1.2. Методи створення гібридів та самозапильних ліній

Основним методом створення гібридів є міжлінійна гібридизація. Створення різноманіття самозапилених ліній за родоводами, групами стиглості, ботанічною таксономією, високим рівнем вияву господарсько-цінних ознак, а також його інтенсивне використання дає змогу успішно виконувати програми гетерозисної селекції.

Основним методом створення самозапилених ліній, з дослідів Йогансена до сьогодення, є використання багаторічного інбридингу (інцухту) з добором кращих біотипів в кожному поколінні [15].

М.І. Вавилов писав: "Инцухт, очевидно, является сильным оружием, но нужно уметь правильно пользоваться этим методом. Нельзя при этом недоучитывать индивидуальности различных генотипов. Дальнейшая конкретная разработка учения об инцухте применительно к разным объектам - одна из важнейших задач генетической теории селекции" [30].

Рис. 1.1 Порівняння батьківських компонентів та гібридного покоління.

Е.Спрег [40] вважав, що для створення самозапилених ліній використовують такі основні методи: стандартний, гніздовий, Педігрі та метод гаплоїдів.

Основна маса самозапилених ліній створена стандартним методом, який заключається у доборі з вихідного матеріалу кращих рослин та їх самозапиленні впродовж декількох (6-8) поколінь до досягнення ними гомозиготності за більшістю ознак.

Самозапилення дозволяє вибракувати небажаний тип рослин, в тому числі уражені хворобами, безплідні, з дефектами рослини та качана за більшістю господарських ознак. Добір кращих біотипів дозволяє збільшити в популяції частоту сприятливих алелів [67].

В той же час із збільшенням поколінь інцухту зростає ступінь депресії, що обумовлюється збільшенням кількості гомозиготних рецесивних локусів. Рівень депресії залежить від індивідуальних особливостей вихідного матеріалу, в тому числі від його генетичного походження, від ознаки та її рівня [15].

Однією з модифікацій стандартного методу створення ліній є гніздовий метод, при якому в гнізді висівають по З рослини, 2 з яких вибраковують впродовж вегетації. Цей метод менше придатний для практичної селекції через малу кількість рослин, я яких ведуть добір. Крім того, розміщення в гнізді по З рослини веде до зміни рівня вияву ознак при звичайному посіві. Такі рослини ослаблені, зменшують висоту та кількісні параметри качана.

Метод Педігрі в другому чи першому поколінні гібридів використовують в тому випадку, коли вихідним матеріалом є гібрид з відкритим родоводом. Стандартом при цьому методі є одна з батьківських форм, яка потребує покращення.

Метод гаплоїдів більше використовують в генетичних дослідженнях [84]. Останнім часом в Краснодарському НДІСГ розроблений метод масового одержання гаплоїдів та методика диплоїдизації, що дозволяє прискорити створення нових ліній [85, 86]. Перспективність використання гаплоїдів в селекції кукурудзи підтверджує Т.С.Чалик [87]

Досить широко використовується метод мутагенезу для створення вихідного матеріалу з малопоширеними ознаками в геномі даної культури. Так, в матеріалах XII конгресу ЕUСАRРІА показано досягнення зі створення мутантних форм пшениці, жита, тритікале, рису, кукурудзи, соняшнику, сої, тютюну, цитрусових, плодових, декоративних та інших культур, стійких проти хвороб, з покращеним біохімічним складом, з різноманітним спектром кількісних ознак [88].

По кукурудзі одержані результати в галузі хімічного, радіаційного мутагенезу, обробки насіння магнітними полями [89 - 98].

Мутантні лінії ввійшли як батьківські форми до складу районованих гібридів - Ювілейний 60 МВ, Колективний 210 АТВ, Колективний 244 МВ, Колективний 100 [99].

Серед одержаних методом мутагенезу ліній виділені продуктивні, багатокачанні, скоростиглі, стійкі проти хвороб, а також ендоспермальні мутації з покращеним біохімічним складом зерна та рослини.

В колекції Центру зараз знаходиться 7 ліній Самарського НДІСГ, створених методом хімічного мутагенезу: шляхом обробки насіння нітрозоетил-сечовиною, нітрозометил-сечовиною. Ці лінії відзначаються посухостійкістю [100].

Вчені вважають, що експериментальний мутагенез має велике майбутнє в створенні різноманіття вихідного матеріалу і його можливості ще далеко не вичерпані.

Важливими досягненнями сучасної науки для створення ліній кукурудзи з новими ознаками є метод біотехнології та генної інженерії, в тому числі культура in vitro органів, тканин, клітин.

В ряді дослідів вивчалась здатність до регенерації рослин in vitro з недозрілих зародків, зачатків волоті, пилку [101, 102, 103, 104]. З цією метою залучали різноманітний вихідний матеріал. Дослідники [105, 106, 107] використовували лінії, що ввійшли до складу комерційних гібридів, серед них ОН 43, МО 17, В 73, LH 38, ОН 40, СН 131. На їх основі в Інституті фізіології рослин і генетики НАУ створені лінії УКЧ 1, УКЧ 2, УКЧ З, УКЧ 4, УКЧ 5, УКЧ 6, УКЧ 7, УКЧ 8, УКЧ 9, УКЧ 10, УКЧ 11, які відзначались високою регенераційною здатністю в культурі пиляків in vitro [108, 109, 110].

