Спосіб добору відновлювачів фертильності буряків

Спосіб добору відновлювачів фертильності буряків, який включає схрещування чоловічо-сте 37707 тичне довжини корінців проростків всіх гібридних сімей одного походження. Спосіб характеризується такими суттєвими ознаками: схрещування чоловічо стерильних рослин з кандидатами в відновлювачі фертильності, аналіз гібридних нащадків за ознакою стерильність фертильність тільки сімей з середньою довжиною корінців проростків меншою за середню арифметичну довжини таких корінців всіх гібридних сімей одного походження, добір за результатами такого аналізу відновлювачів фертильності. Із цих суттєвих ознак аналіз за ознакою стерильність-фертильність тільки у сімей з середньою довжиною корінців проростків меншою за середню арифметичну довжини корінців проростків всіх гібридних сімей одного походження є відмінною (новою) ознакою від відомого способу (прототипу). Нова ознака, завдяки встановленому взаємозв'язку динаміки росту корінців гібридного насіння з ознакою стерильність-фертильність, з великою ймовірністю вказує на те, що кандидат у відновлювачі фертильності має здатність відновлювати фертильність. Аналіз лише таких сімей дозволяє у два рази збільшити ефективність добору відновлювачів фертильності та зменшити витрати коштів та праці за рахунок зменшення в два рази кількості сімей, у яких визначається ступінь прояву ознаки стерильність-фертильність. Це стало можливим здійснити на основі нових даних, які були одержані внаслідок проведення експерименту. Для його проведення було взято три пари гібридних сімей, де як материнська ЧС-форма використовувалась ЧС Х13 шведської селекції, а як батьківській компонент-рослини, відібрані з популяції запилювачів районованих гібридів Кубанський ЧС36, Дружба, Київський ЧС62 і мали здатність закріплювати стерильність або відновлювати фертильність. Пророщування проводилося в умовах, які застосовуються для визначення лабораторної схожості. Довжина корінців кожної проби визначалася на четверту добу після початку пророщування, коли різниця по довжині корінців була найбільш істотною. Результати дослідів показали, що довжина корінців проростків насіння сімей, де батьківською формою був відібраний з популяції запилювача відновлювач фертильності, була в середньому на шість міліметрів (30%) меншою, ніж середня довжина корінців проростків насіння сімей, де батьківською формою був відібраний з тієї ж популяції закріплювач стерильності (таблиця). Явище ЦЧС у цукрових буряків, згідно найбільш поширеній на сьогодні теорії спадкування ознаки стерильність-фертильність, розробленій Ф. Оуеном у сорокові роки (Owen F.W. Sytoplasmicaly inharited male sterility in sugar beet // Jorn. Agr. Res.1945-V. 71- p. 423-440), обумовлюється взаємодією стерильної (мутантної) цитоплазми і комплементарною дією домінантних алелів двох генів (X і Z), які відповідають за ступінь прояви ознаки стерильність-фертильність у рослин з стерильною цитоплазмою. При збільшенні домінантних алелів генів Х і Z ступінь стерильності рослини зменшується до практично повної нормалізації утворення пилку. Запилювачі з великою кількістю домінантних алелів генів-відновлювачів фертильності, які здатні відновлювати фертильність у нащадків схрещування їх з ЧС-формами називаються відновлювачами фертильності. Відновлювані фертильності відбирають шляхом запилення ними ЧС-форм і аналізу нащадків таких схрещувань за ознакою стерильність-фертильність. Якщо серед нащадків таких схрещувань більше 70% фертильних рослин, даний кандидат в відновлювачі фертильності має високу відновлювальну здатність. Однак, частота з'явлення відновлювачів фертильності дуже низька. Вона не перевищує 1,3%. Тому для добору відновлювачів фертильності необхідно проробляти велику кількість матеріалу. Найбільш трудомістким етапом у відборі відновлювачів фертильності є аналіз сімей гібридних нащадків від схрещування кандидатів у відновлювачі фертильності за ознакою стерильність-фертильність. Сім'ї таких нащадків або їх репрезантивні виборки повинні вірогідно не мати стерильних рослин. Згідно моделі Оуена кандидат у відновлювачі фертильності може мати вісім комбінацій генів (х і z). При цьому серед нащадків чотирьох комбінацій (XXZZ), (XXZz), (XxZZ), (XxZz) будуть виникати фертильні рослини з частотою від 1 до 0,25. Оскільки комбінація генів Х і Z кожного кандидата в відновлювачі фертильності невідома, для аналізу його відновлювальної здатності необхідно взяти вибірку, яка б вірогідно відображала наявність або відсутність стерильних рослин серед гібридних нащадків при мінімальній частоті їх з'явлення. Для того, щоб у вибірку попала хоча б одна стерильна log(1 - P) рослина за формулою Q = , де В - ймовіlog(1 - B) рність безпомилкового прогнозу; Р- частка особин в генеральній сукупності, які мають дану ознаку. Для прогнозу з ймовірністю 0,99 при частоті з'явлення ознаки 0,25 необхідно проаналізувати 16 рослин, а з ймовірністю 0,999 - 24 рослини. Для того, щоб вірогідно відповісти на питання про наявність серед нащадків даного кандидата в відновлювачі фертильності стерильних рослин, необхідно мати серед нащадків 3-5 стерильних рослин, для чого розміри вибірки необхідно збільшити в 35 разів, що для прогнозу з вірогідністю 0,99 складе 48-80 рослин, а з вірогідністю 0,999 - 72-120 рослин. На сьогодні розроблена модель (Abe Y., Guan G.