Наследование количественных признаков популяций F1 и F2 риса комбинации КПУ-92-08/Лидер

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт риса»

НАСЛЕДОВАНИЕ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПРИЗНАКОВ ПОПУЛЯЦИЙ F₁ И F₂ РИСА КОМБИНАЦИИ КПУ-92-08 / ЛИДЕР

Скоркина Светлана Сергеевна аспирант

г. Краснодар, Россия

В статье представлены данные гибридологического анализа по моно- и дигенной моделям количественных признаков: высота растения, длина метелки и озерненность соцветия

Ключевые слова: РИС, ГИБРИД, ГИБРИДОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ, КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ПРИЗНАКИ, НАСЛЕДОВАНИЕ

Одной из основных задач селекции риса является создание высокоурожайных сортов, устойчивых к неблагоприятным факторам среды и обладающих высокими технологическими и кулинарными качествами [4].

Успех селекции высокоурожайных сортов сельскохозяйственных культур во многом зависит от генетической изменчивости признаков, которая создается методами гибридизации, мутагенеза, биотехнологии и др.

Знания о числе генов, отвечающих за проявление признака, их силы, направления доминирования, а также их взаимодействия позволяет ускорить селекцию по созданию новых сортов риса, отвечающих современным требованиям потребителя.

Селекционная работа по рису в мире ведется с использованием огромного генетического потенциала коллекционных образцов, собранных в международных банках зародышевой плазмы. Они обладают большим разнообразием признаков и свойств и применяются в гибридизации с целью создания сортов, сочетающих в себе ряд положительных качеств, начиная от урожайности, холодостойкости и заканчивая устойчивостью к засолению, болезням и вредителям [6]. рис сорт гибридологический высокоурожайный

В настоящее время исследования в России направлены на создание скоро- и среднеспелых сортов риса с потенциальной урожайностью 9-10 т/га. Ученые постоянно проводят поиск, анализ и использование генов, влияющих на архитектонику растений, формируют модель идеального сорта, которая обеспечила бы повышение продуктивности. Ведется всесторонний генетический анализ количественных признаков, определяющих продуктивность растений [7].

Выяснение генетических основ количественных признаков у риса, составляющих элементы структуры урожая, - одна из наиболее важных задач, решение которой необходимо для ускорения селекционного процесса и повышения его эффективности.

Работать с количественными признаками довольно трудно, так как они контролируются большим количеством генов - полигенно и характеризуются широким спектром изменчивости под влиянием генотипов гибридов и окружающей среды. Селекционная работа, главным образом, направлена на накопление в генотипе аллелей, положительно влияющих на развитие признака и совместного их взаимодействия.

В последнее время отбор растений риса для формирования селекционных питомников направлен на уменьшение высоты растений, так как это связано с их полеганием [1]. Однако имеются данные, что урожайность находится в прямой зависимости от высоты растения [7]. Поэтому при отборе высокопродуктивных растений данный признак не является ограничивающим.

Наиболее важным органом растения риса является метелка. От нее зависит основной признак - продуктивность растения. Селекционеры отдают предпочтение более коротким метелкам, отвечающим модели идеального сорта. Длина метелки - это стойкий генетический признак, у которого почти полностью отсутствует модификационная и экологическая изменчивость [1].

Озерненность метелки - это общее количество колосков в метелке. Этот признак показывает потенциальную продуктивность метелки.

Цель работы - определить тип наследования признаков высота растения, длина метелки и её озерненность у гибридов первого поколения при скрещивании сортов риса КПУ-92-08 и Лидер, а также провести гибридологический анализ по моно- и дигенной моделях гибридных популяций второго поколения.

Материал и методика

Для проведения исследования подобрали контрастные сорта: КПУ-92-08, у которого высота 80-85 см, длина метелки 17-18 см, общее количество колосков в соцветии 150-180 шт., листья эректоидные; Лидер - высота 90-95 см, длина метелки 13-15 см, озерненность - 150-160 колосков, листья обычные.

В рамках поставленной цели необходимо было провести гибридизацию. Питомник родительских форм закладывали в камерах искусственного климата (КИК), далее там же проводили кастрирование и опыление колосков «твел» - методом. После созревания гибридные зерна, для прерывания периода покоя, подвергали воздействию положительных температур (+60…+70єС) и проращивали в термостате. Гибриды F₁ и родительские формы выращивали в сосудах на вегетационной площадке. Гибридные растения после созревания подвергались биометрическому анализу, по данным которого проводили определение типов наследования изучаемых признаков [8].

Гибриды второго поколения и родительские формы сеяли вручную по методике коллекционного питомника (на 1 м² высевали по 140 всхожих зерен). После полного созревания растения убирали с корнями и распределяли на классы по альтернативным признакам для проведения гибридологического анализа [9].

Гибридологический анализ - это анализ результатов наследования признаков с помощью системы скрещиваний: аллельных, диаллельных, реципрокных, топкроссных, сеткроссных, беккроссных, анализирующих и др. Он заключается в получении гибридов и дальнейшем их сравнительном анализе в ряду поколений (расщеплений) [2].

