Использование рекуррентной регенерации в селекции сои
Автор: Фисенко П.П.
Статья в выпуске: 2 (139), 2008 года.
Бесплатный доступ
Представлены результаты рекуррентной регенерации сои in vitro. Проведено сравнение двух популяций сомаклонов, одной из которых является исходная форма сорт Ходсон, второй - R86, полученный путем органогенеза из ткани семядольного узла сорта Ходсон. Осуществлен анализ величины коэффициента вариации (V,%) десяти признаков двух популяций сомаклональных линий. Представлены регенерантные линии, выделившиеся по комплексу признаков и переданные в конкурсное сортоиспытание отдела селекции сои. Рекуррентная регенерация - способ повторного скрининга сомаклонов в целях улучшения форм по каким-либо признакам.
Короткий адрес: https://sciup.org/142150852
IDR: 142150852
Текст краткого сообщения Использование рекуррентной регенерации в селекции сои
Сомаклональная изменчивость является разновидностью мутагенеза, причем эта разновидность имеет некоторые специфические и весьма ценные аспекты. Как и индуцированный мутагенез, сома-клональная изменчивость носит случайный, ненаправленный характер, то есть реализуются как полезные, так и вредные мутации. Однако in vitro выбраковка вредных и нежелательных форм происходит уже в процессе регенерации и начального отбора среди регенерантов R 0 в условиях культуральной комнаты. Поэтому испытуемая в поле популяция регенерантов (R1) более продвинута в селекционном плане, что значительно сокращает объем [1, 2].
После получения нерасщепляющихся константных форм регенеранты могут быть снова переведены в культуру in vitro для второго этапа скрининга сомаклонов с целью улучшения их по каким-либо признакам. Таким путем были отобраны, например, томат с повышенным содержанием сухих веществ, высокоурожайный рис, раннеспелая кукуруза, устойчивые к низким температурам и к болезням пшеница, сахарный тростник, картофель, сельдерей, томаты [2]. Рожанская [3] подобную регенерацию назвала рекуррентной и осуществляла ее на эспарцете.
Материал и методика. В нашем эксперименте для введения in vitro регенеранта в популяции сома-клонов сорта Ходсон был отобран R 86 . В качестве первичного экспланта использовали семядольные узлы. Стерилизацию материалов, приготовления питательных сред осуществляли согласно рекомендаций Бутенко [4]. В качестве основы регенерационной питательной среды использовали минеральные ингредиенты по прописи Murashige T., Scoog F. [5] (MS); витамины – Nitsch (B5) [6], с добавлением 6-бензиламинопурина (БАП) – 1,13 (среда А) и 0,23 мг/л (среда Б). Культивирование проходило на свету при освещенности 4-5 тыс. люкс, 16/8-часового фотопериода и температуры 23±3 оС, укоренение пробирочных растений осуществляли на безгормональ-ной среде с половинным составом минеральной основы MS (1/2 MS). Растения-регенеранты R 0 переводили в почву (горшечная культура) для дальнейшего развития в культуральной комнате. Первоначально создавали влажную камеру, затем проходили адаптацию регенерантов.
Выращивание сомаклональных линий, начиная с
R1 (регенеранты первого поколения) проводили в полевых условиях в соответствии с принятой для Приморского края агротехникой.
Площадь делянки в гибридном и селекционном питомниках 1,8 м2, контрольном – 9,0 м2. Схема посева во всех питомниках – 45х5 см. Посев в первых двух осуществляли вручную, в контрольном питомнике – сеялкой СКС-6-10. Уборку в начальных питомниках проводили вручную, в контрольном – комбайном «Хеге».
Полевые испытания осуществляли в условиях муссонного климата Приморского края в агроклиматическом районе 1б2. Данный район характеризуется как наиболее теплый, влажный, с суровой зимой. Сумма активных температур колеблется в пределах 2400-2600о, гидротермический коэффициент – 1,6-2,0.
Оценка степени поражения исходных форм и сомаклональных линий сои грибными патогенами проведена старшим научным сотрудником лаборатории селекции сои Дегой Л. А. при искусственном заражении листовой поверхности на жестком инфекционном фоне по методике ВИР [7] и согласно Международному классификатору [8]. Биохимический состав семян выполнен сотрудниками ВНИИ сои на ИК-сканере Nir-42 по следующим показателям: аминокислоты, жирные кислоты, белок, масло, минеральные элементы.
Урожайные данные и другие показатели обрабатывали по методике Доспехова [9].
Результаты исследований и их обсуждение. Первоначально нами в результате изучения сома-клонов отмечено 10 признаков, по которым сома-клоны различаются большей или меньшей степенью между собой и с исходными формами: урожайность, содержание белка, гистидина, масла, линолевой, линоленовой, олеиновой кислот, степень поражения септориозом, церкосопорозом, пероноспорозом.
Сравнение двух популяций осуществляли по вышеперечисленным признакам. По другим анализируемым признакам: содержание аминокислот в белке (валин, пролин, глютамин, лизин, фенилаланин, тирозин, лейцин, изолейцин, аланин+гли-цин, треанин, аспарагиновая кислота), содержание в масле пальмитиновой и стеариновой жирных кислот, содержание минеральных элементов (K, Ca, Р, Mg и др.) различий не обнаружено. Величины перечисленных признаков оказались стабильными.
