Размещено на http://www.allbest.ru/

ІНСТИТУТ РОСЛИННИЦТВА ІМ. В.Я. ЮР'ЄВА

УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК

СТВОРЕННЯ ВИХІДНОГО МАТЕРІАЛУ ДЛЯ СЕЛЕКЦІЇ ГІРЧИЦІ

СИЗОЇ ТА БІЛОЇ МЕТОДОМ ХІМІЧНОГО МУТАГЕНЕЗУ

06.01.05 - селекція рослин

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

ЖУРАВЕЛЬ ВАЛЕНТИНА МИКОЛАЇВНА

УДК 633.853.483:631.528.62

Харків - 2008

Дисертацією є рукопис

Робота виконана

в Інституті олійних культур УААН

Науковий керівник - доктор біологічних наук, професор

Лях Віктор Олексійович,

Запорізький національний університет Міністерства

освіти і науки України, завідувач кафедри

садово-паркового господарства та генетики рослин

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор

Вировець В'ячеслав Гаврилович,

Інститут луб'яних культур УААН,

головний науковий співробітник відділу

селекції і насінництва конопель

кандидат сільськогосподарських наук,

старший науковий співробітник

Динник Василь Полікарпович,

ННЦ „Інститут землеробства УААН”,

завідувач відділу селекції і насінництва льону та ріпаку

Захист відбудеться „_4_” __березня__ 2008 р. о _10_ годині на

засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.366.01 при Інституті рослинництва

ім. В.Я. Юр'єва УААН, м. Харків, проспект Московський, 142,

тел. (057) 392-23-78

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту рослинництва

ім. В.Я. Юр'єва УААН, м. Харків, проспект Московський, 142

Автореферат розісланий „ _1_” _лютого_ 2008 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Петренкова В.П.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Сучасні сорти гірчиці, які внесено у Реєстр сортів рослин України, мало відрізняються один від одного, в описах таких часто вказано “сортові ознаки не встановлені”. Це призводить до незаконного їхнього тиражування, росту біологічного засмічення, а згодом, як наслідок - до падіння врожайності та погіршення якості насіння.

Сучасний сортимент гірчиці створюється за допомогою основного методу селекції - гібридизації з подальшим індивідуально-родинним добором. У той же час недостатньо використовується у селекції гірчиці метод індукованого мутагенезу. Мало відомо про мутантні зразки гірчиці з маркерними морфо-фізіологічними та іншими оригінальними ознаками, відсутніми у існуючих сортів. Не досліджено можливості підвищення частоти та розширення спектра оригінальних мутацій гірчиці і збагачення її генофонду.

Тому селекційні дослідження, спрямовані на вирішення завдань з вивчення ефективності індукування мутантів з маркерними і оригінальними ознаками гірчиці та створення нових відмінних високоврожайних сортів гірчиці за допомогою індукованого мутагенезу, що відповідають сучасним вимогам до якісного складу олії та насіння, пристосованих до умов вирощування, є актуальними і стали підставою для написання дисертаційної роботи.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Наукові дослідження за темою дисертації виконані особисто автором за період 2000-2006 рр. у лабораторії селекції гірчиці Інституту олійних культур УААН у відповідності до завдання тематичного плану 04.04. “Створити та передати на державне випробування сорти гірчиці” (№ державної реєстрації - 0106U006478) НТП “Зернові і олійні культури”.

Мета і завдання дослідження. Мета досліджень - встановити ефективність індукування мутацій гірчиці за допомогою хімічного мутагену етилметансульфонату (ЕМС) та одержати на цій основі новий вихідний матеріал для селекції.

Для досягнення цієї мети були поставлені такі завдання:

- визначити вплив хімічного мутагену ЕМС при різних концентраціях на ріст і розвиток рослин гірчиці сизої та білої у поколінні М1;

- встановити частоту і спектр видимих мутацій у поколінні М2 двох видів гірчиці при застосуванні мутагену ЕМС;

- встановити частоту і спектр видимих мутацій у поколінні М3 двох видів гірчиці при застосуванні мутагену ЕМС;

- встановити особливості морфологічних мутантів у поколіннях М2 і М3 та виділити серед них зразки з чіткими маркерними ознаками;

- визначити параметри біохімічних змін серед виявлених видимих мутантів та виділити зразки з поліпшеною якістю олії;

- виявити кращі морфологічні та інші типи мутацій для створення генетичної колекції мутантів гірчиці і підвищення ефективності роботи з нею;

- одержати мутації із селекційно цінними та рідкісними ознаками у гірчиці для створення нових сортів.

Об'єкт дослідження. Індукування вихідного матеріалу для селекції гірчиці сизої (сарептської) та білої методом хімічного мутагенезу.

Предмет дослідження. Мутаційна мінливість у поколіннях М2 і М3, індукована ЕМС у господарсько цінних зразків двох видів гірчиці - гірчиці (сизої) сарептської сизо- та жовтонасіннєвої (Brassica juncea) і гірчиці білої (Sinapis alba), у тому числі частота й спектр господарсько цінних мутацій.

Методи дослідження. Хімічний мутагенез - для одержання нового вихідного матеріалу для селекції гірчиці; методи обліку і виділення видимих мутацій - для встановлення спектра і частоти мутацій; польовий - для проведення фенологічних спостережень, біометричних замірів; лабораторний дослід - для оцінки продуктивності досліджуваного матеріалу, визначення біохімічних показників; математично-статистичні - для оцінки достовірності одержаних результатів.

Наукова новизна одержаних результатів. Уперше в Україні встановлено ефективність хімічного мутагенезу для одержання селекційно цінних форм гірчиці сизої та білої і оптимальні концентрації (0,01 і 0,05%) дії мутагену ЕМС відносно цієї культури. Виявлено підвищену індуковану мутабільність гірчиці сизої у порівнянні з гірчицею білою.

Показано ефективність індукування нових (не відомих раніше) мутантних ознак гірчиці (забарвлення і розміру квіток та насіння, структури стебла та гілок) як маркерних для створення відмінних сортів цієї культури. Встановлено можливість одержання оригінальних морфологічних мутантів з підвищеним вмістом олії та зміненим її жирнокислотним складом, а також множинних і комплексних мутацій в одних і тих же сім'ях. На основі індукованих мутантів показано ефективність створення сортів гірчиці нового покоління з маркерними ознаками.

Практичне значення одержаних результатів. Установлені закономірності хімічного мутагенезу забезпечують одержання оригінального селекційного матеріалу гірчиці. У результаті досліджень одержано різноманітні мутантні форми гірчиці сизої (сарептської) та білої з маркерними морфо-фізіологічними та господарсько цінними ознаками. Створено колекцію з 27 мутантних форм, яка успішно використовується у селекційних дослідженнях. Найбільш цінні за окремими ознаками, або за комплексом ознак, мутанти включені до селекційної програми сектора селекції гірчиці ІОК УААН.