Высоту растений и длину метелки измеряли с помощью линейки, а озерненность определяли методом подсчета количества колосков.

Гибридная популяция КПУ-92-08 / Лидер состояла всего из 104 растений, поэтому все они использовались для анализа.

Результаты исследований

Данные биометрического анализа гибридных растений первого поколения и родительских форт представлены в таблице 1.

Таблица 1

Средние значения родительских форм и гибридов первого поколения, степень доминирования по признакам, 2012 г

Как видно из данных таблицы 1, гибриды первого поколения по признаку - высота растения имеют отрицательное сверхдоминирование, а озерненность метелки - положительное сверхдоминирование; признак длина соцветия наследуется по типу частичного положительного доминирования.

Анализ расщепления гибридов второго поколения по моногенной модели представлен в таблицах 2, 3 и 4.

Высоту растений можно рассматривать как количественный, так и качественный признак. Для классификации образцов риса по высоте растений были приняты следующие значения: очень высокорослые - более 126 см; высокорослые - 101-125 см; полукарлики (низкорослые) - 71-100 см; карлики - 51-70 см и ультракарлики - менее 50 см [1].

Результаты гибридологического анализа свидетельствуют, что в F₂ происходит расщепление на высокорослые, полукарликовые и карликовые растения. Это расщепление подтверждается по фенотипу проанализированных растений риса. Как известно, среди высокорослых особей имеются гомозиготные и гетерозиготные растения. В F₃ гомозиготные растения не расщепляются - в потомстве останутся все высокорослыми. Гетерозиготные растения будут расщепляться по типу второго поколения.

Таблица 2

Результаты гибридологического анализа гибрида риса F₂ КПУ-92-08 / Лидер по признаку высота растения при моногенном типе наследования

Из данных таблицы 2 видно, что высокорослость наследуется моногенно и проявляет доминирование над полукарликовостью и карликовостью. Карликовость растений проявляет рецессивный эффект по отношению к высокорослости и полукарликовости. Моногенное наследование полукарликовости проявляет рецессивный эффект по отношению к высокорослости и доминантный эффект - к карликовости. Таким образом, наследование высоты растения можно представить в виде D?Sd?d.

По длине метелки растения разделяли на две группы: длинная метелка (Long panicle dom.) - более 14 см и короткая метелка (Short panicle r.) - 9-14 см.

Таблица 3

Результаты гибридологического анализа гибрида риса F₂ КПУ-92-08 / Лидер по признаку длина метелки при моногенном типе наследования

Из данных таблицы 3 видно, что в результате гибридологического анализа подтверждается, что расщепление соответствует соотношению 3:1. Моногенное наследование признака короткой метелки имеет рецессивный эффект с вероятностью 0,05-0,01. Длинная метелка проявляет доминирование над короткой метелкой и имеет вероятность 0,25-0,10.

Для разделения растений по признаку озерненность метелки мы взяли среднее значение между проявлением признака в этот же год у родительских форм. Оно составило: КПУ-92-08 - 192,7 шт. и Лидер - 141,2 шт. Среднее вышло 150 шт. колосков в метелке, поэтому растения, имеющие более 151 шт. вошли в группу - высокая озерненность, а менее 150 - низкая озерненность метелки.

Из данных таблицы 4 видно, что в результате проведенного анализа при моногенном типе наследования признак высокая озерненность метелки имеет рецессивный эффект с вероятностью 0,50-0,25. Низкая озерненность метелки проявляет доминирование по отношению к высокой озерненности соцветия с вероятностью 0,75-0,50.

Таблица 4

Результаты гибридологического анализа гибрида риса F₂ КПУ-92-08 / Лидер по признаку озерненность метелки при моногенном типе наследования

Если в моногибридном расщеплении число генов n = 1, и в F₂ образуется три генетически различных класса растений, в числовом значении это будет соответствовать 1:2:1 или 3:1, то в дигибридном скрещивании в F₂ будет проявляться девять расщепляющихся генетических классов, в числовом значении это будет соответствовать отношению 9:3:3:1 [5].

Анализ расщепления гибридов второго поколения по дигенной модели представлен в таблицах 5 и 6.

На основе результатов гибридологического анализа установили, что при дигенном типе наследования признаков полукарликовость и длинная метелка имеют доминантный эффект над полукарликовостью и короткой метелкой, высокорослостью с длинной и короткой метелкой с вероятностью ?0,99. Полукарлик с короткой метелкой детерминирован рецессивными генами по отношению к высокорослым с длинной метелкой и полукарликам с длинной метелкой с вероятностью 0,50-0,25. Высокорослость с длинной метелкой проявляет доминантный тип наследования над высокорослостью с короткой метелкой и полукарликовостью с короткой метелкой с вероятностью 0,05-0,01. В популяции не было высокорослых растений с короткой метелкой, поэтому этот класс вообще не проявил себя.

