Улучшение сортов растений. Рубрика в журнале - Сельскохозяйственная биология
Статья научная
Исследования солеустойчивости тритикале (× Triticosecale Wittmack) и выявление оптимальных в этом отношении сортообразцов актуальны в связи с широким распространением засоленных почв в районах выращивания этой культуры. Среди способов оценки солеустойчивости привлекают внимание биотехнологические методы, однако для тритикале они практически не разработаны, а сортовая специфика ее реакции на засоление в условиях in vitro недостаточно изучена. В представленной работе впервые выявлена зависимость активности каллусообразования, прироста сырой и сухой биомассы, динамики накопления в тканях пролина и интенсивности перекисного окисления липидов (ПОЛ) от концентрации соли NaCl (0,5, 0,75 и 1 %) в питательной среде, а также сортовая специфика изменения этих показателей в условиях засоления у образцов озимой тритикале. Целью работы было изучение влияния разной степени хлоридного засоления на морфофизиологические и биохимические изменения каллусов пяти сортообразцов озимой тритикале. В качестве материала для исследований использовали зрелые зародыши зерновок сортообразцов озимой тритикале Triskell, Сотник, ПРАГ530л-1934, Timbo и Алмаз из коллекции Дагестанской опытной станции - филиала ФИЦ Всероссийского института генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова. Для введения в культуру in vitro зерновки последовательно стерилизовали в течение 30 с в 96 % этаноле и 20 мин - в коммерческом препарате Белизна, затем 3 раза по 5 мин промывали стерильной дистиллированной водой. Выделенные из поверхностно простерилизованных зерновок зародыши помещали на питательную среду срезом вниз для формирования каллуса. В работе использовали четыре варианта питательной среды Мурасиге-Скуга (МС), которая различалась по концентрации NaCl: МС с добавлением 2,5 мг/л 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты (2,4-Д) и 0,5 мг/л 6-бензиламинопурина (БАП) (контрольный вариант, МС1); МС + 2,4-Д + БАП + 0,5 % NaCl (МС2); МС + 2,4-Д + БАП + 0,75 % NaCl (МС3); МС + 2,4-Д + БАП + 1 % NaCl (МС4). Продолжительность культивирования зрелых зародышей на питательных средах составляла 30 сут. Все варианты культивировали в климатической камере (MLR-352H, «Sanyo», Япония) в условиях 16-часового фотопериода при 24±1 °С, освещенности 3000 лк и влажности 80 %. Определяли размер каллусов, прирост сырой и сухой биомассы, накопление свободного пролина, интенсивность процессов перекисного окисления липидов. По результатам опытов наибольшую чувствительность к засолению in vitro проявили сортообразцы Timbo и Алмаз, у которых каллусогенез наблюдался только на среде с низкой концентрацией NaCl (0,5 %). Сортообразцы Сотник и ПРАГ530л-1934 выдерживали средний уровень засоления (0,75 % NaCl). Устойчивым оказался образец Triskell, у которого каллусообразование было также отмечено в варианте наиболее интенсивного засоления (1 % NaCl). Введение в среду хлорида натрия в концентрации 0,75 % приводило к снижению размера каллуса у сортообразцов Triskell, Сотник и ПРАГ530л-1934 соответственно в 1,8; 1,9 и 2,0 раза относительно контроля (р function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Бесплатно
Статья научная
