Создание нового исходного материала пшеницы посредством отдаленной гибридизации в трибе т riticeae

УДК 631.52:081:635.544.4

О. А. Орловская, ст. науч. сотрудник ИГиЦ НАН Беларуси;

Л. В. Корень, вед. науч. сотрудник ИГиЦ НАН Беларуси;

В. Н. Леонтьев, доцент; Л. В. Хотылева, гл. науч. сотрудник ИГиЦ НАН Беларуси

СОЗДАНИЕ НОВОГО ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ПШЕНИЦЫ

ПОСРЕДСТВОМ ОТДАЛЕННОЙ ГИБРИДИЗАЦИИ В ТРИБЕ TRITICEAE

Tetraploid species (T. persicum, T. dicoccum, T. dicoccoides, T. dicoccoides K5199, T. polonicum, T. turgidum, 2n=28) and diploid species T. monococcum (2n=14) of genus Triticum were involved in crosses with common wheat cultivars (2n=42) for enriching and improving Triticum aestivum gene pool. Thirty four crossing combinations (out of them 14 - direct and 20 - back crosses) were carried out. Common wheat relatives acted as both a maternal and paternal crossing component since a success of interspecific hybridization depends not only on species involved in hybridization, but also on a crossing direction. Seed setting ranged between 1,39 and 44,4%. The analysis of the obtained results has shown that, under crossing hexaploid and tetraploid wheats, fertilization proceeds more successfully when a pollinator is a multichromosomal species. However filling of set seeds was higher in those combinations where tetraploid species acted as a pollinator.

Введение. Пшеница - одна из основных продовольственных культур большинства стран мира - широко возделывается на территории Беларуси. В настоящее время для сельскохозяйственного производства нужны сорта пшеницы интенсивного типа, сочетающие комплекс хозяйственно ценных признаков и биологических свойств. Для нашей страны особое значение имеет постоянная и надежная устойчивость к неблагоприятным факторам среды: отечественные сорта должны обладать морозостойкостью, засухоустойчивостью, устойчивостью к вымоканию, выпреванию, прорастанию на корню и коротким вегетационным периодом. Для решения этой задачи большое значение имеет создание разнообразного генофонда, адаптированного к условиям выращивания. Еще Н. И. Вавилов подчеркивал, что для селекции пшеницы решающее значение имеет использование мирового разнообразия трибы Triticeae. Так, однозернянка культурная (Г. monococcum, Аь) характеризуется иммунностью к грибным болезням и весьма устойчива к полеганию. Некоторые образцы T. monococcum выделяются высоким содержанием белка в зерне (до 27,8%) и лизина в белке (до 2,78%) [1]. Тетраплоидные виды рода Triticum (Г. dicoccoides, T. dicoccum, T. persicum, T. роЬтсит, Г. turgidum, АиБ) малотребовательны к условиям произрастания, невосприимчивы ко многим заболеваниям, ряд форм имеет высокое содержание белка в зерне (до 26,9%) и хорошие физические свойства клейковины [2, 3]. Пшеница спельта (Г. spelta Ь., АиББ) - древний, почти исчезнувший из культуры вид - также обладает рядом полезных признаков: неприхотливость, устойчивость к избыточному увлажнению, способность давать долго не черствеющий хлеб, пригодность муки из спельты для изготовления кондитерских изделий [4]. Все эти свойства видов рода Гп^сит делают их ценным исходным материалом для селекции мягкой пшеницы. С целью обогащения и улучшения гено-

фонда культурных злаков получены гибриды сортов мягкой пшеницы с дикорастущими видами трибы ГгШсеае.

Материал и методы. Материалом для исследования послужили сорта мягкой пшеницы Г. aestivum, 2п=42 (Фестивальная, Белорусская 80, Саратовская 29, Ростань, Чайниз Спринг, Рассвет, Тома, Дарья) и виды рода Гписит разного уровня плоидности: диплоидный вид Г. топососсит, 2п=14, тетраплоидные виды (Г. решсит, Г. dicoccum, Г. dicoccoides, Г. dicoccoides К5199, Г. роЬтсит, Г. turgidum, 2п=28), гексаплоидные виды (Г. spelta К1731, Г. клкате, 2п=42).

