Морфобиологические особенности генеративных органов фертильных и стерильных растений свеклы столовой и их изменчивость в результате самоопыления (обзор)

Морфобиологические особенности генеративных органов фертильных и стерильных растений свеклы столовой и их изменчивость в результате самоопыления (обзор)

Автор: Ветрова Светлана Александровна, Козарь Елена Георгиевна, Федорова Маргарита Ивановна

Журнал: Овощи России @vegetables

Рубрика: Селекция, семеноводство и биотехнология растений

Статья в выпуске: 3 (71), 2023 года.

Бесплатный доступ

Свекла считается сложным селекционным объектом, ввиду биологических особенностей, затрудняющих получение гибридного семенного потомства. У перекрестноопыляемых культур максимальная гибридность достигается при использовании стерильных материнских растений, которые в природе встречаются крайне редко. Одним из способов выделения из сложной гетерогенной популяции генотипов с цитоплазматической мужской стерильностью (ЦМС), которая контролируются рецессивными аллелями ядерных генов и S-фактором митохондриальной ДНК, является инбридинг. Основными отличительными признаками, позволяющими определить растения с мужской стерильностью, являются строение и окраска пыльников, и качественный состав пыльцы. Разнообразие фенотипического проявления маркерной окраски стерильных пыльников определяется соотношением различных пигментов. Разнокачественность пыльцевых зёрен фертильных и стерильных растений обусловлена отличиями их развития на поздних этапах андрогенеза. Степень стерилизации у разных генотипов варьирует, что связано со сложными регуляторными механизмами взаимодействия генетического аппарата ядра и цитоплазмы. Наряду с аномалиями микропопуляций пыльцевых зерен, при самоопылении возникают морфологические изменения в строении соцветий и числа органов цветков, что оказывает непосредственное влияние на семенную продуктивность растений. Обобщенные в данной публикации исследования актуальны и имеют существенное значение при выборе направления отбора в процессе создания новых селекционно-ценных биотипов.

Еще

Селекция, инбридинг, стерильность, самонесовместимость, репродуктивная система, микрогаметофит, гомозиготная линия

Короткий адрес: https://sciup.org/140300100

IDR: 140300100   |   DOI: 10.18619/2072-9146-2023-3-16-23

Список литературы Морфобиологические особенности генеративных органов фертильных и стерильных растений свеклы столовой и их изменчивость в результате самоопыления (обзор)