Природные антоцианы, которые накапливаются в вегетативных и генеративных органах растений, выполняя защитные функции при биотических и абиотических стрессах, представляют интерес для производства функциональных продуктов питания с лечебно-профилактическими свойствами. Получение форм зерновых культур с повышенным содержанием антоцианов - одно из быстро развивающихся направлений в современной селекции. Образование антоцианов в перикарпе зерновки мягкой пшеницы контролируется совместно генами Pp-1 и Pp3 . В отличие от уникального доминантного аллеля Pp3 , унаследованного мягкой пшеницей от эндемичного вида Triticum aethiopicum Jakubz., доминантные аллели генов Рр-1 широко распространены среди сортов пшеницы и, помимо окраски зерновки, контролируют биосинтез антоцианов в колеоптиле и стебле. Следовательно, лимитирующим фактором накопления антоцианового пигмента как в вегетативных органах, так и в перикарпе зерновки пшеницы является доминантный аллель гена Рр-D1. Цель исследования заключалась в создании фиолетовозерных гибридов с доминантными аллелями гена Рр-D1, привнесенными из разных сортов, и в сравнительном изучении влияния этих новых аллелей на биосинтез антоцианов в вегетативных и генеративных тканях растений (в колеоптилях и в перикарпе зерновок). Для доказательства наличия у сортов с антоциановой окраской колеоптилей доминантных аллелей гена Pp-D1 , необходимых для создания фиолетовозерных гибридов пшеницы, мы провели скрещивания сортов Сибирская 21, Терция, Эритроспермум 4-16, имеющих данный признак окраски колеоптилей, с почти-изогенными линиями С29 Рр3 P и С29 Рр3 PF, созданными ранее на основе сорта Саратовская 29, не имеющими антоциановой окраски зерновки, но несущими доминантные аллели гена Pp3 . Отбор проводился с использованием внутригенного ДНК-маркера Pp3-diagnostic и сцепленных с геном Pp-D1 SSR-маркеров Xgwm0044 и Xgwm0111. Прошедшие отбор фиолетовозерные гибридные растения с доминантными аллелями целевых генов в гомозиготном состоянии характеризовались наличием антоциановых пигментов в колеоптиле и в зерновке, содержание которых при выращивании в теплице варьировало в пределах соответственно 35,4-69,0 и 34,1- 84,2 мкг/г и не отличалось от показателя у контрольных фиолетовозерных линий фС29Р и фС29PF, несущих оба гена Pp . Коэффициент корреляции между суммарным содержанием антоцианов в зерне и в колеоптиле составил rs = 0,83 (p = 0,0003). Новые фиолетовозерные гибриды с наибольшим содержанием антоцианов в зерновках, полученные в комбинациях скрещивания Терция × 29 Рр3 P и Эритроспермум 4-16 × С29 Рр3 P, были протестированы в полевых условиях по признакам урожайности и содержанию антоцианов в зерновках. Обе линии не отличались от сорта Саратовская 29 по числу и массе зерен с растения и превосходили этот контрольный сорт по числу колосков в главном колосе (13,8 и 13,0 против 12,3), а линия на основе сорта Терция имела статистически достоверно большую массу 1000 зерен (41,6 против 37,5). Содержание антоцианов в зерновках у этой линии составило 244,3 мкг/г и практически не отличалось от такового у ранее полученной темно-фиолетовозерной линии фBW49880P (221,4 мкг/г), наследующей доминантный ген Pp-D1 от сорта Purple. Полученные нами темно-фиолетовозерные линии являются перспективными предсортами и донорами для дальнейшей селекции богатых антоцианами сортов мягкой пшеницы. Кроме того, имеется возможность использовать упрощенную схему моногенного наследования гена Pp3 в скрещиваниях фиолетовозерных растений пшеницы с широко распространенными сортами пшеницы с окрашенным колеоптилем и стеблем, уже содержащими в геноме доминантные аллели генов Pp-1 (Pp-B1 или Pp-D1), для получения новых гибридов и сортов с повышенным содержанием антоцианов в перикарпе зерновки. Разработанный нами полиморфный внутригенный диагностический маркер гена Pp3-diagnostic позволяет уже на ранних стадиях развития выявить гомозиготные растения поколения F2 и повышает точность отбора.
