Проявление трансгрессивной изменчивости в потомствах межсортовых гибридов сои
Бесплатный доступ
На основе изучения трансгрессивной изменчивости в гибридных потомствах F 2-F 4 у сои установлено, что показатели степени и частоты позитивных трансгрессий по основным хозяйственно ценным признакам у сои зависят от генотипа и поколений и не связаны между собой. Выделены комбинации, которые обладают донорскими свойствами по конкретным признакам, лучшей признана гибридная комбинация Аметист х Агат. В большинстве случаев наблюдается резкое понижение частоты трансгрессий в третьем поколении в сравнении с вторым и повышение её в четвёртом поколении.
Соя, гибрид, потомство, признаки, генотип, трансгрессия
Короткий адрес: https://sciup.org/142151148
IDR: 142151148
Текст научной статьи Проявление трансгрессивной изменчивости в потомствах межсортовых гибридов сои
Введение. Основным методом создания новых сортов сои является внутривидовая гибридизация, вследствии которой можно получить широкий спектр рекомбинантных форм [1]. Среди них встречаются и трансгрессивные формы, проявления признаков у которых имеют существенное превосходство в сравнении с родителями. Причина этому, очевидно, является эффект сумарного действия полимерных генов, который проявляется в стойком увеличении (позитивная трансгрессия) или уменьшении (негативная трансгрессия) значения любого количественного признака у отдельных особей в потомстве в сравнении с его крайними значениями у родительских форм [2]. Для количественной интерпретации этого явления введено понятие частоты и степени трансгрессии. Следует заметить, что общепризнанной теории трансгрессии признаков, которая объясняла бы природу этого явления, ещё не существует [3].
Целью нашей работы было оценить трансгрессивную изменчивость хозяйственно ценных признаков у гибридных потомств F 2 –F 4 сои и выделить перспективные линии.
Материалы и методы. Объектами исследований были гибридные комбинации F 2 –F 4 от скрещиваний сортов сои разного эколого-географического происхождения, которые в первом поколении проявили гетерозис. Материнской формой служил сорт Аметист – наиболее адаптированный к условиям Полтавщины. Отцовскими формами были сорта, которые при высоком уровне урожайности являются носителями более выраженного значения составляющих элементов продуктивности (количество бобов, количество узлов, количество семян, масса 1000 семян, масса семян с растения) – украинские сорта Альтаир, Агат, Романтика, Краса Подолья и китайский сорт Мяо-ян-доу.
Полевые исследования проводили в 2008–2010 гг. на опытном поле Полтавской государственной аграрной академии; почва – чернозём оподзоленный, предшественник – пшеница озимая.
Посев гибридного питомника проводили вручную в первой декаде мая. Способ посева – широкорядный с расстоянием между растениями в рядке 10 см. Площадь делянки – 2,25–5,40 м2.
Фенологические наблюдения и анализ элементов структуры урожайности про- водили согласно Широкому унифицированному классификатору СЭФ рода Glycine Willd [4; 5].
Частоту и степень трансгрессивных форм определяли по формулам, рекомендованным В.И. Глазко, Г.В. Глазко [8]. Математическую обработку данных проводили методом оценки существенной разницы средних выборки по t-критерию [9].
Результаты и обсуждение. Степень и частота трансгрессий по высоте растений в гибридных популяциях F 2 –F 4 сои изменялись в зависимости от гибридного генотипа и поколения (табл. 1). Частота трансгрессивных форм в поколении F 3 по сравнению с поколением F 2 (кроме гибрида Аметист × Романтика) существенно снижалась, а в F 4 она снова возрастала. Наибольшее количество трансгрессивных форм (56,6 %) было выделено в комбинации Аметист × Краса Подолья.
Степень трансгрессии в этой же комбинации в третьем поколении снизилась и составила 8,8 %, а в четвёртом наблюдали её повышение (21,8 %), в то же время во всех других гибридных потомствах она в F 3 повышалась, оставаясь или на том же уровне или повышаясь в поколении F 4 . Самый высокий показатель степени трансгрессии был также характерным для гибрида Аметист × Краса Подолья.
Таблица 1
Степень и частота позитивних трансгрессий по признакам высота растений и высота крепления нижнего боба в гибридных комбинациях сои, 2008–2010 гг.