  • Балков И.Я. Селекция сахарной свеклы на гетерозис. Москва: 1990.
  • Заячковский В.А., Старцев В.И., Балашова Н.Н. Разработка элементов гетерозисной селекции столовой свеклы. Гавриш. 1999;(3):24-25.
  • Вавилов Н.И. Ботанико-географические основы селекции. Москва: Государственное издательство сельскохозяйственной литературы;1935.
  • Budar F., Berthomé R. Cytoplasmic male sterilities and mitochondrial gene mutations in plants. Plant Mitochondria. 2007;(31):278–307. DOI:10.1002/9780470986592.ch9
  • Буренин В.И. Использование инбридинга у свеклы. Сахарная свекла. 2015;(1):11-14. EDN UGALVV.
  • McGrath J.M., Panella L. Sugar Beet Breeding. In: Goldman I. Plant Breeding Reviews. 2018;(42):167-218. DOI: 10.1002/9781119521358.ch5
  • Owen F.V. Intheritance of cross- and self-sterility and self-fertility in Beta vulgaris L. Journal of Agricuitural Research. 1942;(64):679-698.
  • Федорова М.И., Ветрова С.А., Козарь Е.Г. Особенности фенотипического проявления признака ЦМС семенных растений свёклы столовой. Овощи России. 2011;(3):18-23. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2011-3-18-23. EDN OZMDRD.
  • Малецкий С.И. Варьирование цитоплaзматически контролируемой стерильности пыльцы у сахарной свеклы (Bets vulgaris L.) и ее связь с гетероплазмией митохондрий в клетках. Генетика. 1995;31(11):1461-1467.
  • Жужжалова Т.П., Знаменская В.В., Подвигина О.А., Ярмолюк Г.И. Репродуктивная биология сахарной свеклы. Воронеж: 2007.
  • Зайковская Н.Э. Биология цветения, цитология и эмбриология сахарной свеклы. Биология и селекция сахарной свеклы. Москва; Колос: 1968.
  • Жужжалова Т.П. Репродуктивная биология свеклы (цитология и эмбриология). Эмбриология сахарной свёклы. Развитие мужского гаметофита. В: Малецкий С.И., редактор. Энциклопедия рода Beta: биология, генетика и селекция свеклы. Новосибирск: ООО «Издательство Сова»; 2010: 87.
  • Fedorova M.I., Kozar E.G., Vetrova S.A., Zayachkovskyi V.A., Stepanov V.A. Factors to affect inbred beet plants while developing material for linear selection. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2019;4(23):439-447. DOI 10.18699/VJ19.512. EDN KFNMAT.
  • Купцов Н.С. Ультраструктура клеток тычинки фертильной и стерильной (ЦМС) форм сахарной свеклы разного уровня плоидности. Исследования по теоретической и прикладной генетике. Минск: Наука и техника; 1975.
  • Artschwager E. Pollen degeneration in male sterile sugar beet with special reference to the tapetal plasmodium. Journal of Agricultural Research. 1947;75(7/8):191-197.
  • Brooks J., Brooks M., Chien L. The anther tapetum in cytoplasmicgenetic male sterile Sorghum. American Journal of Botany.1966;53(9):902-907. DOI:10.2307/2439813
  • Зайковская Н.Э., Жужжалова Т.П. Развитие пыльцевых трубок у самофертильных и самостерильных линий сахарной свеклы при изоляции. Цитология и генетика. 1976;10(1):57-61.
  • Голубева Е.А. Развитие пыльников фертильных и стерильных растений сахарной свеклы. Труды по прикладной ботанике генетике и селекции. 1983;(74):56-64.
  • Rohrbach U. Beiträge zum Problem der Pollensterilität bei B. vulgaris L. I. Untersuchungen űber die Ontogenese des Phänotyps. Pflancenzűcht. 1965;53(2):105-124.
  • Matsuhira H., Shinada H., YuiKurino R., Hamato N., Umeda M., Mikami T. at al. An anther-specific lipid transfer protein gene in sugar beet: its expression is strongly reduced in male-sterile plants with Owen cytoplasm. Physiologia Plantarum. 2007;(129):407–414. DOI:10.1111/j.1399-3054.2006.00813.x
  • Козарь Е.Г., Фёдорова М.И., Ветрова С.А., Заячковский В.А. Связь пигментного состава с маркерной окраской стерильных пыльников ЦМС растений свеклы столовой. Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования. 2015;(11):221-225.
  • Norman J. K., Sakai A.K., Weller S.G., Dawson T. E. Inbreeding depression in morphological and physiological traits of Schiedea lydgatei (Caryophyllaceae) in two environments. Evolution. 1995;(49):297–306. DOI:10.2307/2410340