Дослідники L.M. Prioli, M.R. Sondhl [111] залучали до ембріогенної культури in vitro лінію Cat 100-1 з сорту Cateto і відмічали важливість специфічності генотипу клітин-донорів для вияву фертильних рослин. Одержання життєздатних фертильних рослин - особливо складна проблема, що потребує вирішення.

Інший вчений [112] відмічав високий регенеративний потенціал у ліній, створених методом мутагенезу - ХМ 568-1 (з ОН 40 В) та ХМ 532 (з ОН 43).

Біотехнологічними методами вирішувалось також одержання міжродових, міжсортових гібридів кукурудзи з пшеницею, егілопсом, ячменем [113, 114]. Методами генної інженерії надавали лініям кукурудзи нові, не властиві їм ознаки - стійкість проти хвороб, шкідників, гербіцидів та ін. [115 - 119]. Так, виділено ген стійкості до гербіцидів als, який кодує ацетолактатсиназу, що виділений з мутанта арабідопсиса і перенесений в тканини кукурудзи [120].

Важливою проблемою при створенні самозапилених ліній є зменшення впливу інцухту. Для цього поєднують два - чотири покоління самозапилення з спорідненим розмноженням (повільний інбридинг).

Показана можливість підвищення урожайності ранньостиглих ліній на 30-40 % при повільному інбридингу (три роки інцухт з багаторічним розмноженням в межах трьох схожих за фенотипом рослин) [121, 122]. Для цього треба мати велику популяцію, з якої проводиться інтенсивний добір кращих форм. Лінії, створені таким методом, не відрізнялись від аналогів, створених багаторічним інцухтом, за розвитком, вирівняністю фенотипу, комбінаційною здатністю.

Селекціонерами розроблено цілий ряд способів для прискорення, створення нових та покращення відомих ліній. Так, застосовують цілеспрямовані добори нових ліній з елітних, які добре себе зарекомендували в гібридах. Класичним прикладом такого добору є створення В.О. Козубенко більш скоростиглих ліній Харківська 44 і Харківська 46 з лінії ВІР 44. Нові лінії зберігали високий рівень комбінаційної здатності притаманний вихідній формі. Л.В. Козубенко [123] відмічає лінію Харківська 29 (УХ 29), яка створена шляхом добору з лінії W 629. Вона ввійшла батьківською формою в гібрид Харківський 19. Лінії ЧК 26 та ЧК 73 створені добором на скоростиглість з ліній ВС 40662 та ВС 073 [124].

Широко використовується метод покращення ліній першого та послідуючих циклів шляхом доборів на стійкість проти шкідників та хвороб, збільшення насіннєвої продуктивності, зменшення вологості зерна при збиранні та ін.

Як вказує Л.Е. Бауман [125] біля 80 % ліній, що широко використовуються в поширених гібридах США, належать до покращених варіантів ліній першого циклу . Найбільш ефективними методами покращення ліній є добір гамет, конвергентне покращення та зворотні схрещування [126].

Р.У. Югенхеймер [127] описує останній метод як найбільш поширений, що підтверджено в дослідах [128, 129, 130]. В цілому покращення ліній цим методом включає:

1. Схрещування самозапилених ліній з джерелом необхідних ознак;

2. Проведення беккросних схрещувань;

3. Тестування покращених варіантів ліній.

Різноманітні модифікації насичуючих схрещувань використовувались багатьма селекціонерами України [131, 132, 133].

Покращення відомих ліній шляхом реципрокного добору за різними ознаками описують Б.В. Дзюбецький та інші [16]. Для перенесення ознак, які контролюються одним геном, найчастіше використовують зворотні схрещування [124, 132]. При цьому, якщо бажана ознака рецесивна, зворотне схрещування з формою - донором цієї ознаки дозволяє виявити рослини, у яких вона виражена і закріпити її при послідуючих насиченнях. Гібрид Бх схрещують в декількох поколіннях з кожною вихідною формою. Покращена форма обов'язково оцінюється на продуктивність.

Метод добору гамет також вважається ефективним, особливо при створенні ліній із синтетичних популяцій та гібридів. В перший рік добирають потрібні рослини вихідної форми та схрещують їх з лінією, яка потребує покращення. В наступний рік висіяні нащадки .від схрещування самозапилюють. Далі цю форму схрещують з іншою вихідною формою. Контролем кожного разу є лінія, яку покращують. В декількох поколіннях проводять інцухт, добираючи кращі рослини. Цю процедуру повторюють до одержання константного матеріалу. Потім проводять тестерні схрещування, заміняючи в гібриді одну з ліній на її покращений варіант. З групи сімей добирають ту, яка має покращені ознаки та добре комбінується з вихідними формами гібрида [78].