ПРИМЕНЕНИЕ КЛЕТОЧНОЙ ИНЖЕНЕРИИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ

СОВРЕМЕННЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СЕЛЕКЦИИ И СЕМЕНОВОДСТВА КАПУСТНЫХ КУЛЬТУР
УДК 635.342:581.143.6
ПРИМЕНЕНИЕ
КЛЕТОЧНОЙ
ИНЖЕНЕРИИ
ДЛЯ СОЗДАНИЯ
КОНСТАНТНОГО ИСХОДНОГО
СЕЛЕКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА
КАПУСТЫ БЕЛОКОЧАННОЙ СОРТА
НАДЗЕЯ И ЦМСОБРАЗЦОВ
Якимович А.В. – кандидат биол. наук, зав. лаб. капустных овощных культур
Лицкевич Е.И. – аспирант
Забара Ю.М. – доктор с.х. наук, главный научный сотрудник
Павлова И.В. – кандидат биол. наук, научн. сотр.
РУП «Институт овощеводства», Республика Беларусь
220028, г. Минск, ул. Маяковского, 127/1
Email: hakuroshya@yahoo.com
Культивированием пыльников получены андрогенные растения капусты белокочанной
сорта Надзея и ЦМСобразцов. Проведен цитологический анализ плоидности регенеран
тов и удвоенных гаплоидов на их основе, полученных колхицинированием пазушных ме
ристем. На основе андрогенных удвоенных гаплоидов капусты белокочанной изучавшихся
генотипов выращены семенные растения.
Ключевые слова: капуста белокочанная, культивирование пыльников, андрогенез, гаплоиды
Введение
ускорения селекционного процесса ка
для получения константных гомозигот
настоящее время в Республике
В
пусты в Беларуси необходимо привле
ных линий для производства гибрид
Беларусь под капустой белоко
кать дополнительные современные
ных семян. Для многих видов рода
чанной занято около 17 тыс. га, из них
методы получения исходного материа
Brassica разработаны различные мето
1,82,0 тыс. га ежегодно выращивается
ла. Одним из таких методов является
дики для культуры пыльников и микро
в сельскохозяйственных предприятиях
создание удвоенных гаплоидов, позво
спор. В связи с этим в РУП «Институт
и фермерских хозяйствах. Остальные
ляющий ускорить получение генетиче
овощеводства» НПЦ по картофелевод
посадки находятся на приусадебных и
ски стабильных линий, облегчающий
ству, овощеводству и плодоводству
дачных участках граждан. В Государ
поиск редких признаков, контролируе
НАН Беларуси в сотрудничестве с ка
ственном реестре сортов и древесно
мых рецессивными генами, и сущест
федрой генетики биологического фа
кустарниковых пород Республики Бе
венного повышающий эффективность
культета БГУ проводится работа по со
ларусь доля отечественных сортов и
селекционного процесса [1, 2].
зданию удвоенных гаплоидов овощных
гибридов капусты составляет пример
Гаплоиды и удвоенные гаплоиды,
культур: капусты белокочанной, тома
но десятую часть сортимента, и боль
полученные у видов рода Brassica в
та, моркови столовой [3] и внедрение
шинство регистрируемых наименова
культуре пыльников или изолирован
полученных результатов в селекцион
ний представлено гибридами F1. Для
ных микроспор, служат материалом
ный процесс.
научнопрактический
журнал
[ 15 ]
овощи
россии
№ 3 (20) 2013
СОВРЕМЕННЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СЕЛЕКЦИИ И СЕМЕНОВОДСТВА КАПУСТНЫХ КУЛЬТУР
Объекты и
тельной влажности воздуха 90% и
разцов с ЦМС. При создании удвоен
методы исследований
16часовом
После
ных гаплоидв обработкой пазушных
В
использовали
корнеобразования растениярегене
меристем колхицином наблюдалось
эксперименте
растения
капусты
фотопериоде.
белокочанной
ранты адаптировали к почвенным ус
образование миксоплоидных химер
среднепозднего сорта отечествен
ловиям и высаживали в закрытый
ных растений с различным или крат
ной селекции Надзея и два образца
грунт для получения маточных расте
ным 9 числом хромосом. В процессе
капусты с цитоплазматической муж
ний. Выращенные маточные расте
культивирования, после черенкова
ской стерильностью (ЦМС). Сорт ка
ния весеннего срока высадки дости
ния побега и роста клонов наблюда
пусты Надзея получен методом гиб
гали фазы полного формирования
ли развитие различных генотипов
ридизации от свободного переопы
кочана в сроки, соответствующие
пробирочных растений, 50100% из
ления голландских образцов Краут
группе спелости исходного образца,
которых отбраковывали. Таким обра
кайзер и Краутман с последующим
маточники июньского срока высадки
зом происходило создание не хи
индивидуальносемейственным от
формировали штеклинги – недораз
мерных растений. Перед использо
бором. Сорт урожайный (7080 т/га).