У 2005 році до Державної служби з охорони прав на сорти рослин передані два сорти гірчиці сизої (сарептської) Ретро та Діжонка і у 2006 році - сорт гірчиці білої Запоріжанка мутантного походження. За результатами державної експертизи 2006 року, сорти гірчиці сизої (сарептської) Ретро та Діжонка занесені до Реєстру сортів рослин України як перспективні.

Особистий внесок здобувача. Особиста участь здобувача у розробці положень, що виносяться на захист, полягає у проведенні польових та лабораторних експериментів, узагальненні результатів досліджень, підготовці матеріалів до друку у наукових журналах. Одержано новий вихідний матеріал, створено колекцію мутантів та сорти мутантного походження гірчиці сизої (сарептської) та білої, проведено випробування та оцінку їхніх господарсько цінних ознак. Автором особисто узагальнено наукову інформацію у світовій та вітчизняній літературі за темою дисертації. Матеріали дисертаційної роботи одержано здобувачем особисто. Внесок у створення сортів мутантного походження гірчиці сизої Ретро та Діжонка складає по 33%, сорту гірчиці білої Запоріжанка - 50%.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації були представлені та обговорені на засіданнях вченої ради і методичних комісіях Інституту олійних культур УААН (м. Запоріжжя, 2000-2006 рр.), Міжнародній науковій конференції “Сучасні питання створення та використання сортів і гібридів олійних культур” (м. Запоріжжя, 2002 р.), ІІІ Міжнародній науковій конференції молодих учених “Інноваційні напрямки наукової діяльності молодих вчених в галузі рослинництва” (м. Харків, 2006 р.), Міжнародній конференції “Сучасні проблеми ріпаківництва” (м. Запоріжжя, 2006 р.).

Публікації. Результати досліджень за темою дисертаційної роботи висвітлено у 9 публікаціях, з яких - 6 статей у фахових виданнях України та 3 тези наукових конференцій.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, 5 розділів, висновків, практичних рекомендацій, списку використаних джерел і додатків. Загальний обсяг -190 сторінок, де міститься 27 таблиць, 25 рисунків, 249 літературних джерел, у тому числі 44 англомовні.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

Ботанічна характеристика та біологічні особливості гірчиці. Створення вихідного матеріалу хрестоцвітих культур методом мутагенезу (огляд літератури)

Розглянуто наукові літературні джерела, в яких різними дослідниками викладені особливості індукованого мутагенезу в селекції рослин. Даний метод дозволяє створювати величезну різноманітність нових форм з корисними ознаками, допомагаючи скоротити строки селекційної роботи та одержати нові сорти. Наведені результати охоплюють великий проміжок часу і у цілому відображають сучасний стан досліджень за даною темою.

Подано огляд праць з питань застосування експериментального мутагенезу на культурі гірчиці. Виявлено недостатність вивчення індукування оригінальних мутацій гірчиці, підвищення частоти і розширення їхнього спектра і можливості збагачення генофонду культури. Виходячи з цього, актуальність даних досліджень і важливість вирішення поставлених задач не викликають сумніву.

Умови, матеріал і методика досліджень. Експериментальні дослідження проводили впродовж 2000-2006 рр. в Інституті олійних культур УААН (ІОК УААН). Ґрунтовий покрив представлений типовими звичайними середньоміцними малогумусними чорноземами. Метеорологічні умови у роки проведення дослідів відрізнялися за температурним режимом і зволоженням. Кращими роками для росту та розвитку гірчиці стали 2002, 2004 рр.

У дослідах використовували зразки гірчиці з колекції лабораторії селекції гірчиці ІОК двох видів: гірчиці сизої (сарептської) (Brassica juncea) - сорт Тавричанка, НВ-0551, НВ-0451, К-692, К-2982 та К-2642/1 та гірчиці білої (Sinapis alba) - № 581889, № 581890. Обрані генотипи відрізнялися походженням та рядом цінних господарсько біологічних особливостей.

Повітряно-сухе насіння восьми генотипів гірчиці обробляли хімічним мутагеном - етилметансульфонатом (ЕМС) у концентраціях 0,01, 0,05, 0,1, 0,5%.

Для вивчення впливу хімічного мутагену на рослини першого покоління (М1) їх висівали у теплиці ІОК УААН. Здійснювали індивідуальну ізоляцію, визначали такі показники, як схожість насіння, виживання рослин, тривалість періоду “сходи-цвітіння”, вегетаційного періоду. Посів у М2 та М3 здійснювали у польових умовах посімейно: сім'я у М2 - потомство однієї рослини з М1; сім'я у М3 - потомство сім'ї з М2.

Упродовж вегетаційного періоду проводили фенологічні спостереження, відмічали рослини зі зміненими морфологічними і фізіологічними ознаками, у наступних поколіннях проводили перевірку успадкування виділених змін. Вели облік всіх видів мутацій на кожній стадії росту і розвитку рослин у поколіннях М2, М3. Частоту мутацій виражали у процентах сімей з мутантними рослинами від загальної кількості вивчених сімей у відповідному варіанті досліду у поколінні М2 або М3.. При підрахунку частоти та спектра мутацій у М3, мутації ознак, відмічені у М2, які продовжували проявлятись у тих же родинах, другий раз не враховували. Точний підрахунок частоти видимих мутацій проводили тільки у наступному поколінні після перевірки успадкування ознаки, для чого виділені мутантні форми висівали сім'ями у наступному поколінні. Для прискорення аналізу в осінньо-зимовий період рослини вирощували у фітотроні. Всього у поколіннях М2 та М3 було проаналізовано 5026 мутантних сімей гірчиці сизої та білої. Гібридизацію проводили згідно методики Воскресенської Г.С. для гірчиці сарептської та інших культур роду Brassica. Визначення біохімічних показників: олійності насіння, жирнокислотного складу та вмісту алілгірчичної олії здійснювали у лабораторії біохімії ІОК УААН за стандартними методами. Суттєвість відхилень дослідних даних від контролю оцінювали за критерієм Ст'юдента, при аналізі співвідношення використовували критерій хi-квадрат. Статистичну обробку даних проводили на комп'ютері за програмою MSTAT-C, яка була розроблена у Мічиганському університеті (США).

