Сравнение эффективности различных способов гибридизации салата-латука (Lactuca sativa L.)

Оригинальная статья / Original article УДК: 635.52:631.527.5

Салат-латук наиболее распространенная культура среди зеленных овощей. Селекция сала- та ведется по различным направлениям во всем мире [1-4]. Наиболее часто как основной метод селекции используют индивидуальный отбор и гиб-ридизацию.Гибридизация является более перспективным методом так как, с помощью скрещиваний осуществляется рекомбинация генотипов и как следствие получение нового разнообразного исходного материала для селекции, что представляет собой большой практический интерес. Однако, в связи с особенностями строения и небольшой величиной цветка салата,приспособленного к самоопылению, а также биологии цветения, сама техника гибридизации салата достаточно сложная [5-8]. Известны различные методы гибридизации салата, отличающиеся по эффективности и трудоемкости. Так как салат является самоопылителем, важное место в изучении возможной гибридизации отводится удалению пыльцы с материнских цветков. Изначально использовалась кастрация при которой пинцетом удалялись пыльники до начала цветения [9]. Позже появились данные о использовании для кастрации тумана или распрыскивания различных химических веществ [10]. При этом, исследователи не дают однозначных оценок и рекомендаций по использованию этих методов, в том числе из-за того, что нередко успех гибридизации зависит от условий ее проведения и подбора родительских пар [9 -12]. В данной работе проведена оценка эффективность трех методов гибридизации салата: двух способов ручной гибридизации и одного метода с использованием мух в качестве насекомых опылителей. Цель исследования – сравнение эффективности трех способов гибридизации салата и получение с использованием этих методов исходного материала для селекции. Для этого необходимо подобрать родительские пары (определив источники ценных признаков), провести ручную кастрацию и опыление, а также опыление при помощи мух, провести оценку гибридности полученных растений, отобрать лучшие гибриды для дальнейшей селекции.

Материалы и методы

Исследования проводились в 2021-2023 годах в условиях Московской области и Краснодарского края на базе ССЦ «Гавриш-Слободской» и ССЦ «Гавриш-Крымский». Для комбинаций подбирались сорта различных сортотипов преимущественно имеющие контрастные признаки (различную форму и окраску листа, различную степень пузырчатости и волнистости листа и др.). Это сорта сортотипа Батавия такие как Хризолит (Гавриш), Нефрит (Гавриш), Конвершн (Rijk Zwaan),Орбитал(Rijk Zwaan); сорта Маслянистого салата - Лимпопо(Гавриш) и Кейси (Enza Zaden); дуболистный сорт Кредо (Гавриш) и Гренадин (Vilmorin); сорта типа Лолла Росса – Сатин (Rijk Zwaan), Кармези (Rijk Zwaan) и Грейс (Гавриш); многолистный салат Экзам (Rijk Zwaan) и Бинекс (Rijk Zwaan); салат «Фриллис» сорта Форт (Гавриш) и салат ромен Цезарь (Гавриш). Для того чтобы при идентификации и отборе полученных гибридных растений легче определять роди- тельские признаки и переходные формы, было необходимо заранее провести оценку и описание сортов-родителей. Также выделяли предполагаемые источники ценных признаков. Данные 15 сортов высаживали в различных комбинациях.

Растения для скрещиваний с использованием в качестве опылителей мух Lucilia caesar (также называемыми зелеными падальными мухами) [13], высаживались в Московской области в необогреваемую пленочную теплицу 7 мая в 2021 году (25 комбинаций) и 11 мая в 2022 году (25 комбинаций). После подвязывания растений с уже сформированными цветоносами, проводили изоляцию сетчатым материалом каждой комбинации (по 6 растений под изолятором) и при цветении осуществляли ввод насекомых-опылителей (50-100 мух на 1 м ² ). Опыт с мухами был продублирован в условиях открытого грунта в Краснодарском крае. Высадку проводили 23 апреля (поздние сорта) и 4 мая (ранние сорта) в 2021 году (25 комбинаций), а в 2022 году более поздние сорта высадили 26 апреля и ранние 3 мая (65 комбинаций).

Семена с растений, где использовалась ручная гибридизация срезались в пакеты из крафт-бумаги вместе с частью стебля (для предотвращения осыпания семян)и маркировкой на нем.Семена с растений опыленными мухами собирались полностью. Полученные семена высевались весной следующего года в кассеты, и оценка гибридности проводилась на 30-40 сутки от посева в самих кассетах или после высадки в открытый грунт в стадии товарной зрелости. При оценке предположительно гибридных растений руководствовались методическими указаниями: «Визуальное фенотипирование в селекции растений» [14] и «Методика проведения испытаний на отличимость, однородность, стабильность. Салат ( Lactuca sativa L.)» [15].

