Двутестерный метод в изучении генетики признака количество семянок с корзинки у межлинейных гибридов подсолнечника

Inheritance of a trait seeds amount per a head at sunflower interline CMS-hybrids was studied. Tests were conducted on fields of All-Russia research institute of oil crops, Krasnodar, in 2012–2014. The objects of the research were ten fertile sunflower lines, as testers were used two CMS-forms (line and a simple CMS-hybrid) which are differed with a low and high display of the studied trait, respectively. Seeds of 20 hybrids of the studied lines and two testers were produced in 2012; in 2013 and 2014 these hybrids and their parental lines were cultivated in fields, in four-row plots with a square 24.5 sq. m, in three repetitions. The results of the double-tester analysis of parental forms and their hybrids allowed concluding the absence of epistasis in a genetic control of the trait seeds amount per a head. An additive gen interaction and dominance play the main role in this trait inheritance in the interline sunflower hybrids. To improve the studied sunflower breeder seeds it is reasonable to use the methods of recurrent selection for a common combining ability, convergent improvement and cumulative breeding

Введение. Основными признаками, на которые ведется селекция подсолнечника, являются урожайность и масличность семянок. Урожайность семянок определяется рядом факторов: количеством семянок с корзинки, массой 1000 семянок, густотой стояния растений на площади посева, на которые, в свою очередь, влияют поч- венные и погодные условия выращивания.

Исследований, связанных с изучением наследования признака количество семянок с корзинки сравнительно немного [1].

Количество семянок с корзинки определяется числом трубчатых цветков, степенью автофертильности, аттрактив-ностью для опылителей и факторами окружающей среды во время цветения и опыления.

В опытах D. Skoric [2], R. Marincovic [3], A. El-Hosary et al. [4] и A. Taklewold et al. [5] количество семянок с корзинки оказывало положительное влияние на их урожайность. Однако в исследованиях A. Merrien et al. [6] такая закономерность не подтверждена.

В опытах N. Hladni et al. [7] эффект гетерозиса к средней величине родительских форм по числу семянок с корзинки находился в пределах 69,6–203,7 %, а к высокоурожайному родителю – 47,6– 183,3 %. N. Hladni [8] в своих исследованиях также выявила положительный гетерозис по изучаемому признаку во всех комбинациях гибридов F 1 в течение двух лет.

M. Chaffart et al. [9] отметили, что число семянок с корзинки контролируется аддитивными и доминантными взаимодействиями генов. Противоположные результаты были получены A. Kovacik et al. [10], N. Rao et al. [11], R. Marinkovic [12,3], A. Kumar et al. [13] и A. Goksoy et al. [14], которые установили, что неаддитивный компонент генетической вариан-сы вносит наибольший вклад в наследование признака числа семянок с корзинки. К аналогичному выводу пришла N. Hladni [8], которая это определила по соотношению эффектов ОКС/СКС в первом гибридном поколении.

Таким образом, полученные результаты имеют противоречивый характер, что, по-видимому, зависит от генотипа вовлеченных в гибридизацию родительских линий и в случае полигенного (аддитивного) наследования может также определяться условиями произрастания растений подсолнечника. Учитывая, что в последние годы во ВНИИМК созданы новые линии подсолнечника, отличающиеся высокой комбинационной способностью по ряду хозяйственно-биологических признаков, целью наших исследований явилось изучение наследования количества семянок с корзинки у гибридов F1 с использованием таких линий.

Материалы и методы. Опыты проводили в 2012–2014 гг. на полях центральной экспериментальной базы ФГБНУ ВНИИМК, г. Краснодар.

В качестве тестеров использовались: стерильный аналог линии ВА 93 и стерильный простой гибрид на основе ЦМС Кубанский 93 в 2012 г. Опыление проводилось под изоляторами типа «рукав» пыльцой каждой из десяти отцовских линий: СЛ 13 2310, СЛ 13 3854, ВК654, СЛ 05 16, СЛ 13 2196, СЛ 13 2272, СЛ 13 3870, СЛ 13 2286, СЛ 13 2260 и СЛ 13 2266. Все изученные нами отцовские линии обладают высокой или средней комбинационной способностью по признаку урожайности семянок. Среднее количество семянок у материнских линий ВА93 составляет 722 шт./корзинку, а у гибрида ЦМС Кубанский 93 – 974 шт./корзинку.

