Создание исходного селекционного материала клевера лугового (trifolium pratense l.) методом полиплоидизации

Рассматривается использование метода полиплоидизации для создания тетраплоидных аналогов высокогетерозисных гибридов F, которые были сформированы при гибридизации географически отдаленных форм клевера лугового и сортов отечественной селекции Ранний 2 и ВИК 7.

Ключевые слова:клевер луговой, гибридизация, гетерозис, полиплоидия, тетраплоиды, миксоплоиды, морфо-биологические характеристики.

Application of polyploidization method for development the tetraploid analogues of hybrids with high level of heterosis has been described in the study. These hybrids were obtained by crossing of the geographically distant red clover forms and varieties Ranniy 2 and VIK 7 of domestic breeding.

Key words: red clover, hybridization, polyploidy, tetraploids, mixoploids, morphological and biological properties.

Производство высококачественных кормов на пахотных землях — один из основных факторов развития животноводства и производства наиболее ценных продовольственных ресурсов [1, с. 3]. В Нечерноземной зоне России самым доступным для любого хозяйства источником создания прочной кормовой базы, увеличения производства растительного белка являются посевы многолетних трав, в первую очередь, клевера лугового [2, с. 1]. Клевер луговой (Trifoliumpratense L.), наиболее широко используемая в отечественном травосеянии бобовая культура, богат белками, отличается высоким содержанием витаминов и каротина в листьях. Он является одной из лучших кормовых трав по зольности, способен к биологической фиксации азота из воздуха, служит лучшим предшественником для многих сельскохозяйственных культур [3, с. 3].

Одной из главных задач повышения роли клеверосеяния является создание новых сортов, сочетающих раннеспелость с высокой зимостойкостью, обладающих высокой кормовой и семенной продуктивностью. Это достигается путем эффективного использования методов селекции, в частности, полиплоидии [2, с. 7]. Полиплоидные растения имеют целый ряд преимуществ по сравнению с диплоидами, среди которых — более широкий размах изменчивости многих количественных и качественных признаков, повышенная урожайность вегетативной массы, более высокая устойчивость к заболеваниям, зимостойкость, улучшенные посевные качества за счет укрупнения семени и увеличения в них количества питательных веществ [3, с. 61; 4, с. 42]. Наиболее существенный недостаток тетраплоидных форм — пониженная семенная продуктивность.

Одним из способов решения этой проблемы является использование в гибридизации географически отдаленных форм клевера, для получения гибридов с высоким гетерозисным эффектом.

Так, в наших исследованиях для получения высокогетерозисного диплоидного материала в качестве отцовских форм были использованы дикорастущие образцы из стран южного полушария (Чили, Южная Африка, Новая Зеландия, Уругвай), северных регионов страны (Магадан, Бурятия) и образец № 226 с маркером белоцветковости соцветий, а в качестве материнских — линейный материал I₅ селекционных сортов Ранний 2 и ВИК 7. Из полученных гибридных комбинаций F₁ были отобраны лучшие образцы с высоким гетерозисным эффектом [5, с. 135-140]. Для закрепления гетерозисного эффекта отобранные лучшие гибриды были переведены на тетраплоидный уровень при помощи алкалоида колхицина (концентрация 0,4 %) методом вакуум-фильтрации [6, с. 23].

Выращенные растения С₀ поколения представляют собой соматические полиплоиды или генетические химеры с образованием миксоплоидных тканей, как в вегетативной, так и в генеративной сферах, что приводит к формированию гаплоидной и диплоидной пыльцы. Исходя из этого, отбор миксоплоидных соцветий проводили по форме и размерам пыльцевых зерен. Собранную пыльцу наносили на предметное стекло и просматривали под микроскопом при увеличении х400, отбирались только те соцветия, где пыльцевые зерна имели неправильную форму и значительно большие размеры [6, с. 24].

Отобранные тетраплоидные соцветия скрещивались между собой по вариантам для получения семенного потомства С₁ поколения. Далее были проведены исследования по отбору истинных тетраплоидных форм в С₁ поколении с использованием цитологического анализа пыльцевых зерен и морфо-биологических характеристик растений.

Полиплоидные гибриды имели хорошую лабораторную всхожесть 88-96 % и выживаемость 85-96 %. В ходе оценки в С₁ поколении было отобрано 122 тетраплоидных генотипа: из образца № 14 — 55 %, № 15 — 88 %, № 19 — 55 %, № 23 — 35 %, № 25 — 96 %.

Была проведена сравнительная оценка диплоидных и тетраплоидных форм клевера лугового по основным морфо-биологическим показателям (табл. 1).

Таблица 1

Сравнительная оценка тетраплоидных и диплоидных генотипов по морфо-биологическим показателям (СТК, 2014 г.)

Исходя из данных табл. 1, видно, что тетраплоидные генотипы превосходили свои диплоидные аналоги по следующим показателям: по площади листовой пластинки на 27-32 %, по размеру головки — на 15-20 %, по размеру цветка — на 10-25 %, по толщине стебля — на 46 %, по массе 1000 семян — на 33 %.

Таким образом, в результате отбора и гибридизации в С₁ поколении были сформированы тетраплоидные аналоги перспективных гибридов F₁, которые будут в дальнейшем оценены по основным хозяйственно-биологическим признакам в сравнении с исходными диплоидными сортами Ранний 2, ВИК 7 и наиболее продуктивным тетраплоидным сортом Марс.

Литература:

1.                  Состояние и перспективы производства кормов на полевых землях Российской Федерации / Л.С. Орсик, В.Г. Рябов, А.С. Шпаков, Ю.К. Новоселов, В.В. Рудоман. Москва: ФГНУ «Росинформагротех», 2007. 108 с.

2.                  Новоселов М.Ю. Селекция клевера лугового (Trifolium pratense L.). М., 1999. 184 с.

3.                  Навалихина Н.К. Генетические основы селекции тетраплоидного клевера красного. Киев: изд-во «Наукова Думка», 1973. 132 с.

4.                  Основные виды и сорта кормовых культур: Итоги научной деятельности Центрального селекционного центра / В.М. Косолапов, З.Ш. Шамсутдинов, Г.И. Ившин, Г.Ф. Кулешов, М.Ю. Новоселов, А.С. Новоселова и др.. М.: Наука, 2015. 545 с.

5.                  Новоселов М.Ю. Создание селекционного материала клевера лугового с высоким гетерозисным эффектом / М.Ю. Новоселов, О.А. Старшинова, О.С. Матвеева // Животноводство и кормопроизводство: теория, практика и инновация: материалы международной научно-практической конференции / Алматы: ТОО «Комплекс», 2013. С. 135-140.

6.                  Методические указания по селекции и первичному семеноводству клевера / . Москва, 2002. 72 с.