doi: 10.15389/agrobiology.2017.1.143rus
УДК 635.342:631.527.5:581.4
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке гранта
РФФИ № 13-04-00128-а.
СОЗДАНИЕ ГИБРИДОВ КАПУСТЫ БЕЛОКОЧАННОЙ (Brassica
oleracea L. convar. capitata var. alba DC)НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛИНИЙ УДВОЕННЫХ ГАПЛОИДОВ
В.Ф. ПИВОВАРОВ, Л.Л. БОНДАРЕВА, Н.А. ШМЫКОВА, Д.В. ШУМИЛИНА,
А.И. МИНЕЙКИНА
Селекция капусты белокочанной в настоящее время в основном ориентирована насоздание F1 гибридов на основе константных родительских линий. В современной мировой селекции капустных культур с этой целью широко используются удвоенные гаплоиды, полученные в культуре изолированных микроспор in vitro по DH-технологии. Метод позволяет быстро предлагать гомозиготные линии, на выделение которых при отборе на гетерозис у перекрестноопыляющихся культур приходится затрачивать до 7-10 (однолетние растения) и 14-20 лет (двулетние растения). Одна из задач DH-технологий — максимальный выход удвоенных гаплоидных растений для наиболее полного охвата всего спектра генетических рекомбинаций, в том числе по рецессивным признакам. Целью наших исследований стала оценка константных линий удвоенных гаплоидов капусты белокочанной (Brassica oleracea L. convar. capitata var. alba DC) позднего срока созревания по комплексу хозяйственно ценных признаков и усовершенствование технологии создания гетерозисных гибридов F1 на их основе. При получении линий удвоенных гаплоидов методом культуры изолированных микроспор in vitro были использованы 11 селекционных линий капусты белокочанной позднего срока созревания. В создание гибридов были вовлечены 12 генотипов удвоенных гаплоидов. У выделенных линий оценивали плоидность и комбинационную способность. Семена репродуцировали при гибридизации растений-регенерантов в контролируемых условиях камеры искусственного климата в зимне-весенний период 2014-2015 годов. Использовали схему создания самонесовместимых линий и двухлинейных гибридов капусты белокочанной. Полевые опыты закладывали на земельных участках Всероссийского НИИ селекции и семеноводства овощных культур (ВНИИССОК) в 2014-2015 годах. Линии удвоенных гаплоидов и гибридных комбинаций на их основе оценивали в стадии технической спелости кочана по основным хозяйственно ценным признакам, сравнивая со стандартом (Северянка F1). Определяли содержание сухого вещества, нитратов, витамина С. Полевую устойчивость к фузариозному увяданию, альтернариозу, а также поврежденность вредителями изучали на естественном фоне в стадии технической спелости кочана. Фитопатологическую оценку устойчивости к киле проводили на искусственном инфекционном фоне. В результате анализа между средними значениями числа хромосом, числа хлоропластов в замыкающих клетках устьиц и длины этих клеток была выявлена прямая зависимость во всех вариантах. Частота спонтанного удвоения числа хромосом варьировала от 50,0 до 87,5 % в зависимости от генотипа. Высокую самонесовместимость проявили от 11 до 73 % линий. После гейтеногамного опыления растений методом топкросса получили 42 гибридные комбинации. На основании проведенного анализа составлена модель F1 гибрида капусты белокочанной, наиболее полно соответствующего запросам потребительского рынка. По результатам двухлетней работы было выделено 10 перспективных гибридных комбинаций, рекомендованных для сортоиспытания. Гибриды характеризовались выравненностью, высокими биохимическими показателями, устойчивостью к основным болезням и вредителям капустных культур. Их урожайность достигала 104,60±8,27 т/га. Содержание сухого вещества у всех гибридов было высоким (10,5 %), аскорбиновой кислоты — находилось в пределах от 21,12 до 38,70 мг%, в одной гибридной комбинации — составляло 92,0 мг%. В той же гибридной комбинации отмечали наименьшее накопление нитратов — 33 мг/кг. Количество сахаров дотигало 4,21-5,10 %. Таким образом, благодаря интеграции современного биотехнологического метода культуры изолированных микроспор in vitro для сортов капусты белокочанной отечественной селекции была разработана и успешно применена сокращенная селекционно-семеноводческая схема создания F1 гибридов, исключающая использование инбридинга.
Ключевые слова: капуста белокочанная, Brassica oleracea var. capitata, линии удвоенных гаплоидов, гетерозисные гибриды F1, культура изолированных микроспор in vitro, самонесовместимость, DH-технологии, спонтанное удвоение, плоидность.
V.F. Pivovarov, L.L. Bondareva, N.A. Shmykova, D.V. Shumilina,
A.I. Mineikina
Presently, cabbage breeding is mainly focused on F1 hybrids necessitating constant parental lines to be obtained. Doubled haploid (DH) technology based on isolated microspore in vitro culture is widely used to produce pure lines of brassica crops. This method allows us to rapidly develop homozygous lines, in contrast to time-consuming traditional breeding for heterosis in cross-pollinating crops which takes 7 to 10 years for annuals and 14 to 20 years for biennial plants. One of the objectives of DH technology is to provide the all possible number of doubled haploid plants that allows more fully encompass the spectrum of genetic recombination, including the recessive locus. The aim of our study was to evaluate economically important traits in white cabbage (Brassica oleracea L. convar. capitata var. alba DC) constant doubled haploid lines of late ripening and to improve the technology for producing DH based F1 hybrids. Eleven breeding lines of late ripening cabbage were used to obtain doubled haploid lines from microspore in vitro culture. Of the obtained lines, twelve doubled haploid genotypes were selected for further use based on evaluation of ploidy and combining ability. Seed progeny was reproduced by hybridization of regenerated plants in a climatic chamber (2014-2015). We used the schemes of creating self-incompatible lines and two-line-based hybrids. In the field trials (Moscow region, 2014-2015), the doubled haploids and their hybrid combinations were compared to the standard (Severyanka F1) for the main valuable characteristics (i.e. the content of dry matter, nitrates, and vitamin C). The field resistance to Fusarium wilt, alternariosis, and pest damage were determined at cabbagehead technical maturity. The resistance to clubroot was assessed under artificial infection. There was a direct relationship of the average number of chromosomes to the number of chloroplasts in the stomata guard cells and the length of guard cells. The frequency of spontaneous doubling of the chromosomes numbers varied from 50.0 % to 87.5 % in different geotypes. A total of 11 to 73 % produced lines were high self-incompatible. Their geitonogamic pollination in the topcrosses resulted in 42 hybrid combinations. The model of F1 hybrid most fully responding to consumer market demands was developed. Ten promising hybrid combinations which matched the model parameters in two-year field testing were recommended for variety testing. Hybrids were characterized by uniformity, high biochemical quality, the resistance to major diseases and pests and the yield of 104.60±8.27 t/ha. The dry matter content reached to 10.5 %, the sugar content was about 4.21-5.10 %, and ascorbic acid level ranged from 21.12 to 38.70 mg%. Both the highest level of ascorbic acid (92.0 mg%) and the smallest nitrate accumulation (33 mg/kg) were characteristic of one hybrid combination.
Keywords: white cabbage, Brassica oleracea L., doubled haploid lines, heterosis F1 hybrids, in vitro isolated microspore culture, self-incompatibility, DH-technology, spontaneous doubling, ploidy.
ФГБНУ Всероссийский НИИ селекции и семеноводства
овощных культур, |
Поступила в редакцию |
Оформление электронного оттиска
