Способ получения гибридных семян свеклы и способ выращивания тетраплоидных форм свеклы для получения гибридных семян Советский патент 1990 года по МПК A01H1/04 

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к гибридизации растений, и может быть использовано в сельском хозяйстве, а именно в се-- лекции и семеноводстве сахарной,кормовой и столовой свеклы.

Целью изобретения является повышение урожайности гибридов за счет уменьшения количества анеупло;;дов и повышения всхожести.

Способ состоит в том, что осуществляют опыление стерильной материнской формы отцовской формой, при этом в качестве отцовской формы используют смесь диплоидных и тетраплоидных растений. Используемые в смеси диплоидные и тетраплоидные растения опыляют стерильную материнскую фор-му. В результате опыления диплоидной стерильной материнской формы гаплоидной пыльцой с диппоидных растений образуются диплоидные гибридные семена. При опылении стерильной диплоидной формы пыльцой с тетраплоидных растений образуются сбалансированные эуплоидные триплоидные семена. Образование эуплоидных гибридных семян обусловлено тем, что в присутствии гаплоидной пыльцы в оплодотворении предпочтительно участвуют гаметы с эуплоидным (сбалансированным) числом хромосом.

Смесь диплоидных и триплоидных (эуплоидных) гибридных семян, собранных со стерильной материнской формы, используют для промышленных

СЛ

00 4 00 СО С5

315

посевов. Полученная смесь гибридных семян обладает повышенной всхожестью семян. Повышенная всхожесть обуслов- |лена образованием повышенного количества сбалансированных высоковсхожих эугшоидных триплоидных гибридных семян и частично высоковсхожих диплоидных гибридных семян. Уменьшение количества гипер- .и гипотрипло- идов приводит к повышению продуктивности гибридов.

Соотношение диплоидов и тетрапло- идов в смеси подбирают эмпирически в зависимости от продуктивности диплоидных и тетраплоидных гибридов, от их экологической пластичности,от пыльцевой продуктивности диплоидных и тетраплоидных форм, от планируемой интенсивности отбора эуплоидных форм и т.д. Зя основу берется соотношение: 4ч. тетраплоидов и 1 ч диплоидов. Один из вариантов способа предусматривает получение гибридных семян с обеих форм.В этом случае в качестве отцовской формы используют смесь из односемянной тетраплоидной Формы и односемянной диплоидной формы. Семена собирают с обеих форм (материнской и отцовской) и полученную смесь используют для производственных посевов. Смесь состоит из од- носеменных гибридных триплоидных и диплоидных семян, полученных на сте- рильчой материнской форме, и из гибридных семян, полученных на отцрв- йкой форме. Количество семян, получаемых на отцовской форме, составляет примерно 20/Ј от общего количества гибридных семян. Эти семена в основном представляют собой трипло- идные гибридные семена за счет переопыления тетраплоидной и диплоидной форм отцовского компонента. Если использовать в отцовском компоненте многосемянную форму,то в общей смеси семян многосемянные семена составят только 2-4%. Это позволяет без разделения семян использовать их для производетвенных посевов.

С целью упрощения процесса получения гибридов и тетраплоидных форм предлагается также способ семеноводства тетраплоидных форм свеклы для осуществления способа получения гибридных семян свеклы.

Способ включает выращивание тетраплоидных форм, отбор эуплоидных растений, при этом к тетраплоидным фор

5

0

5

0

5

0

5

0

5

мам добавляют маркированную доминантным признаком диплоидную форму, диплоидные и тетраплоидные формы свободно переопыляются. Семена собирают с тетраплоидиой формы и высевают. В присутствии гаплоидной пыльцы в оплодотворении предпочтительно участвуют гаметы с эуплоидным (сбалансированным) числом хромосом. Кроме того, на рыльцах анеуплоидных растении при прорастании пыльцы и оплодотворении имеют преимущество гаплоидные гаметы. В результате этого ане- уплоидные, близкие по плоидности к триплоидам, растения оказываются маркированными. В посевах тетраплоидной формы удаляют маркированные гибридные триплоидные и маркированные близкие по плоидности к триплоидам анеуплоидные растения. Оставшиеся эуплоидные (тетраплоидные) растения используют для последующего скрещивания и/или дальнейшего размножения.

Если тетраплоид - стерильная материнская форма, то диплоид добавляют при размножения стерильной формы и закрепителя стерильности.

Соотношение тетраплоилов и диплоидов при семеноводстве тетраплоидной формы также подбирают эмпирически в зависимости от планируемой интенсивности отбора и от пыльцевой продуктивности диплоидной и тетраплоидной форм, от избирательности оплодотвор- рения и степени самофертильности тетраплоидных растений. За основу берется соотношение 4:1. В таком случае количество тетраплоидов в популяции составит примерно 50%. Остальные растения в популяции - маркированные анеуплоиды и триплоиды.

В качестве маркированной доминантными признаками диплоидной формы используют форму с доминантными аллелями следующих генов: Red hypokolyl (R) - красный гипокотиль; Yellow root (Y) - желтый корень.

