Гибридологический анализ экспрессивности мутации tph2 в различных генотипических средах у подсолнечника

В семенах селекционных сортов, гибридов, ин-бредных линий, коллекционных образцов ВИР, а также дикорастущих видов подсолнечника токофе-рольный комплекс включает a-, P- иY-форму с явным преобладанием a-токоферола. Содержание a-формы, в среднем, около 96 % с пределами варьирования от 89 до 99 %. Бета-токоферол при тонкослойной хроматографии не наблюдается. Общее содержание токоферолов в масле около 800 мг/кг [1].

При самоопылении растений сорта ВНИИМК 8931 ул. обнаружен в гетерозиготе мутантный рецессивный аллель гена, обозначенного Tph1 , приводящий в гомозиготе к скачкообразному увеличению содержания P -формы в составе токоферолов. Фенотип полученной инбредной линии ЛГ15, гомозиготной по мутантному аллелю tph1 , около 50 % a- и 50 % P -токоферола. В образце коллекции ВИР № К44 обнаружен в гомозиготе другой мутантный рецессивный аллель гена, обозначенного Tph2 , приводящий к преобладающему содержанию в составе токоферолов ү-формы. Фенотип полученной инбред-ной линии ЛГ17, гомозиготной по мутантному аллелю tph2 , около 5 % a- и 95 % ү-токоферола.

Аллельное взаимодействие в обнаруженных генах осуществляется по типу неполного доминирования при степени доминирования, в обоих случаях, равной 0,87. Гены Tph1 и Tph2 неаллельны и несцеп-лены. Межгенное взаимодействие относится к типу комплементарности с проявлением всех четырёх фенотипических классов. При этом мутация tph2 эпи-статирует над tph1 с появлением необычного для подсолнечника 5-токоферола. На основе рекомбинантной двойной рецессивной гомозиготы получена инбредная линия ЛГ24 в составе токоферолов семян которой около 8 % a-, 84 % ү- и 8 %5-формы при отсутствии P -токоферола [2].

На экспрессивность мутаций tph1 и tph2 влияет созревание семян. Это выражается в увеличении содержания a-формы в составе токоферолов у линии ЛГ15 с 33 до 50 % и у линии ЛГ17 с 0 до 6 %, а также в появлении у 10- и 17-дневных семян этих линий 5-формы, исчезающей в ходе дальнейшего созревания. Увеличение температуры воздуха с 20 до 30 оС в процессе налива семян увеличивает содержание a-токоферола на 9 % у линии ЛГ15 и не влияет на состав токоферолов линии ЛГ17.

Созданные аналоги линии по генам Tph1 и Tph2 на основе нормальных линий ВК373 и ВК66 позволили установить, что мутация tph1 обладает в семенах стабильным фенотипическим выражением в различных генотипических средах, тогда как экспрессивность мутации tph2 уменьшается в линии ВК373 с 95 до 50 %, а в линии ВК66 – до 30 % ү-то-коферола при пропорциональном увеличении содержания a-формы [3].

Это уменьшение экспрессивности мутации tph2 приводит к одновременному появлению у двойной рецессивной гомозиготы всех четырёх форм токоферолов – a,P,үи5 в одном фенотипе, например, на генотипической среде линии ВК66 в количестве 40, 25, 25 и 10 %, соответственно. Появление P -токоферола в фенотипе двойной рецессивной гомозиготы всегда было связано с увеличением содержания a-токоферола за счет уменьшения доли ү-формы. Это соответствует случаю, когда мутация tph2 , проявляя частичную экспрессивность, объединяется с генетическим блоком мутации tph1 [3] .

Изучение генетического контроля различной степени экспрессивности мутации tph2 в семенах являлось следующим этапом работы, результаты которого представлены в данной статье.

Материал и методы. Четыре созданные в лаборатории генетики линии с различной степенью экспрессивности мутации tph2 использовались в скрещиваниях – две сублинии ВК175 ( Tph1Tph1 tph2tph2 ) и две сублинии ВК876 ( tph1tph1 tph2tph2 ) .

Cкрещивания проведены по схеме ВК175 (min × max) и ВК876 (max × min). При получении семян F 1 использовалась фотопериодическая мужская самостерильность в условиях камеры фитотрона. Состав токоферолов определялся тонкослойной хроматографией неомыляемой фракции липидов семян.

Результаты и обсуждение. Отобранные растения сублиний ВК175 и ВК876 с различной степенью экспрессивности мутации tph2 были включены в систему скрещиваний в камере фитотрона весной 2005 г. Семена F₁ от скрещивания сублиний ВК175 (min × max) и сублиний ВК876 (max × min) получены с использованием метода гибридизации на основе фотопериодической мужской самостерильности (табл. 1).

