Способ идентификации генотипа по фенотипу фотопериодической реакции пшениц, преимущественно при селекции на скороспелость, продуктивность и устойчивость к неблагоприятным факторам среды

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к селекции пшеницы. Цель изобретения - повышение точности идентификации генотипа. Исходные сорта выращивают при контрастных фотопериодических режимах для твердой пшеницы 11-13-часовое и 19-21-часовое ежесуточное освещение, а для мягкой - 11-13-часовое и 22-24-часовое освещение. Раздельно регистрируют возраст растений для фаз посев-трубкование и трубкование-колошение. Для скрещивания используют растения, максимально различающиеся между собой по возрасту для каждой фазы онтогенеза, а регистрацию возраста растений в гибридных поколениях проводят также раздельно. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s А 01 Н 1/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ о, о

С) (Ь

Од:

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4723950/13 (22) 20.06.89 (46) 07,07.91. Бюл. М 25

- (71) Агрофизический научно-исследовательский институт (72) Г.A.Màêàðoaà, Б.СЛЛошков, F.È.Åðìàков и Т.":,.Иванова (53) 63,."..»21 (088,8) (56) Стельмах А.Ф., Кучеров В.А. Различия генетической природы фотонейтральности некоторых озимых пшениц.— В сб.: Биологические и агротехнические основы выращивания зерчовых и зернобобовых культур на юге Украины. Одесса, 1986, с, 11-14. (54) СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ГЕНОТИПА ПО ФЕНОТИПУ ФОТОПЕРИОДИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ ПШЕНИЦ

ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ПРИ СЕЛЕКЦИИ НА

СКОРОСПЕЛОСТЬ, ПРОДУКТИВНОСТЬ И

Изобретение относится к сельскому хозяйству и биологии, в частности к селекции растений, и может быть использовано для выведения в регулируемых условиях, с использованием вегетационно-климатических установок, сортов пшениц с различной скороспелостью, продуктивностью и устойчивостью, Целью изобретения является повышение точности идентификации генотипа фотопериодической реакции и повышение эффективности селекции.

Пример 1. Ряд сортов твердой пшеницы выращивают при 12- и 20-часовом освещении в вегетационно-климатических установках. Регистрируют время наступления онтогенетических фаз трубкования и колошения пшеницы и на основании этих Ы 1660635 А1

УСТОЙЧИВОСТЬ К НЕБЛАГОПРИЯТНЫМ

ФАКТОРАМ СРЕДЫ (57) Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к селекции пшеницы, Цель изобретения — повышение точности идентификации генотипа. Исходные сорта выращивают при контрастных фотопериодических режимах для твердой пшеницы

11-13-часовое и 19-21-часовое ежесуточное освещение. а для мягкой — 11 — 13-часовое и

22-24-часовое освещение, Раздельно регистрируют возраст растений для фаз посев— трубкование и трубкование — колошение. .Для скрещивания используют растения, максимально различающиеся, между собой по возрасту для каждой фазы онтогенеза, а регистрацию возраста растений в гибридных поколениях проводят также раздельно, 1 з.п. ф-лы, 1 табл. данных определяют продолжительность периодов посев-трубкование и трубкованиеколошение. Полученные результаты служат основой подбора исходных родительских пар для скрещивания, проведения гибридологического анализа, идентификации генотипов и выведения селекционноценных линий пшеницы.

Для выведения ультраскороспелой линии отбирают сорта, отвечающие следующим требованиям: раннее колошение на длинном дне; наименьшая задержка колошения на коротком дне по сравнению с длинным днем; различная структура задержки колошения на коротком дне по периодам онтогенеза посев-трубкование и трубкование"колошение, Этим требованиям соответствуют, например. сорта Светлана и

1660635

-56324, Их используют в качестве исход нь|х для гибридизации и дальнейшей работы. Гибридные растения выращивают при

12-часовом фотопериоде, Учитывают в Е1 и

Fz продолжительность периодов посевтрубкование и трубкование-колошение для каждого растения индивидуально (см, абл.1.

При анализе экспериментальных данных по

F2 группируют растения по классам в зависимости от продолжительности периодов онтогенеза, в сравнении с родительскими сортами, Для каждого анализируемого пе,риода онтогенеза экспериментальные дан, ные по гибридной популяции разделяют на три класса, из которых два класса укладываются в амплитуду варьирования одного !, из родителей и один класс характеризует ся параметрами, промежуточными между родительскими сортами, Согласно числу возможных при этом сочетаний выделяют 9 фенотипических классов фотопериодической реакции с количественным соотчошением, соответствующим теоретическому распределению 4;2;2:2:2:1:1:1 1. Возможность столь дробной классификации гибридной популя ции обусловила идентификацию генотипов, .H8 только родительсКих сортов и одного рецессивного класса, но и остальных восьми классов гибридной популяции.

