Научная статья на тему 'Поиск супрессорных генотипов по мутации высокоолеиновости масла семян подсолнечника'

Поиск супрессорных генотипов по мутации высокоолеиновости масла семян подсолнечника Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
84
26
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Демурин Я.Н., Борисенко О.М., Ефименко С.Г.

Пыльца отдельных растений 96 образцов мировой коллекции ВИР и генетической коллекции ВНИИМК различного происхождения собиралась в 2001, 2002 и 2003 годах. Скрещивание проводили ежегодно по индивидуальной схеме «корзинка на корзинку». Материнской формой были высокоолеиновые ЦМC-тестеры линии НА89АOl и ВК876АOl. Изучение семян F 1 в скрещивании 96-ти образцов коллекции с высокоолеиновыми тестерами показало, что Ol мутация была доминантной в 59 % комбинаций скрещиваний (высокоолеиновый класс, 57/96), неполностью доминантной в 38 % (промежуточный фенотипический класс. 36/96) и рецессивной в 3 % (нормальный фенотипический класс, 3/96). Предполагается наличие гена-супрессора мутации высокоолеиновости у ряда образцов, например К235, К824 и ВИР721-3.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Демурин Я.Н., Борисенко О.М., Ефименко С.Г.

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

Search of suppressor genotypes in high oleic mutation of sunflower seeds

The individual plants of the specimens of the world germplasm collection of VIR (St. Petersburg) and genetic collection of VNIIMK (Krasnodar) were crossed with four high oleic lines in the field in summer 2001, 2002 and 2003. 11А89Л OL and VK876A ОL were female CMS high oleic testers. VK580 OL and 1.G26 OL were male testers. The F 1 populations in the crosses of 96 germplasm accessions with high oleic testers reveled the Ol mutation to be dominant in 59% (57/96) producing the high oleic class, incomplete dominant in 38% (36/96) producing the intermediate oleic class and recessive in 3% (3/96) producing the low oleic class. K235, K824 and ВИР721-3 accessions are supposed to contain the suppressor gene.

Текст научной работы на тему «Поиск супрессорных генотипов по мутации высокоолеиновости масла семян подсолнечника»

i 1аучпо-технический

бюллетень

BCCpOCCHHCKOI О ilíis ЧИО-ИССЛСДСШаТСЛЬСКО! о

ипсппуга масличных культур

2004, hmii. 2 (131)

Я.Н. Дсмурпп,

доктор биологических наук

О.М. Борисеи ко,

мл. научный coi рудник

С. Г. Ефим ей ко,

кандидат оиоло! ических наук

ПОИСК СУПРЕССОРНЫХ ГЕНОТИПОВ ПО МУТАЦИИ ВМСОКООЛЕИНОВОСТИ МАСЛА СЕМЯН ПОДСОЛНЕЧНИКА

УДК 633.854.78:575.1 13

Первый шаг в селекционном изменении состава жирных кислот масла семян подсолнечника был сделан во ВНИИ масличных культур (г. Краснодар) при создании

высокоолеинового copra Первенец с использованием метода химического мутагенеза 111. Содержание олеиновом кислоты у обычных сортов варьирует от 30 до 40 %, однако существуют данные об обнаружении признака высокоолеиновости более 80 % у генотипов, не связанных, по мнению авторов, в происхождениии с сортом Первенец. Так известны болгарская |2] и итальянская [3J мутантные линии с массовой долей олеиновой кислоты более 80 %. Тем не менее, именно сорт Первенец является донором признака высокоолеиновости в селекционных программах по улучшению качества масла подсолнечника в разных странах.

Изучение генетического контроля мутации высокоолеиновости показало сложный характер наследования тгого признака и привело к созданию ряда гипотез: одного доминантного гена 01 ¡4, 5]; основного гена 01 и гена-модификатора MI [(>]; трех комплементарных генов 01К OI2 и 013 [7j; доминантного гена О! с неполной пенетрантно-етыо, вызываемой мшстатическим фактором реверсии [8|; пятью генами ОН, ОН, OI3, OÍ4 и OI5 |9|: высокоолеиновым локусом oleIIOS и супрессорным локусом Sup 110]. Все тш гипотезы пытаются объяснить наблюдаемые в некоторых скрещиваниях необычные факты смены доминирования и расщепления в Р, при константности родительских форм, а также нехватку семян с мутаптным фенотипом в F\, Fi и ВС при теоретически мопогеп-ной схеме.

