Размещено на http://www.allbest.ru/

Національна академія наук України

Інститут фізіології рослин і генетики

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

Генетична мінливість соняшника при обробці етилметансульфонатом зрілого та незрілого насіння

Васін Віктор Анатолійович

УДК 577.2:575.224.4:582.998.16

03.00.15 - генетика

Київ -2008

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті олійних культур УААН,

м. Запоріжжя (2001-2005 рр.)

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 біологічних наук, старший науковий співробітник

Ларченко Катерина Андріївна,

Інститут фізіології рослин і генетики НАН України,

провідний науковий співробітник

доктор сільськогосподарських наук, професор

Васильківський Станіслав Петрович,

Білоцерківський державний аграрний Університет

Мінагрополітики України,

завідувач кафедри селекції та насінництва

Захист відбудеться „_21_” _лютого________2008 р. о _13__ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.212.01 в Інституті фізіології рослин і генетики НАН України за адресою: 03022, Київ-22, вул. Васильківська 31/17

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту фізіології рослин і генетики НАН України за адресою: 03022, Київ-22, вул. Васильківська, 31/17

Автореферат розіслано ”18” cічня 2008 року

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

доктор біологічних наук Мордерер Є.Ю.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Соняшник, як одна із найбільш поширених олійних культур у світі, висівається на площі понад 23 млн. га. Основними виробниками його є такі країни як Україна, Росія, Болгарія, колишня Югославія, США, Франція та інші країни (В.А. Гаврилова, 2005). Соняшникова олія застосовується у харчовій промисловості. Вона є джерелом ненасичених жирних кислот, широко використовується у технічних цілях, для виготовлення харчових додатків, фарб тощо. Побічні продукти переробки насіння такі як макуха і шрот є цінними кормами у тваринництві.

Більшість сортів і гібридів соняшника були створені за допомогою класичних методів селекції з використанням спонтанних мутацій (І.Н. Анісімова, 2005).

Створення за допомогою хімічного мутагенезу високоолеїнового сорту Первенець, в олії насіння якого частка олеїнової кислоти збільшена до 75%, замість 30-35% у звичайних сортів, стимулювало дослідження з індукованої мінливості та використання мутацій у селекції соняшнику (К.І. Солдатов, 1976).

На основі сорту Первенець започаткований новий напрямок досліджень і всі подальші високоолеїнові сорти та гібриди соняшнику у світі було створено на основі хемомутанту. Значних результатів по збагаченню генофонду соняшника за допомогою індукованого мутагенезу досягнуто роботами А.А. Калайджяна (1991), Ю.Д. Білецького (1984) та інших дослідників.

Соняшник є перехреснозапильною культурою, що значно ускладнює селекційний процес по створенню вихідного матеріалу, одержання та генетичного вивчення індукованих мутацій, що, в деякій мірі, обумовлює генетичну одноманітність сортів та гібридів.

Розробка нових методів підвищення частоти і спектрів мутацій та розширення на їх основі генетичного потенціалу вихідного матеріалу для селекції соняшнику є перспективним напрямком досліджень. Для створення конкурентноздатних сортів та гібридів соняшника необхідні продуктивні ранньостиглі лінії стійкі до посухи, особливо у зв'язку зі зміною клімату внаслідок глобального потепління, лінії з якісним біохімічним складом насіння та іншими цінними ознаками.

Поєднання методів експериментального мутагенезу з методами класичної селекції та біотехнології сприятиме розширенню спадкової мінливості, добору оригінальних мутацій та їх використанню в генетичному поліпшенні соняшника культурного, як однієї з найбільш поширених олійних культур в Україні.

Наші дослідження особливостей впливу мутагенів при дії на незріле насіння є пріоритетними, окрім того етилметансульфонат, як високоефективний хімічний мутаген, на соняшнику до наших досліджень не використовувався.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Наукова робота проводилась у рамках пошукової теми лабораторії селекції та генетики льону олійного Інституту олійних культур УААН 01.04.02. “Вивчити генетичну мінливість при мутагенезі у олійних культур” (№ державної реєстрації - 0101U003979).

Мета та завдання досліджень. Мета досліджень - вивчити та порівняти мутаційну мінливість при обробці етилметансульфонатом (ЕМС) зрілого та незрілого насіння соняшника, одержати новий вихідний матеріал для селекції та вивчити генетику мутантних ознак культурного соняшника.

Виходячи з головної мети, були поставлені такі завдання:

- дослідити вплив ЕМС при обробці зрілого та незрілого насіння на ріст і розвиток рослин у поколінні М1 різних ліній соняшника;

- дослідити частоту і спектр видимих мутацій у поколіннях рослин М2 при обробці ЕМС зрілого насіння різних ліній;

- встановити частоту і спектр видимих мутацій у поколінні М2 при обробці ЕМС незрілого насіння різних ліній;

- вивчити успадкування окремих мутантних ознак;

- дослідити анатомо-морфологічну будову окремих мутантних ліній;

- дослідити морфо-біологічні особливості окремих мутантних ліній;

- сформувати колекцію мутантів за морфологічними та фізіологічними ознаками для використання у практичній селекції.

Об'єкт дослідження. Самозапильні лінії ЗЛ-9Б, ЗЛ-102Б, ЗЛ-169Б селекції Інституту олійних культур, які є компонентами створених високопродуктивних комерційних гібридів і широко використовуються у селекції соняшника.

Предмет дослідження. Особливості мутаційної мінливості при обробці ЕМС зрілого та незрілого насіння різних ліній. Вивчення успадкування змінених ознак. Характеристика за анатомо-морфологічними та фізіологічними показниками окремих мутантних ліній.

Наукова новизна одержаних результатів. Вивчена вперше індукована мінливість соняшника при дії ЕМС на зріле і незріле насіння самозапильних ліній із застосуванням культури in vitro.

При дії на незріле насіння виявлені рідкісні оригінальні мутації, частота яких залежить від генотипу, експозиції та концентрації мутагену.

Частота мутацій у ліній ЗЛ-9Б, ЗЛ-102Б, ЗЛ-169Б в М1-М3 становила від 1,0-17,6%. Максимальна частота мутацій виявлена у лінії ЗЛ-169Б.

Визначена генетична природа окремих типів мутацій, таких як whitish, viridis та virescent, що характеризуються зміненим забарвленням вегетативних органів рослин. Ці мутації є рецесивними і моногенними. Рецесивні мутантні ознаки структури листка і стебла, такі як „бахрома по краю листкової пластинки” та „карликовість”, успадковуються також моногенно. Гени, які визначають ознаки карликовості та еректоїдного розміщення листків, локалізовані в різних хромосомах.