Наличие аллелей R и Y обеспечивает ярко-бордовую окраску корнеплодов, гипокотиля, жилок листьев, а в позднюю фазу развития бордовую окраску листьев.

Использование диплоидной формы с генами R, Y. и с доминантными аллелями генов распределения окраски (Coloured leaf (Cl) - окрашенные листья; Coloured viens (Cv) - окрашен

ные листовые жилки, Traut leaf (Tr) - форелевый лист) позволяет легко и качественно проводить отбор маркированных триплоидных и анеуплоидных растений на ранней фазе вегетации (фза семядольных листьев - фаза первых пар настоящих листьев).

Пример 1. Для осуществления способа подбирают высокопродуктивный триплоидный гибрид на стерильной основе . Из ассортимента диплоидов выбирают форму, которая обладает высокой комбинационной способностью и обеспечивает получение высокопродук- тивных гибридов при скрещивании ее со стерильной формой. Производят выращивание корнеплодов стерильной формы, тетраплоидного и диплоидного компонентов отцовской формы. На уча- стке гибридизации высаживают 4 ч. односемянной диплоидной стерильной материнской формы и 1 ч. отцовской формы. В качестве отцовской формы высаживают смесь тетраплоидных и дипло идных растений. Смесь состоит из 4 ч тетраплоидов и 1 ч. диплоидо-в. Отцовский компонент опыляет стерильную форму. Семема с материнского компонента убирают отдельно от отцовско- го компонента. Затем их калибруют на машинах и используют для производственных посевов. Гибридные семена имеют 70-80% триплоидов и 20 - 30% диплоидов. За счет снижения количества анеуплоидов повышается продуктивность гибридов и повышается полевая всхожесть гибридных семян.

Пример 2. Для осуществления способа подбирают компоненты высокопродуктивного триплоидного гибрида: односемянную стерильную форму и однохемянную тетраплоидную форму. Дополнительно из ассортимента диплоидов выбирают форму, которая об- ладает высокой общей комбинационной способностью и обеспечивает получение высокопродуктивных гибридов при скрещивании ее как со стерильной формой, так и с тетраплоипной формой. Производят выращивание корнеплодов стерильной формы, тетраплоидного и диплоидного компонента отцовской формы.

На участках гибридизации высажи- вают 4 ч. материнской формы и 1 ч. отцовской. Отцовская форма состоит из 4 ч. односемянного тетраплоида и 1 ч. односемянного диплоида.Семена с

5

-

5 ® 0

5 0

5

0

материнского и отцвоского компонентов собирают совместно. Собранная смесь состоит из односемянных гибридных триплоидных и диплоидных семян, полученных на стерильной материнской форме, и из гибридных семян, полученных на отцовской форме. Количество семян, получаемых на отцовской форме, составляет примерно 20% от общего количества гибридных семян. Эти семена представляют собой триплоидные гибридные семена, полученные за счет переопыления тетраплоидной и диплоидной форм отцовского компонентов. Собранная смесь семян с материнского и отцовского компонентов скрещивается и после машинной доработки используется для производственных посевов.

Пример 3. Способ семеноводства тетраплоидных форм свеклы осуществляют следующим образом. Берут тетраплоидную форму, которая является компонентом гетерозисного гибрида. На изолированном участке размножения к тетраплоидной форме подсаживают маркированную доминантными генами R, Y, Cl, Cv, Tr диплоидную форму. Тетраплоидная и диплоидная формы свободно переопыляются.

Семена собирают с тетраплоидной формы и высепают. По маркерным признакам (красная окраска листьев, корнеплодов, черешков) удаляют гибридные триплоиды, гипер- и гипотри- плоиды. Оставшиеся эутетраплоидные растения используют для дальнейшего размножения или скрещивания со с те рильн ой формой.

Приведенные примеры не исчерпывают всех возможных вариантов получения гибридных семян свеклы, а лишь показывают принципиальные моменты получения гибридных семян свеклы с использованием в качестве отцовской формы смеси диплоидных и тетраплоидных растений.

Так, например, способ позволяет получить гибридные семена и при использовании стерильной тетраплоидной формы. Если стерильноГ материнской формой является тетраплонд, то в результате его опыления гаплоидной пыльцой с диплоидных растений образуются триплоидные гибридные семена. При опылении стерильной тетраплоидной формы пьиь- цой с тетраплоидных растений образуются тетраплоидные гибридные се- мена. Смесь триплоидных и тет- ра плоидных гибридных семян, собанную со стерильной материнской форы, используют для промышленных поевов. Полученная смесь гибридых семян за счет увеличенного оличества эуплоидов обладает повышеной продуктивностью и повышенной

схожестью.

