Химические мутагены как фактор получения различных мутаций у яровой мягкой пшеницы

Таблица 2

Влияние норм высева на урожайность эспарцета песчаного (среднее за 2004-2008 гг.), т/га

Таблица 3 Влияние минеральных удобрений на урожайность эспарцета песчаного (среднее за 2004-2008 гг.), т/га

Математические расчеты данных опыта показали, что коэффициенты регрессии и детерминации составляли, соответственно,

0,96 и 0,84.

Вышеизложенное позволяет сделать вывод о том, что среди традиционных многолетних бобовых трав эспарцет песчаный является одной из наиболее продуктивных культур, хорошо приспособленной к условиям Бийской лесостепи.

Улучшение кормовой базы в лесостепи Алтайского края возможно при правильном сочетании и использовании наиболее продуктивных кормовых культур. Так, эспарцет песчаный обеспечивает значительное увеличение сбора кормов с единицы посевной площади. Посев эспарцета при соблюдении всех элементов агротехники даёт прибавку в урожае укосной массы

до 3 т/га. Лучшим является широкорядный способ посева при норме высева 6 млн всхожих семян на 1 га. Внесение минеральных удобрений нормой Р35К 20 обеспечивает прибавку в урожае укосной массы до 1,5 т/га. Следовательно, эспарцет песчаный в Бийской лесостепи является продуктивной кормовой культурой, посевные площади под которой целесообразно увеличить.

Библиографический список

1. Важов В.М. Кормовые культуры /

В.М. Важов. — Бийск, 1997. — 294 с.

2. Григорьева Э.С. Теоретические основы растениеводства / Э.С. Григорьева.

— Барнаул, 2001. — 197 с.

3. Зеленский Н.А Парозанимающие и сидеральные культуры на эродированных черноземах / Н.А. Зеленский, Е.В. Лу-ганцев, А.К. Авдеенко // Научные разработки АПК. — Ростов-на-Дону, 2006.

4. Кутузова А.А. Увеличение производства растительного белка / А.А. Кутузова. — М.: Агропромиздат, 1985. — 191 с.

5. Мухина Н.А. Кормовые культуры Сибири / Н.А. Мухина и др. — М.: Рос-сельхозиздат, 1986. — 160 с.

6. Олешко В.П. Полевое кормопроизводство в Алтайском крае: состояние,

проблемы и пути решения / В.П. Олеш-ко, В.В. Яковлев, Е.Р. Шукис. — Барнаул: Азбука, 2005. — 319 с.

7. Панков Д.М. Агробиологический аспект выращивания эспарцета в лесостепи / Д.М. Панков // Геоэкология Алтае-Саянской горной страны. — Горно-Алтайск, 2006. — Вып. 3. — С. 312-316.

8. Трофимов И.Т. Кормовые культуры на засоленных почвах / И.Т. Трофимов. — Барнаул: Алт. кн. изд-во, 1982. — 80 с.

Норма высева, млн всхожих семян на 1 га Укосная масса Сухая масса

4 10,9 3,9

6 11,6 4,5

8 11,3 4,1

НСР05, т/га 0,26-0,31

Вариант Укосная масса Сухая масса

Без удобрений 9,9 3,7

Р35К20 11,7 4,9

Р70К40 12,2 5,3

Р105К60 11,9 5,0

НСР05 0,22-0,29

УДК 575.224: 633.111.«321»

Л.А. Кротова

ХИМИЧЕСКИЕ МУТАГЕНЫ КАК ФАКТОР ПОЛУЧЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ МУТАЦИЙ У ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ

Ключевые слова: химические мутагены, макромутации, частота и спектр мутаций, всхожесть семян, выживаемость

растении, продуктивность мутантного поколения, яровая пшеница.

Мутационная изменчивость лежит в основе всякого исходного материала для селекции, ибо исходное первичное наследственное разнообразие возникает только на основе мутаций. Методы индуцированного мутагенеза дополняют все остальные разделы учения об исходном материале, так как позволяют вовлечь в селекцию большой и разнообразный первичный материал в виде мутаций генов и хромосом [1]. Сами мутации являются исходным материалом для селекции и могут стать сортом только после тщательного отбора, а часто после скрещивания с другими сортами, формами, мутантами.

Природа индуцированных мутаций определяет ценность мутантных линий сельскохозяйственных культур и скорость их вовлечения в производство. Изменения резкие, с четким фенотипическим проявлением, которые удаётся выделить в М2 в виде отдельных изменений растения, называются макромутациями. Макромутации имеют различную генетическую природу, то есть растения с одним и тем же фенотипом могут появляться при изменении разных генов (точковые мутации), а также вследствие крупных перестроек хромосом [2].

Частота мутаций зависит от вида мутагена, его дозы, генотипических особенностей сорта. При этом меняется не только частота мутаций, но и их спектр. При искусственном мутагенезе из одного генотипа можно получить достаточно широкое разнообразие форм. Мутанты одного и того же сорта проявляют широкий спектр изменчивости в отношении различных селекционно-ценных свойств. Такой сравнительно однородный исходный материал обеспечивает более удачное и быстрое комбинирование желаемых показателей при селекции [1].

