Изучение солеустойчивости ранних стадий развития хлопчатника и возможность селекции на солеустойчивость

Губанова Н.Г.; Абдуллаев А.А.; Джураев О.Д.; Садикова З.Ю.; Сориев Ю.Д.

ИЗУЧЕНИЕ СОЛЕУСТОЙЧИВОСТИ РАННИХ СТАДИЙ РАЗВИТИЯ ХЛОПЧАТНИКА И ВОЗМОЖНОСТЬ СЕЛЕКЦИИ НА СОЛЕУСТОЙЧИВОСТЬ

Институт генетики и экспериментальной биологии растений Академии наук Республики Узбекистан, Республика Узбекистан, г. Ташкент

Изучали генетический контроль устойчивости к соли №С1 (0,7 МПа) у 10 образцов хлопчатника по разному относящихся к почвенному засолению. Выявлено, что наследование признака солеустойчивости в F1 идёт по материнской линии. Степень влияния материнской формы чётче проявляется когда женские и мужские экземпляры, взятые для скрещивания, сильнее различаются по степени отношения к условиям засоления. Анализ гибридов Е1, Г2 от скрещивания солеустойчивых образцов с восприимчивым тестором показал различный характер доминирования генов солеустойчивости.

Засоленные почвы широко распространены во многих странах мира. Они занимают около 25 % поверхности суши, включая половину всех орошаемых земель, причем площади засоленных территорий постепенно увеличиваются.

К засоленным относятся те почвы, которые содержат в своем составе растворимые соли в таком количестве, которые вредят растениям. Засоление вызывается в первую очередь солями натрия; в зависимости от вида соли выделяют засоление хлоридное (№С1), сульфатное (№ 2804) и содовое (КаИС03). Наиболее вредоносным является хлоридное засоление.

Засоление наносит больший вред сельскому хозяйству, чем засуха и морозы, так как действует постоянно, а не периодически. Из-за засоленности почв ежегодно теряются миллионы тонн сельскохозяйственной продукции. Например, на незасоленных почвах Узбекистана урожай хлопка-сырца достигает более 40ц/га, в то время как на засоленных только 7-10 ц/га [1].

Величина урожая в условиях засоления определяется многими причинами и в первую очередь природой растения, количеством и качеством солей в почве и эффективностью агротехнических мероприятий. Вследствие этого, борьба с засолением почв ведется как в направлении использования

* Заведующий лаборатории «Генетики продуктивности и адаптивности растений», кандидат биологических наук, старший научный сотрудник.

мелиоративных мероприятии, так и в использовании специальных агроприе-мов и биологических методов повышения солеустойчивости растений [4].

Материал и методы

Объектом исследования служили семена разнохарактерных по солеустойчивости сортов хлопчатника.

В основу оценки солеустойчивости образцов положен показатель всхожести семян при их проращивании в солевом растворе, по сравнению, с проращиванием в воде (контроль) [4].

п\- 100% п

где Р - солеустойчивость образца,

п - количество проростков в контроле,

п1 - количество проростков в растворе соли.

На фильтровальную бумагу раскладывали семена (50-100 шт.) и заливали раствором соли нужной концентрации (по 7 мл), в контрольном варианте дистилированной водой.

Повторность 4-х кратная. Семена проращивали в термостате при температуре 25-27 °С в течении 5-7 суток, после чего учитывали проросшие семена в опытных и контрольном вариантах.

При проращивании семян в рулонах не только учитывали количество проросших семян, но и оценивали качество проростков по мощности их развития, так как на развёрнутом рулоне виден каждый проросток.

Результаты и их обсуждение

Создание и возделывание сортов хлопчатника интенсивного типа приводит к необходимости уделять особое внимание защите их от биотических и абиотических неблагоприятных факторов внешней среды, к которым в первую очередь, в условиях нашей Республики относится повышенная за-солённость орошаемых земель. По причине засоления орошаемых земель потери урожая в Республике достигают 30 % [2].

Основной стратегией борьбы с засолением в хлопководстве должно быть выращивание солеустойчивых сортов.

Создание солетолерантных сортов требует знания наследственности признака, количества генов, определяющих солеустойчивость, экспрессии одного и того же гена в разных генотипах. К сожалению генетический контроль солеустойчивости у хлопчатника изучен крайне слабо. Для работы нами были выделены образцы хлопчатника, проявившие высокий уровень устойчивости к №С1, как в лабораторном эксперименте при работе с проростками в рулонах, так и в вегетационном опыте при проращивании растений в вегетационных сосудах.