Значительные и средние показатели вариабельности регенерантных линий популяции Ходсон в сравнении с таковыми показателями популяции сомаклонов R 86 отмечены по признакам: урожайность (36,1 %), содержание гистидина (15,6 %), линоленовой (13,3 %) и олеиновой (17,3 %) кислот (рисунок). В популяции R 86 преимущество перед популяцией сорта Ходсон выявлено по признакам: степень поражения септорио-зом (12,8 %), церкоспорозом (22,2 %), пероноспорозом (18,3 %) (см. рисунок).
Признак
-
□ CV популяции сомаклонапьных линий сорта Ходсон, полученных методом культуры ткани путем органогенеза
-
■ CV популяции сомаклонапьных линий R86, полученных методом культуры ткани путем органогенеза
второго этапа – регенерации регенеранта сорта Ходсон R 86 – рекуррентной регенерации.
В результате введения in vitro R 86 и его регенерации путем органогенеза удалось изменить в позитивном направлении еще шесть признаков сорта Ходсон:
– содержание масла от 20,38 до 21,23 % (R 456 );
– содержание линолевой кислоты от 51,0 до 52,9 % (R 697 );
– содержание линоленовой кислоты от 9,2 до 7,5 % (R 422 );
– содержание гистидина от 9,0 до 10,8 % (R422);
– степень поражения септориозом от 77,5 до 47,2 % (R 389 );
– степень поражения пероноспорозом от 90,7 до 45,6 % (R 465 );
Содержание белка в семенах повысить под действием условий регенерации in vitro не удалось ни при введении и регенерации сорта Ходсон, ни R 86 , вероятно потому, что Ходсон относится к числу белковых сортов.
Введение in vitro регенеранта и.ф. Ходсон способствовало улучшению сорта Ходсон по
1 – урожайность, 2 – содержание белка, 3 – содержание гистидина, 4 – содержание масла, 5 – содержание линолевой кислоты, 6 – содержание линоленовой кислоты, 7 – содержание олеиновой кислоты, 8 – степень поражения септориозом, 9 – степень поражения церкоспорозом, 10 – степень поражения пероноспорозом.
Рисунок – Величина коэффициента вариации (V,%) десяти признаков в зависимости от генотипа содержанию гистидина на 1,8 %, масла – 0,85 %, линолевой кислоты – 1,9 %, снижению содержания линоленовой кислоты – 1,7 % и степени поражения септориозом – 30,3 %, пероноспоро
Величины коэффициентов вариации признаков содержания белка, масла, линолевой кислоты в обеих популяциях отнесены к числу несущественных (0,457,64%).
Средние арифметические значения двух популяций различались по семи из десяти изучаемых признаков (табл. 1). Исключение составили такие признаки: содержание олеиновой кислоты, степень поражения септориозом, церкоспорозом, средние арифметические значения которых у двух сравниваемых групп (популяции сомаклонов сорта Ходсон и популяции сомаклонов R86) практически не различались.
Признаки урожайность (от 0,084 до 0,184 кг с→м2), содержание олеиновой кислоты (от 9,3 до 20 %), степень поражения церкоспорозом (от 69,4 до 38,3 %) улучшены в процессе регенерации сорта Ходсон, т. е. на первом этапе, без использования зом – 45,1 %.
В каждой из двух изучаемых популяций выявлены линии, превосходящие исходные формы по ряду признаков. В популяции Ходсона это четыре сомаклона, в популяции R86 – пять (см. табл. 1).
В первом варианте достоверное превышение отмечено по 2-4 признакам, во втором – по 2-5 признакам. Лучшей сомаклональной линией в популяции сорта Ходсон оказалась линия R 347 , которая помимо урожайности превосходит исходный сорт по содержанию олеиновой кислоты, степени поражения церкоспорозом и пероноспорозом. В популяции R86 таковых две линии – R456 и R422, пре-вышающие R86 наряду с урожайностью по содержанию линоленовой кислоты, содержанию гистидина, степени поражения пероноспорозом (табл. 2).
