Исследование процессов каллусогенеза у видов и межвидовых гибридов пшеницы

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ____________________________________2011, том 54, №12_________________________________

ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ

УДК 581.4:633.11

Н.А.Алтаева, Н.А.Хайленко ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ КАЛЛУСОГЕНЕЗА У ВИДОВ И МЕЖВИДОВЫХ ГИБРИДОВ ПШЕНИЦЫ

РГП «Институт биологии и биотехнологии растений»

Комитета науки Министерства образования и науки Республики Казахстан

Представлены результаты изучения интенсивности роста и развития каллусов у видов и межвидовых гибридов пшеницы, полученных их незрелых зародышей. Метод эмбриокультуры может применяться для получения растений-регенерантов как дополнительного материала в селекционно-генетических исследованиях.

Ключевые слова: пшеница - гибриды - эмбриокультура - каллусогенез -растение-регенерант.

Повышение урожайности и устойчивости пшеницы к стрессам и болезням является одной из главных задач генетиков и селекционеров Казахстана, а создание гибридной пшеницы для отдельных регионов республики при помощи отдалённой гибридизации или на основе мужской стерильности помогло бы разрешить множество проблем, в том числе и проблему генетически чистого производства зерновой продукции.

Современные методы биотехнологии кардинально меняют процесс селекционной работы по выведению новых высокопродуктивных гибридных линий и сортов пшеницы. В настоящее время метод эмбриокультуры широко используется для решения прикладных задач селекции ценных сельскохозяйственных растений и, в частности, пшеницы - основного хлебного злака [1].

Целью нашей работы являлось изучение интенсивности роста и развития каллусов и способности роста незрелых зародышей пшеницы на искусственной питательной среде, с тем, чтобы установить возможность дальнейшего использования метода эмбриокультуры при массовом получении гибридных растений.

Материал и методы исследований

Объектами исследований служили виды пшеницы Triticum compactum Ь. (ЛиЛиББВБ), T.aestivum Ь. (AUAUBBDD) (сорт Мироновская-808).

На искусственные питательные среды были посажены незрелые 15-18-суточные зародыши T.compactum, T.aestivum (сорт Мироновская-808). Всего было посажено около 277 незрелых зародышей.

Адрес для корреспонденции: Алтаева Назира Алтайкызы, Хайленко Нина Александровна. 050040, Республика Казахстан, г. Алматы, ул. Тимирязева, 45, Институт биологии и биотехнологии растений. E-mail: daizy-c@mail.ru, khailenko@yandex.ru

В результате предварительного эксперимента было подтверждено, что метод стерилизации зерновок - обработка семян 70% этиловым спиртом, при экспозиции 10 мин - является оптимальным для дальнейшей работы.

Каллусы получали из зародышей, изолированных на 15-й день и 18-й день после опыления. Работу проводили в ламинарном боксе. Зерновки освобождали от цветковых и колосковых чешуй, зародыши изолировали в стерильных чашках Петри с помощью препаравальных игл под бинокулярной лупой МС-9. Выделенные зародыши помещали щитком вверх на питательную среду Мурасиге/Скуга, содержащую 2 мг/л 2,4-0, в стерильных условиях ламинарного бокса. До появления побегов экспланты выдерживали в термостате - в темноте при 25°С, затем переносили на свет в условия светокультуральной комнаты, обеспечивающей температуру 25°С, при 16-часовом фотопериоде с интенсивностью освещения 5-10 тыс. люкс и влажностью 75-80%. Через каждые 4-5 недель каллусы пересаживали на свежую питательную среду. Для изучения интенсивности роста и развития каллусов они были отделены от проростков и пересажены в питательную среду МС с фитогормоном 2,4-0 1 мг/л, а проростки пересажены на среду МС, содержащую ИУК - 1-2 мг/л, а затем их переносили на среду без фитогормонов и культивировали на свету при 16-18-часовом фотопериоде. Изучение интенсивности роста и развития каллусов проводили с помощью микроскопа МБС-10, при увеличении окуляров х8, с помощью специальной линейки с делениями. Через две недели после посадки на питательную среду МС были начаты промеры каллусов [2].

Результаты и их обсуждение

Наблюдения за развитием зародышей на искусственных питательных средах показали, что зародыши родительских форм хорошо растут и развиваются, а зародыши гибридных комбинаций отличаются по каллусогенезу и по развитию растений-регенерантов.

Таблица 1

Образование каллусов и растений-регенерантов

Вид, сорт, комбинация скрещивания Дата посадки Посажено зародышей, шт. Образовалось каллусов Выросло растений-регенерантов

шт. % шт. %

Т. compactum 30.06.11 45 29 64.4 25 55.6

Мироновская-808 30.06.11 60 37 61.7 49 81.7

Т.сотрасШт х Мироновская-808 29.06.11 77 16 20.8 2 2.6

Мироновская-808 х Т.сотрасШт 01.07.11 68 10 14.7 - -

Через две недели после посадки незрелых зародышей на искусственную питательную среду частота каллусогенеза у родительских форм составила 61.7% у сорта Мироновская-808 и 64.4% у вида T.compactum, а количество растений-регенерантов составило у вида T.compactum 55.6%, у сорта Мироновская-808 - 81.7% (табл. 1). По сравнению с видом T.compactum проростки хорошо росли у сорта Мироновская-808 (рис. 1).

