Основные направления и результаты использования методов сельскохозяйственной биотехнологии в Приморском НИИСХ

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ БИОТЕХНОЛОГИИ В ПРИМОРСКОМ НИИСХ

ЕЛ. БАРСУКОВА, кандидат сельскохозяйственных наук

П.П. ФИСЕНКО, кандидат сельскохозяйственныхнаук

Н.И. ХОХЛОВА

Приморский НИИСХ

Одной из ключевых задач сельскохозяйственного производства было и остается повышение урожайности возделываемых культур. В её выполнении особая роль отводится адаптивным сортам с высоким потенциалом. Однако успешное ведение селекционных программ невозможно без использования генетически разнообразного исходного материала.

Современные биотехнологии предлагают принципиально новые, альтернативные классическим, способы создания генетического разнообразия исходного материала. Экспериментально доказано, что культивирование растительных клеток и органов in vitro на питательных средах вызывает генетические изменения. В результате регенерируемые из клеточных культур растения, как правило, отличаются от исходных форм.

Лаборатория биотехнологии Приморского НИИСХ создана в декабре 1988 г. для широкого использования методов биотехнологии в селекции и семеноводстве картофеля, сои, гречихи.

Соя считается сложной культурой для регенерации in vitro. Несмотря на это мы успешно реализовали регенерацию растений сои двумя путями — из тканей семядольного узла (органогенез) [1] и из тканей семядолей недозрелых зародышей (соматический эмбриогенез) [2], разработали технологии микрокло-нального размножения регенерантов сои [3], изучили возможность использования эмбриокультуры для доращивания зародышей, полученных при межвидовой гибридизации культурной сои с дикими австралийскими видами [4].

На сегодняшний день в Институте создано и изучено в полевых условиях более 100 регенератных линий сои. Установлено, что они отличаются от исходных форм по высоте прикрепления нижнего боба, числу бобов и семян на растении, массе семян с одного растения [5]. Среди сомаклональных линий сои также отмечены положительные изменения по содержанию белка и масла в семенах [6]. Кроме того, выявлены линии, превосходящие исходные сорта по концентрации гистидина и олеиновой кислоты, а также характеризующиеся пониженным количеством линоленовой кислоты, формы с повышенной степенью устойчивости к пероноспорозу, септориозу и церкоспорозу.

Результатом успешного использования метода культуры ткани и регенерации через соматический эмбриогенез стал первый в России сорт сои, создан-

ный с помощью методов биотехнологии, Приморская 81 (районирован с 2004 года) [7].

Сегодня работа с культурой сои in vitro осуществляется в нескольких направлениях. Для расширения генетического разнообразия in vitro вводятся первичные экспланты мутантов, полученных в результате лазерного и гамма-облучения. С 2006 г. начаты исследования по использованию в питательных средах мутагенного фактора ионов меди и цинка. Проводятся эксперименты по созданию in vitro сомакло-нов сои устойчивых к септориозу и церкоспорозу.

В результате совместных исследований с сотрудниками Биолого-почвенного института ДВО РАН проведена генетическая идентификация 110 образцов ДНК сомаклональных линий сои, полученных методом культуры ткани. На основе значений генетических дистанций определены линии и сорта наиболее и наименее удаленные один от другого. В суммарной выборке 8 сомаклональных линий обнаружено 25 новых ампликонов, отсутствовавших в ISSR-спектрах исходных форм. Происходящие генетические изменения у регенерантов затрагивают структуру ISSR-локусов, что приводит к появлению новых ампликонов при сохранении большей части фрагментов, характерных для ДНК растений исходных сортов.

В исследованиях с культурой тканей и органов гречихи мы изучили процессы образования каллуса гречихи из различных эксплантов (семядолей и гипокотилей асептических проростков, недозрелых зародышей) и осуществили регенерацию растений по типу органогенеза и соматического эмбриогенеза [8]. Усовершенствована методика межвидовой гибридизации гречихи посевной с гречихой татарской и по-лузонтичной с использованием метода культивирования недозрелых (абортивных) зародышей в условиях in vitro. В ходе исследований отработана схема регенерации, позволяющая получать новые формы (сомаклоны), характеризующиеся рядом хозяйственно ценных признаков [9].

При изучении регенерантов второго и третьего поколения в полевых условиях было установлено, что они достоверно отличаются от исходного сорта Приморская местная по 8 морфометрическим признакам (высота растения, число узлов на главном стебле, толщина междоузлия, число ветвей 1-го и 2-го порядка, число соцветий с плодами, продуктивность 1-го растения, масса 1000 зерен). После оценки в селекционных питомниках выделены сомаклоны с высокой продуктивностью растения (10...20 г), крупнозерные (масса 1000 семян 28,5...34,0 г), с повышенным содержанием рутина в зеленой массе (4,5%), с различной степенью экологической пластичности и др. [8].

Сегодня проводятся эксперименты по клеточной селекции гречихи на средах с ионами меди и цинка.

С 2006 г. начато изучение новой для Приморско- жайности листьев целесообразно производить посад-

го края культуры — стевии или двулистника сладко- ку 50-ти дневными растениями,

го с использованием микроклонирования растений Таким образом, в Приморском НИИСХ разраба-in vitro. В 2007 г. заложена небольшая плантация тываются и успешно реализуются методы сельско-

(0,0015 га) для определения оптимального возраста хозяйственной биотехнологии, способствующие

рассады и срока посадки этой культуры. В ходе опы- выведению новых высокоурожайных сортов и уско-

тов выявлено, что для получения максимальной уро- ренному размножению культур.

Литература.