Серед мутантів з морфологічними змінами виявлені біохімічні мутанти, що характеризуються зміненим співвідношенням олеїнової і лінолевої кислот та чіткими маркерними ознаками, такими як „virescent”, „whitish”, „карликовість” та „опахалоподібне жилкування”.

Виявлені оригінальні мутації з комплексом змінених ознак, серед яких „бахрома по краю листкової пластинки”. Мутація характеризується морфологічними та анатомічними змінами і є посухостійкою.

Сформована та зареєстрована у Національному центрі генетичних ресурсів рослин України колекція мутантів соняшника, які є цінним джерелом поповнення генофонду важливої для України сільськогосподарської культури.

Практичне значення одержаних результатів.

Одержано різноманітні мутантні форми культурного соняшника за морфологічними та фізіологічними ознаками.

Оригінальні мутантні лінії з чітко вираженими маркерними ознаками „світло-жовте забарвлення язичкових квіток”, „лимонне забарвлення язичкових квіток”, „хantha” та „viridis” рекомендовані для контролю генетичної чистоти у насінництві перспективних конкурентноздатних гібридів соняшнику.

Створено колекцію мутантів, які є джерелами рідкісних рецесивних ознак і можуть бути використані в селекції, генетиці та фізіології рослин. Серед них оригінальні мутації (”бахрома” та „карликовість”), які є цінним генетичним джерелом посухостійкості, ознаки, що є дуже важливою у зв'язку з глобальним потеплінням клімату.

Колекція мутантів передана в сектор генетичних ресурсів та лабораторію селекції міжлінійних гібридів соняшника Інституту олійних культур УААН. До Національного центру генетичних ресурсів рослин України передано 7 мутантних інбредних ліній соняшника культурного.

Особистий внесок здобувача. Дисертант особисто опрацював відповідну літературу та оволодів необхідними методами досліджень. Особиста участь автора полягає у проведенні польових дослідів, у виявленні мутантних форм, їх описі та випробуванні, аналізі успадкування та проведенні лабораторних аналізів з анатомо-морфологічного вивчення будови покривних тканин, в аналізі результатів, підготовці матеріалів до друку в наукових журналах. Матеріали дисертаційної роботи одержано здобувачем особисто.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації викладено та обговорено на засіданнях вченої ради Мелітопольського державного педагогічного університету та Інституту олійних культур УААН у 2002-2007 рр., міжнародній науковій конференції „Сучасні питання створення та використання сортів і гібридів олійних культур” (Запоріжжя, 2002), ІІ міжнародній науковій конференції студентів, аспірантів і молодих вчених, присвяченій 140-річчю Одеського національного університету ім. І.І. Мечнікова (28 березня - 1 квітня 2005 р.) (Одеса, 2005), ІІІ Міжнародній науковій конференції молодих вчених, присвяченій 40 річниці утворення Ради молодих вчених в Інституті рослинництва ім. В.Я. Юр'єва (20-24 червня 2006 р.) (Харків, 2006).

Публікації. За матеріалами проведених досліджень опубліковано 9 наукових праць, з них 6 статей у провідних фахових виданнях та 3 тези доповідей.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація викладена на 148 сторінках, складається зі вступу, п'яти розділів, висновків, практичних рекомендацій, списку використаної літератури. Робота вміщує 19 таблиць, 8 рисунків та 22 фотографії. Список використаних літературних джерел нараховує 292 найменування, в тому числі 67 публікацій зарубіжних авторів.

Огляд літератури

У літературному огляді розглянуто основні біологічні, морфологічні та генетичні особливості соняшнику культурного.

Проаналізовано результати досліджень з індукованого мутагенезу та застосування хімічних і фізичних мутагенних чинників на рослинах. Узагальнено матеріал, що стосується ефективності використання мутагенів на рослинах і зокрема соняшнику за період з 1934 по 2006 рік.

Розглянуто особливості соняшника як перехреснозапильної культури. Наведено роботи, у яких за допомогою індукованого мутагенезу успішно одержаний цінний вихідний селекційний матеріал.

Але у зв'язку із складністю соняшника як перехреснозапильної культури та відносної стійкості геному цієї культури до мутагенного впливу, кількість робіт у цьому напрямку невелика. Поєднання біотехнології з методами експериментального мутагенезу може збагатити генетичну базу вихідного матеріалу, підвищити частоту та розширити спектр спадкових змін.

Умови та методика проведення досліджень

Досліди проводились у 2001-2005 рр. в Інституті олійних культур (ІОК) УААН. Метеорологічні умови у роки досліджень складались по різному. Температура, кількість опадів та їх розподіл за вегетаційний період соняшника були більш сприятливими у 2002 та 2004 роках. Агротехніка проведення польових дослідів є загальноприйнятою для посівів соняшнику культурного в даній агрокліматичній зоні.

Вихідним матеріалом використані самозапильні лінії соняшника культурного Helianthus annuus L. ЗЛ-9Б, ЗЛ-102Б, ЗЛ-169Б селекції ІОК, які є компонентами створених комерційних гібридів і широко використовуються зараз у селекції для одержання нових гібридів. Відібрані генотипи мають різні комплекси морфологічних та господарсько-корисних ознак. Обробляли мутагеном зріле і незріле насіння соняшнику. Повітряно-сухе зріле насіння трьох ліній оброблено водним розчином ЕМС у концентраціях 0,01%, 0,1%, 0,5% при експозиції 6 та 12 годин. Після обробки мутагеном насіння промивали 30 хв. проточною водою і висаджували в ґрунт. У контролі насіння замочувалось у дистильованій воді (по 120 насінин на кожну експозицію).

Методика обробки мутагеном зрілого і незрілого насіння аналогічна. Однак насіння зріле висівалось безпосередньо в грунт, а недозріле - стерилізували і висаджували на модифіковане поживне середовище Мурасіге-Скуга. Через 7-10 діб проростки з розвиненою кореневою системою висаджували в попередньо знезаражений ґрунт у півлітрові стакани і в подальшому вирощували у фітотроні при 16-годинному добовому освітленні.

У поколінні М1 кожну рослину ізольовано пергаментним ізолятором, отримане при самозапиленні насіння збиралось окремо з кожної рослини. Посів у поколінні М2 проводили в польових умовах посімейно, висівалося по 30 насінин на одну сім'ю: сім'я в М2 - потомство однієї рослини М1. Всі рослини М2 ліній з видимими змінами в період цвітіння ізолювали пергаментними ізоляторами і проводили штучне дозапилення.

