Способ получения аналогов тетраплоидной ржи

 

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 безлигульности 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

СОЮЗ. СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,„, 42„„1807842 АЗ (51)5 А 01 Н 1/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

С)

Ф

Изобретение относится к сельскому хо- и может быть использовано в селекции этих зяйству, в частности к селекции озимой ржи, и других растений. (21) 4935019/13 (22) 06,05.91 (46) 07.04.93. Бюл. ¹ 13 (71) Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центрально-черноземной полосы им. В.В.Докучаева (72) А.В,Титаренко и Л.П.Титаренко (73) Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центрально-черноземной полосы им. В.В.Докучаева (56) Букс О.А. Селекционно-генетическое изучение короткостебельных источников озимой ржи. Автореферат дис.К.С;-Х.Н,, 1980, с. 17, Кобылянский В,Д. Рожь. Генетические основы селекции. М.: Колос, 1982, с. 103122, 206-215 (прототип), Бриггс Ф„Ноулз П, Научные основы селекции растений; Перев. сангл./ Под ред.

Г.В.Гуляева, М.: Колос, 1972, с, 399, Яшовский И.В. Селекция и семеноводство проса. M.: Агропромиздат, 1987, с. 256.

Смиронов В.Г. и др. Генетика ржи.Л.; ЛГУ, 1984, с. 264.

Лобашев M.Â. Генетика, Л.: ЛГУ, 1969, с.

712, Краснюк А.А. Некоторые данные по генетике ржи, — Селекция и семеноводство, 1936, ¹

9, с. 50-53.

Федоров В.С. ядр, Генетика ржи, — Генетика; 1970, т, 6, № 5, с 5-14.

Гуляев Г,B. и др., Использование ограниченного размера популяции в селекции перекрестноопыляющихся культур, Известия

ТСХА, 1973, вып. 4 с. 74-79. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНАЛОГОВ ТЕТРАПЛОИДНОЙ РЖИ (57) 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 F>, возвратные скрещивания и интенсификацию необходимых геноти пов. Используют отцовс кую форму,, обладающую рецессивным геном безлигульности и параллельно с возвратными проводят анализирующие скрещивания на всех генотипах F> BC>-и. 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 Fz последнего возвратного скрещивания.

Выделение гетерозиготных генотипов проводят в фазе третьего листа — колошение. 1 з,п. ф-лы, 3 ил., 1 табл, 00

1807842

Целью изобретения является ускорение процесса получения безлигульного аналога.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве отцовской используют форму, обладающую рецессивным геном безлигульности, параллельно с возвратными проводят анализирующие скрещивания на всех генотипах F> BC>->, 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 Fz последнего возвратного скрещивания.

Выделение гетерозиготных генотипов проводят в фазе 3 листа — колошение.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что получение аналога ведется по рецессивному гену, фенотипически не проявляющегося в F< до цветения, поэтому параллельно с возвратными проводят анализирующие скрещивания для выделения в фазе 3 листа — колошение гетерозиготных генотипов и полученных с ними гибридов для последующего возвратного скрещивания, в качестве аналога идентифицируют безлигульные генотипы в Fz 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 F> 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 объеме гибридизации. Однако, если для диплоидной ржи можно проводить три скрещивания подряд, то для аутотетраплоидной, в связи с более сложным характером расщепления, только два, причем концентрация необходимых генотипов будет невысокая, Аналог может быть получен через 10 лет, Известно также, что в случаях, когда передаваемый признак фенотипически не

5 проявляется в F> до цветения, используются упреждающие (возвратные) скрещивания с параллельным самоопылением части генотипов, включенных в гибридизацию, для их индентификации в потомстве. Это позволя"0 ет 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 само15

5 опылении завязывается достаточное количество семян для идентификации генотипов в потомстве. У перекрестников же завязываемость зерен при самоопылении низкая, зависит от многих факторов и составляет для ржи 0,02-3,0 Д, в среднем по данным 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 скре30 щивание рецидиента с донором рецессивного признака, полученный гибрид на каждом этапе беккросса используется в качестве отцовского компонента, Для дальнейшего насыщения отбираются гибридные

35 семена от парных скрещиваний, в которых отцовской формой были гетерозиготные растения, индентифицированные по расщеплению в потомстве от самоопыления.

Недостаток данного способа в том, что

40 наряду с самоопылением, контроль гетерозиготных генотипов осуществляется по отцовской линии. Если это применимо для подсолнечника при отсутствии кущения, то для ржи данный способ контроля гетерози45 готных генотипов усложняет процесс, получения аналогов.