витые растения, которые убирали
ванием для адаптации проводили
По сравнению с сортами Белорусс
целиком с корнями. Маточные расте
дополнительный
кая 85 и Русиновка более устойчив к
ния хранили в специальном хранили
анализ и отбирали растения с дипло
слизистому и сосудистому бактерио
ще, оборудованном активной венти
идным набором хромосом.
зам. Сорт предназначен для потреб
ляцией,
корнями
В результате экспериментов по
ления в свежем виде, квашения и
внутрь. Температура хранения со
адаптации высаженных растений ус
хранения в хранилищах с регулируе
ставляла +1…1,5 °C при относитель
тановлено, что все предлагаемые в
мым температурновлажностным ре
ной влажности воздуха 9095%. В пе
методической литературе способы
жимом до февралямарта. Оба об
риод хранения удаляли подгнившие
[6, 7, 8] являются приемлемыми, од
разца капусты с ЦМС характеризуют
листья. За полтора месяца до посад
нако в данном эксперименте облада
ся дегенерацией пыльников на на
ки температуру воздуха в хранилище
ют различной эффективностью. На
чальных этапах развития цветка.
повышали до +4…5 °C для ускорения
первых этапах привыкания растений
Растениядонорны
клеток
в
контейнерах
цитологический
для
яровизации и индукции цветоносных
к новому воздушному режиму «от
культивирования in vitro выращивали
побегов. За 34 недели до высадки в
крывание крышек в пробирках» было
из штеклингов, полученных осенью
грунт вырезали семенные кочерыги,
сходно по результатам при «пере
2011 года, в лабораторных условиях.
сохраняя верхушечную почку, и вы
садке растений в агроперлит». При
В качестве экспланта использовали
саживали их в пленочную необогре
переносе пробирочных растений в
пыльники. Нераскрывшиеся бутоны
ваемую теплицу для получения се
почву наблюдали гибель до 100 %
стерилизовали в 1% растворе гипо
мян.
растений от почвенных инфекций,
хлорита натрия в течение 10 мин, а
Цитологический анализ проводи
несмотря на то, что после извлече
затем промывали в дистиллирован
ли подсчетом хромосом в митотиче
ния из пробирок растения обрабаты
ной воде. Из бутонов в асептических
ских клетках корневого чехлика у
вали раствором фунгицида (фунда
условиях выделяли пыльники. Экс
пробирочных растений. Окрашива
зол, 1 г/л). Растения, помещенные в
планты переносили на питательную
ние хромосом проводили согласно
агроперлит, практически не подвер
среду, содержащую БАП и НУК в кон
методу Feulgen [5].
гались атакам инфекций, однако
центрации 4 мг/л [4]. Появившиеся
после 710 суток их необходимо бы
первичные побеги доращивали на
Результаты и их обсуждение
ло переместить в почвенный суб
питательной среде с добавлением
В ходе эксперимента в течение 1
страт, где наблюдалось начало роста
цитокининов. Побеги высотой более
1,5 мес. культивирования пыльников
побега. Растения регулярно полива
2 см разделяли на междоузлия. Тка
получены растениярегенеранты ка
ли, проводили профилактические
ни междоузлия надрезали, чтобы
пусты белокочанной сорта Надзея и
обработки инсектицидом (актара, 1
обеспечить доступ 0,05% раствора
сортообразцов с ЦМС. Частота полу
г/л) и фунгицидом (квадрис, 100
колхицина по 0,5 мл/междоузлие в
чения
мл/л) [9].
течение 24 ч для индукции полиплои
1:1020/эксперимент пыльников в
В 2012 году наблюдали рост и раз
дизации и получения удвоенных гап
зависимости от генотипа растения. В
витие кочанов у клонов андрогенных
лоидов. Затем междоузлия переса
ходе культивирования in vitro первич
растений исследуемых генотипов.
живали на среду для индукции кор
ных регенерантов определяли уро
Внутри клона растения были практи
необразования. Пробирки с расти
вень их плоидности. В результате от
чески идентичными. Каждый генотип
тельным материалом инкубировали
обраны гаплоидные (n=9) андроген
сохранял основные хозяйственные
при температуре 23…25°C, относи
ные регенеранты сорта Надзея и об
свойства исходного сорта (образца).
