Сидяк Оксана

аспірант

Уманський національний університет садівництва

м. Умань

СТВОРЕННЯ ВИХІДНИХ ФОРМ РІПАКУ ДЛЯ ГЕТЕРОЗИСНОЇ СЕЛЕКЦІЇ: КЛАСИЧНА СЕЛЕКЦІЯ І БІОТЕХНОЛОГІЯ

Однією з найважливіших і найбільш перспективних олійних культур у світі вважається ріпак (Brassica napus L.). Стійке зростання посівних площ виробництва олієнасіння ріпаку, особливо в останні 10–15 років, пов’язаний з кардинальними змінами, що відбулися в біології цієї культури завдяки цілеспрямованої селекційної роботи, впровадження у виробництво сортів з низьким вмістом ерукової кислоти в олії, а в подальшому – створення сортів типу «cañóla» – безэруковых і низькоглюкозинолатних.

Важливим напрямком у сучасній гетерозисній селекції ріпаку є створення поліпшених і принципово нових генотипів, що володіють одиничною, груповою або комплексною стійкістю до біотичних і абіотичних стресових факторів середовища при збереженні і підвищенні їх продуктивності і якості. Раціональне поєднання методів класичної селекції з біотехнологічними методами дозволяє вирішувати поставлені завдання в більш короткий термін [1].

Використання у сільськогосподарському вироб­ництві гібридів ріпаку дає змогу значно підвищувати врожайність ріпаку за рахунок явища гетерози­су [2]. Однак селекція ріпаку озимого на гетерозис в Україні лише починається [3].

Ріпак – факультативний самозапилювач, сту­пінь перехресного запилення якого залежно від умов навколишнього середовища і становить від 15 до 45 % [4]. Тому для забезпечення 100 % гі­бридності насіння важливо мати ефективний спосіб запобігання самозапиленню. До відкриття явища чоловічої стерильності цієї мети досягали ручною кастрацією квіток рослин материнської форми на придатних для цього культурах, зокрема куку­рудзі. Однак це значно підвищувало собівартість насіння, навіть кукурудзи. Щодо ріпаку, то через особливості цвітіння і будови квіток ручна кастра­ція може бути використана у цієї рослини тільки з селекційною метою. Відкриття цитоплазматичної чоловічої стерильності значно здешевило процес виробництва насіння, оскільки у гібридизації брав участь стерильний материнський компонент, що виключало необхідність кастрації [1].

Стерильні аналоги материнських ліній гетеро­зисних гібридів створюють багаторазовим бекросуванням материнської лінії зі стерильною формою, а батьківські форми (відновлювачі фертильності) – багаторазовим бекросуванням форми-відновлювача фертильності з батьківською формою [4].

Використання гаплоїдів у селекції на гетерозис значно скорочує строки отримання нових компонентів для схрещування [5].

Роль гаплоїдних рослин в селекції дуже велика. Застосування їх дозволяє швидше знайти потрібну комбінацію, скорочує час для створення сорту, гібриду. Гаплоїди використовуються для одержання стабільних гомозиготних ліній. Для мутагенезу також зручніше використовувати гаплоїди, оскільки на гаплоїдному рівні полегшується відбір рецесивних мутацій [5–9].

У диплоїдних рослинах мутації рідко зачіпають обидва алельних гени в гомологічних хромосомах. Особина зазвичай гетерозиготна (два гени відрізняються), при цьому проявляється дія тільки домінантного (але не рецесивного) гена. Оскільки мутації частіше рецесивні, ніж домінантні, їх досить складно виявити. У гаплоїдних же рослинах, які містять тільки одну з кожної пари гомологічних хромосом, мутації виявляються негайно. Селекція на гаплоїдному рівні дозволяє вести прямий відбір не тільки домінантних, але і рецесивних ознак [5–9].

Гаплоїдні особини стерильні, але можна штучно подвоїти набір їх хромосом за допомогою колхіцину і отримати диплоїдні гомозиготні рослини [5–9].