При составлении детализированной формулы генотипа фотопериодической реакции пользуются следующими символами:для генов фотопериодической реакции периода онтогенеза посев-трубкование Ppds<, для генов фотопериодической реакции периода трубкование-колошение Ppdhd. Поскольку разрешающие возможности способа позволяют выявить множественно-аллельное состояние генов фотопериодической реакции, для обозначения аллельного состояния генов пользуются цифровыми индексами: Ppdst, Ppds<, Ppdsg и т,д, При

1 идентификации генотипа предлагаемым способом обнаружено явление неоднозначности доминантно-рецессивных отношений одного и того же аллеля в разных комбинациях скрещивания, В связи с этим при обозначении доминантно-рецессивных отношений прописными и строчными буквами имеются в виду лишь конкретные комбинации сортов. Один и тот же аллель, например Ppdhd, обозначен прописными буквами, если партнер по скрещиванию имеет более слабый соответствующий аллель, или строчными буквами ppdhd в ком2 бинации с более сильным соответствующим аллелем.

В результате проведенного гибридологического анализа установлено, что каждый иэ периодов онтогенеза посев-трубкование и трубкование-колошение детерминирован у исследованных сортов твердой пшеницы одной парой аллелей, и выявлены генотипы исходных сортов и всех классов расщепления.

В Ез проводят проверку корректности идентификации генотипов на материале потомств гибридов Ег различных классов.

Совпадение фактически наблюдающегося и теоретически рассчитанного по идентифицированным генотипам расщепления

10 составляет в Ез 94 . Высокая степень корректности идентификации генотипов обусловила воэможность программирования результатов дальнейшей селекции. В частдоначал ьн иком ультраскороспелой т ра н сгрессивной линии твердой пшеницы.

Средний возраст колошения полученной от этого растения линии 42,9 + 0,9 сут, что опережает более скороспелого родителя на

19 сут, Повышение скороспелости во многих ситуациях, таких, как засуха, заморозки и т.д„позволяет "уйти" от вредных воздействий. Благодаря этому повышение скороспелости селектируемых сортов является одним из основных способов решения проблемы получения урожая в неблагоприятных погодных условиях.

Пример 2. При программировании создания линии с повышенной продуктивностью, без существенного снижения скороспелости, в качестве исходных отбирают сорта, различающиеся не только по фенотипу фотопериодической реакции, но и по структурным элементам продуктивности, например сорта твердой пшеницы Светлана и Тибетка. Этапы дальнейшей работы вплоть до идентификации генотипа соответ50 ствуют примеру 1, Для создания планируемой линии в гибридной популяции Fz отбирают растение с идентифицированным генотипом Ppdst

Ppds< ppdhd gpdhd . ПЛЕйстрОПНЫй ЭффЕКт

1 4 4

55 аллеля ppdhd связан с формированием и наливом зерна.

Полученная из числа растений данного класса линия при 12-часовом дне к моменту созревания опережает позднеспелого родителя на 2 нед„запаздывает по сравнению ности, стало очевидным, что класс гибридной популяции F2 с генотипом Ppds< Ppdst

1 I

Ppdhd Ppdhd является константной трансгрессивной по скороспелости формой и

20 может служить источником получения ультраскороспелой линии пшеницы, Растение иэ популяции Е, отнесенное к этому классу, с длительностью периода трубкованиеколошение 20 сут и колосящееся на

25 12-часовом.дне в возрасте 44 сут служит ро1660635 со скороспелым сортом на 1 нед, и превышает по продуктивности более урожайного родителя на 1,6 г зерна с растения при массе зерна с растений 8,8 r.

