Особливості використання хімічного мутагенезу при створенні вихідного матеріалу для селекції пшениці

Размещено на http://www.allbest.ru/

СЕЛЕКЦІЙНО-ГЕНЕТИЧНИЙ ІНСТИТУТ

УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК

УДК 633.11.”324”:631.528.62

Особливості використання хімічного мутагенезу при створенні вихідного матеріалу для селекції пшениці

06.01.05 - селекція і насінництво

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора сільськогосподарських наук

Васильківський Станіслав Петрович

Одеса 1999

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Білоцерківському державному аграрному університеті

Науковий консультант: доктор сільськогосподарських наук, професор, Заслужений діяч науки і техніки України Молоцький Михайло Якович, Білоцерківський державний аграрний університет, завідувач кафедри селекції і насінництва.

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор Пильнєв Валентин Михайлович, Одеський державний сільськогосподарський інститут, професор кафедри селекції, генетики і захисту рослин;

доктор сільськогосподарських наук, професор, Заслужений діяч науки і техніки України Алєксєєва Олена Семенівна, Подільська державна агротехнічна академія, завідуюча кафедрою рослинництва і селекції;

доктор біологічних наук, старший науковий співробітник Ларченко Катерина Андріївна, Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, провідний науковий співробітник відділу експериментального мутагенезу.

Провідна установа: Національний аграрний університет, м. Київ кафедра селекції, насінництва та фізіології рослин

Захист відбудеться “1”жовтня1999 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д. 41.363.01 Селекційно-генетичного інституту УААН за адресою: 270036, м. Одеса, Овідіопольська дорога, 3.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Селекційно-генетичного інституту УААН за адресою: 270036, м. Одеса, Овідіопольська дорога, 3.

Автореферат розісланий “19”серпня 1999 року

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, кандидат біологічних наук Станкевич А.О.

1. Загальна характеристика роботи

селекційний мутант модифікування

Актуальність теми. Ефективність селекційної роботи визначається багатьма факторами, однак проблема створення вихідного матеріалу в сучасній селекції виступає на перше місце. Вихідний матеріал є тією матеріальною базою, з використанням генетичного різноманіття якої селекціонери виводять нові сорти. У зв`язку з цим особливого значення набуває удосконалення методів індукованого мутагенезу, створення генетичних колекцій мутантів з детермінованими ознаками й властивостями, вивчення генетичного контролю продуктивності та розробка способів раціонального їх використання в селекції пшениці.

Зв`язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження по темі дисертаційної роботи є складовою частиною науково-дослідної тематики кафедри селекції та насінництва Білоцерківського державного аграрного університету (Державний реєстраційний номер 0197У018184).

Мета і задачі дослідження. Метою досліджень було теоретичне обгрунтування формотворчого процесу в озимої м`якої пшениці при хімічному мутагенезі, вдосконалення методів добору мутантів з генетично детермінованими ознаками, застосування повторного мутагенезу й міжмутантної та мутантно-сортової гібридизації для створення вихідного матеріалу з комплексом господарсько цінних ознак і властивостей. Для досягнення поставленої мети передбачалось вирішення таких задач:

- вивчити цитогенетичну й мутагенну дію алкілуючих ДНК сполук та можливість її модифікування з застосуванням пара-амінобензойної кислоти на селекційних сортах озимої пшениці;

- вивчити мутабільність селекційних сортів різного географічного походження за господарсько цінними ознаками;

- удосконалити методи добору селекційно цінних форм за окремими кількісними ознаками в поколіннях константних і генетично нестабільних мутантів;

- провести оцінку й добір індукованих мутантів за елементами продук-тивності колоса, стійкістю до борошнистої роси й бурої іржі, за окремими показниками якості зерна та врожайності;

- вивчити характер успадкування кількісних ознак і формотворчий процес у поколіннях міжмутантних і мутантно-сортових гібридів;

- створити генетично різноманітну колекцію мутантів з господарсько й селекційно цінними ознаками для подальшої селекційної роботи.

Наукова новизна одержаних результатів. Визначені особливості мінливості, успадкування й успадковуваності морфологічних, біологічних та господарсько цінних ознак і властивостей у мутантів озимої пшениці, індукованих хімічними мутагенами.

Обгрунтовані теоретичні основи й розроблені методи добору в поколіннях нестабільних мутантів (М3-М10) форм з генетично детерміно-ваними ознаками елементів продуктивності колоса та висоти стебла.

Доведено, що застосування повторної дії мутагенів на мутанти, вико-ристання міжмутантної та мутантно-сортової гібридизації дозволяє одер-жувати генотипи з комплексом господарсько цінних ознак і властивостей.

Показано, що в гібридних поколіннях, одержаних від схрещування константних мутантів між собою або з селекційними сортами й, особливо, з залученням нестабільних мутантів протікає надзвичайно багатий формо-творчий процес. Причому, ступінь прояву кількісних ознак у F1 може варіювати від депресії (hp -1) до наддомінування (hp +1), що зумовлює утворення в наступних поколіннях фенотипів з властивостями відсутніми в батьківських форм.

Отримані нові дані, які доказують можливість індукування й добору в селекційних сортів мутантних форм з підвищеним коефіцієнтом господарської ефективності фотосинтезу та вмістом протеїну й клейковини в зерні, та стійкості до хвороб.

Практичне значення одержаних результатів. Основні результати досліджень є внеском у розробку практичних методів селекції, а також експериментального мутагенезу, що сприяє подальшій його трансформації з теоретичних розробок у ефективний прикладний метод створення вихідного матеріалу.

Встановлено, що шляхом хімічного мутагенезу можна індукувати в селекційних сортів озимої пшениці суперкарлики (32-39 см), а також форми, які мають короткостеблість, підвищену кількість зерен (52-61 шт.) і масу зерна головного колоса (2.5-3.0 г), високий вміст протеїну (до 16 %) і клейковини (до 36 %), високу масу 1000 зерен (50-52 г), силу борошна (понад 280 од.а.), підвищену польову стійкість до борошнистої роси й бурої листкової іржі.

Доведено, що обробка насіння пара-амінобензойною кислотою в суміші з супермутагенами знижує частоту хромосомних аберацій у клітинах меристеми зародкових коренів, підвищує його польову схожість, що дає можливість застосовувати більш жорсткі концентрації мутагенів.

Створена колекція мутантів, яка використовується в науково-дослідній роботі кафедри селекції та насінництва БДАУ по вивченню генетики кіль-кісних ознак, характеру їх успадкування в міжмутантній та мутантно-сор-товій гібридизації та як навчальний матеріал у підготовці фахівців для аг-ропромислового комплексу. Узагальнені результати досліджень викорис-тані в підручниках з селекції й генетики, співавтором яких є дисертант.

Перспективні мутанти й міжмутантні гібриди включені у вищі етапи селекційного процесу кафедри, а також передані для подальшої роботи в Миронівський інститут пшениці УААН з метою випробування й підго-товки для передачі на Державне сортовипробування як нових сортів.