Основой наших исследований, начатых в 1984 г., является выявление влияния химических мутагенов на сорта яровой мягкой пшеницы. Результаты проведённых исследований позволили выявить эффект действия различных мутагенов и их концентраций и наиболее мутабильные сорта, выделить мутантные формы по различным признакам, использовать мутанты в скрещиваниях, получить ценные селекционные формы и сорта яровой пшеницы [3].

В данной работе представлены результаты изучения влияния химических мутагенов на сорт яровой мягкой пшеницы Лю-тесценс 65.

Материал и методика

В опыт включён сорт Лютесценс 65, обладающий комплексом положительных признаков, но требующий изменения длины вегетационного периода и некоторого улучшения качества зерна. Для обработки химическими мутагенами (нитрозоэтилмо-чевиной — НЭТМ, нитрозодиметилмочеви-ной — НДММ, нитрозодиэтилмочевиной — НДЭМ, этиленимином — ЭИ, диметил-сульфатом — ДМС, диэтилсульфатом — ДЭС, 1,4-бисдиазоацетилбутаном — ДАБ) брали по 1000 зёрен для каждой из трёх концентраций мутагена. Обработку проводили в отделе химической генетики ИХФ (г. Москва). Экспозиция 16 часов. Мутантные поколения выращивали согласно рекомендациям отдела химической генетики ИХФ. После обработки мутагенами семена промывали водой, высушивали и хранили до посева. Посев проводили на полях лаборатории экспериментального мутагенеза СибНИИСХ по чистому пару в оптимальные сроки на делянках 2 м2 сеялкой ССФК-7 с несколько загущенной нормой высева, чтобы основной стеблестой был представлен главными побегами, так как на них наблюдается наибольшая частота мутированных клеток. Контролем служили сухие семена исходного сорта. Изучали мутантные популяции первого и второго поколения в течение двух лет. Проводили подсчёт густоты всходов и выживших к уборке растений, фенологические наблюдения, структурный анализ убранных с корнями растений. Первое мутантное поколение раскладывали на линии с последующим изучением М2 в СП-1. Второе поколение является решающим для отбора, в нём отбираются те растения, которые обладают желательными для селекционера признаками, но надёжный отбор по продуктивности провести невозможно, поэтому выделенный материал оценивается в последующих поколениях.

Опытные поля расположены в зоне южной лесостепи Омской области. Южная лесостепь характеризуется теплым умеренно увлажнённым климатом с частыми атмосферными засухами. Почвы лугово-черноземные, благоприятные для выращивания пшеницы. В годы проведения опытов погодные условия существенно отличались. Температурный режим и распределение осадков в 1984 и 1985 гг. были близки средним многолетним, а 1986 г. отличался избыточным увлажнением и недобором положительных температур.

Результаты исследований

В таблице 1 представлены результаты изучения влияния химических мутагенов на всхожесть семян, выживаемость и продуктивность растений М,.

Из данных таблицы 1 следует, что мутагены оказали различное влияние на лабораторную всхожесть семян. Сильное снижение всхожести наблюдалось в вариантах ЭИ 0,02 и 0,01%, несколько слабее

— в вариантах ДМС 0,02%, НЭТМ 0,08%; стимулирующее действие оказали варианты НЭТМ 0,04 и 0,02%, ДМС 0,01%, ДАБ 0,2 и 0,1%; в остальных случаях лабораторная всхожесть была на уровне контроля.

В полевых условиях в варианте НЭТМ 0,08% количество взошедших растений было больше, чем в контроле, в остальных снизивших лабораторную всхожесть вариантах полевая всхожесть тоже была ниже контроля. К вариантам, стимулирующим лабораторную всхожесть и имеющим более высокую полевую всхожесть, добавились варианты НДММ 0,05%, ДЭС 0,05%, ДАБ 0,05% с полевой всхожестью выше, чем в контроле.

Выживаемость растений М1 составила к контролю от 56 до 104%. Более негативно повлияли на выживаемость растений обработки НЭТМ 0,08%, НДММ 0,025%, ДМС 0,005%, ЭИ 0,01%; стимулирующее влияние оказали варианты НЭТМ 0,04 и 0,02% (стимулирующие и лабораторную и полевую всхожесть).

На продуктивность растений М! влияние мутагенов и их концентраций также было различным: от стимулирующего (НЭТМ 0,04 и 0,02%, ДЭС 0,05%) до ингибирующего в значительной степени действия. Особенно резко снизили продуктивность растений М1 мутагены ЭИ и НДЭМ во всех концентрациях. Значительно было и негативное действие вариантов НДММ

0,05 и 0,025%, ДМС 0,01%, ДАБ 0,2 и

0,1%.

Изучение линий М2 выявило наличие семей с макромутациями. В нашем опыте в 1986 году выделились семьи низкорослые, скороспелые, позднеспелые, других разновидностей и семьи, выщепляющие скороспелые растения (табл. 2). Всего из 1389 проанализированных семей выделено 271 семья с макромутациями (19,5%).

