Я.Н. Демурин, А.А. Пихтярѐва, О.М. Борисенко
реклама
ISSN 0202-5493.МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып.1 (150), 2012 ________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ Я.Н. Демурин, доктор биологических наук, профессор А.А. Пихтярѐва, кандидат биологических наук О.М. Борисенко, кандидат биологических наук ГНУ ВНИИМК Россельхозакадемии Россия, 350038, г. Краснодар, ул. Филатова, д. 17 тел. (861) 274-55-94 e-mail: [email protected] ГАМЕТОЦИДНЫЙ ЭФФЕКТ ИМИДАЗОЛИНОНОВ У ГЕРБИЦИДОУСТОЙЧИВОГО ПОДСОЛНЕЧНИКА Ключевые слова: мужская стерильность, мутация, гетерозигота, возвратные скрещивания УДК 633.854.78:575 В селекционной практике часто возникает необходимость передачи полезных генов от донора, обладающего селекционно-ценным признаком, к элитным линиям. Для этого используют систему возвратных (насыщающих) скрещиваний, в которой на каждом поколении беккроссов следует отбирать гетерозиготные растения и скрещивать их с рекуррентным родителем [1]. При этом для надежной гибридизации растений требуется предварительное получение материнских, т.е. мужски стерильных, но женски фертильных организмов, дающих гибридные семена при опылении пыльцой другого растения и не обладающих автофертильностью. Одно из первых описаний надѐжного способа получения материнских растений на основе ручной кастрации у культурного подсолнечника, являющегося однодомным растением с двуполыми протерандрическими трубчатыми цветками в корзинке, содержится в основополагающей работе Ф.А. Сацыперова [2]. Процедура заключается в том, что пыльники каждого цветка удаляются пинцетом в первый день его цветения с 6 до 8 часов утра с последующим нанесением пыльцы отцовского растения на рыльца пестиков кастрированных цветков. Возможно также использование метода химической кастрации, согласно которому растения индивидуально опрыскивают водным раствором гиббереллина в фазе розетки, т.е. во время закладки генеративных органов корзинки при 6-8 парах листьев [3]. Полученные результаты в поиске эффективных гаметоцидов, однако указывают на сложность создания материнских растений с полной мужской стерильностью при отсутствии снижения женской фертильности обработанных растений [4]. В последние годы в селекции подсолнечника был достигнут существенный прогресс в создании имидазолиноноустойчивых растений. В частности, от дикорастущего вида культурному подсолнечнику передан полудоминантный ген устойчивости Imr [5]. Проведѐнные нами исследования также подтвердили неполное доминирование этого гена [6], которое вызывает снижение жизнеспособности гетерозиготных растений после обработки однократной дозой гербицида, особенно при выращивании в условиях камер фитотрона [7]. Цель работы заключалась в усовершенствовании метода насыщающих скрещиваний в части получения мужски стерильных растений при создании имидазолиноноустойчивых аналогов селекционных линий подсолнечника. Материал и методы. Опыты проводили в 2010-2011 гг. на центральной экспериментальной базе ВНИИМК, г. Краснодар. В 2010 г. использовали гетерозиготные растения F1 по гену имидазолиноноустойчивости CLHA-Plus (BASF) от скрещиваний: ВК678 × BTI-M1, BTI-M1 × ВК680, BTI-M1 × ВА93, ВК508 × BTI-R1 и BTI-R1 × ВА325. В 2011 г. использовали гетерозиготные растения F1 по гену имидазолиноноустойчивости Imr от скрещиваний: ВА93 × imi-R17 и ВА93 × imi-R22. Обработка растений гербицидом ЕвроЛайтнинг проводилась с помощью ранцевого опрыскивателя в дозировке 1х (3 мл/л, 1 л/га, д.в. имазапир 15 г/л + имазамокс 33 г/л) на стадии развития 3-4 пар настоящих листьев (1-й срок), 5-6 пар (2-й срок) и 1012 пар или бутонизации (3-й срок). Результаты и обсуждение. Растения F1 всех пяти скрещиваний ВК678 × BTIM1, BTI-M1 × ВК680, BTI-M1 × ВА93, ВК508 × BTI-R1 и BTI-R1 × ВА325 показали неполное доминирование признака гербицидоустойчивости после обработки Евро-Лайтнингом в фазе бутонизации. Это выразилось прежде всего в уменьшении высоты растений, в среднем на 52 см (рис. 1). Кроме того, во время цветения было обнаружено отсутствие или резкое снижение количества пыльцы в корзинках. Измерение линейных размеров трубчатых цветков и их элементов позволило установить, наряду с редукцией пыльцы, достоверное снижение длины венчика, тычиночных нитей, пыльниковой трубки и околоплодника (табл. 1). Наиболее существенно уменьшилась длина тычиночных нитей с 4,0 до 1,4 мм, т.