Створення чоловічостерильних компонентів для гібридів F1 моркви на основі сучасних методів біотехнології
Дослідження особливостей технології мікророзмноження селекційних зразків моркви. Характеристика залежності морфогенних властивостей ізольованих тканин моркви від фази розвитку рослини-донора. Створення методики мікроклонування селекційних зразків моркви.
Рубрика | Биология и естествознание |
Вид | автореферат |
Язык | украинский |
Дата добавления | 10.08.2014 |
Размер файла | 56,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Інститут рослинництва ім. В.Я. Юр'єва УААН
УДК 635.132 : 631.527 : 631.47 : 631.53.02
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук
СТВОРЕННЯ ЧОЛОВІЧОСТЕРИЛЬНИХ КОМПОНЕНТІВ ДЛЯ ГІБРИДІВ F1 МОРКВИ НА ОСНОВІ СУЧАСНИХ МЕТОДІВ БІОТЕХНОЛОГІЇ
06.01.05 - селекція рослин
Сергієнко Ольга Федорівна
Харків 2005
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Інституті овочівництва і баштанництва Української академії аграрних наук.
Науковий керівник: доктор сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник ЛЄДОВСЬКИЙ Станіслав Якович, Інститут овочівництва і баштанництва УААН, головний науковий співробітник лабораторії біотехнології
Офіційні опоненти:
доктор сільськогосподарських наук, професор, член-кор. УААН КРАВЧЕНКО Владислав Андрійович, директор Науково-дослідного і навчального Центру закритого ґрунту АК “Пуща Водиця”
кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник КОЛІСНИК Ірина Віталіївна, Полтавська державна сільськогосподарська дослідна станція ім. М.І. Вавілова, завідувач науково-технічним відділом селекції, первинного та елітного насінництва
Провідна установа: Інститут картоплярства УААН
Захист відбудеться 20.12.2005 року о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.366.01 в Інституті рослинництва ім. В.Я. Юр'єва УААН за адресою: 61060, 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 14.11.2005 р.
Вчений секретар спеціалізованої вченої ради В.П. Петренкова
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Серед світових комерційних форм моркви переважають гібриди F1 на чоловічостерильній основі, які мають високі врожайність та товарність і захищені від їх несанкціонованого репродукування.
У нашій країні теж розгорнуто програму гетерозисної селекції моркви на основі чоловічої стерильності. Створено перші вітчизняні гібриди F1: Ранок, Довіра, Дарунок, Статус (Терновий Ю.В., 1997; Кривець Д.О., 1998). Однак, материнськими компонентами їх були російські стерильні лінії, розмноження яких в Україні не проводиться. Отже, актуальним завданням стало створення вітчизняних чоловічостерильних ліній, адаптованих до місцевих умов.
Слід зазначити, що цей процес є складним і за традиційною схемою триває 10-12 років (Тімін Н.І., 1986).
Необхідність швидкого створення нових вітчизняних чоловічостерильних ліній вимагає застосування сучасних методів біотехнології, які дозволяють прискорити селекційний процес і підвищити його ефективність (Уралець Л.І., 1997).
Прикладом цього може служити російська селекція моркви, де розроблено і застосовуються методи експериментальної гаплоїдії та генетичної трансформації моркви (Тюкавин Г.Б., Шмикова Н.А., 2000; Поляков А.В., 2004; Крутенко Д.В. та ін. 2000).
В Україні до наших досліджень біотехнологічні методи на моркві не розвивались і в селекції моркви не застосовувались.
Використання методу мікроклонування у гетерозисній селекції моркви може забезпечити швидке і гарантоване розмноження у лабораторних умовах вихідних селекційних форм з корисними властивостями, а метод експериментальної гаплоїдії дозволяє значно прискорити створення гомозиготних ліній.
Розробка практичної системи регенерації рослин моркви in vitro необхідна також, як основа для створення більш складних вітчизняних біотехнологічних методик, таких як клітинна селекція, нестатева трансформація геному та генетичні банки в культурі in vitro.
Необхідність вирішення цих питань і визначило актуальність наших досліджень. Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Роботу виконували згідно з державними науковими програмами та планами науково-дослідних робіт Інституту овочівництва і баштанництва УААН:
“Розробити на основі біотехнологічних методів способи одержання вихідних форм для прискореного створення нового покоління високопродуктивних сортів та гібридів овочевих культур” (№ держ. реєстрації UA01001695P, 1991 1995 рр.);
“Встановити селекційно-генетичну детермінацію ознак коренеплідних культур, на основі якої провести ідентифікацію вихідних ліній для створення гетерозисних гібридів F1. Відпрацювати насінницькі прийоми, що гарантують високу якість відтворення батьківських ознак” (№ держ. реєстрації 0196U 017172, 1996 2000 рр.);
“Розробити на основі регуляторів росту нового покоління ефективні і малозатратні біотехнологічні методики для прискореної сортової та гетерозисної селекції овочевих культур” (№ держ. реєстрації 0101U001168, 2001 2005 рр.).
Мета і завдання дослідження. Мета досліджень полягала в створенні вітчизняних чоловічостерильних ліній типу петалоїд за допомогою біотехнологічних методів.
Для досягнення цієї мети були поставлені наступні завдання:
- створити вітчизняну методику мікророзмноження селекційних зразків моркаи шляхом вдосконалення існуючої методики соматичного ембріогенезу і пристосування її до розмноження рослин у фазі цвітіння, коли можна визначити наявність чоловічої стерильності;
- виявити біолого-генетичні фактори, що впливають на мікророзмножених рослин;
- визначити кореляційні зв'язки морфогенних особливостей тканин моркви в культурі in vitro та кількісних ознак селекційних зразків in vivo;
- створити чоловічостерильні лінії моркви з застосуванням мікророзмноження та експериментальної гаплоїдії.
Об'єкт дослідження - гетерозисна селекція моркви на основі чоловічої стерильності.
Предмет дослідження - створення гомозиготних чоловічостерильних ліній моркви на основі біотехнологічних методів, створення методики мікроклонування селекційних зразків моркви.
Методи дослідження - а) біотехнологічні - для швидкого розмноження вихідних джерел цінних властивостей та отримання дигаплоїдних рослин моркви; б) селекційно-генетичні для створення гомозиготних ліній на базі одержаних in vitro рослин; в) польові - для оцінки створених селекційних форм; г) математико-статистичні - для аналізу достовірності одержаних результатів досліджень.
Наукова новизна одержаних результатів. В Україні дослідження по застосуванню біотехнологічних методів у селекції моркви виконані вперше.
Вперше в Україні створено методику мікророзмноження селекційних зразків моркви шляхом вдосконалення способу одержання соматичних ембріоїдів у калюсній культурі на всіх етапах, а саме: дезинфекція рослинного матеріалу, індукція калюсу, проліферація калюсу, індукція соматичного ембріогенезу, одержання рослин першого і другого років життя.
Випробувано способи ранньої яровизації мікроклонованих рослин моркви. Досліджено морфологічні та кількісні ознаки розмножених в культурі in vitro рослин моркви.
Проведено дослідження впливу різних донорських органів суцвіття (бутонів та листків) та фаз розвитку донорських рослин моркви на морфогенні властивості їх тканин in vitro.
Виявлено кореляційні зв'язки між біометричними параметрами селекційних зразків in vivo та морфогенними властивостями їх тканин in vitro.
Вперше в Україні створено лінії моркви з чоловічою стерильністю за двома прискореними селекційними схемами, що включають такі біотехнологічні методи, як мікророзмноження та експериментальна гаплоїдія.
Практичне значення одержаних результатів. Створено вдосконалену методику мікроклонування селекційних зразків моркви, яка може бути також використана для розмноження та підтримання інбредних ліній моркви.