Материалом исследований служили три солеустойчивых сорта (Гулба-хор-2, Навбахор-2, АН-Баяут-2), восприимчивый сорт Ташкент-6 и шесть гибридов полученных с участием этих сортов.

Полученные цифровые данные обрабатывали методом дисперсионного анализа по методикам, описанным В.А. Доспеховым. (Доспехов, 1973), [3].

Солеустойчивые сорта, их гибриды, а также неустойчивый к засолению тестор сорт Ташкент-6 при росте на воде мало изменялись по показателю «длина проростка» (табл. 1). Фон засоления №С1 (0,7 МПа) по сравнению с контрольным вариантом (вода) по показателю «длина проростка» снизил коэффициент устойчивости у восприимчивого тестора почти в 2 раза (табл. 1).

Данные табл. 1 показывают, что выбранные для исследований образцы при отсутствии засоления статистически мало отличались по длине проростков. Данное наблюдение позволило предположить, что у гибридных растений различия в длине проростков при выращивании на солевом фоне будут обусловлены только генами солеустойчивости.

В условиях засоления солеустойчивость растений гибридов Р1 в двух комбинациях скрещиваний солеустойчивого образца с восприимчивым была близка к устойчивому родителю (Гулбахор-2 х Ташкент-6, АН-Баяут-2 х Гул-бахор-2). Скрещивание устойчивого к засолению тестора с устойчивым ощутимых различий по коэффициентам устойчивости не показало.

Таблица 1

Характеристика образцов по длине проростка при росте на воде и солевом фоне (ШС1, 0,7 МПа)

№ Сорта и гибриды Длина проростка, см Коэффициенты устойчивости

Лабораторный опыт, фон

Вода №С1

1 Ташкент-6 15,94 ± 0,54 1,56 ± 0,18 0,098

2 АН-Баяут-2 17,83 ± 0,78 3,50 ± 0,25 0,192

3 Гулбахор-2 16,32 ± 0,91 4,30 ± 0,27 0,264

4 Навбахор-2 14,05 ± 0,51 2,82 ± 0,22 0,201

5 Р1(Ташкент-6 х Гулбахор-2) 16,35 ± 0,58 1,66 ± 0,20 0,102

6 Р1(Гулбахор-2 х Ташкент-6) 17,35 ± 0,73 3,49 ± 0,28 0,201

7 Р1(АН-Баяут-2 х Гулбахор-2) 13,74 ± 0,61 3,58 ± 0,24 0,261

8 Р1(Гулбахор-2 х АН-Баяут-2) 15,87 ± 0,89 4,32 ± 0,25 0,272

9 Р1(Навбахор-2 х Гулбахор-2) 15,93 ± 0,47 2,94 ± 0,23 0,185

10 Р1(Гулбахор-2 х Навбахор-2) 16,48 ± 0,66 4,16 ± 0,28 0,252

Доминирование солеустойчивого родителя показала гибридная комбинация F1 (Гулбахор-2 х Ташкент-6), Р1 (Гулбахор-2 х АН-Баяут-2). Доминирование практически отсутствовало у двух гибридов F1 (Ташкент-6 х Гулба-хор-2), Р1 (АН-Баяут-2 х Гулбахор-2) (табл. 1).

Таким образом, можно заключить, что наследование признака солеустой-чивости в F1 идёт, как и в случае с признаком засухоустойчивости, по материнской линии. Эта закономерность проявлялась во всех вариантах опытов,

причём степень влияния материнской формы легче обнаруживалась, когда женские и мужские экземпляры, взятые для скрещивания, сильнее различались по признаку урожайности и степени отношения к условиям засоления.

Таблица 2

Характеристика гибридов F1 от скрещивания устойчивых к соли образцов с восприимчивым тестором по длине проростка на солевом фоне (ШО, 0,7 MПа)