Особистий внесок здобувача. Дисертант особисто узагальнив результати вітчизняних та зарубіжних досліджень, вибрав напрям, визначив задачі й розробив програму дисертаційної роботи. Самостійно провів теоретичні та експериментальні польові дослідження, статистичну обробку експериментальних даних на ПК “ViewSonic 14 ЕS” і їх узагальнення. Приймав безпосередню участь у проведенні лабораторних досліджень та виробничому випробуванні мутантів. З представлених у дисертації матеріалів 89 % належить автору.

Апробація роботи. Результати досліджень, викладені в матеріалах дисертації, доповідалися й були схвалені на: Республіканській науково-практичній конференції “Наукове забезпечення агропромислового комплексу УРСР” (Біла Церква, 1990); щорічних Всесоюзних нарадах з використання хімічного мутагенезу в селекції, які організовував відділ хімічної генетики Інституту хімічної фізики АН СРСР (Москва, 1982- 1991рр.); V з`їзді Всесоюзного товариства генетиків і селекціонерів (Москва, 1987); VІ з`їзді генетиків та селекціонерів України (Полтава, 1992); Республіканській конференції “Экспериментальный мутагенез и его использование в селекции растений” (Чернигов, 1989); Міжнародному симпозіумі “Агроекологічні і економічні проблеми хімізації АПК України” (Умань, 1997); VІ Міжнародній науково-практичній конференції “Нетрадиционное растениеводство, экология и здоровье” (Алушта, 8-14 сентября 1997).

Публікації. За тематикою досліджень по дисертації опубліковано 32 статті в наукових журналах, збірниках наукових праць та матеріалах наукових конференцій, з них 21 у фахових, в тому числі 8 одноосібних.

Структура дисертації. Дисертація складається із вступу, шести розділів, висновків, списку використаної літератури, додатків. Роботу викладено на 280 сторінках стандартного друкованого тексту, вона містить 92 таблиці, 35 рисунків. Список використаних літературних джерел включає 432 найменування, в тому числі 58 латинським шрифтом.

2. Основний зміст

У першому розділі “Коротка історія і сучасний стан створення вихідного матеріалу методом хімічного мутагенезу в селекції озимої пшениці” подається аналіз стану вивченості генетичного контролю морфологічних ознак і механізмів продукційних процесів озимої пшениці та використання генетичних підходів створення вихідного матеріалу з детермінованими ознаками та властивостями. Узагальнені й виділені недостатньо вивчені питання хімічного мутагенезу, вирішення яких має важливе значення в збагаченні вихідного матеріалу для селекційно-генетичного поліпшення сортів озимої пшениці.

У другому розділі “Умови і методика проведення досліджень” описані місце, умови, матеріал і методи проведення досліджень.

Робота по створенню вихідного матеріалу методом хімічного мутагенезу виконувалася протягом 1981-1998 років в умовах дослідного поля Білоцерківського державного аграрного університету (БДАУ), лабораторіях вузу та Миронівського інституту пшениці УААН.

Дослідне поле розташоване на території учбово-дослідного господар-ства БДАУ. Грунти дослідного поля - чорноземи глибокі малогумусні вилуговані суглинкові, які характеризуються низькими фізичними властивостями, низькою проникністю і слабкою аерацією. Вміст гумусу коливається в межах 3-3.6 %. Загальний вміст азоту, що легко гідролізується, рухомих форм фосфору й калію коливається від низького до середнього. Гідролітична кислотність грунту (рН сольової витяжки) знаходиться в межах 5.9-6.7.

Погодні умови за роки проведення досліджень. У деякі роки спостерігалися відхилення від середніх багаторічних показників, що певною мірою впливало на формування урожаю і якості зерна, стійкість до вилягання та ураження хворобами, тобто були характерними для правобережної частини лісостепової зони України, детальний аналіз яких приведений у роботі.

Вивчали цитогенетичну і мутагенну дію восьми алкілуючих ДНК сполук: N-нітрозо-N-метилсечовина (НМС), N-нітрозо-N-етилсечовина (НЕС), N-нітрозодиметилсечовина (НДМС), диметилсульфат (ДМС), диетилсульфат (ДЕС), нітрозометилбіурет (НМБ), 1, 4-бісдіазоацетил-бутан (ДАБ), етиленімін (ЕІ). Як модифікатор цитогенетичної дії мутагенів вивчали пара-амінобензойну кислоту (ПАБК). Мутагени й ПАБК синтезовані у відділі хімічного мутагенезу Інституту хімічної фізики (Москва) і люб`язно надавалися нам для роботи завідуючим відділом Й.А. Рапопортом.

Мутагенну дію цих сполук вивчали на сортах вітчизняної й зарубіжної селекції та індукованих нами в цих сортів мутантах М3-М7. За період досліджень дії мутагенів піддавали понад 50 сортозразків, перелік яких приведений у дисертації. Зразки селекційних сортів вітчизняної й зару-біжної селекції для досліджень одержували з колекційного розсадника Миронівського інституту пшениці УААН.

Цитогенетичну активність мутагенів вивчали за частотою хромосом-них аберацій у клітинах меристеми зародкових коренів на тимчасових ацетокармінових препаратах у пізній анафазі й ранній телофазі.

Від сходів до дозрівання вели спостереження за рослинами М1. Облік змінених форм у М1 вели за кількістю рослин, а в М2 - змінених сімей.

Рослини з морфологічними змінами відбирали, проводили індивіду-альний біометричний аналіз і висівали для перевірки за потомством у М2 та наступних поколіннях. Решту рослин М1 збирали, проводили індивідуальний аналіз і висівали колоссями (головний колос), що гаран-тувало виключення механічного засмічення іншими формами.

У роботі з поколіннями константних мутантів застосовували індивідуальний добір за селекційно й господарсько цінними ознаками, у нестабільних - безперервний добір за методом педігрі в поєднанні з масовим відбором плюс-варіантів у третьому-дев`ятому поколіннях після виділення мутантної рослини.

Біометричні аналізи проводили за загальноприйнятими в кількісній генетиці методами по середньому зразку 20-30 рослин.

Оцінку польової стійкості мутантів до бурої іржі проводили за загальноприйнятою методикою за шкалою Т.Д. Страхова (М.Я. Молоцький, С.П. Васильківський, В.І. Князюк, 1995), ураження борош-нистою росою - за шкалою Е.Е. Гешеле (В.П. Омелюта та ін., 1986).

Площа облікових ділянок варіювала залежно від етапів роботи. У колекційному й селекційному розсадниках мутантів і гібридів вона визначалася кількістю насіння селекційного зразка. У старших М (F) поколіннях зі збільшенням кількості насіння облікова площа ділянок зростала від 1 м2 до 50 м2, а повторення - від 2 до 6.

