6. Гаврилова В. А., Анисимова И. Н. Генетика культурных растений. Подсолнечник. - СПб., 2003. - 209 с.