Таблица 5

Результаты гибридологического анализа гибрида риса F₂ КПУ-92-08 / Лидер по признакам высота растения и длина метелки при дигенном типе наследования

Полукарлик с длинной метелкой при дигенном типе наследования проявляет доминантный эффект над полукарликами с короткой метелкой, карликами с длинной и короткой метелкой с вероятностью 0,75-0,50. Карлик с короткой метелкой детерминирован рецессивными генами с вероятностью 0,95-0,75. Полукарлик с короткой метелкой проявляет эффект доминирования над карликами с длинными и короткими метелками. Карлик с длинной метелкой доминирует над карликом с короткой метелкой с вероятностью 0,50-0,25.

Таблица 6

Результаты гибридологического анализа гибрида риса F₂ КПУ-92-08 / Лидер по признакам высота растения и длина метелки при дигенном типе наследования

Таблица 7

Результаты гибридологического анализа гибрида риса F₂ КПУ-92-08 / Лидер по признакам длина и озерненность метелки при дигенном типе наследования

При дигенной модели скрещивания Х² равен 9,04, поэтому вероятность нулевой гипотезы будет варьировать от 0,05 до 0,01 или 0,05?р?0,01. Это значит, что признак озерненность и длина метелки контролируется дигенно. Низкая озерненность и длинная метелка детерминированы доминантными генами над высокой озерненностью с длинной и короткой метелкой и низкой озерненностью с короткой метелкой с вероятностью ?0,99.

Низкая озерненность и короткая метелка проявляют рецессивный эффект наследования по отношению к высокой озерненности с длинной метелкой и низкой озерненность с длинной метелкой с вероятностью 0,75-0,50.

Высокая озерненность и длинная метелка проявляет доминантный тип наследования над низкорослостью с короткой метелкой, но рецессивный - по отношению к низкой озерненности и длинной метелкой с вероятностью 0,10-0,05. Высокая озерненность с короткой метелкой, как класс, не проявил себя.

Выводы

1. Гибрид первого поколения КПУ-92-08 / Лидер по признаку высота растения имеют отрицательное сверхдоминирование, а озерненность метелки - положительное сверхдоминирование; признак длина метелки наследуется по типу частичного положительного доминирования.

2. Высокорослость наследуется по моногенной модели и ее можно представить в виде D?Sd?d.

3. При моногенном наследовании признаков длинная метелка проявляет эффект доминирования над короткой, а низкая озерненность соцветия - над высокой озерненностью.

4. При дигенном типе наследования признаков полукарликовость и длинная метелка проявляют доминантный эффект над полукарликовостью и короткой метелкой; высокорослостью с длинной и короткой метелкой с вероятностью ?0,99. Полукарлик с короткой метелкой детерминирован рецессивными генами.

5. Класс полукарлик с длинной метелкой при дигенном типе наследования проявляет доминантный эффект над полукарликами с короткой метелкой, карликами с длинной и короткой метелкой. Карлик с короткой метелкой детерминирован рецессивными генами с вероятностью 0,95-0,75.

6. Класс низкая озерненность и длинная метелка детерминированы доминантными генами над высокой озерненностью с длинной и короткой метелкой и низкой озерненностью с короткой метелкой с вероятностью ?0,99. Высокая озерненность с короткой метелкой в изучаемой гибридной популяции, как класс, не проявил себя.

Список литературы

1. Дзюба, В.А. Генетика риса / В.А. Дзюба. Краснодар, 2004. 284 с.

2. Дзюба, В.А. К методике проведения гибридологического анализа гибридов зерновых культур / В.А. Дзюба, Л.В. Есаулова, И.Н. Чухирь, Е.Н. Лапина // Зерновое хозяйство. 2012. №3(21). С. 8-13.

3. Дзюба, В.А. Многофакторные опыты и методы биометрического анализа экспериментальных данных / В.А. Дзюба // Методические рекомендации. Краснодар, 2007. 76 с.

4. Дзюба, В.А. Наследование некоторых хозяйственно-ценных биологических признаков риса при селекции / В.А. Дзюба, Э.А. Жербак, Л.Г. Груздев, Г.А. Сингильдин // Сельскохозяйственная биология. 1981. Т. 16, № 5. С. 725-728.

5. Дзюба, В.А. Теоретическое и прикладное растениеводство: на примере пшеницы, ячменя и риса: Науч.-метод. пособие / В.А. Дзюба. Краснодар, 2010. 475 с.

6. Зеленский Г.Л. Итоги 30-летней работы по селекции сортов риса, устойчивых к пирикуляриозу в России / Г.Л. Зеленский Иммуногенетическая защита сельскохозяйственных культур от болезней: теория и практика // Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 125-летию со дня рождения Н.И. Вавилова, Большие Вяземы Московской области 17-21 июля 2012 г. Большие Вяземы, 2012. С. 427 - 440.

7. Костылев, П.И. Направления и методы современной селекции риса / П.И. Костылев // Рисоводство. Краснодар. 2008. Вып. 13. С. 7-15.

8. Лось Г.Д. Методика гибридизации риса / Г.Д. Лось // Рисоводство. Краснодар. 2007. Вып. 10. С. 42-51.

9. Сметанин, А.П. Методика опытных работ по селекции, семеноводству, семеноведению и контролю за качеством семян риса / А.П. Сметанин, В.А. Дзюба, А.И. Апрод. Краснодар. 1972. 155 с.

Размещено на Allbest.ru