Идентификация генотипов проводится обычно путем анализа расщепления потомств от самоопыления или анализирую50 щих скрещиваний, т.е. скрещивания F< с гомозиготной по рецессивному гену формой. У ржи анализирующие скрещивания применяются для выделения гомозиготных по доминантному гену короткостебельно55 сти генотипов как на диплоидном, 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

1807842 различных генотипа, тогда как у аутотетраплоидов пять, в связи с чем и более сложный процесс их идентификация, В зависимости от типа расщепления и способа идентификации, частота фенотипов в потомстве мо- 5 жет 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 10 самоопылении, Хромосомный или хроматидный типы расщепления крайние варианты расщепления у аутотетраплоидов и в чистом виде. встречаются редко . Нами для расчета обьема и 15 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 20 объем выборки должен быть больше, чем для хроматидного типа расщепления.

Безлигульность у ржи рецессивный признак, расщепление в Fz идет по,простой моногибридной схеме 3:1. Полученные ав- 25 торами результаты показывают, что лигульные и безлигульные растения можно различать уже в фазе трех листьев, Таким образом, авторами обнаружено новое свойство уже известных признаков, а 30 именно: непрерывные возвратные (упреждающие) скрещивания позволяют быстро получить безлигульные аналоги, различающиеся по рецессивному гену, за счет постоянного использования в гибридизации 35 гетерозиготных по гену el генотипов, идентифицированных анализирующими скрещиваниями в фазе 3 листьев.

У гибридов аутотетраплоидной ржи гетерозиготы представлены триплексами и 40 дуплексами (фиг. 3). Использование самоопыления для идентификации этих генотипов неэффективно, поскольку триплекс при хромосомном расщеплении не дает расщепления, а при хроматидном — необходи- 45 ма выборка, которую не получить от самоопыления отдельных генотипов. Для идентификации дуплексов потребуется не менее 80-140 зерен, т.е. исходный генотип должен иметь, при завязываемости зерен от 50 самоопыления, показанной выше, с учетом полевой всхожести, 40-50 продуктивных побегов, что для тетраплоидов, отличающихся пониженной кустистостью, нереально, Достоверная идентификация генотипов 55 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 скрещивании могут быть идентифицированы даже триплексы.

Безлигульный аналог тетраплоидной ржи может быть получен обычным путем (фиг. 1) через 13 лет, при этом объем гибридизации в годы скрещивания составляет 2530 колосьев (из расчета 1 колос с растения, учитывая то, что минимальное число растений, отражающих популяцию у ржи составляет 25). На изоляторах проводится размножение Fi и выделение в Fz безлигульных растений, концентрация которых составляет при хромосомном типе расщепления 2,8, при хроматидном—

4,6/.

Использование второго подряд скрещивания, т.е. получение ВС, позволяет сократить срок получения аналога до 10 лет (фиг. 2). Объем гибридизации и потребность в изоляторах остается на уровне обычной схемы, но концентрация безлигульных растений в Fz составляет 0,1 при хромосомном и 0,3 при хроматидном типах расщепления.

Предлагаемый способ позволяет получить 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), На 3-6 годы увеличивается число генотипов, используемых за материнскую форму до 6 и параллельно с возвратными проводятся анализирующие скрещивания, поэтому ежегодный объем гибридизации увеличивается 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 гетерозиготных генотипов, в частности дуплексов, для последующего перепыления их в Г . Число генотипов F> рассчитано с учетом перепыления дуплекса с другими генотипами в F>. Концентрация безлигульных растений в F2 при хромосомном типе расщепления составляет 0,5, при хроматидном — 1,3 .

Таким образом, на основании анализа известных решений предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями, Э

При этом получен положительный эфf фект — предложенный способ позволяет получить безлегульный аналог тетраплоидной ржи за более короткий срок {фиг, 3).

1807842

Формула изобретения

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

Сущность предлагаемого изобретения может быть понята из следующего описания; скрещивание материнской формы (рекуррента) с источником рецессивного признака; скрещивание F> с рекуррентом, 5 т,е. получение F> BC>, возвратные и анали-, зирующие скрещивания на всех генотипах

F> до получения BCs; анализ потомств анализирующих скрещиваний и выделение гетерозиготных генотипов; выделение 10 гибридов от скрещивания гетероэиготных генотипов с рекуррентом для последующего возвратного скрещивания. Анализ генотипов f> ВСз и выделение дуплексов для получения Fz; идентификация беэлигульных 15 растений в Fz.