Статистичну обробку даних проводили за методами описової статистики, кореляційного, дисперсійного аналізів (Рокицкий П.Ф., 1973,1974; Г.Ф. Лакин, 1990; Б.А. Доспехов, 1979) та ANOVA-MANOVA за програмою “Statistica”, версія 5.0, Windows-95 на персональному комп`ютері “ViewSonic 14 ES”.

У третьому розділі “Формотворчий процес при хімічному мутагенезі” подані результати досліджень цитогенетичної дії хімічних мутагенів на проростання насіння М0, ріст, розвиток, мутабільність рослин М1-М2 та формотворчого процесу й добору в поколіннях генетично нестабільних мутантів озимої пшениці.

Супермутагени характеризуються різноманітністю своєї дії на клітини рослин. Багатьом з них властива досить виражена цитотоксична дія. Механізм цитотоксичного ефекту відображає широкий розмах взаємодії хімічних агентів, здатних вступати в реакцію як з генним матеріалом, так і з цитоплазматичними ферментами. Отже, токсична дія мутагенів може бути причиною структурних пошкоджень хромосом або інактивації життєво важливих ферментів, що пригнічує ріст зародкових корінчиків. Їх довжина варіювала у всіх сортів залежно від дози мутагена.

Спостерігалася пряма залежність: з підвищенням концентрації мутагена зменшувалася довжина зародкових корінчиків. Усі мутагени в концентрації 0.05 % спричиняли її зниження в усіх сортів. Однак, дія одного й того ж мутагена неоднаково проявлялася на різних генотипах. НЕС у концентрації 0.0125 % у всіх сортів проявляла стимулюючу дію на довжину зародкових корінчиків, яка достовірно перевищувала контроль.

Усі мутагени в концентрації 0.05 і 0.025 % у всіх сортів знижували польову схожість насіння порівняно з контролем і навіть спричинювали повну його загибель. Встановлена чітка залежність: з підвищенням концентрації мутагена знижується польова схожість насіння. Хоча іноді ця тенденція (залежно від генотипу сорту) порушується так, що при вищій концентрації (0.05%) польова схожість буває вищою, ніж при 0.025%. НДМС, ДМС, ДЕС, НМБ і ДАБ в 0.05 %-ній концентрації діють дещо м`якше порівняно з нітрозометилсечовиною та етиленіміном.

Мутація виникає внаслідок взаємодії мутагена з генетичним матеріалом клітини. На шляху до цього контакту мутаген вмішується в метаболічний баланс і може спричиняти різноманітні порушення внутрішньоклітинної рівноваги та ураження ділянок генома. Тому перші процеси, що протікають безпосередньо після замочування насіння в розчині мутагена спричиняють пошкодження на клітинному рівні й порушення структури хромосом.

За частотою хромосомних аберацій ми вивчали дію шести мутагенів на п`яти сортах. Мутагени порушують хромосомний апарат і нормальне протікання мітозу в клітинах зародкових корінчиків. Частота порушень залежить від концентрації мутагена. Для всіх мутагенів і сортів виявлена пряма залежність: з підвищенням концентрації мутагена зростає частота хромосомних аберацій.

Найвищу активність за дією на мітотичний апарат клітини серед мутагенів, які ми вивчали, проявляли НМС і ЕІ.

Аналіз графіків (рис. 1) приводить до висновку, що активність мутагенів проявляється неоднаково на різних генотипах.

Встановлено (Рапопорт И.А., Васильева С.В., Давниченко Л.С., 1979), що ПАБК підвищує репараційний процес у мікроорганізмів і активує ферменти. Виходячи з універсальності механізмів репарації ДНК, ми допускали, що ця властивість може проявлятися і на вищих організмах. Тоді застосування ПАБК з мутагенами можна використовувати для підви-щення польової схожості насіння в рік його обробки мутагенами. У резу-льтаті цього експерименту, ми вперше виявили модифікуючу дію ПАБК пошкоджень хромосом, зумовлених дією мутагенів у клітинах пшениці.

Так, частота хромосомних аберацій у клітинах меристеми зародкових корінчиків для всіх мутагенів і сортів була нижчою на 7-12 % порівняно з варіантами без застосування ПАБК. Однак зменшення кількості структурних порушень хромосом не призвело до значного підвищення польової схожості насіння. А насіння трьох сортів, оброблене ЕІ і ПАБК при 8.6-16.8 % хромосомних аберацій, взагалі не зійшло.

Отже, зниження польової схожості насіння не є наслідком генетичної загибелі, спричиненої лише абераціями хромосом. Наймовірніше загибель паростків спричиняється як генетичним, так і негенетичним механізмом, який зумовлюється головним чином блокуванням життєво важливих ферментів токсичними продуктами розпаду мутагенів.

Аналіз результатів дії хімічних мутагенів на ступінь прояву кількісних ознак (висота стебла, довжина, кількість колосків і зерен головного колоса) у рослин М1 різних сортів показує, що у високих дозах вони зумовлюють від`ємні, а в слабких - майже завжди індукують позитивні модифікації. Однак поява дискретних якісних ознак (остистість-безостість, червоне-біле забарвлення колоса), хоча й з дуже низькою частотою, які можна розглядати як прості менделюючі, вказує на можливість виникнення мутацій у рослин у М1. Це дає підстави стверджувати, що мутаційні зміни можуть виникати в генах з малим кількісним ефектом, які утворюють полігенні системи. Через те, що кількісні ознаки (довжина стебла і колоса та ін.), що детермінуються полігенно, утворюють безперервний ряд мінливості, то мутаційні зміни окремих полігенів у цій системі можуть маскуватися модифікаціями.

Мутагени, що належать до класу алкілуючих ДНК сполук проявляли неоднакову цитогенетичну й фізіологічну дію як на початкових етапах росту й розвитку, так і на формування кількісних ознак елементів продуктивності рослин озимої пшениці в М1.

Аналіз рослин М1 дає підстави стверджувати, що кількість особин з чітко вираженими змінами фенотипу в значній мірі залежить від генотипу сорту й мутагена. У більшості сортів у М1 для всіх мутагенів і концентрацій змінені рослини не зустрічалися або їх кількість була незначною (0.3-0.8 %).

У більшості рослин, відібраних у М1 за нетиповим для вихідного сорту фенотипом, зміни стосувалися морфології колосу: остистість та напівостистість у lutescens, безостість і напівостистість у erythrospermum, підвищена щільність колоса, скверхедність, компактоїдність, субкомпак-тоїдність, спельтоїдність, опушення колоскових лусок та ін.

У гексаплоїдних видів пшениці встановлені випадки залежності ознаки від дози гена. Тобто при кумулятивній дії ступінь прояву ознаки посилюється зі збільшенням дози гена (аааА ааАА аААА АААА). Очевидно, що характер фенотипового розщеплення мутантів, які несуть різну кількість домінантних алелей, буде відбуватися по різному.

