Научная статья на тему 'Использование рекуррентной регенерации в селекции сои'

Использование рекуррентной регенерации в селекции сои Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
141
51
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Фисенко П. П.

Представлены результаты рекуррентной регенерации сои in vitro. Проведено сравнение двух популяций сомаклонов, одной из которых является исходная форма сорт Ходсон, второй R86, полученный путем органогенеза из ткани семядольного узла сорта Ходсон. Осуществлен анализ величины коэффициента вариации (V,%) десяти признаков двух популяций сомаклональных линий. Представлены регенерантные линии, выделившиеся по комплексу признаков и переданные в конкурсное сортоиспытание отдела селекции сои. Рекуррентная регенерация способ повторного скрининга сомаклонов в целях улучшения форм по каким-либо признакам.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Usage of recurrent regeneration in soybean breeding

The results of recurrent repeated soybean regeneration in vitro are shown in the article. Two somaclonal populations, one of which is an initial form soybean variety Hodson, another one is R86 (developed by organogenesis from tissue culture of cotyledonary node variety Hodson) were compared. The analysis of the variation coefficient number (V, %) of ten traits of the two populations of somaclonal lines was done. Regenerant lines determined on the complex of traits are under competitive variety trials at the soybean breeding department. Recurrent regeneration is the method of repeated screening of somaclones in order to improve forms on some traits.

Текст научной работы на тему «Использование рекуррентной регенерации в селекции сои»

МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 2 (139), 2008

П. П. Фисенко,

кандидат сельскохозяйственных наук Приморский НИИСХ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕКУРРЕНТНОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ В СЕЛЕКЦИИ СОИ

УДК 633.853.52:581.143.6

Сомаклональная изменчивость является разновидностью мутагенеза, причем эта разновидность имеет некоторые специфические и весьма ценные аспекты. Как и индуцированный мутагенез, сома-клональная изменчивость носит случайный, ненаправленный характер, то есть реализуются как полезные, так и вредные мутации. Однако in vitro выбраковка вредных и нежелательных форм происходит уже в процессе регенерации и начального отбора среди регенерантов Ro в условиях культуральной комнаты. Поэтому испытуемая в поле популяция регенерантов (R1) более продвинута в селекционном плане, что значительно сокращает объем [1, 2].

После получения нерасщепляющихся константных форм регенеранты могут быть снова переведены в культуру in vitro для второго этапа скрининга сомаклонов с целью улучшения их по каким-либо признакам. Таким путем были отобраны, например, томат с повышенным содержанием сухих веществ, высокоурожайный рис, раннеспелая кукуруза, устойчивые к низким температурам и к болезням пшеница, сахарный тростник, картофель, сельдерей, томаты [2]. Рожанская [3] подобную регенерацию назвала рекуррентной и осуществляла ее на эспарцете.

Материал и методика. В нашем эксперименте для введения in vitro регенеранта в популяции сома-клонов сорта Ходсон был отобран R86. В качестве первичного экспланта использовали семядольные узлы. Стерилизацию материалов, приготовления питательных сред осуществляли согласно рекомендаций Бутенко [4]. В качестве основы регенерацион-ной питательной среды использовали минеральные ингредиенты по прописи Murashige T., Scoog F. [5] (MS); витамины - Nitsch (B5) [6], с добавлением 6-бензиламинопурина (БАП) - 1,13 (среда А) и 0,23 мг/л (среда Б). Культивирование проходило на свету при освещенности 4-5 тыс. люкс, 16/8-часового фотопериода и температуры 23±3 оС, укоренение пробирочных растений осуществляли на безгормональной среде с половинным составом минеральной основы MS (1/2 MS). Растения-регенеранты R0 переводили в почву (горшечная культура) для дальнейшего развития в культуральной комнате. Первоначально создавали влажную камеру, затем проходили адаптацию регенерантов.

Выращивание сомаклональных линий, начиная с

Я (регенеранты первого поколения) проводили в полевых условиях в соответствии с принятой для Приморского края агротехникой.