В 2013 и 2014 гг. гибриды, полученные в 2012 г., и их родительские формы выращивались в полевых условиях на четырехрядных делянках площадью 24,5 м3 в трехкратной повторности, густота стояния растений составила 55–60 тыс. шт./га.

Количество семянок с корзинки определялось по общепринятой методике [15].

Достоверность различий между вариантами опыта (НСР 05 ) вычисляли методом дисперсионного анализа в изложении Б.А. Доспехова [16].

Наследование признака количество семянок с корзинки определяли методом двутестерного анализа по методике, предложенной J.L. Jinkset et al. [17]. Этот метод в генетике количественных признаков позволяет сократить количество скрещиваний, равное n2, при диаллельном анализе до 2n.

Метод был проверен авторами на чистых линиях табака, которые предварительно испытывали классическим диал-лельным анализом. При сопоставлении результаты обоих методов оказались идентичными.

Сущность двутестерного метода сводится к следующему. Две тестерные линии L 1 и L 2 отбирают из совокупности анализируемых сортов. Тестеры желательно брать максимально контрастными по изучаемому признаку. Каждую линию (i) скрещивают с двумя тестерами, при этом получают гибриды L 1i и L 2i . Анализ состоит из двух частей: 1) испытание на наличие эпистаза; 2) исследование на аддитивную и доминантную компоненты, если эпистаз отсутствует. Математическую обработку полученных цифровых данных проводили на основе компьютерной программы [18].

Результаты и обсуждение. В 2013 и 2014 гг. изучали проявление признака количество семянок с корзинки у 20-и межлинейных гибридов и их родительских компонентов: двух ЦМС форм (стерильная линия ВА 93 А со средним количеством семянок с корзинки 712 шт. и простой стерильный гибрид с более высоким показателем – 974 шт.) и 10-и фертильных линий. Результаты учетов количества семянок с корзинки в 2014 г. представлены в таблице 1.

Таблица 1

Количество семянок с корзинки у родительских линий и гибридов подсолнечника г. Краснодар, ВНИИМК, 2013 г.

Линия-опылитель	Гибрид опылителя с тестером		Среднее
	ВА 93	Куб. 93	гибридов	линии-опылителя
СЛ 13 2310	980,7	1098	1039,33	501,00
СЛ 13 3854	921,7	1104	1012,83	492,00
ВК654	908,0	1147	1027,50	571,00
СЛ 05 16	945,7	1209	1077,33	654,00
СЛ 13 2196	1056,0	1208	1132,00	598,00
СЛ 13 2272	943,7	1048	995,83	405,33
СЛ 13 3870	760,0	1037	898,50	470,00
СЛ 13 2286	942,7	1165	1053,83	549,00
СЛ 13 2260	982,7	1149	1065,83	578,00
СЛ 13 2266	929,0	1151	1040,00	542,00

Данные дисперсионного анализа ука-

зывают на отсутствие эпистатического эффекта (табл. 2). Определение величин эпистаза F =

23173,486

9943,797

= 2,330 , т.е. F 05 факт.

(2,330) было значительно ниже F 05 табл.

(2,46). Следовательно, в данном опыте взаимодействие по типу эпистаза отсут- ствовало.

Таблица 2

Тест на эпистаз методом двутестерного анализа родительских линий подсолнечника по признаку количество семянок в корзинке г. Краснодар, ВНИИМК, 2013 г.

	Сумма квадратов	Степень свободы	Средний квадрат	г. факт.	F 05 табл.
Общее	390571,375	29	13467,978
Линии	208561,375	9	23173,486	2,330	2,460
Повторность	3021,667	2	1510,833
Ошибка	178988,344	18	9943,797

После проведения дисперсионного анализа сумм (L 1i + L 2i ) определили параметр доминирования D = 25820,14 (табл. 3), при этом критерий F 05 факт. (4,386) был выше F 05 теор. (2,46), следовательно, присутствует аддитивное взаимодействие генов.

Таблица 3

Тест на аддитивность методом двутес-терного анализа линий подсолнечника по признаку количество семянок в корзинке г. Краснодар, ВНИИМК, 2013 г.

