Главная Обратная связь

Дисциплины:






Кишинівський спосіб одержання самозапильних ліній.



Опрацьований і застосовується в селекційній практиці так званий кишинівський спосіб одержання самозапильних ліній, при якому волоть і початок поміщають під загальний ізолятор. Для цього волоть перед цвітінням згинають, щоб наблизити його до качана, і обидва суцвіття поміщають в ізолятор, який нагадує за формою рукав. У цьому випадку виключається необхідність переносу ізолятора з волоті на початок.

При використанні стандартного метода з вільнозапилюваних сортів у кукурудзяносіючих країнах були створені лінії, які звуться лініями першого циклу. Значне число таких ліній до цього часу широко використовується в селекції і входять до складу комерційних гібридів.

У наступному кращих результатів було досягнуто, коли за вихідний матеріал для започаткування ліній почали застосовувати прості або подвійні високогетерозисні міжлінійні гібриди. Створені таким чином лінії називають лініями другого циклу. Передумовою для використання цього метода є наявність високоврожайних гібридів, а також генетичні відмінності їх батьківських ліній за походженням.

3.5. Метод кумулятивної селекції.Кумулятивна селекція як метод знайшов застосування для одержання покращених ліній. Самозапильні лінії, створені стандартним методом, випробовують на комбінаційну здатність після S3 – S5 і добирають кращі. Відібрані лінії схрещують між собою. Одержані від цих схрещувань гібридні рослини знову самозапилюють протягом трьох-п’яти поколінь з використанням стандартного метода і схрещують з тестером для визначення комбінаційної здатності. Схрещування і самозапилення кращих за комбінаційною здатністю ліній повторюють декілька разів, завдяки чому відбувається накопичення генів, які визначають високу врожайність. Таким чином можна одержати видатні лінії – батьківські форми високогетерозисних гібридів.

 

3.6. Метод насичуючих схрещувань використовують у селекційній роботі з метою покращення існуючих ліній за низкою ознак, наприклад вмісту білка, лізину, олій в зерні, стійкості до деяких шкодочинних хвороб.

Найбільшу ефективність метод насичуючих схрещувань може дати, якщо ознака, за якою покращується лінія, спадкується моногенно. Лінію – донор цінної ознаки схрещують з лінією, яку необхідно покращити. Одержані рослини першого і наступних поколінь знову схрещують з покращуваною лінією, яка обирається як батьківська форма. Насичуючі схрещування проводять 5 – 6 років. При цьому після кожного насичуючого схрещування добирають рослини, подібні з рекурентною лінією і які мають цінні ознаки, за якими їх покращують.

Якщо ознака, за якою покращують лінію, спадкується рецесивно, то одночасно з насиченням виконують контрольне самозапилення. Для наступної роботи відбирають лінії, які несуть в генотипі бажані гени. Після п’яти-шести насичень проводять самозапилення для закріплення в лінії нових ознак.



При використанні цього метода створюють високолізинові аналоги, ліні з еректоїдним типом листя і ін. Метод насичуючих схрещувань можна застосовувати з метою підвищення продуктивності ліній, для цього достатньо провести два-три схрещування з наступним добором по продуктивності і фенотипічній подібності з покращуваною лінією. Добір надійного донора бажаної ознаки і визначення необхідного числа насичуючих схрещувань дає змогу створювати нові лінії, які, не поступаючись вихідній за комбінаційною здатністю і низкою інших цінних ознак, перевищуватиме її за покращуваною ознакою.

 

3.7. Метод гаплоїдії (або Хромосомная інженерія. На даний момент хромосомна інженерія пов'язується, насамперед, з можливостями заміщення (заміни) окремих хромосом у рослин або додавання нових.) дає можливість прискореного одержання гомозиготних ліній за два роки. Робота по створенню таких ліній складається з двох етапів: 1) одержання і виділення гаплоїдів; 2) диплоїдізація гаплоїдів.

З 90-х років XX століття у світовій селекційній практиці все ширше використовується гаплоїдний метод прискореного отримання гомозиготних ліній, вперше запропонований Chase C. (Чейз Ш., 1955).