Вплив етилметансульфонату на ріст та розвиток рослин гірчиці сизої (сарептської) та білої у поколінні М1

Установлено, що обробка насіння гірчиці сизої та білої ЕМС по-різному вплинула на схожість та викликала депресію більшості ознак рослин. Так, значуще для всіх восьми досліджуваних генотипів гірчиці схожість знижувалася у варіантах, де концентрація мутагену складала 0,5% (при Р<0,001), а для генотипу К-2982 зниження спостерігали вже при концентрації ЕМС 0,1%. Для гірчиці сарептської сизонасіннєвої схожість, у порівнянні з контролем, у варіантах обробки була меншою у 1,3-3,5 раза, для гірчиці жовтонасіннєвої - у 2,1-11,3 раза, а для гірчиці білої - у 1,3-12,8 раза. Однак у ряді випадків ЕМС у найменших концентраціях (0,01 і 0,05%) виступав як стимулятор прояву даної ознаки. Відмінності від контролю у бік збільшення були значущі для гірчиці білої № 581889 (Р<0,05). У всіх вивчених генотипів просліджується зменшення кількості рослин, що вижили, у міру збільшення концентрації ЕМС. Найбільш значимим воно виявилося для гірчиці білої і було суттєвим уже при найменшій концентрації мутагену (0,01%) для обох генотипів, а у варіанті, де концентрація ЕМС складала 0,5%, всі рослини генотипу № 581890 загинули. Виявлено, що зниження виживання у рослин гірчиці сарептської було значуще у варіантах, де концентрація ЕМС складала 0,1 і 0,5%, а для генотипу НВ-0451 - і при більш низьких концентраціях мутагену. Встановлено, що мутаген ЕМС також вплинув на тривалість періоду “сходи-цвітіння” та тривалість вегетаційного періоду (ТВП). Для гірчиці сарептської подовження періоду “сходи-цвітіння” склало у залежності від генотипу 2-6 дні, ТВП - 2-5 днів, для генотипів гірчиці білої - 3-5 та 2-3 днів відповідно.

Мутаційна мінливість гірчиці сизої (сарептської) та білої за частотою мутацій у поколіннях М2 і М3, індукованих ЕМС

Спектр мутацій гірчиці у поколінні М2. У другому поколінні проведено відбір змінених форм у рослин гірчиці сизої та білої. Установлено широкий спектр мутантів - 43 типи спадкових змін, об'єднаних у 7 груп. У гірчиці сизої спостерігали 41 тип мутацій, у гірчиці білої - 19.

Одну з найбільших груп (9 типів) спадкових змін склали мутації з порушенням синтезу хлорофілу, що різнилися за зовнішнім проявом та ступенем пригніченості від летальних до нормально життєздатних рослин. Розрізняли такі типи: аlbina, viridis-albina, striata, xantha, viridis, xantha-viridis, темно-зелена рослина, коричнева плямистість на листках, антоціанове забарвлення листків. Установлено залежність спектра хлорофільних мутацій від генотипу та виду гірчиці.

Мутації сім'ядольних та справжніх листків представлені вісьмома типами змін: трисім'ядольні листочки, двопластинчасті листки, трипластинчасті листки, гофровані листки, здуті листки зустрічаються двох видів: здуття листкової пластинки відбувається між жилками листка, внаслідок чого останній набуває пупирчастої форми; краї листкової пластинки перестають рости, а його центральна частина продовжує ріст, внаслідок чого відбувається здуття листкової пластинки, сильно розсічені листкові пластинки, підвищена облистяність рослини, відсутність опушення.

Мутації структури стебла та гілок представлені такими типами: супротивне розташуванням гілок, порушення почергового розташування гілок, редуковане стебло, згин стебла та гілок, мутовчасте розташуванням гілок, коротке міжвузля, високостеблова рослина - типи змін, які характеризують порушення архітектоніки рослини.

Мутації квіток типу біло-жовте (смугасте) забарвлення пелюсток квітки, блідо-жовте (лимонне) забарвленням пелюсток квітки, кремове забарвлення пелюсток квітки, великі та дрібні квітки, квітки, що зрослися.

Мутації стручків типу стручки, що зрослися, куляста форма стручків.

Мутації забарвлення та розміру насіння представлені зміною забарвлення насіннєвої оболонки з коричневого у контролю (сизонасіннєві зразки) на блідо-жовте та світло-коричневе (руде). Жовта оболонка насіння жовтонасіннєвих зразків гірчиці змінювалась на світло-коричневу, зеленкувату та яскраво-жовту. Рослини за фенотипом не відрізнялися від контролю. Великонасіннєві мутанти обох генотипів гірчиці білої перевищували на 3-4 г масу тисячі насінин контролю, у гірчиці сизої - на 1,5-1,8 г.

Мутації фізіологічних ознак представлені такими типами мутацій: ранньостигла рослина, пізньостигла рослина та стерильна рослина, де розрізняли опадання пелюсток квітки під час цвітіння рослин, маточка та пиляки засихають, зав'язь не утворюється; з нерозкритих бутонів видно маточку, яка не запилюється, зав'язь не утворюється.

Частота мутацій гірчиці у поколінні М2. Установлено залежність частоти появи мутацій від концентрації мутагену. У більшості випадків зі збільшенням його дози від 0,01 до 0,5% частота таких значно знижувалась. Високі концентрації ЕМС стимулювали частоту появи мутацій з хлорофільною недостатністю у гірчиці сарептської жовтонасіннєвої та білої, а також мутації квіток у обох видів гірчиці.

При обробці ЕМС різними концентраціями установили різну мутабільність видів та генотипів гірчиці. Найбільш мутабільним у наших дослідженнях виявився генотип гірчиці сизонасіннєвої К-2982 із загальною частотою 74,9% мутантних сімей та 31 типом змін. У інших генотипів гірчиці сарептської загальна частота таких становила 33,2-55,2%, кількість типів змін варіювала від 21 до 26. Генотипи гірчиці білої № 581890 та № 581889 характеризувались майже однаковою загальною частотою мутантних сімей - 22,5 та 23,5%, а також 16 і 14 відповідно типами змін. Узагальнені дані дозволяють характеризувати гірчицю сизу у порівнянні з гірчицею білою як більш мутабільний вид (табл.1).

З'ясовано, що кожна з груп мутацій мала неоднакову кількість мутантних сімей. У всіх досліджуваних зразків покоління М2 найбільше виявлено сімей з порушенням синтезу хлорофілу: 13,7-21,2% у генотипів гірчиці сизонасіннєвої, причому максимальна їхня кількість індукована з генотипу К-2982; 11,6-14,7% у генотипів гірчиці жовтонасіннєвої та 11,7-13,5% у генотипів гірчиці білої. Найбільшу кількість сімей з мутаціями сім'ядольних та справжніх листків виділено у генотипів гірчиці сизої НВ-0451 та сорту Тавричанка 11,4 та 12,6% відповідно, а мутацій структури стебла та гілок - у трьох генотипів гірчиці сизонасіннєвої від 12,5 до 18,4%. Високий процент сімей з мутаціями квіток спостерігали у генотипу НВ-0451 та сорту Тавричанка - 10,5 та 8,3% відповідно, а у К-2642/1 та № 581890 таких не виявлено. ЕМС не індукував мутації стручків у гірчиці білої та сорту Тавричанка. Мутації групи забарвлення та розміру насіння виявлені у п'яти генотипів гірчиці сизої та білої. Найбільшу загальну кількість сімей з мутаціями фізіологічних ознак (9,2%) виділено у генотипу К-2982, а у генотипу К-692 таких не спостерігали.

Суттєвим моментом при вивченні частоти та спектра мутацій, індукованих ЕМС у гірчиці, є визначення їхньої корисної частки - мутацій з господарсько цінними ознаками (ГЦО). До таких віднесено деякі мутації з порушенням синтезу хлорофілу (темно-зелені та світло-зелені рослини, коричнева плямистість), мутації квіток та насіння, мутації фізіологічних ознак (ранньостиглі) та інші. Зі збільшенням дози мутагену частота появи мутацій з ГЦО зменшувалась у шести генотипів гірчиці сарептської. Слід відмітити, що найбільшу їхню кількість індуковано у сизонасіннєвого зразка К-2982 - 16,2-44,3%. Генотипи гірчиці білої № 581889 та № 581890 характеризувались максимальним їхнім значенням 14,3 та 20,0% лише при високій концентрації мутагену (0,1%).

Найбільшу частку з усіх груп мутацій займають мутації з порушенням синтезу хлорофілу - 34,7%; 29,3% у загальному співвідношенні різних груп мутацій становлять мутації сім'ядольних та справжніх листків. Майже однакову частку займають мутації стручків, мутації забарвлення та розміру насіння і мутації фізіологічних ознак.

Виявлено значну ефективність мутагену при різних концентраціях дії у збільшенні не тільки загальної частоти мутацій, але й за окремими ознаками, які мають селекційну цінність.

Частота та спектр мутацій гірчиці у поколінні М3. Спектр мутацій гірчиці у поколінні М3 був значно вужчим - 29 типів змін, у порівнянні з 43 типами у М2. Загальна частота появи мутантних сімей у восьми досліджуваних генотипів гірчиці сарептської та білої у поколінні М3 також була значно (у 2-3,5 раза) нижча у порівнянні з М2.

Дослідом установлено, що лише у генотипу гірчиці сизонасіннєвої К-2642/1 виділені мутації всіх семи груп. У генотипу К-2982 таких виділено 6, у генотипу НВ-0451 та обох генотипів гірчиці білої - 5, у решти - 4. Мутації забарвлення та розміру насіння з частотою 0,9-1,3% спостерігали лише у зразка К-2642/1, а мутації стручків у К-2982 та К-692 з частотою 0,3 та 1,2% відповідно. Мутації квіток не виявлені у К-692, НВ-0551 та сорту Тавричанка.

У вивчених генотипів найбільше виділено сімей з порушенням синтезу хлорофілу, причому максимальну їхню кількість спостерігали у К-2982 та НВ-0451 - 8,0 та 7,5%. Мутації сім'ядольних та справжніх листків індуковано у гірчиці сизонасіннєвої з частотою 2,6-8,0% (К-2982), у гірчиці жовтонасіннєвої - 2,6-4,8% та білої - 0,7-2,1%. Висока частота появи сімей з мутаціями структури стебла та гілок відмічена нами у гірчиці сизонасіннєвої 5,0-7,0%, жовтонасіннєвої 3,4-6,9% та мінімальна - 0,7% у гірчиці білої. Максимальну кількість мутацій фізіологічних ознак -1,0 та 1,6% спостерігали у генотипів гірчиці сизої К-2982 та К-2642/1 відповідно, жовтонасіннєві зразки та гірчиця біла характеризувались незначною (0,2-0,7%) їхньою кількістю.

Максимальну частоту множинних та комплексних мутацій (1,4-8,5% та 1,4-2,5% сімей відповідно) виявлено нами у сизонасіннєвого зразка К-2982. У гірчиці білої лише у генотипу № 581889 з частотою 1,0% спостерігали множинні мутації. Комплексних мутацій не виявлено у обох зразків гірчиці білої.

Простежується чітка залежність появи мутантних сімей з ГЦО від концентрації мутагену. Майже у всіх генотипів (крім К-2642/1 та № 581889) гірчиці зі збільшенням дози обробки мутагену з 0,01 до 0,5% частота появи таких зменшувалась: у К-2982 від 10,2 до 6,9%, у К- 692 від 9,2 до 2,9%, у НВ-0451 від 8,1 до 2,1%. У гірчиці білої № 581889 з частотою 1,0-2,0% корисні мутації індуковано при максимальних дозах ЕМС 0,1-0,5%. Установлено значне зниження загальної частоти появи мутантних сімей у поколінні М3 у порівнянні з М2 та їхня залежність від концентрації мутагену, генотипу та виду гірчиці.

Успадкування мутантних ознак F1 і F2 гібридів гірчиці сизої та білої. Для вивчення характеру успадкування мутантних ознак типу коричнева плямистість на листках, біло-жовте (смугасте) забарвлення пелюсток квітки, сильно розсічена листкова пластинка мутантні зразки схрещували з вихідними формами у прямому та зворотному напрямах. У поколінні F1 всі рослини мали нормальний фенотип, а у F2 спостерігали розщеплення, яке відбувалось за моногібридною схемою. Одержані результати свідчать, що вивчені мутантні ознаки є ядерними і успадковуються моногенно та рецесивно у схрещуваннях з вихідними формами.

Господарська цінність виділених мутантів

Мутантні зразки гірчиці сизої та білої з маркерними ознаками. З восьми генотипів гірчиці сизої та білої індуковано мутантні форми з відмінними морфо-фізіологічними ознаками, які шляхом прямого добору можуть бути використані як нові сорти мутантного походження, як носії маркерних ознак при створенні сортів чи залучатися до гібридизації. Встановлено, що у найбільшій кількості виділено мутації морфологічних ознак, які є відмінними від контролю та зазвичай від існуючих сортів. Багато з них можуть бути використані в якості маркерних ознак.

Таблиця 1

Частота мутантних сімей у генотипів гірчиці сизої та білої у поколінні М2 при обробці ЕМС, %, 2002 р.

Група Мутацій	Генотип
	К- 2982	К- 2642/1	К- 692	НВ- 0551	НВ- 0451	Таври- чанка	№ 581890	№ 581889
Мутації з порушенням синтезу хлорофілу	21,2	15,9	13,7	11,6	14,9	14,7	12,8	14,5
Мутації сім'ядольних та справжніх листків	9,2	4,1	6,3	5,1	11,4	12,6	1,3	7,1
Мутації структури стебла та гілок	18,4	13,4	12,5	7,1	10,5	14,0	3,2	1,1
Мутації квіток	6,4	-	2,4	3,0	10,5	8,3	-	1,4
Мутації стручків	2,8	4,7	5,1	1,8	1,3	-	-	-
Мутації забарвлення та розміру насіння	7,7	-	-	2,8	4,9	-	1,9	1,1
Мутації фізіологічних ознак	9,2	3,1	-	1,8	2,2	2,5	1,3	1,1
Всього сімей, шт.	326	320	336	396	325	436	156	282
Всього мутантних сімей, %	74,9±2,40	41,2±2,75	40,0±2,67	33,2±2,37	55,7±2,76	52,1±2,39	20,5±3,23	26,3±2,62

Так, із групи мутацій з порушенням синтезу хлорофілу до маркерних віднесено мутації типу світло-зелені рослини, темно-зелені рослини, коричнева плямистість на листках та антоціанове забарвлення листків;із групи мутацій сім'ядольних та справжніх листків - мутації типу сильно розсічена листкова пластинка, сильно облистяні рослини, відсутність опушення; із групи мутацій стебла та гілок - мутації типу відсутність воскового нальоту, високостеблові та низькостеблові рослини; із групи мутацій квіток - мутації типу біло-жовте (смугасте) забарвлення пелюсток, блідо-жовте (лимонне) забарвлення пелюсток, кремове забарвлення пелюсток;із групи мутацій забарвлення та розміру насіння - мутації типу великонасіннєві, блідо-жовте забарвлення насіння, яскраво-жовте забарвлення насіння, світло-коричневе (руде) забарвлення насіння, зеленкувате насіння.