Проведено 45 комбинаций скрещивания (из них 18 - прямых, где в качестве материнского компонента использовали сородичей мягкой пшеницы, 27 - обратных, где они служили опылителем). Виды рода ГгШсит выступали в роли как материнского, так и отцовского компонентов скрещивания, поскольку успех межвидовой гибридизации зависит не только от видов, вовлекаемых в гибридизацию, но и от направления скрещивания [5]. Так, скрещиваемость двух распространенных в Венгрии сортов мягкой пшеницы Маг1опуа8аг1 9, Маг1опуа8аг1 15 с тетраплоидами Г Нторкееуп и Г. аттНсит была значительно выше в направлении 4х х 6х, чем в обратном [6]. Опыление проводили методом подстановки колосьев опылителя.

Результаты и обсуждение. Как видно из таблицы, из 45 проведенных комбинаций скрещивания в 34 комбинациях получены гибридные зерновки. Завязываемость зерновок колебалась в пределах 1,39-74,0%. Самый высокий процент завязываемости отмечен для комбинаций с Г. spelta К1731, причем как в прямых (Г. spelta К1731 х Саратовская 29, 55,26%), так и в обратных (Росстань х Г. spelta К1731, 74,0%). Стабильно высокие значения по анализируемому показателю наблюдались при использовании в отдаленной гибридизации Г. persicum К11899 (см. таблицу).

Таблица

Завязываемость семян при использовании видов ТгШсит в скрещиваниях с ТгШсит ав8іїуит

