Способ получения диплоидных апомиктов пшеницы

 

Использование, биотехнология, сельское хозяйство, селекционно-генетические исследования, семеноводство. Сущность изобретения: срезанные колосья со зрелой пыльцой в пыльниках облучают гамма-радиацией в дозе 1200-1900 Гр при мощности дозы 0,12 Гр/с, проводят кастрацию растений того же сорта, опыляют кастрированные растения облученной пыльцой и получают семена, из которых выращивают диплоидные апомикты. 3 пр. 1 табл. Цель изобретения - ускорение и упрощение получения диплоидных апомиктов пшеницы. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения диплоидных апомиктов пшеницы, включающем облучение срезанных колосьев со зрелой пыльцой в пыльниках, кастрацию растений того же сорта, опыление облученной пыльцой кастXI О ю 00 Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

s А 01 Н 1/06, 1/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4861823/13 (22) 22,08.90 (46) 23.09.92. Бюл. N. 35 (71) Киевский медицинский институт им, акад, А.А, Богомольца (72) С,В,Андрейченко (56) Snape J.W.. Buyser J., Henry Y., Simpson

Е. А comparison of methods of haploid

production in à cross of wheat, Triticum

aestivum NZ. Pflanzenzucht, — 1986 — ч.96. ¹

4 — р. 320 — 330.

Blakeslee А., Avery А. The induction of

diploids from haploids by colchicine treatment.

Genetics. — 1939 — v, 24 — N 1 — р. 95.

Comean А., Plourde А., Andre С., Pierree

S.Т. Nadean P. Production of doubled haploid

wheat Vines by wheatxmaize hybridization.

Genome — 1988, — v, 30 — Suppl. 1. — р. 483.

Steinitz — Sears (,М., Sears Е,R.

Ultraviolet and X-ray induced chromosomal

aberrations in wheat//Genetics — 1957 — ч. 42 р. 623-630, Эфейкин А,К., Васильев В,И, Получение гаплоидов у твердых пшениц путем опыления рентгенизированной пыльцой// Труды по прикл. ботан„генет. и селекц, — 1936,—

Сер. 11. — ¹ 9. с. 36-45.

Изобретение относится к биологии, в частности к прикладной генетике, и может быть использовано в селекции и сельском хозяйстве для получения диплоидных апомиктов материнского происхождения у пшеницы с целью их дальнейшего использования в качестве исходного материала для создания высокогомозиготных, или чистых линий, а также сортовыведения.

„„. Ж„„1762814 А1 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИПЛОИДНЫХ

АПОМИКТОВ ПШЕНИЦЫ (57) Использование: биотехнология, сельское хозяйство, селекционно-генетические исследования, семеноводство, Сущность изобретения: срезанные колосья со зрелой пыльцой в пыльниках облучают гамма-радиацией в дозе 1200-1900 Гр при мощности дозы 0,12 Гр/с, проводят кастрацию растений того же сорта, опыляют кастрированные растения облученной пыльцой и получают семена, из которых выращивают диплоидные апомикты. 3 пр, 1 табл.

Цель изобретения — ускорение и упрощение получения диплоидных апомиктов пшеницы, Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения диплоидных апомиктов пшеницы, включающем облучение срезанных колосьев со зрелой пыльцой в пыльниках, кастрацию растений того же сорта, опыление облученной пыльцой каст1762814 рированных растений, сбор семян, их диплоидизацию колхицинированием и выращивание из колхицинированных семян диплоидных апомиктов, согласно изобретению, облучение проводят гамма-радиацией в диапазоне доз 1200-1900 Гр, при мощности 0,12 Гр/с и выращивание диплоидных апомиктов осуществляют непосредственно из семян, полученных после опыления облученной пыльцой.

Способ осуществляется следующим образом.

Срезают колосья пшеницы непосредственно перед началом антезиса, когда пыльники должны вот-вот раскрыться, и помещают их вмензур,ку с водой. B таком виде колосья облучают гамма-лучами Со

60 при мощности дозы 0,12 Гр/с в диапазоне доэ 1200 — 1900 Гр. При обработке пыльцы пшеницы гамма-радиацией в предлагаемом диапазоне высоких доз она становится непригодной для осуществления полноценного двойного оплодотворения, но приобретает способность индуцировать при опылении образование диплоидных апомиктных семян материнского происхождения.