Пример 3; Для выведения линии с повышенной устойчивостью к полеганию исходные сорта мягкой пшеницы Ленинградка и образец местной низкорослой пшеницы индийского происхождения вйращивают при 12- и 24-часовом ежесуточном освещении. В этих условиях выявляют степень фотопериодической отзывчивости: сильную у сорта Ленинградка и слабую у индийской пшеницы. Дальнейшие этапы работы вплоть до гибридологического анализа соответствуют примеру 1, По результатам гибридологического анализа идентифицируют генотипы фотопериодической реакции, различающиеся у данных сортов по трем генам: двум генам

Ppd>< и одному гену Ppdgg, С учетом идентифицированных генотипов отбирают в Гг растения, явившиеся родоначальниками линий, различающихся по скороспелости и по сочета-. lo других хозяйственно-ценных признаков исходных сортов. 8 качестве родоначальника линии, ориентированной на культивирование в Ленинградской области, выбирают растение с генотипом фотопериодической реакции, унаследовавшим от сорта Ленинградка один из генов Ppd>< и ген Ррбьд, а от индийского образца — второй ген Рро ь На основе этого растения выводят линию, опережающую по развитию сорт Ленинградка на 5 сут, более устойчивую к полеганию за счет укорочения соломины на 10 см, более продуктивную за счет повышения массы

1000 зерен и более устойчивую к почвенной засухе эа счет развития мощной корневой системы.

Повышение точности идентификации генотипа фотопериодической реакции пшеницы предлагаемым способом, по сравнению с известным, обеспечивается за счет детализации формулы генотипа применительно к периодам посев-трубкование и трубкование-колошение и за счет определения аллельного состояния гейов при их множественно-аллельной форме. Показателем точности идентификации генотипа предлагаемым способом является впервые открывшаяся воэможность идентификации генотипов всех девяти теоретически ожидаемых, при дигенном контроле признака, 15

20 дарных сроков селекционного процесса за счет проведения ряда этапов селекции в регулируемых условиях, 25

40

5

55 классов расщепления. Достигнутую таким образом точность идентификации генотипа характеризует также фактическая 94 ная корректность прогноза получения гомозиготного или гетерозиготного Ао фотопериодической реакции потомства при отборе в расщепляющихся гибридных поколениях. Это позволяет резко сократить количество закладываемых селекционных линий и объем гибридных популяций, являющихся источниками селекционных отборов. Количество растений в гибридных популяциях Fz, из числа которых отобраны родоначальники линий в приведенных примерах, составляет для твердой пшеницы

60, а для мягкой пшеницы 100 растений.

Повышение эффективности селекции предлагаемым способом достигается также вследствие двукратного сокращения каленФормула изобретения

1. Способ идентификации генотипа по фенотипу фотопериодической реакции пшениц, преимущественно при селекции на скороспелость, продуктивность и устойчивость к неблагоприятным факторам среды, включающий выращивание и скрещивание исходных сортов, последующее выращивание гибридных растений в условиях короткого дня, регистрацию возраста растений при наступлении анализируемой фазы и идентификацию генотипа по ее результатам в F2, отличающийся тем, что, с целью повышения точности идентификации генотипа, исходные сорта выращивают при контрастных фотопериодических режимах, раздельно регистрируют периоды посев-трубкование и трубкование-колошение, для скрещивания используют растения, различающиеся между собой по возрасту для каждой фазы онтогенеза, а регистрацию возраста растений в гибридных поколениях проводят также раздельно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве контрастных фотопериодических режимов используют для твердой пшеницы 11 — 13-часовое и 19 — 21-часовое ежесуточное освещение, а для мягкой пшеницы соответственно 11 — 13-часовое и 2224-часовое освещение.

1660635

Наблюдаеиый фенотип сор и их гибридов F> дн

Генотип, Исходные сорта и классы их гибридов Р тич при

:2:

1:1 в период онтогенеза

Трубно- Посев ванне- колоше

Посевтрубкованне колошение

30-34

11-20

58-62

67-81

25-28

54-61

Светлана

К-56324

Класс Fg Светлана х х K-56324

P = 0,05 — 0,10

Составитель С, Паклин

Редактор И. Шмакова Техред M.M13ðãeíòàë Корректор Э. Лончакова

Заказ 2068,. Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.. Ужгород, ул. Гагарина 101

24-24

58"58

24-24

58-6!

23-31

51-55

32-т48

34-41

33-48

20-20

35-40

27-30

14-18

21-26

23-28

14-19

32-35

21-29

44-44

93-98

51-54

72-79

44-55

74-79

50-67

66-74

54-72

2

3

14

21

3,75

3,75

3,75

3,75

7,50

7,50

7,50

7,50 !

5,00

Рра PpdÄ

Рра4у4 Ррай г

Ppds+ Ррау!

Ррай Ррай

Ppd), Рра1

Ррар ppdst.

Ррам ppdte

Рра» ppd !

Ррф рра рра4а рф»

Ppd4 d Ppd4d

РРМ РраМ

Рра4< РраЯ

Рра4 Ррааз

wfhdP

РМг РР4г

Ppd,"4 ррах

Ppd& Ppd ь|

Ррф PP44:

Рррр й