Подано патентну заявку на живильне середовище для одержання соматичних ембріоїдів у культурі рослинних тканин in vitro.
Шляхом вдосконаленої технології мікроклонування в ІОБ УААН розмножено 14 цінних селекційних зразків моркви і передано селекціонерам для подальшої роботи.
З використанням мікроклонування та експериментальної гаплоїдії створено 13 ліній моркви з чоловічою стерильністю.
Особистий внесок здобувача. Автор дисертації О.Ф.Сергієнко самостійно провела дослідження по темі, зробила теоретичні узагальнення та практичні висновки.
Дисертантом самостійно розроблено схеми дослідів на основі аналітичного огляду літератури та запропоновано нові, ефективні методичні підходи. Особистий внесок у наукові праці, опубліковані у співавторстві, становить 70 % - 90 % і полягає у виконанні експериментальних досліджень, отриманні селекційних форм, аналізі та узагальненні результатів досліджень.
Апробація результатів дисертації. Результати досліджень були викладені на науковій конференції “Проблеми і перспективи селекції і насінництва овочевих і баштанних культур”, Борова, 1994 р.; Міжнародному симпозіумі “Біотехнологія рослин та генна інженерія”, Київ, 1994 р.; науковій конференції, присвяченій 50-річчю ІОБ УААН, Харків, 1997 р.; науково-теоретичній конференції “Селекция и семеноводство овощных и бахчевых культур”, Москва, 1998 р.; ЙЙ міжнародній конференції “Використання сучасних молекулярно-генетичних і біотехнологічних розробок у генетико-селекційних дослідженнях”, Одеса, 1998 р.; ЙЙ uміжнародному симпозіумі з біотехнології рослин, Київ, 1998 р.; Міжнародному симпозіумі з селекції та насінництва овочевих культур, Москва, 1999 р.; УІІІ Міжнародному симпозиумі “Нетрадиционное растениеводство, экология и здоровье”, Алушта 1999 р; Міжнародній науковій конференції “Оптимізація селекційного процесу на основі генетичних методів”, Харків, 1999 р.; Всеукраїнській конференції молодих вчених “Агроекологія як основа стабільності сільського господарства, Харків, 2000 р.; IV міжнародній конференції “Геном рослин”, Одеса, 2003 р.
Публікації. Результати дисертації опубліковано в 2 методиках, 5 статтях у наукових тематичних збірниках, 3 статтях у наукових журналах, 1 патентній заявці, 11 тезах наукових конференцій, в яких достатньо повно викладено основні положення дисертації.
Структура і обсяг дисертації. Матеріали дисертації викладено на 148 сторінках машинописного тексту. Робота містить з вступ, шість розділів, висновки, практичні рекомендації, список використаних джерел, включає 28 таблиць, 18 рисунків та 11 додатків. Список використаної літератури налічує 151 джерело, у тому числі 88 іноземних.
ЗМІСТ РОБОТИ
Огляд літератури. Представлено аналіз публікацій, що стосуються використання біотехнологічних методів у селекції овочевих рослин і зокрема моркви. Наведено світові теоретичні та технологічні здобутки у мікророзмноженні моркви, проаналізовано їх ефективність та перспективи використання у вітчизняній селекції. Обґрунтовується вибір мети і завдань досліджень.
Методика і умови досліджень. Дослідження проведено в Інституті овочівництва і баштанництва УААН протягом 1993-2004 років.
Вихідним матеріалом служили сорти і гібриди моркви селекції інституту та колекційні зразки. Використані рослини були вирощені у селекційних розсадниках у незахищеному та захищеному ґрунті.
Дослідження рослинних об'єктів у культурі in vitro проводили за загальноприйнятими методиками (Бутенко Р.Г., 1964; Калінін Ф.Л., Сарнацька В.В., 1980)
Базовою методикою досліджень з мікророзмноження моркви служила процедура одержання соматичних ембріоїдів у калюсній культурі (Кайт Л., 1987, Тиссера Б., 1989).
Для введення в культуру in vitro використовували наступні органи рослин моркви: нерозкриті бутони, листки обгорток зонтиків, молоді листки рослин першого року життя, коренеплоди, насіння.
Добір оптимальних субстратів та умов мікроклонування проводили протягом 1993 - 1997 рр. по наступних етапах:
- дезинфекція рослинного матеріалу;
- утворення та проліферація калюсу in vitro;
- утворення соматичних ембріоїдів in vitro;
- утворення рослин з соматичних ембріоїдів in vitro;
- одержання коренеплодів-регенерантів та насінників-регенерантів.
З метою визначення оптимального донорського органу для мікроклонування рослин моркви другого року життя проводили порівняння коефіцієнтів розмноження при використанні таких донорських органів суцвіття, як бутони і листки обгорток зонтиків з рослин сорту Нантська харківська та лінії 1238.
Визначення впливу фази онтогенезу донорської рослини на морфогенний потенціал її тканин проводили протягом 1997 - 1999 рр. Варіанти досліду представлені трьома фазами онтогенезу рослин: 1) - проросток, 2) - коренеплід, що вегетує, 3) - цвітіння.
В кожному варіанті використано по 10 селекційних зразків моркви, серед яких - сорти, лінії та гібриди F1. В культурі in vitro оцінювали такі морфогенні властивості рослинних тканин, як утворення калюсів, проліферативна активність та енбріоіндуктивна активність.
З метою прогнозування здатності до мікророзмноження різних зразків моркви проведено визначення кореляції між кількісними параметрами селекційних форм in vivo та морфогенними властивостями їх тканин in vitro протягом 1998 - 1999 років. В дослідженнях використано 10 зразків моркви, що належали різним сортотипам. Донорами тканин служили молоді рослини, що мали 2 справжні листки. В культурі in vitro визначали такі властивості рослинних тканин, як утворення калюсів, проліферативна активність та енбріоіндуктивна активність. В умовах in vivo зразки оцінювали за 18 кількісними параметрами згідно (Горова Т.К., 1996).
Проводили кореляційний аналіз зв'язків кожного показника, одержаного in vitro, з кожним показником, одержаним in vivo.
З метою прискореного створення чоловічостерильних ліній моркви для гетерозисної селекції застосовували включення в базову методику створення чоловічостерильних (А) та фертильних (В) аналогів моркви (Тімін Н.І., 1986) мікророзмноження індивідуально дібраних рослин та експериментальної гаплоїдії.
Дібрані рослини характеризувались цінними господарськими якостями, мали оптимальну архітектоніка насінника, чоловічу стерильність типу петалоїд або ж закріплення чоловічої стерильності, підвищений вміст в-каротину.
Математичний аналіз одержаних результатів проводили за загальноприйнятими методиками (Лакін Г.Ф. 1990, Доспєхов Б.А., 1985).
Удосконалення методики мікроклонування селекційних зразків моркви. З метою створення надійної і ефективної методики мікророзмноження селекційних зразків моркви було здійснено удосконалення відомого способу розмноження моркви в культурі in vitro шляхом соматичного ембріогенезу.
В результаті досліджень випробувано вітчизняний комерційний препарат “Білизна” в якості дезинфікуючої речовини для позбавлення від інфекцій рослинного матеріалу перед введенням в культуру in vitro. Встановлено оптимальні режими дезинфекції цим препаратом листків, суцвіть та насіння моркви.
На етапі утворення калюсу in vitro встановлено, що cеред відомих базових живильних середовищ кращими для цього процесу є середовища МS (Murashige T., Skoog F., 1962) та В5 (Gamborg O.L. at al., 1968). Найвищу частоту утворення калюсу (60,6 %) забезпечувало застосування регуляторів росту 2,4-Д (дихлорфеноксиоцтова кислота) і кінетину (6-фурфуриламінопурин) по 1,0 мг/л кожного (табл. 1). Генотипи моркви мали різну здатність до утворення калюсу, що відобразилось в коливанні середньої частоти калюсоутворення від 0 % до 43,6 %.