Площадь делянки в гибридном и селекционном питомниках 1,8 м2, контрольном - 9,0 м2. Схема посева во всех питомниках - 45х5 см. Посев в первых двух осуществляли вручную, в контрольном питомнике - сеялкой СКС-6-10. Уборку в начальных питомниках проводили вручную, в контрольном - комбайном «Хеге».

Полевые испытания осуществляли в условиях муссонного климата Приморского края в агрокли-магическом районе 1б2. Данный район характеризуется как наиболее теплый, влажный, с суровой зимой. Сумма активных температур колеблется в пределах 2400-2600°, гидротермический коэффициент - 1,6-2,0.

Оценка степени поражения исходных форм и сомаклональных линий сои грибными патогенами проведена старшим научным сотрудником лаборатории селекции сои Дегой Л. А. при искусственном заражении листовой поверхности на жестком инфекционном фоне по методике ВИР [7] и согласно Международному классификатору [8]. Биохимический состав семян выполнен сотрудниками ВНИИ сои на ИК-сканере №г-42 по следующим показателям: аминокислоты, жирные кислоты, белок, масло, минеральные элементы.

Урожайные данные и другие показатели обрабатывали по методике Доспехова [9].

Результаты исследований и их обсуждение. Первоначально нами в результате изучения сома-клонов отмечено 10 признаков, по которым сома-клоны различаются большей или меньшей степенью между собой и с исходными формами: урожайность, содержание белка, гистидина, масла, линолевой, линоленовой, олеиновой кислот, степень поражения септориозом, церкосопорозом, пероноспорозом.

Сравнение двух популяций осуществляли по вышеперечисленным признакам. По другим анализируемым признакам: содержание аминокислот в белке (валин, пролин, глютамин, лизин, фенилала-нин, тирозин, лейцин, изолейцин, аланин+гли-цин, треанин, аспарагиновая кислота), содержание в масле пальмитиновой и стеариновой жирных кислот, содержание минеральных элементов (К, Са, Р, М^ и др.) различий не обнаружено. Величины

перечисленных признаков оказались стабильными. Значительные и средние показатели вариабельности регенератных линий популяции Ходсон в сравнении с таковыми показателями популяции сомаклонов отмечены по признакам: урожайность (36,1 %), содержание гистидина (15,6 %), линоленовой (13,3 %) и олеиновой (17,3 %) кислот (рисунок). В популяции Я86 преимущество перед популяцией сорта Ходсон выявлено по признакам: степень поражения септорио-зом (12,8 %), церкоспорозом (22,2 %), пероноспоро-зом (18,3 %) (см. рисунок).

1 - урожайность, 2 - содержание белка, 3 - содержание гистидина, 4 - содержание масла, 5 - содержание линолевой кислоты, 6 - содержание линоленовой кислоты, 7 - содержание олеиновой кислоты, 8 - степень поражения септориозом, 9 - степень поражения церкоспорозом, 10 - степень поражения пероноспорозом.

Рисунок - Величина коэффициента вариации (У,%) десяти признаков в зависимости от генотипа

Величины коэффициентов вариации признаков содержания белка, масла, линолевой кислоты в обеих популяциях отнесены к числу несущественных (0,457,64%).

Средние арифметические значения двух популяций различались по семи из десяти изучаемых признаков (табл. 1). Исключение составили такие признаки: содержание олеиновой кислоты, степень поражения септориозом, церкоспорозом, средние арифметические значения которых у двух сравниваемых групп (популяции сомаклонов сорта Ходсон и популяции сомаклонов Я86) практически не различались.

Признаки урожайность (от 0,084 до 0,184 кг с^м2), содержание олеиновой кислоты (от 9,3 до 20 %), степень поражения церкоспорозом (от 69,4 до 38,3 %) улучшены в процессе регенерации сорта Ходсон, т. е. на первом этапе, без использования

второго этапа - регенерации регенеранта сорта Ходсон Rg6 - рекуррентной регенерации.