Бесплатно
Перспективные скрещивания видов в роде Crataegus L. (Rosaceae)
Статья научная
Боярышник - уникальное растение, использующееся человеком в пищу и как лекарственное сырье. В разных регионах России создаются формы боярышника, адаптированные к местным условиям и дающие хороший урожай. Новые формы получают посредством гибридизации, поэтому актуально выявление видов, наиболее пригодных для межвидовой гибридизации с целью улучшения признаков и адаптивности растений. В настоящей работе в условиях Ботанического сада Петра Великого (г. Санкт-Петербург) впервые были установлены 13 наиболее удачных межвидовых скрещиваний в роде Crataegus , определены универсальные опылители - C. maximowiczii , C. caucasica , изучены фертильность и жизнеспособность пыльцы исследуемых видов. Нашей целью было выявление наиболее перспективных скрещиваний между представителями рода Crataegus в условиях г. Санкт-Петербург, при которых образуется максимальное количество полноценных плодов и семян, а также оценка морфологической сформированности пыльцы и ее способности к росту посредством проращивания на искусственной питательной среде. Объектами исследования были растения видов Crataegus Tourn. ex L. из коллекции открытого грунта Ботанического сада Петра Великого Ботанического института им. В.Л. Комарова РАН (г. Санкт-Петербург): североамериканские виды C. horrida Medik., C. prunifolia (Lam.) Pers., C. macracantha Lodd., C. submollis Sarg., дальневосточные виды C. maximowiczii C.K. Schneid., C. chlorosarca Maxim., C. chlorosarca Maxim. var. atrocarpa (E. Wolf) Cinovskis, C. pinnatifida Bunge, европейско-азиатские виды C. monogyna Jacq., C. lasiocarpa Lange, C. chlorocarpa Lenne et C. Koch., C. media Becht. Rosa Flore Plena и среднеазиатские виды C. almaatensis Pojark., C. caucasica C. Koch. Морфологию пыльцевых зерен изучали на растровом электронном микроскопе Tescan Vega 2 («Tescan», Чехия) в режиме низкого вакуума при давлении в камере 15 Па и ускоряющем напряжении 15 кВ. Фертильность пыльцы оценивали окрашиванием ацетокармином. Жизнеспособность пыльцы определяли проращиванием на искусственной питательной среде (агар-агар - 0,8 г, сахароза - 15 г, борная кислота - 0,003 г, растворенные в 100 мл дистиллированной воды). Для выяснения способности к гибридизации использовали принудительное опыление по типу ксеногамии. Чтобы установить оптимальные межвидовые скрещивания, также применили принудительное опыление. Цветки кастрировали на стадии белых бутонов. После кастрации и опыления цветков побег покрывали марлевым мешочком. Число побегов, отводимых для каждого варианта скрещивания, было не менее 10. Результативность скрещивания оценивали по числу цветков и плодов. Наряду с нормальной формой пыльцевых зерен у каждого вида были выявлены нарушения их морфологической структуры. Наибольшее количество деформированной пыльцы было у C. horrida (~ 30 %), наименьшее - у C. almaatensis (4,5 %). Пыльца разных видов боярышника хорошо окрашивалась ацетокармином, что свидетельствовало о ее морфологической сформированности (от 63,3 % у C. lasiocarpa до 92,6 % у C. almaatensis . Несмотря на это, часть пыльцы (51,7-90,6 %) не прорастала на искусственной питательной среде. Пыльцы, прорастающей длинными или средней длины пыльцевыми трубками (наиболее пригодной для гибридизации), больше всего оказалось у C. prunifolia (28,3 %), немного меньше - у C. horrida (10-13 %), C. chlorosarca Maxim. var. atrocarpa и C. macracantha (12 %), C. submollis (~ 11 %). Все исследованные растения были перекрестноопыляемыми. Завязываемость плодов и семян при ксеногамии составляла от 63,2 % ( C. submollis ) до 96,2 % ( C. maximowiczii ). Виды были способны скрещиваться между собой. В некоторых случаях при реципрокных скрещиваниях имела место различная степень завязываемости плодов, когда один и тот же вид в одном случае служит материнским растением, а в другом - отцовским растением (например, в скрещивании C. prunifolia × C. maximowiczii ). Однако в большинстве скрещиваний при разных комбинациях материнских и мужских форм разница в завязываемости плодов была несущественной. Выявлены наиболее удачные комбинации межвидовых скрещиваний: C. maximowiczii × C. submollis, C. maximowiczii × C. horrida , C. maximowiczii × C. prunifolia , C. submollis × C. chlorosarca , C. horrida × C. submollis , C. caucasica × C. monogyna , C. pinnatifida × C. caucasica , C. chlorosarca × C. macracantha , C. chlorosarca × C. caucasica , C. chlorosarca × C. almaatensis, C. chlorosarca × C. pinnatifida , C. macracantha × C. chlorosarca , C. macracantha × C. caucasica . Установлено, что наиболее универсальными опылителями, при использовании которых образовывалось максимальное число завязей, были C. maximowiczii и C. caucasica .