Напівостисті мутанти появляються в М1 частіше порівняно з іншими змінами морфологічних ознак колосу, але в 91.6 % випадків дають розщеплення в М2 і 77.1 % - у М3, що вказує на їх гетерозиготність. Однак, зустрічаються відхилення від звичайного моногібридного розщеплення. На наш погляд це пояснюється реверсією мутантного гена-інгібитора остистості з рецесивного стану в домінантний.

Морфологічні ознаки колосу нас цікавили головним чином як маркери для виявлення мутацій. Однак головна наша мета полягала в одержанні мутацій з господарсько корисними ознаками, тому при відборі мутантів ми користувалися і кількісними ознаками: висота стебла, число й маса зерна головного колоса, тривалість вегетаційного періоду, зимостійкість, стійкість до хвороб, вилягання та ін. Користуючись комплексом названих ознак, подавляючу більшість мутантів відбирали в М2-М3. У другому й третьому поколіннях появлялися як домінантні, так і рецесивні мутації. Переважно це були пізньостиглі форми, низько- й високорослі, скверхедні, напівостисті, з вищою й нижчою озерненістю та продуктивністю колосу порівняно з вихідними сортами. У наступних поколіннях оцінювали їх за господарсько цінними ознаками й властивостями. Кращі константні мутантні лінії включали в селекційний розсадник. Мутації, що змінюють довжину стебла, спостерігаються часто. У наших дослідах мутанти М2 і М3 з меншою або більшою висотою стебла, ніж у вихідних сортів, зустрічалися з частотою 15.9-86.8 % (табл. 1). Мутанти, відібрані в М1-М2 за морфологічними ознаками, що різнилися від вихідних сортів, давали розщеплення. Тобто, як правило, вони були гетерозиготними за маркерними ознаками. Тому в наступних мутантних поколіннях ми вели добір за методом педігрі. Так, у розсаднику вихідного матеріалу в 1985 р. вивчалося 165 ліній М3, з яких 73.3 % достовірно відрізнялися від вихідних сортів за висотою стебла. Вихідні сорти (Миронівська 25, Киянка й Поліська 70) належать до групи середньорослих (96-110 см). Із 165 ліній 44 мали таку ж висоту стебла як вихідні сорти, 23 були високорослими (111 см), 86 належали до групи низькорослих (81-95 см) і лише 12 - до напівкарликів (66-80 см). Як в 1985, так і в 1986 році в розсаднику вихідного матеріалу серед мутантних ліній не виявлено жодного карлика (табл.1). У 1986 р. у розсаднику вихідного матеріалу вивчались лінії, одержані з середньорослих сортів Безоста 1, Білоцерківська 18 і Білоцерківська 47.

Таблиця 1 Розподіл мутантів за висотою стебла в розсаднику вихідного матеріалу

Вихідні сорти, мутанти	Вивчалось ліній, шт.	*Висота стебла, см	% мутацій за висотою стебла
		51-65	66-80	81-95	96-110	111
1985 р.
Мутанти М3	165		12	86	44	23	73.3
Вихідні сорти	3				3		-
1986 р.
Мутанти М2	22		5	9	7	1	68.2
Мутанти М3	76		27	39	10		86.8
Вихідні сорти	3				3		-
1987 р.
Мутанти М3	122	8	19	36	30	29	30.3
Вихідні сорти	8		2	1	5		-
1988 р.
Мутанти М2	33	7	11	6	5	4	33.3
Мутанти М3	27	5	13	4	2	3	18.5
Вихідні сорти	7		1	4	2		-
1990 р.
Мутанти М2	57	12	21	14	7	3	26.3
Мутанти М3	69	7	39	15	4	4	15.9
Вихідні сорти	13		2	9	2

*Класифікація за висотою стебла приведена у відповідності з "Международным классификатором СЭВ рода Triticum L." Л., 1984.- 84 с.

У наступні роки (1987, 1988, 1990) вивчалося від 8 до 19 ліній, які за висотою стебла (до 65 см) належали до карликів. Слід відмітити, що за цим показником розширився набір вихідних сортів, з яких індуковані ці мутанти. Вони представлені напівкарликами, низько- і середньорослими. Серед вихідних сортів 1987, 1988 і 1990 років є одержані нами мутанти М3-М7, насіння яких повторно піддавали дії мутагенів.

Отже, застосування хімічних мутагенів дає можливість індукувати широкий спектр мутацій за висотою стебла. Взаємодіючи з генетичним матеріалом сортів, мутагени перетворюють їх в гетерогенні популяції, з яких можна відібрати форми за цінними селекційними й господарськими ознаками.

Біометричний аналіз відібраних мутантних рослин і їх потомств показав, що значна кількість мутацій виникала й проявлялася у вигляді фенотипових змін форми й довжини колоса, числа колосків у колосі та довжини стебла.

Висота стебла в пшениці контролюється складною генетичною системою, до складу якої входять специфічні й неспецифічні рецесивні й домінантні олігогени, полігени з малими ефектами.

За всі роки досліджень ми не виявили жодної мутантної рослини з середньощільним колосом завдовжки понад 15.5 см. У більшості мутації, що змінювали довжину колосу належали до компактоїдів або спельтоїдів. Компактоїди підвищували щільність і вкорочували його довжину. Спельтоїдні мутанти часто мали дуже довгий колос (до 17 см), але були високорослими (понад 120 см), схильними до вилягання, а тому вибраковувалися.

Отже, у роботі з мутантами довжина колосу може використовуватися лише як додатковий показник для добору після їх оцінки за іншими селекційно цінними ознаками.

Маса зерна з колосу є важливим елементом продуктивності, який обов`язково враховується при розробці моделі сорту. Порівняно з вихідними сортами мутантні лінії М3 за масою зерна з колосу розподілялися по-різному. Кількість ліній з масою зерна з колосу понад 2.0 г, що переважає вихідні сорти на 50 % і більше, була незначною і коливалася в межах 5.5-30.2 %.

У вихідних сортів вітчизняної селекції, що належать до лісостепової південної (української) екологічної групи більше одержано мутантних ліній з масою зерна з колосу понад 2.0 г, ніж у сортів іноземної селекції, неадаптованих до умов даної зони.

При вивченні мутацій ми зустрічали випадки, коли мутанти, виділені в М1, залишалися за зміненою ознакою константними в наступних поколіннях, а також виділені в М1, М2 або М3 форми в наступних поколіннях давали розщеплення, в якому відмічалося як співпадання, так і відхилення чисельних співвідношень від теоретично очікуваного.

Певний період ми вибраковували такі форми, тому що головною метою на цьому етапі роботи було виділення, за найкоротший термін, мутантів з господарсько цінними ознаками, які б стійко зберігалися в наступних поколіннях. Однак, особливу увагу привертали випадки фенотипового розщеплення в наступних поколіннях окремих мутантів, відібраних в М2, з появою ознак, що суперечили теоретично очікуваним. Тому як маркерами ми користувалися таксономічними ознаками різновидностей м`якої пшениці - наявність або відсутність опушення колоскових лусок, остюків та забарвлення колоскових лусок, які складають менделюючі альтернативні ознаки.

