Насіннєва продуктивність алоплазмотичних ліній на основі стерильних цитоплазм Вeta patula і B. maritima за апозиготичного способу репродукції насіння

Jazyk: ukrajinština
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Scientific Papers of the Institute of Bioenergy Crops and Sugar Beet; No. 30 (2022); 14-26
Наукові праці Інституту біоенергетичних культур і цукрових буряків; № 30 (2022); 14-26
ISSN: 2410-1281
Popis: Purpose.Revealing the effect of the cytoplasmic genome of replaced lines with the plasma of wild speciesBeta patulaandB.maritimaL., and apozygotic lines A4–A8 with the cytoplasm ofS vulgarisOwen on the main factors of apozygotic reproduction, seed productivity, germination, monogermity and sterility as affected by the genetic origin of breeding material. Methods.The research was carried out in the Cytogenetics Laboratory (IBCSB), the Laboratory for Apomixis and Polyploidy of the Yaltushkiv EBS, and the Laboratory for Adaptive Breeding (Veselyi Podil EBS). Apozygotic seeds were obtained under a pollen-free regime according to the IBCSB’s Methods for Spatial Isolation and Parchment Insulators. Each seed bearer plant phenotype was determined during the flowering period by pollen sterility and partial flowering. Classification of plants was performed according to Owen (1945), with identifying plants of CMS-0, Type CMS-1, and CMS-2 types. The Monogermity of seed plants was assessed visually by the presence of separate fruits on the central shoots. In 2021, the roots of the replaced lines of the Veselyi Podil EBS were planted under the conditions of a pollen-free regime in the experimental field of the IBCSB. Seed production under apozygositic conditions was studied, taking into account the number of set fruits per 10-cm segment with 5 replications for each seed bearer. Germination was determined on the 10thday and germination vigour on the 5thday. Results. New sources of cytoplasmic male sterility (CMS) were obtained in the cytogenetics laboratory based on a genetic model of crossbreeding analysis, using differentiation and tools according to the marker-linked genes of hypocotyl colorR+r-, and one / two-year development cycleB+b-. The analyzers for the nature of sugar beet sterility were sterility maintainers, dominant homozygotes for recessive genes of anthocyanin color, development cycle, partial fertility and sterility (NBeta vulgaris Sxxzz rr bb). Monogerm pollen-sterile lines with an apomictic way of seed reproduction (Yaltushkiv EBS) (A4–A8Beta vulgaris Sxxzz rr), selected for the dominant color of the hypocotylR+r-, stabilized for the trait of monogermity, 100% sterility and 2x gene ploidy, were characterized by low seed productivity. High rates of apozygotic seed development (80 to 96.4% of the number of set flowers) were observed against the background of the sterile cytoplasm ofBeta maritima(Turkey). In the CMSBC4Spatulaline, the number of set apozygotic seeds ranges from 34±0.3 to 39± 0.42, and the indicators of degenerated flowers under apozygotic regime varied from 31.2 to 54.3%. Isolated were seed plants with high self-reproduction, such asBC4S maritimaTurkey, k.2/1, k.6/2, k.6/3 and k.3/4, k.9/4 on the background of new plasma of wild species ofB.patula. The phenomenon of high self-reproduction of seeds (up to 98.5−96.4% of set flowers) was detected in line 21-011CHS BC5S patula,which was comparable with hybrids and sterility maintainers (97.5−93.1%), which is determined by a special interaction of the beet nuclear genome of sugar beet and new plasma of wild species of the genusBetaL. Conclusions.The apomictic way of seed reproduction ensures the shortening of the breeding scheme for sugar beet due to high seed reproduction of mother parent in substituted lines with new plasma and differentiation by gametophytic reduction of parthenogenesis using morphological marker traits.
Мета. Вивчити вплив цитоплазматичного геному заміщених ліній з новою плазмою від диких видів Beta patula і B.maritima і апозиготичних ліній А4–А8 з S vulgaris цитоплазмою Оуена на основні чинники апозиготичної репродукції насіння, насіннєву продуктивність, схожість роздільноквітковість, стерильність залежно від генетичного походження матеріалу. Методи. Дослідження проведено з використанням польових, лабораторних, статистичних методів в лабораторії цитогенетики ІБКіЦБ, лабораторії апоміксису і поліплоїдії Ялтушківської ДСС, лабораторії адаптивної селекції Веселоподільської ДСС. Отримане апозиготичне насіння в умовах безпилкового режиму за методикою ІБКіЦБ з використанням просторової ізоляції і пергаментних ізоляторів. Під час цвітіння насінників у кожної рослини визначали її фенотип за стерильністю пилку та роздільноквітковістю. Класифікацію рослин проводили за Оуеном (1945), ідентифікуючи рослини чс-0 типу, чс-1 типу, чс-2 типу. Роздільноквітковість насінників оцінювали візуально за наявністю роздільноплідних плодів на центральних пагонах. У 2021р. коренеплоди заміщених ліній Веселоподільської ДСС посаджені в умовах безпилкового режиму на дослідному полі ІБКіЦБ. Досліджена насіннєва продуктивність при апозиготії, враховуючи кількість зав’язаних плодів на відрізку 10 см при 5 повторах для кожного насінника. Схожість визначалась на 10-ту добу, енергія проростання− на 5-ту добу. Результати. Нові джерела цитоплазматичної чоловічої стерильності (ЦЧС) виділені в лабораторії цитогенетики на основі генетичної моделі аналізуючого схрещування, з використанням диференціації і добору за маркерними зчепленими генами забарвлення гіпокотелю R+r−, однолітнього і дволітнього циклу розвитку B+b−. Аналізаторами природи стерильності використані закріплювачі стерильності цукрових буряків, домінантні гомозиготи за рецесивними генами антоціанового забарвлення, циклу розвитку, роздільноплідності і стерильності (Beta vulgaris Sxxzz rr bb). Роздільноплідні пилкостерильні лінії з апоміктичним способом репродукції насіння, походження ЯДСС (А4–А8 Beta vulgaris Sxxzz rr), відібрані за домінантним червоним забарвленням гіпокотелю R+r−, стабілізовані, за роздільноплідністю, стерильністю 100%, рівнем плоїдності геному 2х, характеризуються низькою насіннєвою продуктивністю. На фоні стерильної цитоплазми Beta maritima походження із Туреччини спостерігались високі показники розвитку апозиготичного насіння, що змінювалися від 80% до 96,4% від кількості закладених квіток. У лінії BC4S patula кількість зав’язаного апозиготичного насіння мала значення від 34±0,3 до 39±0,42 шт., а показники дегенерованих квіток при апозиготії характеризувалися показниками від 31,2 до 54,3%. Виділені насінні рослини з високою саморепродукцією насіння, такі як BC4S maritima (Туреччина), к.2/1 к.6/2 к.6/3 і на фоні нової плазми Beta patula к.3/4, к.9/4. Феномен високої саморепродукції насіння до 98,5–96,4% закладених квіток виявлено у лінії 21-011 ЧС BC5S patula на рівні гібридів із закріплювачами стерильності цукрових буряків 97,5–93,1%, що визначається особливою взаємодією ядерного геному буряків цукрових і нової плазми диких видів роду BetaL. Висновки. Апоміктичний спосіб забезпечить скорочення схеми селекції цукрових буряків завдяки високій апозиготичній репродукції насіння материнського компонента у заміщених ліній з новою плазмою та диференціацію за гаметофітним редукованим партеногенезом з використанням морфологічних маркерних ознак.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: