Инбридинг

Рис.2 Схема выведения самонесовместимых инбредных линий и получения четырехлинейных гибридов F1 растений семейства Крестоцветные, разработанная

А, В. Крючковым (ТСХА):

А, Б~ разные сорта; С,D, Е,F, G, Н, I, К— выделенные самонесовместимые растения

внутри сортов

 

Селекционный процесс с использованием этой схемы состоит из шести этапов (рис. 2).

На первом этапе растения сортовых популяций оценивают на самонесовместимость и способность завязывать достаточно боль­шое число семян при опылении вручную вскрытых бутонов пыльцой того же растения. Для этого проводят самоопыление предварительно изолированных цветков и бутонов на двух-трех соцветиях каждого растения. Одновременно на трех-четырех других соцветиях проводят опыление пыльцой других сортов для оценки комбинационной способности.

Насыщенность сортов кочанной капусты самонесовместимы­ми формами очень высока; растения, завязывающие при само­опылении цветков от 0 до 2—4 семян в стручке и при самоопылении вскрытых бутонов— 10—14 семян, составляют 30—60 % в популяции. Практически работать можно с любым сортом.

На втором этапе в инбредных потомствах лучших растений проводят генетический анализ на гомо- и гетерозиготность по гену самонесовместимости. Каждое инбредное потомство состо­ит из гомозигот по доминантному аллелю, гетерозигот и гомози­гот по рецессивному аллелю в соотношении 1:2:1. Их генотипы определяют по взаимной совместимости при скрещивании друг с другом во всех направлениях 11—13 растений потомства. Гомозиготы по разным аллелям совместимы друг с другом в обоих направлениях скрещивания. Гетерозигота не скрещивается с до­минантной гомозиготой, а с рецессивной гомозиготой скрещива­ется в обоих направлениях при первом типе взаимодействия аллелей, в качестве отцовского растения при втором, в качестве материнского при третьем и не скрещивается при четвертом.

Инбредные семена от гетерозигот используют для выращива­ния следующего поколения, от гомозигот — для выращивания пиний-индикаторов, применяемых для облегчения генетического пиализа на гомо- и гетерозиготность в следующих поколениях.

На третьем этапе одновременно с проведением генетического анализа с помощью линий-индикаторов выполняют скрещива­ние гетерозигот с гетерозиготами других линий для оценки комбинационной способности.

На четвертом этапе в инбредных потомствах от гетерозигот, обладающих гомозиготностью по генам, контролирующим хозяй­ственно ценные признаки, и высокой комбинационной способ­ностью, выделяют гомозиготы по аллелям гена самонесовмести­мости и, размножая их, получают семена пар изогенных исход­ных линий.

На пятом этапе скрещиванием исходных линий, полученных от одной гетерозиготы, производят семена родительской самоне­совместимой линии, гетерозиготной по аллелям гена самонесо-иместимости, но гомозиготной по контролирующим хозяйствен­ные признаки.

На шестом этапе скрещиванием родительских линий получа­ют гибридные семена для производства.

Семеноводство гибридов F1 капусты осуществимо везде, где организовано производство обычных сортовых семя

Выравнивание линий — основной способ обеспече­ния однородности растений гибрида F1 по времени созревания, размеру куста, размеру и массе товарного органа и другим коли­чественным признакам. Однородность растений позволяет эф­фективно применять механизмы при уходе за растениями, обес­печивает возможность механизированной уборки урожая и пере­работки продукции. Выравненность Р( гибридных растений может быть достигнута при условии гомозиготности скрещивае­мых линий. У самоопылителей гомозиготность — естественное состояние растений, поэтому в селекционной работе с этой груп­пой растений при их выравнивании не возникает проблем. Зна­чительно сложнее работа по выравниванию линий перекрестно­опыляющихся растений, которые, кстати, наиболее часто ис­пользуют в производстве гибридных семян.

У перекрестноопыляющихся растений непременным условием поведения линии является перевод растений из естественного гомозиготного состояния в искусственное гомозиготное. Осу­ществляется это с помощью инбридинга или принудительного самоопыления, в результате чего в получаемых потомствах с каждым поколением возрастает доля особей, гомозиготных по тем или иным генам. Если говорить только об одном гене, то в каждом поколении инбридинга доля гомозигот возрастает в два раза. Таким образом, гетерозиготность некоторых генов сохраня­лся довольно долго, но доля их в общем комплексе генов посте­пенно уменьшается.

В зависимости от биологических особенностей растений инбридинг осуществляют различными способами. У растений с мелкими цветками (морковь, лук и др.) изолированные соцветия самоопыляют (в изоляторе кисточкой из перьев). Для лучшего образования семян желательно под один изолятор помещать несколько соцветий одного растения и переносить пыльцу с одного соцветия на другое. Семян при инбридинге обычно завязывается мало, поэтому проводить его необходимо на большом числе растений. Вместе с тем не следует отдавать предпочтение расте­ниям, образующим большое количество инбредных семян, так как при этом могут быть отобраны растения с низким уровнем с самонесовместимости, что нежелательно.

У сравнительно крупноцветковых растений (капуста, редис и пр.) достаточно большое количество семян с данного растения можно получить опылением пыльцой из вскрытых пинцетом бутонов примерно за день до цветения. При этом образуется

примерно в два-три раза меньше семян, чем при свободном переопылении, но этого количества достаточно для работы. Для достижения однородности линий инбридинг продолжают при­мерно в течение пяти—семи поколений. Следует учитывать, что однородность наступает раньше у растений, имеющих небольшое число хромосом.

