Способ получения гибрида между твердой пшеницей и озимым тритикале

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИБРИДА МЕЖДУ ТВЕРДОЙ ПШЕНИЦЕЙ И ОЗИМЫМ ТРИТИКАЛЕ(71) Заявитель Республиканское унитарное предприятие Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по земледелию(72) Авторы Гриб Ольга Михайловна Гавриленко Виктор Павлович(73) Патентообладатель Республиканское унитарное предприятие Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по земледелию(56)1831270 3, 1993.1824113 1, 1993.988245, 1983. ГРИБ О.М. и др. Земледелие и селекция в Беларуси Сборник научных трудов. Вып. 42. - Минск, 2006. - С. 185192. ГРИБ О.М. и др. Актуальные проблемы агрономии и пути их решения Материалы международной научно-практической конференции. - Горки, 2005. С. 111-116.(57) Способ получения гибрида между твердой пшеницей и озимым тритикале с использованием эмбриокультуры, заключающийся в том, что проводят кастрацию колосьев материнской формы, в качестве которой используют растения второго поколения внутривидового гибрида твердой пшеницы, скрещивают их с сортом или гибридом озимого тритикале пятого поколения в качестве отцовской формы, после скрещивания извлекают из гибридных зерновок 14-дневные эмбрионы, получают 1 гибридное растение с зерновками из выращеннойна среде Р-8 эмбриокультуры, извлекают из зерновок 1 гибридного растения 14-дневные эмбрионы и получают 2 гибридное растение из выращеннойна среде Р-8 эмбриокультуры. Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности селекции зерновых культур. Твердая пшеница. имеет 28 хромосом. Геномная формула ААВВ. Вид рода 1. Тритикале -., самостоятельный род. Имеет полиплоидный. Селекция ведется с гексаплоидами - 42 хромосомы, геномная формула , и октоплоидами 56 хромосом, геномная формула . Между собой свободно не скрещиваются. Чтобы получить гибриды, необходимо применить эмбриокультуру, как при любом другом ботанически отдаленном скрещивании. Отдаленная гибридизация и полиплоидия являются важнейшими факторами формо- и видообразования в растительном мире. Известны генетические основы несовместимости при отдаленной гибридизации, в частности пшеницы с рожью, и методы ее преодоления 1. Показано, что основными причинами цитогенетической нестабильности являются 12899 1 2010.02.28 генетические системы конъюгации хромосом ядерно-плазменные взаимоотношения - эффект аллоплазмии геномная аллоциклия, приводящая к возникновению унивалентов, которых, по данным автора, еще в 7-м поколении отдаленных гибридов наблюдалось до 30 в отдельных комбинациях. Поэтому успех селекционной работы с тритикале тесно связан с решением проблемы цитогенетической нестабильности и повышенной стерильностью колоса. Известны два варианта эмбриокультуры для получения гибридных растений от отдаленной гибридизации 3. Первый реализуется через доращивание гибридного зародыша при вычленении его в определенный срок после опыления. По второму пути образование гибридных растений проходило через регенерацию соматических тканей, полученных из изолированных зародышей и из опыленных, увеличенных в размере гибридных завязей. Известна гаплоидная биотехнология пшеницы и ячменя в культуре пыльников 2,включающая, в частности, комплекс приемов для укоренения растений, состав индукционных и регенерационных питательных сред, пониженные положительные температуры культивирования эмбрионов (12 15 С), выдерживание регенерантов в воде в течение 10-12 суток, колхицинирование регенерантов для удвоения набора хромосом непосредственно после их выведения из условий. Нерешенными проблемами отдаленной гибридизации являются низкая завязываемость гибридных зерновок высокая стерильность растений 1 длительный период гомозиготации в ряду гибридных поколений. Решаемой задачей изобретения является повышение выхода отдаленных гибридов и снижение времени (поколений) на процесс гомозиготации, при этом наблюдается более высокая степень интрогрессивной изменчивости. Цель