В результаті добору оптимального базового середовища для проліферації калюсів моркви виявлено, що найбільшого об'єму досягали калюси на середовищах В5S (Schдfer F. та ін., 1998) та В5, а середовища МS та МSМ (Masuda, 1981) не сприяли інтенсивному росту калюсів. Здатність калюсів до проліферації була генотипово обумовлена.
Результати досліджень з добору оптимального базового середовища для утворення соматичних ембріоїдів з калюсів моркви свідчать про істотність впливу живильного середовища, генотипу та їх взаємодії на вихід ембріоїдів з калюсів. Мінімальною дією на утворення ембріоїдів відзначався фактор генотипу (h2 = 6,6 %) середньою - фактор середовища (h2 = 12,1 %), а їх взаємодія мала максимальний вплив (h2 = 24,2 %).
Таблиця 1 Вплив вмісту регуляторів росту у живильному середовищі MS та генотипу експлантів на утворення калюсу з листків суцвіть моркви у 1994 - 1995 рр
Регулятори росту у варіантах досліду (фактор А) |
Концентрація в живильному середовищі, мг/л |
Частота утворення калюсу, % |
||||||
по генотипах (фактор В): |
середнє по фактору А |
|||||||
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
||||
2,4-Д /контроль/ |
1,0 |
16,7 |
44,4 |
18,2 |
0 |
0 |
15,9 |
|
2,4-Д |
2,0 |
16,7 |
37,5 |
0 |
0 |
0 |
10,8 |
|
2,4-Д,Кінетин |
0,20,2 |
50,0 |
75,0 |
70,0 |
0 |
58,3 |
50,7 |
|
2,4-Д,Кінетин |
1,01,0 |
82,4 |
75,0 |
83,3 |
0 |
62,5 |
60,6 |
|
Кінетин |
2,0 |
28,6 |
26,7 |
90,0 |
0 |
6,7 |
30,4 |
|
Кінетин |
4,0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
8,3 |
1,7 |
|
Середнє по фактору В |
32,4 |
43,1 |
43,6 |
0 |
22,6 |
НІР0,05 для порівняння середніх по фактору А = 11,21
НІР0,05 для порівняння середніх по фактору В = 10,23
Створено високоефективне середовище МSC для індукції соматичного ембріогенезу моркви шляхом модифікації середовища МS. Вихід ембріоїдів з калюсів на цьому середовищі в середньому у 2,2 рази перевищував результат, досягнутий на контрольному середовищі МS (табл. 2). На цю розробку до Держпатенту України подано патентну заявку № 20040706346.
Таблиця 2 Вплив CaCl2 на соматичний ембріогенез з калюсу моркви у 1996 - 1997 рр
Основне живильне середовище (фактор А) |
Вміст CaCl2, мг/л |
Вихід ембріоїдів, шт./калюс |
||||
по генотипах (фактор В): |
Середнє по фактору А |
|||||
9 |
17 |
25 |
||||
MS (контроль) |
333,0 |
16,78 |
15,25 |
13,20 |
15,08 |
|
MS |
565,0 |
67,00 |
28,22 |
3,00 |
32,74 |
|
MSM |
333,0 |
12,00 |
9,40 |
0,18 |
7,19 |
|
MSM |
565,0 |
13,80 |
11,50 |
0,098 |
8,46 |
|
Середнє по фактору В |
27,39 |
16,09 |
4,12 |
|||
НІР0,05 по фактору А = 3,92 |
||||||
НІР0,05 по фактору В = 2,89 |
Оцінено потенціал ембріоіндукції дев'ятнадцяти цінних селекційних генотипів моркви, серед яких виділено 7 генотипів`з високою здатністю до соматичного ембріогенезу. Вони можуть бути використані для створення комерційних форм моркви з високим коефіцієнтом мікророзмноження. Для регенерації рослин моркви з соматичних ембріоїдів оптимальним визначено рідке живильне середовище Ѕ В5 з вмістом хлориду кальцію 170,0 мг/л, на якому частка нормальних рослин досягала 60,6 ± 6,5 %. Оптимальним субстратом для вирощування горщикової розсади регенерантів моркви рекомендовано суміш чорноземного ґрунту та піску у відношенні 2 : 1, на якому частка приживлення мікроклонованих рослин становила 75,4 ± 5,2 %.
Виявлено, що найвище приживлення горщикової розсади регенерантів моркви у захищеному ґрунті забезпечувало її висаджування у квітні, травні та вересні (95,8 - 97,4 % приживлення).
Випробувано два способи ранньої яровизації мікроклонованих рослин моркви. Яровизація регенерантів у пробірках протягом 30 днів при +4оС викликала утворення 31,6 ± 10,7 % генеративних пагонів, а горщикової розсади регенерантів протягом 5 місяців при +10 - 14оС сприяла утворенню 47,8 ± 7,4 % генеративних пагонів.
Встановлено, що коренеплоди-регенеранти аналогічно звичайним коренеплодам краще приживлюються в незахищеному ґрунті (78,9 ± 9,4 %), ніж в захищеному (52,5 ± 6,5 %).
Біолого-генетичні фактори мікророзмноження рослин моркви. Встановлено, що у мікроклонованих рослин першого року життя істотно зросла порівняно зі звичайними рослинами мінливість таких ознак, як довжина, діаметр і маса коренеплоду, що пояснюється травмуванням кореневої системи під час пересаджувань регенерантів з пробірок у горщечки, а з останніх - у грунт. У рослин другого року життя коефіцієнти варіації основних кількісних ознак були на рівні звичайних насінників.
Умови теплиці сприяли збільшенню діаметра центрального зонтика насінників-регенерантів порівняно з незахищеним ґрунтом.
У мікроклонованих рослин моркви першого року життя морфологічних відхилень листків не виявлено, а у рослин другого року життя відмічено 3,7 ± 1,7 % внутрішньоклонових морфологічних змін. Вони мали як спадковий, так і не спадковий характер. Морфогенні властивості культивованих in vitro тканин моркви залежали від фази розвитку рослини-донора. Високу здатність до утворення калюсу мали тканини з проростків та технічно зрілих рослин, які в середньому у 3 рази перевищували тканини з рослин у фазі цвітіння за цим показником. Ембріогенний потенціал тканин з проростків в середньому був у 2 рази вищим, ніж у тканин з технічно зрілих рослин і у 4 рази вищим, ніж у тканин, які походили з рослин у фазі цвітіння (табл. 3).
Мінливості калюсогенної та ембріогенної активностей ізольованих тканин моркви були найнижчими у проростків і підвищувались на пізніших етапах онтогенезу рослин-донорів. Мінливість проліферативної активності ізольованих тканин знаходилась на порівняно низькому рівні і не залежала від фази розвитку рослин-донорів.
На морфогенні властивості тканин in vitro істотно впливав також вид донорського органу. Так, калюси, одержані з бутонів, мали у середньому у 2,6 рази вищу здатність до проліферації, ніж калюси з листків обгорток зонтиків.
Таблиця 3 Вплив фази розвитку рослини-донора на морфогенні властивості тканин моркви, культивованих in vitro, у 1998 1999 роках (середні по 10 зразках)
Фаза розвитку донорської рослини |
Об'єм первинного калюсу, мм3 |
Об'єм вторинного калюсу, мм3 |
Вихід ембріоїдів, шт./калюс |
||
1. Проросток |
169,011,9 |
532,023,6 |
4,40,4 |
||
2. Коренеплід, що вегетує |
160,016,8 |
486,544,0 |
2,00,5 |
||
3. Цвітіння |
48,512,3 |
869,658,1 |
1,00,2 |
||
НІР0,05 між варіантами: |
1 - 2 |
35,5 |
82,7 |
0,8* |
|
1 - 3 |
35,7* |
106,6* |
1,5* |
||
2 - 3 |
42,1* |
163,2* |
0,6* |
Примітка: * - різниця між двома варіантами істотна при Р = 0,05.