З метою прискорення селекційного процесу при створенні гомозиготного матеріалу кукурудзи останнім часом став популярним метод гаплоїдії, хоча запропонований він був давно. Про інтерес до гаплоїдів кукурудзи свідчить все більша кількість успішних робіт, пов’язаних з різними методами їх отримання. Практичне використання гаплоїдії в селекції рослин має ряд переваг, головною з яких є суттєве пришвидшення отримання гомозиготних ліній – до 2–3 років, замість 6–7 при стандартному методі. Розроблено ряд підходів до виявлення і отримання гаплоїдного матеріалу, серед яких найбільш ефективний та поширений – використання зернових маркерів. Світовий досвід вказує на перспективність таких досліджень, але в Україні метод гаплоїдії прак- тично використовується ще недостатньо широко. Оцінка нових подвійно-гаплоїдніх ліній кукурудзи за комбінаційною здатністю – найбільш відповідальний етап в селекції кукурудзи. Від чіткості виконання та оперативності її проведення залежить реалізація самої ідеї прискореного створення кінцевого продукту – гібрида для виробничого використання. G. F. Sprague і Z. A. Tatum запропонували комбінаційну здатність форм виражати двома показниками: середньою величиною гетерозису, що проявляється у всіх гібридних комбінаціях – загальна комбінаційна здатність (ЗКЗ) і відхиленням від цієї величини у конкретної комбінації – специфічна комбінаційна здатність (СКЗ).

Отже, гаплоїди одержують шляхом схрещування спеціально підібраних вихідних ліній, що мають підвищену схильність до гаплоїдного партеногенезу, а за джерела пилку – маркери Чейза (американський генетик, який вперше опрацював метод гаплоїдії для одержання самозапилених ліній кукурудзи), які несуть домінантні ознаки забарвлення корінців або рослини.

За маркер використовують Коричневий тестер (aBPlCR-gLg3) і Пурпуровий тестер (ABPlCR-g), які визначають у маркованого матеріалу пурпурове або синє забарвлення алейронового шару і пурпурове забарвлення корінців паростків. Маркер пурпурової плюмули (APulPu2) мають лише одну сигнальну ознаку – забарвлену в пурпуровий колір одну з частин зародка – бруньку (плюмулу). Найбільш ефективним маркером є сигналь пурпурового зародка (ACR-njpr). При запиленні ліній пилком цього маркера утворюються насінини з забарвленими насінинами, а гаплоїди виділяють по незабарвленому зародку і забарвленому алейроновому шару. В інших випадках гаплоїди можна визначити по відсутності забарвлення зародкових корінців у пророслих насінин. У наступному число хромосом у передбачуваних гаплоїдів контролюють цитологічно на зафіксованих кінчиках корінців.

Найбільші труднощі пов’язані з дипоїдізацією гаплоїдів одержанням від них самозапилених нащадків. Спонтанне подвоєння хромосом відбувається надзвичайно рідко. Найбільш розповсюджений спосіб подвоєння хромосом - обробіток гаплоїдних рослин розчином колхіцину в концентрації 0,1 – 0,2%. Проводять дворазову ін’єкцію в зону вище точки росту з використанням медичного шприца. Рослини оброблюють у фазі двох-трьох або трьох-чотирьох листочків у теплиці або в полі. При цьому частина рослин гине, в інших не відбувається подвоєння хромосом і лише в деяких відновлюється диплоїдне число хромосом. Однак кількість рослин, які утворили насінини після самозапилення, ще менша, тому часто проявляється стерільність або волоть зовсім не утворюється.

Наступного року автодиплоїдні лінії включають в тестерні схрещування для визначення комбінаційної здатності.

Гетерозис. Найбільший ефект гетерозиса був встановлений при схрещуванні самозапильних ліній кукурудзи. Це відкриття поклало початок використання метода міжлінійної гібридизації – основного напрямку селекції даної культури.

Селекція гібридної кукурудзи в останні десятиліття досягла значних успіхів. Кращі сучасні гібриди перевищують старі сорти по врожаю зерна на 100% і більше.

Для створення гетерозисних гібридів кукурудзи за вихідний матеріал використовують смозапильні лінії. Тому перший етап в селекції на гетерозис – одержання самозапильних ліній.

