CC BY
33
МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 2 (141), 2009
Я.Н. Демурин,
доктор биологических наук, профессор Т.М. Перетягина,
кандидат биологических наук
ГНУ ВНИИ масличных культур Россия, 350038, г. Краснодар, ул. Филатова, 17 Тел. (861) 274-55-94, e-mail:[email protected]
НАСЛЕДОВАНИЕ ЭКСПРЕССИВНОСТИ МУТАЦИИ Ьрк2 В СКРЕЩИВАНИИ С НОРМАЛЬНЫМ ГЕНОТИПОМ ПОДСОЛНЕЧНИКА
Ключевые слова: подсолнечник, семена, токоферолы, мутация, экспрессивность
УДК 633.854.78:575
В семенах культурного и дикорастущего подсолнечника токоферольный комплекс включает а-, Р- и у-форму с явным преобладанием а-токоферола. Содержание а-формы в среднем около
96 % с пределами варьирования от 89 до 99 %. 8-токоферол при тонкослойной хроматографии не наблюдается. Общее содержание токоферолов в масле около 800 мг/кг [1].
При самоопылении растений сорта ВНИИМК 8931 ул. обнаружен в гетерозиготе мутант-ный рецессивный аллель гена, обозначенного ТрИ!. приводящий в гомозиготе к скачкообразному увеличению содержания Р-формы в составе токоферолов. Фенотип полученной инбредной линии ЛГ15, гомозиготной по мутантному аллелю 1рк1, около 50%а-и50% Р -токоферола. В образце коллекции ВИР № К44 обнаружен в гомозиготе другой мутантный рецессивный аллель гена, обозначенного Трк2, приводящий к преобладающему содержанию в составе токоферолов у-формы. Фенотип полученной инбредной линии ЛГ17, гомозиготной по мутантному аллелю около 5 % а- и 95 % у-токоферола.
Аллельное взаимодействие в обнаруженных генах осуществляется по типу неполного доминирования при степени доминирования в обоих случаях 0,87. Гены ТрН1 и ТрН2 неаллельны и несцеплены. Межгенное взаимодействие относится к типу комплементарности с проявлением всех четырёх фенотипических классов. При этом мутация !рИ2 эпистатирует над !рИ/ с появлением необычного для подсолнечника 5-токоферола. На основе рекомбинантной двойной рецессивной гомозиготы, получена инбредная линия ЛГ24 в составе токоферолов семян которой около 8 % а-, 84 % у- и 8 % 5-формы при отсутствии Р-токоферола [2].
На экспрессивность мутаций (рк / и !рИ2 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 5-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 ТрН1 и ТрН2 на основе нормальных линий ВК373 и ВК66 позволили установить, что мутация УрН1 обладает в семенах стабильным фенотипическим выражением в различных генотипических средах, тогда как экспрессивность мутации !рИ2 уменьшается в линии ВК373 с 95 до 50 %, а в линии ВК66 - до 30 % у-токоферола при пропорциональном увеличении содержания а-формы [3].
Это уменьшение экспрессивности мутации !рИ2 приводит к одновременному появлению у двойной рецессивной гомозиготы всех четырёх форм токоферолов - а, Р, у и § 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 (рк / [3].
Гибридологический анализ при скрещивании константных сублиний подсолнечника с максимальной и минимальной экспрессивностью мутации УрН2 у линий ВК175 УрН2 и ВК876 УрН1, УрН2 показал, что наследование признака различной экспрессивности этой мутации в носит промежуточный характер. В наблюдалось континуальное варьирование без дискретных фенотипических классов. Среднее значение признака в Б2 и арифметическое среднее между родителями достоверно не различались между собой, что указывает на аддитивное действие генов-модификаторов, контролирующих различие в содержании у-токоферола между соответствующими сублиниями как для ВК175, так и ВК876 [4].
Изучение наследования различной степени экспрессивности мутации УрН2 при скрещивании с линией дикого типа было целью данной работы.
Материал и методы. Три созданные в лаборатории генетики линии использовались в скрещивании: а-токоферольная линия дикого типа ЛГ26 (ТрН1ТрН1ТрН2ТрН2), а также генотипы с различной степенью экспрессивности мутации УрИ2- две сублинии ВК639 (ТрИ1ТрИ1 грй2грй2) и две сублинии ВК876 (грй1грй1 УрИ2УрИ2).
Полевые опыты проводили на ЦЭБ ВНИИМК в 2006-2007 гг. при расстановке растений 70^35 см, использовании индивидуальных изоляторов для самоопыления корзинок, ручной кастрации и гибридизации. В лабораторных условиях в 2008 г. определяли состав токоферолов в отдельных семенах методом тонкослойной хроматографии с окрашиванием по Эммери-Энгелю с
денситометрической оценкой.