Гибридная комбинация |
Частота трансгрессии, % |
Степень трансгрессии, % |
||||
F 2 1 |
F 3 1 |
F 4 |
F2 1 |
F3 1 |
F 4 |
|
Высота растений |
||||||
Аметист × Альтаир |
20,0 |
5,6 |
10,8 |
2,1 |
4,6 |
4,8 |
Аметист × Романтика |
8,3 |
13,4 |
25,0 |
0,8 |
5,2 |
6,1 |
Аметист ×Агат |
66,7 |
26,7 |
31,8 |
1,2 |
6,0 |
6,8 |
Аметист × Краса Подолья |
40,4 |
23,0 |
56,6 |
16,1 |
8,8 |
21,6 |
Аметист × Мяо-ян-доу |
9,5 |
5,3 |
29,1 |
3,2 |
7,7 |
14,7 |
Высота прик |
репления нижнего боба |
|||||
Аметист × Альтаир |
80,0 |
2,8 |
7,9 |
34 |
8,7 |
9,8 |
Аметист × Романтика |
41,7 |
26,8 |
8,3 |
43,7 |
42,7 |
10,2 |
Аметист ×Агат |
66,7 |
6,7 |
95,2 |
87,1 |
20,6 |
61,4 |
Аметист × Краса Подолья |
8,8 |
9,4 |
26,9 |
40,0 |
31,4 |
26,9 |
Аметист × Мяо-ян-доу |
23,8 |
25,5 |
65,8 |
8,4 |
42,3 |
38,8 |
Высота прикрепления нижнего боба определяет технологичность сорта, которая имеет большое значение при уборке урожая.
Нашими исследованиями установлено, что в зависимости от генотипа в поколении F 2 частота трансгрессий изменялась в значительных пределах – от 8,8 до 80,0 %, причём в следующем поколении в двух гибридных комбинациях (Аметист × Краса Подолья и Аметист × Мяо-ян-доу) она достоверно не изменилась, а у остальных гибридных форм – значительно снизилась. В поколении F 4 этот показатель либо повышался, либо же снижался в зависимости от генотипа гибридных форм.
По степени трансгрессии показателя высота прикрепления нижнего боба наиболее перспективной комбинацией следует считать Аметист × Агат, у которой в поколении F 4 этот показатель был самым высоким и составлял 61,4 %. В поколении F 3 донорскими свойствами этого признака обладали гибридные генотипы Аметист × Романтика и Аметист × Мяо-ян-доу, у которых степень трансгрессии была почти одинаковой и составила соответственно 42,7 и 43,3 %.
Анализ морфобиологических признаков сои (количество ветвей, количество узлов на главном стебле, количество узлов на ветвях) показал, что в большинстве случаев высокая степень трансгрессии сочетается с высокой частотой её проявления в потомствах межсортовых скрещиваний (табл. 2). По признаку количество ветвей во втором поколении самая высокая частота трансгрессий была характерна для комбинаций Аметист × Краса Подолья (40,4 %) и Аметист × Романтика (33,3 %). В третьем поколении частота трансгрессивных форм в четырёх гибридных потомствах снижалась, а в одном – существенно не изменилась. Хотя в поколении F4 она снова повысилась, за исключением комбинации Аметист × Краса Подолья. Степень трансгрессии по этому признаку в F2 оказалась достаточно высокой у всех гибридных образцов – она колебалась в пределах 32,1–69,8 %. В поколении F3 этот показатель существенно снижался во всех гибридных комбинациях. В поколении F4 эта тенденция сохранялась в двух исходных гибридных генотипах, в потомствах гибридов Аметист × Агат, Аметист × Краса Подолья и Аметист × Мяо-ян-доу она увеличивалась в диапазоне 22,9–42,0 %. Именно этот селекционный исходный материал может быть использован в качестве доноров ценного признака для улучшения сортов сои.
Анализ частоты трансгрессивных форм по признаку количество узлов на главном стебле позволил выявить такую же закономерность: в поколении F 3 происходило резкое снижение этого показателя, а в F 4 – его повышение. Степень трансгрессии в каждом следующем поколении имела более высокие показатели в комбинациях Аметист × Альтаир и Аметист × Романтика, что свидетельствует о донорских свойствах этих селекционных образцов. У гибридов Аметист × Агат и Аметист × Краса Подолья в следующих поколениях она была ниже в сравнении с F 2 , но практически одинаковой в F 3 и в F 4 .
По признаку количество узлов на ветвях частота трансгрессий в трёх гибридных потомствах с каждым следующим поколением резко снижалась. Комбинация Аметист × Романтика в поколениях F 2 и F 4 характеризовалась высоким её показателем – соответственно 41,7 и 50,0 %, а в комбинации Аметист × Агат в третьем поколении было обнаружено наибольшее количество трансгрессивных форм (53,3 %).
