Проведен сравнительной анализ эффективности индукционных питательных сред N-6 и C-17 в культуре пыльников тритикале invitro. Обнаружена генотип-специфичная реакция пыльников на состав индукционных питательных сред. Выявлен вклад генотипа, состава питательных сред и их взаимодействия на отдельные параметры андрогенеза invitroозимого гексаплоидного тритикале.
Ключевые слова: тритикале, культура пыльников, состав питательных сред, гаплоидные растения.
Comparative analyses of the inductive medium N-6 and C-17 effectiveness on triticale anther culture were carried out. The genotype specific reaction of the anther on the medium composition was discovered. The investment of genotype, medium composition and their interaction on the several parameters of winter hexaploid triticale androgenesis in vitro was revealed.
Keywords: triticale, anther culture, medium composition, haploid plants.
Одним из узких методов традиционной селекции растений является необходимость выращивания большого числа гибридных поколений для получения гомозиготных форм, поиск и отбор среди них элитных растений для будущих сортов. Использование гаплоидов приводит к сокращению сроков селекционного процесса (в среднем на 4–5 лет) и повышает его эффективность. Массовое получение гаплоидных растений стало возможным благодаря развитию различных методов культуры тканей in vitro.
Существуют три метода получения гаплоидных растений тритикале: метод селективной элиминации хромосом, культура пыльников и культура изолированных микроспор. Известны лишь единичные факты получения гаплоидных растений тритикале методом селективной элиминации хромосом при использовании в качестве опылителя кукурузы и злаковой травы Imperata cylindrica [3, p. 150].
В условиях Поволжья метод селективной элиминации хромосом для получения гаплоидов злаков имеет ряд ограничений, связанных с влиянием высоких температур и сухости воздуха на частоту оплодотворения и формирование дифференцированных зародышей [1, с. 27]. Культура пыльников является одним из методов массового получения гаплоидных растений тритикале [2, с. 69].
Как известно, наиболее распространенными индукционными питательными средами для культивирования пыльников злаков являются N-6 и C-17, различающиеся снижением концентрации нитратного и аммонийного азота в среде С–17, а также составом витаминов.
Цель исследований — сравнить эффективность двух индукционных питательных сред N-6 и C-17 на различных этапах получения гаплоидных растений в культуре пыльников invitro. Выявить долю влияния генотипа, состава питательных сред и их взаимодействия на отдельные параметры андрогенеза invitro.
Сравнительная эффективность этих питательных сред была изучена на 7 генотипах гексаплоидного тритикале (667 — отборы из F3Л№ 15 × Корнет; 671 — отборы из F3Л№ 22 × Кентавр; 672, 673 — отборы из F3Л№ 1 × Корнет; 675 — отборы из F3Л№ 22 × АДП-2; 676, 1 — F7Водолей × АДП-2; 6 — F7Полесский × АДП-2).
В среднем по всем генотипам выход эмбриогенных пыльников на питательной среде С-17 и N-6 составил 15,5 и 18,9 % соответственно. Обнаружена генотип-специфичная реакция на состав индукционных питательных сред. У трех генотипов (№ 673, № 675, № 1) повышенная частота формирования эмбриогенных пыльников и новообразований была повышена на питательной среде N-6. В то же время преимущество питательной среды C-17 на этих этапах выявлено для гибридов № 671, № 672 и линии № 6. Наибольшую частоту формирования эмбриогенных пыльников (24,3 %) имел гибрид № 673 на питательной среде N-6. Общая частота формирования новообразований характеризующая эмбриогенную способность каждого пыльника характерна для гибрида № 675. Регенерация растений от полученных новообразований составила 1,0–23,0 % (в среднем по двум питательным средам 10,1 и 12,4 %).
В общей сложности по всем опытам получено 209 зеленых гаплоидных растений, в том числе 141 из гибридных комбинаций ранних поколений и 68 растений из расщепляющихся перспективных семей.
За годы исследований частота альбинизма в культуре пыльников тритикале составила 75,5–86,3 %, соотношение зеленых и альбиносных растений равно 1:5.
Двухфакторный дисперсионный анализ позволил выявить различную долю влияния генотипа, состава питательных сред и их взаимодействия на отдельные параметры андрогенеза invitro. Наибольший вклад на показатель индукции «эмбриогенных пыльников» и «индукции новообразований» оказал генотип (58,1 и 75,0 % соответственно). Доля влияния питательной среды была незначительной (2,1 и 3,2 %), но статистически достоверной. Влияние сочетания этих факторов составило 29,2 и 20,1 %. Для регенерации растений доля влияния генотипа и взаимодействия генотип × питательная среда была примерно одинаковой (45,5 и 51,7 %). Влияние питательной среды было статистически недостоверным. Регенерация зеленых растений обусловлена, главным образом, взаимодействием генотип × питательная среда (69,8 %).
Таким образом, проведенные исследования показали, что все изученные генотипы с различной частотой формировали гаплоидные растения в культуре пыльников. В тоже время, их ранжир по разным этапам гаплопродукции — формирование андрогенетических объектов и регенерации растений не совпадал, что свидетельствует о различном генетическом контроле этих показателей андрогенеза in vitro у тритикале.
Наши результаты подтверждают установленные ранее факты, что высокий процент альбинизма в культуре пыльников тритикале является одним из наиболее узких мест этой гаплоидной биотехнологии [2, с. 89].
После выведения из условий invitro в условия invivo выжило 186 растений, что составило 89 %. Полученные гаплоиды были колхицинированы для удвоения набора хромосом. Эффективность удвоения составила 65,1 %. В общей сложности получено 120 DH (doubled haploid)-линий, которые находятся на различных этапах размножения.
Литература:
1. Дьячук Т. И. Технологические и селекционные аспекты гаплоидии (на примере пшеницы и ячменя): автореф. дис. … д-ра. биол. наук — Саратов, 2003. — 50 с.
2. Игнатова С. А. Клеточные биотехнологии в растениеводстве, генетике и селекции растений: задачи, возможности разработки систем in vitro: [монография]. — Одесса: Астропринт, 2011. — 224 с.
3. Pratap A., Sethi G. S., Chaudhary H. K. Relative efficiency of different Gramineae genera for haploid induction in triticale and triticale x wheat hybrids through the chromosome elimination technique // Plant Breed. — 2005. — Vol.124. — P.147–153.
