Способ получения аналогов тетраплоидной ржи Советский патент 1993 года по МПК A01H1/04 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к селекции озимой ржи,

и может быть использовано в селекции этих и других растений.

Целью изобретения является ускорение процесса получения безлигульного аналога.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве отцовской используют форму, обладающую рецессивным геном безлигуль- ности, параллельно с возвратными проводят анализирующие скрещивания на всех генотипах Fi BCi-n, по результатам анализа потомств анализирующих скрещиваний выделяют гетерозиготные генотипы, по которым отбирают гибриды, полученные от возвратных скрещиваний для последующего цикла возвратных и анализирующих скрещиваний, а в качестве аналога идентифицируют безлигульные генотипы в F2 последнего возвратного скрещивания. Выделение гетерозиготных генотипов проводят в фазе 3 листа - колошение.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом пока зывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что получение аналога ведется по рецессивному гену, фенотипиче- ски не проявляющегося в FI до цветения, поэтому параллельно с возвратными проводят анализирующие скрещивания для выде- ления в фазе 3 листа - колошение гетерозиготных генотипов и полученных с ними гибридов для последующего возвратного скрещивания, в качестве аналога идентифицируют безлигульные генотипы в F2 последнего возвратного скрещивания.

Изучение патентной и научно-техниче- . ской литературы свидетельствует о том, что сочетание возвратных и анализирующих скрещиваний, способствующих проведению непрерывного скрещивания при ускоренном получении аналогов, различающихся по рецессивному гену, является новым и в селекционной работе с полиплоидами не применялось.

Предлагаемый способ предусматривает использование известных данных. Известно, что в случаях, когда передаваемый признак обусловлен рецессивным геном, т.е, фенотипически не проявляется в FI можно проводить 2-3 возвратных скрещивания подряд, затем выращивать потомство от второго или третьего беккроссов и в нем отбирать гомозиготные по рецессивному гену растения.

Такой путь получения аналогов сокращает период их получения до 9-10 лет, при большем обьеме гибридизации. Однако, если для диплоидной ржи можно проводить три скрещивания подряд, то для аутотетрап- лоидной, в связи с более сложным характером расщепления, только два, причем концентрация необходимых генотипов бу

10

15

20

дет невысокая. Аналог может быть получен через 10 лет.

Известно также, что в случаях, когда передаваемый признак фенотипически не проявляется в Fi до цветения, используются упреждающие (возвратные) скрещивания с параллельным самоопылением части генотипов, включенных в гибридизацию, для их индентификации в потомстве. Это позволяет получить аналог через 8 лет, т.е. в такие же сроки, как и при непрерывном беккроссе с источником доминантного признака.

Данный способ разработан и применим для самоопылителей, у которых при самоопылении завязывается достаточное количество семян для идентификации генотипов в потомстве. У перекрестников же завязыва- емость зерен при самоопылении низкая, зависит от многих факторов и составляет для ржиО,02-3,0%, всреднем поданным многих авторов менее 5%. Поэтому использование самоопыления для идентификации генотипов у ржи, тем более у аутотетраплоидной, неприемлемо по той причине, что большая 25 часть генотипов не будет идентифицирована.

Известен способ получения изогенных линий по рецессивному признаку семени у подсолнечника, предусматривающий скрещивание рецидиента с донором рецессивного признака, полученный гибрид на каждом этапе беккросса используется в качестве отцовского компонента, Для дальнейшего насыщения отбираются гибридные семена от парных скрещиваний, в которых отцовской формой были гетерозиготные растения, индентифицированные по расщеплению в потомстве от самоопыления.

Недостаток данного способа в том, что наряду с самоопылением, контроль гетерозиготных генотипов осуществляется по отцовской линии. Если это применимо для подсолнечника при отсутствии кущения, то для ржи данный способ контроля гетерозиготных генотипов усложняет процесс получения аналогов.