Высокую степень трансгрессии в F 3 и в F 4 – соответственно 61,8 и 63,8 % – наблюдали у комбинации Аметист × Агат, что свидетельствует о донорских свойствах этого генотипа по признаку количество узлов на ветвях.
При создании новых сортов основное внимание селекционеров сосредоточено на изучении эффективности отборов трансгрессивных форм по признакам, кото- рые непосредственно влияют на формирование продуктивности. К таким признакам относят количество бобов и количество семян на одно растение, а также массу семян с одного растения.
На рисунке 1 показана частота трансгрессий в гибридных популяциях, которые расщепляются. Как показал анализ этих данных, в трёх гибридных потомствах наблюдали резкое снижение частоты трансгрессий в F3 сравнительно с F2, а потом её повышение в F4. Эта тенденция была характерна для потомств гибридов Аметист × Альтаир, Аметист × Агат и Аметист × Мяо-ян-доу. В последней комбинации по признаку количество бобов, а также количество семян с одного растения частота трансгрессий во втором поколении составила соответственно 38,1 и 42,9 %, оставаясь самой высокой в исследуемом наборе. По этим же признакам в гибридных потомствах комбинации Аметист × Романтика в третьем поколении частота трансгрессий в F4 оказалась выше, чем в поколениях F2–F3. Показатель количества бобов в потомстве гибрида Аметист × Агат в зависимости от поколения почти не изменился (12,0–14,3 %). Эта же гибридная комбинация характернзует-ся и тем, что в её потомстве во втором поколении по признаку масса семян с одного растения наблюдали наивысшее количество выделенных трансгрессивных форм (58,3 %). Более низкая частота трансгрессии в F2 была характерна для этого же признака и для потомства гибрида Аметист × Романтика (45,6 %). По частоте выделения трансгрессивных форм по элементам продуктивности в зависимости от поколения, потомство Аметист × Краса Подолья отличалось от других исследуемых комбинаций, поскольку этот показатель с каждым следующим поколением снижался. В комбинации Аметист × Агат по признаку количество семян на одно растение в гибридной популяции F3 наблюдали резкое увеличение частоты трансгрессий в сравнении с F2 (43,3 против 8,3 %), что было исключением по сравнению с динамикой этого показателя во всех других исследуемых комбинациях.

Рисунок 1 – Частота трансгрессивных форм у гибридных комбинаций в поколении F 2 –F 4 :
1 – Аметист × Альтаир, 2 – Аметист × Романтика, 3 – Аметист × Агат, 4 – Аметист × Краса Подолья, 5 – Аметист × Мяо-ян-доу
В целом, по превосходящему большинству гибридных потомств тренд динамики частоты трансгрессий по элементам продуктивности в зависимости от поколения был следующим: резкое снижение её в третьем поколении в сравнении со вторым, а потом повышение её в четвёртом поколении. Для селекционной практики важным является изучение степени позитивных трансгрессий по элементам продуктивности у конкретных гибридных комбинаций с тем, чтобы отобрать перспективные рекомбинанты для создания новых сортов и выявить доноры ценных признаков. Анализ комбинации Аметист × Альтаир показал, что степень трансгрессий снижалась с каждым следующим поколением: с 47,1 до 8,7 % по количеству бобов, с 65,4 до 14,1 % по количеству семян и с 95,6 до 14,1 % по массе семян с одного растения (рис. 2).

Рисунок 2 – Степень трансгрессии в гибридных потомствах F 2 –F 4 комбинации Аметист × Альтаир, %, 2008–2010 гг.
Противоположной для признаков количество бобов и количество семян на одном растении оказалась динамика этого показателя в зависимости от поколений в комбинации Аметист х /Романтика, у которой наблюдали её повышение в направлении от F2 до F4. По признаку масса семян происходило незначительное её снижение от 24,6 до 14,1 % (рис. 3).

Рисунок 3 – Степень трансгрессии в гибридных потомствах F 2 –F 4 комбинации Аметист × Романтика, %, 2008–2010 гг.
Такая же тенденция по этому признаку была характерной и для гибридных по-томств комбинации Аметист × Мяо-ян-доу (рис. 4). Динамика степени трансгрессий признаков количества бобов и количества семян на растении была другой – снижение в F 2 по сравнению с F 3 и повышение в F 4 относительно F 3 .
Таблица 2
Трансгрессивная изменчивость морфобиологических признаков растений сои, которые влияют на продуктивность в зависимости от генотипа и поколения, 2008–2010 гг.
