Спосіб добору закріплювачів стерильності цукрових буряків

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в селекции свеклы для снижения трудоемкости процесса отбора закрепителей стерильности. Известен способ отбора закрепителей стерильности, при котором стерильные материнские растения скрещивают с кандидатом в закрепители стерильности и после анализа гибридного потомства по признаку стерильность-фертильность отбирают закрепители стерильности (Шевцов И.А., Парий Ф.Н., Лялько И.И. Характеристика инбредных линий сахарной свеклы по их реакции на ЦМС //Цитология и Генетика.-1986, Т.20. N? 5. с.365-369). Скрещивание мужскостерильной формы (далее МС формы) с кандидатом в закрепители стерильности, Анализ гибридного потомства по признаку стерильность-фертильность и отбор по результатам данного признака закрепителей стерильности являются общими существенными признаками способа и изобретения, однако, в отличии от изобретения, они не обеспечивают снижения затрат труда при отборе закрепителей стерильности, в связи с тем, что в способе необходимо проводить анализ всего гибридного потомства или его репрезентативной выборки при определении признака стерильность-фертильность. Известен способ отбора закрепителей стерильности, при котором растения закрепители стерильности скрещивают с МС-формой с восстановленной фертильностью. затем их скрещивают с закрепителем стерильности и из гибридного потомства огбирают закрепители стерильности путем анализа признака стерильность-фертильность (авт.св. СССР 1677889, кл. А 01 Η 1/04, 1989). Скрещивание мужскостерильной формы с кандидатом в закрепители стерильности, анализ гибридного потомства по признаку стерильностьфертильность и отбор по результатам анализа данного признака закрепителей стерильности являются общими существенными признаками способа и изобретения, однако, в отличии от изобретения, они не обеспечивают снижения затрат труда при отборе закрепителей стерильности, в связи с тем, что в способе необходимо проводить анализ всего гибридного потомства или его репрезентативной выборки при определении признака стерильность-фертильность. Известен способ отбора закрепителей стерильности, который выбран в качестве прототипа (авт.св. СССР № 1692003, кл. А 01 Η 1/04, 1990). Он заключается в том, что кандидаты в закрепители стерильности скрещивают с ΜС-формой, затем анализируют гибридное потомство по признаку стерильность-фертильность и по результатам анализа данного признака отбирают закрепители стерильности. Скрещивание мужскостерильной формы с кандидатом в закрепители стерильности, анализ гибридного потомства по признаку стерильность-фертильность и отбор по результатам анализа данного признака закрепителей стерильности являются общими существенными признаками прототипа и изобретения, однако, в отличии от изобретения, они не обеспечивают снижения затрат труда при отборе закрепителей стерильности, в связи с тем, что в способе необходимо проводить анализ всего гибридного потомства или его репрезентативной выборки при определении признака стерильность-фертильность. В основу заявляемого изобретения поставлена задача усовершенствовать способ отбора закрепителей стерильности путем использования эффекта взаимосвязи признаков продуктивности с изменением косвенного признака стерильность-фертильность, что обеспечивает снижение затрат труда в процессе отбора закрепителей стерильности. Поставленная задача решается тем, что в способе отбора закрепителей стерильности свеклы, включающем скрещивание стерильных растений с кандидатами в закрепители цитоплазматической мужской стерильности, анализ гибридного потомства по признаку стерильность-фертильность и отбор по результатам анализа закрепителей стерильности, согласно изобретению, для анализа признака стерильностьфертильность отбирают гибридные растения с корнеплодами, масса которых меньше средней арифметической массы корнеплода гибридного потомства. В заявленном способе, в отличии от прототипа, не проводят анализ всего гибридного материала или его репрезентативной выборки для выявления фертильных растений, а проводят его только у те х растений, масса корнеплодов которых меньше, чем среднее арифметическое массы всех