На протязі вегетаційного періоду проводили фенологічні спостереження, виявляли рослини із зміненими морфологічними і фізіологічними ознаками. При вивченні спектру мутацій їх класифікацію проводили за найбільш яскраво вираженою ознакою в порівнянні з контролем і в наступних поколіннях перевіряли успадкування виділених змін. Облік мутацій проводили на кожній стадії росту і розвитку рослин у поколінні М2. Мутаціями вважали тільки ті зміни ознак рослин, які успадковувались у наступному поколінні.

Визначались мутації шляхом візуального огляду рослин під час проходження ними основних фаз вегетації. У фазу повних сходів враховували мутації сходів; відмічали рослини з мінус-хлорофільною недостатністю та видимими змінами стебла та листків; під час цвітіння відмічали мутації зміни забарвлення пелюсток, форми та розміру язичкових квіток. В період дозрівання вимірювали висоту рослин, продовжували облік мутацій за фізіологічними ознаками росту та розвитку. Мутантні рослини відмічали етикетками і одночасно занотовували в польовому журналі.

Загальну частоту видимих мутацій виражали у процентах сімей з мутантними рослинами, виявленими в М1-М3, від загальної кількості вивчених сімей М2.

Для вивчення генетичної природи мутантних ознак змінені рослини схрещувались з вихідною формою або аналізаторами по окремих генах.

Визначення жирнокислотного складу насіння окремих мутантних ліній (М2-М4) проводили протягом трьох років методом газорідинної хроматографії.

Вміст олії в насінні контрольних та мутантних ліній М3 визначали на лабораторному ЯМР-аналізаторі АМВ-1006, що працює за методом імпульсного магнітного резонансу.

Анатомо-морфологічні дослідження покривних тканин листків контрольних та мутантних ліній соняшника, як на свіжому, так і на фіксованому матеріалі, проводили за допомогою бінокуляру МБС-1 та мікроскопу МБР-3.

Опис основних клітин епідерми проводили за методикою Захаревич. Кількісні підрахунки і виміри проводили за допомогою окуляр-мікрометру. Мікрофотографії зроблено на мікроскопі фірми Leica.

Статистичний аналіз проводили за критерієм Ст'юдента, при аналізі співвідношення класів фенотипів використовували критерій хi-квадрат.

генетичний соняшник етилметансульфонат насіння

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

Частота і спектр видимих мутацій у поколінні М2. В наших дослідженнях після обробки ЕМС зрілого насіння в М1 домінантних мутаційних змін не виявлено. В М2-М3 найвища загальна частота мутацій виявлена у лінії ЗЛ-169Б і становила 17,6% (табл.1).

Типи мутацій: 1 - аlbina; 2 - хantha; 3 - химера; 4 - whitish; 5 - гофроване листя; 6 - серповидно-зігнута листкова пластинка; 7 - деформована точка росту; 8 - низькостеблові мутації

* - Різниця з контролем статистично достовірна при Р 0,05

Таблиця 1

Частота і спектр мутацій у лінії ЗЛ-169Б в поколінні М2 при обробці зрілого насіння

Тип мутацій	Частота мутацій, %
	Варіант досліду
	6 год.	12 год.
	К	0,01%	0,1%	0,5%	К	0,01%	0,1%	0,5%
1	0	0	1,22	1,89	0	1,10	0	3,23
2	0	0	1,22	0	0	0	0	0
3	0	3,66	4,94*	1,89	0	4,40*	2,0	2,15
4	0,95	2,44	2,47	5,66*	0	5,50*	2,0	1,08
5	0	0	0	0	0	0	1,0	0
6	0	1,22	1,23	0	0	0	0	0
7	0	2,44	2,47	5,66*	0	5,50*	2,0	1,08
8	0	0	0	0	0	1,10	0	0
*	0	4	6	4	0	5	5	5
**	105	82	81	106	101	91	100	93
Сумарна частота,%	0,95± 0,97	9,8± 3,28*	13,5± 3,80*	15,1± 3,48*	0	17,6± 4,01*	7,0± 2,55*	7,5± 2,73*

У лінії ЗЛ-9Б в залежності від концентрації і експозиції мутагену у різних варіантах досліду частота мутацій коливалась від 1,0% до 7,1%, а у лінії ЗЛ-102Б - від 3,2% до 6,6%.

Спектр мутацій після обробки ЕМС зрілого насіння представлений 17 типами видимих мутацій, які розділені на групи: мутації зі зміною забарвлення вегетативних органів у рослин (6 типів); мутації форми та забарвлення язичкових квіток (3 типи); мутації структури стебла (3 типи); мутації форми та структури листків (4 типи); мутації за фізіологічними ознаками росту та розвитку (1 тип).

Після обробки ЕМС зрілого насіння ліній ЗЛ-9Б та ЗЛ-102Б спектр мутацій включає по 10 типів, а лінії ЗЛ-169Б - 8 типів (рис.1).

Слід зазначити, що в загальній кількості мутацій найбільш широко представлені мутації зі зміною забарвлення вегетативних органів рослин, кількість же мутацій інших груп коливається в залежності від генотипу. П'ять груп мутацій виявлено у лінії ЗЛ-9Б, у ЗЛ-102Б - чотири, а у ЗЛ-169Б - три.

ЗЛ-9Б	ЗЛ-102Б	ЗЛ-169Б

Рис. 1. Співвідношення груп мутацій, індукованих ЕМС у різних генотипів соняшника культурного при обробці зрілого насіння

Примітка: I - мутації зі зміною забарвлення вегетативних органів рослин; II - мутації форми та забарвлення язичкових квіток; III - мутації структури стебла; IV- мутації форми та структури листка; V - мутації за фізіологічними ознаками росту та розвитку.

У процентах вказана кількість мутантних типів в даній групі по відношенню до загальної кількості типів мутацій, виявлених у лінії.

Хлорофільні мутації виділені з високими частотами в залежності від генотипу ліній, що значно коливались в залежності від концентрації та експозиції мутагену. Частота таких мутацій є максимальною у лінії ЗЛ-169Б при всіх вивчених концентраціях і експозиціях у порівнянні з другими лініями і становить 4,0 - 11,0%.

Серед виявлених нами хлорофільних мутацій частота летальних, типу albina, найвищою є у лінії ЗЛ-169Б і становить 3,23%. При цьому максимальні частоти спостерігались, як правило, при дії найбільш високими концентраціями мутагену.

Мутація virescent з частотами 1,18% та 1,10%, відповідно, виявлена у ліній ЗЛ-102Б та ЗЛ-9Б при 12-годинній експозиції та найбільш високій концентрації ЕМС 0,5 %; мутація viridis виділена лише у лінії ЗЛ-102Б з частотою 1,07% при 6-годинній експозиції та 0,01% концентрації; мутація xantha з частотою 1,22% виділена лише у лінії ЗЛ-169Б; оригінальна мутація whitish виділена лише у лінії ЗЛ-169Б, що свідчить про специфічність реакції мутагену в залежності від генотипу ліній.

