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 | УДК: 633.853.52:581.143.6
Usage of recurrent regeneration in soybean breeding
The results of recurrent repeated soybean regeneration in vitro are shown in the article. Two somaclonal populations, one of which is an initial form - soybean variety Hodson, another one is R86 (developed by organogenesis from tissue culture of cotyledonary node variety Hodson) were compared. The analysis of the variation coefficient number (V, %) of ten traits of the two populations of somaclonal lines was done. Regenerant lines determined on the complex of traits are under competitive variety trials at the soybean breeding department. Recurrent regeneration is the method of repeated screening of somaclones in order to improve forms on some traits.
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.