Насіннєві рослини, що походили з бутонів, утворили на 44,4 % більше зонтиків першого порядку, ніж рослини, що походили з листків (табл. 4). Це дає підстави рекомендувати бутони, як джерела тканин при мікророзмноженні рослин моркви, що знаходяться у фазі цвітіння.
Таблиця 4 Вплив донорських органів суцвіття моркви на біометричні показники насінників-регенерантів клону 41 у 1997 р.
Донорський орган |
Кількість гілок І порядку, шт. |
Висота центрального зонтика, см |
Діаметр центрального зонтика, см |
Тривалість періоду від посадки до початку цвітіння, діб |
Тривалість періоду від посадки до початку достигання насіння, діб |
|
Листки |
5,4 ± 0,2 |
52,4 ± 3,9 |
7,9 ± 0,5 |
56,0 ± 0,3 |
113,2 ± 2,1 |
|
Бутони |
7,8 ± 0,9 |
57,5 ± 6,9 |
8,8 ± 0,9 |
56,3 ± 1,6 |
108,8 ± 3,9 |
|
НІР0,05 |
2,03* |
17,44 |
2,27 |
3,50 |
9,74 |
Примітка. * - Різниця істотна при Р=0,05.
Зв'язок ознак селекційних зразків моркви in vivo з характеристиками їх тканин in vitro. Для визначення таких кореляцій у культурі in vitro проведено оцінку тканин моркви 28 селекційних зразків за наступними морфогенними властивостями: утворення калюсу, проліферація калюсу, утворення соматичних ембріоїдів. У польових умовах досліджено біометричні та господарські властивості цих зразків. Встановлено, що найбільш інформативними показниками in vitro були об'єм вторинного калюсу та вихід ембріоїдів з 1 калюсу (табл. 5).
Здатність тканин до проліферації (об'єм вторинного калюсу) тісно корелювала з кількістю листків у розетці (r = -0,73) та шириною черешка листка (r = -0,89), посередньо з довжиною коренеплоду (r = -0,53), діаметром головки коренеплоду (r = -0,56) та з висотою розетки (r = 0,47).
селекційний морква мікроклонування морфогенний
Таблиця 5 Коефіцієнти кореляцій між кількісними параметрами селекційних зразків in vivo та морфогенними властивостями їх тканин in vitro у 1998 р.
Параметри зразків моркви in vivo |
Параметри тканин моркви in vitro |
|||
Об'єм первинного калюсу |
Об'єм вторинного калюсу |
Кількість ембріоїдів на 1 калюс |
||
Висота розетки |
0,30 |
0,47 |
0,15 |
|
Діаметр розетки |
-0,49 |
-0,11 |
-0,38 |
` |
Довжина листової пластини |
0,15 |
-0,21 |
-0,31 |
|
Ширина листової пластини |
0,24 |
-0,27 |
-0,07 |
|
Кількість листків у розетці |
0,07 |
-0,73* |
-0,50 |
|
Кількість сегментів листка |
-0,23 |
0,43 |
0,44 |
|
Довжина черешка листка |
0,31 |
0,36 |
0,42 |
|
Ширина черешка листка |
-0,22 |
-0,89* |
-0,73* |
|
Довжина коренеплоду |
0,02 |
-0,53 |
-0,03 |
|
Діаметр коренеплоду |
0,03 |
-0,45 |
-0,17 |
|
Діаметр головки коренеплоду |
0,07 |
-0,56 |
-0,57 |
|
Врожайність |
0,28 |
0,33 |
0,58 |
|
Маса коренеплоду |
0,09 |
-0,39 |
-0,07 |
|
Період від посіву до утворення коренеплодів |
0,14 |
-0,27 |
0,08 |
Примітка. * - Коефіцієнт кореляції істотний при Р=0,05.
Вихід ембріоїдів з одного калюсу, який відображає здатність тканин до соматичного ембріогенезу, тісно корелював з шириною черешка листка (r = -0,73), посередньо з кількістю листків у розетці (r = -0,50), діаметром головки коренеплоду (r = -0,57) та урожайністю (r = 0,58).
За результатами цих досліджень рекомендується для мікророзмноження використовувати переважно ті селекційні зразки, які мають до 12 листків у розетці і діаметр черешка до 1,5 см, так як вони матимуть високий коефіцієнт розмноження in vitro.
Для восьми пар тісно та посередньо сполучених ознак in vitro та in vivo побудовано графіки лінійних регресій, які дозволяють в культурі in vitro прогнозувати такі важливі якості майбутніх рослин-регенерантів, як довжина коренеплоду, діаметр головки коренеплоду та врожайність (рис.1) і проводити відповідний добір.
Селекція чоловічостерильних ліній моркви з використанням біотехнологічних методів. З початку 90-х років минулого століття в Україні розгорнуто програму створення гетерозисних гібридів моркви F1 на основі чоловічої стерильності (ЧС). Одним з напрямків селекційної роботи з морквою в Інституті овочівництва і баштанництва УААН є створення чоловічостерильних ліній типу петалоїд на основі вітчизняних сортів Нантська харківська, Оленка та Шантене сквирська, що мають високі господарські та біохімічні якості.
Традиційна схема селекції чс-ліній триває 10 12 років (Тімін Н.І., 1986). Для прискорення цього процесу нами розроблено дві селекційні схеми з залученням методів культури ізольованих тканин.
Перша з розроблених схем включає вдосконалений нами спосіб мікророзмноження рослин чоловічостерильного та фертильного аналогів і розрахована на 7 років (рис.2). Мікроклонування значно підвищило ефективність методики, тому що дозволило гарантовано розмножити цінні рослини, тоді як без мікророзмноження дібрані генотипи могли бути втраченими внаслідок ураження хворобами та рекомбінації при статевому розмноженні. Наявність кількох ідентичних рослин дало можливість значно збільшити кількість схрещувань чоловічостерильних форм з метою створення гетерозисних гібридів F1 та збільшити вихід насіння з кожної комбінації схрещувань, адже при примусовому запиленні однієї рослини моркви вихід насіння часто недостатній для подальшої роботи, а іноді й зовсім відсутній.
Роки |
Лінія А - ЧС-аналог |
Лінія В - фертильний аналог |
|
1й |
Мікроклонування чс-рослин, дібраних серед гібридів чс-форм з перспективним сортом |
Мікроклонування фертильних рослин, дібраних з перспективного сорту |
|
2й - 3й |
Міжклонові запилення і одержання покоління F1(А х В) |
Внутрішньоклонове запилення фертильних аналогів, одержання R1(I1) і добір типових коренеплодів |
|
4й - 5й |
Оцінка прояву ЧС, одержання покоління ВС1 (А х В) і добір типових коренеплодів |
Одержання покоління R2(I2) і добір типових коренеплодів |
|
6й - 7й |
Одержання покоління ВС2(А х В) і його конкурсна оцінка |
Одержання покоління R3(I3) і добір типових коренеплодів |
Рис. 2. Схема створення чоловічостерильних ліній моркви з застосуванням мікророзмноження in vitro.
Друга схема заснована на одержанні дигаплоїдних рослин способом гіногенезу in vitro (рис.3). Вона розрахована на 5 років. Прискорення відбувається за рахунок створення дигаплоїдних (гомозиготних) рослин за методикою Тюкавіна Г.Б. та Шмикової Н.А. (1997), одержання їх насіння всього за 3 роки, що традиційно досягається кількома поколіннями інбридингу.
