Спосіб відбору жаростійких генотипів соняшника культурного

Реферат: Винахід належить до галузі сільського господарства і може бути використаний у селекції рослин, зокрема, для добору жаростійких генотипів соняшника культурного. Спосіб полягає в тому, що свіжозібраний пилок витримують при підвищеній температурі, а потім використовують для запилення. Після прогрівання пилку соняшника культурного відбувається селективна елімінація нестійких до підвищеної температури гаплоїдних генотипів. Як наслідок, частота жаростійких генотипів у популяціях рослин, які отримали від запилення прогрітим пилком, суттєво збільшується. UA 108818 C2 (12) UA 108818 C2 UA 108818 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі сільського господарства і може бути використаний у селекції рослин, зокрема, для добору жаростійких генотипів соняшника культурного. Відомі різні як лабораторні, так і польові методи, які дозволяють проводити добір жаростійких генотипів у гетерогенних за стійкістю до підвищеної температури популяціях польових культур, у тому числі й соняшнику. Усі вони базуються на використанні диплоїдних структур рослинного організму, починаючи з насінини і закінчуючи цілою рослиною як матеріалу для добору. На окремих культурах вже розроблено методи пилкового добору на стійкість до температурного фактора, у тому числі рицини, льону [Методы отбора ценных генотипов на уровне пыльцы / [Лях В.А., Сорока А.И., Мищенко Л.Ю. и др.] - Запорожье: ИМК УААН, 2000. 7 48 с., С. 30-36, 39-45); ріпаку (Пат. 39122 Україна, МПК А01Н 1/04. Спосіб відбору холодостійких генотипів ярого ріпаку / Лях В.О., Калінова М.Г., Сорока А.І.; заявник та патентовласник Лях Віктор Олексійович. - № 96030828; заявл. 04.03.1996; опубл. 15.06.2001. Бюл. № 5]; кукурудзи [Лях В.А. Эффективность микрогаметофитного отбора на устойчивость кукурузы к температурному фактору / В.А. Лях, А.И. Сорока // Сельхоз. биол. - 1993. - № 3. - С. 38-44.]. Проте кожна культура, у тому числі і соняшник культурний, потребує специфічного режиму температурної обробки пилку. Відомий спосіб відбору жаростійких генотипів кукурудзи [Неуnе Е.С. Genetic studies of heat and drought tolerance in maze / E.C. Heyne, A.M. Brunson // Agron. J. Amer. Soc. - 1940. - Vol. 32. P. 803-814], що проводять на рівні сіянців, який включає підбір контрастних за жаростійкістю батьківських ліній; отримання гібридів F1; збір власного пилку рослин або суміші пилку того ж самого генотипу; самозапилення або запилення рослин зібраним пилком; збір насіння F2; вирощування рослин у кліматичній камері з підвищеною температурою; відбір жаростійких рослин. Більш чутливі до підвищеної температури рослини загинули. Ґрунтуючись на цьому показнику, проводять добір жаростійких генотипів. Недоліками цього способу є: неможливість проведення скринінгу жаростійких генотипів на більш ранніх етапах селекційного процесу, а саме, на гаплоїдному, а не на диплоїдному, зокрема на стадії зрілої пилкової зернини; необхідність мати спеціальні приміщення та обладнання (кліматичні камери); велика трудомісткість способу. Спільними ознаками є: - підбір контрастних за жаростійкістю батьківських ліній; - отримання гібридів F1; - збір суміші пилку того ж самого генотипу; - запилення рослин; - збір насіння F2; - вирощування рослин; - відбір жаростійких рослин. Відомий також спосіб відбору жаростійких генотипів рослин, у тому числі соняшника культурного (Практикум по росту и устойчивости растений: учебное пособие / [Полевой В.В., Чиркова Т.В., Лутова Л.А. и др.]; Под ред. В.В. Полевого, Т.В. Чирковой. - СПб.: С.