CC BY
27
МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ.
Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур 2006, вып. 2 (135)
кандидат биологичеких наук
доктор биологичкских наук
Т. М. Перетягина,
научный сотрудник
С. Г. Ефименко,
Я. Н. Демурин,
ГНУ ВНИИ масличных культур
ЛИНИИ ПОДСОЛНЕЧНИКА С РАЗЛИЧНОЙ ЭКСПРЕССИВНОСТЬЮ МУТАЦИЙ СОСТАВА ТОКОФЕРОЛОВ В СЕМЕНАХ
УДК 633.854.78:575
В семенах обычных генотипов подсолнечника токоферольный комплекс характеризуется преобладанием а-токоферола около 96% в пределах варьирования от 89 до 99% [4].
При самоопылении растений сорта ВНИИМК 8931 ул. обнаружена в гетерозиготе рецессивная мутация приводящая к скачкообразному увеличению содержания р-формы в составе токоферолов. Фенотип полученной инбредной линии ЛГ15, гомозиготной по мутантному аллелю около 50% а- и 50% р-токоферола. В образце коллекции ВИР № К44 обнаружена в гомозиготе рецессивная мутация приводящая к преобладающему содержанию в составе токоферолов у-формы. Фенотип полученной инбредной линии ЛГ17, гомозиготной по мутантному аллелю около 5% а- и 95% у-токоферола.
Гены Тр/!1 и Тр/12 неаллельны и несцеплены. Межгенное взаимодействие относится к типу комплементарности с проявлением всех четырёх фенотипических классов. При этом мутация эпистатирует над с появлением необычного для подсолнечника 8-токоферола. На основе рекомбинантной двойной рецессивной гомозиготы получена инбредная линия ЛГ24 в составе токоферолов семян которой около 8% а-, 84% у- и 8% 8-формы при отсутствии р-токоферола [2].
На экспрессивность мутаций и влияет созревание семян. Это выражается в увеличении содержания а-формы в составе токоферолов у линии ЛГ15 с 33 до 50% и у линии ЛГ17 с 0 до 6%, а также в появлении у 10- и 17-дневных семян этих линий 8-формы, исчезающей в ходе дальнейшего созревания. Увеличение температуры воздуха с 20 до 30 °С в процессе налива семян увеличивает содержание а-токоферола на 9% у линии ЛГ15 и не влияет на состав токоферолов линии ЛГ17.
Созданные аналоги линии по генам Тр/!1 и Тр/12 на основе нормальных линий ВК373 и ВК66 позволили установить, что мутация tph1 обладает в семенах стабильным фенотипическим выражением в различных генотипических средах, тогда как экспрессивность мутации #>/72 уменьшается в линии ВК373 с 95 до 50%, а в линии ВК66 - до 30% у-токоферола при пропорциональном увеличении содержания а-формы [8].
Это уменьшение экспрессивности мутации приводит к одновременному появлению у двойной рецессивной гомозиготы всех четырёх форм токоферолов - а, р, у и 8 в одном фенотипе, например, на генотипической среде линии ВК66 в количестве 40, 25, 25 и 10% соответственно. Появление р-токоферола в фенотипе двойной рецессивной гомозиготы всегда было связано с увеличением содержания а-токоферола за счет уменьшения доли у-формы. Это соответствует случаю, когда мутация проявляя частичную экспрессивность объединяется с генетическим блоком мутации [8].
Создание и изучение линий подсолнечника с различной экспрессивностью мутаций состава токоферолов в различных генотипических средах представляется важным разделом работы по созданию генетической коллекции культуры.
Материал и методы. Донорами мутации tph1 были линии ЛГ15, ЛГ21 и ЛГ24, а мутации tph2 - ЛГ17 и ЛГ24. Доноры скрещивались с реципиентами - селекционными линиями ВНИИМК (ВК66, ВК639, ВК464, ВК591 и ВК580), а также селекционными линиями Института полевых культур, г. Нови Сад, Сербия (1 3-8, 198 и 173). Затем проводились беккроссы от ВС1 до ВС5 с последующим самоопылением с целью создания новых линий и аналогов реципиентов по изучаемым мутациям, которые, в свою очередь, сами выступали как доноры аллелей в дальнейшей работе. При этом был разработан ряд эффективных методов, ускоряющих этот процесс [1, 3].
Состав токоферолов определялся методом тонкослойной хроматографии неомы-ляемой фракции липидов семян с окрашиванием по Эммери-Энгелю.
Результаты и обсуждение. За 20-летний период работы в лаборатории генетики ВНИИМК была создана коллекция подсолнечника из 18 константных линий, содержащих мутации состава токоферолов tph1, tph2 и дигомозиготу tph1, tph2 в различных геноти-пических средах.
Шесть линий характеризуются гомозиготным состоянием мутации tph1 (табл. 1). Линия Т589 получена из Испании. Эта мутация относительно стабильна в фенотипиче-ском проявлении при варьировании содержания в-токоферола от 50 до 65%.
Таблица 1 - Линии генетической коллекции подсолнечника, гомозиготные по мутации фИ1
_ВНИИМК, 2005 г.