Переваг перед використання гаплоїдів:

1. На гаплоїдному рівні проявляються всі гени, як домінантні, так і рецесивні. Відсутні алельні взаємодії, що полегшує проведення відбору генів, що контролюють наявність позитивних ознак (наприклад, такого селекційно-цінного ознаки, як наявність 2-х качанів) і допомагає вибраковуванню особин, які містять гени з негативними ознаками.

2. Розщеплення серед гаплоїдів відповідає розщепленню жіночих статевих клітин, гамет. Тому, ймовірність отримання бажаної комбінації генів вище у гаплоїдів, ніж в диплоїдів.

3. При вирощуванні гаплоїдних рослин, відбувається очищення природним шляхом вихідного матеріалу від шкідливих рецесивних генів, що знижують життєздатність і продуктивність рослин. Гаплоїдні форми, що містять летальні і напівлетальні гени, або гинуть, або стерильні і не можуть бути включені в подальший селекційний процес.

4. Використання гаплоїдних рослин є способом для прискореного отримання високогомозиготних ліній з гібридних комбінацій або синтетичних популяцій.

Нині розроблена технологія прискореного створення стерильних аналогів ліній кукурудзи на основі використання in vivo індукованих андрогенних гаплоїдів Перехід лінії на стерильну цитоплазму методом андрогенеза здійснюється у два етапи: 1-й - отримання андрогенних (батькового типу) гаплоидов лінії на джерелі цитоплазматичної чоловічої стерильності (ЦМС); 2-й - запилення гаплоїдних рослин пилком оригінальної лінії - природного закріплювача ЦМС.

Методом гаплоїдії в НВО Дніпро щорічно отримують від 400 до 1000 нових гомозиготних ліній.

 

3.8. Експериментальний мутагенез.Останнім часом було розпочато роботу з експериментального мутагенезу лінійної кукурудзи. Насіння піддають дії фізичних (гамма - і бета-промені) і хімічних (етиленамін, диетилсульфат, диметилсульфат, нітрозометилсечовини та ін.)

Фізичні мутагени. Використовують різні джерела іонізуючих випромінювань, найчастіше — рентгенівське і гамма-випромінювання, швидкі і повільні нейтрони. Високу мутагенну активність мають і радіоактивні нукліди 32Р і 35S. Проте через труднощі зберігання останнє джерело випромінювання використовується рідко. Об'єктами для опромінювання можуть бути насіння, пилок, вегетуючі рослини, органи вегетативного розмноження. У радіоселекції застосовують критичні дози, після опромінення якими виживає і дає потомство близько 30—40 % рослин Фізичними мутагенами обробляють тканину і пилок на різних етапах їх формування. У деяких випадках застосовують комбінований вплив фізичних і хімічних мутагенів. У літературі описано велика к-ть мутантів з ланцюговими ознаками: стійкістю до пухирчастої сажки, високим вмістом незамінних амінокислот, підвищеної комбінаційною здатністю та ін.

Виділені мутанти використовуються в роботі різних селекційних установ в якості вихідного матеріалу в селекції.

Вперше штучний мутагенез на кукурудзі був застосований L.J. Stadler в 30-х роках минулого сторіччя. Для отримання перших штучних мутацій у кукурудзи використовувалися різні види радіації, але в основному це були гамма-промені, лазерне опромінення. У 70 - х роках минулого сторіччя проведені широкі дослідження впливу хімічних мутагенів для отримання спадкових змін. Було встановлено, що обробка насіння поруч хімічних сполук (нітрозоетілмочевіна, нітрозометілмочевіни) призводить до мутаційним змін багатьох спадкових ознак кукурудзи. На сьогодні розроблені і застосовуються в селекційній практиці на інших культурах (ячмінь, соя, соняшник, кукурудза) оптимізовані технології хімічного мутагенезу з використанням хемо-і радіопротекторів (біологічно активних сполук, екстрактів пророслого насіння та ін.), Що дозволяє отримувати в спектрі мутацій набагато більше нехромосомних, а "точкових" генних мутацій. Такі технології широко використовуються і дуже ефективні при створенні нового вихідного матеріалу для селекції на полігенні ознаки: стійкість до хвороб і шкідників, жирнокислотний, вуглеводний, білковий склад зерна. За участю мутантних ліній, отримані під впливом хімічних мутагенів, створені широко відомі гібриди кукурудзи Ювілейний 60 МВ, ювілейний 70 МВ, Колективний 210 ТВ, Колективний 244 МВ, Колективний 100 СВ.