Для повышения эффективности гибридологическою анализа изучаемого селекционно ценного признака представляется необходимым создание генетической коллекции супрессориыч генотипов, отсутствующей в настоящее время. Первым этапом такой работы является широкомасштабный скрининг мировой коллекции подсолнечника на наличие renoiипического фактора реверсии в скрещивании с высокоолеиновым тесте-

Методика. Пыльца отдельных растений 96 образце)в мировой коллекции ВИР и генетической коллекции ВНИММК различного происхождения собиралась в 2001, 2002 и 2003 годах. Скрещивание проводили ежегодно по индивидуальной схеме «корзинка на корзинку». Образцы представляли собой, в основном, генотипы с высокой степенью инбридинга. Материнской формой были высокоолеиновые ЦМС-теетеры линии НА 89 А О/ и ВК876А6>/. Цитоплазматическая мужская стерильность РЕТ1 тестеров полностью исключала самоопыление. В случае использования высокоолеиновых линий ВК5800/ и ЛГ260/ в качестве отцовской формы применяли ручную кастрацию. Состав жирных кислот масла отдельных семян (по 20 семян на корзинку) и средних проб семян гибридов 1л определялся газожидкостной хроматографией метиловых эфиров.

Результаты и обсуждение. Семена гибридов первого поколения при скрещивании 57-ми образцов коллекции с высокоолеиновыми ЦМС-тестерами показали в средних пробах массовую долю олеиновой кислоты от 80 до 90 %, т.е. признак высокоолеииово-

ein полностью доминировал в F, (рисуиок). В 36-ти комбинациях скрещивания среднее содержание олеиновой кислоты варьировало сп 60 до 80 %, т.е. относилось к промежуточному феиотипическому классу при неполном доминировании. Наконец, 3 популяции Р. покачали смену доминирования при снижении содержания олеиновой кислоты до интерна л а 50-00 ° о, что соответствует рецессивному типу наследования.

. О

о44

LL

ш

с

у-

о

ц

о

о m о г

'S

си

С

о ф

.1 га

X: а а)

о О

100

90

80

70

60

50

40

2

3

4

5

6

7

8

Отцовские линии

Рисунок. Содержание олеиновой кислоты в масле семян F¡ при скрещивании образцов

коллекции в качестве отцовской формы с высокоолеиновым ЦМ С-тестером.

Примечание. Цифрами обозначены отцовские линии:

1 К 3, 223, 370, 534, 537, 588, 912, 1091, 1459, 1464, 1483, 1506, 1531, 1594, 1675. 1687, 1970, 2068, 2462, 2479, 2667, 2776, 2997; ВИР № 577084, 577432, 577433; НА 413, 414; L 2595-2-4; АН 70029RÍ; СЛ 2349; ВК 73.

2 К 46, 103. 254,437, 578, 590, 1232, 1691, 1721, 1810, 2 141, 2645, 3079, 3350 RHA 356; СЛ 2213; ЛГ 11-3, 28; КГ 24, 102, 113-2; ВК 61, 98Л, 404; L 207.

3 К 513. 615. 1374, 1692, 2863, 2890; ВИР № 577083; СЛ 2290, 2399-2, 2950; КГ 28, 113; ВК 268;/231.

4 К 79, 225-3; ВИР 369, 72Í-!; RHA 274-1. 298; КГ 21, 1 13-1; ЛГ 27; ВК 636; 83HR4; Чернянка 66-2.

5 К 203^; ВК 66-2-2, 400, 653; ВИР 721-4; М 1046.

6 -К 1587-2; ВИР 721-2; R1ÍA 416; ВА 4.

7 К 82 1; ВИР 721-3.

8 К 235.