До групи мутацій форми та забарвлення язичкових квіток увійшли: мутація світло-жовте забарвлення язичкових квіток, яка спостерігалась тільки у лінії ЗЛ-102Б з частотою 1,12 та 1,10% при концентрації мутагену 0,5% і експозиції 6 та 12 годин, відповідно; мутація типу лимонне забарвлення язичкових квіток виділена з частотою 1,07% у варіанті з концентрацією 0,01% ЕМС при 12-годинній експозиції. Оригінальна мутація типу вузькі язичкові квітки з частотою 1,8% виявлена лише у лінії ЗЛ-9Б при 6-годинній експозиції та концентрації ЕМС 0,5%.

Група мутацій форми та структури стебла включає: низькостеблові мутації, які виділені з частотою 1,0 - 2,41% в залежності від концентрації, експозиції та генотипу ліній.

Мутація типу фасціація стебла з частотою 1,02 - 1,18% виявлена лише у двох ліній ЗЛ-9Б та ЗЛ-102Б при 6- та 12- годинній експозиції та концентрацією ЕМС 0,01% та 0,5%; мутація „деформована точка росту” зустрічалась в дослідних варіантах з частотою 1,1 - 2,35%.

Група мутацій форми та структури листків включає 4 типи мутацій, виявлених після обробки зрілого насіння ліній. Мутація опахалоподібне жилкування із частотою 1,18% виділена у лінії ЗЛ-9Б при 6-годинній експозиції та концентрації ЕМС 0,5%; мутація серповидно-зігнута листкова пластинка виявлена у лінії ЗЛ-169Б в усіх дослідних варіантах порівняно з високою частотою, яка становить 2,0 - 5,66%; мутація типу листки яйцевидної форми виділена у лінії ЗЛ-9Б з частотою 1,14 - 1,02%; мутація гофроване листя виявлена у лінії ЗЛ-169Б з частотою 1,10% при 12-годинній експозиції та концентрації ЕМС 0,01%.

Група мутацій за фізіологічними ознаками росту та розвитку рослин представлена мутаціями зі зміненим вегетаційним періодом, зокрема ранньостиглими формами. Частота таких мутацій становила 1,1 - 1,19 %.

Таким чином, аналіз частоти і спектру мутацій свідчить про суттєве розширення спадкової мінливості при дії ЕМС на зріле насіння соняшника та можливість виділення оригінальних мутацій, які не виявлені у контролі.

МУТАЦІЙНА МІНЛИВІСТЬ ПРИ ДІЇ ЕМС на незріле насіння у ліній соняшника культурного

Вплив мутагенної обробки на рослини М1. Обробка незрілого насіння ЕМС з наступним культивуванням in vitro викликала значні морфологічні зміни у рослин М1, в основному на листках, такі як різні аномалії та хлорофільні химери.

Аномалії листків виявлені у лінії ЗЛ-169Б як у варіантах з обробкою мутагеном, так і у контрольному варіанті, тоді як у лінії ЗЛ-102Б вони спостерігались тільки у дослідних варіантах.

При підвищенні концентрації мутагену і збільшенні експозиції кількість рослин з аномальними листками зростала. Така закономірність чітко прослідковувалась особливо на лінії ЗЛ-169Б. У контролі рослин з аномаліями, в основному на листках нижнього ярусу, виділено 14,0%, в той час як при дії ЕМС в концентрації 0,1% і експозиції 12 годин практично 96,7 % рослин мали листки з аномаліями на нижніх та верхніх ярусах.

Хлорофільні химери у контролях обох ліній не виявлено, а у лінії ЗЛ-169Б виділено у всіх варіантах досліду. При чому максимальна частота 45,4% спостерігалась у варіанті з максимальною 12-ти годинною експозицією та найвищою концентрацією ЕМС - 0,1%. У лінії ЗЛ-102Б хлорофільні химери були виявлені лише при найдовшій експозиції та найвищій концентрації із частотою 24,1%.

В цілому частота аномалій листків у рослин М1 залежала від концентрації мутагену і експозиції та у більш значній мірі від генотипу ліній. Так, для концентрації та експозиції коефіцієнт кореляції з частотою морфозів складав відповідно 0,83 та 0,73.

Таким чином, при обробці незрілого насіння соняшнику необхідно враховувати підвищену чутливість зародків, токсичність мутагену та реакцію рослин на мутагенну дію.

Частота і спектр мутацій у поколінні М2, отриманих під впливом ЕМС на незріле насіння соняшника. Після обробки ЕМС при 12-годинній експозиції та концентраціях 0,01% та 0,1% у лінії ЗЛ-169Б виявлено оригінальні мутації з частотою 14,0 - 15,2%.

Спектр мутацій включає 5 типів і крім того при дії ЕМС на незріле насіння виявлені рослини з комплексними мутаціями по декількох ознаках.

Особливості спектрів мутацій, отриманих після обробки зрілого та незрілого насіння соняшника лінії ЗЛ-169Б, показані на рисунку 2.

Група мутацій зі зміною забарвлення вегетативних органів є найбільшою, а мутацій структури стебла - найменшою.

Зріле насіння	Незріле насіння

Рис. 2. Співвідношення груп мутацій, індукованих ЕМС при обробці зрілого та незрілого насіння у соняшника лінії ЗЛ-169Б

Примітка: I - мутації зі зміною забарвлення вегетативних органів рослин; II - мутації структури стебла; IІІ- мутації форми та структури листка.

При дії ЕМС на незріле насіння виявлені комплексні мутації з частотою 2,0 %, які зустрічаються дуже рідко і не одержані після обробки зрілого насіння, а саме „бахрома по краю листкової пластинки” та „карлики”, що свідчить про специфічність дії мутагену.

У процентах вказана кількість мутантних типів в даній групі по відношенню до загальної кількості типів мутацій, виявлених у лінії.

Характеристика мутацій, індукованих еМС у соняшника культурного

Серед мутацій зі зміною забарвлення вегетативних органів у рослин виділено 6 типів: albina, virescent, viridis, xantha, xимера, whitish. Отримані нами хлорофільні мутації суттєво відрізнялись за проявом зовнішніх ознак та за впливом на життєздатність рослин. Такі мутації як viridis та xantha можуть бути використані у селекції як маркерні ознаки, оскільки вони негативно не впливають на господарсько цінні ознаки і мають чіткі відмінності з початку періоду вегетації рослин.

