CC BY
45
МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 1 (138), 2008
Е. Б. Горягина,
кандидат биологических наук
Е. Н. Жидкова,
кандидат биологических наук
ГОУ ВПО «Липецкий государственный педагогический университет» *ГНУ Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технологический институт рапса
ПОЛУЧЕНИЕ ГИБРИДОВ МЕЖДУ РАПСОМ ЯРОВЫМ И ГОРЧИЦЕЙ БЕЛОЙ
МЕТОДОМ ЭМБРИОКУЛЬТУРЫ
УДК 575.127.2:582.683.2
Введение. Расширение посевных площадей под яровым рапсом (Brassica napus L.) приводит к увеличению повреждения его многими насекомыми-вредителями (крестоцветной блошкой, рапсовым цветоедом, семенным скрытнохоботником, капустной тлей и другими) и грибными патогенами, вызывающими такие заболевания, как альтернариоз, фузариоз, фомоз. Это требует интенсивного применения химических средств защиты.
Гибриды между рапсом и горчицей белой давно вызывают интерес селекционеров, поскольку получены гибриды, отличающиеся устойчивостью к Alternaria (Ripley, Amison, 1990; Klewer et al, 2002), к повреждению капустным долгоносиком (Ceutoryhn-chus assimilis Paykull) (Mc Caffrey et al., 1999) и капустной тлей (Brevicoryne brassicae).
С целью переноса устойчивости к вредителям в полевых условиях ВНИПТИ рапса проводили ре-ципрокные межродовые скрещивания горчицы белой (Sinapis alba L., 2п=24, сорт R 166) с линией рапса F3 (6В х (CHkl98 х L159) х (ВНИИМК 162 х ВНИИМК 109), где 6B - ресинтезированный рапс (2n=38), полученный от скрещивания B. narinosa и B. oleracea.
Материалы и методы. Опыление цветков проводили в день кастрации. Для получения гибридов использовали эмбриокультуру. Незрелые зародыши вводили в культуру in vitro на разных стадиях развития (5, 7, 10, 13 и 17 дни после опыления). Культивирование осуществляли на агаризованной питательной среде Мурасиге-Скуга (Murashige, Skoog, 1962) с добавлением 30 г/л сахарозы, 6-бен-зиламинопурина (6-БАП), кинетина, гибберелловой кислоты (ГК), а-нафтилуксусной кислоты (НУК) и гидролизата казеина в различных количествах и соотношениях. Полученные проростки клонировали, укореняли и пересаживали в грунт.
Морфологическое описание гибридов осуществляли по методике ВИР (Корнейчук, 1983). Повтор-ность каждого опыта трехкратная. При обработке
экспериментальных данных использовали однофак-торный дисперсионный анализ (Доспехов, 1985).
Оценку повреждения растений тлей проводили с помощью трехбалльной шкалы:
1 балл - слабая заселенность (на растении встречаются отдельные экземпляры вредителя, не образующие колоний, или заселено менее 25 % поверхности листьев);
2 балла - средняя заселенность (на растении отмечены одна-две колонии или заселено 26-50 % поверхности листьев);
3 балла - сильная заселенность (на растении встречается более чем две колонии, заселено более 50 % всей поверхности листьев).
При отсутствии вредителя на растении - заселение нулевое (0) (Поляков и др., 1995).
Результаты и обсуждение. Получение истинных межродовых гибридов между горчицей белой и рапсом в полевых условиях затруднено. Эффективность отдаленной гибридизации рапса и горчицы белой в прямом и в обратном скрещиваниях оказалась 1,2 и 0,2 % соответственно. В дальнейшем в условиях in vivo семена или не образовывались совсем, или из-за гибели зародышей становились стерильными и невыполненными.
В результате применения культуры незрелых зародышей регенерация с частотой 1,9 % получена только в комбинации скрещивания рапс яровой х горчица белая, что подтверждает литературные данные о более успешной гибридизации между многими видами рода Brassica, если в качестве материнского растения выступают высокохромосомные виды (Жидкова, Шапошникова, 2005). Однако наши результаты не согласуются с данными Ripley о получении истинных гибридов в случае, если горчица белая взята в качестве материнской формы (Ripley, Amison, 1990).
Максимальная частота регенерации (3,5 %) получена у зародышей, изолированных на 17-й день после опыления. Помимо возраста экспланта важным фактором при культивировании гибридных
зародышей в условиях in vitro являлся состав питательной среды. Было установлено, что большое количество цитокининов в варианте среды № 2 (6-БАП - 0,3 мг/л, кинетин - 0,1 мг/л) снижало частоту регенерации до 1,1 %, а количество нормально развитых проростков - до 0,7 % (табл. 1).
Таблица 1 - Влияние состава среды на жизнеспособность гибридных зародышей в условиях in vitro (ВНИПТИР, 2007)
Вариант сред Соотношение гормонов: БАП : кинетин : НУК : ГК : гидролизат казеина П про олучено ростков,%
всего нормально развитых
1 (st) Без гормонов 0 0
2. 0,3 : 0,1 : 0 : 0,1 : 0 1,1 0,7
3. 0,3 : 0 : 0,1 : 0 : 0 3,2 1,4
4. 0,3 : 0 : 0,1 : 0,1 : 0 4,5 3,3
5. 0,2 : 0 : 0,1 : 0,2 : 0 12,3 12,0
6. 0,2 : 0 : 0,1 : 0,2 : 300 6,8 5,4
7. 0,2 : 0 : 0,1 : 0,2 : 30 8,9 6,7
НСР05=1,03 НСР05=0,09
Добавление НУК и ГК стимулировало регенерацию 4,5 % зародышей. Уменьшение концентрации 6-БАП с 0,3 до 0,2 мг/л, а также увеличение концентрации ГК до 0,2 мг/л позволило получить максимальное количество нормально развитых проростков (12,0 %). При этом добавление 300 мг/л гидролизата казеина снижало общее количество полученных проростков с 12,3 до 6,8 %. Таким образом, оптимальным оказалось содержание в составе среды 0,2 мг/л 6-БАП, 0,1 мг/л НУК и 0,2 мг/л ГК.
