Способ создания двойных межсортовых замещенных линий мягкой пшеницы с высокими технологическими свойствами зерна

 

Изобретение предназначено для использования в области сельского хозяйства. Способ включает скрещивание подобранных родительских пар. При этом монотелесомные линии высокобелкового сорта-реципиента по интересующим хромосомам скрещивают друг с другом и получают двойные моносомные растения по этим хромосомам. Далее их скрещивают с одинарными замещенными линиями по тем же хромосомам, а в потомстве отбирают двойные моносомные растения, которые скрещивают друг с другом. Из этого потомства вновь отбирают двойные моносомные растения, из которых с помощью маркерных аллелей белка глиадина выделяют генотипы, несущие два интересующих унивалента сорта-донора. Полученные моносомные линии самоопыляют и в потомстве отбирают дисомные генотипы, являющиеся родоначальниками двойных межсортовых замещенных линий мягкой пшеницы. Изобретение позволяет повысить эффективность способа. 2 табл.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и биотехнологии и может быть использовано в селекции и генетике сельскохозяйственных растений.

Получение сортов мягкой пшеницы, обладающих высокой питательной ценностью и хорошими хлебопекарными качествами, всегда являлось одной из главных задач селекции в связи с конечным использованием муки в выпечке хлеба. Требования к таким образцам, согласно "Классификационным ограничительным нормам технологических, химических и физико-химических показателей" для включения сортов мягкой пшеницы в списки сильных по качеству предусматривают: содержание клейковины в муке - не менее 29,0-32,0%, силу муки - не менее 260-280 единиц альвеографа, отношение упругость/растяжимость - 0,7-2,2 и ряд других важных показателей.

Для получения улучшенных линий мягкой пшеницы проводятся межсортовые скрещивания с вовлечением высокобелковых и высококачественных генотипов. Однако оба хозяйственно-ценных признака имеют сложный генетический контроль. Особенно слабо генетически изучен признак высокобелковости, вероятно, в связи с тем, что пшеница не относится к числу высокобелковых растений, и доноры этого признака встречаются среди мягкой пшеницы редко. Часто они не отличаются высоким качеством клейковины. Подобные генотипы несут комплекс из нескольких генов, обеспечивающий данный признак. Скрещивание их с генотипами-донорами высокого качества муки приводит к его разрушению и, следовательно, к понижению содержания клейковины в муке.

Известен способ получения высокобелковых и высококачественных образцов мягкой пшеницы путем межвидового или межсортового скрещивания (Ильина И.С. Селекция яровой мягкой пшеницы на Юго-Востоке, 1989, с.97-107).

Недостатком известного способа является то, что при гибридизации нарушается сложный полигенный комплекс, обеспечивающий высокое содержание клейковины или высокое ее качество у родительских образцов. В результате гибридное потомство имеет более низкие показатели, и требуются многолетние отборы в последовательных поколениях, чтобы добиться желаемого эффекта. Кроме того, не учитывается аллельный состав запасных белков зерновки, которые входят в состав клейковины и, таким образом, прямо влияют на качество.

Наиболее близким к заявляемому способу - прототипом является способ создания межсортовых замещенных линий Чайниз Спринг/Шайенн, включающий скрещивание моносомных (2n=41) линий сорта Чайниз Спринг с сортом Шайенн с последующим 6-кратным беккроссированием на сорт Чайниз Спринг (Crop Science, 1966, т.6, с.119-122). В результате получают линии пшеницы с содержанием клейковины 25-27%, что не соответствует принятым технологическим нормам. Кроме того, замещение одной хромосомы бывает недостаточно для улучшения технологических показателей, так как признак обусловлен многими генами, расположенными в разных хромосомах.

Недостатком прототипа является низкая эффективность способа, связанная с тем, что ни один из родительских сортов не является донором высокобелковости, а также то, что в прототипе не использовался подбор сортов донора и реципиента по составу белков клейковины, которые определяют хлебопекарные свойства. Кроме этого, улучшению подвергаются только те технологические свойства, которые генетически связаны только с одной хромосомой.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности способа за счет целенаправленного конструирования высокобелковых образцов с хорошими хлебопекарными свойствами.

Поставленная задача достигается предлагаемым способом, заключающимся в следующих последовательных стадиях: - подбирают исходные сорта реципиента и донора, один их которых характеризуется высоким содержанием клейковины, а другой - высокими хлебопекарными свойствами, для чего исследуют технологические показатели; - проводят элетрофоретический анализ состава запасных белков зерновки исходных родительских пар с целью выявления маркерных аллелей глиадина; - скрещивают друг с другом монотелосомные (2n=40+t) линии высокобелкового сорта-реципиента по хромосомам, замещение которых приводит к улучшению технологических показателей, и в потомстве цитологически отбирают двойные моносомные растения; - полученные двойные моносомные растения используют в качестве материнской формы в скрещивании с одинарными замещенными линиями по указанным выше хромосомам и цитологически вновь отбирают двойные моносомные растения, несущие одну желаемую хромосому донора, а другую - реципиента; - полученные двойные моносомные растения скрещивают друг с другом и в потомстве с помощью электрофоретического анализа отбирают двойные моносомные линии, несущие два разных унивалента высококачественного сорта-донора одновременно; - отобранные генотипы двойных моносомных линий самоопыляют и получают дисомные растения - родоначальники двойной замещенной линии; - проводят размножение полученных линий и их технологическую оценку.