	Сумма квадратов	Степень свободы	Средний квадрат	факт.	F 05 табл.
Общее	585303,313	29	20182,873
Линии	399111,281	9	44345,698	4,386	2,460
Повторность	4183,417	2	2091,708
Ошибка	182008,594	18	10111,589

Дисперсионный анализ разностей (L 1i – L 2i ) позволил вычислить параметр доминирования H 1 = 3342,5 1 (та бл. 4) и степень доминирования ( ^Н_г / D ) *1/2 = 0,360, т.е. в генетическом определении количество семянок с корзинки у гибридов подсолнечника весьма существенно.

Таблица 4

Тест на доминирование методом двутес-терного анализа линий подсолнечника по признаку количество семянок в корзинке г. Краснодар, ВНИИМК, 2013 г.

	Сумма квадратов	Степень свободы	Средний квадрат	факт.	F 05 табл.
Общее	340431,188	29	11739,006
Линии	95663,203	9	10629,245	0,803	2,460
Повторность	6556,198	2	3278,099
Ошибка	238211,813	18	13233,990

Примечание: параметр доминирования H 1 = 3342,51, степень доминирования ^Н/ /D = 0,360

В 2014 г. были получены аналогичные результаты. При этом эффект эпистаза отсутствовал, т.к. Fфакт. = 1,342, что значительно ниже F05 табл. – 2,460. Дисперсионный анализ сумм (L1i + L2i) позволил определить параметр доминирования D =16231,28, а также критерий Fфакт. = 3,872 при F05 табл. = 2,460, что свидетельствует о наличии аддитивного взаимодействия генов. После проведения дисперсионного анализа разностей (L1i – L2i) вычислили параметр доминирования H1 = 2958,47 и степень доминирования Jh=D = 0,424, т.е. в генетическом контроле признака количество семянок с корзинки влияние эффекта доминирования весьма существенно.

Учитывая результаты наших исследований, можно сделать заключение о целесообразности использования применительно к изученному селекционному материалу подсолнечника следующих методов селекции:

• -    периодический отбор на общую комбинационную способность (ОКС), предложенный Дж. Спрэгом [19], основанный на оценке селекционного материала по общей комбинационной способности. В теоретическом отношении он базируется на признании основной причины гетерозиса – гипотезы доминантных сцепленных факторов, обладающих аддитивным эффектом. Оценка на общую комбинационную способность при этой селекции предполагает использование в качестве тестеров относительно устойчивых гетерогенных популяций или многочисленных линий.

• -    конвергентное улучшение, предложенное F.D. Richey [20] для улучшения линий кукурузы, основанное на признании в качестве причины гетерозиса благоприятного действия доминантных сцепленных факторов. При этом методе путем беккроссов простого гибрида А × Б на каждую из родительских линий получают новые само-опыленные линии А’ и Б’, каждая из которых несет ряд доминантных генов другой родительской линии. Таким образом достигается накопление благоприятных доминантных генов в каждой из родительских линий, вследствие чего должно воз-

• расти проявление того или иного признака гибридов при одновременном снижении их гетерозиготности.

• -    метод кумулятивной селекции, предложенный F.D. Richey [21], как и периодический на ОКС и конвергентное улучшение, основан на признании гипотезы доминирования. При этом методе целью ставится накопление (кумуляция) благоприятных генов в линии путем скрещивания лучших по ОКС линий и отбора лучших комбинаций. Сначала производится скрещивание селектируемых линий с тестером или несколькими тестерами, если это линии, и на основе испытания на ОКС отбираются лучшие из них. В дальнейшем ставится цель, посредством скрещивания лучших по комбинационной способности линий и самоопыления полученных гибридов вывести относительно мощные линии, дающие высокопродуктивные гибриды.

Выводы. В наследовании признака количество семянок с корзинки у межлинейных гибридов подсолнечника на ЦМС-основе наличия эпистаза не обнаружено. В генетическом контроле этого признака основную роль играет аддитивное взаимодействие генов и доминирование. Для повышения уровня признака количество семянок с корзинки у изученных нами линий подсолнечника целесообразно использовать периодический отбор на ОКС, конвергентное улучшение и кумулятивную селекцию.