Применение экспериментального мутагенеза в селекции растений
DOI:
https://doi.org/10.30835/2413-7510.2015.54025Ключевые слова:
мутант, селекция, инбредная линия подсолнечника, амарант, физический и химический мутагенез, супермутаген, ДМС, НЭМ, Со60Аннотация
Цель и задачи исследования. Целью обзора является оценка глубины проработки и изучение недостаточно проработанных тематик данного направления.
Материалы и методы. В 2014 г. на опытных полях Института растениеводства им.
В. Я. Юрьева и Харьковского национального аграрного университета им. В. В. Докучаева были заложены опыты по экспериментальному мутагенезу подсолнечника и амаранта.
Исходным материалом в исследованиях по подсолнечнику были 12 самоопыленных линий селекции Института растениеводства им. В. Я. Юрьева НААН, предварительно обработанных раствором химических супермутагенов (0,01 % та 0,05 % концентрации) и 12 самоопыленных линий, обработанных гамма-лучами (доза 120 та 150 Грей). Целью было изучение действия нитрозоэтилмочевины (НЭМ), диметилсульфата (ДМС) и гамма-лучей в зависимости от концентрации раствора, дозы и экспозиции обработки. Контрольным вариантом были семена, замоченные в воде на протяжении 18 часов.
Исходным материалом в исследованиях по амаранту (Аmaranthus hуpohondriacus) были три сорта – Сем, Харьковский 1, Студенческий. С целью получения ценных в хозяйственном отношении форм амаранта проводили обработку семян физическими мутагенами (гамма-облучением). Источник облучения – Со60, дозы – 10 Гр, 15 Гр, 30 Гр. Также облучали семена высокими дозами 400 Гр та 700 Гр для определения летальной дозы для растений амаранта.
Обсуждение результатов. В результате проведения исследований будут установлены особенности действия нитрозоэтилмочевины (НЭМ), диметилсульфата (ДМС) и гамма-лучей на семена и растения подсолнечника в зависимости от концентрации раствора, дозы мутагена и экспозиции обработки. Конечным итогом исследований будет получение ценных для селекции исходных форм подсолнечника с новыми свойствами и качествами, а также – получение ценных в хозяйственном отношении форм амаранта.
Выводы. Одним из методов, позволяющим получать в краткие сроки разнообразный по многим признакам исходный материал, является индуцированный мутагенез.
Метод экспериментального мутагенеза используют с различными целями: получение макро- и микромутаций качественных и количественных признаков для отборов или прямого практического использования, преодоления нескрещиваемости в отдаленной гибридизации, влияния на кроссинговер у гибридов, угнетение реакции самонесовместимости у растений-перекрестников, вызывание полиплоидии и т. п. На современном этапе исследования направлены на повышение эффективности индуцирования оригинальных и селекционно-ценных мутантов, а также создания принципиально новых источников высокой продуктивности, урожайности и устойчивости к био- и абиотическим факторам.
Библиографические ссылки
Petrov, DF. The main advantages of breeding methods, based on the latest achievements of genetics. Trudy Biologicheskogo In-te Sibirskogo otdelenya Academiy nauk USSR. 1980; 45:3–26.
Chemical super mutagens in breeding. Moscow: Nauka, 1975. 360 p.
The effectiveness of chemical mutagens in breeding. Moscow: Nauka, 1976. 352 p.
Gustafsson, О. Mutations theory and its application in plant breeding. Selskokhozyastvennaya bioligya. 1968; 1:26–39.
Gustafsson, О. Individual mutagenesis of agriculture plants. Moscow: Nauka,1977. P. 64–85.
Vavilov, NI. Selected works (Genetics and breeding). Мoscow: Коlos; 1966. 559 p.
Harten AM, Broerties VC. Mutation breeding: a Stepping-stene between Gregor Mendel and genetic manipulation (a treatise for vegetativeles propagated crops). Gen. Manipulat. Plant Breed. Proc. 1st. Symp., Berlin (West), Sept. 8-13, 1985. Berlin, New York, 1986. P. 8–15.
Kozachenko, MR. Experimental mutagenesis in barley breeding. Kharkiv; 2010. 296 p.