Облученные колосья подвязываются вместе с мензурками к встромленным в землю палкам, и вся система вместе с предварительно кастрированными колосьями вводится под общий изолятор, но таким образом, чтобы облученные колосья были на

15 см выше кастрированных колосьев. Такое расположение обеспечит попадание облученной пыльцы на оголенные пестики реципиентных растений, Для улучшения процесса опыления проводилось периодическое раскачивание палки (дважды на день в течение первых трех дней).

Собранные семена проращивали на влажной фильтровальной бумаге в чашках

Петри при+25 С, а затем переносили в горшки с почвой. Это способствовало отбраковке слабых семян и сохранению только диплоидных апомиктов.

Способ иллюстрируется следующими примерами, Пример 1. В опылениях использовали гексаплоидную мягкую пшеницу сорта

"Днепрянка". Для облучения срезали колосья пшеницы непосредственно перед началом раскрытия пыльников и помещали в мензурки с водой, В таком виде колосья облучали гамма-лучами Со в дозе 1200 Гр при мощности дозы 0,12 Гр/с, Облученные колосья подвязывали вместе с мензурками к встромленным в землю палкам и всю систему вводили под изолятор, где уже находились предварительно кастрированные

55 колосья пшеницы этого же сорта, Кастрацию растений проводили за сутки до опыления, причем на каждом колосе оставляли по десять кастрированных цветков, Облученные колосья располагали на 15 см выше опыляемых растений. В течение первых трех дней палки с подвязанными мензурками раскачивали вручную дважды на день, После завязывания семян мензурки с облученными колосьями убирали иэ-под изолятора. Собранные семена проращивали в стерильных чашках Петри на влажной фильтровальной бумаге при +25 С. При появлении проросткоа семена сразу переносили в условия почвенной культуры.

Результаты опылений представлены в таблице.

Всего было проведено 100 опылений.

Количество образовавшихся семян в колосе варьировало в диапазоне 0 — 2, Среди собранных семян были, кроме нормальных, также щуплые и абортивные, Общая всхожесть семян составила 40, В контрольных опылениях количество семян в колосе находилось в пределах 9 — 10, причем все семена фенотипически были нормальными. В результате общая всхожесть семян здесь достигала 887. В контрольных опылениях диплоидных апомиктов получено не было, а в случае проведения опыления облученной в дозе 1200 Гр пыльцой удалось в среднем вырастить по 4 диплоидных апомикта материнского происхождения на каждые 10 опыленных колосьев, Таким образом, проведение опылений облученной в дозе 1200 Гр пыльцой кастрированных растений пшеницы того же сорта позволило прямым путем, минуя гаплоидную стадию, получить диплоидные апомикты. Прямое получение диплоидных апомиктов приводит к ускорению и упрощению всей технологии выращивания и производства дигаплоидов пшеницы, Пример 2. Для получения диплоидных апомиктов использовали мягкую яровую пшеницу сорта "Днепрянка".

Подготовку растений к опылению и последующее опыление проводили по методике, приведенной в примере 1. Для этого перед началом цветения за 1 — 2 дня до выброса пыльников иэ колосьев проводили кастрацию растений, для чего вначале на каждом колосе оставляли по 10 цветков, а остальные цветки удаляли. Из сохраненных цветков удаляли пыльники. В результате кастрации пестики становились легко доступными для восприятия находящейся в воздухе пыльцы, так как переставали экранироваться колосковыми чешуями. Кастрированные колосья моментально помещали под изоляторы, 1762814

10

15 нейшего развития

25

40

55

Для опыления выбирали колосья с пыльниками перед началом антезиса, помещали их в мензурки с водой, облучали гамма-лучами Со в дозе 1700 Гр при мощности дозы

0,12 Гр/с. После облучения мензурки вместе с облученными колосьями подвязывали к деревянным прутьям, а сами колосья с облученной пыльцой вводили под изоляторы так, чтобы они находились над кастрированными колосьями, Собранные семена проращивали в стерильных чашках Петри на влажной фильтровальной бумаге при + 25 С. Проросшие семена переносили прямо в почву для дальПри опылении облученной в дозе 1700

Гр пыльцой образовывалось в среднем по 2 семени на колос. Величина семяобразования варьировала от 0 до 4. Наблюдалось уменьшение общей абортивности семян, при этом прорастание семян достигло 53 /.