Пример 1, Проводят скрещивание гомозиготного по наличию лигулы рекуррента (материнской формы) с источником безлигульности в объеме 25-30 растений (1- 20

2 колоса с растения) для отражения разнообразия популяции материнского родителя.

Опыление смесью пыльцы отцовского компонента.

Гибридные гетерозиготные генотипы F> 25 (дуплексы) скрещивают с рекуррентом, который используется в качестве отцовского компонента до получения аналога.

Высевают полученный гибрид F> BCi, дающий расщепление по генотипу 1;4;1 30 (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- 35 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. Прова- 40 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- 45 зах, например, кущение, колошение, но только до цветения, чтобы не потерять контроль за генотипами. По результатам анализа расщепления потомств анализирующих скрещиваний проводят выделение гетероэиготных 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 гетерозигот с рекуррентом для переопыления, дающий расщепление 1:4;1. Проводятся анализирующие скрещивания для выделения дуплексов. Все генотипы F1 BCs свободно переопыляются между собой.

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

1. Способ получения аналогов тетраплоидной ржи, включающий скрещивание материнской формы с отцовской формой— носителем необходимого признака, получение гибридов F>, 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 Fp

ВС1-, 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 Fz последнего возвратного скрещивания.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что выделение гетерозиготных генотипов проводят в фазе третьего листа — колошение, 1807842

< год: Р -у4 ф4

0$O6OAHO6. 2 Я

Ф

ЕГО,Ц. Fi FfgeOnbfae.. Е 1 Е

3ro*. Г| PEP + 6ЕЕ ее 1Ьг.Ы+ BEQqQ (И1 х

F,ÜÑ » 14

СЬО бай НОЕ. г Ф

4 ГОД. 1-ей 01 йЕРЕОПь!ЛЕНиЕ E Р

5 год. F fEt + БЕЕ eP+fGEQ eQ*+ GEQeQ +Е 1

Х 1"

СЬОБодноа г а

5 ГОА: Г1 ц LQ РеРеопыление 1 с Р

7 год: Fa 1EQ + 6Ее eQ+ ISEQ eQ +GEQeQ + (Я

Fe53sСВоБод ноя

8 ГОД: е е б 0Ъ ПеРе Опылениа F3. P(t

Я год: Fe 1EP + GEP eP+ 16Н еР +5EPeP +В(F,И» Н

Q fe, o Ee o*ee o e, и г

10 ГОД: ГебCq ПЕРЕолыЛаНИа Е5 60

И гад: Fa fEP + GEP eP+ ЦЕе eP + BEPeQ +(1е0Д

Х

1315 1"

Cpf,аЬоАиаа 2 и

Я ГОА - t 5 55 REPS oelbiAEHМЕ Е 3

Л г.д: Fe 1ЕГ+ бЕе ее+ И EQ eQ+BEQeQ + feQ

Рдъи н О А И НН Е

Фиг. У

1807842

1 год: Р ЕР х еР

ЕР ЕР х ЕР

3ro24:. Г,ВС hhhhoÜI Ehèh (йР +4Et(eP+1НЕР

2 год: F,t(0, 27lEI 15(Е(И.(ЕВЕГ((ОЕ((Я

F1553 Н

5 Геед: РД(",3 EP ЕР Х ЕР

6 Год: F75 t73 IIKPLOII4IhEHIIE (PEP + 4ЕР eP + PEP EP )

7,.: Г 271Е(° 45(E(7(2(ВЕ(е(+ЕОЕ(е(ее(7

Х

Г(27 474

ЕР

6 roh.: FI8CE

Р А Э М Н О Ж Е Н44 Е.

EP e(х Е(О год. Е(ЬС,й o o ."."::-. (IEP ° АЕР еР .1ЕЕ et )

iQ roe,: F, 22! ЕР +452ЕР ЕР+22ВЕР е) +20(РеР Я

1807842 год: Р 9ЕР х б еР ,1 (г и о а ГР о еГ

4 14 Ъ

fEP"

+ P»g» т 4 QP» О», „PP 4 )D е1

5Г А:FBñ 9 е

a еР» » — q 4ЕМ вЂ” »P»» FP

)pal p .9 <

d < P 4» — q 4E eP»+»» EP

< (Я -." rex: Г61 91И

С Ж вЂ” q /4g$ У(Юе1

8 co* .F<< йЕ»<«" < g 2 EP ep+ 54В ep + POEP»P + j»p

2 го : Г,И(4 <ОА F

О «*: F

ФигЗ

Составитель А.Титаренко

Техред М.Моргентал Корректор Н,Король

Редактор

Заказ 1386 Тираж Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101