Роки |
Лінія А ЧС-аналог |
Лінія В - фертильний аналог |
|
1й |
Індивідуальний добір ЧС-насінників серед гібридів перспективного сорту з ЧС- формами і одержання з них дигаплоїдних рослин in vitro |
Індивідуальний добір фертильних насінників перспективного сорту і одержання з них дигаплоїдних рослин in vitro |
|
2й - 3й |
Міжклонові запилення дигаплоїдних клонів і одержання покоління F1(А х В) |
Внутрішньоклонові запилення дигаплоїдних клонів і одержання покоління R1(I1), добір типових коренеплодів |
|
4й - 5й |
Оцінка на збереження ЧС, одержання покоління ВС1(А х В) і його конкурсна оцінка |
Одержання R2(I2) і добір типових коренеплодів |
Рис. 3. Схема створення ЧС-ліній моркви на основі гіногенних дигаплоїдних рослин.
Згідно цих схем одержано 137 насіннєвих рослин, що належать 14 цінним соматичним клонам та 5 рослин, що належать двом дигаплоїдним клонам моркви. На їх основі створено 13 ліній сортотипів нантська, валерія і геранда з чоловічою стерильністю типу петалоїд на рівні 90 100 %.
Проведено конкурсне випробування 8 чс-ліній і за його результатами лінії Мона ВС2 і Райдуга ВС1 визнані кращими і включені в схеми гібридизації. З їх участю одержано гібриди F1 сортотипу нантська, які успішно проходять випробування. Загалом у селекційній роботі Інституту овочівництва і баштанництва УААН у 2004 році знаходилось 38 чоловічостерильних та фертильних зразків моркви, створених з використанням біотехноголічних методів.
ВИСНОВКИ
В дисертації на основі 11-річних досліджень за 1993-2004 рр. наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення наукового завдання, яке полягає у застосуванні мікророзмноження та експериментальної гаплоїдії в селекції чоловічостерильних ліній моркви шляхом вдосконалення методики розмноження моркви в культурі in vitro з метою її пристосування до мікроклонування селекційних зразків моркви та підвищення загальної ефективності у вітчизняних умовах, а також шляхом виявлення в культурі in vitro морфогенних властивостей рослинних тканин на різних фазах розвитку рослин та виявлення кореляцій між господарськими рослин in vivo та морфогенними властивостями їх тканин in vitro, а також у розробці та застосуванні прискорених схем створення ЧС-ліній моркви, завдяки чому розроблено вітчизняну методику мікророзмноження селекційних зразків моркви та виявлено біолого-генетичні аспекти розмноження in vitro, за допомогою цієї методики та експериментальної гаплоїдії створено ЧС лінії моркви, що має важливе значення в галузі гетерозисної селекції.
На основі одержаних експериментальних даних можна сформулювати наступні основні висновки:
1.Виявлено, що оптимальним режимом поверхневої дезинфекції суцвіть моркви є занурення спочатку у 70 % етанол на 1 хв., а потім у 25 - 33 % розчин “Білизни” на 20 хв. з подальшим п'ятикратним промиванням стерильною водою. Для насіння найефективнішою є обробка спочатку 70 % етанолом протягом 1 хв., а потім - 50 % розчином “Білизни” протягом 40 хв.
2. Встановлено, що для утворення калюсу з суцвіть моркви оптимальними є живильні середовища MS та В5, доповнені регуляторами росту 2,4-Д і кінетином по 1,0 мг/л кожного.
3. Запропоновано модифіковане за допомогою збільшення вмісту CaCl2 до 565 мг/л середовище MS (MSC), яке є оптимальним для утворення соматичних ембріоїдів моркви in vitro.
4. Оцінено ембріогенний потенціал дев'ятнадцяти цінних для селекції генотипів моркви, серед яких виділено 7 генотипів з високою здатністю до утворення соматичних ембріоїдів в культурі in vitro, а саме: F1 (416 ms х Нантська харківська) б. к. 13; F1 (508 ms х Нантська харківська) б. к. 14; F1 (505 ms х Нантська харківська) б. к. 21; Нантська харківська б. к. 28, 37, 38; 1238 ms б. к. 41. Їх потомство може служити для створення селекційних форм з високим коефіцієнтом мікророзмноження.
5. Запропоновано модификацію середовища 1/2 В5 (за допомогою підвищення вмісту хлориду кальцію до 170,0 мг/л) для регенерації рослин з соматичних ембріоїдів.
6. Розроблено два способи ранньої яровизації мікроклонованих регенерантів моркви:
а) витримування рослин-регенерантів з двома справжніми листками у пробірках при температурі 4оС без освітлення протягом 30 діб;
б) культивування горщикової розсади регенерантів при температурі 10-14оС і природньому освітленні протягом 5 місяців.
7. Запропоновано субстрат для одержання горщикової розсади рослин-регенерантів моркви, що складається з чорнозему та піску у співвідношенні 2:1.
8. Встановлено, що кращим періодом для висаджування горщикової розсади регенерантів моркви у теплиці є квітень травень, коли частка рослин, що прижилися, становила 95--97%. Приживлення регенерантів-насінників істотно вище у відкритому ґрунті, ніж у теплиці.
9. Вперше встановлено, що коефіцієнти варіації основних кількісних ознак насінників-регенерантів не перевищували аналогічних показників звичайних насінників.
10. Не виявлено внутрішньоклонових морфологічних відхилень у мікроклонованих рослин 1-го року життя. Серед насінників-регенерантів відмічено 3,7 ± 1,7 % внутрішньоклонових морфологічних відхилень. Вони мали як модифікаційний, так і спадковий характер.
11. Чоловіча стерильність типу петалоїд зберігалась у мікроклонованих рослин на рівні 94 - 100 %.
12. Вперше встановлено, що морфогенні властивості культивованих in vitro ізольованих тканин моркви залежали від фази розвитку рослини-донора. Високу здатність до утворення калюсу мали тканини з проростків і вегетуючих коренеплодів, вона у 3 рази перевищувала аналогічний показник у тканин з рослин у фазі цвітіння. Ембріогенний потенціал тканин з проростків у 2 рази вищий, ніж у тканин з вегетуючих коренеплодів і в 4 рази вищий, ніж у тканин з рослин, що квітнуть.
13. Вперше виявлено, що донорський орган істотно впливав на морфогененні властивості ізольованих тканин. Калюси, одержані з бутонів, мали у 2,6 рази вищу здатність до проліферації, ніж калюси з листків. Насіннєві рослини, одержані з бутонів, утворюють на 44,4 % більше зонтиків першого порядку, ніж рослини з листків. Отже, можна рекомендувати використовувати бутони як джерела тканин при мікроклонуванні насіннєвих рослин моркви.
14. Вперше встановлено, що об'єм вторинного калюсу in vitro мав тісний корелятивний зв'язок з кількістю листків у розетці (r = -0,73) та шириною черешка листка селекційних зразків (r = -0,89), посередній - з довжиною коренеплоду (r = -0,53) та діаметром головки коренеплоду (r = -0,56).
15. Вихід ембріоїдів з одного калюсу тісно корелював з шириною черешка листа (r = -0,73) і посередньо корелював з кількістю листків у розетці (r = -0,50), діаметром головки коренеплоду (r = -0,57) та урожайністю селекційних зразків (r = 0,58). 16. Для прогнозування кількісних властивостей мікроклонованих селекційних доборів за властивостями ізольованих тканин, з яких вони походять встановлено лінійні залежності кількості листків у розетці, ширини черешка, діаметра коренеплоду, довжини коренеплоду та урожайності від об'єму вторинного калюсу та здатності до соматичного ембріогенезу in vitro. 17. Шляхом мікроклонування in vitro розмножено і передано селекціонерам інституту 14 цінних селекційних зразків моркви. Розроблено селекційні схеми створення чоловічостерильних ліній моркви з застосуванням мікророзмноження та експериментальної гаплоїдії in vitro, які дозволяють у 1,5 - 2 рази прискорити селекційний процес. За цими схемами створено 13 ЧС-ліній моркви, з яких лінії Мона б. к. 165 і Райдуга б. к. 193 є перспективними материнськими компонентами для гібридної селекції.
ПРАКТИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ
1. Для мікроклонування рекомендуємо використовувати зразки моркви, які мають невелику кількість листків у розетці (до 12 шт.) і неширокий черешок листка (до 1,5 см), так як вони матимуть високий коефіцієнт розмноження in vitrо.
2. При мікророзмноженні рослин моркви першого року життя перед одержанням соматичних ембріоїдів слід проводити 1 2 пасажі калюсів. При використанні донорських рослин у фазі цвітіння кількість пасажів має бути збільшена до 3 4.
3. При мікророзмноженні рослин моркви, що знаходяться у фазі цвітіння як донорський орган слід використовувати бутони, так як вони мають високу калюсогенну активність, а одержані з них рослини - високу кількість продуктивних зонтиків.
4. Листки, суцвіття та коренеплоди моркви перед їх введенням у культуру in vitro слід дезинфікувати шляхом занурення спочатку у 70 % етанол на 1 хв., а потім у 25 - 33 % розчин “Білизни” на 20 хв. з подальшим п'ятикратним промиванням стерильною водою. Насіння обробляти спочатку 70 % етанолом протягом 1 хв., а потім - 50 % розчином “Білизни” протягом 40 хв.
5. Оптимальним живильним середовищем для індукції первинного калюсу моркви in vitro є прописи МS та В5 доповнені 3 % сахарози, 7 г агару, 1 мг/л 2,4-Д, 1 мг/л кінетину.
Для субкультивування калюсів моркви застосовувати середовища В5S та В5, які містять регулятори росту 2,4-Д та кінетин по 0,2 мг/л кожного.
6. Для одержання соматичних ембріоїдів калюси моркви культивувати спочатку на середовищі MS з 0,2 мг/л 2,4-Д і 0,2 мг/л кінетину протягом одного пасажу, а потім - на середовищі MS з підвищеним вмістом хлориду кальцію 565 мг/л без гормонів (МSC). 7. Оптимальним для регенерації рослин з соматичних ембріоїдів in vitro є середовище Ѕ В5 з вмістом хлориду кальцію 170,0 мг/л. 8. Для вирощування горщикової розсади з мікророзмножених рослин моркви як субстрат слід використовувати суміш чорноземного ґрунту і піску в пропорції 2 : 1.
9. Для ранньої яровизації мікророзмножених рослин рекомендовано наступні два способи:
а) витримування рослин-регенерантів з двома справжніми листками у пробірках при температурі 4оС без освітлення протягом 30 діб;
б) культивування горщикової розсади регенерантів при температурі 10-14оС і природньому освітленні протягом 5 місяців.
10. Висаджувати горщикову розсаду мікророзмножених рослин моркви у захищений грунт у другій половині квітня, першій половині травня та першій половині серпня.
11. Одержання насіннєвих рослин з коренеплодів-регенерантів доцільно проводити у незахищеному ґрунті.
12. Для створення селекційних ліній та гібридів F1 моркви з високим потенціалом мікророзмноження використовувати генотипи, що мають високу здатність до соматичного ембріогенезу: F1 (416 ms х Нантська харківська) б. к. 13; F1 (508 ms х Нантська харківська) б. к. 14; F1 (505 ms х Нантська харківська) б. к. 21; Нантська харківська б. к. 28, 37, 38; лінія 1238 ms б. к. 41.
13. Для прогнозування кількості листків у розетці, ширини черешка, діаметра коренеплоду, довжини коренеплоду та урожайності мікроклонованих селекційних зразків слід використовувати об'єм вторинного калюсу та здатність його до соматичного ембріогенезу in vitro.
14. Для створення чоловічостерильних ліній моркви рекомендується використовувати розроблені селекційні схеми, які включать мікророзмноження та експериментальну гаплоїдію.
Ці практичні рекомендації викладено автором у двох методиках [9, 149].
Список опублікованих робіт за темою дисертації
1. Сергієнко О.Ф., Баштан В.Б., Горова Т.К. Методика мікроклонування селекційних зразків моркви. Мерефа: ІОБ УААН, 2004. - 12 с (80 % авторства, особисто досліджено і узагальнено результати).
2. Методика досліджень в культурі ізольованих тканин овочевих рослин / Мірошніченко В.П., Сергієнко О.Ф., Івченко Т.В., Гончарова С.А., Кондратенко С.І., Баштан Н.О. Мерефа: ІОБ УААН, 2004. - 25 с (20 % авторства, особисто досліджено і узагальнено результати).
3. Сергієнко О.Ф. Соматичний ембріогенез у калусній культурі моркви // Овочівництво і баштанництво. Міжвідомчий тематичний науковий збірник. - Харків. - 1999. - Вип. 43. С. 53-59.
4. Сергиенко О.Ф. Оптимизация методики микроклонирования моркви // Физиология и биохимия культурных растений. - Киев. - 2000. - Т.32, № 3. - С. 232 235.
5. Сергієнко О.Ф. Мікроклонування селекційних зразків моркви, особливості розвитку рослин-регенерантів in situ // Вісник аграрної науки. - К.: УААН. - 2002. - № 11. - С. 41-43.
6. Сергієнко О.Ф. Вплив фази розвитку рослин моркви на морфогенетичні властивості їх тканин in vitro // Овочівництво і баштанництво. Міжвід. тематичн. наук. зб. - Харків: ІОБ УААН. - 2002. - Вип. 47. - С. 51-54.
7. Сергиенко О.Ф., Горовая Т.К. Корреляционные связи между свойствами растений in vivo и характеристиками их тканей in vitro у моркови столовой // Овочівництво і баштанництво. Міжвід. тематичн. наук. збірник. - Харків: ІОБ УААН. 2003. Вип. 48. - С. 30-33 (80 % авторства, особисто досліджено і узагальнено результати).
8. Сергієнко О.Ф., Ракшеєва Л.І., Горова Т.К. Використання методів культури ізольованих тканин в селекції чоловічостерильних ліній моркви // Селекція і насінництво. Міжвід. тематичн. наук. збірник. - Харків: Інститут рослинництва ім. В.Я.Юр'єва УААН. - 2003. - Вип. 87. - С. 56-63 (70 % авторства, особисто досліджено і узагальнено результати).
9. Сергиенко О.Ф. Индукция каллуса из тканей взрослых растений и семян моркови столовой // Збірник наукових робіт молодих вчених “Селекція, насінництво і технологія вирощування овочевих культур”, ІОБ УААН. - Харків: “Поліграф книга”. - 1997. - С. 77-83.
10. Sergienko O.F. Carrot inflorescence organ influence on tissue prolife-ration, somatic embryo and plant development // Umbelliferae improvement newsletter. - Madison (USA). - 1997. - Vol. 7. - P. 20-23.
11. Пат. заявка № 20040706346 Україна, МКІ 4 А 01 Н 1/04, С 12 N 5/00. Живильне середовище для одержання соматичних ембріоїдів у культурі рослинних тканин in vitro: Сергієнко О.Ф., Лєдовський С.Я., Горова Т.К.; Інститут овочівництва і баштанництва УААН; Заявл. 30.07.2004, НКІ 800-1 (80 % авторства, особисто досліджено і узагальнено результати).