Хімічні мутагени можуть спричиняти генетичну нестабільність мутантів, яка супроводжується розщепленням протягом багатьох поколінь (ми простежили до М10), що значно подовжує й ускладнює відбір константних генотипів, однак це може окупитися одержанням селекційно цінних форм.

Внаслідок розщеплення в поколіннях генетично нестабільних мутантів протікає багатий формотворчий процес з появою рослин з новими морфологічними ознаками й властивостями, яких не мали вихідні сорти. Приводимо результати детального аналізу одного з таких випадків (рис.2).

Застосовуючи безперервний добір за методом педігрі, у поколіннях нестабільних мутантів, нами відібрані рецесивний карлик М-432/5 з висотою стебла 34 см (рис. 2), середньорослі - М-152/5-1, М-152/5-2, і низькорослі - М-419/1-2-1, М-419/1-2-6, М-419/1-2-9 і М-419/1-2-15 з високою озерненістю (3.0-3.25 зерен у колоску і 52.4-61.2 - у колосі) та високою масою зерна з колосу (2.6-3.1г), які становлять практичний інтерес.

У четвертому розділі приводяться результати добору мутантів озимої пшениці за елементами продуктивності колосу. Елементи структури урожаю піддаються кількісному й якісному аналізу й певною мірою відоб-ражають ступінь їх генетичної детермінації. За результатами статистич-ного аналізу виділяли кращі форми й включали в наступний етап селекції.

Кількість колосків у колосі є одним з важливих елементів продуктивності колосу, хоча погляди на можливість добору в гібридних поколіннях за цим показником на ранніх етапах селекційного процесу досить суперечливі.

У вивченій нами літературі з індукованого мутагенезу, не зустрічалося детального аналізу ефективності добору індукованих мутантів озимої пшениці за числом колосків у колосі. Дослідники, як правило, порівнювали за цим показником вихідні сорти й мутанти в перший рік їх виявлення, і за рідким виключенням, у другому-третьому поколіннях після добору. Нами проведений статистичний аналіз і оцінка мутантів п`ятого-одинадцятого покоління за числом колосків головного колосу.

Середня багаторічна кількість колосків головного колосу в усіх мутантів коливалася в межах 16.1-20.3 шт. Частка мінливості, зумовлена генотипом (h2), у загальному варіюванні числа колосків у колосі в мутантів (у всіх вихідних сортів) коливалася від 0.4 % до 45.0 %.

Із усієї кількості мутантів, що включалися у селекційний розсадник, лише в трьох, М-42/2, М-153/5-1 і М-153/5-2, досягнуто незначне селекційне зрушення (R), яке становило 0.9, 1.1 і 1.4 колоски відповідно.

Кількість зерен головного колоса у вихідних сортів коливалася в межах 35.5-36.9 шт. У середньому за 7-11 років 5 мутантів (180, 159/1, 313/4, 153/5-1 і 153/5-2) з високим рівнем достовірності переважали вихідний сорт Безоста 1 за кількістю зерен головного колосу.

Особливий інтерес за цим показником становлять мутанти 153/5-1 і 153/5-2. Середня за 7 років кількість зерен у головному колосі в них на 25.1-25.7 % перевищує вихідний сорт Безосту 1, у якої цей показник становить 1.95, а в М-153/5-2 і М-153/5-1 - 2.06 і 2.1 штук відповідно. Ці мутанти, як константні форми, відібрані в 1990 р. у сьомому поколінні нестабільного крупноколосого мутанта, виділеного в М2 (1985 р.) із сорту Безоста 1.

У всіх вихідних сортів (за виключенням Поліської 70) індуковані мутанти мали більшу кількість зерен у головному колосі завдяки підвищенню їх числа в одному колоску.

Коефіцієнт успадковуваності кількості зерен головного колосу в мутантних ліній і вихідних сортів вищий ніж за числом колосків. Якщо доля генотипу у фенотиповому прояві кількості колосків у колосі в усіх мутантних лініях коливалася в межах 0.4-45.0 %, то за числом зерен вона становила 14.3-89.4 %. Отже, вищий коефіцієнт успадковуваності (h2 = 0.143-0.894) кількості зерен у колосі може дати позитивні результати при доборі мутантів за цією ознакою.

Маса зерна головного колосу у вихідних сортів коливалася від 1.14 г (Безоста 1) до 1.51 г (Киянка), а коефіцієнт варіації - від 10.4 % (Донська напівкарликова) до 20.7 (Поліська 70). У мутантів, які за комплексом гос-подарських і селекційно цінних ознак залишені як перспективні, середня багаторічна маса зерна головного колоса варіювала від 1.45 г у М-260/6 до 2.04г у М-153/5-1. Найбільшу кількість мутантів, що переважають вихідні сорти за масою зерна головного колосу індуковано у Безостої 1.

Приведені дані свідчать про можливість індукування й добору мутантів з вищою масою зерна головного колосу в селекційних сортів. Однак, величина коефіцієнта успадковуваності в групах “вихідний сорт - мутантні лінії” варіює в широких межах: від h2 = 0.02 до h2 = 0.664.

Масу зерна головного колосу, у певній мірі, можна розглядати як комплексний показник, який зумовлюється одночасно масою однієї зернівки й загальною їх кількістю в колосі.

Мутації в полігенних ознаках, до яких належать довжина колосу, кількість колосків і зерен, маса зерна головного колосу, створюють гетерогенність у мутантних поколіннях, тому часто потомство індивідуально відібраної мутантної рослини дає не лінії, а популяції за цими ознаками. Ступінь мінливості кількісних ознак, зумовлена генотипом у таких популяціях, залежить від того, скількох полігенів торкнулися мутації. Тому в одних мутантів одноразовим добором можуть бути виділені гомозиготні форми, і подальший добір за фенотипом неефективний, в інших - гетерозиготність зберігається в кількох поколіннях і багаторазовий масовий добір у М3-М5 плюс-варіантів дає позитивні результати. Ефективність відбору за цими ознаками залежить від її загальної мінливості й ступеня генетичної детермінації.

Стійкість до хвороб. Щорічно мутантні лінії з розсаднику вихідного матеріалу, після жорсткого вибраковування, включали в селекційний розсадник для вивчення за комплексом селекційно цінних ознак, у тому числі й стійкістю до борошнистої роси (erysiphe graminis DC) i бурої іржі (Puccinia rekondita f.sp.tritici Rob.ex.Desm.).

Програмою досліджень не передбачалося вивчення генетики імунітету, застосування провокаційних фонів та ідентифікації рас патогенів. Тому оцінювали селекційний матеріал і вихідні сорти за польовою стійкістю.