Изучение отдельных семян Р ¡ для 8 отобранных образцов как потен пиши, но су-нрессорных генотипов показало варьирование от 31 до 91 % олеиновой кислоты (табл. 1). Следовательно, во всех 8 популяциях наблюдался как нормальный фенотип, содержащий менее 70 % олеиновой кислоты, так и мутантный высокоолеиновый класс. При этом уменьшение среднего значения с 77 до 63 % вызывалось соответствующим увеличением доли семян с нормальным фенотипом в отдельной корзинке с 0,25 до 0,75.

Кроме тою, 2 сунрессорных образца, линии К1587-2 и ВИР721-3, были скрещены и качестве материнской формы с 2 высокоолеиновыми линиями ВК580(9/ и ЛГ260/ ( laón. 2). Средние значения отдельных семян F| для ВК5800/относились к промежуточному и нормальному фепотипическому классу при большой доле нормальных семян 0,50 и 0,70. Крайне неожиданным оказалось полное доминирование Oí мутации при отсутст-

вии нормальных семян Р] в скрещивании >тих сунрессорных образцов с высокоолеиновой линией ЛГ26О!. Все высокоолеиновые линии при самоопылении или размножении в скрещивании с фертильным аналогом показали стабильно высокий уровень*олеиновой кислоты около 88 %.

Таблица!. Содержание олеиновой кислоты в масле отдельных семян Т) при

скрещивании отодранных обращав коллекции с высокоолеиновои ЦМС-линией ВКН 76А О!

1 )тцонская линия Среднее | значение 1 1 \ Лимиты Доля нормальных семян

„ _ . . 1ШП | та\

Л1 28 77 53 91 0,25

8311К4 73 31 89 0.30

Л1 27 73 48 91 0,45

К 1587-2 72 56 90 0.55

ВИР721-3 71 34 90 0,55

К 23 5 65 48 90 0,75

К11А4 16 63 41 91 0.65

К 8 21 63 37 90 0,65

Таким образом, изучение семян К| в скрещивании 96-ти образцов коллекции с высокоолеиновыми тестерами показало, что О! мутация была доминантной в 59 % комбинаций скрещиваний (высокоолеиновый класс, 57/96), неполностью доминантной в 38 % (промежуточный фенотип и чес кий класс, 36/96) и рецессивной в 3 % (нормальный фепотпиический класс, 3/96). Наблюдаемое варьирование содержания олеиновой кислоты в отдельных семенах Р, от мутантного до нормального фенотипов может объясняться как неполной пенетрантностью гена О! в гетсрозиготе при наличии сунрессора |8|, так и потенциальной гетерозитотностыо нормальных образцов по супрессору, неидентифици-руемому в отсутствии О! мутации. Предполагается, что гомозиготное состояние сунрессора может идентифицироваться и контролироваться только на генотипической среде ()!()! гомозиготы, вызывая нормальный фенотип [10].

7 а а 7 и ца 2. С о д ер ж а ние о л ей и о в о и к и ел оты в м а сл е отдел ьнь /л* сел шн V] при

скрещивании сунрессорных образцов коллекции с высокоолеиновыми линиями

С к ре щи ванне

К1587-2 х нк580(9/ ИИР721-3 х Шо80с;/ К1587-2 х Л1 2Ы)! 1Н1Р721 -3 х ЛГ2М)!

Среднее значение Г

71

54 89 86

ИИМИ'ТЬ!

ПИП

47 29 85 70

тах

91 89

92

9|

Доля нормальных семян

0,50 0.70 0 О

С другой стороны, известно, что у высокоолеинового мутанта в период активного биосинтеза запасного жира в созревающих семенах отсутствует активность фермента м и крое ом ал ь ной олеат-дес ату разы, катализирующего превращение олеиновую кис лозу в линолевую [11]. Позже было установлено существенное уменьшение уровня накопления в соответствующих клетках м-РНК этого фермента [12]. Следовательно, с молекулярно-генетической точки зрения, мутация высокоолеииовости вызывается нарушением регуляции транскрипции зкспрессирующегося только в клетках зародыша семени ФАД2 гена

Сунрессорные генотипы могут вызывать реверсию данною нарушения, приводя к появлению семян промежуточного или даже нормального фенотип и чес кого класса в IV

о -> Л Л

Возможно, что высокоолеиновая линия ЯГ2601 обладает резистентностью к действию супреесора.