В результате введения in vitro R86 и его регенерации путем органогенеза удалось изменить в позитивном направлении еще шесть признаков сорта Ходсон:

- содержание масла от 20,38 до 21,23 % (R456);

- содержание линолевой кислоты от 51,0 до 52,9 % (R697);

- содержание линоленовой кислоты от 9,2 до 7,5 % (R422);

- содержание гисти-дина от 9,0 до 10,8 %

(R422);

- степень поражения септориозом от 77,5 до 47,2 % (R389);

- степень поражения пероноспорозом от 90,7 до 45,6 % (R465);

Содержание белка в семенах повысить под действием условий регенерации in vitro не удалось ни при введении и регенерации сорта Ход-сон, ни Rg6, вероятно потому, что Ходсон относится к числу белковых сортов.

Введение in vitro ре-генеранта и.ф. Ходсон способствовало улучшению сорта Ходсон по содержанию гистидина на 1,8 %, масла - 0,85 %, линолевой кислоты -1,9 %, снижению содержания линоленовой кислоты - 1,7 % и степени поражения септориозом - 30,3 %, пероноспорозом - 45,1 %.

В каждой из двух изучаемых популяций выявлены линии, превосходящие исходные формы по ряду признаков. В популяции Ходсона это четыре сомаклона, в популяции R86 - пять (см. табл. 1).

В первом варианте достоверное превышение отмечено по 2-4 признакам, во втором - по 2-5 признакам. Лучшей сомаклональной линией в популяции сорта Ходсон оказалась линия R347, которая помимо урожайности превосходит исходный сорт по содержанию олеиновой кислоты, степени поражения церкоспорозом и пероноспо-розом. В популяции R86 таковых две линии - R456 и R422, пре-вышающие R86 наряду с урожайностью по содержанию линоленовой кислоты, содержанию гистидина, степени поражения перо-носпорозом (табл. 2).

Таблица 1 - Сравнительная характеристика двух популяций сомаклонов органогенного происхождения

Сомаклональная популяция и.Ф. Ходсон Сомаклональная популяция и.ф. К^6

популяция популяция

Признак и.ф. выделив- и.ф. выделив-

X X Нш V, % шаяся линия X X Нш V, % шаяся линия

К347 - 0,184 К456 - 0,146

1. Урожайность, кг/м2 0,084 0,117 0,081-0,184 36,1 К249 - 0,183 К312 - 0,139 0,118 0,135 0,118-0,151 9,0 К465 - 0,144 К422 - 0,151

2. Содержание в семенах масла, % 20,38 19,37 15,49-20,63 7,64 - 20,23 20,72 20,17-21,23 1,53 К456 - 21,23 К465 - 21,0

3. Содержание, % от общего количества

масла:

линолевая к-та 51,0 50,9 48,6-52,1 1,8 - 51,9 52,48 52,1-52,9 0,45 К397 - 52,9

К422 - 7,5

линоленовая к-та 9,2 10,5 9,1-14,3 13,3 - 10,4 8,78 7,5-9,3 8,28 К456 - 8,4 К397 - 8,4 К389 - 8,4

К352 - 20,0

олеиновая к-та 9,3 13,7 11,2-20,0 17,3 К347 - 16,1 К-304 - 14,4 13,8 13,1 11,7-14,6 7,8 К397 - 14,6

4. Содержание белка в семенах, % 40,2 35,9 37,6-40,28 2,79 - 40,03 39,7 39,44-40,14 2,35 -

5. Содержание гистиди-на, % от общего содержания аминокис- 9,0 8,3 5,5-9,9 15,6 - 9,1 10,14 9,6-10,8 4,2 К456 - 10,7 К422 - 10,8

лот в семенах

6. Степень поражения, К352 - 57,5 К389 - 47,2

%: септориозом 77,5 67,85 57,5-78,5 10,4 К249 - 59,6 К441 - 62,2 78,5 61,75 47,2-70,5 12,8 К458 - 54,7 К397 - 58,2

К353 - 38,4

церкоспорозом 69,4 52,4 38,4-65,7 15,7 К-347 - 43,8 К352 - 46,5 53,2 53,5 41,9-81,9 22,2 —

К347 - 66,2 К465 - 45,6

пероноспорозом 90,7 82,3 66,2-92,7 8,3 К353 - 76,7 К251 - 80,6 87,2 68,8 45,6-79,1 18,3 К391 - 54,7 К422 - 60,1

Таблица 2 - Выделившиеся по комплексу хозяйственно ценных признаков сомаклональные линии

из популяций органогенного происхождения (исходные формы - сорт Ходсон и регенерант RS6) (2004, 2005 гг.)