До мутацій по формі та забарвленню язичкових квіток віднесені 3 типи: вузькі язичкові квітки, світло-жовте забарвлення язичкових квіток, лимонне забарвлення язичкових квіток. Мутації зі світло-жовтим та лимонним забарвленням язичкових квіток не впливали на ріст і розвиток рослин і є цінними для селекції соняшника як чіткі маркерні ознаки, оскільки мають чіткий зовнішній прояв та моногенне успадкування.

Мутації за ознаками структури стебла представлені 4 типами: низькостеблові, карлики, фасціація стебла, деформована точка росту. Мутантні рослини цієї групи істотно відрізнялися від контролю. Так, у низькостеблових мутації висота рослин на 18 - 22 % була меншою від висоти контрольних рослин, при чому зменшення висоти рослин відбувалось завдяки скороченню меживузлів, а кількість листків у мутантних форм не відрізнялась від кількості у вихідних форм. Мутантний тип карлик характеризувався тим, що висота рослин була вдвічі менша за висоту вихідної форми і становила 0,47 м. Карликовість обумовлювалась сильним вкороченням меживузлів, черешки по відношенню до стебла були розташовані більш еректоїдно. Середні розміри листків були меншими за контрольні. Ці дві описані мутації можуть бути використані у селекції, як джерела короткостебловості, у створенні гібридів інтенсивного типу. До того ж такі гібриди зменшать виснаження ґрунтів після вирощування цієї культури, оскільки для формування коротшого стебла низькорослим рослинам необхідно менше поживних речовин, ніж для високорослих сортів.

Серед мутацій за ознаками форми та структури листків виділено 5 типів: опахалоподібне жилкування, серповидно-зігнута листкова пластинка, листки яйцевидної форми, гофроване листя, бахрома по краю листкової пластинки. Мутантна лінія „бахрома по краю листкової пластинки” характеризувалась інтенсивним опушенням стебла і зміною як морфологічної, так і анатомічної будови листка. Крім того, за особливостями будови первинної покривної тканини рослини цієї лінії більш пристосовані до посушливих умов у порівнянні з контролем.

Мутації за фізіологічними ознаками росту та розвитку представлені скоростиглою мутацією, що скорочує період вегетації на 6 днів у порівнянні з контролем.

Успадкування деяких мутантних ознак. Проведено гібридологічний аналіз окремих отриманих мутантних форм.

Встановлено, що мутантні гени, які викликають хлорофільні мутації - whitish, viridis та virescent, є ядерними, а виявлені мутантні ознаки в схрещуваннях з вихідними формами успадковуються моногенно і рецесивно. Рецесивні мутантні ознаки „бахрома по краю листкової пластинки” та „карликовість” успадковуються також моногенно (табл.2).

Мутантна лінія „карлик” схрещувалась з вихідною лінією ЗЛ-169Б та аналізатором лінією LD847, що має відмінну ознаку - наявність еректоїдного черешка листка, який відходить від стебла під гострим кутом. Результати схрещування наведено в таблиці 3.

Таблиця 2

Успадкування мутантних ознак

Комбінація схрещування	Фенотип рослин F1	Проаналізовано рослин, кількість	Розщеплення в F2, шт	Модель розщеплення	ч 2
			Рослин з вихідною ознакою	Рослин з мутантною ознакою
„whitish” х ЗЛ169Б	Рослини типові для вихідної лінії	95	75	20	3:1	0,79
„viridis” х ЗЛ102Б	Рослини типові для вихідної лінії	47	38	9	3:1	0,86
ЗЛ102Б х „viridis”	Рослини типові для вихідної лінії	66	51	15	3:1	0,18
„virescent” х ЗЛ102Б	Рослини типові для вихідної лінії	229	180	49	3:1	1,59
„бахрома” х ЗЛ169Б	Рослини типові для вихідної лінії	81	66	15	3:1	1,82

Примітка: ч 205 (df=1)=3,84

Таблиця 3.

Успадкування ознак „карликовості” і „еректоїдності”

Варіант	Фенотипові класи F2, (кількість рослин)
	Високорослі рослини	Низькорослі рослини
	Черешок, перпендику-лярний до стебла	Еректоїдний черешок	Черешок, перпендику-лярний до стебла	Еректоїдний черешок
Фенотип батьків		>	+
Фенотип гібрида F1	F1
Фактичне розщеплення в F2	238	69	71	23
Теоретично очікуване розщеплення в F2	225,5	75	75	25,5
Очікуване співвідношення	9	3	3	1
ч 2	1,65

Примітка: ч 205 (df=3)=7,84

При аналізі рослин F2 від схрещування мутантної лінії „карлик” та лінії аналізатора LD847 ознаки низькорослість стебла і еректоїдність черешка успадковуються моногенно і є рецесивними по відношенню до високорослості та нормального розміщення черешка. Гени, що контролюють ці ознаки, розташовані в різних хромосомах.

Біохімічна характеристика олії насіння окремих морфологічних мутантів соняшника. Жирнокислотний склад олії насіння соняшника обумовлюється декількома факторами. До одного з них належить модифікаційно обумовлена позитивна кореляція співвідношення олеїнової і лінолевої кислот з температурою повітря у фазу наливу насіння. Інший пов'язано з онтогенетичною мінливістю, яка виражається в інверсії швидкості біосинтезу олеїнової і лінолевої кислот при дозріванні насіння і у негативній кореляції співвідношення цих жирних кислот з фактором „день після запилення”. І найважливіший - генотип насіння, який обумовлює співвідношення жирних кислот, при чому жирнокислотний склад окремої насінини соняшника визначається генотипом материнської рослини і, в першу чергу, генотипом зародку.

Олія насіння соняшника з переважанням тих чи інших жирних кислот має істотно відмінні властивості, які обумовлюють напрямки її використання і призначення. Так, олія з високим вмістом насичених жирних кислот (пальмітинової та стеаринової) використовується як сировина для виробництва високоякісних маргаринів і екологічно безпечної сировини для отримання технічних мастил. Соняшникова олія з високим вмістом олеїнової кислоти відзначається стабільністю при високих температурах і низькою окислювальною здатністю, тому вона знайшла широке промислове використання насамперед у харчовій промисловості. Однак олеїнова кислота синтезується в організмі людини із стеаринової, тоді як лінолева кислота не може бути синтезована і тому відноситься до незамінних жирних кислот. Лінолева кислота бере участь в енергетичному обміні організму. Вона розглядається як матеріал для формування клітинної мембрани, забезпечуючи регулювання рівня кисню в клітинній мембрані і перешкоджає проникненню в клітину вірусів та бактерій. Збільшення вживання лінолевої кислоти в їжу знижує ризик сердечно-судинних захворювань, тромбозів, знижує рівень холестерину в крові.