№ Сорта и гибриды Длина проростка, фон №С! Нр

х ± Sx Су, %

1 Ташкент-6 1,56 ± 0,18 40,27

2 АН-Баяут-2 3,50 ± 0,25 25,56

3 Гулбахор-2 4,30 ± 0,27 22,31

4 Навбахор-2 2,82 ± 0,22 27,86

5 (Ташкент-6 х Гулбахор-2) 1,66 ± 0,20 43,17 -0,48

6 (Гулбахор-2 х Ташкент-6) 3,49 ± 0,28 27,98 1,01

7 (АН-Баяут-2 х Гульбахор-2) 3,58 ± 0,24 23,88 -0,8

8 (Гулбахор-2 х АН-Баяут-2) 4,32 ± 0,25 20,02 1,05

9 (Навбахор-2 х Гулбахор-2) 2,94 ± 0,23 27,32 -0,84

10 (Гулбахор-2 х Навбахор-2) 4,16 ± 0,28 23,68 0,81

Анализ от скрещивания устойчивых образцов с восприимчивым и тестором сортом Ташкент-6 показал различный характер доминирования генов устойчивости (табл. 2). У образцов F1 (Гулбахор-2 х Ташкент-6), (Гул-бахор-2 х АН-Баяут-2) почти полное доминирование гена солеустойчиво-сти. У образцов F1 (Ташкент х Гулбахор-2), (АН-Баяут-2 х Гулбахор-2) и (Навбахор-2 х Гулбахор-2) отсутствие доминирования гена солеустойчи-вости, что позволяет говорить об их неидентичности. В то же время на основе этого анализа нельзя исключить гипотезу об их возможном аллелизме.

Для определения числа генов, контролирующих солеустойчивость у изучаемых образцов, провели оценку длины проростков гибридов F2 от скрещивания устойчивых форм с неустойчивым образцом (Ташкент-6).

В F2 от скрещивания сорта Гулбахор-2 с восприимчивой формой получили фактическое расщепление по длине проростка 236 растений с длиной 17,5-20,2 см и 7 растений с длиной 9,1-10,2 см. Данное расщепление не соответствует теоретически ожидаемому при моно- или дигенном контроле солеустойчивости, но не противоречит гипотезе о контроле солеустойчиво-сти тремя независимыми генами (Х2 = 2,75; 0,05 < Р < 0,1).

В F2 от скрещивания сорта АН-Баяут-2 с восприимчивым тестором (сорт Ташкент-6) довольно чётко выделялись три группе растений с проростками 17,4-18,9; 12,8-14,8 и 7,2-9,9 см. Фактическое распределение по группам составило 67 : 111 : 49. Принимая во внимание отсутствие доминирования солеустойчивости у данного образца, полученные данные могут рассматриваться как поддерживающие гипотезу о моногенном контроле солеустойчи-вости (Х2 = 2,96; 0,10 < Р < 0,25).

В Б2 от скрещивания Навбахор-2 с восприимчивы тестором Ташкент-6 соотношение 127 длинных: 39 коротких проростков соответствует теоретическому при одним доминантном гене устойчивости у Навбахор-2 (Х2 = 0,20; 0,50 < Р < 0,75).

Таким образом на основе анализа гибридов и Б2 от скрещивания 3-х солеустойчивых форм хлопчатника с восприимчивым тестором выявлено, что АН-Баяут-2 имеет по одному гену солеустойчивости без эффекта доминирования, Навбахор-2 по одному доминантному гену устойчивости и с полным доминированием и Гулбахор-2 три доминантных гена солеустойчивости.

Таким образом, выведение солеустойчивых сортов, разработка агротехнических мероприятий для засолённых почв и методов повышения соле-устойчивости растений могут успешно осуществляться лишь при глубоком понимании биологии самого растения и его ответных реакций на засоление почвы. Поэтому изучение жизни растений засоленных почв имеет не только познавательно-теоретическое, но и практическое значение.

Список литературы:

1. Агакишиев Д. Некоторые пути повышения солеустойчивости хлопчатника // Физиология устойчивости растений. - М., 1960. - С. 747-750.

2. Губанова Н.Г., Джураев О. Д., Садикова З.Ю., Санаев Н.Н. Генетические основы засухо- и солеустойчивости в связи с созданием доноров устойчивых к дефициту воды и избытку солей // Съезд генетиков и селекционеров, посвященный 200-летию со дня рождения Чарльза Дарвина. V съезд Вавиловского общества генетиков и селекционеров: Сборник тезисов 2128 июня 2009. - М., 2009. - Часть 1. - С. 213.

3. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М., 1973. - С. 336.

4. Удовенко Г.В., Синельникова В. Н., Давыдова Г. В. Оценка солеустойчи-вости растений // Диагностика устойчивости растений к стрессовым воздействиям: методич. руководство / Под ред. Г.В. Удовенко. - Л., 1988. - С. 85-97.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ДОСТИЖЕНИЯ В СЕЛЕКЦИОННЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ В РЕСПУБЛИКЕ УЗБЕКИСТАН

Институт генетики и экспериментальной биологии растений Академии наук Республики Узбекистан, Республика Узбекистан, г. Ташкент

Аналитический обзор показал, что полученные данные свидетельствуют об результативности усилий селекционеров нашей Республики в продвижении хлопчатника на северные широты где ранее он (О hir.su-Ыт. Ь.) не культивировался. Приведенные примеры представленных

Текст научной работы на тему «Изучение солеустойчивости ранних стадий развития хлопчатника и возможность селекции на солеустойчивость»