Darvin, Ch. Tractates. The origin of species. Мoscow: Izdatelstvo Academy of Science of USSR; 1935–1959. 608 p.
Marshall, DR. The advantages and hazards of genetic homogeneity. Ann. N. Y. Acad. Sci. 1977; 287:1–20.
Sent-Iler, JE. On the extent of environmental impact on changes in animals. Selected works. Moscow: Nauka; 1970. 205 p.
Kölliker, A. Über die Darvin'sche Schöpfungstheorie. Zeitschrif. Wiss. Zoologie. 1864; 14:114.
Mivart, S. On the genesis of species. London, 1871. 70 p.
Korzhinskiy, SI. Heterogenesis and evolution. On the theory of the origin of species. Sankt-Peterburg: Zapadnaia Imperatorskaya Akademiya Nauk; 1899. P. 1-94.
De Frise, H. Selected works. Мoscow: Gosudarstvennoie meditsinskoie izdanelstvo; 1932. P. 74-87.
Johannsen, W. Über Knospenmutationen bei Phaseolus. Zeitschr. f. ind. Abstr. u. Vererb. 1908; 1:1.
Nilsson-Ehle, H. Einige Beobachtungen über erliche Variationen der Chloronhylleingenschaft bei den Getreidearten. Zeitschr. f. ind. Abstr. u. Vererb. 1913; 9:19.
Bauer, E. Mutationen von Antirrhinum majus. Zeitschr. f. ind. Abstr. u. Vererb. 1918; XIX:56.
Zhegalov, SI. Cases of mutations at oats. In: Scientific news. Collection 4. Moscow: Gosudarstvennoie Izdatelstvo, 1922. P. 197–209.
Nadson, GA. On the effects of Radium on yeast fungi in relation to the overall problem of the influence of Radium on living substances. Vestnik rentgenologii I radiologii. 1920; 12:45–137.
Michurin, IV. The dream of my life. Pravda. 1934 Sept. 18.
Blaringhem, L. Mutation et traumatismas. Etude au l'evоlution des forms vegetales. Paris, 1908. P. 15.
Gager, ChS. Effects of the Rays of Radium on Plants. Met. New York. Bot. Gart. 1908; 4:4.
Stadler, LJ. Genetic effects of X-rays in maize. Proc. Nat. Acad. Sci. U. S. A. 1928; 14:16.
Plant Breeding and Genetics Joint FAO/IAEA Division of Nuclear Techniques in Food and Agriculture. Retrieved 31 July 2014.
Kyrychenko VV, Poviakalo VI. Chemical mutagens and improving the lines of sunflower. Selektsia I nasinnitstvo. 1988; 80:19–22.
Kyrychenko, VV. Breeding and seed production of sunflower seeds (Heliathus annuus L.). Kharkiv: Plant production Institute nd. a VYa Yuriev, 2005. 386 p.
Muller, HJ. Artifical transmutation of the gene. Science, N.S. 1927; 66(1699):84–87.
Gager, ChS, Blakeslee AF. Chromosome and gene mutation in Datura following exposure to radium rays. Proc. Nat. Acad. Sci. U. S. A. 1927; 13:75–79.
Goodsped, ТН, Olson AR. Тhe production of variations in Nicotiana Species by X-ray treatment of Sex Cells. Proc. Nat. Acad. Sei. U.S.A. 1928; 14:66–69.
Delone, LN. On the method of radioselection. Selektsia I semenovodstvo. 1957; 4:23-27.
Sapegin, AA. Works on applied botany, genetics and breeding. Мoscow: All-Union Agrarian Academy nd. a Lenin (UAAL); 1935. P. 11.
Serebrovskiy, AS. A general scheme for the origin of mutations. Am. Nat. 1929; 63:374.
Dubinin, NP. On some key issues of the modern theory of mutations. Genetics. 1966; 2(7):3-20.
Timofeeff-Ressovsky, OW. The effect of X-rays in producing somatic genovariations of a definite locus in different directions. Am. Nat. 1929;63:118–124.
Vavilov, NI. Genetics and agriculture. Мoscow: Znanye; 1967. 61 p.
Didus, VI. Experimental obtainment of mutations and spontaneous mutability in pure barley lines [dissertation]. Kharkiv; 1937. 130 p.