До таблиці 2 включені кращі цінні у селекційному плані мутантні зразки, які мають чіткі маркерні ознаки, а також поліпшені показники структури врожаю та біохімічного складу гірчичної олії.

Морфологічні мутанти гірчиці сарептської зі зміненим жирнокислотним складом олії. Установлено, що значна частина морфологічних мутантів різнилася не лише зовнішнім проявом, але й зміненим біохімічним складом насіння. Коливання мінімальних і максимальних значень були істотними на високому рівні значущості у генотипів К-2982, К-629, НВ-0451 та сорту Тавричанка при мінімальних концентраціях обробки мутагену 0,01, 0,05%. Значна частина морфологічних мутантів несла зміни за вмістом олії та жирних кислот у ній. Особливий інтерес становлять у першу чергу мутанти зі зниженим вмістом ерукової (МБ-44, МБ-201, МБ-369, МС-1211, МС-1312 та ін.) і ліноленової кислот та з підвищеним вмістом олеїнової та лінолевої. Мутанти з підвищеним вмістом олії, поліпшеним жирнокислотним складом включені до селекційної роботи. Вміст ліноленової кислоти в олії морфологічних мутантів виявився найбільш стійким до дії мутагенного фактора. Так, тільки для сорту Тавричанка з концентрацією ЕМС 0,05% встановлено (при Р<0,001) її підвищений вміст на 9,7%. Такий біохімічний склад олії був характерним для мутанта з кремовим забарвленням пелюсток квіток.

Сорти гірчиці, створені методом прямого добору мутантів. Визначено кращі мутанти, виділені з генотипів гірчиці сизої НВ-0451 та К-2982 з відмінною від контролю морфологічною ознакою - кремовим забарвленням пелюсток квітки та з генотипу гірчиці білої № 581890 виділено мутантні зразки з відмінною ознакою - великонасіннєвий та великонасіннєвий з темним забарвленням рослин.

Після проведеного добору (покоління М2), перевірки успадкування зміненої ознаки (покоління М3) та проведеної господарської оцінки виділених мутантів (покоління М4-М6), кращими визнано мутантні зразки МЖ-1451 (індукований ЕМС з генотипу НВ -0451), МС-1920 (з генотипу К-2982), МБ-8 та МБ-36 (з генотипу № 581890) (див.табл.3).

Таблиця 2

Результати вивчення кращих мутантів з відмінними морфологічними ознаками у генотипів гірчиці сизої та білої покоління М3 у селекційному розсаднику першого року випробовування, 2003 р.

Сорт, номер	Змінена морфологічна ознака	Урожай- ність насіння, т/га	Олій- ність, %	Ефірність, %	Вміст ерукової кислоти, %	Висота рослини, см	Маса 1000 насінин, г	ТВП, дні
МС-612	Блідо-жовті квітки	1,9	37**	0,98	8,6***	142*	2,9*	104
МС-526	Кремові квітки	2,0	39***	1,00*	7,3***	120	3,0*	102
МС-528	Світло-коричневе насіння	1,9	37**	0,88	10,1*	127	3,0*	100
МС-822	Темно-зелена рослина	2,1*	37*	1,0**	16,1***	120	3,1***	107
МС-923	Антоціанові листки	1,9	36	0,93*	15,2***	120	2,7	105
МС-736	Кремові квітки	1,8	38**	0,91*	13,0***	120	2,7	106
МС-1312	Темно-зелена рослина	2,1*	37*	0,70	10,3***	140*	3,0*	100
МС-1208	Сильно розсічені листкові пластинки	1,9	37*	0,87	15,0***	128	2,9	100
МС-1388	Неопушена рослина	1,9	34	1,02**	10,1***	135	2,5	103
МС-1211	Високоросла рослина	2,1*	36	0,91*	9,1***	156**	3,0*	110*
МЖ-1631	Відсутність воскового нальоту	2,2*	38**	0,94	0	131	3,0	107
МЖ-1487	Кремові квітки	1,9	39***	0,88	0	135	3,1*	98*
МЖ-1528	Світло-коричневе (руде) насіння	1,9	35	0,82**	2,37**	125	2,9	105
МЖ-1612	Зеленкувате насіння	2,0	37*	0,79*	1,64*	127	2,9	105
МЖ-1712	Відсутність воскового нальоту	2,2*	38**	0,82*	0	130	3,2*	100
МБ-44	Темно-зелена рослина	2,0	30***	0,40	15,6**	140*	8,0**	108
МБ-12	Коричнева плямистість на листках	2,0	28**	0,48*	11,0***	125	7,9	110
МБ-194	Блідо-жовті квітки	1,9*	27*	0,36	7,0***	127	7,6	113
МБ-401	Темно-зелена рослина	2,1*	28*	0,30	13,1***	130	9,2***	112

Примітка: *,**,*** - відмінності від контролю суттєві при Р< 0,05, 0,01, 0,001 відповідно

Таблиця 3

Характеристика перспективних мутантів гірчиці сизої та білої за ГЦО у конкурсному сортовипробуванні, 2003-2006 рр.

Сорт, зразок	Морфологічна ознака	Урожай-ність, насіння т/га	Олій-ність, %	Ефір-ність, %	Вміст ерукової к-ти, %	Маса 1000 насінин, г	ТВП, дні
Тавричанка (стандарт)	Яскраво-жовті квітки, жовте насіння	2,0	41	0,86	3,4	3,1	96
Контроль НВ-0451	Яскраво-жовті квітки, жовте насіння	1,8	32	0,87	0,81	2,8	101
Мутант МЖ-1451	Кремові квітки, жовте насіння	2,1	41	0,91	1,0	3,1	90
Контроль К-2982	Яскраво-жовті квітки, сизе насіння	1,8	32	0,89	21,0	2,6	104
Мутант МС-1920	Кремові квітки, сизе насіння	2,0	39	1,09	9,0	3,0	99
Сорт Талісман	Зелена рослина	1,8	28	0,33	14,1	6,0	105
Контроль № 581890	Зелена рослина	1,9	24	0,38	20,6	6,5	106
Мутант МБ-8	Зелена рослина, велико- насіннєвий	2,0	29	0,40	8,1	7,6	101
Мутант МБ-36	Темно-зелена рослина, велико-насіннєвий	2,1	30	0,42	11,1	8,8	106

Для гірчиці сизої НІР0,05, т/га 0,16-0,20

Для гірчиці білої НІР0,05, т/га 0,11-0,17

Мутант МЖ-1451 за показником урожайності переважає сорт-стандарт та контроль на 0,1-0,3 т/га відповідно, за масою тисячі насінин - контроль на 0,3 г, за показником олійності - на 9%, покращені показники вмісту алілгірчичної олії та глюкозинолатів. Висота рослин становить 102 см, висота прикріплення нижніх гілок - 30 см. Зразок скоростиглий, скорочений до 90 днів період вегетації, стійкий проти вилягання та осипання, технологічний.