1. Фисенко, П.П. Регенерация растений сои из культуры семядольного узла / П.П. Фисенко, Г.Д. Галукян // Некоторые вопросы селекции и технологии воз- делывания сельскохозяйственных культур в Приморье : сб. науч. тр. / РАСХН, Дальневост. omd-ние, ПримНИИСХ. — Новосибирск, 1994. — С. 17-22.

2. Фисенко, П.П. Соматический эмбриогенез и регенерация растений сои из эмбриогенного каллуса / П.П. Фисенко, Г.Д. Галукян// Вопросы селекции и технологии возделывания полевых культур в Приморье : сб. науч. тр. / РАСХН, Дальневост. отд-ние, ПримНИИСХ. — Новосибирск, 1992. — С. 20-28.

3. Хохлова, Н.И. Влияние органических веществ на микрочеренкование сои in vitro /Н.И.Хохлова, П.П. Фисенко //Адаптивные технологии в растениеводстве Амурской области: сб. науч. тр. /МСХРФ,ДальГАУ, Ин-т агрономш и экологии. — Благовещенск: Изд-во ДальГАУ, 2006. - Вып. 2. - С. 112-179.

4. Хохлова, Н.И. Культура незрелых зародышей диких австралийских видов сои / Н.И.Хохлова, П.П. Фисенко // Некоторые вопросы селекции и технологии воз- делывания сельскохозяйственных культур в Приморье: сб. науч. тр. / РАСХН, Дальневост. отд-ние, ПримНИИСХ. — Новосибирск, 1994. — С. 10-17.

5. Фисенко, П.П. Оценка популяциирегенерантныхлиний сои сорта Ходсон по элементам продуктивности/П.П. Фисенко, И.И. Грицюк //Генетические ресурсы растениеводства Дальнего Востока : материалы междунар. науч. конф., посвящ. 75-летию Дальневост. on. станции ВНИИР, 25-27 авг. / РАСХН, ВНИИР, ДВНМЦ. — Владивосток: Дальнаука, 2004. — С. 380-385.

6. Фисенко, П.П. Оценка сомаклональных линий сои по содержанию белка и масла в семенах/П.П. Фисенко, Н.И. Хохлова, И.И. Грицюк // Пути повышения эффективности научных исследований на Дальнем Востоке : сб. науч. тр. / РАСХН, ДВ НМЦ, Примор. НИИСХ. — Новосибирск, 2003. — Т.1: селекция и растениеводство. — С. 16-20.

7. Пат. 3021 Российская Федерация. Соя Glycine max (L.) Merr. Приморская 81 /Алименко С.А., Ващенко А.П., Грицюк И.П., Дега Л.А., Мудрик Н.В., Ромашова М.В., Фисенко П.П.; заявитель и патентообладатель ГНУ Приморский НИИСХ. — № 9900292; приоритет 13.01.99 ; зарегистр. 13.02.2006.

8. Барсукова, Е.Н. Использование метода культуры ткани в селекции гречихи : дис. ... канд. с.-х. наук : 06.01.05/ Е.Н. Барсукова. — Благовещенск, 2000. — 160с.

9. Пат. 2229219 Россия, МПКА 01Н4/00, C12N5/00, А01Н1/04. Способ размножения гречихи in vitro с получением селекционно-ценных сомаклонов/Е.Н. Барсукова, П.П. Фисенко, Л.М. Моисеенко; ГНУПриморский НИИСХ. — № 2002108598; заяви. 04.04.02; опубл. 27.05.04, Бюл. № 15.

СЕЛЕКЦИЯ СОИ В ПРИМОРСКОМ НИИСХ

АП. ВАЩЕНКО, доктор сельскохозяйственных наук Н.В. МУДРИК, кандидат сельскохозяйственных наук О.И. ХАСБИУЛЛИНА, кандидат сельскохозяйственных наук

Приморский НИИСХ

Соя появилась на территории бывшей Приморской области более 300 лет назад. Известно, что во время экспедиции В. Пояркова в 1646 г. у местного населения были обнаружены бобы этой культуры. Однако площади под соей длительное время не расширялись и вплоть до 1917 г. не превышали 3...4 тыс. га.

Плановую селекционную работу с этой культурой начали в 1925 г. на Приморской сельскохозяйственной опытной станции селекционеры А.В. Чернышева и М.Ф. Панченко. Перед ними стояла задача — вывести сорт с более высокой и стабильной по годам урожайностью, чем у местных популяций, возделываемых в крестьянских хозяйствах Было также обращено внимание на необходимость создания высокомасличных форм.

Первоначально в качестве исходного материала использовались местные популяции, позднее образцы из

Китая, Японии, США и полученные из ВИРа. В ходе исследований удалось установить, что местные популяции сои очень скороспелы, низкорослы и малопродуктивны. Формы из Японии отличаются продолжительным вегетационным периодом, растрескивающимися при созревании бобами, сильно поражаются болезнями.

После длительного изучения был выведен сорт сои Приморская 529. Продолжительность периода его вегетации составляла 120... 137 дн., урожайность — немного более 2,0 т/га. Сорт отличался толстосте-бельностью, неполегающим стеблем, круглым зерном со сравнительно высоким содержанием масла. Масса 1000 зерен более 200 г. Однако при столь длительном периоде вегетации посевы часто попадали под осенние заморозки, а генотип оказался настолько стабилен, что не реагировал на влияние каких-либо внешних факторов, включая действие физических и химических мутагенов, плохо скрещивался.

В 1941 г. был районирован сорт Уссурийская 29, созданный на основе популяции из северной Маньчжурии (Е.А. Гамаюнова, А.В Чернышева). Он отличался более высоким прикреплением бобов на стебле и созревал на несколько дней раньше.