Генетическая природа индуцированных мутаций у яровой мягкой пшеницы

Автор: Кротова Людмила Анатольевна

Журнал: Вестник Омского государственного аграрного университета @vestnik-omgau

Статья в выпуске: 3 (7), 2012 года.

Бесплатный доступ

Проведена оценка характера наследования количественных признаков у мутантов яровой пшеницы, полученных воздействием химических мутагенов.

Яровая пшеница, химические мутагены, мутанты, количественные признаки

Короткий адрес: https://sciup.org/142198815

IDR: 142198815

Текст научной статьи Генетическая природа индуцированных мутаций у яровой мягкой пшеницы

Наследование индуцированных мутаций, прежде всего, зависит от их генетической природы. Природа индуцированных мутаций определяет ценность мутантных линий сельскохозяйственных культур и скорость их вовлечения в производство. Установлено, что макромутации по тем или иным практически ценным признакам растений сопровождаются, как правило, малыми мутациями по многим количественным признакам; возникновение мутационных изменений одновременно по многим признакам создает предпосылки для успешного ступенчатого улучшения мутантных форм в разных направлениях путем повторных отборов в их потомстве [1].

Изучение природы индуцированных мутантов проводят как генетическими (гибридизация и анализ расщепления), так и цитологическим методами (анализ мейоза, а в некоторых случаях – морфологии хромосом). Несмотря на бесспорную эффективность и необходимость проведения генетического анализа в экспериментальном мутагенезе, исследования в этом направлении проводятся все еще в очень узком масштабе. Еще меньше работ, посвященных изучению генетической природы мутантов по количественным признакам, определяющих, как правило, продуктивность и качество урожая. Проведение генетического анализа количественных признаков при мутагенезе приобретает весьма важное значение, так как появляется возможность значительного повышения эффективности использования мутантных форм в синтетической селекции [2].

Объекты и методы исследований

Генетическая природа мутаций количественных признаков была изучена нами на примере ряда мутантов яровой пшеницы путем проведения скрещиваний мутантов с исходной формой и последующего анализа гибридов F 1 и F 2 . Объектами исследований служили сорт яровой пшеницы Лютесценс 65, полученные на его основе хемомутанты и гибриды мутантов с исходным сортом.

Исследования проводили на малом опытном поле ОмГАУ в 1995–1996 гг. Метеорологические условия были в целом благоприятны в течение всего периода вегетации в оба года и соответствовали среднемноголетним данным.

“ a

3 о

СО

СЧ

СО

СО^

СО

со^

ОО

В g a 2 2 £

<о

ОО

8 о

1Г?

СП

ОО

СО

ОО

S s

СЧ

ГП

СО^

-н

ОО о

СО^ 1

СЧ

40 о

СЧ

ОО о

СО

СО^

СП

СО

u S ⁰³

U g О • £ u g н ® 5 3 о g S

СП

СО^ О

СО

О 04

СП

ОО

О Ой

F О О О § ” g § a

ОО

40 О

СО^ 40

СЧ

IT?

ОО

V4 О

о'

ОО

со"

й S С • ч к H 5 H о ” 9

Ц H O

СЧ

СО

СО^

ОО

со

со^

СЧ

СО О

ОО

О;

СО

СО^

О;

СО

В о ^но й

СЧ

СО irT

СЧ

со

со^

-ст

СЧ

СО

СО^

ОО

СО

СО^ 8

О И 5

В “ и

40 40

1/4

40 40

СП

ОО

§ « g

“ х о ^u Gur m о я

ОО

40 О

ОО

со

<О

о'

2 40

12"

2^х

LT) 40

S 2"

Д5^&

^ X

2^х

^ X

2^х

^ X

2^х

s _Q

s to x© S

R bi s

bi R a R И

К! ° § О R Д g 8 д to	О	ОО о	ОО	о	ОО	о		о	о	ОО	СП
cd _ S а	1/4 о	^	о	ОО		сч	СП	о			ОО
S S R и о cd to О 2^0	o'	о	ОО о	о	о	о	ОО о	о	о	о	ОО ОО о
О ® R U п о . £ u g Й s м у О 2 И	о о	О' о	о^	О' 40	О'	О'	О' о	О' ОО	О'	О'	0^
О Ой Г О О о н а и о ц а	О		О'		40		О'	irT	40	40	40
ё 5 Д tx я н н о g и о а to S Н Д И о	о	-Н	СЧ	О'		СЧ	RT	ОО		ОО	ОО
S С • £ Й “ Й	40	О'	^	RT		СЧ					RT
о и § “ О to	О ОО	О'	40	О'	40 40	О'	О' ОО	о	О' о	04 40	О'
2 з _А X О ^u Кия ©о	О о	О'	1Г?		ОО	О'		О'	ОО	ОО	ОО
to to и Я 2	to и X и Я игГ 40		LT) 40 X to		LT) 40 X S to	о	LT) О ^ X о S to		LT) 40 ^ X S to	40 LT)	LT) 40 ^ X 40 LT) to

Почвы малого опытного поля – лугово-черноземные, благоприятные для выращивания пшеницы. Посев родительских форм и гибридов проводили по чистому пару, вручную, площадь питания растения 5х15 см ² , повторность трехкратная, в каждой повторности высевали по 20 зерен родительских форм, гибридов F 1 и по 60 зерен гибридов F 2 . В течение вегетации проводили фенологические наблюдения, растения убирали в фазу полной спелости, в лабораторных условиях сделан индивидуальный анализ элементов структуры урожая.