-Петерб. ун-т, 2001. - 212 с., С. 129-130), що проводять на рівні насіння, який включає: підбір контрастних за жаростійкістю батьківських ліній; отримання гібридів F1; збір власного пилку рослин або суміші пилку того ж самого генотипу; самозапилення або запилення рослин зібраним пилком; збір насіння F2; його прогрівання та подальше пророщування; відбір насіння, що проросло. Насіння більш чутливих до температури генотипів у стресових умовах проростає гірше. Ґрунтуючись на цьому показнику, проводять добір жаростійких генотипів. Недоліками цього способу є: неможливість проведення скринінгу жаростійких генотипів на більш ранніх етапах селекційного процесу, а саме, на гаплоїдному, а не на диплоїдному, зокрема на стадії зрілої пилкової зернини. Спільними ознаками є: - підбір контрастних за жаростійкістю батьківських ліній; - отримання гібридів F1; - збір суміші пилку того ж самого генотипу; - запилення рослин; - збір насіння F2; - його прогрівання; - пророщування насіння; - відбір насіння, що проросло. В основу винаходу поставлено задачу розробити спосіб відбору жаростійких генотипів соняшника культурного, шляхом прогрівання пилкових зернин, що дозволяє значно підвищити частоту жаростійких генотипів у популяції F2. 1 UA 108818 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Суттєвими ознаками способу є: - підбір контрастних за жаростійкістю батьківських ліній; - отримання гібридів F1; - кастрація частини рослин; - збір суміші пилку того ж самого генотипу; - його прогрівання при температурі 60±2 °C протягом 1-3 годин; - запилення кастрованих рослин прогрітим пилком; - збір насіння F2; - його прогрівання; - пророщування насіння; - відбір насіння, що проросло. Відмінними від прототипу ознаками є: - кастрація частини рослин; - прогрівання пилку при температурі 60±2 °C протягом 1-3 годин; - запилення кастрованих рослин прогрітим пилком. Перевагами способу є: прискорення селекції за рахунок добору жаростійких генотипів на ранніх етапах створення сорту, зокрема в гаплоїдному поколінні гібридного організму на стадії зрілої пилкової зернини; мікроскопічний розмір пилкової зернини дозволяє аналізувати велику кількість генотипів; гаплоїдний стан геному пилку відкриває доступ до рецесивних алелів, які можуть бути приховані в спорофіті; зниження трудомісткості. Спосіб полягає в тому, що свіжозібраний пилок витримують при підвищеній температурі, а потім використовують для запилення. Як наслідок, частота жаростійких генотипів у популяціях рослин, які отримали від запилення прогрітим пилком, суттєво збільшується. Спосіб здійснюють таким чином. Підбирають батьківські лінії, що контрастні за жаростійкістю. Проводять гібридизацію. Частину отриманих гібридів F 1 каструють. З іншої частини гібридів F1 збирають пилок, який прогрівають у термостаті при температурі 60±2 °C протягом 1-3 годин. Прогрітим пилком запилюють кастровані гібридні рослини. Оцінку ефективності пилкового добору проводять шляхом прогрівання насіння популяції F 2 у водяній бані при температурі 60±2 °C протягом 15±2 хвилин та його пророщування. Жаростійким є насіння, що проросло. Його відбирають для подальшої селекції. Приклад конкретного виконання. Для дослідження використовували гібриди F 1 соняшника культурного, які були отримані від схрещування різних щодо жаростійкості генотипів, - F1 "дихотомічне жилкування листка"  "xantha" та F1 "дихотомічне жилкування листка"  "обпалений лист" (всі батьківські зразки селекції Інституту олійних культур, м. Запоріжжя). У кожного гібриду F1 була проведена кастрація частини суцвіть. З інших суцвіть проводили збір пилку. Пилок збирали з 3-5 суцвіть, ретельно перемішували та розподіляли на 3 частини: одна контрольна та дві дослідні. У контролі проводили запилення суцвіть свіжозібраним пилком. У дослідних зразках пилок прогрівали в термостаті при температурі 60±2 °C. Одну з дослідних частин свіжозібраного пилку витримували у термостаті протягом 1 години, іншу - протягом 3 годин. Після цього прогрітий пилок використовували для запилення кастрованих суцвіть гібридів F1. У подальшому дослідні та контрольні популяції F 2 оцінювали за жаростійкістю на рівні насіння, з використанням способу прогрівання насіння у водяній бані при температурі 60±2 °C протягом 15±2 хвилин з подальшим його пророщуванням (Практикум по росту и устойчивости растений: учебное пособие / [Полевой В.