научнопрактический
журнал
регенерантов
[ 16 ]
составляла
овощи
россии
№ 3 (20) 2013
СОВРЕМЕННЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СЕЛЕКЦИИ И СЕМЕНОВОДСТВА КАПУСТНЫХ КУЛЬТУР
h=153 см
Как показано на рисунке, сохранив
шиеся андрогенные растения капусты
h=150 см
белокочанной в генеративной фазе
развития различались по морфологи
ческим параметрам: высоте, количес
тву генеративных побегов, размеру,
форме, окраске цветка, количеству
пыльцы, что позволяло отобрать ис
ходные растения, селекционноцен
ные для семеноводства культуры.
Аналогичные эксперименты про
h=120 см
ведены с использованием модель
ных андрогенных растений на основе
исходных образцов с ЦМС, которые в
генеративной фазе характеризова
лись стерильностью за счет дегене
рации пыльников. Однако среди них
выявлен образец, сформировавший
частично развитые пыльники.
Выводы
В ходе научных экспериментов по
лучены андрогенные растения капусты
белокочанной на основе генотипов
сорта Надзея и двух образцов с ЦМС.
Морфологические отличия между рас
тениями андрогенного клона можно
установить на второй год вегетации
при их переходе к генеративной фазе
развития.
Применение технологии удвоенных
гаплоидов для капусты белокочанной
при соблюдении двухлетнего цикла
развития растений позволяет получить
семена андрогенных растений на тре
тий год после начала эксперимента.
a
b
c
Рис. 1. Генеративная фаза роста развития андрогенных растений капусты белокочанной
сорта Надзея, 2013 год.
Вверху – общий вид растения, внизу – цветок, a – образец BcH2x1, b – BcH2x2, c – BcH2x3.
Литература
1. Ницше, В. Гаплоиды в селекции растений / В. Ницше,
Г. Венцель. – Москва: Колос, 1980. – 127 с.
2. Поляков, А.В. Получение регенерантов овощных куль
тур и их размножение in vitro: методические рекоменда
ции / А.В. Поляков. – Москва, 2005. 12 с.
3. Семашко, Т.В. Культура ткани капусты белокочанной
(Brassica oleraceae ssp. Capitata L.) в селекции на гетеро
зис / Т.В. Семашко // Сельскохозяйственная биотехноло
гия: материалы международной научнопрактической
конференции, Горки, 1417 декабря 1998 г. / Бел. сель
скохозяйственная академия; колл. авторов. – Горки,
1998. – С. 152154.
4. Лицкевич, Е.И. Оптимизация процесса культивирова
ния in vitro коллекции овощных культур для получения
гаплоидных растений / Е.И. Лицкевич, И.В. Грибовская,
И.В. Павлова // Сб. науч. тр. / РУП «Институт овощевод
ства». – Минск, 2011. – Том 19. – С. 97103.
5. Battaglia, E. Conservazione in frigorifero dei preparati
temporanei lutati, di materiale colorato secondo il metodo
научнопрактический
журнал
Feulgen / E. Battaglia // Caryologia. – 1957. – Vol. 10. – P.
159160.
6. Бунин, М.С. Использование биотехнологических мето
дов для получения исходного селекционного материала
капусты / М.С. Бунин, Н.А. Шмыкова; под ред. М.С. Буни
на. – М.: ФГНУ Росинформагротех, 2004. – 44 с.
7. Марьяхина, И.Я. Методические указания по размноже
нию кочанной капусты в культуре тканей для использова
ния в селекции / И.Я. Марьяхина. – Москва, 1985. – 22 с.
8. Поляков, А.В. Методические рекомендации по получе
нию трансгенных растений капусты белокочанной, устой
чивых к фитопатогенам (на примере введения гена mf3) /
А.В. Поляков, О.Ф. Шарафова, С.А. Зонтикова. – Москва,
2009. – 35 c.
9. Лицкевич, Е.И. Методика клонального микроразмно
жения селекционных линий капусты белокочанной
(Brassica oleracea var. capitata) / Е.И. Лицкевич, А.В. Яки
мович, И.В. Грибовская, И.В. Павлова // Сб. науч. тр. /
РУП «Институт овощеводства». – Минск, 2012. – Том 20. –
С. 132139.
[ 17 ]
овощи
россии
№ 3 (20) 2013