Результативность получения растений-регенерантов ярового ячменя в культуре in vitro на селективных средах

Литература

1. Клыш, А.И. Элементы продуктивности и модель сорта гороха / А.И. Клыш // Бюл. ВНИИ кукурузы. - 1986.

- № 31. - С. 99-103.

2. Крючкова, Т.В. Селекция гороха на неосыпаемость семян в лесостепи Красноярского края: автореф. дис. ... к.с-х.н. / Т.В. Крючкова. - Л.: 1990. - 17 с.

3. Hofirek, P. Mereni pevnosti lodyhy u hrachu / Р. Hofirek // Genet / Slecht. - 1989. - № 1. - Р. 71-78.

4. Hedley, C.L. Desing an improved pea crop plant /C.L. Hedley, M.J. Ambrose, A.A. Puke. Perspectives for peas and lupins as proteincrops. - 1983. - № 8.

5. Hovinen, S. Breeding of a protein pea ideotype for finnish conditions / S. Hovinen. - J agr.Sc. in Finland. -1988. - № 60, 1. - P. 1-72.

УДК 581.522.4:632.122 Е.Н. Конышева, Н.В. Зобова

РЕЗУЛЬТАТИВНОСТЬ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТЕНИЙ-РЕГЕНЕРАНТОВ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ В КУЛЬТУРЕ IN VITRO НА СЕЛЕКТИВНЫХ СРЕДАХ

Приводятся результаты трехлетних исследований, проведенных на селективных средах в культуре in vitro устойчивости ярового ячменя. Итогом проведенной на селективных средах in vitro оценки адаптивности к стрессовым эдафиче-ским факторам разных форм ярового ячменя является получение в данных условиях растений-регенерантов.

Установлено преимущество в протекании регенерационных процессов на селективных средах у селекционных линий с родословной, включающей пластичный кислотоустойчивый сорт Винер; у сортов, ранее продемонстрировавших устойчивость к экстремальным факторам среды, и у форм, полученных с использованием культуры изолированных тканей.

Линии регенерантов, полученные на селективных и контрольных средах от исследуемых сортов и линий, станут основой для размножения и создания форм, устойчивых к стрессовым эдафическим факторам.

Учитывая разнообразие почвенно-климатических условий в крае, а также то, что в большинстве хозяйств ячмень является замыкающей культурой севооборота, создание сорта с высокими адаптивными свойствами, пригодного для возделывания в экстремальных условиях, является актуальной задачей для этого обширного региона. Разностороннее и широкомасштабное использование ячменя определяет и уровень его производства, и необходимость дальнейшего совершенствования адаптивного потенциала к неблагоприятным условиям выращивания.

Одним из экологически безопасных и перспективных направлений создания новых форм и сортов сельскохозяйственных культур является клеточная селекция. Контролируемые экспериментальные условия in vitro позволяют использовать возрастающие уровни стрессового фактора для выделения устойчивых генотипов на уровне изолированных соматических клеток. Это обусловлено значительной генетической неоднородностью каллусных клеток, позволяющей отобрать на селективных средах те из них, которые обладают широким диапазоном толерантности к стрессовым эдафическим факторам (высокие концентрации соли, низкие значения рН). Важнейшим результатом проведенного на селективных средах in vitro отбора устойчивых форм ярового ячменя является получение в этих условиях растений-регенерантов, которые могут быть использованы в дальнейшей селекции.

Объекты и методы исследования

Объектом исследования служили образцы ярового ячменя семи групп генотипов, отличающихся между собой направленностью селекции. Разнообразие форм, исследованных по устойчивости к стрессовым эдафическим факторам, было достаточно широким и составляло 75 генотипов. Оно отражалось не только в

количественном, но и качественном составе исследованного материала: адаптивные линии, родительские формы регенерантов, линии регенерантов селекции Красноярского НИИСХ [1, 2]; линии из коллекции пивоваренного направления и образцы, отобранные по солеустойчивости (ИЦиГ, г. Новосибирск). В группе районированных - сорта, хотя и устойчивые к местным агроэкологическим условиям, но относящиеся к интенсивным сортам, которые требуют для формирования урожая высоких агрофонов [2]. И, наконец, группу ино-районной селекции составляют сорта, проходящие экологическое сортоиспытание в крае и представленные случайной выборкой.

При определении сравнительной стрессоустойчивости линий были подобраны стандарты, резко выделяющиеся по уровню устойчивости. В качестве контрольных выступали сорт Красноярский-80, сорта из коллекции ВИР: С-15 (Эквадор), отмеченный как солевыносливый, и устойчивый к почвенной кислотности сорт Джюгай.

