Особенности завязывания семян у линий удвоенных гаплоидов капусты брокколи в разных поколениях

Для получения новых конкурентоспособных отечественных сортов и гибридов овощных культур необходимо создание нового исходного материала. Получение растений из культур рода Brassica, таких как капуста белокочанная, брокколи, цветная и брюссельская с использованием метода культу- ры пыльников и микроспор широко применяется как источник генетического разнообразия, а также как альтернатива медленному процессу получения константных линий (Chauvin et al, 1993; Farnham, 1998; Wang et al, 1999; Kaminski et al, 1999, 2005).

На сегодняшний день приоритетное направление в селекции – создание гетерозисных гибридов F1. Непрерывность производства F1 гибридных семян обеспечивается размножением родительских линий. В связи с этим получение семян DH-линий (линий удвоенных гаплоидов) – одна из важных задач.

Однако ряд исследователей отмечают очень низкую завя-зываемость семян DH-линий по сравнению с линиями, полученными классическим методом селекции (Chauvin et al, 1993; Farnham, 1998; Kaminski et al, 2004, 2005), что может являться проблемой при широком воспроизводстве линий. Одним из первых заметил такую особенность Chauvin (1993), который при проведении своих исследований на капусте брокколи отметил низкое число семян в одном стручке при гейтеногам-ном опылении.

Результаты Farnham (1998) не подтверждают это заключение. В своих исследованиях на растениях капусты брокколи он установил, что среднее число семян варьировало в пределах от 2,4 до 5,8 семян/стручок при традиционном инбридинге в зависимости от гибрида и от 1,8-3,5 семян/стручок – у DH-линий. У выделенных по комплексу хозяйственно полезных признаков DH-линий число семян колебалось от 2,0 до 4,4 семян на стручок.

Kaminski и др. (2004, 2005) у DH-линий капусты брюссельской отметили, что число семян в стручке варьировало от 0,41 до 6,9 шт. в зависимости от генотипа при гейтоногамном опылении и 15 семян на стручок – у исходной формы, самосовме-стимые DH-линии в цветах завязывали от 0,1 до 4,5 семян/стручок. При проведении исследований на растениях капусты белокочанной этот показатель составлял 0,1-6,15 шт. при опылении в бутонах и 0,0-3,0 семян/стручок – при опылении в цветах.

Целью нашего изучения была оценка степени самонесо-вместимости капусты брокколи и способности к генеративному размножению DH-линий, полученных методом культуры микроспор, в последующих поколениях.

Материалы и методикаисследований

В 2013 году из лаборатории биотехнологии ВНИИССОК были получены 75 растений 9 морфотипов (R0 растений-регенерантов) капусты брокколи, полученных из сорта Тонус селекции ВНИИССОК и 50 морфотипов из сортообразца № 1 селекции лаборатории селекции и семеноводства капустных культур ВНИИССОК. Для проведения оценки степени самонесо-вместимости растений и гейтеногамного опыления в бутонах в зимне-весенний период растения капусты брокколи в вегетационных сосудах были установлены в камеру искусственного климата лаборатории селекции и семеноводства капустных культур с режимом адаптации 15...18 ° C в течение 8-19 суток и последующим повышением температуры до 22 ° С, с оптимальным режимом освещенности и относительной влажности воздуха. Способность к самонесовместимости определяли подсчетом завязавшихся семян в стручках после искусственного опыления цветов растения.

В 2014 году после проведенного контроля самонесовмести-мости и размножения гейтеногамно в камере искусственного климата было высажены 30 DH-линий капусты брокколи в пленочную необогреваемую теплицу для оценки по хозяйственно ценным признакам. В качестве контроля использовали исходные формы, из которых были получены DH- линии.

После оценки в теплице представляющие интерес по комплексу признаков выделенные DH-линии были высажены вновь в камеру искусственного климата лаборатории селекции и семеноводства капустных культур для проведения контроля самонесовместимости, их гейтеногамного размножения и получения гибридных комбинаций.

Аналогичная работа была проведена и в 2015 году.

Статистическую обработку полученных данных проводили в программе Microsoft Excel 2007.

Результаты исследований

В первый год проведения исследований было установлено, что число семян у DH-линий, полученных из сорта Тонус, при опылении в цветах варьировало от 0 до 12,4 шт./стручок, а у DH-линий из сортообразца № 1– от 0 до 11,1. В результате анализа на наличие самонесовместимых растений было установлено, что 10 растений оказались самонесовместимыми, в т.ч. 2 растения получены из сорта Тонус, а 8 – из сортообразца №1. При опылении в бутонах среднее число семян у DH-линий из сорта Тонус составляло 6,7 шт./стручок, а у DH-линий из сортообразца №1 – 4,2. Среднее число семян при гейтеногам-ном опылении у всех DH-линий было 4,91 шт./стручок. Самонесовместимые DH-линии завязывали семена от 0,2 до 9 шт./стручок. Наибольшее число семян при опылении в бутонах отмечалось у DH-линии, полученной из сорта Тонус (13 шт./стручок).