е. в 3 раза. Рисунок 1 – Высота гетерозиготных по гену CLHA-Plus растений подсолнечника после обработки Евро-Лайтнингом в фазе бутонизации: 1 – ВК678×BTI-M1; 2 – BTI-M1×ВК680; 3 – BTI-M1×ВА93; 4 – ВК508×BTI-R1; 5 – BTI-R1×ВА325 Таблица 1 Линейные размеры трубчатых цветков раcтений F1 (ВК508×BTI-R1) после обработки Евро-Лайтнингом в фазе бутонизации ВНИИМК, Краснодар, 2010 г. Гербицид контроль обработка Цветок 21,7 14,4 Околоплодник 8,5 5,5 Венчик 7,9 6,1 Тычиночные 4,0 1,4 нити Пыльник 5,0 3,7 Длина, мм Δ НСР05 7,3* 3,0* 1,8* 0,24 0,54 0,10 2,6* 0,18 1,3* 0,16 Примечание: Δ – разность между показателями в контроле и опыте; * – различия достоверны, р˂0,05 Аналогичная закономерность наблюдалась в 2011 г. при изучении гетерозиготных растений F1 по гену Imr в скрещиваниях ВА93 × imi-R17 и ВА93 × imi-R22 (рис. 2). При этом обработка Евро-Лайтнингом гомозиготных растений линии imi-R17 во все три срока, а также гетерозигот в 1-й и 2-й сроки не вызывала нарушений в цветении корзинок. Обработка гетерозиготных растений в фазе 3-4 и 5-6 пар листьев (1-й и 2-й сроки) несколько снизила завязываемость семян при свободном цветении, т.е. при неограниченном доступе чужой пыльцы и насекомых-опылителей, что, возможно, указывает на частичную женскую стерильность. С другой стороны, обработка Евро-Лайтнингом в фазе бутонизации (3-й срок) не только привела к отсутствию пыльцы, но и к снижению в 6 раз фертильности корзинок при их свободном цветении (табл. 2). Столь резкое уменьшение числа завязавшихся гибридных семянок может объясняться как снижением женской фертильности, так и потенциально репеллентным действием гербицида. Рисунок 2 – Второй день цветения корзинок F1 (ВА93 × imi-R22) после обработки растений Евро-Лайтнингом в фазе бутонизации: слева – контроль, справа – обработка Таблица 2 Гаметоцидный эффект Евро-Лайтнинга (1х) после обработки растений F1 в фазе бутонизации ВНИИМК, Краснодар, 2011 г. Фаза онтогенеза К (без обработки) 3-4 пара листьев 5-6 пара листьев Бутонизация НСР05 Наличие пыльцы ++ ++ + - Число семян с одной корзинки, шт. самосвободопыное цве× ЛГ26 летение ние 1592 30 1002 28 237 1258 9 26 250 0 108 228 12 85 Важно, что обработка в фазе бутонизации не даѐт возможности образовываться семенам при самоопылении под индивидуальными изоляторами, но позволяет получать гибридные семена при скрещивании, например с линией ЛГ26, в удовлетворительном для селекционно-гене- тической работы количестве – около 100 штук. Заключение. Гомозиготные по генам имидазолиноноустойчивости CLHA-Plus или Imr растения не проявляют признаков угнетения роста или развития при обработке Евро-Лайтнингом в различные фазы онтогенеза в рекомендуемой однократной дозе (3 мл/л, что соответствует 1 л/га). Отсутствие доминантных аллелей любого из этих генов приводит во всех сроках обработки к гибели растений. Гетерозиготные генотипы по обоим генам показывают неполное доминирование устойчивости, т.е. растения выживают, но проявляют частичное снижение ряда биологических признаков. Обработка гетерозиготных растений имидазолинонами в фазе закладки генеративных органов во время бутонизации (фаза звѐздочки) позволяет получать мужски стерильные особи, которые могут быть использованы в качестве материнской формы при гибридизации. В данном случае гербицид проявляет гаметоцидную активность. Список литературы 1. Бороевич, С. Принципы и методы селекции растений / С. Бороевич. – М.: Колос, 1984. – Т.1. – 138 с. 2. Сацыперов, Ф.А. Опыт скрещивания двух форм подсолнечника (Helianthus annuus L. x H. argophyllus A. Gray) / Ф.А. Сацыперов // Труды по прикладной ботанике. – Петроград, 1916. – № 9. – С. 207-247. 3. Анащенко, А.В. Мужская стерильность модификационного характера у подсолнечника / А.В. Анащенко // Сельскохозяйственная биология. – 1968. – Т. III. – № 4. – С. 544-549. 4. Федин М.А., Кузнецова Т.А., Альсинг Т.К., Воскобойник Л.К., Федоренко Т.С., Кабачник М.И., Мастрюкова Т.А., Генкина Г.К., Коган А.С. и Пискунова Е.М. Гаметоцидная композиция для подсолнечника. А.С. СССР № 1743496 публ. ISSN 0202-5493.МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып.1 (150), 2012 ________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ 30.06.92 по заявке № 3751948/15 от 20.03.84. 5. Bruniard, J.M. // Inharitance of imidazolinone-herbicide resistance in sunflower / J.M. Bruniard, J.F. Miller // Helia, 2001. – V. 24. – P. 11-16. 6. Демурин, Я.Н. Передача гена устойчивости к имидазолиноновым гербицидам в селекционный материал подсолнечника во ВНИИМК / Я.Н. Демурин, А.А. Перстенѐва // Масличные культуры: Науч.-техн. бюл. ВНИИМК. – 2007. – Вып. 2 (137). – С. 18-22. 7. Демурин, Я.Н. Способ отбора гетерозиготных имидазолиноно-устойчивых растений подсолнечника в условиях фитотрона / Я.Н. Демурин, А.А. Перстенѐва // Масличные культуры: (Науч.-техн. бюл. ВНИИМК. – 2009. – Вып. 1 (140). – С. 21-26.
