Поліплоідія в історії селекції Ялтушківської дослідно-селекційної станції: нові методи диференціації і стабілізації тетраплоїдів цукрових буряків
DOI:
https://doi.org/10.47414/np.31.2023.292382Ключові слова:
буряки цукрові, тетраплоїди, аналізатор плоїдності (АП «Partec», багатонасінні запилювачі, полігібриди, хромосоми, метафаза ІАнотація
Мета. Проаналізувати історію розвитку поліплоїдної селекції на Ялтушківській дослідно-селекційній станції (ЯДСС), зокрема вдосконалення генетичних моделей нових гібридів, нових способів індукції мейотичних тетраплоїдів, диференціації і добору селекційних матеріалів за рівнем плоїдності геному.
Методи. Цитологічний аналіз метафазних хромосом апікальних меристем точок росту насінних рослин і буряків першого року для добору тетраплоїдних рослин 4х = 36 хромосом; цитофотометричний аналіз з використанням комп’ютерних програм АП «Partec» для дослідження плоїдності за кількісним вмістом ядерної ДНК; польові методи (добір насінних рослин тетраплоїдів за типами пилкових зерен, формування синтетичних популяцій тетраплоїдних багатонасінних рослин на цитогенетичній основі за структурою бівалентної кон’югації хромосом-гомологів у мейозі.
Результати. У процесі індукції тетраплоїдів цитологічні методики аналізу плоїдності на Ялтушківської ДСС були вдосконалені з використанням комп’ютерних програм АП «Partec»для добору буряків цукрових 4х за кількісним вмістом ядерної ДНК в клітині на рослинах першого року вегетації і для формування тетраплоїдних популяцій після індукції колхіцином на насінних рослинах. У процесі дослідження структури поліплоїдних популяцій за ступенем плоїдності відсоток тетраплоідів змінювався від 82,0 ± 2,22 % у запилювача Я/Ген до 58,1 ± 2,81 % у запилювача Я/Ман. Встановлено, що добір за фертильністю і вирівнянністю пилку залежить від генетичних особливостей селекційного матеріалу і впливає на пилкоутворювальну здатність у перших генераціях після індукції колхіцином, зменшуючи кількість біотипів 4х ІІа і ІІб типу за цитологічною класифікацією. На прикладі багатонасінного запилювача Я/Рой встановлено, що добір за цукристістю й урожайністю виявляє, певною мірою, стабілізувальну дію за ступенем плоїдності. Використані біотехнологічні методи для депонування генотипів 4х із високим відсотком бівалентної кон’югації хромосом-гомологів у метафазі І мейозу (70–90 %) сприяли цитогенетичній стабільності поліплоїдних гамет і високому їх виходу – 92,9 % 4х у наступній генерації насіння. Досліджено, що продуктивність триплоїдних гібридів ЯДСС з використанням тетраплоїдного запилювача Я/ДА 4х на основі зародкової плазми дикого виду Beta patula на ранніх етапах вегетаційного розвитку змінювалась, залежно від селекційних номерів триплоїдних рослин, від 325 до 465 г, а цукристість у деяких номерів досягала 21,5 %.
Висновки. Розвиток поліплоїдної селекції на Ялтушківської дослідно-селекційній станції пройшов шлях від формування полігібридів до створення триплоїдних гібридів на ЧС основі з використанням тетраплоїдних багатонасінних запилювачів. Для формування популяцій тетраплоїдних багатонасінних запилювачів ЯДСС були застосовані методи флюорисцентної цитофотометрії з комп’ютерними програмами АП «Partec», біотехнологічні методи для створення синтетичних популяцій тетраплоїдних багатонасінних запилювачів на цитогенетичній основі, що забезпечують вихід тетраплоїдів у насінні до 92,9 %.
Посилання
Roik, M. V., & Peretiatko, V. H. (2000). Genetics and its influence on the sugar beet breeding. Sugar Beet, 2, 6−7. [In Ukrainian]
Bormotov, V. E. (1976). Autopolyploidy and fertility. Tag. Ber., Akad. Zandwirtsch. Berlin (DDR), 51−62.
Deuter, M., Fischer, H., & Melzer, R. (1976). Zur Probmatik der Verbesserund der Keimfahigkeit poluploider Zuckerruben auf genetischen and zutologischen Grundlage. Der Internationalen arbeitstagund vom 20 bis 24. October. Berlin, 170−176.
Roik, M. V., Kovalchuk, N. S., Fedoroshchak, L. H., Khimich, N. V., & Harmatiuk, N. V. (2007). New methods for differentiation and selection of tetraploid multigerm pollinators. Bulletin of Agricultural Science, 3, 55−59. [In Ukrainian]
Dittrich, W. (1971). Impulsfluorometric – ein neuartiges Durchflubverfakreu zur ultraschnellen Mengen bestimmung von Zellinhaltsstoffen. Acta histochem (jena) Suppl. X. 429.
State Standard of Ukraine 8200:2015. Sugar beet. Methods of obtaining tetraploid multigerm pollinators. (2017). Kyiv: Derzhstandart. [In Ukrainian]
Method of obtaining synthetic populations of sugar beet on the cytogenetic basis (2010). State Standard of Ukraine (19) No: 3835 (51) 7 А01р4/00,15.12.2004. Bulletin 12.
Bosemark, N. O. (1966). On the origin and conseguences of aneuploidy in triploid and tetraploid sugar beets. Journal of the IIRB, 2, 9−34.
State Standard of Ukraine 7002:2009. Sugar beet, polyploid, seeds: Methods of determination of uniformity and stability be the level of ploidy. (2009). Kyiv: Derzhstandart. [In Ukrainian]
Roik, M. V., & Kovalchuk, N. S. (2006). Analysis of variability of the ploidy level of sugar beet breeding genotypes using Partec ploidy analyzer: guidelines. Kyiv: N. p. [In Ukrainian]
Dubrovna, O. V., Lialko, I. I., & Roik M. V. (Ed.). (2004). Cytogenetic variability of regenerated sugar beet plants obtained through direct regeneration from explants of different ploidy. Factors of experimental evolution of organisms. Kyiv: N. p. [In Ukrainian]
Prysiazhnyuk, O. I., Karazhbei, H. M., Leshchuk, N. V., Tsyba, S. V., Mazhuha, K. M., Brovkin, V. V., … Maslechkin, V. V. (2016). Statistical analysis of agronomic experimental data using Statistica 10. Guidelines. Kyiv: Nilan-LTD. [In Ukrainian]
State Standard of Ukraine 6055:2008. Sugar beet. Method of obtaining seedlings by clonal micropropagation. (2010). Kyiv: Derzhstandart. [In Ukrainian]
Roik, M. V., Kovalchuk, N. S., Balahura, O. V., Prysiazhniuk, O. I., Boiko, I. I., Zinchenko, O. A., Bekh, N. S., Vlasiuk, L. H., Fedoroshchak S. D., & Orlov, S. D. (2023). Study of adaptive potential of new sterile cytoplasm Beta patula and Beta maritima belonging to wild species of Beta L. Advansed Agritechnologies, 11(1). doi: 10.47414/na.11.1.2023.279933
Roik, M. V., & Kovalchuk, N. S. (2003). The problem of genome-level identification of transgenic triploid sugar beet hybrids. Genetically modified plants: prospects and problems (pp. 120−126). Kyiv: N. p. [In Ukrainian]