.Комбинация скрещивания Опылено цветков Завязалось зерновок Завязываемость, %

всего без эндосперма

ТгШсыт рвшеит К11899 х Рассвет 86 32 0 37,21

ТгШсыт рєшсит К11899 х Тома 90 19 1 21,11

ТгШсыт іїсоссит К45926 х Фестивальная 112 15 2 13,39

ТгШсыт іїсоссит К45926 х Белорусская 80 84 15 1 17,86

ТгШсыт іїсоссит К45926 х Рассвет 50 1 0 2,0

ТгШсыт іїсоссит К45926 х Тома 84 3 1 3,57

ТгШсыт spelta К1731 х Фестивальная 48 0 0 0

ТгШсыт spelta К1731 х Саратовская 29 38 21 0 55,26

ТгШсыт spelta К1731 х Рассвет 64 15 0 23,44

ТгШсыт spelta К1731 х Тома 74 15 0 20,27

ТгШсыт топососсит К105 х Фестивальная 192 0 0 0

ТгШсыт топососсит К105 х Саратовская 29 96 0 0 0

ТгШсыт топососсит К105 х Белорусская 80 72 1 0 1,39

ТгШсыт топососсит К105 х Чайниз Спринг 226 0 0 0

ТгШсыт топососсит К105 х Дарья 168 1 0 0,6

ТгШсыт топососсит К105 х Рассвет 44 0 0 0

ТгШсыт polonicum х Рассвет 54 14 0 25,93

ТгШсыт polonicum х Тома 46 16 0 34,78

Саратовская 29 х ТгШсыт peгsicum К11899 48 13 0 27,08

Саратовская 29 х ТгШсыт dicoccoides 28 3 0 10,71

Саратовская 29 х ТгШсыт dicoccoides К5199 28 2 0 7,14

Саратовская 29 х ТгШсыт polonicum 54 19 0 35,19

Саратовская 29 х ТгШсыт kihaгae 44 4 0 9,09

Росстань х ТШситpeгsicum К11899 172 58 0 33,72

Росстань х ТШсит dicoccoides 106 32 0 30,19

Росстань х ТШсит dicoccoides К5199 78 19 0 24,36

Росстань х ТШсит spelta К1731 50 37 0 74,0

Росстань х ТШсит tuгgidum 40 0 0 0

Росстань х ТгШсыт kihaгae 70 2 0 2,86

Чайниз Спринг х ТгШсыт peгsicum К11899 164 43 0 26,22

Чайниз Спринг х ТгШсыт dicoccoides 44 5 0 11,36

Чайниз Спринг х ТгШсыт dicoccoides К5199 22 0 0 0

Чайниз Спринг х ТгШсыт топососсит К105 30 1 0 3,33

Чайниз Спринг х ТгШсыт polonicum 52 0 0 0

Чайниз Спринг х ТгШсыт tuгgidum 50 0 0 0

Чайниз Спринг х ТгШсыт kihaгae 56 1 0 1,79

Рассвет х ТгШсыт peгsicum К11899 82 23 0 28,05

Рассвет х ТгШсыт dicoccoides К5199 18 8 0 44,44

Рассвет х ТгШсыт spelta К1731 54 9 0 16,67

Рассвет х ТгШсыт топососсит К105 86 0 0 0

Рассвет х ТгШсыт tuгgidum 44 0 0 0

Рассвет х ТгШсыт kihaгae 138 4 0 2,9

Тома х ТгШсыт peгsicum К11899 200 19 0 9,5

Тома х ТгШсыт spelta К1731 88 9 0 10,23

Тома х ТгШсыт polonicum 52 2 0 3,85

Анализ полученных результатов показал, что при скрещивании гексаплоидных и тетра-плоидных пшениц оплодотворение протекает более успешно, когда опылителем является многохромосомный вид. Так, в комбинации, где в качестве материнского компонента скрещивания использовали T. persicum К11899, а в качестве отцовского - сорт пшеницы Тома, за-вязываемость составила 21,11%, тогда как в обратной - только 9,5%. Однако выполненность завязавшихся зерновок выше в комбинациях, где в роли опылителя выступали тетрап-лоидные виды. Как видно из таблицы, ни в одной такой комбинации скрещивания не выявлено зерновок без эндосперма. В обратных же комбинациях зерновки были более морщинистые, с плохо выполненным эндоспермом, а у части - эндосперм практически отсутствовал. Использование биотехнологических методов in vitro в дальнейшем позволит сохранить полученный гибридный материал во всех комбинациях скрещивания.

Заключение. С целью обогащения и улучшения генофонда Triticum aestivum в скрещивания с сортами мягкой пшеницы были привлечены дикорастущие виды трибы Triticeae (T. persi-cum, T. dicoccum, T. dicoccoides, T. dicoccoides К5199, T. spelta К1731, T. monococcum, T. poloni-cum, T. turgidum, T. kiharae). Проведено 45 комбинаций скрещиваний (из них 18 - прямых, 27 - обратных). Выявлено, что при скрещивании гексаплоидных (2n=42) и тетраплоидных (2n=28) пшениц оплодотворение протекает

более успешно, когда опылителем является многохромосомный вид. Выполненность завязавшихся зерновок, как правило, выше в комбинациях, где тетраплоидные виды рода Triticum выступают в роли опылителя.

Литература

1. Arseniuk, E. The effect of introgression of genetic information from Triticum monococcum on resistance of triticale to Stagonospora nodorum blotch / E. Arseniuk, W. Sodkiewicz // Proc. 4th Inter. Triticale Symp., Alberta, 26-31 July 1998. -Canada, 1998. - Vol. 1. - P. 312-318.

2. Nevo, E. Genetic resources of wild emmer, Triticum dicoccoides, for wheat improvement in the third millennium / E. Nevo // Israel J. Plant Sci., 2001. - Vol. 49. - P. 77-91.

3. Гончаров, Н. П. Сравнительная генетика пшениц и их сородичей / Н. П. Гончаров. -Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2002. - 252 с.

4. Пшеницы мира / под ред. акад. В. Ф. Дорофеева. - Л.: ВО Агропромиздат. Ленинград. отд-ние, 1987. - 560 с.

5. Дуброва, В. П. Жизнеспособность и плодовитость гибридов Fi твердых и мягких пшениц в зависимости от условий выращивания / В. П. Дуброва // Вес. АН БССР. Сер. біял. навук. - 1957. - № 2. - С. 47-60.

6. Faeshadfar, M. The crossability of different wheat (T. aestivum L.) genotypes with T. Timophee-vii Zhuk., under two types of conditions / M. Faeshadfar, M. Molnar-Lang, J. Sutka // Cereal Res. Commun. - 1994. - Vol. 22, № 1-2. - P. 15-20.