Останнім часом у суспільстві посилилась увага до якісного складу харчових продуктів. Особлива увага приділяється ненасиченим жирним кислотам, в першу чергу тим, які не можуть бути синтезовані в організмі людини із попередників.

В зв'язку з цим селекціонерами, які працюють із олійними культурами, створюються сорти та гібриди не тільки з високою олійністю насіння, а із певним жирнокислотним складом, в залежності від напрямку його використання.

Аналіз результатів досліджень показав, що жирнокислотний склад олії мутантів за морфологічними ознаками за вмістом олеїнової та лінолевої кислот змінився. Так, в окремі роки у мутантної лінії virescent вміст лінолевої кислоти становив 72,2 - 87,5%, що перевищує цей показник вихідної лінії ЗЛ-102Б на 14,0 - 17,0 %. Аналогічні результати було отримано і у хлорофільного мутанту whitish. В окремі роки в олії насіння цієї мутантної лінії вміст лінолевої кислоти перевищував цей показник вихідної лінії ЗЛ-169Б більше, ніж на 15% (табл.4). Стосовно пальмітинової та стеаринової кислот у порівнянні з контролями її вміст у насінні мутантів суттєво не змінився.

Чіткі зміни співвідношення лінолевої і олеїнової кислот спостерігали і в олії насіння рослин мутантних ліній „карлик”, у якої в окремі роки вміст лінолевої кислоти становив 68,0 - 74,0%, що перевищує цей показник вихідної лінії ЗЛ-169Б на 9,9 - 14,2 % та „опахалоподібне жилкування”, яка за вмістом лінолевої кислоти перевищувала вихідну лінію ЗЛ-9Б в різні роки на 12,7 -24,8%.

Таблиця 4

Результати аналізу насіння соняшника на жирно-кислотний склад олії контрольних та мутантних ліній урожаю 2002-2004 років

Зразки	Пальмітинова кислота,%	Стеаринова кислота, %	Олеїнова кислота, %	Лінолева кислота, %
	2002	2003	2004	2002	2003	2004	2002	2003	2004	2002	2003	2004
Контроль ЗЛ-102Б	2,89	7,23	6,56	0,66	2,67	2,11	23,29	19,12	20,35	73,16	70,97	70,98
1	2,39	5,97	6,12	0,63	2,66	2,07	12,83	26,70	14,32	83,62	64,64	77,48
2	2,53	6,45	6,49	0,69	3,00	2,17	16,56	22,70	15,52	80,22	67,85	75,82
3	3,26	5,68	6,25	0,58	2,38	2,05	21,35	21,53	21,40	74,81	70,41	70,30
4	3,24	6,93	6,41	0,74	1,56	1,13	8,48*	13,31	6,46*	87,53*	78,20	86,00*
Контроль ЗЛ-169Б	1,99	5,10	6,01	0,98	4,57	2,77	30,55	31,59	27,15	66,47	58,73	64,07
5	1,99	4,87	4,69	0,97	4,54	1,43	22,94	36,76	20,86	74,29	53,82	73,03
6	7,29	4,13	5,10	2,84	4,44	3,57	21,84	18,52*	17,28*	68,04	72,91*	74,05*
7	3,04	6,08	5,74	0,72	2,38	1,97	21,17*	17,50*	17,41*	75,07*	74,04*	74,88*
Контроль ЗЛ-9Б	3,18	4,78	-	2,70	2,54	-	49,65	45,33	-	44,47	47,35	-
8	2,96	5,09	4,63	1,31	4,67	3,88	26,47*	30,15*	27,89	69,26*	60,07*	63,60

Примітка: зразки: 1-viridis; 2-світло-жовте забарвлення язичкових квіток; 3- лимонне забарвлення язичкових квіток; 4-virescent; 5-хantha; 6-карлик; 7-whitish; 8-опахалоподібний тип жилкування.

* - Різниця з контролем статистично достовірна при Р 0,05

Характерно, що зміна на біохімічному рівні найчастіше відбувалась у морфологічних мутантів з найбільш яскравою зміною морфології. Саме до таких можна віднести мутантні лінії virescent та whitish, а також „карлик” та „опахалоподібне жилкування”.

Таким чином, серед мутантів з морфологічними змінами виділені мутанти з чіткими маркерними ознаками, в олії яких виявлені зміни співвідношення ненасичених жирних кислот. Ці мутанти збагачують генетичний матеріал для створення гібридів та сортів соняшника з контрастними типами олії, що, в свою чергу, розширить діапазон використання цієї культури.

ВИСНОВКИ

У дисертації викладені експериментальні результати вивчення індукованої спадкової мінливості при обробці етилметансульфонатом зрілого та незрілого насіння самозапильних ліній соняшника із застосуванням культури in vitro. Охарактеризовано частоти і спектри мутаційної мінливості у поколіннях рослин. Встановлено особливості генетичної мінливості при застосованих методах обробки насіння та можливості використання індукованих мутантів для створення вихідного селекційного матеріалу. Вивчено успадкування окремих мутантних ознак та встановлена їх генетична природа. На основі одержаних результатів зроблені наступні висновки.

Вивчена індукована мінливість при дії етилметансульфонатом на зріле і незріле насіння соняшника культурного при поєднанні методів експериментального мутагенезу та культури in vitro, освоєна методика вирощування рослин на спеціальних середовищах, виявлені більш оптимальні концентрації та експозиції мутагену для незрілого насіння.

При дії етилметансульфонатом на зріле насіння соняшника частота індукованих мутацій перевищувала спонтанний рівень у 2 - 17 разів. Найвища частота мутаційної мінливості спостерігались у лінії ЗЛ-169Б і становила 17,6 %. Частота індукованих етилметансульфонатом мутацій визначались експозицією, концентрацією, але в більшій мірі генотипом вихідних ліній.

При обробці незрілого насіння лінії ЗЛ-169Б максимальна частота мутацій становила 15,2% при 12-ти годинній експозиції та концентрації 0,1% мутагену.

Спектр включає 19 типів мутацій за морфо-біологічними ознаками, які об'єднані в наступні групи: зі зміною забарвлення вегетативних органів, форми та забарвлення язичкових квіток, структури стебла, форми і структури листків та за фізіологічними ознаками росту та розвитку рослин. При дії мутагеном на незріле насіння виявлені специфічні особливості спектрів, виділені рідкісні оригінальні мутації, такі як „бахрома по краю листкової пластинки” та „карлики”, які мають практичне значення.