В работе использованы методы и условия культивирования тканей in vitro по Р.Г. Бутенко [1989] и

В.С. Шевелуха и др. [1998]. Методы получения регенерантов включают в себя несколько этапов: отбор подходящих эксплантов, их стерилизацию и перенос на питательную среду для индукции каллусов; индукцию и пролиферацию каллуса; регенерацию побегов на среде для размножения; перенос проростков на среду, способствующую образованию корней, и высадку в грунт.

Донорные растения для введения в культуру выращивали в зимнее время в условиях светокультуры при 16-часовом фотопериоде, освещенности 1000-1500 Лк, на керамзите, а летом в ОПХ «Минино».

Эксплантами для индукции каллуса служили незрелые зародыши ячменя, которые высаживались на модифицированную среду Мурасиге и Скуга. Для получения соле- и кислотоустойчивых линий каллусную ткань помещали в селективные условия, при которых выживают только устойчивые к данному фактору клетки [3]. Каллусы каждого исследованного генотипа ячменя пересаживали на контрольную и селективные среды: пролиферации каллусов и регенерации растений (табл.1).

Процедура доращивания кислото- и солеустойчивых растений, полученных на среде регенерации, состоит из адаптации растений к внешним условиям и укоренения. Адаптация и укоренение хорошо развитых побегов проводится в больших пробирках с бумажными мостиками на воде. После этого растения-регенеранты высаживаются во фракцию мелкого керамзита и доращиваются на светоустановках.

Таблица 1

Качественный и количественный состав используемых питательных сред

Состав среды Этапы культивирования

Индукция каллуса Пролиферация каллуса Регенерация растений

Контроль Соль Кислота Контроль Соль Кислота

МЭ-макро, мл/л 100 100 100 100 100 100 100

МЭ-микро, мл/л 1 1 1 1 1 1 1

Витамины, мл/л 1 1 1 1 1 1 1

Ре-хелат, мг/л 5 5 5 5 5 5 5

Инозит, мг/л 100 100 100 100 200 200 200

Сахароза, г/л З0 З0 З0 З0 З0 З0 З0

2-4Д, мг/л 2 1,5 1,5 1,5 - - -

ИУК, мг/л 1,5 - - - 0,5 0,5 0,5

Кинетин, мг/л - - - - 1 1 1

Агар-агар, г/л 7 7 7 10 7 7 10

ЫаО!, г/л - - 4,2 - - 4,2 -

рН 5,75 5,75 5,75 4,0 5,75 5,75 4,0

Результаты исследования

Итогом проведенной в культуре изолированных тканей оценки устойчивости к стрессовым эдафиче-ским факторам разных форм ярового ячменя является получение в этих условиях растений-регенерантов (табл. 2).

Самую высокую эффективность образования регенерантов в расчете на введенный эксплант показали селекционные линии пивоваренного направления. Из 16 испытуемых линий 13 образовали 91 регенерант

1З8

на селективных средах. Среди них выделились линии Г-84-5651, Д-89-6211 и Е-30-6534, имеющие схожее происхождение, причем у первых двух материнская и отцовская формы одинаковы (С-69-9083 и ТгитрИ).

Следующее место по эффективности регенерации заняли сорта местной селекции. Уровень этого показателя минимум в два раза превышал все остальные группы образцов. Это районированные сорта, длительное время возделываемые в нашем крае. Среди них особо выделялись сорта Красноярский 80 (18 реге-нерантов) и Кедр (9).

Образцы, отобранные по солеустойчивости (ИЦиГ, г. Новосибирск), занимают среднее положение. Из 10 линий и сортов 9 образовали растения-регенеранты, в том числе 10 регенерантов на соленой среде и 24

- на кислой. Наибольшее количество регенерантов у сорта Рккка (13 шт) - сорт из Финляндии, устойчивый к повышенной кислотности почвы. Только у линии 74/2-4 не сформировалось ни одного растения.

Далее следуют адаптивные линии, родительские формы регенерантов и линии регенерантов. В результате из 17 адаптивных линий 9 образовали регенеранты на засоленой и 10 - на кислой среде. Всего от адаптивных линий получено 62 растения с контрольных и селективных сред, которые размножаются в настоящее время в условиях закрытого грунта. Наибольшее количество регенерантов на селективных средах получено от линий Д-28-5980, Е-18-6393, Е-19-6415, У-20-706, Д-51-6081 и Т-136-368, что высоко характеризует их адаптивный потенциал. У перечисленных адаптивных линий в качестве родительской формы выступает стародавний пластичный, выносливый к экстремальным условиям возделывания сорт Винер.

