Линии подсолнечника с различной экспрессивностью мутаций состава токоферолов в семенах

Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур

2006, вып. 2 (135)

ГНУ ВНИИ масличных культур

ЛИНИИ ПОДСОЛНЕЧНИКА С РАЗЛИЧНОЙ ЭКСПРЕССИВНОСТЬЮ МУТАЦИЙ СОСТАВА ТОКОФЕРОЛОВ В СЕМЕНАХ

В семенах обычных генотипов подсолнечника токоферольный комплекс характеризуется преобладанием a-токоферола около 96% в пределах варьирования от 89 до 99% [4].

При самоопылении растений сорта ВНИИМК 8931 ул. обнаружена в гетерозиготе рецессивная мутация tph1 , приводящая к скачкообразному увеличению содержания p-формы в составе токоферолов. Фенотип полученной инбредной линии ЛГ15, гомозиготной по мутантному аллелю tph1 , около 50% a- и 50% ₽-токоферола. В образце коллекции ВИР № К44 обнаружена в гомозиготе рецессивная мутация tph2 , приводящая к преобладающему содержанию в составе токоферолов Y-формы. Фенотип полученной инбредной линии ЛГ17, гомозиготной по мутантному аллелю tph2 , около 5% a- и 95% Y-токоферола.

Гены Tph1 и Tph2 неаллельны и несцеплены. Межгенное взаимодействие относится к типу комплементарности с проявлением всех четырёх фенотипических классов. При этом мутация tph2 эпистатирует 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% Y- 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-токоферола при пропорциональном увеличении содержания a-формы [8].

Это уменьшение экспрессивности мутации tph2 приводит к одновременному появлению у двойной рецессивной гомозиготы всех четырёх форм токоферолов – a,P,үи 5 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 [8] .

Создание и изучение линий подсолнечника с различной экспрессивностью мутаций состава токоферолов в различных генотипических средах представляется важным разделом работы по созданию генетической коллекции культуры.

Материал и методы. Донорами мутации tph1 были линии ЛГ15, ЛГ21 и ЛГ24, а мутации tph2 – ЛГ17 и ЛГ24. Доноры скрещивались с реципиентами – селекционными линиями ВНИИМК (ВК66, ВК639, ВК464, ВК591 и ВК580), а также селекционными линиями Института полевых культур, г. Нови Сад, Сербия (L 3-8, L98 и L73). Затем проводились беккроссы от ВС 1 до ВС 5 с последующим самоопылением с целью создания новых линий и аналогов реципиентов по изучаемым мутациям, которые, в свою очередь, сами выступали как доноры аллелей в дальнейшей работе. При этом был разработан ряд эффективных методов, ускоряющих этот процесс [ 1, 3] .

Состав токоферолов определялся методом тонкослойной хроматографии неомыляемой фракции липидов семян с окрашиванием по Эммери-Энгелю.

Результаты и обсуждение. За 20-летний период работы в лаборатории генетики ВНИИМК была создана коллекция подсолнечника из 18 константных линий, содержащих мутации состава токоферолов tph1 , tph2 и дигомозиготу tph1 , tph2 в различных генотипических средах.

Шесть линий характеризуются гомозиготным состоянием мутации tph1 (табл. 1). Линия Т589 получена из Испании. Эта мутация относительно стабильна в фенотипическом проявлении при варьировании содержания β-токоферола от 50 до 65%.

Таблица 1 – Линии генетической коллекции подсолнечника, гомозиготные по мутации tph1

ВНИИМК, 2005 г.

Генотип	Состав токоферолов, %
	α	β	γ	δ
ЛГ15	45	55	0	0
ВК571 (ВК66 tph1 )	50	50	0	0
ВК678 (ВК639 tph1 )	50	50	0	0
I 6 BC 1 (3-8 x ЛГ21) tph1	35	65	0	0
I 5 BC 4 ВК591 tph1	48	52	0	0
Т589	50	50	0	0

Девять линий содержат гомозиготу по мутации tph2 (табл. 2). При этом содержание γ-токоферола существенно варьирует от 30 до 100% в зависимости от генотипической среды. Две линии I 5 BC 5 ВК639 tph2 и ВК175 (ВК66 tph2 ) представлены сублиниями с максимальной и минимальной экспрессивностью, полученными в результате дизруптив-ного отбора "+" и "–" вариантов в пределах каждого генотипа. Линия Т2110 с 100% содержанием γ-токоферола получена из Испании.

Таблица 2 – Линии генетической коллекции подсолнечника, гомозиготные по мутации tph2

ВНИИМК, 2005 г.

Генотип	Состав токоферолов, %
	α	β	γ	δ
ЛГ17	10	0	90	0
I 5 BC 1 (L98 x ЛГ24) tph2	42	0	58	0
I 5 BC 1 (73 x ЛГ24) tph2	36	0	64	0
ВК588 (ВК580 tph2 )	30	0	70	0
I 5 BC 5 ВК653 tph2	21	0	79	0
I 5 BC 4 ВК591 tph2	2	0	98	0
Т2110	0	0	100	0
	11	0	89	0
I 5 BC 5 ВК639 tph2	42	0	58	0
ВК175 (ВК66 tph2 )	7 70	0 0	93 30	0 0

Три линии коллекции гомозиготны одновременно по двум мутациям tph1 и tph2 при существенной изменчивости содержания всех форм токоферолов (табл. 3). Содержание a-токоферола изменяется от 0 до 40%, P-токоферола от 0 до 30%, γ-токоферола от 20 до 80% и 5-токоферола от 10 до 50% в зависимости от генотипической среды. Сублинии ВК195 и ВК876 с максимальной экспрессивностью мутации tph2 характеризу- ются наличием только двух форм – γ и δ, тогда как сублинии с минимальной экспрессивностью – наличием четырех форм α, β, γ и δ в сопоставимых количествах.

Таблица 3 – Линии генетической коллекции подсолнечника, гомозиготные по мутациям tph1 и tph2

ВНИИМК, 2005 г.

Генотип	Состав токоферолов, %
	α	β	γ	δ
I 5 BC 4 ВК464 tph1 tph2	40	30	20	10
ВК195 (I 5 BC 4 ВК591 tph1 tph2 )	0 10 25	0 0 10	50 80 40	50 10 25
ВК876	0	0	64	36
	24	25	34	17

Линии ВК876 А и В [5], ВК175 Rf [6] и ВК588 Rf [7] внесены в Госреестр охраняемых селекционных достижений РФ, а линии ВК678 А и В и ВК195 Rf переданы в Госко-миссию по испытанию и охране селекционных достижений.

Заключение. Генетическая коллекция по признаку состава токоферолов в семенах подсолнечника представлена 18 линиями различного происхождения. Мутация tph1 характеризуется относительной стабильностью в экспрессивности, тогда как мутация tph2 показывает значительное фенотипическое варьирование в различных генотипических средах. Это явление следует учитывать в селекционных программах по созданию линий подсолнечника с измененным составом токоферолов семян с целью увеличения окислительной стабильности масла.