Методи створення заміщених ліній для гібридної селекції цукрових буряків: рослини виду Beta vulgaris L. з новою стерильною цитоплазмою Beta patula L.
DOI:
https://doi.org/10.47414/be.1-2.2022.271346Ключові слова:
цукрові буряки, ЦЧС (цитоплазматична чоловіча стерильність), природа стерильності, закріплювачі стерильності, рецесивні алелі, дикий вид Beta patula L. (о. Мадейра)Анотація
Мета. У зв’язку зі зміною кліматичних умов, поширенням нових вірусних захворювань, важливою проблемою в буряківництві є розширення плазмофону культури з використанням нових стерильних цитоплазм від диких видів роду Beta L., як альтернативи S-цитоплазми Оуена, тому створення селекційних матеріалів на основі нової цитоплазми і було метою даної роботи. Методи. Цитологічні, біотехнологічні, польові, лабораторні. Результати. Визначено присутність рекомбінаційних подій в локусі щеплених генів однорічного та дворічного циклу розвитку B+b- і забарвлення гіпокотелю R+r-, з використанням методу аналізуючого схрещування. Раніше нами доведено позитивний ефект при заміщені геному закріплювача стерильності Beta vulgaris Nxxzz, за результатами добору за зеленим забарвленням гіпокотелю r-r- і дворічним циклом розвитку b-b- у міжвидових гібридів F2, отриманих за схемою гібридизації закріплювачів стерильності цукрових буряків з диким видом Beta maritima L: ♀B1C maritima / ♂ Beta vulgaris Nxxzz (Роїк М. В., 2013). У випадку міжвидових гібридів, в умовах інтродукційної стерильної цитоплазми Beta patula L., лише бекросні потомства третього циклу насичуючих схрещувань ідентифіковані за однорічним і дворічним циклом розвитку. Насінні рослини BС3S patula, з дворічним циклом розвитку, характеризувались розлогими стеблами, багатонасінними плодами (3,4 насінини) і стерильними пиляками. При цьому роздільноплідність і дворічний цикл розвитку вдалось відновити на фоні стерильної цитоплазми Beta patula L. лише серед насінних рослин четвертого циклу насичуючих схрещувань. Рекомбінантні генотипи з червоним забарвленням гіпокотелю і дворічним циклом розвитку BС4S patula R+r-b b- характеризувались багатонасінними плодами, химерністю за стерильністю ЧС‑0 ЧС‑1 типу й одно- та багатостебельними морфологічними типами насінників. Експресія ядерних генів ЦЧС у нових заміщених ліній ВС5S patula відзначалась високими показниками стерильності ЧС‑0 типу, проте показники роздільноплідності вимагали додаткової браковки багатоплідних насінних рослин. Це є показником складної структури локусу плідності у дикого виду Beta patula L. і особливої реакції ядерного геному закріплювача стерильності на новому цитоплазматичному фоні. Експериментальні триплоїдні гібриди з новою інтродукційною стерильною цитоплазмою Beta patula L. визначались високою цукристістю і вмістом сухих речовин до 29%. Висновки. Створені алоплазматичні лінії на основі цитоплазми дикого виду Beta patula L. Проведено оцінювання їх за комплексом господарсько-цінних ознак як батьківських компонентів нових триплоїдних гібридів. Показники цукристості їх на рівні експериментальних триплоїдних гібридів мали значення 19,5% і 20,5% з вмістом сухої речовини на рівні 25% — 29%. Алоплазматичні лінії з новою ЦЧС Beta patula L. рекомендовано для використання в селекційному процесі цукрових буряків.
Посилання
Moritani M, Taguchi K, Mikami T et al. (2013) Identification of the predominant nonrestoring allele for owen-type cytoplasmic male sterility in sugar beet (Beta vulgaris L.): development of molecular markers for the maintainer genotype. Mol Breed. 32(1): 91–100. doi: 10.1007/s1 1032–013–9854–8.
