Методи створення гомозиготних ліній у селекційних матеріалів цукрових буряків (Beta vulgaris) з апозиготичним способом репродукції насіння

Автор(и)

  • М. В. Роїк Інститут біоенергетичних культур і цукрових буряків НААН України
  • Н. С. Ковальчук Інститут біоенергетичних культур і цукрових буряків НААН України
  • О.  А. Зінченко Інститут біоенергетичних культур і цукрових буряків НААН України
  • Л.  Г. Федорощак Інститут біоенергетичних культур і цукрових буряків НААН України
  • В.  І. Власюк Інститут біоенергетичних культур і цукрових буряків НААН України
  • О.  М. Явнюк Інститут біоенергетичних культур і цукрових буряків НААН України

DOI:

https://doi.org/10.47414/be.2.2020.224983

Ключові слова:

апоміксис (апозиготія), гаплоїди, подвоєні гаплоїди, цукрові буряки, алоплазматичні лінії, Beta maritime, Beta patula, аналізатор плоїдності (АП) “Partec”

Анотація

Мета. Встановити цитогенетичні аспекти ембріологічних процесів у культурі недозрілих апоміктичних зародків, селекційних матеріалів цукрових буряків з цито-плазматичною стерильністю для диференціації й добору за гаметофітним редукованим партеногенезом.

Методи. Цитологічні, біотехнологічні, флуорисцентної цитофотометрії, польові, лабораторні.

Результати. На прикладі апозиготичних ліній з ЦЧС S. vulgaris типу цукрових буряків і алоплазматичних ліній з новими стерильними цитоплазмами від диких видів Beta maritime і Beta patula розглянуті цитогенетичні особливості генезису клітин недозрілих апоміктичних зародків, індукованих in vitro на стадії ембріонального розвитку 12 днів, 20 днів, 22 днів.. Показники ефективності гаплоїдного редукованого партеногенезу in vitro у алоплазматичних ліній значно перевищували кращі технології у пилкостерильних ліній цукрових буряків від 3,79% до 6,25% і мали значення 62,2%; 24,8%; 16,7%. Стабілізація рівня плоїдності геному до диплоїдного проведена у відібраних селекційних номерів без дії колхіцину, на основі оцінки й добору за рівнем плоїдності геному з використанням комп’ютерних програм аналізатора плоїдності (АП) “Partec”.

Висновки. Встановлено ефективність індукції гаплоїдного редукованого партеногенезу in vitro у селекційних матеріалів цукрових буряків з ЦЧС і апозиготією, залежно від генетичного потенціалу цитоплазм із врахуванням сумарного відсоткового співвідношення гаплоїдів (50 од; 100 од) та міксоплоїдів (50 од; 100 од; 200 од). Створені гомозиготні лінії методом стабілізації за рівнем плоїдності геному гаплоїдних і міксоплоїдних мікропагонів впродовж III–IV пасажів, без використання колхіцину та вдосконалені технології вкорінення у відкритому грунті для використання в селекційному процесі цукрових буряків.

Посилання

Hojsgaard D., Klatt S., Baier R., Carman J. G., Hörandl E. Taxonomy and Biogeography of Apomixis in Angiosperms and Associated Biodiversity Characteristics.// CRC Crit Rev Plant Sci.2014; 33(5):414–427 (doi:10.1080/07352689.2014.898488).

Okada T., Ito K., Johnson S. D., et al. Chromosomes Carrying Meiotic Avoidance Loci in Three Apomictic Eudicot Hieracium Subgenus Pilosella Species Share Structural Features with Two Monocot Apomicts / Plant Physiol. 2011; 157:1327–1341(doi:101104/pp.111.181164).

Yamashita K., Nakazawa Y., Namai K. et al. Modes of inheritance of two apomixis components, diplospory and parthenogenesis, in Chinese chive (Allium ramosum) revealed by analysis of the segregating population generated by back-crossing between amphimictic and apomictic diploids / Breeding Science. 2012; Vol. 62: 160–169 (doi:10.1270/jsbbs.62.160).

Hand M. L., Vít P., Krahulcová A., Johnson S. D., Oelkers K., Siddons H., Chrtek J.JR, Fehrer J., Koltunow A. M. Evolution of apomixes loci in Pilosella and Hieracium (Asteraceae) inferred from the conservation of apomixes-linked markers in natural and experimental populations.// Heredity (Edinb). 2014; 114(1): 17–26 (doi:10.1038/hdy.2014.61).

Г. А. Геращенков, Н. А. Рожнова, Скрининг геномных локусов, ассоцииро-ванных с гаметофитным апомиксисом у растений Boechera holboelli (семейство Brassicaceae)/Фактори експериментальної еволюції організмів /2013; Т. 12:107–111 (http://nbuv.gov.ua/UJRN/feeo_2013_12_27).

Naumova T. N., Hayward M. D., Wagenvoort M. Apomixis and sexuality in diploid and tetraploid accession of Brachiaria decumbens Sex Plant Reprod. —1999; Vol.12:43–52. https://doi.org/10.1007/s004970050170.

Малецкий С. И. Эпигеномная и эпипластомная изменчивость у гаплоидных и дигаплоидных растений сахарной свеклы (Beta vulgaris L.)/ Юданова С. С., Ма-лецкая Е. И. / Сельскохозяйственная биология, 2015; 50(5):579–589 (doi:10.15389/agrobiology.2015.5.579Rus).