Пример 4. Методом топкросса пу{тем скрещивания образцов сахарной св|еклы с тестером с маркерными призраками (сорт столовой свеклы Бордо; 237) и последующего полевого ис- пь)тания определяют комбинационную способность ряда образцов. В результате этих испытаний выделяют форму с очень высокой общей комбинацией- нфй способностью (ОКС) Верхнячская 038 (тетраплоид), занявшую первое место net урожайности корнеплодов и сбору сахара. Выделяют также диплоидную ффрму (сорт Верхнячская 038), имеющую высокую общую комбинационную способность. Гибрид с этой формой отвечает I классу оценок ОКС по урожаю корнеплодов и II классу оценок ОКС по сбору сахара.

Эти лучшие по ОКС две формы используют в дальнейших экспериментах. В качестве материнского компонента используют мужскостерильную форму киевского синтетика 0-цикла 0 -типа 1981 г. - МС КС 0081.

Мужскостерильную форму КС0081 на изолированных клумбах опыляют тремя опылителями и получают соответственно три типа гибридов: МС КС 0081 х х Верхнячская 038 (тетраплоид); МС КС 0081 х Верхнячская 038 (диплоид); МС КС 0081 х 4 ч. Верхнячская 038 (тетраплоид) и 1 ч. Верхнячская 038 (диплоид).

Продуктивность гибридов и комбинационная способность сортов сахарной свеклы в топкроссных скрещиваниях приведены в табл.1.

Качество семян и продуктивность гибридов, полученных разными способами, приведены в табл.2.

Анализ всхожести семян (табл.2) после одинаковой подработки семян на машинах СМ 0,15 показывает, что всхожесть первого гибрида (опылитель тетраплоид) 66%, второго (опылитель диплоид) 84% и гибрида, у ко5

0

5

0

5

0

5

0

5

торого в качестве опылителя используют смесь диплоидов и тетраплои- дов, 80%.

Простая механическая смесь диплоидных и ТРИПЛОИДНЫ.Х гибридов в равном соотношении дает всхожесть семян 75%.Расчетная всхожесть трипло- идной фракции семян, полученной при опылении стерильной формы смесью гамет, показывает, что всхожесть семян этой фракции составляет 76% (80x2 160; 160-84 76). Всхожесть триплоидных семян у гибрида, полученного от опыления только тетрапло- идным опылителем, .составляет 66%. Таким образом, всхожесть триплоидной фракции у гибрида, полученного от опыления смесью тетраплоидных и диплоидных растений, повышается на 10%.

Технические условия для фабричных свеклосемян, полученных на основе цитоплазматической мужской стерильности, предусматривают однорост- ковость не менее 90% и всхожесть не менее 70%. Всхожесть триплоидной фракции у гибрида, полученного по предлагаемому способу, повышается на 10% и превышает минимальный уровень, допускаемый техническим условием. Всхожесть всех гибридных семян, полученных по предлагаемому способу, -достигает 80%, что значительно превышает допустимый минимальный уровень.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить высокую всхожесть гибридных семян.

Одноростковость полученных семян находится на одном и том же уровне.

Урожай гибрида, полученного по предлагаемому способу, достоверно превышает урожай гибридов, полученных по известным способам.По сбору сахара с единицы площади гибрид, полученный по предлагаемому способу, также достоверно превышает другие гибриды.

Формула изобретения

1. Способ получения гибридных семян свеклы, включающий подбор родительских форм, выращивание (отобранных) растений для получения семян, опыление материнской формы с отцовской, отличающийся тем, что,с целью повышения урожайности гибридов за счет повышения всхожести и уменьшения количества

анеуплоидов, в качестве отцовской формы используют смесь тетраплоидных, и диплоидных форм растений.

2. Способ выращивания тетраплоид- ных форм свеклы для получения гибридных семян,включающий посев исходных тетраплоидных растений, выбраковку анеуплоидов, отбор эуплоидов и их использование для получения гибридных семян, отличающийся тем, что, с целью упрощения ведения семеноводства, исходные тетраплоид

ные формы высевают совместно с диплоидными растениями, маркированными доминантными признаками, а анеупло- идные формы выбраковывают из растений, полученных в результате переопыления тетраплоидных и диплоидных форм.

I

3. Способ по п.2, отличающий с я тем, что диплоидные растения маркируют доминантными генами R, Y, C1, Су, Тг.

Таблица 1

Изобретение относится к биотехнологии и может применяться в сельском хозяйстве в селекции и семеноводстве свеклы. Целью изобретения является повышение урожайности гибридов свеклы за счет увеличения всхожести и уменьшения количества тетраплоидов. Материнскую форму свеклы опыляют отцовской, представляющей собой смесь диплоидных и тетраплоидных форм, при этом ведут специальное семеноводство, позволяющее легко снизить количество анеуплоидных растений. 2 с.п., 1 з.п.ф-лы, 2 табл.

(тетраплоид) и 1 ч.

Верхнячская 038

диплоид80

Извест МС КС 0081 х Верхныйнячская 038 (тетраплоид)66

НС КС 0081 х Верхнячская 038 (диплоид)84

ИРС0.в5

42,4 40,8

38,9 15,8

15,0

15,3 0.6

63,60 58,8

59,6 4,6