Морфобіологічні характеристики мутантів пшениці і ячменю, отриманих в результаті лазерного мутагенезу

Сучасне сільськогосподарське виробництво висуває підвищені вимоги до сортів зернових куль¬тур, які повинні поєднувати високу продуктивність з гарною якістю зерна і стабільно зберігати позитивні властивості в різних умовах вирощування. Найбільшу увагу останнім часом приділяється отриманню сортів інтенсивного типу, т. Е. Максимально використовують високу родючість грунту, створюване агротехнічними методами. Незважаючи на наявне велике розмаїття генотипів зернових культур, проблема вихідного матеріалу для створення таких сортів є досить гострою. Розробляються способи підвищення генетичного різноманіття рослин за допомогою різних мутагенів поки не повною мірою вирішують цю проблему, так як переважна більшість індукованих форм характеризується зниженою продуктивністю.

У цьому відношенні лазерний мутагенез, як було показано вище, характеризується деякими позитивними особливостями. А тому мутанти, отримані в результаті лазерного мутагенезу, становлять інтерес не тільки як матеріал для подальшого порівняльного їх вивчення, але і як безпосередні родоначальники майбутніх перспективних сортів.

У ході багаторічних досліджень особливостей лазерного мутагенезу були отримані мутанти на різних сортах ярої пшениці та ячменю. Серед них виділені ранньо-і пізньостиглі, полустерільние, откритоцветущіх, низькорослі, еректоідние та ін. Отримані також специфічні форми, наприклад голозерние форми ячменю. Більшість індукованих мутантів відрізнялося від вихідних сортів не одним, а кількома ознаками, які зачіпали забарвлення, форму і щільність колоса, висоту рослин, вміст білка в зерні та інші ознаки. Це явище зазвичай викликається або плейотропних дією мутантного гена або одночасним мутірованія декількох генів.

Багаторічні дослідження показали, що зміна навіть одного ознаки (від білої до червоної забарвленні ко-

лбскових лусок, від безоста до остистости, від веретеновидной до циліндричної формі колоса і т. д.) переводить мутант в іншу, відмінну від вихідного сорту ботанічну різновид. У мутантів, як правило, зачіпається регуляторна система, яка обумовлює відповідну реакцію організму на фактори зовнішнього середовища. Це проявляється в тому, що в одних екологічних умовах мутант може бути більш урожайним, ніж вихідний сорт, в інших, навпаки, має більш низьку продуктивність. Аналогічна картина може бути і при вирощуванні мутанта протягом ряду поколінь на од¬ном і тому ж місці. Виходячи з цього, ми вивчали морфобіологічні особливості мутантів ячменю і пшениці протягом ряду років. Результати представлені нижче.

Лазерні мутанти пшениці. Ленинградка - вихідний сорт ярої м'якої пшениці, районований в БССР. Створено в Північно-Західному НДІ сільського господарства пу¬тем тривалої повторної гібридизації віддалених еколого-географічних сортів і форм озимої та ярої пшениці. Відноситься до ботанічної різновиди лютесценс. Колос білий, слабоцілідріческій, крупний (8-9 см), середньої щільності, безостий. Зерно червоне, велике, з вузькою дрібної борозенкою. Соломіна середньої висоти (100-110 см), стійка до вилягання, кущ прямостоячий. Вегетаційний період 106-120 днів, вміст білка в зерні 12-14%, хлібопекарські якості задовільні, відноситься до сортів інтенсивного типу.

ЛМ-1 - мутант низькорослий, за морфологічними ознаками схожий з батьківською формою. Колос білий, безостий, крупний (> 8 см). Зерно червоне, склоподібне, вміст білка 14-15%. Соломіна низька (■ ~ 80 см), міцна, дуже стійка до вилягання. Кущ прямостоячий. Дозріває на 2-3 дні раніше вихідного сорту. Бурою іржею і борошнистою росою уражується середньо. За продуктивності не поступається вихідному сорту.

ЛМ-2 - мутант відрізняється від вихідного сорту тол¬стой високою (~ 120 см) соломиной. Продуктивність і вміст білка в зерні на рівні вихідного сорту.

ЛМ-3 - мутант остистий, відноситься до ботанічної різновиди ерітроспермум. Колос остистий, білий, неопушений, слабоціліндріческій. Довжина 9-10 см, щільність середня (1,5-1,8). Ості білі, жорсткі, сильно розходяться. Зерно червоне, велике, овальної форми, склоподібне. Соломіна середньої висоти (до 100 см), порожниста, стійка до вилягання. Дозріває одночасно з вихідним сортом. Вміст білка в зерні 16%, продуктивність нижче вихідного сорту. У селекції може бути використаний як донор хорошої якості зерна. Вивчення його генетичної природи показало, що мутантний ознака (остистий) є рецесивним і успадковується моногенно. Відсутність специфічних порушень у мейозі дозволяє припустити, що мутант виник в результаті генної мутації.

ЛМ-4 - мутант остистий, відноситься до ботанічної різновиди Грекум. Відрізняється від вихідного сорту остистістю і забарвленням зерна. Має добре вирівняне, велике, полустекловідное зерно білого кольору. За вмістом білка перевершує вихідний сорт (понад 15%), по продуктивності поступається йому. Мутант може бути використаний в селекції для створення високобілкових білозерних сортів пшениці, які високо цінуються в хлібопекарської та макаронної промисловості.