Tereza Szkutnik, Apomixis in the suger beet/Reproduction system/ Acta bioloca cracoviensia Serus Botanica, 2011; Vol.52/1:87–96, (https://doi.org/10.2478/v10182–010–0011-y).

А. С. Кашин, М. И. Цветова, Ю. А. Демочко, Цитологические особенности генезиса клеток апикальных меристем при гаметофитном апомиксисе (на примере автономных апомиктов Asteraceae) / ISSN0564–3783. Цитология и генетика. 2011; № 2:28–38 (http://nbuv.org.ua/UJRN/KLG_2011_45_2_7).

Gerashchenkov G., Rozhnova N., Gulnar R. Yasybaeva, Chemeris A. Isolation of Promoters and Fragments of Genes Controlling Endosperm Development Without Fertilization in Arabidopsis and Engineering of the Antisense Constructions / European Journal of Molecular Biotechnology, 2015; Vol.(8): Is. 2 (doi:10.13187/ejmb.2015.8.56)

Т. Н. Наумова Апомиксис и амфимиксис у цветковых растений // Цитология и генетика / ISSN0564–3783, 2008: 51–63 (http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/8094)

Фаворский Н. В. Материалы по биологии и эмбриологии сахарной свеклы /Н.В. Фаворский/Труды НИС. 1928; вып. 2:41–45.

Ширяева Э. И., Ярмолюк Г. И., Кулик А. Г., Червякова В. А. Апомиксис у са-моопыленных линий сахарной свеклы и использование его в селекции на гетеро-зис // Цитология и генетика. 1989. Т. 24. № 3. С. 38–44.

Barocka, K-H/: Die Sektion Corollinae der Gattung Beta L. Z. Pflanzenzucht., Hamburg 56, 1966:379–388.

Maletskaya E. I. Haploids in Apozygotic Seed Progenies of Sugar Beet (Beta vulgaris L.) / Maletskaya E. I., Yudanova S. S., Maletskii S. I. / Sugar Tech. — 2009; 11(1):61–65 (doi:10.1007/s12355–009–0010-z).

Богомолов М. А., Апомиксис у сахарной свеклы (Beta vulgaris L.). Техно-логия высоких урожаев 2018;11:27–33. http://saharmag.com/netcat_files/userfiles/other/Bogomolov.pdf.

Murovec J., Bohanec B. Haploids and doubled haploids in plant breeding. In: Plant breeding / I. Abdurakhmonov (ed.). InTech d. o. o., Croatia, 2012:87–106 (doi: 10.5772/1389).

Жужалова Т. П. Гаплоидный партеногенез in vitro у сахарной свеклы (Beta vulgaris): факторы диагностические признаки/ О. А. Подвигина, В. В. Знаменская, Е. Н. Васильченко, Н. А. Карпеченко, О. А. Землянухина/Сельскохозяйственная био-логия — 2016; 51(5): 636–644 (doi:10.15389/agrobiology.2016.5.636eng).

Роїк М. В. Апозиготія як метод створення вихідних матеріалів буряків цукрових. / Н. С. Ковальчук, О. А. Яцева / Вісник аграрної науки. 2014; 11:45–49. (http://nbuv.gov.ua/UJRN/vaan_2014_6_11).

Жужалова Т. П. Генетическая разнокачественность семян и методы ее преодоления. / О. А. Подвигинна.//Сахарная свекла. —2011, Вып. 7. С. 14–17.

Levites, E., & Kirikovich, S. The heteroallicity instead of heterozygosity in haploids of sugar beet Beta vulgaris L. Bulletin of Science and Practice, 2017; 5:32–38. (http://www.bulletennauki.com/levites/ _2017_15_05)

Роик Н. В. Новые стерильные цитоплазмы от дикой свеклы Beta vulgaris ssp maritima L. происхождения из Греции и Турции. /Роик Н.В., Ковальчук Н. С., Потапович О. А. // Сахарная свекла. — 2013.-Вип. 4. С. 31–35.

Owen F. V. Cytoplasmikaly inherited male sterility in sugar beet / Agric.Res. 1945; 71(10): 423–440.

Ширяева Э. И. Цитоэмбриологические исследования в селекции сахарной свеклы. Методические указания. Киев. ВНИС. 1983: 34.

Gamborg O. L., Eveleingh D. Culture method and detection of gluconate in suspension cultures of wheat and barley / Can. J. Biochem. 1968;46:417–421.

Slavova J. Effective method for sugar beet haploids obtained from unpolluted ovules, Biotechnology & Biotechnological Equipment, 2014; 7(2):34–35 (doi:10.1080./13102818.1993.10818689).

Ковальчук Н. С. Патент на винахід 104295 (Україна). Спосіб одержання гаплоїдних і дигаплоїдних ліній цукрових буряків на основі апозиготії та цитоплазматичної чоловічої стерильності/ Роїк М. В., Яцева О. А., Недяк Т. М., Потапович О. А., Качаловська С. О. — 2016р. (http://uapatents.com/6–104295-sposib-oderzhannya-gaplodnikh-i-digaplodnikh-linijjcukrovikh-buryakiv-na-osnovi-apozigoti-ta-citoplazmatichno-cholovicho-sterilnosti.html).

Кунах В. А. Міксоплоїдія у диких та культивованих видів хрестоцвітих, здатних до гібридизації з ріпаком Brassica Napus/ В. С. Адонін, С. П. Ожєрєдов, Я. Б. Блюм / Цитология и генетика. 2008; 3:81–86. (http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/8096)

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-03-01

Номер

Розділ

Статті