В., Чиркова Т.В., Лутова Л.А. и др.]; Под ред. В.В. Полевого, Т.В. Чирковой. - СПб.: С.-Петерб. ун-т, 2001. - 212 с., С. 129-130). Дані стосовно ефективності пилкового добору за жаростійкістю, залежно від витримування пилку при підвищеній температурі з різною експозицією температурної обробки, наведені в таблиці. Таблиця Ефективність пилкового добору на жаростійкість у соняшника культурного № з/п Генотип 1 2 3 4 5 6 "дихотомічне жилкування листка"  "xantha" "дихотомічне жилкування листка"  "обпалений лист" Тривалість температурної обробки пилку гібридів F1, год. - (контроль) 1 3 - (контроль) 1 3 2 Схожість насіння популяції F2, % 6,5±0,84 29,4±1,58* 23,6±1,82* 3,5±0,62 4,7±0,70 18,7±1,6* UA 108818 C2 Продовження таблиці * - відмінності від контролю суттєві при р0,001. 5 10 15 20 25 Із таблиці видно, що при температурній обробці пилку гібрида "дихотомічне жилкування листка"  "xantha" протягом 1-ї та 3-ох годин, відсоток насіння, що проросло після обробки підвищеною температурою, значно вищий, ніж у контролі, де запилення проводили свіжозібраним пилком. У гібрида "дихотомічне жилкування листка"  "обпалений лист" пилковий добір на жаростійкість був ефективний лише при температурній обробці пилку протягом 3-ох годин. Отримані дані свідчать, що при прогріванні пилку при температурі 60±2 °C частота жаростійких генотипів у популяціях F2 значно вища, ніж у контролі. Залежно від комбінації схрещування, тривалість обробки може змінюватися в діапазоні 1-3 годин. Збільшення жаростійкості популяцій F2 після прогрівання пилку соняшника культурного зумовлено селективною елімінацією нестійких до підвищеної температури гаплоїдних генотипів. Така температура та тривалість обробки пилку соняшника культурного необхідні для досягнення позитивного результату. Зменшення температури та тривалості обробки пилку не забезпечить елімінацію нестійких гамет. Як видно з отриманих даних, навіть обробка пилку при 60 °C протягом 1 години в деяких генотипів не забезпечує добору жаростійких гамет, а, наприклад, у кукурудзи результат досягається при прогріванні пилку температурою 35 °C протягом 5-20 хвилин [Лях В.А. Эффективность микрогаметофитного отбора на устойчивость кукурузы к температурному фактору / В.А. Лях, А.И. Сорока // Сельхоз. биол. - 1993. - № 3. - С. 38-44.]. Збільшення температури та тривалості прогрівання пилку призводить до загибелі всіх або майже всіх, пилкових зернин. Запропонований спосіб відбору жаростійких генотипів соняшника культурного має високу ефективність. Він є простим, добре відтворюваним, не потребує вартісного спеціального обладнання та може бути використаний у селекції даної культури для пришвидшення селекційного процесу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 Спосіб відбору жаростійких генотипів соняшника культурного, який включає підбір контрастних за жаростійкістю батьківських ліній; отримання гібридів F 1; збір суміші пилку того ж самого генотипу; запилення гібридних рослин пилком; збір насіння популяції F 2; прогрівання насіння; його пророщування; відбір насіння, що проросло, який відрізняється тим, що додатково проводять кастрацію частини рослин; прогрівають зібраний пилок при температурі 60±2 C протягом 3 годин та запилюють ним кастровані гібридні рослини. 35 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3