благодарности. Данная работа поддержана грантом № 03-04-96759 конкурса РФФИ р2()03юг а.

Литература

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1. Со.чОапкш. К.II. Высокоолеиновый сорт подсолнечника Первенец / К.И. Солдатов, JI.K. Воекобойник, JI.I1. Харченко // Бюлл. НТИ но масличным культурам - Краснодар.--1976. Вып. 3. С. 3-7.

2. Ivanov, Г. 1992 Biochemical characteristics of several sunflower mutants / P. Ivanov, 1 ivanov // In: 30th Anniversary of Institute "Dohroudja", Sofia, Bulgaria: 98-102 (in Bulg.).

3. Andrich С 1992 The oleic/ linoleic ratio in achenes coming from sunflower lines treated with hard X-rays / G. Andrich, S. Balzini, A. Zinnai. R. Fiorentini, S. Baroncelli, C. Pugliesi // In: Proe. 13th Int. Sunilovver Conf., Pisa, Italy. 2: 1544-1549.

•1. l-'ick. O.N. 1984 Inheritance of hiuh oleic acid in the seed oil of sunflower! G.N. Pick i! in: Proc. Suntlower Res. Workshop, National Sunilower Association, Bismarck, ND: 9.

5. Uric. A.L. 1985 Inheritance of high oleic acid in sunilovver/' A.L. Urie /./ Crop Sci., Vol. 25, No. 6: 986-989.

6. Miller, ,/./'. 1987 Genetic control ofhiaji oleic acid content in sunflower oil / J.F. Miller, DC. Zimmerman, B.A. Vick /7 Crop Sci., Vol. 27, No. 5: 923-926.

7. Fernandez-Martinez,, ,/. 1989 Genetic analysis of the high oleic acid content in cultivated sunilower ' J. Fernandez-Martinez, A. Jimenez, J. Dominguez, J.M. Garcia, R. Garces, M. Mancha // Luphvtica, 4 !: 39-5 1.

8. Denuirm, Ya. 1996 Unstable expression of 01 gene for high oleic acid content in sunilower seeds / Ya. Demurin, D. Skoric // In: Proc. 14th Int. Sunflower Conf., Bei-jinc/Shenvanu, China. 12-20 June 1996: 145-150.

Л v. ~ v.,

9. i'elasco, L. 2000 Inheritance of oleic acid content under controlled environment / L. Ve-lasco. B. Perez-Vich, J.M. Fernandez-Martinez/7 In: Proc. 15th Int. Sunflower Conf., 12-15 June 2000,Toulouse, France: A31-A36.

10. Lacomhe, S, 2001 An oleat desaturase and a suppressor loci direct high oleic acid content of sunilovver (Heiianihus annum L.) oil in the Pervenets mutant / S. Lacombe, F. Kaan, S. Le-ger, A. Berville // Life Sciences (Paris), 324: 1-7.

1 I. (iarcc.s, R. 1991 In vitro oleate desaturase in developing sunilower seeds / R. Garces, M. Mancha 7 Phvtochemistrv. Vol. 30, No.7: 2127-2 130.

12. Lacomhe, S. 2000 Analysis of desaturase transcript accumulation in normal and in high oleic oil sunilovver development seeds / S. Lacombe, A. Berville // In: Proc. 15th Int. Sunflower Conf, 12-15 June 2000,Toulouse, France: A1-A6.

13. Martinez-Rivas, J. M. 2001 Spatial and temporal regulation of three different microsomal oleat desaturase genes (FAD2) from normal-type and high oleic varieties of sunflower (llelianfhm annum L.) / J.M. Martinez-Rivas, P. Sperling, W. Luhs, E. Heinz /7 Molecular Breeding 8: 159-168.

3 4

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.