Анотація до роботи:

Орлов О.І. Генетична активність фізичних та хімічних мутагенних факторів на озимій пшениці при прямій і комбінованій дії. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.05 – селекція і насінництво. – Інститут землеробства УААН, Київ, 2002

Дисертація присвячена питанням створення нового вихідного матеріалу для селекції озимої пшениці (із застосуванням комбінованої дії фізичних та хімічних мутагенних факторів). Вперше виявлена ефективність поєднання гамма-променів 100 Гр і хімічних мутагенів (НЕС, НМС у різних концентраціях) для одержання мутацій на сортах озимої м’якої пшениці різних еколого-географічних типів: Скіф’янка, Поліська 90, Одеська 267. Запропоновано використовувати для створення нового вихідного матеріалу озимої пшениці комбіновану дію гамма-променів та хімічних мутагенних факторів, висока ефективність якої підтверджена практично.

У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення проблеми створення перспективного вихідного матеріалу з комплексом цінних ознак та властивостей, шляхом застосування в мутаційній селекції озимої пшениці комбінованої дії фізичних та хімічних мутагенних факторів.

1. Комбінована дія на насіння різних сортів озимої м'якої пшениці гамма-променями і хімічними мутагенами є ефективним методом розширення мутаційної мінливості у рослин, використання якої може бути перспективним у подальшій селекційній роботі з даною культурою.

2. Спільне використання гамма-променів 100 Гр і нітрозоалкілсечовин для обробки насіння озимої пшениці, викликає більш істотне зниження показників польової схожості насіння, виживання рослин М₁, в порівнянні з відокремленим застосуванням тих самих мутагенних факторів. Внаслідок комбінованої дії гамма-променів 100 Гр та нітрозоалкілсечовин 0.005 %, схожість насіння у польових умовах складала 60.7 - 77.6 % (контроль 90.4 - 93.7%).

3. Генетична активність мутагенних факторів, при їх комбінованому застосуванні знаходиться у прямій залежності від дози гамма-променів та концентрацій розчинів нітрозоалкілсечовин. Найбільшу частоту хромосомних перебудов (50.20 %) спостерігали при комбінованій дії гамма-променів та нітрозоалкілсечовин (100 Гр + НМС 0.012 % ). Використання дози гамма-променів 200 Гр, або НМС 0.025 % приводило до сильних ушкоджень клітинних структур і загибелі рослин у польових умовах.

4. Аналіз спектру хромосомних перебудов засвідчив, що найменша кількість хромосомних аберацій деяких типів (мости, відстаючі хромосоми, мікроядра), спостерігалась при замочуванні насіння у розчинах НЕС та НМС. Наприклад, при застосуванні НМС 0.005 % на сорті Одеська 267, спостерігалось: фрагментів - 9.0 % (контроль - 0.3; гамма-промені 100 Гр - 12.3; гамма-промені 100 Гр + НМС 0.005 % - 25.0), мостів - 1.0 % (0.2; 18.8; 35.4, відповідно), відстаючих хромосом - 0 % (0; 0.4; 1.5, відповідно), мікроядер - 0 % (0; 10.8; 11.1, відповідно). В залежності від комбінації мутагенних факторів, спектр хромосомних перебудов розрізнявся кількісно і якісно.

5. Для синхронізації мітотичного поділу клітин меристеми Triticum aestivum L., необхідно використовувати метод холодового впливу (24 години) і оптимальний час фіксації первинних корінців (1.5–2.0 години після холодового впливу). При використанні цієї методики можна значно збільшити ефективність підрахунків хромосомних аберацій на тимчасових давлених оцетоорсеїнових препаратах (на одном препараті можно спостерігати від 110 до 254 клітин у стадіях анафази та ранньої телофази).

6. Виявлено, що комбінована дія гамма-променів і хімічних мутагенів, є більш ефективною в індукуванні морфо-біологічних мутацій, ніж відокремлене використання мутагенів. Частота родин з видимими мутаціями (за трьома сортами), складала 11.10 % у варіанті з дією гамма-променів 100 Гр + НМС 0.005 %, 9.20 % - гамма-променів 100 Гр + НЕС 0.005 %, 6.08 % – гамма-променів 100 Гр, 5.45 % –НМС 0.005 %, 2.73 % – НЕС 0.005 %. Максимальна кількість родин з мутаціями (12.3 %) виявлена при використанні комбінації мутагенних факторів гамма-промені 100 Гр + НМС 0.005 %.

7. Аналіз частоти та спектру цінних мутацій, індукованих у озимої м’якої пшениці різними мутагенними чинниками засвідчив, що більш генетично активними є варіанти з комбінованою дією гамма-променів100 Гр і низьких доз хімічних мутагенів (НЕС, НМС – 0.005 %). Максимальна частота родин з цінними мутаціями – 4.92 % отримана на сорті Одеська 267 при дії гамма-променів 100 Гр+НЕС 0.005 %.

