Развитие отечественного АПК является одним из приоритетных направлений для нашей страны. Поэтому надеемся, что материалы публикуемые в журнале внесут достойный вклад в успешное развитие научного поиска, повышение значимости научных разработок, подъем сельскохозяйственного производства
 д. с.-х. н., профессор А.В.Алабушев

 

№3 2010

№2 2010

№1 2010

№6 2009

№5 2009

№4 2009

№3 2009

№2 2009

№1 2009

 

 

Теоретический и научно-практический журнал ISSN 2079-8733

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОТБОРА НА ПОВЫШЕННУЮ СЕМЕННУЮ ПЛОДОВИТОСТЬ В ТЕТРАПЛОИДНЫХ ПОПУЛЯЦИЯХ КУКУРУЗЫ

Э.Б. Хатефов,
ГНУ Кабардино-Балкарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства РАСХН


  Создан, изучен и описан новый сорт кукурузного растения с тетраплоидным геномом. Сорт получен методом отбора на повышенное содержание бивалентов в мейоцитах, а также методом отбора на повышенную плодовитость початка. Обладает рядом ценных качеств по содержанию питательных веществ, холодостойкости и засухоустойчивости. Ведутся исследования по созданию тетраплоидных аналогов пищевых подвидов кукурузы.
It is created, investigated and described a new corn variety with tetraploid genome. The variety is received by a selection method on an increased content of bivalents in meiocytes and by a selection method on increased ear fruitfulness as well. It possesses a number of valuable qualities in a nutrient content, a cold constancy and a drought resistance. These are carried out investigations on creation of food corn sub varieties tetraploid analogues.

Ключевые слова: тетраплоидный геном, мейоциты, кукуруза, холодостойкость, засухоустойчивость.
Key words: tetraploid genome, meiocytes, corn, cold constancy, drought resistance.
ВВЕДЕНИЕ. Создание новых сортов и гибридов кукурузы с расширенной генетической основой           остается одной из актуальных задач современной селекции. Для достижения этой цели используются методы мутагенеза, отдаленной и близкородственной гибридизации, полиплоидии. Кукуруза с тетраплоидным (4n=40) геномом, в отличие от диплоидного (2n=20), обладает не только повышенными значениями селекционно-ценных морфо-биологических признаков, но и большей генетической емкостью. В тетраплоидном гибриде, в отличие от диплоидного, возможно полное взаимодействие аллелей 4-х родительских линий. При расщеплении в F1 у тетраплоидных гибридов соотношения рецессивных аллелей к доминантным составляет 35:1, тогда как у диплоидных 3:1. Установлено, что тетраплоидные растения кукурузы имеют повышенную устойчивость к абиотическим и биотическим факторам среды. При очевидном преимуществе тетраплоидной кукурузы в сравнении с диплоидной она, тем не менее, имеет низкую семенную плодовитость початка.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. Для изучения причин низкой семенной плодовитости початков тетраплоидной кукурузы были проведены исследования в 7 тетраплоидных популяциях, созданных В.С. Щербаком в Краснодарском НИИСХ им. П.П. Лукьяненко в середине 60-х годов ХХ века. Этот материал характеризовался различной широтой генетической основы (от 16 до 26 линий) и наличием различных доз (от 1/8 до 1/16) генетической плазмы тетраплоидного теосинте (Euchlaena perennis Hitch. n=40). Опыты проводились на опытных полях КНИИСХ им. П.П. Лукьяненко (г. Краснодар), НУПК КБГУ и ОПХ «НАРТАН» КБНИИСХ (г. Нальчик) с 1998.
РЕЗУЛЬТАТЫ.    Результаты проведенных исследований показали эффективность по всем направлениям селекционного отбора (табл. 1). Основным исходным критерием отбора являлось выделение растений с максимальным количеством бивалентов на мейоцит (фото 1). Этот признак по годам варьировал в широких пределах. Если в начале исследований (1998 г.) максимальное значение этого признака не превышало 16 бивалентов, то отбор в течение нескольких циклов позволил добиться частоты бивалентов в пределах 18–20 на мейоцит. Наибольшая эффективность отбора наблюдалась в тетраплоидной популяции МРПП-20, которая содержала 1/16 генетического материала Euchlaena perennis и имела широту генетической основы 26-ти линий.

1. Эффективность отбора в тетраплоидной
популяции МРПП-20 за 1998–2008 гг.

Признаки

Годы

За цикл

1998

2008

Вегетационный период, дней

140

115

-25

Количество листьев, шт.

24

18

-6

Выполненность початка, %

44

81

+37

Количество зерен на початке, шт.