Результаты и обсуждение. Линия ЛГ26 с обычным а-токоферольным фенотипом была скрещена в качестве отцовской формы с сублиниями ВК639 и ВК876. При этом минимальная степень экспрессивности проявлялась у сублиний в уменьшении содержания у- и увеличении доли а-формы и, кроме того, появлении Р-токоферола до 6 % у ВК876 (табл.1).
Таблица 1 — Состав токоферолов в семенах родительских линий подсолнечника cразличной экспрессивностью мутации tph2
_ВНИИМК, Краснодар, 2006 г.
Мутация (экспрес- Состав токоферолов, %
сивность) а ß Y 5
ЛГ26 Норма 100 0 0 0
ВК639 tph2 (max) 10 0 90 0
ВК639 tph2 (min) 32 0 68 0
ВК876 tphl, tph2 (max) 0 0 69 31
ВК876 tphl, tph2 (min) 23 6 47 24
НСР0
10
10
Все семена F1 обладали нормальным фенотипом, что подтверждает рецессивный характер обеих мутаций. В F2 от скрещиваний ВК639*ЛГ26 и ВК876*ЛГ26 для всех сублиний наблюдалось соответствующее моно- и дигенное расщепление - 72:18 (%231=1,2); 63:27 (%231=1,2); 45:22:17:6 (х29:3:3:1=2,2); 95:29:26:7 (Х29:3:3:1=1,7), р>0,05.
Содержание у-токоферола в семенах F2 у рецессивной мутантной гомозиготы XрН2 в скрещиваниях сублиний с минимальной экспрессивностью было достоверно ниже, чем в комбинациях с максимальной экспрессивностью (табл. 2). Для комбинации с ВК639 это уменьшение было с 62 до 32 %, а для ВК876 - с 85 до 49 %. Достоверных различий по составу токоферолов у мутантных дигомозигот в F2 в скрещивании сублиниий ВК876 с ЛГ26 обнаружено не было.
Таблица 2 — Состав токоферолов в семенах F2 с гомозиготным мутантным генотипом
ВНИИМК, Краснодар, 2007 г.
Скрещивание Мутация Состав токоферолов, %
а ß Y 5
ВК639tph2max x ЛГ26 ВК639tph2min x ЛГ26 tph2 tph2 38 68 0 0 62 32 0 0
ВК876tph1tph2 max x ЛГ26 tph2 tph1tph2 15 17 0 5 85 53 0 25
ВК876tph1tph2 min x ЛГ26 tph2 tph1tph2 51 11 0 7 49 49 0 33
6
НСР05 9 4 14 15
Заключение. Генотипические различия в степени экспрессивности мутации состава токоферолов XрН2 в семенах подсолнечника заключаются в уменьшении содержания у-формы с 90 до 68 % для сублиний ВК639 и с 69 до 47 % для сублиний ВК876. Все семена F1 в скрещивании с обычной линий ЛГ26 обладали нормальным фенотипом. В F2 от скрещиваний ВК639*ЛГ26 и ВК876*ЛГ26 для всех сублиний наблюдалось соответствующее моно- и дигенное расщепление. Содержание у-токоферола в семенах F2 у рецессивной мутантной гомозиготы XрН2 в скрещиваниях сублиний с минимальной экспрессивностью было достоверно ниже, чем в комбинациях с максимальной экспрессивностью. Этот факт указывает на действие генов-модификаторов на экспрессивность мутации XрН2 при наследовании в скрещивании с линией дикого типа.
Полученные экспериментальные данные об эффекте генотипической среды в контроле степени экспрессивности мутации состава токоферолов при скрещивании с нормальным генотипом следует учитывать в научном обеспечении селекции подсолнечника на повышение устойчивости масла к окислению за счёт изменения содержания в нём антиоксидантов.
Благодарности. Работа выполнена при поддержке гранта регионального конкурса РФФИ № 08-04-99109.
МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 2(141), 2009
Список литературы
1. Попов, П.С. Генетика признаков качества масла // Биология, селекция и возделывание подсолнечника, под ред. В.М. Пенчукова / П.С. Попов, Я.Н. Демурин. - М.: Агропромиздат, 1991. - С. 57-61.
2. Демурин, Я.Н. Исследования по генетике подсолнечника / Я.Н. Демурин, Н.И. Бочкарев // История научных исследований во ВНИИМКе за 90 лет. - Краснодар: «Сельские зори», 2003. -С .193-198.
3. Demurin, Ya. Genetic variability of tocopherol composition in sunflower seeds as a basis of breeding for improved oil quality / Ya. Demurin, Dr. Skoric, Dj. Karlovic // Plant Breeding. - 1996. -V.115. - P. 33-36.
4. Демурин, Я.Н. Гибридологический анализ экспрессивности мутации tph2 в различных ге-нотипических средах у подсолнечника / Я.Н. Демурин, Т.М. Перетягина // Масличные культуры: Научн.-техн. бюл. ВНИИМК . - 2007. - Вып. 2 (137). - С. 25-26.