12. Лєдовський С.Я., Мірошниченко Г.І., Івченко Т.В., Сергієнко О.Ф., Кондратенко С.І., Дуплій В.П. Використання методів біотехнології в селекції овочевих культур // Тези доповідей наук. конф. “Проблеми і перспективи селекції і насінництва овочевих і баштанних культур”. - Борова, 1995. - С. 28 29 (18 % авторства, особисто досліджено і узагальнено результати).
13. Sergienko O.F., Andrushenko V.K. Some aspects of carrot in vitro propagation // Abstracts of International Symposium “Plant Biotechnology and Genetic Engineering”. - Kiev, 1994. - P. 109 (90 % авторства, особисто досліджено і узагальнено результати).
14. Сергієнко О.Ф. Використання культури тканин у селекції моркви // Тези доповідей наук. конф., присвяченої 50-річчю ІОБ УААН. - Харків, 1997. - С. 59-60.
15. Сергиенко О.Ф., Ледовский С.Я. Регенерация растений из соматических эмбриоидов моркови // Тезисы докладов научно-теорет. конф., посвященной 100-летию со дня рождения Квасникова Б.В. “Cелекция и семеноводство овощных и бахчевых культур”. - М., 1998. - С. 57-58.
16. Sergienko O., Ledovskiy S., Gorovaya T. Use of tissue culture in carrot breeding // Abstracts of II International Symposium on Plant Biotechnology. - Kyiv, 1998. - P. 114 (80 % авторства, особисто досліджено і узагальнено результати).
17. Ледовский С.Я., Кондратенко С.И., Сергиенко О.Ф., Ивченко Т.В. Использование биотехнологических методов в селекции и семеноводстве овощных культур // Матеріали ІІ Міжнар. конф. “Використання сучасних молекулярно-генетичних і біотехнологічних розробок у генетико-селекційних дослідженнях”. - К.: Аграрна наука, 1998. - С. 35-36 (25 % авторства, особисто досліджено і узагальнено результати).
18. Сергиенко О.Ф., Горовая Т.К. Использование культуры тканей в селекции моркови // Материалы докладов Междунар. симп. по селекции и семеноводству овощных культур. - М., 1999. - С. 288-289 (80 % авторства, особисто досліджено і узагальнено результати).
19. Сергиенко О.Ф., Горовая Т.К., Ледовский С.Я. Методы биотехнологии в селекции моркови на Украине // Матеріали міжнар. наук. конф. “Оптимізація селекційного процесу на основі генетичних методів”. - Харків, 1999. - С. 129-130 (80 % авторства, особисто досліджено і узагальнено результати).
20. Горовая Т.К., Яковенко К.И., Сергиенко О.Ф., Стовбир О.П. Ускорение селекционного процесса сортов и гибридов F1 овощных корнеплодных растений // Труды УІІІ Международного симпозиума “Нетрадиционное растениеводство, экология и здоровье”. - Симферополь, 1999. - С. 298-300 (25 % авторства, особисто досліджено і узагальнено результати).
21. Кондратенко С.І., Чернишенко Т.В., Сергієнко О.Ф., Івченко Т.В., Мірошніченко В.П., Дульнєв П.Г. Екологічний аспект комплексних досліджень нових регуляторів росту для використання в біотехнології і селекції овочевих культур // Тези доповідей Всеукраїнської конф. молодих вчених “Агроекологія як основа стабільності сільського господарства”. - Харків, 2000. - С. 26-27.
АНОТАЦІЇ
Сергієнко О.Ф. Створення чоловічостерильних компонентів для гібридів F1 моркви на основі сучасних методів біотехнології 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, 2005.
Створено маловитратну і ефективну технологію мікророзмноження селекційних зразків моркви шляхом удосконалення методики соматичного ембріогенезу на етапах: дезинфекція рослинного матеріалу; утворення та проліферація калюсу in vitro; утворення соматичних ембріоїдів in vitro; утворення рослин з соматичних ембріоїдів in vitro; одержання коренеплодів-регенерантів та насінників-регенерантів.
Визначено оптимальний донорський орган для мікророзмноження рослин моркви другого року життя. Встановлено залежність морфогенних властивостей ізольованих тканин моркви від фази розвитку рослини-донора.
Виявлено кореляції морфогенних властивостей ізольованих тканин моркви з рядом господарсько-цінних ознак селекційних зразків.
З застосуванням мікророзмноження та експериментальної гаплоїдії створено 13 чоловічостерильних ліній моркви типу петалоїд.
Ключові слова: морква, селекція, чоловічостерильні лінії, мікророзмноження, експериментальна гаплоїдія.
Сергиенко О.Ф. Создание мужскистерильных компонентов для гибридов F1 моркови на основе современных методов биотехнологии. Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.05. селекция растений. Институт растениеводства им. В.Я. Юрьева УААН, Харьков, 2005.
Цель исследований заключалась в ускоренном создании мужскистерильных линий моркови типа петалоид с применением усовершенствованной методики микроразмножения моркови и экспериментальной гаплоидии.
Создана надежная и эффективная методика микроразмножения селекционных образцов моркви путем совершенствования всех этапов известного способа получения соматического эмбриогенеза в культуре in vitro. А именно, установлены оптимальные режимы дезинфекции листьев, соцветий и семян моркови. Предложены оптимальные питательные среды для образования каллуса, его размножения, получения соматических эмбриоидов и растений in vitro. Выявлено, что способность тканей к образованию каллусов, росту каллусов и образованию соматических эмбриоидов обусловлена исходным генотипом.
Установлены оптимальные условия для выращивания горшечной рассады микроклонированных растений, получения корнеплодов и семенников.
Предложены два способа ранней яровизации растений регенерантов, позволяющие сократить цикл развития растений до одного года.
Проведен анализ изменчивости основных количественных показателей микроклонированных растений первого и второго года жизни и их сравнение с обычными растениями. У растений второго года жизни коэффициенты вариации основных количественных признаков были на уровне обычных семенников.
Не зафиксировано морфологических внутриклоновых отклонений у микроклонированных растений первого года жизни. У растений второго года жизни отмечено 3,7 ± 1,7 % внутриклоновых морфологических изменений. Они имели как наследственный, так и ненаследственный характер.
Установлено существенное влияние фазы развития донорских растений на морфогенетические свойства их тканей в культуре in vitro. Высокую способность к образованию каллуса имели ткани из проростков и технически зрелых растений, которые в среднем в 3 раза превышали ткани из растений в фазе цветения по этому показателю. Эмбриогенный потенциал тканей из проростков в среднем был в 2 раза выше, чем у тканей из технически зрелых растений и в 4 раза выше, чем у тканей, происходивших из цветущих растений.
В результате сравнительного анализа морфогенетических свойств тканей, полученных из бутонов и из листьев оберток соцветий установлено, что бутоны являются оптимальными донорскими органами при микроразмножения растений, находящихся в фазе цветения.
В результате исследования корреляций между свойствами селекционных образцов in vivo и морфогенетическими свойствами их тканей in vitro установлено, что способность тканей к пролиферации тесно коррелировала с количеством листьев в розетке (r = -0,73) и шириной черешка листка (r = -0,89), посредственно с длиной корнеплода (r = -0,53), диаметром головки корнеплода (r = -0,56) и с высотой розетки (r = 0,47).
Способность тканей к соматическому эмбриогенезу тесно коррелировала с шириной черешка листка (r = -0,73), посредственно с количеством листьев в розетке (r = -0,50), диаметром головки корнеплода (r = -0,57) и урожайностью (r = 0,58).
По результатам этих исследований рекомендуется для микроразмножения использовать преимущественно селекционные образцы, которые имеют до 12 листьев в розетке и диаметр черешка до 1,5 см, так как они будут иметь высокий коэффициент размножения in vitro.