Показатель выхода диплоидных апомиктов в одном опылении достиг максимальной величины — 1,1.

Пример 3, Для получения диплоидных апомиктов использовали яровую мягкую пшеницу сорта "Днепрянка".

Подготовку растений к опылению и последующее их опыление проводили по методике, приведенной в примере 1, Срезанные колосья пшеницы данного сорта с пыльниками перед началом антезиса облучали гамма-лучами Со при мощности дозы 0,12

Гр/с в дозе 1900 Гр, Затем проводили опыление кастрированных растений этого сорта. Проращивание полученных в опылениях семян и доведение их до стадии зрелого растения проводили по методике, приведенной в примере 1.

Как видно из таблицы, облучение пыльцы в дозе 1900 Гр обусловило появление высокого уровня полноценных семян. Прорастаемость семян достигла 62 7. Пос кол ьку количество семян в одном колосе не превышало 2, то общая численность собранного семенного потомства была небольшой, приблизительно 82 семяни на 80 опылений, В результате показатель количества диплоидных апомиктов, полученных в одном опылении, достиг всего 0,6.

Таким образом, применение облученной в дозе 1900 Гр пыльцы для опыления кастрированных растений того же сорта позволило получать диплоидные апомикты пшеницы материнского происхождения с большим выходом в потомстве. но с меньшей эффективностью в опылениях, чем при дозе 1700 Гр.

Использование предлагаемого способа позволит получить специалистам-селекционерам целый ряд преимуществ по сравнению со способом-прототипом. В первую очередь — это обеспечение возможности получать диплоидные апомикты пшеницы различных видов и сортов пшеницы. Во-вторых — это значительное ускорение и уп ращение общей технологии производства диплоидных апомиктов пшеницы путем перехода от двухэтапного к прямому получению диплоидных апомиктов непосредственно в опылении, минуя гаплоидную стадию. В-третьих — это стопроцентный выход диплоидных апомиктов в выращенном потомстве, что значительно снижает трудозатраты, так как отпадает необходимость в проведении рассортировки семян и генетического (цитологического) анализа потомства. В-четвертых — это полный отказ от использования ядохимикатов, дорогостоящих реактивов и сложного оборудования в экспериментальной работе, Предлагаемый способ при сравнении его с прототипом позволяет добиться значительного уменьшения количества абортивных семян в опылениях при одновременном увеличении количества нормальных семян, имеющих партеногенетическое происхождение и обладающих высокой всхожестью, Способ гарантирует появление материнских диплоидных апомиктов в опылениях в сочетании с резким возрастанием их выхода в пересчете на одно опыление (0,4 — 1,1 против 0,05 для прототипа).

Предлагаемый способ воспроизводим, не требует от селекционеров специального обучения, может использоваться в теплицах и открытом грунте, Формула изобретения

Способ получения диплоидных апомиктов пшеницы, включающий облучение гамма-радиацией срезанных колосьев со зрелой пыльцой в пыльниках, кастрацию растений того же сорта, опыление облученной пыльцой кастрированных растений, сбор семян и выращивание из них диплоидных апомиктов, отл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью ускорения и упрощения получения диплоидных апомиктов, облучение проводят в диапазоне доз 1200 — 1900 Гр и при мощности дозы 0,12 Гр/с, выращивание диплоидных апомиктов осуществляют непосредственно из семян, полученных после опыления облученной пыльцой.

1762814

Сравнительный анализ результатов опылений пшеницы пыльцой, облученной гамма-радиацией в различных дозах для получения диплоидных апомиктов пшеницы того же сорта

Прорастае- Общее комость личество посемян, / л у ч е н н ы х семян

Доза, Гр

Спектр применимости метода

Количество опыленных колосьев

Количество диплоидных апомиктов на 1 опыление,0 (контрол ь) 1200

88

8 — 10

0 — 2

100

931

129

0,4

0 — 4

1700

53

188

0 — 2

62

1900

0,6

Способ — и ототип

2 — 9

64

205

0,05

Твердая пшеница

Редактор Н.Козлова

Заказ 3397 Тираж 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

Пределы варьирования количества семян в колосе

Соста вител ь Ю.Л ото цк ий

Техред М.Моргентал Корректор И,Шулла

Яровая мягкая пшеница сорта "Днепрянка"

Другие сорта яровой и озимой пшеницы

Твердая. пшеница