У селекційних розсадниках 1985-1991 рр. вивчено 510 мутантних ліній, з яких 392 індуковано з сортів вітчизняної й зарубіжної селекції та 118 - з власних мутантів при повторній їх обробці розчинами хімічних мутагенів.

З 392 ліній 34.7 % переважали вихідні сорти за стійкістю до борошнис-тої роси та 12.0% мали вищу польову стійкість до бурої листкової іржі.

При повторній обробці мутантів вдалося виділити форми з нижчою сприйнятливістю, ніж вихідні лінії. Кількість ліній з підвищеною польовою стійкістю до бурої іржі коливалась від 0.0 % до 15.8 % залежно від вихідного матеріалу.

При оцінюванні селекційного матеріалу за стійкістю до хвороб важливо виявити й відібрати форми, які б довгий час зберігали стійкість. Мутант 180 відібраний у М1 у 1984 р. як такий, що не уражувався бурою листковою іржею, зберігав стійкість до цієї хвороби протягом 1985- 1989 рр., а ураження борошнистою росою зросло лише з 0.8 в 1986 р. до 1.54-1.2 бала в 1987-1989 рр.

У результаті повторної обробки мутагенами ліній 159/1 і 42/2 нам вдалося виділити з них форми 313/4, 260/6 і 320/1, які мають слабке ураження, або слабку сприйнятливість до борошнистої роси.

Генетична мінливість спричинена дією хімічних мутагенів, утворює значну різноманітність форм за стійкістю до хвороб у селекційних сортів і мутантів за їх повторної обробками мутагенами. Також встановлено, що з вищою результативністю можна виділити цінні за стійкістю до хвороб мутанти, індуковані в селекційних сортів, що належать до екологічного типу характерного для зони, де ведеться селекційна робота.

Мутації біохімічних показників якості зерна. Вміст білка, клейковини та її якості генетично детерміновані, хоча в значній мірі варіюють залежно від умов вирощування. Очевидно, що кожний простий білок є безпосереднім продуктом функціонування структурного гена.

Встановлено, що різниця за вмістом протеїну між М-42/2 і вихідним сортом Іллічівка не істотна. Хоча за мінімальним і максимальним показниками вмісту сирого білка цей мутант має певні переваги. Сорт Іллічівка за вмістом білка в зерні достовірно поступається мутанту 320/1, який одержаний шляхом повторної обробки М-42/2 0.05 %-ним розчином НДМС у 1987 р.

Рисунок 3 (як один із прикладів) наглядно підтверджує можливість індукування мутацій, що змінюють генетичну систему контролю біохімічних реакцій біосинтезу в клітинах і накопичення запасних білків у зерні селекційних сортів.

Цілком очевидно, що відмінності між цими сортозразками за вмістом сирого білка, у певній мірі, зумовлені генотипом. Результати дисперсій-ного аналізу показують, що в цій групі сортозразків (Іллічівка, М-42/2, М-320/1) варіювання вмісту протеїну в зерні зумовлене в більшій мірі умовами року. Паратипова варіанса (п2) значно перевищує генотипову (r2), тому частка варіювання вмісту сирого білка в зерні, зумовлена гено-типом (h2), становить лише 11.5 %. Малий селекційний диференціал (S) і низький коефіцієнт успадковуваності (h2) зумовлюють, у даному випадку, незначне генетичне поліпшення за вмістом білка (R = S . h2). Так, у М-42/2 R = 0.06 %, М-320/1 - R = 0.1 % відносно вихідного сорту Іллічівка.

Серед мутантів, індукованих із сорту Поліська 70, лише один (М-75/2) за вмістом протеїну (14.90.3 %) в середньому за 9 років достовірно перевищував вихідний сорт. Селекційний диференціал (S) за вмістом сирого білка в зерні мутантної лінії 75/2 порівняно з вихідним сортом Поліська 70 становить 1.1 %, а селекційне зрушення - 0.41 %.

Приведені вище результати наших досліджень переконливо показують можливості зміни вмісту запасних білків у зерні селекційних сортів озимої пшениці методом хімічного мутагенезу. Розглядаючи клітину, рослину, сорт як відкриту біологічну систему, можна константувати, що кількісний і якісний склад білків буде змінюватися залежно від умов середовища. Через те, що їх синтез детермінується генами, то розмах мінливості визначається нормою реакції генотипу сорту чи мутантної лінії. Цим ми пояснюємо варіабельність вмісту білка в зерні вихідних сортів і мутантів залежно від умов року.

Пряма дія хімічних мутагенів через порушення комплементарних зв`язків у результаті заміщень і непряма, пов`язана з помилками репарацій в молекулі ДНК, спричинює мутації, які змінюють перебіг біохімічних реакцій синтезу й накопичення білка в зерні.

Виходячи з існування множинного алелізму генів запасних білків у пшениці, можна стверджувати, що мутації в поодиноких структурних генах у більшості одержаних нами мутантів мало змінювали вміст запасних білків у зерні. Отже, результативність добору біохімічних мутацій підвищиться лише при обов`язковому визначенні вмісту білка в зерні кожної індивідуально відібраної мутантної рослини. За оцінки мутантів за вмістом білка, починаючи з контрольного розсадника, втрачається якась кількість цінних мутацій тому, що вони вибраковуються за іншими ознаками, які знаходяться у зворотному кореляційному зв`язку з кількістю білка, ще до проведення біохімічних аналізів.

Зниження вмісту білка в наступних поколіннях після добору, що спостерігалося в мутантів 132/2, 79/2, 142/4, 160, ми пояснюємо явищем гетерозиготності генів, спричиненої мутацією, що може зумовлювати ефект гетерозису, який знижувався з підвищенням гомозиготності.

Вміст клейковини в зерні вихідних сортів і мутантів варіює по роках від незначного (V = 5.1 %) до середнього (V = 13.5 %).

Мутанти одержані із сорту Поліська 70 мали вищий середній багаторічний вміст клейковини відповідно від 26.6 до 29.8 %, проти 25.5 % у вихідного сорту. За вмістом клейковини М-75/2 ні разу не поступався Поліській 70 впродовж дев`яти років порівняння в однакових умовах.

Результати дисперсійного аналізу показують, що різниця за вмістом клейковини в групі мутантів, одержаних із сорту Поліська 70, підтверджу-ється на високому рівні достовірності. У загальному варіюванні вмісту клейковини по роках у цій групі ліній 49.4 % зумовлено генотипом. Отже, у сорту з низьким вмістом клейковини вдалося індукувати мутації, що змінили перебіг біохімічних реакцій утворення і накопичення клейковин-них білків і виділити форми з підвищеним її вмістом. Селекційне зрушен-ня за вмістом клейковини у М-75/2 становить 2.1 %.