В 2014 году следующее семенное поколение DH-линий вновь прошло проверку на самонесовместимость. Число семян у DH-линий, полученных из сорта Тонус, при опылении в цветах варьировало от 0 до 18,9 шт./стручок, а у DH-линий из сортообразца №1 – 0-13,5 шт. Анализ выделенных DH-линий на наличие самонесовместимых растений показал, что боль-

шинство (73,3%) были самосовместимы, они образовывали семена, как в бутонах, так и в цветах, а 26,7% линий оказались самонесовместимыми. При опылении в бутонах среднее число семян на стручок у DH-линий, полученных из сорта Тонус составило 7,9 шт., у сортообразца №1 – 4,6 шт. Cредняя завя-зываемость семян в бутонах всех образцов составила 5,7 шт./стручок. У самонесовместимых линий в бутонах завязывалось 0,6-5,7 шт./стручок. Максимальное число семян при гей-теногамном опылении было отмечено у DH-линии из сорта Тонус и составило 24,2 шт./стручок.

В 2015 году среднее число семян у следующего семенного поколения при гейтеногамном опылении самосовместимых выделенных DH-линий составило 6,2 шт./стручок и 4,5 шт./стручок – у самонесовместимых. Средняя завязываемость семян для всех образцов была 5,4 шт./стручок. У линии из сорта Тонус, полученной обычным инбридингом, среднее число семян на стручок при опылении бутонов составило (I1) 5,0 шт. Максимальное число семян отмечено у самосовмести-мой DH-линии из сорта Тонус (10 шт./стручок). Этот показатель у самонесовместимой DH-линии достигал до 6,9 шт./стручок.

Для включения в селекционный процесс важно оценить синхронность цветения линий, начало цветения, продолжительность и массовое цветение.

В период проведения гибридизации в камере искусственного климата было установлено, что в 2014 году начало зацве- тания DH-линий приходилось на первую декаду ноября (33,3%), а массовое (66,7%) – во второй декаде ноября.

В 2015 году 12,5% DH-линий зацветали раньше – в третьей декаде октября, массовое зацветание линий (81%) приходилось на первую декаду ноября, остальные DH-линий зацветали во второй декаде ноября. Установлено, что лучшая завязываемость семян в бутонах и проведение контроля самонесовместимости были с 1 декады ноября по 1 декаду декабря у DH-линий, полученных из сорта Тонус, у DH-линий, полученных из сортообразца №1 – в период со второй декады ноября по первую декаду декабря. Продолжительность созревания семян в стручках варьирует от 40 до 80 суток в зависимости от DH-линии.

В результате анализа двулетних данных было выделено 9 DH-линий капусты брокколи, различающихся как по способности воспринимать свою пыльцу, так и по морфологическим признакам (рис.1,2,3,4). Эти линии представляют интерес для включения в различные селекционные программы.

Заключение

В результате проведенных исследований установили, что DH-линии капусты брокколи различаются по способности воспринимать свою пыльцу. В зависимости от генотипа в популяции растений-регенерантов находится разное соотношение самосовместимых и самонесовместимых растений. Для создания гибридов на основе самонесовместимости практическую ценность представляют самонесовместимые растения, которые проявляют высокую способность к образованию семян при опылении бутонов.

DH-линии капусты брокколи также характеризуются различной завязываемостью семян как между собой, так и в ряду поколений. Различия могут быть связаны с генетическими особенностями растений-регенерантов, а также с влиянием условий выращивания в период вегетации.

Наиболее высокая завязываемость семян в бутонах отмечена у DH-линий, полученных из сорта Тонус. Такая же тенденция наблюдается и у DH-линий, которые в цветах принимают свою пыльцу.

FEATURES OF SEED FORMATION IN DOUBLE HAPLOID LINES OF BROCCOLI IN DIFFERENT GENERATIONS

Zablotskaya E.A., Bondareva L.L., Shmykova N.A.

Federal State Budgetary Scientific Research Institution ‘All-Russian Scientific Research Institute of vegetable breeding and seed production’

143080, Russia, Moscow region, Odintsovo district,

• p. VNIISSOK, Selectionnaya st., 14