Aseeva TV, Blagovidova M. Artificial mutations in potatoes. Sotsialisticheskoye rastenyevodstvo. 1935; 15:15.
Breslavets, LP. Plants and X-rays. Мoscow-Leningrad: Аcademy of Science of USSR; 1946. 194 p.
Gustafsson A, Hagberg A, Persson G, Wiklund K. Induced mutations and barley improvement. Theoretical and Applied Genetics. 1971; 41:239–248.
Sakharov, VV. The specificity of action of mutagenic factors. Biologicheskyi Jurnal. 1937; 7(1):107.
Lobashev ME, Smirnov AF. On the nature of action of chemical agents on mutational processes in Drosophila melanogaster. The action of ammonia on the occurrence of lethal genovariations. DАS; 1934. P. 174-178.
Rapoport, IA. Properties and mechanism of action of super mutagens. Мoscow: Nauka; 1966. P. 9-23.
Auerbach, Ch. Mutagen specificity. Trans. Rans. Acad. Sci. 1969; 72(1–4):273–285.
Soldatov, KI. Chemical mutagenesis in sunflowerbreeding. In: Proceeding 7th International Sunflower Conference; 1976. P. 352–357.
Kalaydjian, AA. Chemical mutagenesis in breeding of sunflower [dissertation]. [Krasnodar agricultural biotechnology Center and the all-Russian Research Institute of oil-bearing crops nd. a VS Pustovoyt (Russia)]. Krasnodar; 1998.
Encheva J, Georgiev Ga, Nenova N, Valkova D, Georgiev Ge, Peevska P, Encheva V. Application of classical methods as sunflower breeding program in Dobrudja Agricultural Institute General-Toshevo. Turkish Journal of Agricultural and Natural Sciences. 2014; Special Issue (1):673–681.
Encheva, J. Creating sunflower mutant lines (Helianthus annuus L.) using induced mutagenesis. Bulgarian Journal of Agricultural Science. 2009; 15(2):109–118.
Lacombe S, Berville A. A dominant mutation for high oleic acid content in sunflower (Helianthus annuus L.) seed oil is genetically linked to a single oleatedesaturase RFLP locus. Molecular Breeding. 2001; 8(2):129–137. DOI 10.1023/A:1013358711651
Cvejic S, Bado S. Radio sensitivity of sunflower restorer lines to different mutagenic treatments. In: Proceed. 5th confer. the jungs scientifists and specialists. Krasnodar, 2009. P. 255–259.
Shuppert GF, Tang Sh, Slabaugh MB, Knapp SJ. The sunflower high-oleic mutant Ol carries variable tandem repeats of FAD2-1, a seed-specific oleoyl-phosphatidyl choline desaturase. Molecular Breeding. 2006; 17(3):241–256. DOI 10.1007/S11032-005-5680-y
Kumar APK, Boualem A, Bhattacharya A, Parikh S, Desai N, Zambelli A, Leon A, Chatterjee M, Bendahmane A. SMART – Sunflower Mutant population And Reserve genetic Tool for crop improvement. BMC Plant Biology. 2013; 13:38. DOI 10.1186/1471-2229-13-38
Fernandez-Martinez JM, Mancha M, Osorio J, Garces R. Sunflower mutant containing high levels of palmitic acid in high oleic background. Euphytica. 1997.;97:113–116.
Soroka, AI. Sunflower mutational variability when exposed to mutagen on immature embryos. Naukovo-tekhnichnyi buleten Institute oliynykh kultur. 2013;18:19–24.
Vasin, VA. Genetic variability of sunflower processing of etilmetansulfonat mature and immature seeds. [dissertation]. Kyiv, 2008.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2015 О. В. Васько, В. О. Гудим, Г. О. Рожак
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
При размещении текстов статей в электронных ресурсах авторские права сохраняются за автором печатной публикации.
Автор может не соглашаться с правками рецензентов и редакции, мотивируя при этом свою точку зрения.
Автор может требовать от редакции разъяснений или изменений в случае обнаружения существенных ошибок в его статье.
Автор может использовать материалы, опубликованные в журнале «Селекция и семеноводство» в своих работах, обязательно ссылаясь на наш журнал.