Методи роботи з мутантними поколіннями. Кожну пробу опроміненого або обробленого хімічними мутагенами насіння висівають на окремі ділянки. З обробленого насіння вирощують рослини М1 урожай яких використовують для висівання в М2. У рослин покоління М1 у більшості випадків мутацій не спостерігається. Виявити рецесивні мутації у рослин М1 неможливо, оскільки з двох алелів одного гена майже завжди мутує лише один алель, поряд із зміненим рецесивним алелем завжди є незмінений домінантний алель (АА —Аа). Рослини покоління М1 збирають окремо, обмолочують і знову висівають окремо кожну родину. Усі родини М2, взяті від рослин М1, будуть представлені однотиповими рослинами. Далеко не всі змінені рослини в М2 будуть спадковими. Вони можуть бути зумовлені дією різних факторів середовища. Тому треба перевіряти успадкованість ознак, виявлених у М2. Для цього відібрані в М2 змінені форми висівають за родинами в М3. Аналіз М3 дає можливість визначити крім природи мутацій і характер їх успадкування. Якщо мутація рецесивна, вона не даватиме розщеплення в М3 і наступних поколіннях. З таким мутантом, якщо він має господарсько цінні ознаки, можна проводити подальшу селекційну роботу.

 

 

3.9. Клітинна інженеріяу рослин полягає в отриманні рослин з однієї клітини, а також у генетичні маніпуляції з ізольованими клітинами, спрямованими на перетворення їх генотипів.

Метод отримання рослин з однієї клітини заснований на здатності тканин рослин ряду видів до неорганічному зростанню на спеціальних штучних середовищах, що містять поживні речовини і регулятори росту. При культивуванні тканин рослин на таких середовищах багато клітин виявляються здатними до необмеженого розмноження, утворюючи шари (масу) недиференційованих клітин, які отримали назву калюсу. Якщо потім каллус розділити на окремі клітини і продовжити культивування ізольованих клітин на поживних середовищах, то з окремих (одиночних) клітин можуть розвинутися справжні рослини.

Отже, Калусогенез і регенерація рослин в культурі ін вітро, лежать в основі біотехнологій більш високого порядку - клітинної селекції + отримання сомаклональних варіантів, агробактеріальної і біолістіческой трансформації. У кукурудзи ці роботи проводяться тільки на базі калусних тканини з обов'язковою наступною регенерацією рослин, самозапиленням рослин-регенерантів та отриманням насіння. Відомо, що каллусогенний і регенераційний потенціал кукурудзи значною мірою визначається генотипом експлантатів, причому значна частина комерційно цінних генотипів виявляються в культурі ін вітро.

 

Генна інженерія

Другим імпульсом для спрямованого введення чужих генів в геном рослин стало відкриття механізму побудови ґрунтовою бактерією частини свого генома в геном рослин. Наприкінці 70-х років у низці лабораторій Бельгії, США і ФРН було показано, що хвороба рослин під назвою "корончаті галли" не що інше, як пухлинні утворення, які виникають в результаті встройки в геном рослини частини мегаплазміди грунтової бактерії Agrobacterium tumefaciens. Це бактерія несе гени, що викликають пухлини у рослин.

Експериментатори розглядають грунтову бактерію, як природного геноінженера. Довелося тільки обеззброїти її: індукуючи пухлину область плазміди видалили і замінили на штучно сконструйований вектор, в який включено обраний нами чужий ген, стерпний в ядерний геном рослин. Слід зазначити, що всі трансгенні рослини отримані на основі схеми агробактеріального переносу. Однак вона ефективна лише для дводольних рослин. Для однодольних, в основному злакових рослин, розроблені інші способи перенесення генетичних конструкцій, з них найчастіше використовується балістичний - за допомогою установки під назвами "генна гармата", або "дробовик". На мікрочастинки золота або вольфраму поміщаються ДНК-вектори і під тиском "вистрілюються" в рослинні клітини.





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...