Для восьми пар тесно и средне сопряженных признаков in vitro и in vivo построены графики линейных регрессий, которые позволяют в культуре in vitro прогнозировать такие важные качества будущих растений-регенерантов, как длина корнеплода, диаметр головки корнеплода, урожайность и проводить соответственный отбор.
Для ускоренного создания мужскистерильных линий моркови типа петалоид на основе отечественных сортов нами разработано две селекционные схемы с привлечением биотехнологических методов. Первая схема, включающая усовершенствованный нами способ микроразмножения растений стерильного и фертильного аналогов, рассчитана на 7 лет. Микроклонирование позволило гарантированно размножить ценные растения, увеличить количество скрещиваний мужскистерильних форм с целью подбора закрепителей стерильности и гибридных пар и значительно увеличить выход семян каждой комбинации скрещиваний.
Другая схема основана на получении дигаплоидных растений способом гиногенеза in vitro по Тюкавину Г.Б., Шмыковой Н.А., 1997. Она рассчитана на 5 лет. Ускорение происходит за счет создания дигаплоидных (гомозиготных) растений и получения их семян всего за 3 года, что традиционно достигается несколькими поколениями инбридинга.
По этим схемам создано 13 линий сортотипов нантская, валерия и геранда с мужской стерильностью типа петалоид на уровне 90 100 %. Сроки создания линий сокращены на 3 5 лет по сравнению с традиционным методом.
По результатам конкурсного испытания 8 чс-линий признаны лучшими линии Мона ВС2 и Радуга ВС1. С их участием получены гибриды F1 сортотипа нантская, которые находятся в испытании. В целом, в селекционной роботе Института овощеводства и бахчеводства УААН в 2004 году находилось 38 мужскистерильных и фертильных образцов моркови, созданных с использованием биотехнологических методов.
...Подобные документы
Культура тканин і клітин рослин як об'єкт біотехнології. Клональне мікророзмноження. Методи оздоровлення посадкового матеріалу від вірусної інфекції: метод апікальних меристем, термо- і хіміотерапія. Отримання оздоровленого посадкового матеріалу картоплі.
контрольная работа [500,0 K], добавлен 25.10.2013Історія гербарної справи та флористичних досліджень в Україні. Вивчення таксономічного складу синантропної флори на основі рослинних зразків Й.К. Пачоського. Гербарні колекції в природничих музеях, їх значення для науково-просвітницької діяльності.
статья [25,7 K], добавлен 07.08.2017Використання методів біотехнології для підвищення продуктивності сільськогосподарських культур. Розширення і покращення ефективності біологічної фіксації атмосферного азоту. Застосування мікроклонального розмноження. Створення трансгенних рослин.
курсовая работа [49,7 K], добавлен 23.07.2011Загальна характеристика захворювання та фактори ризику. Гістологічні типи карциноми прямого кишечника людини та їх молекулярні маркери. Характеристика генів підродини FOXP. Створення бібліотеки геномної ДНК із зразків пухлин прямого кишечника людини.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 23.12.2013Використання досягнень біотехнологічної науки у сфері охорони здоров'я, в репродукції, у харчовій промисловості, у сфері природокористування. Аналіз перспектив розвитку комерційної біотехнології в Україні. Технологія створення рекомбінантної ДНК.
презентация [7,4 M], добавлен 27.05.2019Дослідження особливостей будови сукулентів: стеблових, що зберігають вологу в потовщеному ребристому стеблі; листкових, що зберігають вологу в товстому листі. Каудексоформні рослини - сукулентні рослини, адаптовані до посушливого клімату й умов ґрунту.
презентация [7,5 M], добавлен 26.02.2013Види пошкодження рослин при низьких температурах. Фізіолого-біохімічні особливості морозостійкості рослин. Процес загартування, його фази. Загальна характеристика родини Пасльонових, дія низьких температур на рослини. Метод дослідження морозостійкості.
курсовая работа [72,0 K], добавлен 05.04.2014Аналіз особливостей використання і вирощування субтропічних та тропічних плодових рослин в кімнатних умовах. Характеристика видового різноманіття таких рослин, методів вирощування і догляду за ними. Відмінні риси родини Рутових, Бромелієвих, Гранатових.
курсовая работа [57,0 K], добавлен 21.09.2010Основні етапи історичного розвитку біотехнології, видатні представники, методи та завдання. Досягнення біотехнології, які дозволяють здійснювати генно-інженерні маніпуляції. Основою сучасного біотехнологічного виробництва є мікробіологічний синтез.
реферат [27,0 K], добавлен 06.11.2011На основі вивчених еколого-біологічних властивостей рослин водних та прибережно-водних біоценозів проведення визначення стану їхніх ценозів русла річки Сіверський Донець. Визначення видів біоіндикаторів водного середовища, екологічні особливості видів.
курсовая работа [63,9 K], добавлен 07.05.2009Перехід від класичної генетики Менделя до застосування молекулярної генетики на порозі XXI століття. Проблеми на шляху функціонування високопродуктивного сільського господарства. Роботи зі створення трансгенних рослин. Проблема збереження ідентичності.
реферат [19,7 K], добавлен 16.01.2013Загальний біоморфологічний опис Gіnkgo bіloba. Поширення рослини в Україні. Орфографічні та кліматичні умови міста Львова. Фармакологічні властивості, будова і функції білків в рослинному організмі. Аналіз методів дослідження і характеристика обладнання.
дипломная работа [3,9 M], добавлен 09.06.2014Огляд термінаторних технологій, які використовують трансгенез з метою пригнічення фертильності на генетичному рівні. Розкрито молекулярно-генетичні основи технології, що обмежують використання на рівні ознаки. Опис технології створення гібридних сортів.
статья [608,3 K], добавлен 21.09.2017Умови зростання та географічне походження мохоподібних на Україні. Шляхи створення диз'юнкії. Особливості Антоцеропсидного, Маршанціопсидного, Бріопсидного класів мохоподібних, практичне використання їх сорбентних властивостей у промисловості і медицині.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 21.09.2010Дослідження морфологічних та екологічних особливостей, фармакологічного застосування пеларгонії. Вивчення способів розмноження, вирощування та догляду за рослиною. Характеристика хвороб та шкідників квітки, методів лікування, використання в озелененні.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 29.11.2011Історія біотехнології, її зв’язок з іншими науками, значення для точної діагностики, профілактики і лікування інфекційних та генетичних захворювань. Комерціалізація молекулярної біотехнології. Технологія рекомбінантних ДНК. Схема проведення експериментів.
лекция [1,7 M], добавлен 28.12.2013Застосування регуляторів росту в сучасних технологіях виробництва продукції рослинництва. Роль фітогормонів в обміні речовин та морфогенезі клітини. Дослідження впливу розчину бета-індолілоцтової кислоти на морфометричні показники проростків рослин.
статья [16,7 K], добавлен 02.12.2014Дослідження властивостей гіберелінів, групи гормонів рослин, які регулюють ріст і різноманітні процеси розвитку. Характеристика етапів синтезу гіберелінів. Огляд методу зануреного культивування грибів фузарій. Вплив аерації та температури на біосинтез.
реферат [961,4 K], добавлен 10.01.2014Характеристика фізико-географічних умов району дослідження. Флора судинних рослин правобережної частини долини р. Малий Ромен, народогосподарське значення та охорона. Використання результатів дослідження в роботі вчителя біології загальноосвітньої школи.
дипломная работа [48,4 K], добавлен 21.07.2011Екологічні групи рослин за вимогами до води, світла, ґрунту та способом живлення. Структура і компоненти рослинної та тваринної клітини. Будова, види, основні функції їх тканин. Системи органів тварин і рослин. Типи їх розмноження. Засоби охорони природи.
курсовая работа [860,8 K], добавлен 28.12.2014