корнеплодов гибридного потомства, так как у них частота проявления данного признака выше. Это стало возможным осуществить на основании новых данных, полученных в результате проведения экспериментов. Для проведения их были взяты четыре гибрида сахарной свеклы (Юбилейный. Уладовский МС 5, Украинский МС 70,. Льговско-Верхнячский МС 31), которые находятся в производстве. Посев был проведен в открытом грунте рендомизированным способом. После уборки проводилось взвешивание каждого корнеплода и определение содержания сахара. После этого корнеплоды высаживались для определения у них признака стерильность-фертильность. Анализируемые растения оценивали по стерильности пыльцы визуально (правильность визуальной оценки для большинства растений контролировалась анализом под микроскопом). Фертильность растений определялась в период интенсивного цветения. По количеству и качеству пыльцы растения относились к полуфертильным и фертильным. К фертильным относились нормально пылящие растения, в пыльниках которых было много фертильной пыльцы. К полуфертильным были отнесены растения, которые давали небольшое количество фертильной пыльцы. После анализа растения были разбиты на группы по признаку стерильность-фертильность, Результаты опыта показали, что стерильные растения имеют достоверную прибавку массы корнеплода на 15% по сравнению с фертильными и полуфертильными растениями (табл.1). На основании этих экспериментов был установлен эффект взаимосвязи признака стерильностьфертильность с признаками продуктивности. Как видно из таблицы 1, корнеплоды растений, определенных по результатам анализа признака стерильность-фертильность, как фертильные и полуфертильные, имели достоверно более низкую массу корнеплодов чем растения, отнесенные к стерильным. В селекции и семеноводстве сахарной свеклы особое место занимает создание гибридов на основе цитоплазматической мужской стерильности (ЦМС), которая позволяет получить 100% гибридных семян с материнского компонента. Растения с ЦМС не производят фертильной пыльцы, что позволяет избежать самоопыления. Это явление обусловлено взаимодействием стерильной цитоплазмы и рецессивных ядерных факторов. Однако, поскольку МС-растения не производят пыльцы, для их размножения необходимо опылить специально подобранным опылителем, называемым закрепителем стерильности. В качестве закрепителей стерильности у сахарной свеклы используют растения, которые по наиболее распространенной в настоящее время модели наследования признака стерильность-фертильность Оуэна должны обладать нормальной цитоплазмой и двумя гомозиготно-рециссивными аллелями закрепления стерильности (x,z). При скрещивании с МС формами такие растения, являясь фертильными, дают стерильное потомство. Для того, чтобы сделать вывод о пригодности данного кандидата в закрепители стерильности необходимо, чтобы в потомстве от скрещивания его с МС формой не было фертильных растений. При появлении фертильных растений в потомстве делают вывод о непригодности данного кандидата в закрепители стерильности. По модели Оуэна кандидаты в закрепители стерильности могут иметь следующие генотипы, которые в потомстве дают фертильные растения ΧΧΖΖ, ΧΧΖζ, ΧxΖΖ, ΧxΖz. Генотип ΧΧΖΖ при скрещивании с МС формой даст полностью фертильное потомство, а генотипы ΧΧΖZ и ΧxΖΖ дадут в потомстве половину фертильных растений. При скрещивании с МС формой кандидатов в закрепители стерильности с генотипом ΧxΖz частота появления в потомстве фертильных растений составит только одну четвертую часть. Поскольку сочетание генов-восстановителей фертильности у кандидата в закрепители стерильности не известно, необходимо рассчитывать объем выборки для анализа признака стерильность-фертильность на это сочетание генов, так оно дает при скрещивании с МС-формами наименьшую частоту появления фертильных растений в гибридном потомстве. Для того, чтобы в выборку попало хотя бы одно фертильное растение по формуле где В - вероятность безошибочного прогноза; Ρ - доля особей в генеральной совокупности, обладающих анализируемым признаком, прогноза с вероятностью 0,99 при такой частоте проявления признака необходимо проанализировать 16 растений, а с вероятностью 0,999 уже двадцать