Arakawa T, Ue S, Sano C et al. (2019) Identification and characterization of a semi-dominant restorer- of-fertility 1 allele in sugar beet (Beta vulgaris). Theoretical and Applied Genetics. 132(1): 227–240. doi: 10.1007/s00122–018–3211–6.
Efremova T, Arbuzova V, Trubacheeva N et al. (2013) Substitution of Hordeu marinum ssp. gussoneanum chromosome 7HL into wheat homoeologous group‑7. Euphytica. 192:251–257. doi: 10.1007/s10681–012–0843–5.
Голоенко И.М., Давыденко О.Г. (2002) Нарушение расщеплений маркерных ядерных генов у алло и изоплазматических линий ячменя. Генетика. 38(7):944–949.
McGrath JM, Hanson LE, and Panella L. (2015) Registration of SR98 sugar beet Germplasm with resistances to Rhizoctonia seedling and crown and root rot diseases. Journal of Plant Registrations. 9(2):227–231. doi: 10.3198/jpr2013.08.0052crg.
Grimmer MK, Kraft T, Francis SA et al. (2008) QTL mapping of BNYVV resistance from the WB258 source in sugar beet. Plant Breeding. 127:650–652. doi: 10.1111/j.1439–0523.2008.01539.x.
Стогниенко ОИ, Стогниенко ЕС. (2019) Полевая устойчивость гибридов F1 сахарной свёклы к наиболее вредоносным болезням в условиях ЦЧР. Аграрная наука. 2:75–78. doi: 10.32634/0869–8155–2019–326–2–75–78.
Гавриленко Т.А., Ермишин А.П. (2017) Межвидовая гибридизация картофеля: теоретические и прикладные аспекты. Вавиловский журнал генетики и селекции. 21(1):16–29. doi: 10.18699/VJ17.220.
Teresio C, Mc. Vetty Peter BE. (2004) Comparison of the effect of mur and nap cytoplasms on the performance of intercultivae summer rape hybrids Riunqu. Can. J. Plant Sci. 84(3):731–738. doi: 10.4141/P02–163.
Кондрацкая И.П., Юхимук А.Н., Столепченко В.А. и др. (2018) Физиолого-биохимическая и молекулярно-генетическая характеристика межродового гибрида житняка гребенчатого (Аgropyron cristatum L.) с райграсом пастбищным (Lolium perenne L.). Физиология растений и генетика. 50(5):371–382. doi: 10.15407/frg2018.05.371.
Oldemeyer R.K. (1957). Sugar beet male sterility. J. Am. Soc. Sugar Beet Technol. 9:381–386.
Yamamoto M, Shinada H, Onodera Y et al. (2008) Laboratory of Genetic Engineering, Research Faculty of Agriculture, Hokkaido University, Sapporo 060–8589, Japan. A male sterility-associated mitochondrial protein in wild beets causes pollen disruption in transgenic plants. The Plant Journal. 54:1027–1036. doi: 10.1111/j.1365–313X.2008.03473.x
Зосимович В.П. (1968) Виды дикой и происхождение культурной свеклы. Биология и селекция сахарной свеклы. М.: Колос. С. 5–65.
Gamborg O.L., Miller R.A. and Ojima K. (1968) Nutrient requirement of suspension cultures of soybean root cells. Experimental Cell Research. 50:151–158. doi: 10.1016/0014–4827(68)90403–5.
Ильенко И.И. (1983) Микроклональное размножение и сохранение селекционного материала сахарной свеклы в культуре in vitrо. Физиология и биохимия культурных растений. 15(4):351–355.
Іваніна В.В., Павук І.А., Мазур Г.М. (2018) Поживний режим чорнозему вилугуваного за різних систем удобрення буряків цукрових. Вісник аграрної науки. 4:13–19. doi: 10.31073/agrovisnyk201804–02.
Maletskii S.I., Yudanova S.S., Maletskaya E.I. (2015) Analysis of epigenomic and epiplastome variability in the haploid and dihaploid sugar beet (Beta vulgaris L.) plants. Agric. Biol. 50(5): 579–89. doi: 10.15389/agrobiology.2015.5.579Rus.