Частота каллусогенеза у гибридных зародышей пшеницы была ниже по сравнению с родительскими формами: 20.8% у растений комбинации T.compactum х Мироновская-808 и 14.7% у растений комбинации Мироновская-808 х T.compactum. А количество растений-регенерантов у растений

комбинации Т.сотрасШт х Мироновская-808 составило всего 2.6%, а у растений комбинации Миро-новская-808 х Т.сотрасШт растения-регенеранты не образовывались.

I 1'

г >

В •

у Я

1 1 1

Рис. 1. Растения-регенеранты сорта Мироновская-808, полученные из незрелых зародышей.

Рост и развитие каллусов было удовлетворительным на протяжении всего опыта. В первую неделю после посадки каллусы интенсивно увеличивались в диаметре у сорта Мироновская-808, у вида Т.сотрасШт и у растений комбинации Мироновская-808 х Т.сотрасШт, за исключением растений из комбинации Т.сотрасШт х Мироновская-808 (табл. 2). В последующие недели диаметр каллусов продолжал увеличиваться, самым интенсивным был рост каллусов у сорта Мироновская-808 и у вида Т.сотрасШт, а самым низким оставался у растений комбинации Т.сотрасШт х Мироновская-808 (рис. 2). Рост и развитие каллусов в высоту также был вполне удовлетворительным. Особенно хорошо росли каллусы у растений из комбинации Мироновская-808 х Т.сотрасШт и у сорта Мироновская-808, а плохо росли опять же у растений из комбинации Т.сотрасШт х Мироновская-808. В дальнейшем высота каллусов постепенно возрастала. Максимальный рост наблюдали через четыре недели после посадки на среду МС, особенно у растений комбинации Мироновская-808 х Т.сотрасШт и у сорта Мироновская-808. Самым низким рост каллусов в высоту был также у растений комбинации Т.сотрасШт х Мироновская-808, а у вида Т.сотрасШт рост каллусов в высоту был вполне удовлетворительным (рис. 3).

Таблица 2

Динамика роста каллусов видов и межвидовых гибридов пшеницы Б0.

Генотип Дата посадки Размеры каллусов

1 неделя 2 недели 3 недели 4 недели

Т.сотрасШт (Д-9) 22.06.10 0.70х0.21 0.72х0.28 0.74х0.31 0.80х0.35

Мироновская-808 (Д-39) 22.06.10 0.79х0.26 0.85х0.33 0.89х0.37 0.95х0.40

Т.сотрасШт хМироновская-808 21.06.10 0.49х0.17 0.53х0.24 0.55х0.29 0.60х0.33

Мироновская-808 х Т.сотрасШт 22.06.10 0.67х0.27 0.72х0.33 0.75х0.37 0.78х0.42

1

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0

11-ая неделя

2-ая неделя

3-ья неделя 14-ая неделя

Д -9

Д -39 Д -9 х Д -39 Д -39 х Д -9

Рис. 2. Динамика роста каллусов вида, сорта и межвидовых гибридов пшеницы Б0. Диаметр каллусов, см.

0,45

0,4

0,35

0,3

0,25

0,2

0,15

0,1

0,05

0

1-ая неделя

2-ая неделя

3-ья неделя

4-ая неделя

Д -9

Д -39 Д -9 х Д -39 Д -39 х Д -9

Рис. 3. Динамика роста каллусов вида, сорта и межвидовых гибридов пшеницы Б0. Высота каллусов, см.

Таким образом, в результате проведённых исследований установлено, что использование методов биотехнологии, в частности метода эмбриокультуры незрелых зародышей, может быть эффективным для получения гибридных растений и их дальнейшего использования в селекционногенетических исследованиях по отдалённой гибридизации растений.

Поступило 14.11.2011 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Палилова А.Н. Генетические системы у растений и их взаимодействие. - Минск, 1986, 230 с.

2. Хайленко Н.А. Генетические основы создания форм пшеницы методами отдалённой гибридизации и эмбриокультуры, их изучение в свете теории эпигенеза. - Алматы, 2011, 147 с.

Н.А.Алтаева, Н.А.Хайленко

ТАДЦИЦОТИ ПРОТСЕС^ОИ КАЛЛУСОГЕНЕЗ ДАР НАМУД^О ВА ДУРАГА^ОИ БАЙНИНАМУДИИ ГАНДУМ

Муассисаи давлатии чум^уриявии «Институти биология ва биотехнологияи растани» Кумитаи илми Вазорати маориф ва илми ЦумхурииЦазокустон

Натичах,ои омузиши шиддатнокии рутттд ва нумуи каллусх,ои намуд ва дурагах,ои байни-намудии гандумро, ки аз чанинх,ои норасидаи гандум ба даст оварда шудаанд, пешних,од карда шудааст. Мукаррар карда шудааст, ки усули парвариши чаниниро барои ба даст овардани растанй-регенерантх,о хдмчун маводх,ои иловагй дар тадк,ик,отх,ои селексионию генетикй исти-фода бурдан мумкин аст.

Калима^ои калиди: гандум - дурага - парвариши цанин - каллусогенез - растани-регенерант.

N.A.Altayeva, N.A.Khailenko RESEARCH OF PROCESSES CALLUSOGENESIS AT SPECIES AND INTERSPECIFIC HYBRIDS OF WHEAT

Republican State Action Institute of Plant Biology and Biotechnology.

Committee of Science of Ministry of Science and Education. Republic of Kazakhstan Results of studying of intensity of growth and development calluses at species and interspecific hybrids of wheat, their received unripe germs are presented. It is established that the method of embryoculture can be applied to mass reception of plants-regenerators as additional material in breeding-genetic researches. Key words: wheat - hybrid - embryoculture - callusogenesis - plant-regenerant.