Мінімальний вміст клейковини за 5 років у М-320/1 становив 27.0 % проти 23.4 % в Іллічівки і 24.6 % у М-42/2, максимальний - 36.0 % проти 29.4 і 31.6 % у вихідних генотипів відповідно. Селекційне зрушення чітко видно на рисунку 4. Порівняно з вихідним сортом Іллічівка в мутанта 320/1 вміст клейковини зріс на 5 %.

Результати дисперсійного аналізу підтверджують різницю за вмістом клейковини між вихідним сортом і мутантами при Р = 0.95. Генотипова варіанса (2r) вмісту клейковини в даній групі (вихідний сорт-мутантні лінії) становить 3.8, а коефіцієнт успадковуваності (h2) - 0.355. Генетичне поліпшення (R = S . h2) за вмістом клейковини у М-320/1 становить 1.8 %.

Отже, достовірне підвищення вмісту клейковини в мутантів 75/2, 320/1, 79/1 у результаті добору індукованих мутацій дає нам підстави стверджувати, що хімічний мутагенез є ефективним методом розширення генетичного різноманіття в селекційних сортів за вмістом клейковини.

На підставі аналізу одержаних результатів можна стверджувати, що дією хімічних мутагенів у будь-якого селекційного сорту можливо індукувати мутації, що змінюють перебіг біохімічних реакцій синтезу й накопичення запасних білків у зерні пшениці.

Виділено мутантні лінії з вищим показником скловидності (М-75/2, М-180 і М-313/4), вмістом білка (М-75/2, М-320/1, М-180, М-159/1 і М-260/6) та клейковини (М-75/2, М-105/5, М-320/1) порівняно з вихідними сортами. За середнім трьохрічним показником сили борошна відповідають вимогам сильних пшениць мутанти 320/1, 313/4 і 260/6.

Повторною обробкою мутагенами насіння мутантних ліній (М-42/2 і М-159/1) індуковано мутації з вищим вмістом білка, клейковини та кращою силою борошна (М-320/1 і М-313/4, М-260/6 відповідно).

У п`ятому розділі “Використання мутантів у гібридизації” приведені результати вивчення характеру розщеплення за менделюючими ознаками у гібридів F2, одержаних за схрещування константних і генетично нестабільних мутантів, успадкування кількісних ознак у міжмутантних і мутантно-сортових гібридів та оцінка й добір гібридів за врожайністю, та іншими господарсько цінними ознаками.

Для вивчення формотворчого процесу при залученні до гібридизації мутантів, ми проводили схрещування за схемами: сорт х мутант, мутант х сорт і мутант х мутант. При аналізі в гібридних поколіннях за фенотипом як маркерами користувалися ознаками різновидностей, морфологічними сортовими ознаками, які в гібридологічному аналізі ведуть себе як прості менделюючі.

Так, при схрещуванні компонентів, що належать до різновидностей erythrospermum i lutescens ми маємо справу з міжалельною взаємодією генів: рецесивність і домінантність. Остистість (erythrospermum), як рецесивну ознаку, можна позначити аа, безостість (lutescens) - AA або Аа. Гомозиготність за домінантними ознаками в мутантів, які залучали до гібридизації, перевіряли, як мінімум, протягом трьох поколінь методом пересіву й аналізу одержаного потомства. Якщо схрещували мутант М2-М3, що мав домінантну маркерну ознаку, то другим компонентом використовували селекційний сорт або мутант з рецесивними алелями. У таких комбінаціях про гомо- чи гетерозиготність мутанта судили по F1.

Схрещування форм, що належать до різновидностей ferrugineum i lutescens, можна розглядати як дигібридне. Таке схрещування у F2 давало чотири групи фенотипів, що також співпадає з теоретично очікуваним.

Лише одна комбінація (М-419/1 х М-260/6) з 29 в F2-F6 давала фенотипи, поява яких суперечить теоретично очікуваним (рис. 5). Генетично нестабільний мутант 419 як і М-260/6 належить до різновидності erythrospermum. Рослини F1 в 1992 р. мали ознаки цієї ж різновидності. У F2 серед рослин erythrospermum виділена одна рослина lutescens, насіння (97 шт.) від якої висіяно для аналізу в F3. В 1994 р. в F3 одержано дві групи фенотипів: lutescens i erythrospermum, що цілком співпадає з теоретично можливим, якщо вихідна рослина була гетерозиготною (Аа). Однак порівняння кількісного співвідношення рослин двох фенотипів за критерієм 2 вказує на відхилення від теоретично очікуваного 3:1 (рис. 5). На перший погляд цю невідповідність можна було б пояснити випадковою загибеллю рослин, що зумовило порушення співвідношення 3:1. З іншого боку можна допустити, що це порушення спричинено зміною або відсутністю алельних генів внаслідок чого в гібридів F1 протікає нетиповий кросинговер при формуванні гамет. Тому в певної частини гамет може бути порушений генний баланс, що відповідно супроводжується зниженням життєздатності й навіть загибеллю якоїсь кількості гамет. Це може спричинити зміну співвід-ношення фенотипів при розщепленні гібридів. Однак результати аналізу F3-F6 дають підстави стверджувати, що поява рослин з новими системними ознаками, яких не мали батьківські форми спричинена генетичною нестабільністю мутанта 419/1. Так, в F3 у потомстві erythrospermum виявлено 3 рослини різновидності caesium, в F4 у lutescens - barbarossa, ferrugineum i milturum, у erythrospermum - hostianum. В F5 у потомстві різновидності barbarossa виявлені рослини milturum, у ferrugineum - pseudocaesium.

Залучення до гібридизації генетично нестабільних мутантів, навіть за простими менделюючими ознаками, зумовлює значний формотворчий процес.

У гібридних поколіннях формуються ознаки, поява яких неможлива при звичайній міжсортовій гібридизації та з залученням стабілізованих мутантів.

Для вивчення характеру успадкування висоти стебла та елементів продуктивності колосу в мутантно-сортових і міжмутантних гібридів користувалися показником ступеня домінантності (hp).

По 29 гібридних комбінаціях F1 показник домінантності за кожною кількісною ознакою варіював від hp -1 до hp + 1 (табл. 2).

Таблиця 2 Розподіл (%) мутантно-сортових і міжмутантних гібридів F1 озимої пшениці за величиною hp (1989-1997 рр.)

Кількісні ознаки	hp -1 (депресія)	-1 hp -0.5 (від`ємне домінування)	-0.5 hp +0.5 (проміжне успадкування)	+0.5 hp +1 (позитивне домінування)	hp +1 (гетерозис)
F1
Висота стебла	34.5	20.7	20.7	10.3	13.8
Довжина гол. колосу	17.2	20.7	24.2	31.0	27.6
Кількість колосків гол. колосу	17.2	10.3	24.1	27.6	20.7
Кількість зерен гол. колосу	17.2	13.8	20.7	13.8	34.5
Маса зерна гол. колосу	10.3	7.0	31.0	20.7	31.0

Наведені дані свідчать про те, що характер генетичної детермінації довжини стебла та елементів продуктивності колосу досить складний і супроводжується всіма відомими діями й взаємодіями генів. Причому ступінь домінантності (hp) ознаки може змінюватися залежно від генотипової особливості компонентів схрещування.