Идентификация генотипов, проводится обычно путем анализа расщепления потомств от самоопыления или анализирующих скрещиваний, т.е. скрещивания FI с гомозиготной по рецессивному гену формой. У ржи анализирующие скрещивания применяются для выделения гомозиготных по доминантному гену короткостебельно- стигенотипов как на дипло- идном, так и на тетраплоидном уровне.,:

Известно, что наследование признаков у аутотетраплоидной ржи более сложное, чем у диплоидной. Обусловлен тем, что у диплоидов при двух аллелях образуется три

30

35

40

45

50

55

различных генотипа, тогда как у аутотетрап- лоидов пять, в связи с чем и более сложный процесс их идентификация, В зависимости от типа расщепления и способа идентификации, частота фенотипов в потомстве может быть различна (см..таблицу). Для идентификации одного и того же генотипа, в большинстве случаев дуплекса, при анализирующем скрещивании потребуется значительно меньший объем выборки, чем при самоопылении.

Хромосомный или хроматидный типы расщепления крайние варианты расщепления у аутотетраплоидов и в чистом виде, встречаются редко . Нами для расчета объема и схемы работы взят хромосомный тип расщепления, так как суть при этом не меняется, а достоверность выделения гетерозиготы будет выше, потому что для доказательства этого типа расщепления объем выборки должен быть больше, чем для хроматидного типа расщепления.

Безлигульность у ржи рецессивный признак, расщепление в F2 идет по.простой моногибридной схеме 3:1. Полученные авторами результаты показывают, что лигуль- ные и безлигульные растения можно различать уже в фазе трех листьев.

Таким образом, авторами обнаружено новое свойство уже известных признаков, а именно: непрерывные возвратные (упреждающие) скрещивания позволяют быстро получить безлигульные аналоги, различающиеся по рецессивному гену, за счет постоянного использования в гибридизации гетерозиготных по гену el генотипов, идентифицированных анализирующими скрещиваниями в фазе 3 листьев.

У гибридов аутотетраплоидной ржи гетерозиготы представлены триплексами и дуплексами (фиг. 3). Использование самоопыления для идентификации этих генотипов неэффективно, поскольку триплекс при хромосомном расщеплении не дает расщепления, а при хроматидном - необходима выборка, которую не получить от самоопыления отдельных генотипов. Для идентификации дуплексов потребуется не менее 80-140 зерен, т.е. исходный генотип должен иметь, при завязываемое™ зерен от самоопыления, показанной выше, с учетом полевой всхожести, 40-50 продуктивных побегов, что для тетраплоидов, отличающихся пониженной кустистостью, нереально.

Достоверная идентификация генотипов у тетраплоидов может быть достигнута использованием анализирующих скрещиваний. Так, для идентификации того же дуплекса потребуется всего 20-25 зерен, которые легко получить от опыления двух кастрированных колосьев (завязываемость зерна при гибридизации в среднем составляет 40%), К тому же в случае хроматидного расщепления при анализирующем скрещи- 5 вании могут быть идентифицированы даже триплексы.

Безлигульный аналог тетраплоидной ржи может быть получен обычным путем (фиг. 1) через 13 лет, при этом объем гибри0 дизации в годы скрещивания составляет 25- 30 колосьев (из расчета 1 колос с растения, учитывая то, что минимальное число растений, отражающих популяцию у ржи составляет 25). На изоляторах проводится

5 размножение FI и выделение в F2 безлигуль- ных растений, концентрация которых составляет при хромосомном типе расщепления 2,8%, при хроматидном - 4,6%.

0 Использование второго подряд скрещивания, т.е. получение BCi, позволяет сократить срок получения аналога до 10 лет (фиг. 2). Объем гибридизации и потребность в изоляторах остается на уровне обычной

5 схемы, но концентрация безлигульных растений в F2 составляет 0,1% при хромосомном и 0,3% при хроматидном типах расщепления.