изобретения - получение новых оригинальных форм растений твердой пшеницы и тритикале. Для достижения цели проводят скрещивание исходных форм. На 14-й день извлекают завязавшиеся зерновочки из колосьев материнских растений. В стерильных условиях извлекают гибридные эмбрионы 1 и высаживают на питательную среду. В условияхэмбрионы находятся от 2 недель до 2 месяцев (в зависимости от того, насколько они развиты и дифференцированы), затем прорастают в растения, которые в виде рассады высаживают в стаканчики с почвой, а потом в сосуды для прохождения всех этапов развития и созревания зерна в условиях искусственного климата (теплица). Схематически этот процесс показан на фиг. 1. 121 эмбрион растение 1 (рассада)развитое растение 1 семена 2. На каждом этапе (указано стрелкой) имеют место потери. В первом случае и последнем потери обусловлены цитогенетическими причинами, в остальных квалификацией и опытом исследователя. Однако если эмбрионы слабо дифференцированные, малые по размеру, то из них вырастают слабые или уродливые растения, которые засыхают на любом технологическом этапе. Схема известная и повсеместно используемая для получения отдаленных гибридов. Недостатком этой схемы является низкий выход гибридных растений и длительный период (до 7 поколений) процесса гомозиготации. Низкий выход отдаленных гибридов обусловлен низким завязыванием гибридных зерновок - прогамная несовместимость и низким процентом завязываемости зерен на растениях 1, а также абортируемостью завязавшихся зерен на растениях 1, которая доходит до 50 . Предлагаемая схема повышает выход отдаленных гибридов, а полученные растения представляют большую селекционную ценность как по твердой пшенице, так и по тритикале. В качестве материнских форм используют внутривидовые гибридные популяции 2. Завязавшиеся зерновки из пшеничныхколосьев извлекают на 14-й день, а эмбрионы 1 в условияхвысаживают на питательные среды. Доращивание рассады и расте 2 12899 1 2010.02.28 ний 1 проводят аналогично с первой схемой. Завязавшиеся зерновки на растениях 1 извлекают и эмбрионы 2 высаживают на питательные среды. Доращивание рассады проводят в условиях искусственного климата, а затем рассаду в начале мая высаживают в полевые условия для прохождения остальных фаз развития вплоть до образования и созревания семян. Вторичное использованиедля эмбрионов 2, образованных на растениях 1, снимает явление абортируемости и на этом этапе повышает выход истинных гибридов между твердой пшеницей и тритикале. Вторым положительным моментом следует отметить, что уже в 3 87 семей были константными. Таким образом, гибриды 1 и 2 находятся только в вегетативном состоянии, исключается стадия зерновки. Пример конкретного выполнения Первые скрещивания, проведенные в 2000 году, дали неутешительные результаты. Сорта твердой пшеницы Воронежская 7, Кустанайская, Светлана, Оренбургская 10 опыляли образцами тритикале из селекционных питомников Г-44113 (МальваВербена) Михась, Г-4414 (ИдеяБолд), Г-4415 (Дубрава). Полученные гибридные зерновки были слаборазвитые, эмбрионы 1 слабо дифференцированные. Доращивание проводили по схеме 1, потери наблюдали на всех этапах. Полученные гибриды не представляли селекционной ценности. В следующем эксперименте в качестве материнских форм использовали линии по электрофоретическим спектрам проламиновых белков и лучшие растения гибридных популяций 2. Линии из сортов Саратовская золотистая, Кустанайская и популяции 2 Саратовская золотистаяКустанайская и ГреческаяКустанайская. Гибридные зерновки были получены только в тех случаях, где кастрировали колосья из гибридных популяций. Гибриды получали по схеме 1. На материнских колосьях было оставлено по одному некастрированному цветку ошибки. Из комбинации Саратовская золотистаяКустанайская из ошибки получена линия 59, а из комбинации ГреческаяКустанайская - 62. В третьем эксперименте в качестве материнских исходных форм использовали Л-59,Л-62 и 2 