Признак И.Ф. Ходсон И.Ф. RS6

X и. ф. К347 К249 К352 К353 X и. ф. К422 К456 К465 К397 К389

1. Урожайность, кг/м2 0,0842 0,184 0,183 - - 0,119 0,151 0,146 0,144 - -

2. Содержание в семенах масла, % 20,38 - - - - 20,23 - 21,23 21,0 - -

3. Содержание орг. кислот, % от общего количества масла в семенах:

линолевая 51,0 - - - - 51,9 - - - 52,9 -

линоленовая 9,2 - - - - 10,4 7,5 8,4 - 8,4 8,4

олеиновая 9,3 16,1 - 20,0 - 13,8 - - - 14,6 -

4. Содержание белка в семенах, % 40,2 - - - - 40,03 - - - - -

5. Содержание гистидина, % от общего содержания аминокислот в семенах 9,0 - - - - 10,1 10,8 10,7 - - -

6. Степень поражения, %:

септориозом 77,5 - 59,6 57,5 - 78,5 - - - 58,2 47,2

церкоспорозом 69,4 43,8 - 46,5 38,4 53,2 - - - - -

пероноспорозом 90,7 66,2 - - 76,7 87,2 60,1 45,6 - - -

Примечание: Выделившиеся сомаклональные линии достоверно превышают исходную форму (и. ф.).

МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 2 (139), 2008

Выделившиеся сомаклональные линии R347 и R422 переданы в конкурсное сортоиспытание лаборатории селекции сои.

Заключение. Нашими исследованиями подтверждена необходимость проведения рекуррентной регенерации сои, которая в результате повторного скрининга дает возможность улучшения форм по ряду признаков.

Литература

1. Evans D. A. Somaklonal variation / D. A. Evans // Plant Biology. - 1987. - Vol. 4. - P. 59-60.

2. Evans D. A. Somaklonal variation-genetic basi-sand breeding application / D. A. Evans // Trend in Genetics. - 1989. - Vol. 5. - № 2. - P. 46-50.

3. Рожанская О. А. Создание исходного материала для селекции кормовых культур в условиях Сибири с помощью методов биотехнологии / О. А. Рожанская // Автореф. дис.... д-ра биол. наук. - Новосибирск, 2007. - 34 с.

4. Бутенко Р. Г. Культура изолированных тканей и физиология морфогенеза растений / Р. Г. Бутенко. - М.: Наука, 1964. - 272 с.

5. Murashuge E. Scoog / E. Murashuge // Phisiol. Plant. - 1962. - Vol. 15. - № 13. - P. 473-497.

6. Gamborg P. L. Nutrient requirement of suspension cultures soybean rod celles / P. L. Gamborg, R. A. Miller, K. Ojima // Experimental cell research. - 1969. - Vol. 59. - № 1. - Р.151-158.

7. Методические указания по изучению устойчивости сои к грибным болезням / [Сост. Н. И. Корсаков, А. М. Овчинникова, В. И. Мизеева]; ВАСХ-НИЛ, ВИР. - Л., 1979. - 46 с.

8. Международный классификатор СЭВ рода Glicine Weld / [Сост.: СССР - Л. Г. Щелко, Г. Седова, В. Корнейчук; ЧСФР - Л. Пастухова, Г. Син-ский, П. Гофирек и др.]; ВАСХНИЛ, ВИР. - Л., 1990. - 46 с.

9. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами стат. обраб. результ. исслед.). - 5-е изд., доп. и перераб. / Б. А. Доспехов. - М.: Агропром-издат, 1985. - 351 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.