Предлагаемый способ позволяет пол0 учить безлигульный аналог через 8 лет, аналогично схеме беккросса с источником доминантного признака, при этом первые два года объем гибридизации остается такое же, как и в предыдущих схемах (фиг. 3).

5 На 3-6 годы увеличивается число генотипов, используемых за материнскую форму до б и параллельно с возвратными проводятся анализирующие скрещивания, поэтому ежегодный объем гибридизации увеличива0 ется до 450 колосьев из расчета 2 колоса с растения для анализирующего и 1 колос для возвратного скрещивания.

На 7 год проводятся только анализирующие скрещивания с целью выделения ге5 терозиготных генотипов, в частности дуплексов, для последующего перепыления их в F2. Число генотипов F2 рассчитано с учетом перепыления дуплекса с другими генотипами в FI. Концентрация безлигульных

0 растений в F2 при хромосомном типе расщепления составляет 0,5%, при хроматидном- 1,3%.

Таким образом, на основании анализа известных решений предлагаемое техниче5 ское решение обладает существенными отличиями.

При этом получен положительный эффект - предложенный способ позволяет получить безлегульный аналог тетраплоид- ной ржи за более короткий срок (фиг, 3).

Сущность предлагаемого изобретения может быть понята из следующего описания: скрещивание материнской формы (ре- куррента) с источником рецессивного признака; скрещивание Ft с рекуррентом, т.е. получение Fi BCi; возвратные и знали-, зирующие скрещивания на всех генотипах Fi до получения BCs; анализ потомств анализирующих скрещиваний и выделение гетерозиготных генотипов; выделение гибридов от скрещивания гетерозиготных генотипов с рекуррентом для последующего возвратного скрещивания. Анализ генотипов ft BCs и выделение дуплексов для получения F2; идентификация безлигульных растений в Fa.

Пример 1. Проводят скрещивание гомозиготного по наличию лигулы рекур- рента (материнской формы) с источником безлигульности в объеме 25-30 растений (1- 2 колоса с растения) для отражения разнообразия популяции материнского родителя. Опыление смесью пыльцы отцовского компонента.

Гибридные гетерозиготные генотипы Fi (дуплексы) скрещивают с рекуррентом. который используется в качестве отцовского компонента до получения аналога.

Высевают полученный гибрид Fi BCi, дающий расщепление по генотипу 1:4:1 (фиг, 3), по фенотипу расщепления нет. Параллельно на одних и тех же растениях проводят возвратные и анализирующие скрещивания. Объем гибридизации, с целью охвата всех генотипов, увеличивает- ся до 150 растений, по 3 колоса с растения, 1 колос для возвратного и 2 колоса для анализирующего скрещиваний.

Высевают потомства парных возвратных и анализирующих скрещиваний. Прово- дят анализ расщепления в потомствах анализирующих скрещиваний в фазе 3 листьев, так как лигульные и безлигульные растения уже различимы. Можно проводить анализ расщепления и в более поздних фа- зах, например, кущение, колошение, но только до цветения, чтобы не потерять контроль за генотипами. По результатам анализа расщепления потомств анализирующих скрещиваний проводят выделение гетерозиготных генотипов и по ним отбирают гибриды, полученные от скрещивания гетерозиготных генотипов с рекуррентом для последующего цикла возвратных и анализирующих скрещиваний. Остальные потомства бракуются.

После получения аналога BCs отбирают гибрит от скрещивания гетерозиготс рекуррентом для переопыления, дающий расщепление 1:4:1. Проводятся анализирующие скрещивания для выделения дуплексов. Все генотипы Fi BCs свободно переопыляются между собой.

Высевают F2 переопыленных дуплексов и выделяют в фазе 3 листьев безлигульные тетраплбидные растения.