Таблица 1

Влияние химических мутагенов на всхожесть семян, выживаемость и продуктивность растений М1

Мутаген Концен- Лабораторная всхожесть Полевая всхожесть Выживае- мость Продуктивность

трация, % % к контролю % к контролю % к контролю г/м2 % к контролю

Кон- троль 30 100 70 100 75 100 155 100

0,08 67 34 35 121 43 57 120 77

НЭТМ 0,04 33 110 71 101 77 103 170 110

0,02 33 110 33 119 73 104 172 111

0,05 76 95 91 130 63 84 92 60

НДММ 0,025 73 91 69 99 42 56 75 48

0,012 73 91 72 103 73 92 135 87

0,05 31 101 79 113 61 81 175 113

ДЭС 0,025 73 97 70 100 65 87 140 90

0,012 71 39 65 93 71 95 112 72

0,02 53 72 61 87 63 91 95 61

ДМС 0,01 92 115 70 100 56 75 77 50

0,005 34 105 71 101 43 64 112 73

0,02 10 12 33 54 61 81 45 29

ЭИ 0,01 40 50 42 60 47 63 45 29

0,005 79 99 70 100 63 89 30 19

0,02 73 91 64 91 52 69 30 19

НДЭМ 0,01 73 97 69 99 50 67 45 29

0,005 32 102 71 101 63 84 67 43

0,2 92 115 79 113 57 76 67 43

ДАБ 0,1 39 111 73 104 51 68 35 55

0,05 73 97 79 113 64 85 145 93

Таблица 2

Частота и спектр мутаций в М2

Мутаген Концентрация, % Число проанали- зированных семей Число семей с макромутациями Спектр мутаций и частота , шт.

низкорос- лые скороспе- лые позднеспе- лые выщ. скороспелые другие разновид- ности

шт. %

0,08 64 15 23,4 4 2 1 8 -

НЭТМ 0,04 80 16 20,0 7 2 1 5 1

0,02 52 3 5,8 1 1 - 1 -

0,05 41 5 12,2 - 3 1 1 -

НДММ 0,025 70 13 18,6 4 4 3 2 -

0,012 76 9 11,8 1 2 5 1 -

0,05 79 12 15,2 1 2 4 5 -

ДЭС 0,025 101 13 22,8 7 4 4 8 -

0,012 90 16 17,8 4 4 - 6 2

0,02 85 9 10,6 5 - 3 - 1

ДМС 0,01 59 12 20,3 3 3 4 2 -

0,005 65 14 21,5 1 2 - 10 1

0,02 39 10 25,6 2 - 8 - -

ЭИ 0,01 58 0,0 0,0 - - - - -

0,005 71 14 19,7 2 2 2 8 -

0,02 77 8 10,4 2 - 1 5 -

НДЭМ 0,01 66 18 27,3 7 4 1 4 2

0,005 50 17 34,0 10 3 2 1 1

0,2 58 15 25,9 4 1 5 5 -

ДАБ 0,1 49 18 36,8 5 3 2 7 1

0,05 59 24 40,7 7 - 11 6 -

Всего 1389 271 19,5 77 42 58 85 9

Большее количество макромутаций получено под воздействием мутагенов ДАБ, НДЭМ, ДЭС, но ДАБ дал большое количество позднеспелых семей, для наших исследований наибольший интерес представили химические мутагены НДММ, ДЭС и НДЭМ, под влиянием которых получено большее количество скороспелых семей. Исходный сорт Лютесценс 65 относится к позднеспелому типу, нуждается в сокращении вегетационного периода, поэтому наиболее интересны полученные скороспелые макромутации и семьи со скороспелыми выскочками, которые отбираются для дальнейших исследований.

Выводы

1. Влияние химических мутагенов на всхожесть семян, выживаемость и продуктивность растений М, зависели от мутагена и его концентрации.

2. Частота и спектр мутаций в М2 были различны в различных вариантах опыта, больше макромутаций получено воздействием ДАБ, НДЭМ и ДЭС.

3. Больше скороспелых мутаций было получено воздействием НДММ, ДЭС и НДЭМ. Так как для дальнейшей селекции представляют интерес скороспелые формы, работа с ними была продолжена в селекционных питомниках.

Библиографический список

1. Дубинин Н.П. Индуцированные мутации и селекция / Н.П. Дубинин // С.-х. биология. — 19б6. — Т. 1. — № 2. — С. 189-198.

2. Хвостова В.В. Цитогенетика мутантов пшеницы / В.В. Хвостова, Н.С. Эйгес // Цитогенетика пшеницы и её гибридов. — М.: Наука, 1971. — С. 145-162.

3. Кротова Л.А. Влияние химических мутагенов на продуктивность растений М! яровой мягкой пшеницы / Л.А. Кротова // Реализация Г осударственной программы развития сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия: инновации, проблемы, перспективы: матер. Междунар. науч.-техн. форума. — Омск: Изд-во ФГОУ ВПО ОмГАУ, 2009. —

С. 214-217.