Серед мутацій, індукованих етилметансульфонатом при обробці зрілого та незрілого насіння, найбільш високою частотою (до 11%) характеризувалась група мутацій забарвлення вегетативних органів, при чому з підвищенням концентрації мутагену збільшувалась частота летальної мутації albina та мутації virescent, яка негативно впливала на життєздатність рослин.

Мутації, індуковані етилметансульфонатом, призвели до зміни морфологічної та анатомічної будови листків мутантних форм. Оригінальна мутація „бахрома по краю листкової пластинки” за будовою епідерми більш пристосована до перенесення посушливих умов, ніж вихідна лінія.

Встановлена генетична природа окремих типів мутацій. Так, мутації з групи забарвлення вегетативних органів (whitish, viridis та virescent) є рецесивними і моногенними. Рецесивні мутантні ознаки „бахрома по краю листкової пластинки” та „карликовість” успадковуються також моногенно. Гени, які детермінують ознаки карликовості та еректоїдності, локалізовані в різних хромосомах.

Серед мутантів з морфологічними змінами виділені мутанти з чіткими маркерними ознаками, в олії яких виявлені зміни співвідношення ненасичених жирних кислот. Вміст лінолевої кислоти підвищився у окремих мутантів лінії ЗЛ-169Б на 8,7 - 11,6%, лінії ЗЛ-102Б на 11,5 %, а лінії ЗЛ-9Б на 18,4 %.

Сформовано колекцію морфологічних мутантів соняшника, яка використовується в генетичних дослідженнях і селекційній роботі та передана до Національного центру генетичних ресурсів рослин України (м. Харків), в сектор генетичних ресурсів і лабораторію селекції міжлінійних гібридів соняшника Інституту олійних культур УААН.

ПРАКТИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

1. З метою розширення спадкової мінливості та добору селекційно-цінних форм у соняшнику культурного рекомендувати застосування методів хімічного мутагенезу, зокрема обробки зрілого та незрілого насіння етилметансульфонатом.

2. Мутантні лінії з такими зміненими морфологічними ознаками як світло-жовте та лимонне забарвлення пелюстків крайових квіток та хлорофільна недостатність типів хantha та viridis, які не знижують життєздатність і продуктивність рослин, рекомендувати для контролю генетичної чистоти насіння в первинних ланках насінництва.

3. Мутантні форми з підвищеною стійкістю до посухи, зі зміненим жирно-кислотним складом, короткостеблові та інші використовувати у селекційних програмах як генетичні джерела господарсько-цінних селекційних ознак.

СПИСОК ПУБЛІКАЦІЙ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Васін В.А., Лях В.О. Спектр індукованих етилметансульфонатом мутацій у соняшника // Вісник Запорізького державного університету (фізико-математичні та біологічні науки). - 2003. - №1. - С. 126-130. (доля авторства - 70%, особистий внесок здобувача - виявлення мутантних рослин, їх описання та оформлення результатів досліду).

2. Васін В.А., Лях В.О. Особливості жилкування листка мутанта, отриманого під дією етилметансульфонату на насіння соняшника // Вісник Одеського національного університету. - 2005. Т. 10, №5. - С. 67-72. (доля авторства - 70%, особистий внесок здобувача - виявлення відмінностей у жилкуванні листка мутантних рослин, їх описання та оформлення статті).

3. Васин В.А., Сорока А.И., Лях В.А. Влияние обработки етилметансульфонатом зрелых и незрелых семян подсолнечника на частоту и спектр мутаций в М2 // Физиология и биохимия культурных растений. - 2006. - Т. 38. - № 1. - С. 34-44. (доля авторства - 60%, особистий внесок здобувача - виявлення мутантних рослин, їх описання та оформлення результатів досліду).

4. Васін В.А. Лях В.О., Казакова С.М. Відмінності у будові епідерми листка вихідної та мутантної лінії соняшника // Вісник Харківського національного аграрного університету. - 2007. - Вип. 1. - С. 126-129. (доля авторства - 70%, особистий внесок здобувача - проведення анатомічних досліджень, виявлення зміну мутантних рослин, їх описання та оформлення результатів досліду).

5. Lyakh V., Soroka A., Vasin V. Influence of mature and immature sunflower seed treatment with ethylmethanesulphonate on mutation spectrum and frequency // Helia. - 2005. Vol. 28, № 43. - P.87-98. (доля авторства - 40%, особистий внесок здобувача - виявлення мутантних рослин, їх описання та оформлення результатів досліду).

6. Васін В.А., Ємельянова Л.С., Лях В.О. Хлорофільні мутації, отримані під впливом етилметансульфонату на зріле насіння деяких ліній соняшнику // Наук.-техн. бюл. (збірник наукових праць) ІОК УААН. - Запоріжжя, 2004. - Вип. 9. - С. 8-12. (доля авторства - 70%, особистий внесок здобувача - виявлення мутантних рослин, їх описання та оформлення результатів досліду).

7. Васін В.А., Лях В.О. Спектр морфологічних мутацій при обробці незрілих зародків соняшнику етилметансульфонатом // Материалы международной конференции „Современные вопросы создания и использования сортов и гибридов масличных культур”. - (г. Запорожье, 23-24 октября 2002 г.). - Запорожье, 2002. - С. 15. (доля авторства - 70%, особистий внесок здобувача - виявлення мутантних рослин, їх описання та оформлення результатів досліду).

8. Васін В.А., Лях В.О. Відмінності у будові епідерми листка вихідної та мутантної форми соняшника // Матеріали ІІ міжнародної наукової конференції студентів, аспірантів і молодих вчених, присвяченій 140-річчю Одеського національного університету ім. І.І. Мечнікова (м. Одеса, 28 березня - 1 квітня 2005 р.). - Одеса . - 2005. - С. 15. (доля авторства - 70%, особистий внесок здобувача - виявлення відмінностей у покривних тканинах листка мутантних рослин, їх описання та оформлення результатів досліду).

9. Васін В.А. Порівняння жилкування листка мутантної лінії соняшнику, отриманого в результаті хімічного мутагенезу, з сучасними та предковими формами // Тез. доп. ІІІ-ої Міжнародної наукової конференції молодих вчених „Інноваційні напрямки наукової діяльності молодих вчених в галузі рослинництва” (м. Харків, 20-22 червня 2006 р.). - Харків. - 2006. - С. 20.

АНОТАЦІЯ

Васін В.А. Генетична мінливість соняшника при обробці етилметансульфонатом зрілого та незрілого насіння. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата біологічних наук за фахом 03.00.15. - Генетика. - Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Київ, 2008.