Признак |
Аметист × Альтаир |
Аметист × Романтика |
Аметист × Агат |
Аметист × Краса Подолья |
Аметист × Мяо-ян-доу |
||||||||||
F 2 |
F 3 |
F 4 |
F 2 |
F 3 |
F 4 |
F 2 |
F 3 |
F 4 |
F 2 |
F 3 |
F 4 |
F 2 |
F 3 |
F 4 |
|
Частота трансгрессии, % |
|||||||||||||||
Количество ветвей |
18,0 |
0,6 |
23,3 |
33,3 |
11,3 |
25,0 |
8,3 |
3,3 |
33,3 |
40,4 |
39,5 |
10,9 |
19,0 |
3,4 |
3,8 |
Количество узлов на главном стебле |
22,0 |
1,7 |
11,6 |
8,3 |
6,2 |
16,7 |
12,0 |
3,3 |
9,5 |
22,8 |
5,3 |
16,3 |
42,9 |
9,1 |
18,9 |
Количество узлов на ветвях |
20,0 |
1,1 |
2,1 |
41,7 |
7,2 |
50,0 |
25,0 |
53,3 |
28,6 |
47,4 |
13,4 |
7,7 |
28,6 |
1,1 |
5,1 |
Степень трансгрессии, % |
|||||||||||||||
Количество ветвей |
50,0 |
15,0 |
2,1 |
32,1 |
12,3 |
5,3 |
69,8 |
20,6 |
42,0 |
45,5 |
17,7 |
22,9 |
32,1 |
22,7 |
28,3 |
Количество узлов на главном стебле |
4,9 |
9,9 |
14,9 |
2,2 |
11,5 |
12,8 |
12,5 |
4,4 |
4,9 |
23,3 |
10,0 |
10,8 |
9,4 |
12,8 |
12,7 |
Количество узлов на ветвях |
56,7 |
10,1 |
9,9 |
14,2 |
5,5 |
35,9 |
27,4 |
61,8 |
63,8 |
69,1 |
32,0 |
15,5 |
38,9 |
22,0 |
16,6 |

Рисунок 4 – Степень трансгрессии в гибридных потомствах F 2 –F 4 комбинации Аметист × Мяо-ян-доу, %, 2008–2010 гг.
Следует отметить, что в комбинации Аметист × Краса Подолья степень трансгрессии по количеству семян оставалась на одном уровне на протяжении трёх последующих поколений, а по массе семян этот показатель в F 3 был даже выше, чем в поколении F 2 . Хотя по количеству бобов наблюдалось последовательное снижение степени трансгрессии с 29,4 до 16,7 % (рис. 5).

Рисунок 5 – Степень трансгрессии в гибридных потомствах F 2 –F 4 комбинации Аметист × Краса Подолья, %, 2008–2010 гг.
Особого внимания заслуживает комбинация Аметист × Агат, в которой по двум признакам – количество бобов и количество семян с одного растения наблюдалось повышение степени трансгрессии (рис. 6) соответственно с 1,9 до 42,5 и с 5,6 до 51,1 %. По массе семян степень трансгрессии в поколениях F3 и F4 была наивысшей среди всех гибридных поколений других комбинаций и составила соответственно 45,8 и 27,1 %. Учитывая также и частоту трансгрессивных форм, эту комбинацию можно считать как имеющую донорские свойства по этим признакам.

Рисунок 6 – Степень трансгрессии в гибридных потомствах F2–F4 комбинации Аметист × Агат, %, 2008–2010 гг.
По массе 1000 семян у всех комбинаций, кроме Аметист × Краса Подолья, у некоторых гибридных поколений трансгрессивных растений выделено не было.
Выводы. Анализ частоты и степени трансгрессии в гибридных поколений F 2 – F 4 сои показал, что они зависят от генотипа и поколения. Донорскими свойствами обладают следующие гибридные комбинации:
-
- по высоте крепления нижнего боба – Аметист × Агат;
-
- по количеству ветвей – Аметист × Агат, Аметист × Краса Подолья и Аметист × Мяо-ян-доу;
-
- по количеству узлов на главном стебле – Аметист × Альтаир и Аметист × Романтика;
-
- по количеству бобов, количеству семян на одном растении и массе семян – Аметист × Агат.
Лучшей по комплексу признаков выявлена комбинация Аметист × Агат. Степень трансгрессии не связана с её частотой, последний показатель в превосходящем большинстве гибридных поколений характеризовался резким снижени-
ISSN 0202-5493. МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 2 (155–156), 2013
ем в третьем поколении по сравнению со вторым и повышением его в четвёртом поколении, что необходимо учитывать в селекционной практике.