четыре растения. Для достоверного ответа на этот вопрос необходимо иметь в потомстве 3-5 растений, и соответственно объем выборки необходимо увеличить в 3-5 раз, что с вероятностью 0,99 составляет 48-80 растений, а с вероятностью 0,999 объем выборки повышается до 72-120 растений. В настоящее время разработана модель, по которой признак стерильность-фертильность контролируют не двумя, а тремя генами. По такой модели наследования признака стерильность-фертильность генотипы кандидатов в закрепители стерильности, при которых в гибридном потомстве могут встречаться фертильные растения, будут следующими: XXZZRfpar Rfpar, XxZZRfpar Rfar, XXZzRfpar Rf par XXZZRfpar rf par XxZzRf par Rf par, XXZzRf par rfpar, XxZZ Rfpar rf par, XxZz Rf par rfpar. Эти генотипы дают высокий процент фертильных растений в потомстве, а гетерозиготы по трем генам дадут минимальное количестве фертильных растений. Частота появления фертильных растений при скрещивании МС форм с кандидатами в закрепители стерильности, имеющими в гомозиготном состоянии три гена снижается до 1/8. Поэтому, с учетом случайных факторов, таких как модифицирующее влияние условий среды или неконтролируемое случайное переопыление, снижающих частоту проявления данного признака до 1/10, для выявления в выборке хотя бы одного фертильного растения с вероятностью 0,99 необходимо проанализировать44 растения, а с вероятностью 0,999 - 66 растений. Для получения достоверных данных количество анализируемых растений следует повысить в 3-5 раз, что при уровне достоверности 0,99 составляет 132-220 растений, а при 0,999 уже 198-330 растений. Как видно из вышесказанного, такой объем работ требует больших затрат труда, а также и материальных затрат, особенно если работы проводят в теплице. Эффект взаимосвязи признаков продуктивности с признаком стерильность-фертильность, путем отбора для выявления фертильных растений корнеплодов с массой меньшей, чем средняя арифметическая масса гибридного потомства, среди которых частота проявления данного признака выше, позволяет уменьшить объем выборки в 1,3 раза, а при отборе корнеплодов с массой меньшей чем средняя сумма минимальной и средней арифметической массы корнеплодов выборки в 2,7 раза (табл.2) и соответственно уменьшить объем работ, связанных с анализом признака стерильность-фертильность, а следовательно уменьшить и затраты труда на него. Способ осуществляют следующим образом. Πример 1. Скрещивают МС формы с кандидатами в закрепители стерильности, при этом сохраняют генотипы отцовских растений одним из существующи х приемов (самоопылением, клонированием, микроклонированием в культуре in vitro, многолетниками и т.п.). Собирают семена от материнской формы и выращивают из них гибридные корнеплоды. Убранные гибридные корнеплоды взвешивают и определяют среднюю арифметическую массу гибридного потомства, Корнеплоды массой меньше этой средней арифметической массы высаживают для анализа признака стерильность-фертильность, который проводят в период интенсивного цветения. Анализируемые растения оценивают по признаку стерильность-фертильность визуально, контролируя для большинства растения правильность оценки анализом под микроскопом пыльцевых зерен подкрашенных ацетокармином. По результатам анализа признака стерильностьфертильность из сохраненных генотипов кандидатов в закрепители стерильности отбирают растения, обладающие свойством закреплять стерильность, размножают и используют в качестве закрепителей стерильности. Среди корнеплодов массой меньшей, чем средняя арифметическая масса всех гибридных корнеплодов, частота появления фертильных растений выше, чем среди исходной группы корнеплодов. Следовательно, для достоверного ответа на вопрос о закрепительной способности данного опылителя необходима меньшая выборка корнеплодов, что позволяет повысить в 2-3 раза эффективность процесса отбора закрепителей стерильности на самом ответственном и трудоемком этапе - анализе гибридного потомства по признаку стерильность-фертильность. Заявленный способ обеспечивает повышение в 2-3 раза эффективность отбора и снижение затрат на работы, связанные с анализом признака стерильность-фертильность в процессе отбора закрепителей стерильности.