У роботі представлено результати вивчення впливу ЕМС в концентрації 0,01%,0,1%, 0,5% при 6-ти та 12-ти годинній експозиції на зріле насіння ліній соняшнику ЗЛ-9Б, ЗЛ-102Б, ЗЛ-169Б та в концентрації 0,01%,0,1% при 6-ти та 12-ти годинній експозиції на незріле насіння ліній соняшнику ЗЛ-102Б, ЗЛ-169Б з метою встановлення мутаційної мінливості та отримання різноманітного матеріалу для поповнення генетичної колекції та добору селекційно-цінних форм.

Виявлено вплив ЕМС на незріле насіння в М1. Визначена мутаційна мінливість морфо-фізіологічних ознак в М2 в залежності від концентрації, експозиції та генотипу вихідних ліній. Серед мутантів, отриманих після обробки ЕМС незрілого насіння, було виявлено рідкісні оригінальні мутації. Характерно, що при обробці незрілого насіння, мутації виявлялись у варіантах із 12-ти годинною експозицією. У окремих мутантних форм виявлено анатомо-морфологічні відмінності та відмінності у жирно-кислотному складі олії. Вивчено успадкування окремих мутантних ознак. Встановлено, що мутантні ознаки „whitish”, „viridis” та „virescent”, а також „бахрома” та „карликовість”, у схрещуваннях з вихідними лініями успадковуються моногенно та рецесивно. Отримані мутантні форми є генетичними джерелами ознак, які є цінними для генетичної та селекційної роботи з даною культурою.

Ключові слова: соняшник культурний, зріле та незріле насіння, етилметансульфонат, концентрація, експозиція, мутаційна мінливість, покоління М1, М2, частота та спектр мутацій, успадкування, генотип.

АННОТАЦИЯ

Васин В.А. Наследственная изменчивость подсолнечника при обработке этилметансульфонатом зрелых и незрелых семян. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.15. - Генетика. - Институт физиологии растений и генетики НАН Украины, Киев, 2008.

В работе представлены результаты изучения влияния ЭМС в концентрации 0,01%,0,1%, 0,5% при 6-ти и 12-ти часовой экспозиции на зрелые семена трех линий подсолнечника ЗЛ-9Б, ЗЛ-102Б, ЗЛ-169Б и в концентрации 0,01%, 0,1% при 6-ти и 12-ти часовой экспозиции на незрелые семена двух линий подсолнечника ЗЛ-102Б, ЗЛ-169Б с целью определения мутационной изменчивости и получения разнообразного материала для пополнения генетической коллекции и отбора селекционно-ценных форм.

Выявлено влияние ЭМС на незрелые семена в М1. Установлено, что количество полученных нами изменений в М1 было в несколько раз больше в сравнении с обработкой семян каким-либо другим химическим мутагеном или радиацией. В целом частота морфозов, прежде всего аномалий листьев, в значительной мере зависели от концентрации и экспозиции и еще в большей степени от генотипа.

Определена мутационная изменчивость морфо-физиологических признаков в М2 в зависимости от концентрации, экспозиции и генотипических особенностей. Установлено, что самые большие значения генетической изменчивости после обработки ЭМС как зрелых, так и незрелых семян были выявлены у линии ЗЛ-169Б. Необходимо отметить, что среди мутантов, полученных при обработке незрелых семян, были выявлены редкие оригинальные мутации - “бахрома по краю листовой пластинки” и “карлик”. Характерно, что при обработке незрелых семян мутации были выявлены в вариантах с 12-ти часовой экспозицией.

Спектр мутаций включает 19 типов морфо-физиологических мутаций, которые объединены в следующие группы: со сменой окраски вегетативных органов растений, формы и окраски язычковых цветков, структуры стебля, формы и структуры листьев и по физиологическим признакам роста и развития.

У некоторых мутантных форм выявлены анатомо-морфологические отличия. Так, эпидерма растений мутантной линии “бахрома по краю листовой пластинки” имеет более ксероморфные признаки, чем контрольная линия ЗЛ-169Б, а именно - большее количество трихом, меньшие размеры основных клеток эпидермы и устьичных комплексов, а также большее их количество на единицу площади.

У мутантов с измененной окраской вегетативных органов (virescent и whitish), а также мутантных типов “карлик” и “веерообразное жилкование”, выявлены четкие отличия в жирно-кислотном составе масла, а именно -изменения в соотношении линолевой и олеиновой кислот в пользу первой. Характерно, что изменения на биохимическом уровне происходили у мутантов с наиболее яркой сменой их морфологии.

Изучено наследование некоторых мутантных признаков. Установлено, что мутантные признаки „whitish”, „viridis” и „virescent”, а также „бахрома” и „карликовость” в скрещиваниях с исходными линиями наследуются моногенно и рецессивно. Полученные мутантные формы являются генетическими источниками признаков, которые являются ценными для генетической и селекционной работы с данной культурой.

Ключевые слова: подсолнечник культурный, зрелые и незрелые семена, этилметансульфонат, концентрация, экспозиция, мутационная изменчивость, поколения М1, М2, частота и спектр мутаций, наследование, генотип.

SUMMARY

Vasin V.A. Hereditary variability of sunflower in the process ethylmethanesulphonate of ripe and unripe seeds. - Manuscript.

Thesis for Candidate's degree in Biological sciences on speciality 03.00.15. - Genetics.- Institute of Plant Physiology and Genetics, NASU, Kyiv, 2008.

The results of studying ethylmethanesulphonate influence in concentration 0,01 %, 0,1 %, 0,5 at 6 and 12 hour expositions on mature seeds of 3 sunflower lines ZL-9B, ZL-102B, ZL-169B and in concentration 0,01%, 0,1% at 6 and 12 hour expositions on unripe seeds of 2 sunflower lines ZL-102B, ZL-169B, with the purpose of definition of mutational variability and getting various material for expansion of a genetic collection and choosing forms, which are valuable for breeding, are presented. The influence of ethylmethanesulphonate treatment of unripe seeds in М1 has been found. Mutational variability of morphological and physiological attributes in М2, depending on concentration, exposition and genetic features, is determined. It is established that the genetic variability, revealed after ethylmethanesulphonate processing of unripe seeds, did not exceed those at processing of mature seeds and essentially exceeded of spontaneous variability of an initial material. But among mutants, received by the first method, rare original mutations had been revealed. It is typical, that in the processing of unripe seeds, the mutation has been revealed in variants with a long-term exposition. Anatomical and morphological differences and differences in fatty acids structure of oil are revealed in some mutant forms. The inheritance of some mutant characteristics has been studied. The received mutant forms can be used in genetic and selection activity.

Keywords: cultivated sunflower, ethylmethanesulphonate, concentration, exposure, mutational variability, generations М1, М2, frequency and mutational spectrum , inheritance, genotype.

Размещено на Allbest.ru

...