-R., Shimamoto Y. Группа сцепления 2 сахарной свеклы, выявленная на основе изоферментных и маркерных генов. // Ргос. Jap. Soc. Sugar Beet Technol.-1993. - N. 34. - p. 44-50), згідно якої ознака стерильність-фертильність контролюється не двома, а трьома генами відновлення фертильності. Згідно такої моделі кандидати у відновлювачі фертильності можуть мати 16 генотипів, серед яких у нащадків 14 будуть виникати стерильні та частково стерильні рослини з частотою від 100% до 12,5%. Мінімальна частота виникнення стерильних рослин, згідно цієї моделі спадкування ознаки стерильність-фертильність, складає 1/8. Тому, з урахуванням випадкових факторів (модифікуюча дія довкілля, неконтрольоване випадкове перезапилення тощо), які можуть знижувати частоту виникнення фертильних рослин до 0,1, для попадання у вибірку хоча б одної стерильної рослини з ймовірністю 0,99 необхідно проаналізувати 44 рослини, а 2 37707 з ймовірністю 0,999 - 66 рослин. Для отримання вірогідних даних про те, що серед нащадків кандидата в відновлювачі фертильності зустрічаються стерильні рослини і його слід вибракувати, необхідно мати у вибірці 3-5 стерильних рослин, що відповідно збільшує обсяг вибірки в 3-5 разів. Це для прогнозу з вірогідністю 0,99 складе 132-220 рослин, а з вірогідністю 0,999 - 198-330 рослин. Такий обсяг робіт щодо аналізу даної ознаки потребує великих витрат праці і матеріальних витрат, особливо якщо роботи проводяться у теплиці. Ефект впливу ознаки стерильність-фертильність на динаміку росту корінця проростку шляхом попереднього лабораторного аналізу довжини корінця на четвертий день, за результатами якого для подальшого польового аналізу ознаки стерильність-фертильність відбираються лише сім'ї, середня довжина корінців яких менша за середню арифметичну довжину корінців всіх гібридних сімей одного походження, дозволяє в два рази зменшити кількість сімей від схрещування ЧС-форм з кандидатами в відновлювачі фертильності, серед яких буде проводитись аналіз ознаки стерильністьфертильність в полі або теплиці. Це зменшує обсяг робіт по отриманню коренеплодів, висадці їх в полі або теплиці та догляду за ними, для отримання квітучих рослин і аналіз їх за ознакою стерильність-фертильність, що відповідно зменшує витрати праці і матеріальні витрати на добір відновлювачів фертильності. Спосіб здійснюють таким чином. Схрещують ЧС-форми з кандидатами в відновлювачі фертильності, при цьому зберігають генотип батьківської рослини існуючими прийомами. Збирають насіння з материнської форми і відбирають частину їх для лабораторного аналізу. Відібране насіння проро щують у термостаті і на 4 день після початку пророщування вимірюють довжину корінців проростків кожного насіння, що проросло, звідки знаходять середню довжину корінців проростків даної сім'ї. Середню довжину корінців проростків даної сім'ї порівнюють з середньою арифметичною довжини корінців проростків всіх гібридних сімей одного походження, і сім'ї з меншою довжиною корінців проростків відбирають для аналізу ознаки стерильність-фертильність у полі або теплиці. З насіння відібраних сімей, що залишилося, вирощують рослини, у яких в фазі масового цвітіння визначають ознаку стерильність-фертильність. Дану ознаку визначають візуально. Порівняльний аналіз винаходу з прототипом показав, що спосіб відрізняється новою суттєвою ознакою, яка полягає у тому, що для аналізу ознаки стерильність-фертильність відбирають гібридні сім'ї, середня довжина корінців проростків яких на четвертий день після початку пророщування менша, ніж середня арифметична довжини корінців проростків всіх гібридних сімей одного походження, що дозволяє зменшити у два рази кількість сімей, які аналізуються при доборі відновлювачів фертильності. Винахід дозволяє у два рази підвищити ефективність добору відновлювачів фертильності за рахунок зменшення кількості сімей, у яких визначається ознака стерильність-фертильність. Винахід за допомогою нової і відомих суттєви х ознак дозволяє знизити матеріальні і трудові витрати на проведення селекційного процесу - добору відновлювачів фертильності і може бути використаним у селекції цукрових, кормових і столових буряків, а також мангольдів для підвищення ефективності добору відновлювачів фертильності. Таблиця Довжина корінців проростків насіння гібридів в залежності від властивостей запилювача (закріплювач ЦЧС або відновлювач фертильності) Гібриди з запилювачами Кількість перевірених проростків, шт Довжина корінців проростків, мм 1/6-70 (Закріплювач ЦЧС) 1/6-37 (Відновлювач Ферт) У3092-13(3акр.) У3092-56 (В.Ф.) 2028-12 (Закр.) 2028-5 (В. Ф.) Середнє по гібридах з Закр. Середнє по гібридах з В.Ф. 248 34±0,5 364 21±0,8 159 278 250 287 Перевищення довжини корінця проростків у гібридів з закріплювачем мм % +13 62 31±0,5 28±0,7 13±0,6 10±0,9 +3 11 +3 30 26±0,6 +6 30 20±0,7 Вірогідно при Р>0,001 3 • 37707 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4