Воронежская 7 Светлана. Отдаленные гибриды получены во всех вариантах в достаточном количестве, чтобы провести эксперимент по двум технологиям. Линии 59 и 62 опыляли сортами ярового тритикале Лана и , а популяцию 2 опыляли лучшими колосьями популяции 5 тритикале. Наиболее дифференцированные и жизнеспособные эмбрионы получены из комбинации 2 (Воронежская 7 Светлана)5 тритикале. В табл. 1 представлены характеристики межродовых гибридов 1 по продуктивности колоса. Видно, что доопыление колосьев растений 1 сортами твердой пшеницыизаметно не улучшило завязываемость. Завязавшиеся зерновки на 14-15-й день извлекали и в условияхэмбрионы 2 высаживали на питательную среду в пробирки. Пробирки выдерживали от 2 недель до 2 месяцев. Проросшие растения высаживали в стаканы, а затем в поле для прохождения всех остальных фаз развития и созревания семян. Фертильность колоса у этих растений была высокой (39-55 ), фактически на уровне исходных форм твердой пшеницы. Этот процесс показан на фиг. 2. 1 Р 21 эмбрион растение 1 (рассада)растение 1 (цветение)2 эмбрион растение 2 (рассада)растение 2 (цветение)семена 3. В табл. 2 представлена характеристика яровых гибридов 3 константных семей по морфотипу и элементам продуктивности главного колоса. Расщепляющиеся семьи твердой пшеницы выявили изменчивость признаков морфотипа зерна и колоса, превышающую таковую при внутривидовых скрещиваниях. Выделены две карликовые линии с высотой 24-38 см, и более 50 линий имеют красное стекловидное зерно. В табл. 3 дана характеристика образцов 5 из контрольного питомника 2006 года, полученных (из семей таб. 2) по предлагаемой технологии. Кроме этого получен ряд линий озимого типа (22-11, 159 и др.), представляющих селекционную ценность для селекции 3 12899 1 2010.02.28 озимой твердой пшеницы. В 2009 году в селекционном процессе изучается ряд линий яровой твердой пшеницы, из них 241 и 242 широко задействованы в гибридизации. Образцы морфотипа тритикале 350, 375,390 могут претендовать на новую таксономическую единицу в роде , например на уровне разновидности 5. Таблица 1 Характеристика межродовых гибридов 1 по продуктивности колоса Число Длина Кол-во Кол-во Кол-во Комбинация скрещиваФертильность,колосьев, колоса, колосков, цветков, зерен,ния(Л-62 Лана) 3 10,6 24,6 114,0 5,0 4,4 Л-62 Лана 1 9,8 22,3 115,0 13,3 11,5 Л-62 2 (Воронежская 5 10,7 24,5 115,6 8 6,9 7 Светлана)тритикале Л-59 3 6,8 16,0 70,6 34,0 48,0 Л-62 3 6,6 15,6 66,3 33,6 51,0- первые длинные колосья были стерильные и в анализе не участвовали. Таблица 2 Характеристика яровых отдаленных гибридов в 3 комбинации 2(Воронежская 7 Светлана)тритикале по морфотипу главного колоса 12899 1 2010.02.28 Таблица 3 Характеристика образцов из контрольного питомника Высота Длина Кол-во Масса Кол-во Белок,растения, колоса, колосков,Линия Морфотип зерен, шт. 1000 зе см см шт. рен, шт. Источники информации 1. Пшеницы мира / Под ред. В.Ф. Дорофеева. - Л. Агропромиздат, 1987. - 559 с. 2. Гордей И.А. Тритикале. Генетические основы создания. - Мн. Наука и техника,1992. - 287 с. 3. Дьячук Т.И. Технологические и селекционные аспекты гаплоидии (на примере пшеницы и ячменя) автореф. дис. д-ра биол. наук. (06.01.05). Науч.-исслед. ин-т с/х ЮгоВостока РАСХН. - Саратов, 2003. - 50 с. 4. Игнатова С.А. Биотехнологические основы получения гаплоидов, отдаленных гибридов и соматических регенерантов зерновых и бобовых культур в различных системахавтореф. дис. д-ра биол. наук. (03.00.20) / Никитский ботанический сад. - Национальный центр УААН. - Ялта, 2004. - 48 с. 5. Гриб О.М., Гавриленко В.П. Получение отдаленных гибридов между твердой пшеницей и тритикале. Проблемы и пути повышения эффективности растениеводства в Беларуси. - Мн., 2007. - С. 64-65. Фиг. 1 Известная схема получения отдаленных гибридов по Игнатовой С.А. Фиг. 2 Предлагаемая схема получения отдаленных гибридов между твердой пшеницей и тритикале Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6