Мутант МС-1920 (табл. 3) переважає контроль за врожайністю на 0,2 т/га, вмістом олії у насінні на - 7%, за масою тисячі насінин на - 0,5 г. Вміст алілгірчичної олії збільшений до 1,09%, вміст ерукової кислоти знижено до 9%. Висота рослин становить 130 см, висота прикріплення нижніх гілок - 32 см. Мутантний зразок, стійкий проти вилягання рослин та осипання насіння, технологічний.

Великонасіннєвий мутант МБ-8 переважає контроль та сорт Талісман за показником урожайності на 0,1-0,2 т/га, за масою тисячі насінин - на 1,1-1,6 г, за олійністю - на 1-5%. Вміст ерукової кислоти знижено до 8,1%, поліпшені показники ефірності та вмісту глюкозинолатів. Вегетаційний період скорочено на 4 дні, висота рослин становить 140 см, висота прикріплення нижніх гілок - 40 см. Стійкий проти вилягання та осипання, технологічний.

Великонасіннєвий мутантний зразок МБ-36 з темно-зеленим забарвленням рослин за результатами випробування показав максимальну врожайність - 2,1 т/га, олійність - 30%, масу тисячі насінин - 8,8 г. Вміст ерукової кислоти знижено до 11,1%. Висота рослин - 142 см, висота прикріплення нижніх гілок - 41 см. Стійкий проти вилягання та осипання, технологічний.

За результатами випробування у 2005 році до Державної служби з охорони прав на сорти передано два нових сорти мутантного походження гірчиці сизої (сарептської): сорт Ретро, у описі значиться як мутантний зразок МЖ-1451, та сорт Діжонка, що був описаний як мутантний зразок МС-1920. З 2007 року сорти гірчиці сарептської Ретро та Діжонка занесені до Реєстру сортів рослин України як перспективні.

У 2006 році до Державної служби з охорони прав на сорти передано сорт гірчиці білої мутантного походження Запоріжанка, у описі значиться як мутантний зразок МБ-8.

ВИСНОВКИ

У дисертації наведено теоретичне узагальнення та нове вирішення наукового завдання з встановлення ефективності створення вихідного матеріалу для селекції гірчиці сизої та білої методом хімічного мутагенезу. Встановлено мутабільність різних видів гірчиці та ефективність хімічного мутагенезу для одержання селекційно цінних оригінальних морфологічних форм з новими (не відомими раніше) та господарсько значимими ознаками. Показано можливість одержання мутантів з маркерними ознаками та створення на їхній основі відмінних сортів нового покоління. Результати досліджень мають наукове і практичне значення для селекції гірчиці та для сільського господарства України.

1. Показано, що у поколінні М1 у всіх досліджуваних генотипів гірчиці сизої (сарептської) (Brassica juncea) та гірчиці білої (Sinapis alba) при обробці насіння етилметансульфонатом, особливо концентраціями мутагену 0,1, 0,5%, спостерігали зміни, які проявлялись у депресії росту і розвитку більшості ознак.

2. Встановлено, що показником депресії для гірчиці є подовження (до 6 днів) періоду “сходи-цвітіння”. Депресія ознаки виживання рослин у гірчиці білої була значно глибшою, ніж у гірчиці сарептської, особливо у порівнянні з сизонасіннєвими зразками.

3. Доведено, що спектр одержаних у поколінні М2 морфо-фізіологічних мутацій був досить широким, залежав від генотипу та виду гірчиці і складав 43 типи спадкових змін. Мутації структури стебла та гілок складали найбільшу групу - 10 типів спадкових змін, хлорофільні мутації - 9, мутації сім'ядольних та справжніх листків - 8, мутації квіток та стручків - 6 та 2 відповідно, мутації забарвлення та розміру насіння - 5, мутації фізіологічних ознак - 3.

4. Встановлено, що гірчиця біла характеризувалась значно вужчим спектром спадкових змін - 19 типів. У ньому повністю були відсутніми мутації справжніх листків, стручків, забарвлення насіння та, на відміну від гірчиці сарептської, з'являлась мутації типу трисім'ядольні листочки та коричнева плямистість на листках. У гірчиці білої вперше описано 19 типів мутацій.

5. Показано, що частота мутацій у поколінні М2 була досить високою і залежала від генотипу, виду гірчиці та концентрації мутагену. У залежності від генотипу вона досягала: у гірчиці сарептської сизонасіннєвої - 40,0-74,9%, жовтонасіннєвої - 33,2-55,7%, гірчиці білої - 20,5-26,3%. У всіх генотипів обох видів гірчиці найчастіше зустрічались хлорофільні мутації - до 14,5% мутантних сімей у гірчиці білої і до 21,2% у гірчиці сарептської. У останнього виду з високою частотою (до 18,4% мутантних сімей) з'являлись і мутації структури стебла та гілок. Зі збільшенням концентрації мутагену майже у всіх генотипів гірчиці сарептської частота мутацій суттєво зменшувалась.

6. Встановлено, що значна частка мутантних сімей характеризувалась наявністю множинних або комплексних мутацій. Кількість перших у гірчиці білої досягала 4,8%, а у гірчиці сарептської - 14,8%. Зі збільшенням концентрації мутагену частота сімей з множинними або комплексними мутаціями у гірчиці сарептської зменшувалась, тоді як у гірчиці білої такі сім'ї найчастіше виявляли у варіантах з більш високими (0,1%) концентраціями ЕМС.

7. Доведено, що у поколінні М3, у порівнянні з поколінням М2, виявлено більш вузький спектр мутацій, який представлений 29 типами змін: 27 - у гірчиці сизої (сарептської) та 11 - у гірчиці білої. Загальна частота мутацій у поколінні М3 виявилася значно нижчою, ніж у поколінні М2. Зі збільшенням концентрації мутагену вона суттєво знижувалась у обох видів гірчиці. Максимально, у залежності від генотипу, частота мутантних сімей коливалась у гірчиці сарептської сизонасіннєвої від 16,6 до 26,2%, жовтонасіннєвої - від 10,5 до 19,1%, гірчиці білої - від 7,4 до 9,3%. Від третини до половини всіх спадкових змін складали хлорофільні мутації.