8. Отримані експериментальні матеріали підтверджують, що для створення вихідного матеріалу в мутаційній селекції озимої пшениці найбільш оптимальним є використання гамма-променів в дозі 50–100 Гр і нітрозоетилсечовини або нітрозометилсечовини в концентрації 0.005%.

9. Створено колекцію цінних мутантних форм, що мають комплекс цінних ознак і властивостей. З більшою, ніж у вихідного сорту масою 1000 зерен (М – 39165/01, М – 39177/01, М – 39201/01), підвищеним вмістом білка в зерні (М–6757/01, М–41217/01, М–41401/01), високим рівнем урожайності (М–6700/01, М–6757/01, М–39712/01, М–40084/01). Використання комбінованої дії мутагенних факторів різної природи створює можливості для добору цінних генотипів з необхідними ознаками, що були відсутні у вихідних форм.

Пропозиції для селекційної практики

1. Для створення вихідного матеріалу в мутаційній селекції озимої пшениці, необхідно використовувати комбіновану дію фізичних і хімічних мутагенних факторів, що дозволить розширити спектри індукованої мутаційної мінливості, перш за все і по господарсько-цінних ознаках. Для одержання селекційно-цінних мутацій краще застосовувати мутагенні фактори у дозах, які забезпечують 80 – 90 % нормально розвинутих рослин, що доживають до повної стиглості. Це гамма-промені 50–100 Гр + НЕС 0.005–0.025%; та 50–100 Гр + НМС 0.005%.

2. Для підвищення ефективності проведення аналізу хромосомних аберацій у меристематичних клітинах пшениці можна використовувати доопрацьований нами метод холодового впливу в сполученні з оптимальним часом фіксації матеріалу. При його застосуванні можна отримати 110 –254 шт. клітин на стадії анафази та ранньої телофази на препарат.

3. Створений вихідний матеріал і зразки генетичної колекції мутантних форм озимої пшениці, що мають комплекс господарсько-цінних ознак та властивостей, рекомендуються до використання в селекційній роботі. Отримано форми з високим рівнем урожайності (М–6700/01, М–6757/01, М–39712/01, М–40084/01), більшою, ніж у вихідного сорту масою 1000 зерен (М – 39165/01, М – 39177/01, М – 39201/01), підвищеним вмістом білка в зерні (М–6757/01, М–41217/01, М–41401/01).

Публікації автора:

1. Орлов О.І. Вплив комбінованої обробки нітрозоалкілсечовинами та гамма-променями на польову схожість та частоту морфологічних змін у рослин озимої пшениці покоління М₁// Науковий вісник НАУ. – К.: НАУ. – 2000. – Вип. 29. – С. 68-71.

2. Орлов О.І. Комбінована дія мутагенних факторів як засіб для розширення мутаційної мінливості рослин озимої пшениці// Науковий вісник Національного аграрного університету. – К.: НАУ. –2001. – Вип. 37. – С. 39-41.

3. Орлов О.І. Мінливість морфологічних ознак у рослин озимої пшениці в М₂, індукована дією гамма-променів та хімічних мутагенних факторів// Аграрна наука та освіта. – К.: “Фенікс”. – 2001. – Том 2 № 1-2/2001. – С. 64-66.

4. Орлов О.І. Синхронізація мітотичного поділу клітин Triticum aestivum L. при використанні анафазного методу вивчення хромосомних аберацій// Вісник Білоцерківського державного аграрного університету: Зб. наук. праць. – Біла Церква: БДАУ. – 2001. – Вип. 15. – С. 100-103.

5. Орлов О.І. Створення вихідного матеріалу для селекції озимої пшениці з використанням комбінованої дії фізичних та хімічних мутагенних факторів// Збірник наукових праць Луганського державного аграрного університету/ – Луганськ: Видавництво ЛДАУ. – 2001. - № 11 (23). - С. 79-81.

6. Орлов О.І. Цитогенетична активність гамма-променів та нітрозоалкілсечовин на озимій пшениці при комбінованій їх дії// Науковий вісник Національного аграрного університету. – К.: НАУ. –2001. – Вип. 34. – С. 19-22.

7. Орлов О.І. Застосування комбінованої дії фізичних та хімічних мутагенних факторів у мутаційній селекції озимої пшениці// Сб. тезисов международной конференции молодых ученых (2-7 июля 2001г.) “Современные проблемы генетики, биотехнологии и селекции растений”. – Харьков. – 2001. – С. 230-231.

8. Орлов О.І. Частота та спектр хромосомних аберацій у озимої пшениці, індукованих фізичними та хімічними мутагенами при комбінованій їх дії// Тези доповідей VII Конференції молодих вчених “Проблеми фізіології рослин і генетики на рубежі третього тисячоліття”. – Київ: Україна Світ. – 2000. – С. 101.