Около 67 % гибридных растений, полученных от скрещивания рапса и горчицы белой, обладали низкой жизнеспособностью и в культуре in vitro, и в условиях закрытого грунта.
Выжившие гибридные растения рапса и горчицы белой на стадии 2-3 листьев морфологически отличались от растений рапса ярового и были сходны с отцовской формой (горчицей белой) по степени опушения и антоциановой окраске семядолей (рис. 1).
А
Б
Рисунок 1 - Гибрид "рапс яровой x горчица белая",
полученный посредством эмбриокультуры (А), и растение рапса ярового (Б) в условиях in vitro
Цитологическое изучение подтвердило гибридную природу полученных растений. Подсчет числа хромосом в клетках кончика корня показал, что оно варьировало в пределах от 27 до 33. Проведенное в полевых условиях морфологическое описание гибридов F1 между горчицей белой и рапсом яровым показало промежуточное наследование некоторых признаков (табл. 2).
Промежуточное наследование таких признаков, как характер изгиба верхушки листа и опушенность края первого листа согласуется с описанными ранее нашими данными (Жидкова, Шапошникова, 2005).
У гибридных растений в условиях in vitro наблюдалось промежуточное наследование таких признаков, как число долей, волнистость и зубчатость края нижних листьев (рис. 2).
Рисунок 2 - Форма листа горчицы белой (А),
гибрида "рапс яровой х горчица белая" (Б) и рапса ярового (В)
Полученные гибриды характеризовались большим числом ветвей первого порядка (до 12 шт.) и обильным цветением. При их скрещивании с яровым рапсом наблюдалось завязывание семян и образование стручков с промежуточной между родительскими формами длиной створки.
Среди гибридных растений между рапсом яровым и горчицей белой выявлены образцы (28 %), устойчивые к тле, на которых отмечалась наименьшая плотность заселения растений (1 балл, менее 25 % поверхности листьев) наряду с растениями горчицы белой. На остальных экземплярах в зависимости от генотипа данный показатель колебался от 2650 % (2 балла) до более 50 % (3 балла) заселенности всей поверхности листьев тлей. Предполагается, что устойчивость к тле связана с опушением гибридов, которое они унаследовали от отцовской формы (горчицы белой).
Таблица 2 - Промежуточное наследование некоторых признаков гибридов Г2 рапса ярового и горчицы белой (ВНИПТИР, 2007)
Признаки Brassica napus Fi Brassica napus х Sinapis alba Sinapis alba НСР05
1. Семядоли, мм: — длина — ширина 6,9 ± 0,27 13,8 ± 0,41 7,2 ± 0,13 15,9 ± 0,74 7,6 ± 0,71 18,1 ± 0,33 0,69 0,81
2. Морфология листа: — число долей — опушенность края первого листа — характер изгиба верхушки 4,5 ± 0,65 Редкая Средний 4,9 ± 0,73 Средняя Слабый 5,8 ± 0,17 Густая Отсутствует 0,34
3. Опушенность стебля Отсутствует Слабая Сильная -
4. Высота ветвления, см 47,3 ± 1,93 40,0 ± 1,13 35,4 ± 1,65 1,89
5. Длина створки стручка, мм 54,1 ± 0,29 17,6 ± 0,67 14,7 ± 0,65 1,31
Выводы. 1. В культуре незрелых зародышей, полученных от скрещивания рапса ярового и горчицы белой, максимальный уровень регенерации обеспечивается 17-дневным возрастом зародыша и культивированием на среде MS, содержащей 0,2 мг/л 6-БАП, 0,1 мг/л НУК и 0,2 мг/л ГК.
2. Среди полученного в ходе применения эм-бриокультуры гибридного материала выделены образцы, устойчивые к тле, которые могут использоваться в селекции ярового рапса.
Литература
1. Ripley Van L., Arnison P. G. Hybridization of Sinapis alba L. and. Brassica napus L. via embryo rescue // Plant Breed. - 1990.-Vol. 104, № 1.- Р. 26 - 33.
2. Klewer A. Transfer of Alternaria resistance from related species into Brassica napus L. - Электрон. дан. - Режим доступа: http://www.diss.fu-berlin.de /2005/259/index
3. McCaffrey J. P., Harmon B. L., Brown J., A.P. Assessment of Sinapis alba, Brassica napus and Si-napis alba B. napus hybrids for resistance to cabbage seedpod weevil, Ceutorhynchus assimilis (Coleoptera: Curculionidae).
4. Brown, J. B. Davis // J. of Agric. Sci. - 1999. - Vol. 132. - P. 289-295.
5. Murashige T. A revised medium for rapid growth and bioas-says with tobacco tissue cultures // Plant Physiol. - 1962. - Vol. 15. -
P. 473-497.
6. Корнейчук В. А. Классификатор вида Brassica napus L. (рапс). - Л.: ВИР, 1983. - 20 с.
7. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.
8. Поляков И. Я., Левитин М. М., Танский В. И. Фитосанитарная диагностика в интегрированной защите растений. - М.: Колос, 1995. - 208 с.
9. Жидкова Е. Н, Шапошникова С. А. Морфологическое изучение гибридов рапса ярового и горчицы белой // Рапс - культура XXI века: аспекты использования на продовольственные, кормовые и энергетические цели. - Липецк: ВНИПТИР, 2005. -С. 94-100.