8. Виявлено успадкування мутантних ознак коричнева плямистість на листках, біло-жовте (смугасте) забарвлення пелюсток квітки, сильно розсічена листкова пластинка. Встановлено, що дані мутації є ядерними, рецесивними і у схрещуваннях з вихідними формами успадковуються моногенно.

9. Вперше виділені та описані у гірчиці сизої (сарептської) оригінальні, нові, не відомі раніше мутації з порушенням синтезу хлорофілу типу striata; мутації структури стебла та гілок типу супротивне розташування гілок, порушення почергового розташування гілок, фасціація, мутовчасте розташування гілок, мутації квіток типу біло-жовте (смугасте), блідо-жовте (лимонне) та кремове забарвлення пелюсток, великі квітки, дрібні квітки, квітки, що зрослися; мутації стручків типу стручки, що зрослися, куляста форма стручків; мутації забарвлення насіння типу блідо-жовте, яскраво-жовте, світло-коричневе (руде), зеленкувате.

10. Встановлено, що обробка етилметансульфонатом насіння обох видів гірчиці поряд зі зміною морфології рослин призводила до появи мутацій на біохімічному рівні. Одержано мутантні форми з підвищеним на 3-6% вмістом олії у насінні (МС-424, МС-612, МС-526, МС-1012, МЖ-1631, МЖ-1712, МЖ-1714, МБ-12, МБ-201, МБ-369), збільшеним показником ефірності (МС-699, МС-514, МС-617, МС-794, МС-920) та зниженим у 2-3 раза вмістом ерукової кислоти (МС-484, МС-526, МС-528, МС-617).

11. Створено колекцію із 27 зразків нових, не відомих раніше, морфологічних мутантів: МЖ-1451, МЖ-1487, МЖ-1523, МС-528, МС-526, МБ-12, МБ-44 та ін., які як джерела маркерних (хлорофільна недостатність, забарвлення квіток і насіння тощо) або господарсько цінних ознак (великонасіннєвість, облистяність, висота рослини та ін.) залучаються до гібридизації або як готові сорти можуть використовуватись в якості вихідного матеріалу для селекції.

12. Вперше в Україні показано ефективність використання хімічного мутагенезу для створення нових практично цінних сортів гірчиці. До Державної служби з охорони прав на сорти рослин у 2005 році передано два сорти (Ретро (МЖ-1451) та Діжонка (МС-1920) гірчиці сизої (сарептської) мутантного походження, а у 2006 році - сорт (Запоріжанка (МБ-8)) гірчиці білої. За результатами державної експертизи 2006 року сорти гірчиці сизої Ретро та Діжонка занесено до Реєстру сортів рослин України як перспективні.

РЕКОМЕНДАЦІЇ ДЛЯ СЕЛЕКЦІЇ

1. З метою створення нового вихідного матеріалу слід використовувати обробку насіння етилметансульфонатом для гірчиці сарептської - у дозах 0,01, 0,05%, гірчиці білої - 0,01, 0,05, 0,1%.

2. Ширше використовувати у селекції створені форми гірчиці зі зміненими біохімічними показниками: з високим вмістом олії (МС-424, МС-612, МС-526, МС-1012, МЖ-1631, МЖ-1712, МЖ-1714, МБ-12, МБ-201, МБ-369), її зміненим жирнокислотним складом (МС-484, МС-526, МС-528, МС-617) та зі зміненими показниками ефірності і вмісту глюкозинолатів (МС-699, МС-514, МС-617, МС-794, МС-920).

3. Використовувати у селекції гірчиці як маркерні ознаки зразки створеної колекції мутантних оригінальних форм гірчиці сизої (сарептської) та білої: МЖ-1451, МЖ-1487, МЖ-1523, МС-528, МС-526, МБ-12, МБ-44 та ін.

4. Використовувати у виробництві створені перспективні мутантні сорти гірчиці сизої (сарептської) Ретро та Діжонка.

ОСНОВНІ ПУБЛІКАЦІЇ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Журавель В.Н., Лях В.А. Влияние этилметансульфоната на растения различных видов горчицы в поколении М1 // Зб. наук. пр. Інституту олійних культур УААН - Запоріжжя, 2001. - Вип. 6. - С. 69-73 (авторство складає 70%, включає виконання досліджень, аналіз та узагальнення одержаних результатів).

2. Журавель В.М. Хлорофільні мутації, індуковані етилметансульфонатом (ЕМС) у гірчиці сарептської та білої // Зб. наук. пр. Інституту олійних культур УААН - Запоріжжя, 2003. - Вип. 8. - С. 22-26 (авторство складає 100%, включає виконання досліджень, аналіз та узагальнення одержаних результатів).

3. Журавель В.М., Лях В.О. Морфологічні мутанти зі зміненим жирнокислотним складом олії // Зб. наук. пр. Інституту олійних культур УААН - Запоріжжя, 2004. - Вип. 9. - С. 28-33 (авторство складає 70%, включає виконання досліджень, аналіз та узагальнення одержаних результатів).

4. Самойленко М.Ю., Журавель В.Н. Использование гибридизации и химического мутагенеза для создания контрастных морфологических признаков горчицы сизой (Brassica juncea Czern) // Зб. наук. пр. Інституту олійних культур УААН - Запоріжжя, 2005. - Вип. 10. - С. 109-112 (авторство складає 50%, включає виконання досліджень, аналіз та узагальнення одержаних результатів).

5. Журавель В.М., Лях В.О. Господарська цінність індукованих етилметансульфонатом мутантів з морфологічними маркерними ознаками у сизонасіннєвих генотипів гірчиці сарептської // Селекція і насінництво. - Харків, 2006. - Вип. 92. - С. 103-110 (авторство складає 70%, включає виконання досліджень, аналіз та узагальнення одержаних результатів).

6. Журавель В.М., Лях В.О. Характеристика морфологічних мутантів, індукованих ЕМС у жовтонасіннєвих зразків гірчиці сарептської // Зб. наук. пр. Селекційно-генетичного інституту - Національного центру насіннєзнавства та сортовивчення - Одеса, 2007. - Вип. 9 (49). - С. 132-139 (авторство складає 70%, включає виконання досліджень, аналіз та узагальнення одержаних результатів).

7. Журавель В.Н. Спектр индуцированных этилметансульфонатом мутаций в поколении М2 различных видов горчицы // Современные вопросы создания и использования сортов и гибридов масличных культур: Материалы Международной научной конференции (23-24 октября 2002 г.). - Запорожье: Институт масличных культур УААН, 2002. - С. 28 (авторство складає 100%, включає виконання досліджень, аналіз та узагальнення одержаних результатів).

8. Журавель В.М. Сорти гірчиці, створені методом прямого добору мутантів // Інноваційні напрямки наукової діяльності молодих вчених в галузі рослинництва: Матеріали ІІІ-ої Міжнародної наукової конференції молодих учених. - Харків: Інститут рослинництва ім. В.Я. Юр'єва, 2006. - С. 34-35 (авторство складає 100%, включає виконання досліджень, аналіз та узагальнення одержаних результатів).