В результате получают двойную межсортовую замещенную линию мягкой пшеницы, в которой сохраняется высокое содержание клейковины и одновременно улучшаются технологические показатели муки, теста и хлеба. Преимуществом таких линий также является их генетическая однородность, не требующая дальнейших отборов.

Основными определяющими отличиями предлагаемого способа от прототипа являются: - производят подбор исходных родительских форм по содержанию клейковины и ее качеству, что позволяет получить линии с высокими технологическими свойствами зерна; - в качестве исходных форм для получения двойной замещенной линии используют двойные моносомные растения высокобелкового сорта-реципиента, что позволяет сохранить в дальнейшем в целостности комплекс генов, обеспечивающих высокую белковость зерна;
- проводят скрещивания двойных моносомных растений с одинарными замещенными линиями по хромосомам сорта-донора, что позволяет ввести не одну, а две хромосомы сорта-донора, улучшающие признаки качества;
- отбор исходных для двойной замещенной линии генотипов ведут по биохимическим маркерам - запасным белкам зерновки пшеницы глиадинам, что позволяет надежно выделять нужные двойные моносомные растения;
- цикл получения двойной замещенной линии сокращается до четырех вместо восьми беккроссов, что существенно ускоряет процесс получения линии.

Пример конкретного выполнения.

Высокобелковый сорт мягкой пшеницы Диамант (Дм) и высококачественный, адаптированный к условиям Западной Сибири, сорт Новосибирская 67 (Н67) были изучены по технологическим показателям и составу запасных белков. Анализ их компонентного состава позволяет прогнозировать улучшение отдельных технологических свойств, например силу муки.

Для создания двойной замещенной линии по хромосомам 1А и 6D с высоким содержанием клейковины были использованы нуллисомная и монотелосомная линии сорта Дм соответственно. В результате их скрещивания образовались двойные моносомные растения сорта реципиента, несущие хромосомы 1А и 6D в унивалентном состоянии. Данные моносомые растения скрещивались в качестве матери с одинарными межсортовыми замещенными линиями Дм/Н67 по хромосомам 1А и 6D. Из этого потомства цитологически вновь отбирались двойные моносомные растения, несущие в унивалентном состоянии либо хромосому 1А донора и хромосому 6D реципиента, либо хромосому 1А реципиента и хромосому 6D донора. Далее эти моносомные растения скрещивались между собой, а из потомства, вначале цитологически, а потом с помощью электрофореза глиадиновых белков зерновки, отбирали двойную моносомную линию, несущую обе хромосомы от донорского сорта Н67. Это потомство самоопыляли и отбирали дисомных родоначальников двойной замещенной линии. В дальнейшем линию размножали в полевых условиях и определяли технологические показатели продуктивности в сравнении с родительскими сортами. В табл. 1 и 2 представлены технологические данные муки, теста и хлеба полученной двойной замещенной линии, а также элементы структуры урожая и урожайности в сравнении с родительскими сортами и простыми замещенными линиями в 1999 году.

Из табл. 1 и 2 видно, что полученная двойная замещенная линия унаследовала высокое содержание клейковины от одинарной замещенной линии Дм/Н67 6D. Одновременно она характеризуется повышенной силой муки, что гарантирует присутствие хромосомы 1А сорта Н67 и более высоким отношением P/L, что было характерно для второй одинарной замещенной линии. Кроме этого, линия имеет улучшенные фаринографические показатели и объем хлеба. Созданная линия характеризуется более высокими показателями урожайности. Линия является генетически стабильной.

Полученные линии мягкой пшеницы являются ценным исходным материалом для селекции на высокое содержание клейковины, а также на их основе можно проводить дальнейшее улучшение технологических свойств методами хромосомной инженерии.

Использование предлагаемого способа позволит, по сравнению с прототипом:
- проводить замещение сразу двух определенных хромосом, связанных с качеством;
- сократить в два раза процесс получения линий;
- повысить содержание клейковины в муке на 10-15%, что повышает питательность выпекаемого из такой муки хлеба;
- повысить силу муки с одновременным улучшением фаринографических показателей, что позволяет увеличить выход хлеба из муки линий с высоким содержанием клейковины.

Формула изобретения

Способ создания двойных межсортовых замещенных линий пшеницы с высокими технологическими свойствами зерна, включающий скрещивание специально подобранных родительских пар, отличающийся тем, что предварительно монотелесомные линии высокобелкового сорта-реципиента по интересующим хромосомам скрещивают друг с другом и получают двойные моносомные растения по этим хромосомам, далее их скрещивают с одинарными замещенными линиями по тем же хромосомам, а в потомстве отбирают двойные моносомные растения, которые скрещивают друг с другом, из этого потомства вновь отбирают двойные моносомные растения, из которых с помощью маркерных аллелей белка глиадина выделяют генотипы, несущие два интересующих унивалента сорта-донора, полученные моносомные линии самоопыляют и в потомстве отбирают дисомные генотипы, являющиеся родоначальниками двойных межсортовых замещенных линий мягкой пшеницы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2