Бесплатно
Статья научная
В связи с изменением климата и экологическими проблемами возникает необходимость создания сортов пшеницы с комплексной и пролонгированной устойчивостью к засухе и болезням. Селекционные программы, направленные на выведение сортов, пригодных для экологического и органического земледелия, позволят снизить производственные затраты и пестицидную нагрузку на агроценозы на ближайшие десятилетия. В настоящей работе впервые в условиях Западной Сибири показана значимость сортов яровой мягкой пшеницы с комплексной устойчивостью к бурой и стеблевой ржавчине при беспестицидной агротехнологии на интенсивном естественном инфекционном фоне для получения экологически чистого зерна, в том числе с функциональными свойствами фиолетовозерной пшеницы. Урожайность созданных сортов в годы исследований составила 3,4-4,4 т/га, определена их экономическая эффективность. Цель работы - оценить сорта пшеницы селекции Омского ГАУ с комплексной устойчивостью к болезням, а также с фиолетовой окраской зерна по урожайности, качеству и эффективности их возделывания при беспестицидной агротехнологии и условиях высокой инфекционной нагрузки в Западной Сибири. Исследования были проведены на опытном поле Омского ГАУ (55°02′′ с.ш., 73°31′′ в.д.) в южной лесостепи Западной Сибири в 2016-2021 годах. Материалом служили лучшие сорта и линии яровой мягкой пшеницы ( Triticum aestivum L.) селекции Омского ГАУ, полученные по программе челночной селекции и изученные в конкурсном сортоиспытании: среднеранние - Столыпинская 2, Нива 55, Агрономическая 5, Лютесценс 128-15; среднеспелые - Силантий, Лютесценс 27-12; среднепоздние - ЭФ 22. В качестве стандартов использовали среднеранний сорт Памяти Азиева, среднеспелый сорт Дуэт и среднепоздний сорт Элемент 22. Предшественник - черный пар. Оценку продолжительности вегетационного периода и анализ урожайности проводили по методике Госсортсети. Содержание белка и клейковины в зерне определяли с помощью прибора Инфралюм ФТ 10М («Люмэкс», Россия) по ГОСТ ISO 12099-2017. Уборку урожая осуществляли однофазным комбайном Sampo-130 («Sampo-Rosenlew», Финляндия). Восприимчивость сортов к бурой и стеблевой ржавчине (возбудители Puccinia triticina Erikss . и P. graminis f. sp. tritici Erikss . et Henn.) оценивали по шкалам, рекомендованным CIMMYT: R - высокая устойчивость, интенсивность поражения 0-5 %; M - гетерогенный тип, пустулы различного размера, окруженные хлоротическими и некротическими пятнами или без них; MR - умеренная устойчивость, 10-25 %; MS - умеренная восприимчивость, 30-50 %; S - восприимчивость, > 50 %. В Кении (г. Njoro) дополнительно оценили сорта Нива 55, Силантий и линию Лютесценс 128-15 на естественном инфекционном фоне P. graminis Ug99 по шкале CIMMYT. Идентификацию генов устойчивости к бурой и стеблевой ржавчине проводили в соответствии с установленным протоколом (http://maswheat.ucdavis.edu). Провели анализ содержания фенольных соединений в зерне фиолетовозерного сорта ЭФ 22 и оценили их антиоксидантные свойства в сравнении с краснозерными стандартами Памяти Азиева и Элемент 22. Экономическая эффективность производства зерна изученных сортов и линий рассчитывалась с учетом применения интенсивных зональных технологий возделывания. Показано, что в годы эпифитотий (2016-2020 годы) сорта с комплексной устойчивостью в условиях Западной Сибири в среднем имели достоверную прибавку урожайности: в зависимости от генотипа сорта от 0,3 до 1,1 т/га. Содержание белка и клейковины в зерне этих сортов соответствовало требованиям, предъявляемым к сильной пшенице (16 % и > 28 %). PCA (principal component analysis) анализ данных за 2017-2019 годы с интенсивным инфекционным фоном выявил отрицательную связь между поражением бурой, стеблевой ржавчиной и урожайностью, признаками качества зерна. Сравнительные испытания рекуррентного сорта Элемент 22 с комплексной устойчивостью к бурой и стеблевой ржавчине ( Lr10 , Lr26 / Sr31, Sr35 ) и его аналога ЭФ 22 с фиолетовой окраской зерна показали статистически значимое преимущество аналога по урожайности, общему содержанию фенолов в зерне, в том числе по количеству связанных фенолов и их антиоксидантной активности (соответственно 565,6 мг-экв. GAE/100 г и 62,7 %). Превышение валовой прибыли при возделывании сортов с комплексной устойчивостью к болезням варьировалось в пределах 25-40 % без учета рыночной премии для сорта ЭФ 22 за функциональные свойства продукта. Снижение фунгицидной нагрузки на посевы пшеницы имеет важное значение для производства экологически чистого зерна и сохранения окружающей среды в условиях Западной Сибири.
Бесплатно