Гаплоїди можуть виникати спонтанно, але частота їх спонтанного виникнення дуже мала. Штучним шляхом з використанням методів in vitro вдається отримати великі кількості гаплоидных рослин. Існує три способи одержання гаплоїдів з використанням методу культури ізольованих тканин:

1. андрогенез – отримання гаплоїдних рослин на штучному живильному середовищі з ізольованих пиляків і мікроспор;
2. гіногенез – отримання гаплоїдних рослин на штучному живильному середовищі з ізольованих сім’ябруньок;
3. партеногенез – отримання гаплоїдів з гібридного зародка, у якого через несумісність хромосом батьків втрачені батьківські хромосоми [5–9].

Утворені в результаті елімінації хромосом батьківського геному гаплоїдні ембріоїди культивують на штучних поживних середовищах і отримують гаплоїдні рослини [5–9].

Метод культури ізольованих пиляків і мікроспор (андрогенез) – один з перспективних способів отримання гаплоїдних рослин. Підбір оптимальних умов культивування, які забезпечують диференціацію ембріоїдів з репродуктивних органів (мікроспори і сім’ябруньки) і порівняння цього процесу з процесом формування соматичних і зиготних зародків є предметом біохімічних і морфологічних досліджень, і метою дослідів по вивченню молекулярних механізмів, специфічних для ембріогенезу [5–9].

Андрогенез залежить від ряду взаємопов’язаних факторів (генетичних, фізіологічних, факторів зовнішнього середовища (мінерального та гормонального складу живильного середовища), умов культивування), кожен з яких робить свій вплив на морфогенетичні процеси при культивуванні ізольованих пиляків і мікроспор in vitro [5–9].

Результати досліджень ряду авторів показали, що досі ембріогенез у культурі пиляків in vitro різних видів Brassica відбувається спонтанно і має низьку частоту виходу гаплоїдних рослин (1–4%), більше того пропоновані технології важко відтворювані і недостатньо вивчені на кожному етапі андрогенеза. Крім цього, технологія отримання рослин-регенерантів різних видів Brassica з ізольованих сім’ябруньок (процес гіногенеза), не відпрацьована. Тому цей напрям досліджень є актуальним [5–9].

Поєднання гібридизації і біотехнологічних методів для отримання нових компонентів схрещування для гетерозисної селекції є важливим кроком у створенні Вітчизняних гібридів ріпаку з комплексом господарсько-цінних ознак. 

Література

1. Селекція і насінництво сільськогосподарських рослин [М. Я. Молоцький, С. П. Васильківський, В. І. Князюк, В. А. Власенко]. – К.: Вища освіта. –463 с.
2. Черненко А. Д. Напрями та перспективи селекції ріпаку / А. Д. Черненко // Матеріали всеукраїнської конференції молодих учених. – Умань, 2010. – Ч. 1. – С. 28
3. Парий Ф. Н. Гетерозисные гибриды озимого рапса уманской селекции / Ф. Н. Парий, А. И. Опалко, А. Д. Черненко // Инновационные технологии – в практику сельского хозяйства. – Материалы Всеросийской научно-практической конференции, посвященной 65-летию агрономического факультета: Сборник научных трудов. – Киров: Вятская ГСХА, 2009. – С. 62–67
4. Гуляев Г. В., Гужов Ю. Л. Селекция и семеноводство полевых культур / Г. В. Гуляев, Ю. Л. Гужов. – М.: Агропромиздат, 1987. – 447 с.
5. Муравлёв А. А. Культура пыльников в селекции ярового рапса: автореф. канд-т биол. наук. – Саратов, 2007. ‒ 29 с.
6. Малак О. Ріпак – стратегічна культура [Електронний ресурс] / О. Малак // «Агробізнес сьогодні». – №12 (235) червень, 2012. – Режим доступу: agro-business.com.ua.
7. Біотехнологія в рослинництві [Электронный ресурс] // TextReferat. – Режим доступа: http://ua.textreferat.com/referat-4041-2.html. ‒ Заголовок з екрану.
8. Шамина З. Б. Андрогенез и получение гаплоидов в культуре пыльников и микроспор // Культура клеток растений. − М.: Наука, 1981. − С. 124−136
9. Хохлов С. С. Гаплоидия и селекция / С. С. Хохлов, В. С. Тырнов. –  М.: Наука, 1976. − С. 99–105