ЛМ-5 - мутант красноколосий, остистий, ботанічна різновид ферругінеум. Відрізняється від вихідного сорту трьома морфологічними ознаками: забарвленням колоса, забарвленням зерна, остистістю. Колос червоний, остистий, неопушений, великий. Ості довгі, жорсткі, що розходяться, червоні. Зерно бурштинове, полу¬стекловідное, овальної форми, крупне (маса 1000 зерен більше 40 г), вміст білка понад 14%. По висоті і міцності соломини, поражаемості хворобами і продуктивності, термінами дозрівання не відрізняється від вихідного сорту.

ЛМ-6 - мутант красноколосий, безостий, відрізняється від вихідного сорту забарвленням колоса. Ботанічна різновид Мільтурум. Колос середньої довжини і щільності, червоний, неопушений. Зерно середньої величини (маса 1000 зерен 35 г), овальне, червоне, полустекловідное. Кущ прямостоячий, зелений. Соломіна по ви¬соте не відрізняється від вихідного сорту, досить міцна, порожниста. Мутант стійкий до вилягання, борошнистою росою та іржею уражується середньо. За продуктивності поступається вихідному сорту. Генетичний аналіз цього мутанта показав, що він несе домінантний ознака червоного забарвлення колоса, який успадковується моногенно.

ЛМ-7 - мутант скверхедного типу, відноситься до ботанічної різновиди ерітроспермум. Колос білий, остистий, сильно розширений у верхній частині, середньої крупності (6-7 см), щільний, зерно червоне, середнє (маса 1000 зерен 30-35 г), полустекловідное. Стебло покритий сильним восковим нальотом, кущ прямостоячий. Солома міцна, досить низька (~ 80 см), форма стійка до вилягання. За продуктивності поступається вихідному сорту. Може використовуватися в селекції як донор низькорослості і стійкості до вилягання.

Вивчення генетичної природи цього мутанта показало, що він виник в результаті двох рецесивних мутацій (за формою колоса і остистости) в одній хромо¬соме.

ЛМ-8 - мутант продуктивний, ботанічна різновид лютесценс. Колос білий, безостий, неопушений, дуже великий (~ 13 см). Зерно червоне, за формою овальне, з дрібною борозенкою, добре вирівняне, крупне (маса 1000 зерен більше 40 г). Містить 15- 18% білка, понад 40% сирої клейковини. Соломіна середньої висоти (~ 90 см), міцна, порожниста, до вилягання стійка. Поражаемость іржею в польових умовах нижче, ніж у вихідного сорту. За продуктивності перевершує вихідний сорт на 3-4 ц / га. Мутант був створений методом масового відбору в М2 з стимульованих лазерним світлом з довжиною хвилі 633 нм рослин М ,. Після трирічної оцінки по продуктивності і розмноження мутант переданий в державне сортовипробування.

Мутанти, фенотипически подібні з описаними вище, були отримані і на інших сортах і мутантів, іс¬пользованних в експерименті. Крім того, було виділено кілька форм з великим, добре озерненность продуктивним колосом. Їх випробування показало, що по врожайності (ділянки 5 і 10 м2) вони перевершують стандарт на 5-15%.

Лазерні мутанти ячменю. Надя - вихідний сорт ячменю мутантного походження з НДР. Районований в БССР.

Мутанти ранньостиглі - МР-86, МР-99, МР-100, МР-106, МР-108, МР-110, МР-113, МР-116, МР-125. Зерно середньої крупності (маса 1000 зерен 42-45 г). Колос середньої довжини (7-8 см). Ості довгі, средне¬зазубренние, легко обламуються при дозріванні. За содерженцю білка знаходяться на рівні вихідного сорту,

За врожайності з однієї рослини не поступаються або не¬значітельно нижче вихідного сорту. Можуть бути використані в селекційній роботі в якості донорів скоро¬спелості.

Мутанти ранньостиглі, низькорослі - МР-104, МР-118, МР-144, МР-150. Відносяться до різновиду нутанс. Довжина вегетаційного періоду 85-95 днів. По висоті соломини на 12-15% нижче вихідного сорту. Соломіна тонка, стійка до вилягання. Кущ розлогий, сходи темно-зелені. Лист вузький, середньої довжини. За врожайністю поступаються вихідному сорту, але є цінним селекційним матеріалом для створення стійких до вилягання сортів ячменю.

Мутанти високопродуктивні - МР-196, МР-110, МР-120, МР-122, МР-152, МР-157. Відносяться до різновиду нутанс. За врожайністю зерна з рослини перевершують вихідний сорт на 18-26%. Висока врожайність забезпечується в основному за рахунок підвищеної в порівнянні з вихідним сортом продуктивної кущуватістю, а також масою насіння головного колоса.

Мутанти високобілкові - МР-106, МР-134 мають підвищений в порівнянні з вихідним сортом на 1,5- 2,2% вміст білка в зерні. По довжині вегетаційного періоду відносяться до скоростиглим (85-90 днів). За врожайністю зерна з однієї рослини знаходяться на рівні вихідного сорту або незначно поступаються йому. Можуть використовуватися в якості донора скороспелости і белковости.

Отримані в ході виконання даної роботи 6 ранньостиглих, в тому числі один високобілковий мутант ячменю, передані в Західний селекцентр для використання в селекційних програмах в якості оригінального селекційного матеріалу.

Таким чином, з опису нових мутантних форм ярої пшениці та ячменю видно, що вони мають суттєві морфобіологічні відмінності з вихідними сортами. Багато хто з них або представляють безпосередню господарську цінність або можуть бути використані в селекційній практиці в якості донорів деяких корисних ознак.

Створена нами колекція лазерних мутантів яро¬вой пшениці і ячменю свідчить про перспективність використання лазерного випромінювання в якості ефективного мутагенного фактора.