Получено 47 регенерантов от 11 линий регенерантов и от 6 их родительских форм, в том числе с за-соленых сред - 15, с кислых - 20. Больше всего растений образовали адаптивная линия Т-136-368 (11 шт.) и по 6 штук у линий регенерантов КР.3.2. Кедр и С.Р.3-ГДГ-28И-949. От СР.13-С-15 получены регенеранты только на контрольной среде. С.Р.4-ГДГ-28И-949 и КР.63-Л-6-4246 не образовали ни одного регенеранта.

Наименее эффективными донорами регенерантов оказались сорта инорайонной селекции, хотя среди них имелись и сорта, полученные в культуре тканей. От них получено 28 растений-регенерантов, в том числе 12 - на соленой среде и 13 - на кислой. Среди них выделились районированные сорта, длительное время возделываемые в нашем крае: Ача, Ранний 1, Новосибирский 80. У четырех сортов инорайонной селекции (Партнер, Ерофей, Асем и Андрей) вообще не образовалось ни одного регенеранта.

Таблица 2

Эффективность получения регенерантов ячменя на селективных средах в культуре изолированных зародышей

Группа образцов Количество образцов, шт. Количество эксплан-тов, шт. Регенеранты, по на разных с лученные редах Выделившиеся сорта и линии по формированию регенерантов

Контроль №01-0,42% рН-4,0 I

Сорта местной селекции 4 370 9 12 12 33 Красноярский-80, Кедр

Сорта инорайонной селекции 11 750 3 12 13 28 Ача, Адонис, Русь, Новосибирский 80

Образцы, отобранные по солеустойчивости 10 1232 18 13 27 58 Рігкка, Ранний 1, К-14220

Адаптивные линии 17 1355 22 22 18 62 У-20-706, Д-51-6081, Е-19-6415, Е-18-6393, Д-28-5980

Линии пивоваренного направления 16 1130 44 31 60 135 Е-30-6534, 2553 И 5, Г-84-5651, Д-89-6211

Родительские формы регенерантов 6 653 7 9 10 26 Кедр, Т-136-368

Линии регенерантов 11 1092 5 6 10 21 КР.3.2. Кедр КР.3.7.(1)-Т-136-368 С.Р.3-ГДГ-28И-949

Всего 75 6582 108 105 150 363 22

Сравнительная оценка наиболее выделившихся сортов и линий ярового ячменя по образованию рас-тений-регенерантов отражена на рисунке. Так, самыми эффективными донорами регенерантов на селективных средах среди исследованных форм оказались сорта Красноярский 80 и Pirkka, а также линия пивоваренного направления Е-30-6534.

Таким образом, в культуре изолированных тканей получено 363 растений-регенерантов, из них: 105 -со среды с высоким содержанием соли; 150 - с низким значением рН (4,0). Эта среда характеризовалась самым низким уровнем заражения, с чем вероятно и связано относительно большее количество регенерированных растений. Выделенные формы проходят адаптацию к грунту и размножение. Среди них пять расте-ний-регенерантов от сортов Красноярский 80, Русь и Ача, адаптивной линии Е-57-6781 и «кислого» регенеранта КР3.7(1)-Т-136-368 дали семенное потомство. Размножению подлежат и регенеранты, полученные на контрольных средах, поскольку каждый регенерант, полученный в каллусной культуре, можно рассматривать как самоклональный вариант, отличающийся от донорного генотипа по каким-то, в том числе и по искомым признакам. Эти регенеранты подлежат оценке наряду с теми, что получены в селективных условиях.

Ш контроль ЕЭ NaCI СЗ pH

Количество полученных растений-регенерантов в культуре изолированных зародышей на селективных средах от наиболее выделившихся сортов и линий ярового ячменя

В 2003 г. проведено размножение в полевых условиях с целью быстрейшей акклиматизации регене-рантов, созданных по разным направлениям. Семенное потомство от регенеранта адаптивной линии Е-57-678ї показало достоверно (Р<0,0ї) наибольшую сохранность растений к уборке (6ї%), озерненность колоса (14 шт.), а следовательно, и коэффициент размножения. При размножении «кислого» регенеранта от КР.3.7(1)-Т-136-368 получен достаточно высокий уровень полевой устойчивости (50%), однако средняя озер-ненность колоса низкая (9 шт.). При низкой сохранности растений (всего 22%) семенное потомство «кислого» регенеранта от Красноярского 80 имеет среднее значение озерненности (11 шт.) и коэффициента размножения (2,44). Семенное потомство «кислого» регенеранта от сорта инорайонной селекции Русь показало достоверно (Р<0,05) наименьшую сохранность растений (15%) и коэффициент размножения (0,76) по сравнению с остальными испытанными линиями. Выявлено, что наиболее мягкие условия получения регенерантов ведут к более быстрой адаптации к условиям грунта и сравнительно большей полевой устойчивости, озернен-ности колоса и связанным с этим коэффициентом размножения.