9. Журавель В.М. Гірчиця - перспективна олійна культура // Сучасні проблеми ріпаківництва: Матеріали Міжнародної наукової конференції (11-13 жовтня 2006 р.). - Запоріжжя: Інститут олійних культур УААН, 2006. - С. 10 (авторство складає 100%, включає виконання досліджень, аналіз та узагальнення одержаних результатів).

Анотації

хімічний мутаген насіння гірчиця

Журавель В.М. Створення вихідного матеріалу для селекції гірчиці сизої та білої методом хімічного мутагенезу. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.05 - селекція рослин. - Інститут рослинництва ім. В.Я. Юр'єва УААН, Харків, 2008.

Подаються результати вивчення ефективності використання хімічного мутагену ЕМС (0,01, 0,05, 0,1, 0,5%) у гірчиці сизої та білої з метою встановлення мутаційної мінливості при обробці насіння вихідних форм, одержання різноманітного матеріалу для створення колекції та добору мутантів з відмінними морфологічними ознаками та селекційно цінних форм.

Показано вплив ЕМС на ріст та розвиток рослин гірчиці сизої (сарептської) та білої у поколінні М1. Установлено депресію ознак, що вивчалися - схожості насіння, виживання рослин, періоду “сходи-цвітіння” та тривалості вегетаційного періоду. Визначена мутаційна мінливість морфо-фізіологічних ознак в М2 та М3 у залежності від концентрації мутагену та особливостей генотипу. Виявлено ширший спектр мутацій у поколінні М2, у порівнянні з М3, у всіх генотипів та значно більшу мутабільність гірчиці сизої, ніж білої. Вперше виділено та описано у гірчиці сарептської оригінальні нові не відомі раніше мутації з порушенням синтезу хлорофілу; мутації квіток, стручків, насіння.

Створено колекцію із 27 мутантних зразків. Показано ефективність використання хімічного мутагенезу для створення практично цінних сортів гірчиці. Методом прямого добору мутантів створені нові сорти з відмінними морфологічними ознаками.

Ключові слова: гірчиця сиза (сарептська), гірчиця біла, етилметансульфонат, концентрація, мутаційна мінливість, мутагенез, покоління М1, М2, М3, частота і спектр мутацій.

Журавель В.Н. Создание исходного материала для селекции горчицы сизой и белой методом химического мутагенеза. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.05 - селекция растений. - Институт растениеводства им. В.Я. Юрьева УААН, Харьков, 2008.

Приведены результаты изучения эффективности использования химического мутагена ЭМС (0,01, 0,05, 0,1, 0,5%) у горчицы сизой и белой с целью установления мутационной изменчивости при обработке семян исходных форм, получения разнообразного материала для создания коллекции и отбора мутантов с отличительными морфологическими признаками, а так же селекционно-ценных форм.

Показано влияние ЭМС на рост и развитие горчицы сизой (сарептской) и белой в поколении М1. Установлена депрессия изучаемых признаков - всхожести семян, выживания растений, периода “всходы-цветение”, продолжительности вегетационного периода. Определена мутационная изменчивость морфо-физиологических признаков горчицы в поколении М2. Выявлен широкий спектр мутаций - 43 типа мутационных признаков, объединенных в семь групп: хлорофильные мутации, мутации семядольных и настоящих листьев, мутации структуры стебля и ветвей, мутации цветков, мутации стручков, мутации окраски и размера семян, мутации физиологических признаков. Показано, что горчица белая является менее мутабильным видом (19 типов наследуемых измененных признаков). Впервые выделены и описаны у горчицы сизой оригинальные новые мутации с нарушением синтеза хлорофилла, мутации цветков, стручков семян, на основе которых создана коллекция мутантов, которая как источник маркерних или хозяйственно-ценных признаков вовлекается в скрещивания, или как готовые сорта используется в сортоиспытаниях лаборатории селекции горчицы ИМК. Доказано, что в поколении М3 частота появления мутаций была значительно ниже, как и спектр - 29 типов измененных признаков и зависела от вида горчицы, генотипа и концентрации мутагена. Среди морфологических мутантов выделены образцы с измененными биохимическими показателями: увеличенным на 7% содержанием масла в семенах, увеличенным в 1,5 раза показателем эфирности, сниженным в 3 раза содержанием эруковой кислоты.

Установлено наследование ряда мутантних признаков, которые являются ядерными, рецессивными и при скрещиваниях с исходными формами наследуются моногенно.

Показана эффективность использования химического мутагенеза для создания ценных сортов горчицы. Методом прямого отбора мутантов созданы два новых сорта горчицы сарептской - Ретро и Дижонка с отличительными морфологическими признаками.

Ключевые слова: горчица сизая (сарептская), горчица белая, этилметансульфонат, мутационная изменчивость, мутагенез, поколения М1, М2, М3, частота и спектр мутаий.

Zhuravel V.N. Development of the source material for breeding of Indian and white mustard by a method of chemical mutagenesis. - Manuscript.

Thesis for a Candidate of Agricultural Sciences degree on the speciality 06.01.05 - Plant Breeding. - Institute of Plant Production named after V.Ja.Yuriev of the UAAS, Kharkov, 2008.

Results are presented for studying the efficacy of the use of chemical mutagen EMS (0.01, 0.05, 0.1, 0.5 %) in Indian and white mustard with a goal to establish mutational variability at seed treatment of the source samples, to obtain various material for creating a collection, and to select mutants with distinctive morphological characters as well as agronomically-important accessions.

Influence of EMS on the growth and development of Indian and white mustard in M1 generation was shown. Depression for studied traits - seed germination, plant survival, "seedling - flowering" stage, duration of a vegetation period, - was found. Mutational variability for morphological and physiological traits in M2 and M3 generations of mustard was determined in dependence on mutagen concentration and genotype specificity. There was revealed wide spectrum of mutations in generation M2, in comparison with M3, in all genotypes, and significantly higher mutability of Indian mustard in comparison with white mustard. For the first time in Indian mustard there were selected and described original new unknown mutations for abnormality of chlorophyll synthesis; mutations of flowers, pods, seeds.

The collection of mutant accessions was made. The efficacy of the use of chemical mutagenesis for development of practically valuable varieties in mustard was shown. With the method of direct mutant selection two new varieties of Indian mustard with distinctive morphological traits were developed.

Key words: Indian mustard, white mustard, ethylmethane sulfonate, mutational variability, mutagenesis, M1, M2, M3 generations, frequency and spectrum of mutations.

Підписано до друку 17/01/2008

Формат 60х84/16

Обсяг 1,5 умов. друк. арк. друк офсетний

Зам. № 30 від 31.01.2008 р.

Тираж 100 прим.

Віддруковано типографією „Магда LTD”

61060, м. Харків, пр. Московський, 142

Тел. (0572) 900-210, 170-184

Размещено на Allbest.ru

...