Таблица 1 – Сравнительная характеристика двух популяций сомаклонов органогенного происхождения
|
Признак |
Сомаклональная популяция и. Ф . Ходсон |
Сомаклональная популяция и.ф. R 86 |
||||||||
|
и.ф. Х |
популяция |
и.ф. Х |
популяция |
|||||||
|
Х |
lim |
V, % |
выделившаяся линия |
Х |
lim |
V, % |
выделившаяся линия |
|||
|
1. Урожайность, кг/м2 |
0,084 |
0,117 |
0,081-0,184 |
36,1 |
R 347 – 0,184 R 249 – 0,183 R 312 – 0,139 |
0,118 |
0,135 |
0,118-0,151 |
9,0 |
R 456 – 0,146 R 465 – 0,144 R 422 – 0,151 |
|
2. Содержание в семенах масла, % |
20,38 |
19,37 |
15,49-20,63 |
7,64 |
— |
20,23 |
20,72 |
20,17-21,23 |
1,53 |
R 456 – 21,23 R 465 – 21,0 |
|
3. Содержание, % от общего количества масла: |
||||||||||
|
линолевая к-та |
51,0 |
50,9 |
48,6-52,1 |
1,8 |
― |
51,9 |
52,48 |
52,1-52,9 |
0,45 |
R 397 – 52,9 |
|
линоленовая к-та |
9,2 |
10,5 |
9,1-14,3 |
13,3 |
― |
10,4 |
8,78 |
7,5-9,3 |
8,28 |
R 422 – 7,5 R 456 – 8,4 R 397 – 8,4 R 389 – 8,4 |
|
олеиновая к-та |
9,3 |
13,7 |
11,2-20,0 |
17,3 |
R 352 – 20,0 R 347 – 16,1 R 304 – 14,4 |
13,8 |
13,1 |
11,7-14,6 |
7,8 |
R 397 – 14,6 |
|
4. Содержание белка в семенах, % |
40,2 |
35,9 |
37,6-40,28 |
2,79 |
― |
40,03 |
39,7 |
39,44-40,14 |
2,35 |
― |
|
5. Содержание гистидина, % от общего содержания аминокислот в семенах |
9,0 |
8,3 |
5,5-9,9 |
15,6 |
― |
9,1 |
10,14 |
9,6-10,8 |
4,2 |
R 456 – 10,7 R 422 – 10,8 |
|
6. Степень поражения, %: септориозом |
77,5 |
67,85 |
57,5-78,5 |
10,4 |
R 352 – 57,5 R 249 – 59,6 R 441 – 62,2 |
78,5 |
61,75 |
47,2-70,5 |
12,8 |
R 389 – 47,2 R 458 – 54,7 R 397 – 58,2 |
|
церкоспорозом |
69,4 |
52,4 |
38,4-65,7 |
15,7 |
R 353 – 38,4 R 347 – 43,8 R 352 – 46,5 |
53,2 |
53,5 |
41,9-81,9 |
22,2 |
― |
|
пероноспорозом |
90,7 |
82,3 |
66,2-92,7 |
8,3 |
R 347 – 66,2 R 353 – 76,7 R 251 – 80,6 |
87,2 |
68,8 |
45,6-79,1 |
18,3 |
R 465 – 45,6 R 391 – 54,7 R 422 – 60,1 |
Таблица 2 – Выделившиеся по комплексу хозяйственно ценных признаков сомаклональные линии из популяций органогенного происхождения (исходные формы – сорт Ходсон и регенерант R86) (2004, 2005 гг.)
|
Признак |
И.Ф. Ходсон |
И.Ф. R 86 |
|||||||||
|
Х и. ф. |
R 347 |
R 249 |
R 352 |
R 353 |
Х и. ф. |
R 422 |
R 456 |
R 465 |
R 397 |
R 389 |
|
|
1. Урожайность, кг/м2 |
0,0842 |
0,184 |
0,183 |
– |
– |
0,119 |
0,151 |
0,146 |
0,144 |
– |
– |
|
2. Содержание в семенах масла, % |
20,38 |
– |
– |
– |
– |
20,23 |
– |
21,23 |
21,0 |
– |
– |
|
3. Содержание орг. кислот, % от общего количества масла в семенах: |
|||||||||||
|
линолевая |
51,0 |
– |
– |
– |
– |
51,9 |
– |
– |
– |
52,9 |
– |
|
линоленовая |
9,2 |
– |
– |
– |
– |
10,4 |
7,5 |
8,4 |
– |
8,4 |
8,4 |
|
олеиновая |
9,3 |
16,1 |
– |
20,0 |
– |
13,8 |
– |
– |
– |
14,6 |
– |
|
4. Содержание белка в семенах, % |
40,2 |
– |
– |
– |
– |
40,03 |
– |
– |
– |
– |
– |
|
5. Содержание гистидина, % от общего содержания аминокислот в семенах |
9,0 |
– |
– |
– |
– |
10,1 |
10,8 |
10,7 |
– |
– |
– |
|
6. Степень поражения, %: |
|||||||||||
|
септориозом |
77,5 |
– |
59,6 |
57,5 |
– |
78,5 |
– |
– |
– |
58,2 |
47,2 |
|
церкоспорозом |
69,4 |
43,8 |
– |
46,5 |
38,4 |
53,2 |
– |
– |
– |
– |
– |
|
пероноспорозом |
90,7 |
66,2 |
– |
– |
76,7 |
87,2 |
60,1 |
45,6 |
– |
– |
– |
Примечание: Выделившиеся сомаклональные линии достоверно превышают исходную форму (и. ф.).
Выделившиеся сомаклональные линии R347 и R422 переданы в конкурсное сортоиспытание лаборатории селекции сои.
Заключение. Нашими исследованиями подтверждена необходимость проведения рекуррентной регенерации сои, которая в результате повторного скрининга дает возможность улучшения форм по ряду признаков.