Таким образом, линии регенерантов, полученные на селективных и контрольных средах от исследуемых линий, станут основой для размножения и создания форм, устойчивых к стрессовым эдафическим факторам.

Литература

1. Солеустойчивость адаптивных линий ячменя селекции Красноярского НИИСХ в культуре in vitro на селективных средах / Зобова Н.В. [и др.] // Адаптивный подход в земледелии, селекции и семеноводстве сельскохозяйственных культур в Сибири: сб. науч. ст. - Новосибирск: Изд-во СО РАСХН, 1996. -

С. 34-35.

2. Сурин, Н.А. О повышении адаптивности ячменя к экстремальным условиям Восточной Сибири / Сурин Н.А., Ляхова Н.Е., Зобова Н.В. // Вестн. Рос. акад. с.-х. наук. - 1999. - № 4. - С. 14-17.

3. Турбин, Н.В. Тканевые и клеточные культуры в селекции растений / Н.В. Турбин. - М.: Колос, 1989. -176 с.

4. Бутенко, Р.Г. Биотехнология растений: культура клеток / Р.Г. Бутенко. - М.: Агропромиздат, 1989. - 290 с.

5. Сельскохозяйственная биотехнология: учеб. пособие / В.С. Шевелуха [и др.]; под ред. В.С. Шевелуха. -М.: Высш. шк., 1998. - 416 с.

УДК 633.13(171.51) А.С. Каменщиков

СРОКИ И НОРМЫ ПОСЕВА ГОЛОЗЕРНОГО ОВСА СОРТА ГОЛЕЦ В ЮЖНЫХ РАЙОНАХ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ

В статье приводятся результаты исследований по выявлению лучших сроков и норм высева овса Голец. По итогам проведенных исследований выявлена перспективность возделывания голозерного овса в южных районах края.

В южных районах Красноярского края основные площади занимает пшеница. Удовлетворительная обеспеченность осадками, благоприятный режим среднесуточных температур и более продолжительный вегетационный период способствуют формированию зерна высокого качества. Поэтому особое распространение здесь получили среднепоздние сорта сильной пшеницы, такие, как Кантегирская 89, Безим, Ветлужан-ка, Омская 33, Омская 20, Мана 2 и другие.

Овес, а тем более ячмень в этой зоне имеют ограниченное распространение и по удельному весу в общих посевах зерновых составляют не более 20%. Рекомендованные для этой зоны сроки и нормы посева зернофуражных культур апробированы производством и подтверждены многолетней практикой возделывания этих культур.

Одновременно с этим совершенно неизученным вопросом остается технология выращивания голозерных сортов овса. Основная причина заключается в отсутствии сортов такого типа. В 2005 г. в государственное сортоиспытание передан сорт голозерного овса Голец селекции Красноярского НИИ сельского хозяйства. Сорт среднеспелого типа характеризуется повышенной устойчивостью к полеганию, дружным созреванием и неосыпаемостью.

Исследования, направленные на выявление лучших сроков и норм посева, проводили в 2003-2005 гг. на Курагинском опорном пункте (южная лесостепь) Красноярского НИИСХ. В качестве контроля использован пленчатый овес Тубинский селекции Красноярского НИИСХ, введенный в Госреестр РФ в 2005 г.

Опытные посевы были размещены по пропашным культурам на обыкновенных среднемощных тучных черноземах. Характеристика почвы по содержанию питательных веществ в горизонтах 0-20 см и 20-40 см представлена в таблице 1.

Приведенные данные по содержанию питательных веществ свидетельствуют о высоком плодородии опытного участка. Поэтому различия в урожае по годам можно объяснить проявлением погодных условий. В мае 2003 г. выпало 57 мм осадков, в 2004 г. - 24,4 мм и в 2005 гг. - 10,9 при среднемноголетнем их количестве - 44 мм. Особенно значительный дефицит осадков наблюдался во время посева - третьей декаде мая в 2004-2005 гг. - 4,7-0,5 мм при среднемноголетних показателях - 17 мм. Низкая влагообеспеченность в этот период отрицательно сказалась на полноте всходов. В июне 2003 г. выпало 43,9 мм, или на 20 мм меньше нормы. В 2004 г. выпало 47,9 мм при среднемноголетних показателях 63 мм, в 2005 г. - 88,6 мм. В наиболее ответственный период - во время цветения и плодообразования - при среднемноголетних показа-