550

900

+350

Количество бивалентов на мейоцит

12–14

16–18

+4

Фертильность пыльцы

85,8

97,7

+11,7

Урожай зерна, т/га

8,5

12,3

+3,8

Полученный селекционный материал отличается крупным, утолщенным стеблем с широкими листовыми пластинам, массивным початком, высоким выходом зерна с початка и высоким содержанием биохимических компонентов зерновки. В процессе селекционного отбора на повышенную семенную плодовитость початки стали более озерненные и многорядные (фото 2). Тетраплоидная популяция МРПП-20 (ФАО 480) обладает повышенной засухоустойчивостью и холодостойкостью в сравнении с диплоидной кукурузой. При испытании на влагообеспеченном фоне показал высокую урожайность зерна, превысив стандарт Камилла СВ на 11ц/га. Следует отметить, что при посеве тетраплоидной кукурузы необходимо соблюдать ее пространственную изоляцию от диплоидной кукурузы, поскольку переопыление диплоидной и тетраплоидной кукурузы приводит к формированию щуплых, слабовыполненных дефективных триплоидных зерновок на початках как диплоидной, так и тетраплоидной кукурузы.


         
Фото 1. Мейоциты тетраплоидной кукурузы с высоким (слева) и низким (справа)
содержанием бивалентов


Триплоидные зерновки обладают хорошей всхожестью и частичной фертильностью. Цветущие триплоидные мужские соцветия частично фертильны и дают пыльцу с несбалансированными гаметами. При подготовке тетраплоидных семян к посеву необходимо проводить выбраковку триплоидных зерновок, поскольку такие растения дают стерильную либо слабо фертильную пыльцу, вызывая тем самым снижение урожая зерна. Кроме низкой фертильности, цветущие триплоидные растения при переопылении с тетраплоидными создают дисбаланс в хромосомных числах тетраплоидного генома вызывая эу – или анеуплоидию у растений. Для исключения возникновения триплоидных зерновок на початках следует выдерживать требования по пространственной изоляции между посевами тетраплоидной и диплоидной кукурузы в пределах не менее 300 м.


   
Фото 2. Початки тетраплоидной кукурузы МР ПП-20 на стебле и в поперечном разрезе (2008 г.)


Как показали результаты химического анализа, зерно тетраплоидной кукурузы содержит больше белка в сравнении с диплоидной кукурузой, уступая ей лишь в содержании масла (табл. 2).

2. Содержание белка и масла в зерне различных подвидов 2n и 4n кукурузы

Образцы

Плоид-ность
n

Содержание в зерне

белка,
%

масла,
%

Ника 252

2n

10,06

4,55

Сахарная тетра

4n

12,75

2,90

Кавказ 412 СВ

2n

7,98

4,43

Зубовидная тетра

4n

8,81

1,47

Восковидная 1

2n

7,43

4,28

Восковидная тетра

4n

9,72

1,24

     
Отбор высокобелковых и высокомасличных линий в тетраплоидной популяции был наиболее эффективным по признаку высокомасличности. За 8-летний цикл отбора содержание белка и масла в тетраплоидных линиях повысилось на 2,95 и 2,69% соответственно.
ВЫВОДЫ. Использование методов отбора в тетраплоидных популяциях по цитологическим и морфобиологическим признакам позволило существенно улучшить семенную продуктивность изученных популяций. В КБНИИСХ на основе выделенных высокоплодовитых тетраплоидных популяций заложены линии, обладающие высокой общей и специфической комбинационной способностью. Методом рекуррентного реципрокного отбора ведется селекционный отбор в двух популяциях для создания тетраплоидных гибридов с расширенной генетической основой. В процессе отбора выделены линии с повышенным содержанием белка, масла, сахаров, крахмала, каротиноидов для дальнейшей селекции пищевых подвидов кукурузы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Randolph L.F. Some effects of high temperature on polyploidy and other variations in maize.-Natur. Academ. Scien. Proc. 1932, v.18, p .222–229.
2. Щербак В.С. Менделевское расщепление у автотетраплоидной кукурузы. // Генетика. – 1971. – Т. 7. – № 7. – С. 29–35.
3. Щербак С.В., Петибская В.С., Наливко Г.В. Содержание и аминокислотный состав белков зерна диплоидных и тетраплоидных форм риса// Бюл. НТИ ВНИИ риса. – 1976. – Вып. 19. – С. 27–29.
4. Щербак В.С., Хатефов Э.Б. Изучение плодовитости тетраплоидной кукурузы// Сб. науч. статей, посв. 100-летию В.А. Невинных. – Краснодар, 2000. – С. 180–186.

 

© 2009 ГНУ ВНИИЗК
им. И.Г.Калиненко
Главная | Поиск | Авторам | Контакты | Архив