Успадкування кількісних ознак, які детермінуються полігенно, має дуже складну природу. Тому показник ступеня домінантності (hp) вказує лише на певну тенденцію успадкування тієї чи іншої господарсько цінної ознаки в конкретних комбінаціях схрещування. Через те, що у F2 і наступних поколіннях розщеплення за полігенними ознаками утворює не дискретні, а безперервні ряди (закон нормального розподілу), то для ефективного добору цінних генотипів лише показника домінантності недостатньо. За hp, у певній мірі, можна судити про комбінаційну здатність компонентів схрещування. Однак прогнозувати результатив-ність добору за цим показником практично неможливо. Тому при вивченні селекційної цінності мутантів як компонентів для гібридизації ми користувалися й іншими генетико-статистичними показниками компонентів продуктивності.

У групі неповних реципрокних гібридів F1 визначали коефіцієнт успадковуваності (h2) висоти стебла й структурних елементів продуктив-ності колосу.

Практично в усіх гібридних комбінаціях (мутант х мутант, сорт х мутант, мутант х сорт) нам удалося виділити лінії, які за висотою стебла належать до карликів (65-70 см) і напівкарликів (75-90 см).

Штучний добір у гібридній популяції діє не на окремі ознаки й гени, а на цілісний фенотип. Тому добір за одним із елементів продуктивності неминуче зумовлює зміни всіх ознак, які дають свій внесок у ступінь прояву головної, або суперознаки.

У всіх мутантно-сортових, міжмутантних гібридів і їх батьківських форм вивчали кореляційні зв`язки між елементами структури головного колосу (довжина, кількість колосків і зерен, маса зерна) та масою зерна й цими елементами. Аналіз їх показує, що маса зерна головного колосу має позитивний кореляційний зв`язок з довжиною, кількістю колосків та зерен головного колосу.

Маса зерна головного колосу найтісніше корелює з кількістю зерен. У всіх гібридів F2 коефіцієнт кореляції між цими показниками коливався від 0.567 до 0.850, а в F4 - від 0.831 до 0.997. Тісний зв`язок за цими показниками був і в батьківських форм (як мутантів, так і сортів).

Коефіцієнт детермінації (r2xy) має пряме відношення до показників сили впливу факторів на результативну ознаку. Слід відзначити, що коефіцієнт детермінації в гібридів F4 між масою зерна головного колосу та його довжиною коливався в межах 19.8-43.8 %. Значно вищою була залежність маси зерна від кількості колосків у колосі (r2xy= 0.480-0.880) і найвищою (r2xy= 0.831-0.997) - між масою зерна і кількістю зерен. Це вказує на доцільність добору за цими ознаками починаючи з F2.

Дисперсійний аналіз кількості зерен і маси зерна головного колосу з високим рівнем достовірності (Fф F0.01) підтверджує генотипово зумовлену різницю між лініями F4, які походять з однієї гібридної комбінації (табл. 3).

Генотипова варіанса (r2) і коефіцієнт успадковуваності (h2) показу-ють, що в загальній фенотиповій мінливості ліній за кількістю зерен, ча-стка зумовлена їх генотипами становить 75.2 %, а за масою зерна - 90.4 %.

Отже, ці дані відображають загальну картину: починаючи з F2 постійним добором за кількістю зерен і масою зерна головного колосу можна виділити трансгресивні форми, у яких високі показники цих ознак поєднуються в одному генотипі.

Таблиця 3 Результати дисперсійного аналізу кількості зерен і маси зерна головного колосу в ліній F4, відібраних в F2 з гібридної популяції 597

Варіювання	ss	df	ms	F	Варіанса	h2
				факт.	при Р = 0.01	2r	2ф
За кількістю зерен
Загальне	4773	95
Ліній	3372.5	3	1124.1	73.8	26.1	46.2	61.4	0.752
Випадкове	1400.5	92	15.2
За масою зерна
Загальне	28.3	95
Ліній	24.9	3	8.3	225.9	26.1	0.34	0.37	0.904
Випадкове	3.4	92	0.04

У F1 за кількістю зерен у 34.5 %, а масою зерна у 31.0 % гібридних комбінацій спостерігається наддомінування, яке за цими ознаками зустрічається і в F2 з частотою 20.0 % і 14.3 % відповідно. Тому при доборі в F2 до плюс-варіантів могли попадати гетерозисні рослини, в яких у наступних поколіннях гетерозиготність зменшувалася, у результаті чого в F4-F5 такі лінії знижують продуктивність колосу й вибраковуються. Тому з 396 ліній, відібраних в F2 з 29 гібридних комбінацій і закладених під F3, до F6-F7 залишилося лише 17, подальшу долю яких вирішували результати випробування за врожайністю та іншими господарсько цінними ознаками.

З 11 гібридів лише два (456/2 і 593) поступалися сорту-стандарту Миронівська 61 на 8.1-5.8 % і Донській напівкарликовій - на 5.8-2.8 %. Решта гібридів перевищувала обидва сорти-стандарти. Миронівська 61 мала вищу врожайність порівняно з сортом Донська напівкарликова (табл. 4). Тому аналіз урожайності приводимо в порівнянні з Миронівською 61.

Вищу на 29.0-31.5 % за 1996-1998 рр. середню врожайність порівняно з стандартом мали два (570/1 і 573/7) і на 12.9-18.6 % - п`ять гібридів (574/14, 571, 592/3, 596 і 572). Лише на 8.3-10.9 % мали вищу врожайність порівняно з Миронівською 61 гібридні комбінації 595/2 і 575/1 відповідно.

Добором (починаючи з F2) нам удалося відібрати з гібридних комбінацій лінії, які в середньому за три роки за довжиною стебла належать до напівкарликів і мають високу продуктивність. Однак необхідно підкреслити, що в мутантно-сортових і міжмутантних гібридів, як і при звичайній міжсортовій гібридизації, формування і прояв господарсько цінних ознак і біологічних властивостей головним чином залежить від компонентів схрещування. Так, ранньостиглі карликові мутанти 396/2 і 260/6 мають середню зимостійкість. Перший індукований у сорту Донська напівкарликова, другий - повторною дією мутагенів на М-159, який в свою чергу одержаний на базі генотипу сорту Безоста 1. Використання цих мутантів як материнських форм дало гібридні комбінації 456/2 і 593, що за сприятливих умов мали високу зимостійкість, а в екстремальних вона становила лише 25 % і 30 % відповідно. У гібридів 595/2 і 596, мутант 396/2 використовувавсь як запилювач і в 1997 р. у них перезимувало 75 % і 65 % рослин (табл. 4).

...