Формула изобретения

1. Способ получения аналогов тетрапло- идной ржи, включающий скрещивание материнской формы с отцовской формой - носителем необходимого признака, получение гибридов Ft, возвратные скрещивания и идентификацию необходимых генотипов, отличающийся тем, что, в качестве отцовской используют форму, обладающую рецессивным геном безлигульности, параллельно с возвратными проводят анализирующие скрещивания на всех генотипах Fi BCi-n, по результатам анализа потомств анализирующих скрещиваний выделяют гетерозиготные генотипы, по которым отбирают гибриды, полученные от возвратных скрещиваний для последующего цикла возвратных и анализирующих скрещиваний, а в качестве аналога идентифицируют безлигульные генотипы в F2 последнего возвратного скрещивания.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выделение гетерозиготных генотипов проводят в фазе третьего листа - колошение.

Использование: сельское хозяйство, способы генетического отбора и получения аналогов тетраплоидной ржи. Сущность изобретения: способ включает скрещивание материнской формы с отцовской формой-носителем необходимого признака, получение гибридов FL возвратные скрещивания и интенсификацию необходимых генотипов. Используют отцовскую форму, обладающую рецессивным геном безли- гульности и параллельно с возвратными проводят анализирующие скрещивания на всех генотипах Fi BCi-n. По результатам анализа потомств анализирующих скрещиваний выделяют гетерозиготные генотипы, по которым отбирают гибриды, полученные от возвратных скрещиваний для последующего цикла возвратных и анализирующих скрещиваний. В качестве аналога идентифицируют безлигульные генотипы Fa последнего возвратного скрещивания. Выделение гетерозиготных генотипов проводят в фазе третьего листа - колошение. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл. (Л с 00 о XI 00 N ю GJ

Отношения расщепления по одному гену (А : а ) на аутотетраплоидном уровне

El еГ

Свободное.

{год: Р

Qг Свободное. РВ2 „Р С ГОД. Г« ПЕРеопыление. L К 61

Згод; Гг 1ЕР%бЕе5е0 Шге{% aEggl jjjF RBCi -- lV

g /с л n Сьободно.Е rp n« l ГОд;ПОЬ1 ПЕРЕОПЫЛЕНиЕ. L t- 6 С

5 год: F 1Ef +6Ее егИвЕ9 е8 +вЕ е 1ЈГ

р.всг eV

A M С ft Р С&оБоднон г пг О ГОД: hubs ПЕРЕОПЫЛЕННЬ tt ее

7 год: F (ЕГ + бЕР ееЧ6ЕГеРг+6ЕРее5+ Ы Р.ВСз;

JO САП, Свободное Ы год: Г, U U5 ПЕРЕ опыление tc.el/

13 год: F2 iEP%6E95eMOE 2P 8EhpV F

РдаМНОЖЕНиЕ

г. /

El еГ

2 „Р 61

1год: Р 2год:Р,ВО,

ESS «Г

ЕГе2ЧЕГ

3 год; Ш, iEPMEfeP ИЕРгРР1 /год-. Fi 271ЕГ 52Е05гР+228ЕРге Шр 5-

5год:Р ВС

ТГ

6rafc:F,. ftSS««(1E + 4EIIBrf tEi i8 год-. РЈ 2 tEr+4HEPIf +22eE V -2dEW l S

Р A3MHOJKEHUE

Фиг. 2

4 год: Р 2roA:F,5Cf

3roA:F«BC,

W:F«6Gs

7гоХ : F,BC

1807842 ,i

оЕГ х f еГ J o-EO eO x d1 EP

I

,9 E eP4 -HEe«e- cf EP % E9aeOf x

-. EPA

i

5reA:F,BC4/о 1Е8 V

cffi -94E e8- o Ee4 4olE§fe x

I 6год: RB05Х31Е9

fe94 -9 AE fiP -

I

fe64j 9 4E0395 x fE92e02J

Ir- бгод: Fft {9Е& 92ЕО еО/8АЕР2еРг+20еРе2 Ь

РАЗМНОЖЬ HUE

Свободное

ПЕРСОПЫЛБНиЕ

1807842 ,i

Г х J O eO x

Свободное

ПЕРСОПЫЛБНиЕ