Показатели доминирования вычисляли с помощью метода, предложенного Бейлом и Аткинсом [3].

Результаты исследований

Мутант 731 (Лютесценс 65, ЭИ 0,005%) достоверно различался от исходной формы по продолжительности периода всходы – колошение, количеству колосков колоса, количеству зерен колоса и массе 1000 зерен. По массе 1000 зерен у гибридов F 1 мутанта с исходным сортом наблюдалось частичное доминирование мутанта, т.е. мутация полудоминантная, по остальным признакам отмечено неполное и частичное доминирование исходного сорта, т.е. мутации были рецессивные (табл. 1). Для установления плейотропного характера наследования мутаций необходимо убедиться: сохраняют ли мутантные признаки гибриды F 2 , полученные от скрещивания мутанта с исходной формой. Плейотропный эффект может быть обусловлен как мутированием одного, так и группой близкосцепленных генов, последнее обстоятельство имеет важное практическое значение, так как возникает большая вероятность освобождения от многих нежелательных свойств мутантов, включив их в дальнейшие скрещивания [2]. В F 2 мутанта с исходным сортом наследовалась только продолжительность периода всходы – колошение. Изменения по количеству колосков колоса, вероятно, связаны с мутациями других близкосцепленных генов, поэтому включение мутанта в скрещивания может быть эффективным для повышения данного признака у гибридов (табл. 2).

Мутант 759 (Лютесценс 65, НДЭМ 0,01%) достоверно отличался от исходной формы по продолжительности периода всходы – колошение, количеству колосков колоса, количеству зерен колоса. У гибридов F 1 мутанта с исходной формой проявилось сверхдоминирование мутанта по озерненности колоса, т.е. мутация была доминантная, по остальным признакам наблюдались неполное доминирование и сверхдоминирование исходной формы, т.е. мутации по продолжительности периода всходы – колошение и количеству колосков колоса были рецессивными (табл. 1). Гибриды F 2 мутанта с исходной формой не сохранили мутантные признаки, кроме продолжительности периода всходы – колошение, таким образом, здесь мы не наблюдаем плейотропного эффекта мутантного признака (табл. 2). Изменения по количеству колосков колоса и масса 1000 зерен, вероятно, связаны с мутациями других близкосцеп-ленных генов.

Мутант 769 (Лютесценс 65, НДЭМ 0,02%) достоверно отличался от исходной формы по продолжительности периода всходы – колошение, количеству колосков колоса, количеству зерен колоса. У гибридов F 1 мутанта с исходной формой доминировала исходная форма, т.е. все мутации были рецессивными (табл. 1). В F 2 мутанта с исходным сортом наследовались продолжительность периода всходы – колошение и общая кустистость, включение мутанта в гибридизацию позволит получить более крупный колос у гибридов, по сравнению с мутантом, не увеличивая продолжительность вегетационного периода (табл. 2).

Мутант 771 (Лютесценс 65, НДММ 0,01%) достоверно отличался от исходной формы по продолжительности периода всходы – колошение и количеству колосков колоса. У гибридов F 1 мутанта с исходной формой по продолжительности периода всходы – колошение наблюдалось неполное доминирование Лютесценс 65 (мутация рецессивная), по количеству колосков колоса частичное доминирование мутанта (мутация полудоминантная) (табл. 1). В F 2 мутанта с исходным сортом наследовались общая и продуктивная кустистость, а скороспелость и количество колосков колоса не наследовались у гибридов, что указывает на мутирование близкосцепленных генов (табл. 2).

Мутант 536 (Лютесценс 65, ДЭС 0,025%) не имел достоверных различий по сравнению с исходной формой в первый год (таблица 1) и отличался по 7 признакам во второй год (табл. 2). В F2 мутанта с исходным сортом наследовались продолжительность периода всходы – коло- шение, масса зерна колоса и масса 1000 зерен, таким образом, наблюдается плейотропное действие гена, а высота растения, общая и продуктивная кустистость обусловлены мутированием близкосцепленных генов (табл. 2).

Выводы

В результате проведенных исследований у мутантов по количеству колосков колоса, количеству зерен колоса и массе 1000 зерен установлена, в основном, рецессивная природа мутаций, но у Мутанта 731 по массе 1000 зерен наблюдалась полудоминантная мутация, у Мутанта 759 по количеству зерен колоса – доминантная мутация, у Мутанта 771 по количеству колосков колоса – полудоминантная мутация. У всех мутантов отмечена рецессивная природа мутаций по продолжительности периода всходы – колошение.

У мутантов проявилось плейотропное действие мутантного гена: хемомутанты характеризуются не только уменьшением вегетационного периода, но еще целым комплексом измененных признаков. Причем выражение отдельных признаков, входящих в плейотропный комплекс, в значительной степени зависит и от условий внешней среды.

Список литературы Генетическая природа индуцированных мутаций у яровой мягкой пшеницы

Кудин, А.Н. Индуцированная изменчивость количественных признаков у пшеницы/А.Н. Кудин, П.К. Шкварников, В.Ф. Марьюшкин//Цитология и генетика. -1973. -Т. 7, № 6. -С. 518-522.
Рапопорт, И.А. Химический мутагенез: проблемы и перспективы/И.А. Рапопорт, И.Х. Шигаева, И.Б. Ахматуллина. -Алма-Ата: Наука Каз. ССР, 1980. -320 с.
Beil, G.M. Inheritance of quantitative characters in grain sorghum/G.M. Beil, R.E. Atkins//Iowa State J. Sci. -1965. -P. 345-358.

Статья научная