  • 23.Crnokrak P, Roff D. A. Inbreeding depression in the wild. Heredity. 1999;(83):260-270. DOI:10.1038/sj.hdy.6885530
  • Kristensen T. N., Dahlgaard J., Loeschcke V. Effects of inbreeding and environmental stress on fitness - using Drosophila buzzatii as a model organism. Conservation Genetics. 2003;(4):453–465. DOI:10.1023/A:1024763013798
  • Armbruster P., Reed D. Inbreeding depression in benign and stressful environments. Heredity. 2005;(95):235-242. DOI:10.1038/sj.hdy.6800721
  • Souza C.L., Fernandes J.S. Predicting the range of inbreeding depression of inbred lines in cross-pollinated populations. Brazilian Journal of Genetics. 1997;20(1):e3790. DOI:10.1590/S0100-84551997000100007
  • Cheptou P., Donohue K. Environment-dependent inbreeding depression: its ecological and evolutionary significance. New Phytologist. 2011;189(2):395–407. DOI:10.1111/j.1469-8137.2010.03541.x
  • Angeloni F., Ouborg N., Leimu R. Meta-analysis on the association of population size and life history with inbreeding depression in plants. Biological Conservation. 2011;(144):35-43. DOI:10.1016/j.biocon.2010.08.016
  • Cheptou P.O., Imbert E., Lepart J., Escarre J. Effects of competition on lifetime estimates of inbreeding depression in the outcrossing plant Crepis sancta (Asteraceae). Journal of Evolutionary Biology. 2000;13(3):522-531.
  • Малецкий С.И. Репродуктивная биология свеклы (цитология и эмбриология). Семенное размножение сахарной свеклы. В: Малецкий С.И., редактор. Энциклопедия рода Beta: биология, генетика и селекция свеклы. Новосибирск: ООО «Издательство Сова»; 2010: 52 с.
  • Жужжалова Т.П. Репродуктивная биология свеклы (цитология и эмбриология). Влияние инбридинга на формирование генеративных органов сахарной свеклы. В: Малецкий С.И., редактор. Энциклопедия рода Beta: биология, генетика и селекция свеклы. Новосибирск: ООО «Издательство Сова»; 2010: 164 с.
  • Entani T., Iwano M., Shiba H., Che FS, Isogai A., Takayama S. Comparative analysis of the self-incompatibility (S-) locus region of Prunus mume: identification of a pollen-expressed F-box gene with allelic diversity. Genes Cells. 2003;8(3):203-213. DOI: 10.1046/j.1365-2443.2003.00626.x
  • Yamane H., Ikeda K., Ushijima K., Sassa H., Tao R. A pollenexpressed gene for a novel protein with an F-box motif that is very tightly linked to a gene for S-RNase in two species of cherry, Prunus cerasus and P. avium. Plant and Cell Physiology. 2003;44(7):764-769. DOI:10.1093/pcp/pcg088
  • Kubo KI, Entani T., Takara A, Wang N., Fields AM, Hua Z. et al. Collaborative non-self recognition system in S-RNase-based self-incompatibility. Science. 2010;330(6005):796-799. DOI:10.1126/science.1195243
  • Малецкий С.И., Коновалов А.А. Внутривидовая само- и перекрестная несовместимость. Генетический контроль размножения сахарной свеклы. Новосибирск: Наука; 1991.
  • Логвинов В.А., Красильников Е.А., Волгин В.В., Логвинова А.П., Кудрявцева Н.В. Самосовместимость сахарной свеклы в процессе инбридинга. Сельскохозяйственная биология растений. 1993;(3):22-25.
  • Корнеева М.А., Власюк Н.В. Влияние инбридинга на качество пыльцы опылителей сахарной свеклы разной степени гетерозиготности. Актуальные проблемы генетики. 2003;(1):106-107.
  • Сеилова Л.Б., Абдурахманов А.А., Бияшев Т.З. Мутация, приводящая к образованию тетрад пыльцевых зерен у сахарной свеклы. Цитология и генетика. 1986;22(5):62-63.
  • Ветрова С.А. Оценка и отбор исходного материала для селекции на гетерозис свёклы столовой (Beta vulgaris L.). Автореферат диссертации канд. с.-х. наук. Москва, 2011.
  • Еременко Л.Л. Морфологические особенности овощных растений в связи с семенной продуктивностью. Новосибирск: Наука; 1975.
  • Ветрова С.А., Козарь Е.Г., Федорова М.И. Ускорение селекционного процесса для создания линейного материала свеклы столовой. Овощи России. 2019;(1):29-36. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2019-1-29-36. EDN FHKSEP.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp