Инбридинг как метод генотипической дифференциации исходного материала при создании 000-форм ярового рапса

Создание сортов ярового рапса 000-типа (безэруковые, низкоглюкозинолат-ные, желтосемянные) является перспективным направлением в селекции этой культуры. В настоящее время все коммерческие сорта рапса, за исключением китайского желтосемянного сорта, имеют черную окраску оболочки семян (1-4). В семенах с желтой окраской, имеющих более тонкую оболочку, содержится больше белка, масла и меньше сырых волокон, чем в таковых черной окраски. Так, в светлоокрашенных семенах содержание сырых волокон на 24-28 % меньше, а суммарное содержание белка и масла — на 8-10 % больше, чем в темноокрашенных. Появление хлорофилла в светлоокрашенных семенах не маскируется темной оболочкой, что позволяет более точно определять степень их созревания (1-5).

В пределах вида Brassica napus L. нет желтосемянных генотипов. Поэтому одним из методов создания исходного материала является отдаленная гибридизация с представителями родов Brassica и Sinapis , имеющими светлую окраску семенной оболочки (6-10). Это связано с получением высокогетерозиготного материала, вычленить из которого стабильную форму довольно сложно. Созданные отечественными и зарубежными исследователями 000-формы ярового рапса не используют в производстве из-за недостаточной селекционной доработки по ряду признаков. Инбридинг же может служить одним из простых приемов генотипической дифференциации исходного материала для создания линий, стабильных по хозяйственно ценным признакам. Рапс является факультативным самоопылителем — степень перекрестного опыления может достигать 10-40 %, поэтому в отличие от перекрестноопыляющихся культур он значительно меньше подвержен инбредной депрессии (11, 12).

В связи с этим целью нашей работы была оценка возможности использования инбридинга для получения линий ярового рапса, константных по окраске оболочки семян.

Методика. Объектом исследования служили сортообразцы WW-312, WW-428, WW-1583, WW-1586, WW-1587, WW-1588, WW-1591 (шведская фирма «Sval o f Weibull AB»), сорта Агат (ВНИИ масличных культур), Regent и Salut (Швеция), а также селекционный материал (создан Г.М. Осиповой), который включал линию I 4 (выделена из сортообразца СНК-198) и отдаленные гибриды B. napus (СибНИИК 198) х B. campestris (Восточная), B. napus (Regent) х B. campestris (Восточная), B. napus (Andor) х B. juncea (13Н-11), B. napus (Andor) х B. campestris (Candle), B. napus (Andor) х х Sinapis alba (№ 24).

По окраске семян и комплексу хозяйственно ценных признаков было проанализировано 1314 линий ярового рапса разной глубины инбридинга. Из исходных популяций мы отбирали семена со светлой окраской оболочки и высевали их на отдельную делянку. Для предотвращения перекрестного опыления каждое растение изолировали. Самоопыление растений проводили с использованием пергаментных изоляторов на отдельных цветоносных ветвях по методике, принятой во ВНИИМК, в нашей модификации (11, 13). В лабораторных условиях отбирали родоначальников для последующих поколений инбридинга, оставляя семена с наиболее светлой окраской оболочки без крапинок и пигментации, которые вновь высевали методом педиг-ри. Отборы проводили в полевых питомниках по комплексу признаков, включающих высокую семенную продуктивность, продолжительность вегетационного периода, устойчивость к вредителям и болезням и др.

Результаты. Основное внимание при создании линий уделяли окраске оболочки семян в сочетании с высокой семенной продуктивностью и устойчивостью к экстремальным условиям Западной Сибири. Из 1314 изученных форм наиболее перспективными для селекции оказались линии, отобранные из сортообразцов WW-1591 (№ 39 и № 109), WW-1588 (№ 283) и сорта Salut (№ 90/5). При увеличении глубины инбридинга коэффициент вариации ( CV ) по окраске оболочки семян снижался у всех популяций, что свидетельствует о гомозиготизации линий по этому признаку.

Рис. 1. Степень изменчивости линий ярового рапса по признаку окраски оболочки семян в зависимости от глубины инбридинга: а, б, в, г, д и е — соответственно линии ¹¹ 39, 109, 14/162, 283, 90/5 и среднее; I, II и III — коэффициент вариации ( CV ), соответственно средний, минимальный и максимальный показатели.

У растений линии № 14/162 под действием инбридинга незначительно изменялась вариабельность по окраске семян, что связано, видимо, с гибридным происхождением. Более значительное снижение коэффициента вариации отмечено у линий № 283 и № 90/5. Наибольшей степенью гомозиготности по признаку окраски семян к I 6 характеризовались сомоопыленные линии № 39 и № 109. У линии № 283 в I 4 наблюдалось повышение степени изменчивости, которое, однако, не превышало таковую в I 2 (рис. 1).

Вариабельность по признаку окраски оболочки семян в зависимости от поколения инбридинга в значительной мере определялась генотипическими особенностями исходного материала. Наибольшим разнообразием форм по окраске оболочки семян в I1 характеризовалась линия № 90/5 (CV = 310,1 %). В процессе гомозиготизации исходных популяций под действием самоопыления происходило снижение коэффициента вариации, например в I4 у линии № 109 CV = = 29,3 %. Наиболее высокая степень варьирования в этом поколении была отмечена у линий ¹№ 90/5, 14/162 и 283. Максимальное количество желтых семян на одно растение в I3 выявлено у линии № 283 (98,9 %), что позволяло рассчитывать на получение стабильных желто-семянных форм, но в I4 этот показатель снизился до 18,4-48,5 %. Высокий уровень изменчивости и небольшое количество растений, имеющих светлоокрашенные семена в I4, были основными критериями для выбраковки этих форм. Таким образом, к I5 было оставлено две линии ярового рапса: ¹ 39 и ¹ 109, выделенные из сортообразца шведской селекции WW-1591.

Наименьшей степенью изменчивости в I6 характеризовалась линия № 39, у которой выявлено наибольшее количество семян светлой окраски на одно растение (табл.).

Характеристика инбредных линий ярового рапса по степени изменчивости и доле светлоокрашенных семян на одно растение в зависимости от поколения инбридинга

¹ линии (происхождение)	Поколение инбридинга	Число расте-	Коэффициент вариации, %	Количество светлоокрашенных семян на одно растение, %
		ний	среднее       от-до	среднее           от-до

109 (WW-1591)                I 6             20         6,6       2,9-8,4         93,06 ± 3,27        85,0-98,5

39 (WW-1591)                 I 6             28         2,4         0-7,2          96,6 ± 2,08        83,3-100,0

14/162 (Andor x Candle)	I 4	25	80,8	63,2-103,4	28,3 ± 5,52	7,4-88,3
283 (WW-1588)	I 4	18	73,7	40,9-115,6	33,5 ± 16,22	18,4-48,5
90/5 (Salut)	I 4	27	161,0	32,2-183,9	14,80 ± 9,05	5,7-66,7

Анализ распределения растений ярового рапса с различной долей семян светлой окраски в популяциях в зависимости от глубины инбридинга показал, что в состав исходной популяции входило в целом 92 и 8 % растений, сформировавших соответственно 0-10 и 10-40 % светлоокрашенных семян. У растений сорта Salut, сортообразцов WW-1591 и WW-1588 количество светлоокрашенных семян составляло соответственно 0-3,9; 0-0,4 и 0-0,3 % (рис. 2).

Отборы светлосемянных форм из исходных популяций привели к следующему распределению в I1: относительное число растений, имеющих семена с темной, светлой и разноокрашенной оболочкой, составляло соответственно 46, 18 и 36 %. Наибольшее количество семян светлой окраски на одно растение отмечено у линии № 283 — 21,4 %. В I2 наблюдалось снижение частоты растений только с темноокра-

Рис. 2. Распределение растений ярового рапса по доле семян светлой окраски в зависимости от глубины инбридинга.

шенными семенами и повышение доли таковых со светло- и разноокрашенны-ми семенами. Эта тенденция сохранялась и в дальнейших поколениях.

В процессе отборов к I 5 были элиминированы растения, формирующие 0-30, 40-50, 60-70 % семян светлой окраски, и преобладали формы с разно-окрашенными семенами — 68 %; частота встречаемости растений с полностью светлоокрашенными семенами составляла 32 %. В I₆ доля светлосемянных растений достигла 39 %. Растения, формирующие 50-70 и 70-90 % светлоокрашенных семян, встречались с вероятностью соответственно 9 и 52 %. Наивысшие показатели по этому признаку отмечены у линии № 39 — 96,6 % (см. рис. 2, табл.).

Итак, создание генетически стабильных форм ярового рапса 000-типа является трудноразрешимой задачей в селекции этой культуры. Эти трудности сопряжены главным образом со сложной генетической структурой признака окраски оболочки семян, которая в зависимости от исходного материала может контролироваться как двумя генами, так и несколькими парами генов и в сильной степени подвержена влиянию факторов внешней среды, а участие генов-модификаторов в детерминации этого признака в еще большей степени усложняет создание сортов 000-типа (2, 3, 14). Все это свидетельствует о необходимости поиска способов надежной идентификации генотипической ценности селекционного материала в ранних поколениях инбридинга и более детального изучения индивидуальности сортообразцов, вовлекаемых в селекционные исследования. Применение инбридинга в сочетании с отборами, начиная с I6, позволяет получить практически стабильные (CV = 2,4-6,6 %) по этому признаку линии ярового рапса.

Л И Т Е Р А Т У Р А

• 1.    B o c h k a r y o v a E.B., G o r l o v S.L., S e r d y u k V.V. e.a. Trends and results of rapeseed and turnip rape breeding. Proc. 11^th Intern. Rapeseed Congress. Denmark, Copenhagen, 2003, 2: 445-447.

• 2.    S o m e r s D., R a k o w G., P r a b h u V. e.a. Identification of a major gene and RAPD markers for yellow seed coat colour in Brassica napus. Genome, 2001, 44, 6: 1077-1082.

• 3.    D e y n z e A.E., V a n B e v e r s d o r f W.D., P a u l s K.P. Temperature effect on seed colour in black-and yellow-seeded rapeseed. Can. J. Plant Sci., 1993, 73, 2: 383-387.

• 4.    Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. М., 2002.

• 5.    B e c h y n ě M. Breeding and some biological properties of yellowseeded winter rapeseed ( Brassica napus L.). Proc. 7^th Intern. Rapeseed Congr. Poland, Poznan, 1987, 2: 481-487.

• 6.    О с и п о в а Г.М. Создание и изучение исходного материала рапса 000-типа для условий Западной Сибири. В сб.: Селекция сельскохозяйственных культур на адаптивность и особенности семеноводства в Сибири. Новосибирск, 1995: 68-70.

• 7.    P o t a p o v D.A., O s i p o v a G.M. Development of yellow-seeded Brassica napus in Siberia. Proc. 11^th Intern. Rapeseed Congr. Denmark, Copenhagen, 2003, 1: 250-252.

• 8.    R a h m a n M.H. Yellow-seeded Brassica napus from interspecific crosses. Proc. 11^th Intern. Rapeseed Congr. Denmark, Copenhagen, 2003, 1: 199-201.

• 9.    Ж и д к о в а Е.Н. Теоретические и практические аспекты отдаленной гибридизации. Генетика, 1997, 33, 1: 5-11.

• 10.    О с и п о в а Г.М. Рапс в Сибири (морфологические, генетические и селекционные аспекты). Новосибирск, 1998.

• 11.    О с и п о в а Г.М. Завязываемость семян и уровень самофертильности у различных сортов и инбред-ных линий ярового рапса в условиях лесостепи Новосибирской области. Сиб. вест. с.-х. науки, 1988, 4: 36-39.

• 12.  С и н с к а я Е.Н. Масличные и кормовые корнеплоды семейства Cruciferae L. Л., 1928.

• 13.  В о с к р е с е н с к а я Г.С., Ш п о т а В.И. Горчица сарептская. Руководство по селекции и семено

  водству масличных культур. М., 1967: 173-237.

• 14.    О с и п о в а Г.М., П о т а п о в Д.А. К вопросу наследования признака окраски оболочки семян у ярового рапса. В сб.: Адаптивный подход в земледелии, селекции и семеноводстве. Мат. науч. конф. по растениеводству, селекции, земледелию и охране окружающей среды. Новосибирск, 1996: 70-71.

Сибирский НИИ кормов,                                   Поступила в редакцию 28

630500, Новосибирская обл., пос. Краснообск                                 ноября 2003 года

INBREEDING AS METHOD FOR GENOTYPIC DIFFERENTIATION OF INITIAL MATERIAL DURING DEVELOPMENT OF 000-FORMS IN SPRING RAPESEED

The possibility of usage of inbreeding for development of promising stuff of 000-type in spring rapeseed was estimated. The number of light seeds and the variability degree of seed covering in connection with inbreeding generation were determined. It was shown, that use of inbreeding coupled with selection permit to obtain, starting with I6, practically stable forms of spring rapeseed with light seed covering.