Рис.1.Соцветие салата при кастрации методом «Clip and wash».(I)Соцветие перед раскрытием венчиков,пунктир указывает на место срезки.(II)Соцветие со срезанными венчиками и пыльцой внутри них.(III)Соцветие,в котором цветки в стадии выхода пестика (дополнительно промывается водой).(IV)Цветок,готовый к нанесению пыльцы (доли рыльца пестика открыты в форме «V»)

Fig.1.Lettuce inflorescence during emasculation by the "Clip and wash" method.(I) The inflorescence before opening the corollas,the dotted line indicates the place ofcutting.(II)An inflorescence with cutcorollas and pollen inside them.(III) An inflorescence in which the flowers are in the pistilexit stage (additionally washed with water).(IV) A flowerready forpollen application (the lobes ofthe stigm a ofthe pistilare open in the form ofa "V")

Результаты и их обсуждение

При опылении мухами кастрация не проводится [11, 13], под изоляторами находились растения целиком и цвели в течении двух-трех недель (в день открыты от нескольких штук до нескольких десятков соцветий одновременно), соответственно собирались все завязавшиеся семена на растении, а это от 1 до 10 г семян или 1000-10000 шт. семян с растения в зависимости от сорта, наличия или отсутствия болезней,погодных условий на момент созревания семян [8].

Семена, полученные с растений в 2021 и 2022 годах, высевали соответственно в 2022 и 2023 годах для оценки полученных из них растений на гибрид-ность и пригодность для дальнейшей селекции.

Метод «Однократного смывания пыльцы».

Количество завязавшихся семян в 2022 году составило от 27 до 129 штук с комбинации (табл. 1), что соответствовало от 2 до 8 соцветий с комбинации.

Количество завязавшихся семян в 2023 году составило от 28 до 134 шт. с комбинации (табл. 1), что соответствовало от 2 до 9 соцветий с комбинации. На одну комбинацию приходилось от 0 до 70 гибридных растений.

Из 54 комбинаций (за два года) было получено 257 гибридных растений (80 штук за 2022 год и 177 шт. за 2023 год) с 25 комбинаций(от 2 до 81% гибридизации). В среднем процент гибридности по методу «Однократного смывания пыльцы – 29%.

Метод «Clip and wash».

Кастрация и опыление по методу «Clip and wash» были проведены на 8 комбинациях и семена были получены со всех соцветий,участвовавших в гибридизации. Количество завязавшихся семян составило от 15 до 75 штук, что соответствует от 1 до 5 соцветий с комбинации (табл. 1). Количество полученных гибридных растений от 15 до 73 с комбинации (всего 272 гибридных растения). В среднем процент гибридности по методу ««C lip and wash» – 98%.

Опыление с использованием насекомых (мух Lucilia caesar).

Так как с большинства растений было получено по несколько тысяч семян, посев которых занял бы большие площади и объёмы работ, то высевали по 300 семян с каждой комбинаций (или меньше, если семян завязалось менее 300).

Из 90 комбинаций изучаемых в условиях открытого грунта в Краснодарском крае (за два года) с чуть больше половины (48 комбинаций) не были получены гибридные растения, т.е. отмечалась гибридность 0%. В оставшихся 42 комбинациях процент гибридизации составлял от 1 до 76%. В таблице 2 представлены комбинации которые дали наибольшее количество гибридных растений. В среднем процент гибридности по методу опыления с помощью мух в условиях открытого грунта в Краснодарском крае – 13%.

Из 50 комбинаций изучаемых в условиях защищенного грунта в Московской области (за 2 года) гибридные растения были получены с 18 комбинаций, процент гибридизации составлял от 1 до 34% (табл. 2). В среднем процент гибридности по методу опыления с помощью мух в условиях защищенного грунта в Московской области – 8%.

За три года исследований (с 2021 – 2023) было получено и оценено 529 гибридных растений, для использования в дальнейшей селекции из них было отобрано 150 растений различных сортотипов и форм (рис. 2 и 3). Оценка гибридных растений проводилась по основных морфологическим и хозяйственно ценным признакам (строение розетки листьев, размер розетки, ширина и высота листовой пластинки, окраска листовой пластинки и ее интенсивность, волнистость, пузырчатость и глянцевитость листа, количество листьев, консистенция ткани листа, скороспелость, рассеченность листа, наличие гетерозиса, наличие краевого ожога и др.).

Также получен и оценен материал F 2 -F 3 , благодаря чему подтверждена гибридность предположительно гибридных растений (посредством наличия расщепления в F 2 ). Сорта Орбитал, Хризотил, Конвершн,

Рис. 2. Лист гибридного растения (в центре) от скрещивания $ Форт х 3 Орбитал Fig.2. Lettuce leaf of a hybrid plan (in the center) from crossing $ Fort x 3 Orbital

Рис.3.Лист гибридного растения (в центре) от скрещивания ♀ Экзам х ♂ Кейси

Fig.3.Lettuce leafofa hybrid plant (in the center)from crossing ♀ Exam x ♂ Casey

Таблица 1. Результаты межсортовых скрещиваний салата двумя методами ручной гибридизации в условиях Московской области защищенного грунта (2022-2023 гг.)

Table 1. The results of intersort crossings of lettuce by two methods of manual hybridization in the conditions of the Moscow region of protected soil (2022-2023)

	2022			2023
Комбинация	Завязавшихся семян, шт	Гибридных растений, шт	% гибридизации	Завязавшихся семян, шт	Гибридных растений, шт	% гибридизации

Метод однократного смывания пыльцы (wash)

♀Хризолит х ♂Нефрит (к)	93	10	11	97	23	24
♀Кейси х ♂Орбитал	36	10	28	103	2	2
♀Кармези х ♂Кредо	27	2	7	134	0	0
♀Кармези х♂ Экзам	52	5	10	28	17	61
♀Цезарь х ♂Грейс	27	13	56	84	37	44
♀Кредо х ♂Грейс	129	11	9	115	24	21
♀Форт х ♂Орбитал	36	2	6	112	0	0
♀Сатин х ♂Кейси	113	27	24	86	70	81
♀Конвершн х ♂Сатин	56	0	0	69	4	58

Метод Clip and wash

♀Хризолит х ♂Нефрит (к)				35	35	100
♀Кейси х ♂Сатин				45	45	100
♀Хризолит х ♂Сатин				19	19	100
♀Экзам х ♂Кейси				15	15	100
♀Хризолит х♂ Конвершн				33	32	97
♀Кейси х ♂Бинекс				29	29	100
♀Бинекс х ♂Кейси				26	24	92
♀Экзам х ♂Хризолит				75	73	97

Таблица 2. Результаты межсортовых скрещиваний салата с использованием мух (Lucilia caesar) в качестве насекомых опылителей в условиях открытого и защищенного грунта (Московская область и Краснодарский край, 2022-2023 годы)

Table 2. Results of intersort crossings of lettuce using flies (Lucilia caesar) as pollinating insects in open and protected ground conditions (Moscow

Region and Krasnodar Territory, 2022-2023)

Комбинация	2021		2022
	Гибридных растений, шт	% гибридизации	Гибридных растений, шт	% гибридизации

Краснодарский край, открытый грунт

♀Хризолит х ♂Нефрит (к)	4	9	6	3
♀Грейс х ♂Лимпопо	5	14	36	76
♀Цезарь х ♂Нефрит	0	0	27	18
♀Лимпопо х ♂Кредо	18	20	2	1
♀Цезарь х ♂Гренадин	25	12	0	0
♀Хризолит х ♂Кредо	46	54	17	24
♀Кредо х ♂Туска	0	0	11	8
♀Квинтус х ♂Меркурий	13	7	5	14

Московская область, защищенный грунт

♀Хризолит х ♂Нефрит (к)	10	12	2	4
♀Лимпопо х ♂Грейс	0	0	2	1
♀Лимпопо х ♂Кредо	19	11	2	1
♀Нефрит х ♂Кредо	3	5	1	3
♀Грейс х ♂Нефрит	23	12	12	6
♀Нефрит х ♂Грейс	27	6	0	0
♀Грейс х ♂Хризолит	56	34	8	15
♀Хризолит х ♂Кредо	0	0	24	30

Кредо и Экзам отмечены как доноры хозяйственно ценных признаков (интенсивная антоциановая окраска листа, высокая степень глянцевитости, сильная волнистость края листа, раннеспелость (формирование товарной зелени на 28 -30 сутки от посева), большое количество листьев.

Выводы

По итогам оценки эффективности способов гибридизации салата-латука установлено, что при методе гибри- дизации «Clip and Wash» достигается максимальный процент гибридизации (92-100%) при меньших трудозатратах в проведении кастрации и опылении. Гибридизация с использованием мух ( Lucilia caesar ) в качестве насекомых опылителей менее эффективна и более трудозатратна, однако есть возможность благодаря этому методу проводить опыление значительно большего количества соцветий. Гибридизация салата-латука может успешно применяться в селекционной работе для получения разнообразного исходного материала.

В результате использования трех методов гибридизации от межсортовых скрещиваний получены и отобраны гибридные растения, а также растения поколений F2-F3 и установлены доноры хозяйственно ценных признаков, таких как интенсивная антоциано- вая окраска листа, высокая степень глянцевитости, сильная волнистость края листа, скороспелость, количество листьев, размер розетки листьев, размер листовой пластинки (Орбитал, Хризолит, Конвершн, Кредо, Гоген и др.).

Об авторе:

Мария Вячеславовна Ковальчук – научный сотрудник

ООО "НИИ селекции овощных культур", аспирант кафедры Ботаники, селекции и семеноводства садовых растений РГАУ-МСХА им.К.А.Тимирязева, автор для переписки, , SPIN-код: 4683-6840,

Mariya V. Kovalchuk – Researcher LLC "Research Institute of Vegetable Breeding", PhD-student, Department Botany,

SPIN-code: 4683-6840,

ISSN 2618-7132 (Online) Овощи России №5 2024      [ 11 ] Vegetable crops of Russia №5 2024 ISSN 2072-9146 (Print)