Генотип Состав токоферолов, %
а в У 5
ЛГ15 45 55 0 0
ВК571 (ВК66 ф/11) 50 50 0 0
ВК678 (ВК639 tph1) 50 50 0 0
16ВС1(3-8 х ЛГ21) tph1 35 65 0 0
15ВС,ВК591 ф/11 48 52 0 0
Т589 50 50 0 0
Девять линий содержат гомозиготу по мутации tph2 (табл. 2). При этом содержание Y-токоферола существенно варьирует от 30 до 100% в зависимости от генотипиче-ской среды. Две линии 15ВС5ВК639 tph2 и ВК175 (ВК66 tph2) представлены сублиниями с максимальной и минимальной экспрессивностью, полученными в результате дизруптив-ного отбора "+" и "-" вариантов в пределах каждого генотипа. Линия Т2110 с 100% содержанием Y-токоферола получена из Испании.
Таблица 2 - Линии генетической коллекции подсолнечника, гомозиготные по мутации рН2
_ВНИИМК, 2005 г.
Генотип Состав токоферолов, %
а в У 5
ЛГ17 15ВС1(Ь98 х ЛГ24) tph2 15ВС1(73 х ЛГ24) tph2 ВК588 (ВК580 tph2) 15ВС5ВК653 ф/12 15ВС4ВК591 ф/12 Т2110 10 42 36 30 21 2 0 О О 0 0 О 0 0 90 58 64 70 79 98 100 О О 0 0 О 0 0
15ВС5ВК639 ф112 11 42 0 0 89 58 0 0
ВК175 (ВК66 tph2) 7 70 0 0 93 30 0 0
Три линии коллекции гомозиготны одновременно по двум мутациям tph1 и tph2 при существенной изменчивости содержания всех форм токоферолов (табл. 3). Содержание а-токоферола изменяется от 0 до 40%, р-токоферола от 0 до 30%, утокоферола от 20 до 80% и 8-токоферола от 10 до 50% в зависимости от генотипической среды. Сублинии ВК195 и ВК876 с максимальной экспрессивностью мутации характеризу-
ются наличием только двух форм - Y и б, тогда как сублинии с минимальной экспрессивностью - наличием четырех форм а, в, Y и б в сопоставимых количествах.
Таблица 3 - Линии генетической коллекции подсолнечника, гомозиготные по мутациям рИ1 и 1рИ2
_ВНИИМК, 2005 г.
Генотип Состав токоферолов, %
a в Y 5
I5BC4BK464 tph1 tph2 40 30 20 10
ВК195 (I5BC4BK591 tph1 tph2) 0 10 25 0 0 10 50 80 40 50 10 25
ВК876 0 0 64 36
24 25 34 17
Линии ВК876 А и В [5], ВК175 [6] и ВК588 [7] внесены в Госреестр охраняемых селекционных достижений РФ, а линии ВК678 А и В и ВК195 переданы в Госкомиссию по испытанию и охране селекционных достижений.
Заключение. Генетическая коллекция по признаку состава токоферолов в семенах подсолнечника представлена 18 линиями различного происхождения. Мутация tph1 характеризуется относительной стабильностью в экспрессивности, тогда как мутация tph2 показывает значительное фенотипическое варьирование в различных генотипиче-ских средах. Это явление следует учитывать в селекционных программах по созданию линий подсолнечника с измененным составом токоферолов семян с целью увеличения окислительной стабильности масла.
Благодарности. Работа выполнена при поддержке гранта регионального конкурса РФФИ и администрации Краснодарского края № 06-04-96633.
Литература
1. Демурин Я. Н, Бочкарёв Н. И. Способ получения изогенной линии по рецессивному признаку семени у растений // А.С. № 1431094. - 1998. - заявка № 4169327 с датой приоритета 24 декабря 1986 г.
2. Демурин Я. Н, Бочкарев Н. И. Исследования по генетике подсолнечника // История научных иследований во ВНИИМКе за 90 лет. - Краснодар: Сельские зори, 2003. -С.193-198.
3. Ефименко С. Г. Способ получения изогенной линии по рецессивному признаку семени у растений // Патент на изобретение № 2151495 заявка № 99103659 с датой приоритета 23.02.1999, зарегистрировано 27.06.2000.
4. Попов П. С., Демурин Я. Н. Генетика признаков качества масла // Биология, селекция и возделывание подсолнечника / Под ред. В. М. Пенчукова. - М.: Агропромиз-дат, 1991. - С. 57-61.
5. Патент РФ на селекционное достижение №1514 Подсолнечник ВК876, заявка №9811914 с датой приоритета 28.12.2001,зарегистрировано 18.09.2002.
6. Патент РФ на селекционное достижение №1515 Подсолнечник ВК175, заявка №9811915 с датой приоритета 28.12.2001, зарегистрировано 18.09.2002.
7. Патент РФ на селекционное достижение №2845 Подсолнечник ВК588, заявка №9553110 с датой приоритета 21.04.2004, зарегистрировано 28.09.2005.
8. Demurin Ya., Skorich D., Kariovic Dj. Genetic variability of tocopherol composition in sunflower seeds as a basis of breeding for improved oil quality // Plant Breeding. - 1996. -Vol. 115. - P. 33-36.