Таблица 1 – Получение семян F1 c использованием ФМС при изучении наследования степени экспрессивности мутации tph2

Камера фитотрона, ЦЭБ ВНИИМК, 2005 г.

Поколение	Количество растений, шт.	Количество семян, шт.
		х ср	лимиты
ВК175, самоопыление	7	77	25-27
ВК175minФМС × ВК175max	8	67	47-97
ВК876, самоопыление	5	40	19-73
ВК876maxФМС × ВК876min	7	59	33-90

Извлеченные из корзинок 12-дневные семена F1 были проращены в термостате на фильтровальной бумаге при температуре 25 оС, затем высажены в стаканчики. В полевых условиях 2005 г. от выращенных растений были получены семена F2. В этом опыте также получены семена родительских линий и семена F1.

Сублинии ВК175 с минимальной и максимальной экспрессивностью мутации tph2 достоверно различались содержанием γ-токоферола 26 и 69 % соответственно. Наследование признака в F₁ носило промежуточный характер при среднем значении 45 %. В F 2 наблюдалось континуальное варьирование без дискретных фенотипических классов и с очень высоким CV, равном 95 %, что наряду с относительно небольшим объемом выборки не позволяет обоснованно установить число и взаимодействие сегрегирующих генов (табл. 2). Кроме того, три величины – среднее значение признака в F₁ 45 %, в F₂ 42 % и арифметическое среднее между родителями (m) 48 % достоверно не различались между собой. Это указывает на аддитивность действия генов-модификато-ров, контролирующих различие в содержании γ-то-коферола между сублиниями ВК175.

Таблица 2 – Наследование содержания --токоферола при различной экспрессивности мутации tph2 в скрещивании сублиний ВК175

ЦЭБ ВНИИМК, 2005 г.

Поколение	Содержание у-токоферола, %		S х	СV,%	Количество, шт.
	х ср	лимиты			корзинок	семян
P-min	26	10-60	1,7	72	3	120
P-max	69	20-100	2,6	48	4	160
F 1	45	10-100	2,8	77	4	160
F 2	42	10-100	2,9	95	6	190

НСР 05 = 8

Сублинии ВК876 с минимальной и максимальной экспрессивностью мутации tph2 также достоверно различались содержанием γ-токоферола 30 и 66 % соответственно. При этом минимальная экспрессивность характеризовалась наличием всех четырех форм токоферолов, а максимальная – только двух, γ и δ. Наследование признака в F1 носило промежуточный характер при среднем значении 50 %. В F2 наблюдалось континуальное варьирование без дискретных фенотипических классов и высоким CV, равном 68 %, что наряду с относительно небольшим объемом выборки не позволяет обоснованно установить число и взаимодействие сегрегирующих генов (табл. 3). Кроме того, три величины - среднее значение признака в F1 50%, в F2 47% и арифметическое среднее между родителями (m) 48% достоверно не различались между собой. Это указывает, также как и для сублиний ВК175, на аддитивное действие генов-модификаторов, контролирующих различие в содержании γ-токоферола между сублиниями ВК876.

Таблица 3 – Наследование содержания --токоферола при различной экспрессивности мутации tph2 в дигомозиготе с мутацией tph1 в скрещивании сублиний ВК876

ЦЭБ ВНИИМК, 2005 г .

Поколение	Содерж токофе	ание у-рола, %	S х	СV,%	Количество, шт.
	х ср	лимиты			корзинок	семян
P-min P-max	30 66	0-70 50-80	2,4 1,5	72 20	2 2	80 80
F 1	50	20-80	2,0	51	4	160
F 2	47	0-80	2,9	68	3	120

НСР 05 = 7

Заключение. На основе внутрилинейного диз-руптивного отбора созданы константные сублинии с максимальной и минимальной экспрессивностью мутаций tph2 для линий ВК175 tph2 и ВК876 tph1 tph2.

Гибридологический анализ при скрещивании полученных сублиний показал, что наследование признака различной экспрессивности мутации tph2 в F₁ носит промежуточный характер. В F₂ наблюдалось континуальное варьирование без дискретных фенотипических классов. Среднее значение признака в F₁, F₂ и арифметическое среднее между родителями достоверно не различались между собой, что указывает, на аддитивное действие генов-модификаторов, контролирующих различие в содержании γ-токоферола между соответствующими сублиниями для ВК175 и ВК876.