Во время инбридинга происходит переход в гомозиготное со­стояние скрытых рецессивных аллелей отдельных генов. С одной стороны, это приводит к расщеплению получаемых потомств на отдельные группы, что обеспечивает возможность выбора инте­ресных форм. С другой стороны, выбор по количественным при­знакам значительно затруднен, так как наблюдаемая при инбри­динге инбредная депрессия растений обусловлена гомозиготностью растений по генам, определяющим жизненно важные функции организма. Таким образом, выбирая в качестве родона­чальников лучшие растения с целью проведения на них инбри­динга для получения следующего поколения, можно выбрать как гомозиготы по ценным признакам, так и гетерозиготы по менее ценным. Бракуя слабые, малопродуктивные растения, можно удалить как гетерозиготы по малоценным аллелям, так и гомози­готы по очень ценным, т. е. тот материал, из-за которого прово­дят селекционную работу. В связи с трудностью проведения инбридинга у овощных растений и с очень большой сложностью выявления различий между указанными двумя группами расте­ний инбредных потомств вопрос о методах проведения оценки инбредных растений по их габитусу и продуктивности пока еще не разработан. Вследствие этого при проведении инбридинга бывает очень трудно выбрать растение в качестве родоначальни­ка следующего инбредного поколения и определить момент пре­кращения работы по выравниванию линии. Обычно эти показа­тели определяют при оценке комбинационной способности линий. По продуктивности гибридов судят о ценности генотипов родительских линий, а по выравненности гибридного потомст­ва — об их гомозиготности.

При выравнивании линий — закрепителей ядерно-цитоплазматической и цитоплазматической мужской стерильности, в какой-то мере и при выведении изогенных гермафродитных линий огурца не следует выводить линию с помощью инбридин­га одного растения. Дело в том, что большинство видов пере­крестноопыляющихся растений обладает самонесовместимостью, контролируемой одним геном. При инбридинге линия может быстро перейти в гомозиготное состояние по одному аллелю гена самонесовместимости и затем быстро насытить им стериль­ную или женскую линию, что на каком-то этапе селекционного процесса или в самом начале массового производства гибридных семян может привести к их взаимной несовместимости и, как следствие, к прекращению семеноводства. Лучше эти линии вывоодить близкородственным переопылением двух-трех сходных по хозяйственно ценным признакам растений. На это требуется ,больше времени, но такой способ выведения линий надежнее.

Селекция на улучшение товарных качеств осу­ществляется выделением на роль родоначальников будущих семей или популяций массового отбора растений с плотным кочаном, хорошим вкусом, короткой внутренней кочерыгой, сочным толс­тым или тонким в зависимости от характера потребления листом. Важно также, чтобы селекционный материал отличался высоким содержанием сухих веществ, cахаров, витаминов и других ценных для питания веществ. При применении семейственного отбора часть растений семьи можно использовать для проведения анали­зов, а другую — для получения семян. Так как в селекционной работе обычно находится много семей, их сначала оценивают по

 

легко учитываемым признакам, а затем лучшие из них подвергают более сложным анализам. Для быстрой оценки большого числа семей важное значение имеют разработка и применение экспресс-анализов содержания питательных веществ.

При селекции на лежкостьселекционные образцы хранят и отдельной таре или небольших буртах, отмеченных этикетками. Показателями высокой лежкости служат следующие признаки: малая естественная убыль массы в результате жизнедеятельности к период хранения; устойчивость к болезням, поражающим коча­ны в период хранения, и поздний переход верхушечной точки роста в генеративную фазу развития. Каждый из них, в свою очередь, обусловлен комплексом взаимосвязанных биологических и биохимических признаков. Естественная убыль зависит от плотности кочана, толщины воскового налета на поверхности листьев, глубины периода покоя в условиях хранения и других показателей. При селекции на лежкость предпочтение отдают растениям с плотным кочаном и хорошо выраженным восковым налетом. Оценку естественной убыли проводят взвешиванием кочанов перед закладкой на хранение и в конце хранения. Раз­ницу выражают в процентах к первоначальной массе кочана.

Толстая кутикула, хорошо выраженный восковой налет служат показателями большей устойчивости к серой гнили. Кроме того, повышенной устойчивостью к болезни обладают листья, содержа­нию хлорофилл, поэтому при закладке на хранение выделяют растения с большим числом зеленых кроющих листьев и более интенсивной окраской. Оценку на устойчивость к серой гнили при естественном заражении проводят в два-три срока до зачистки кочанов, маточников — до вырезки кочерыг. Степень поражения выражают в баллах. При искусственном заражении через 2 мес хранения вырезают трубкой диаметром 22 мм в верхней части кочанов по четыре пробы на глубину четырех-пяти листьев. Отби­рают семь-восемь дисков и помещают их в чашки Петри на влаж­ный фильтр. По середине дисков делают надрез и пипеткой нано­сят суспензию спор (20—25 спор в поле зрения микроскопа при (20x10). Зараженные диски выдерживают в термостате при 20—22 "С 7 дней, после чего проводят учет поражения (в баллах).

Для установления времени перехода растений в генеративную фазу развития периодически проводят анатомо-морфологический анализ точки роста под бинокулярным микроскопом и определя­ют время заложения зачатков цветков. Значительно проще этот анализ проводить по несколько позже наступающей фазе роста стебля, которая приводит к растрескиванию кочана и легко оп­ределяется визуально.

Селекция на устойчивость к болезням имеет важ­ное значение . Наиболее распространенные и вредоносные болезни капусты: кила,сосудистый бактериоз,фузариоз и др.