Способ получения гибридных семян свеклы и способ выращивания тетраплоидных форм свеклы для получения гибридных семян

 

Изобретение относится к биотехнологии и может применяться в сельском хозяйстве в селекции и семеноводстве свеклы. Целью изобретения является повышение урожайности гибридов свеклы за счет увеличения всхожести и уменьшения количества тетраплоидов. Материнскую форму свеклы опыляют отцовской, представляющей собой смесь диплоидных и тетраплоидных форм, при этом ведут специальное семеноводство, позволяющее легко снизить количество анеуплоидных растений. 2 с.п., 1 з.п.ф-лы, 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК щ) Л 01 Н t/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4216643/30-13 (22) 30.03.87 (46) 15.08.90. Бюл. Ф 30 (7 1) Северо-Кавказский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института сахарной свеклы (72) Ф.Н.Парий и М.Л.Парий (53) 631.524,7(088.8) (56) Балков И.Я. Селекция сахарной свеклы на гетерозис. — M.: Россельхозиздат, 1978, с.125.

Изобретение относится к биотехнологии, н частности к гибридизации растений, и может быть использовано в сельском хозяйстне, а именно B се-. лекции и семенонодстве сахарной,кормовой и столовой свеклы.

Целью изобретения является повышение урожайности гибридов за счет уменьшения количества анеуплопдон и повышения всхожести.

Способ состоит в том, что осуществляют опыление стерильной материнской формы отцовской формой, при этом в качестве отцовской формы используют смесь диплоидных и тетраплоидных растений. Используемые в смеси диплоидные и тетраплоидные растения опыляют стерильную материнскую фор-„„Я0„„1584836 А1

2 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИБРИДНЫХ СЕМЯН СВЕКЛЫ И СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ ТЕТРАПЛОИДНЫХ ФОРМ СВЕКЛЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ

ГИБРИДНЫХ СЕМЯН (57) Изобретение относится к биотехнологии и может применяться в сельском хозяйстве н селекции и семенов одств е свеклы. Целью изоб ре тения является повышение урожайности гибридов свеклы эа счет увеличения всхожести и уменьшения количества тетраплоидов. Материнскую форму свеклы о пыляют отцов ской, представляющей собой смесь диплоидных и тетраплоидных форм, при этом ведут специальное семеноводстно, позволяющее легко снизить количество анеуплоидных растений. 2 с,п., 1 з.п. ф — лы, 2 табл. му. В ре зультате опыления диплоидной стерильной материнской формы гаплоидной пыльцой с диппоидных растений образуются диплоидные гибридные семена. При опылении стерильной диплоидной формы пыльцой с тетраплоидных растений образуются сбапансир ованные эуплоидные триплоидные семена, Образование эуплоидных гибридных семян обусловлено тем, что в присутствии гаплоидной пыльцы в оплодотворении предпочтительно участвуют гаметы с эуплоидным (сбалансиронанным) числом хромосом.

Смесь диплоидных и триплоидных (эуплоидных) гибридных семян, собранных со стерильной материнской формы, используют для промышленных

1584836 посевов. Полученная смесь гибридных семян обладает .повышенной в сх оже стью ! ,семян, Повышенная всхожесть обусловлена образованием повышенного коли( чества сбалансированных высоковсхожих эуплоидных триплоидных гибридных семян и частично высоковсхожих диплоидных гибридных семян, Уменьшение количества гипер- и гипотрипло- 1О идов приводит к повышению продуктив,ности гибридов.

Соотношение диплоидов и тетраплоидов в смеси подбирают эмпирически в зависимости от продуктивности ди- 15 плоидных и тетраплоидных гибридов, от их экологической пластичности,от пыльцевой продуктивности диплоидных и тетраплоидных форм, от планиру(,емой интенсивности отбора эуплоидных 2О форм и т,д. За основу берется соотношение: 4 ч, тетраплоидов и 1 ч.диплоидов.

Один из вариантов способа преду; сматривает получение гибридных се мян с обеих форм.В этом случае в ка- 25

,честве озцовской формы используют (1 смесь из односемяннои тетраплоиднои формы и односемянной диплоидной формы. Семена собирают с обеих форм (материнской и отцовской) и полученную смесь используют для производственных посевов, Смесь состоит из односеменных гибридных tpHHJIDHpHblx H диплоидных семян, полученных на стерильной материнской форме, H из гиб— ридных семян, полученных на отцовской форме, Количество семян, получаемых на о тцов ской форме; со ставляет примерно 201 от общего количества гибридных семян, Эти семена в 4р основном представляют собой триплоидные гибридные семена за счет переопыления тетраплоидной и диплоHpНОй фОРм отцовского компонента.

Если использовать и отцовском ком- 45 поненте Многосемянную форму,то в общей смеси семян многосемянные семена составят только 2-4К. Это позволя.ет без разделения семян использовать их для производственных посевов, С целью упрощения процесса получения гибридов и тетраплоидных форм предлагается также способ семеноводства тетраплоидных форм свеклы для осуществления способа получения гибридных семку свеклы.

Способ включает выращивание тетраплоидных форм, отбор эуплоидных растений, при этом к тетраплоидным формам добавляют маркированную доминантным признаком диплоидную форму, диплоидные и тетраплоидные формы свободно переопыляются. Семена, собирают с тетраплоидной формы и высевают. В присутствии гаплоидной пыльцы в оплодотворении предпочтительно участвуют гаметы с эуплоидным (сбалансированным) числом хромосом. Кроме того, на рыльцах.анеуплоидных растений при прорастании пыльцы и оплодотворении имеют преимущество гаплоидные гаметы. B результате этого анеуплоидные, близкие по плоидности к триплоидам, растения оказываются маркированными. В посевах тетраплоидной формы удаляют маркированные гибридные триплоидные и маркированные близкие по плоидности к триплоидам анеуплоидные растения. Оставшиеся эуплоидные (теграгглоидные) растения используют для последующего скрещивания и/или дальнейшего размножения.

Если тетраплоид — стерильная материнская форма, то диплоид добавляют при размножении с те рильн ой формы и закрепителя стерильности.

Соотношение тетраплоидов и дипло— идов при семеноводстве тетраплоидной формы также подбирают эмпирически. в зависимости от планируемой. интенсивности отбора и от пыльцевой продуктивности диплоидной и тетраплоидной .форм, от избирательности оплодотворрения и степени самофертильности тетраплоидных растений, За основу берется соотношение 4:1. В таком случае количество тетраплоидов в популяции составит примерно 50Х. Остальные растения в популяции — маркированные анеуплоиды и триплоиды.

В качестве маркированной доминантными. признаками диплоидной формы используют форму. с доминантными аллелями следующих генов: Red hypokolyl (R) — красный гипокотиль; Yellow

root (Y) — желтый корень.

Наличие аллелей R H Y обеспечивает ярко-бордовую окраску корнеплодов, гипокотиля, жилок листьев, а в позднюю фазу развития бордовую окраску листьев.

Использование диплоидной.формы с генами R Y.и с доминантными аллелями генов распределения окраски (Coloured leaf (Cl) — окрашенные листья; Coloured viens (Cv) — окрашенфорелевый лист) позволяет легко и качественно проводить отбор маркированных триплоидных и анеуплоидных тов собирают совместно. Собранная смесь состоит из односемянных гибридных триплоидных и диплоидных семян, полученных на стерильной материнской форме, и из гибридных семян, полученных на отцовской форме.

Количество семян, получаемых на отцовской форме, составляет примерно

20Х от общего количества гибридных семян, Эти семена представляют собой триплоидные гибридные семена, полученные эа счет переопыления тетраплоидной и диплоидной форм отцовского компонентов. Собранная смесь семян с материнского и отцовского компонентов скрещивается и после машинной доработки используется для производственных посевов.

Пример 3. Способ семеноводства тетраплоидных форм свеклы осуществляют следующим образом. Берут тетраплоидную форму, которая является компонентом гетерозисного гибрида.

На изолированном участке размножения к тетраплоидной форме подсаживают маркированную доминантными генами

R, Y, С1, Сч, Tr диплоидную форму.

Тетраплоидная и диплоидная формы растений на ранней фазе вегетации (фаза семядольных листьев — фаза первых пар настоящих листьев).

Пример 1. Для осуществления способа подбирают высокопродуктивный триплоидный гибрид на стерильной основе . Иэ ассортимента диплоидов выбирают форму, которая обладает высокой комбинационной способностью и обеспечивает получение высокопродуктивных гибридов при скрещивании ее со стерильной формой. Производят выращивание корнеплодов стерильной формы, тетраплоидного и диплоидного компонентов отцовской формы. На участке гибридизации высаживают 4 ч, односемянной диплоидной стерильной материнской формы и 1 ч. отцовской формы. В качестве отцовской формы высаживают смесь тетраплоидных и диплоидных растений. Смесь состоит иэ 4 ч. тетраплоидов и 1 ч. диплоидов. Отцовский компонент опыляет стерильную форму. Семена с материнского компонента убирают отдельно от отцовского компонента. Затем их калибруют на машинах и используют для производственных посевов. Гибридные семена имеют 70-807 триплоидов,и 20—

ЗОЖ диплоидов, За счет снижения количества анеуплоидов повышается продуктивность гибридов и повышается полевая всхожесть гибридных семян, Пример 2. Для осуществления способа подбирают компоненты высокопродуктивного триплоидного гибрида: односемянную стерильную форму и однстсемянную тетраплоидную форму.

Дополнительно иэ ассортимента диплоидов выбирают форму, которая обладает высокой общей комбинационной способностью и обеспечивает получение высокопродуктивных гибридов при скрещивании ее как со стерильной формой, таки с тетраплоипной формой.

Производят выращивание корнеплодов стерильной формы, тетраплоидного и диплоидного компонента отцовской фо рмы.

На участках гибридизации высаживают 4 ч. материнской формы и 1 ч. отцовской. Отцовская форма состоит иэ

4 ч. односемянного тетраплоида и

1 ч. односемянного диплоида.Семена с

30 свободно переопыляются.

Семена собирают с тетраплоидной формы и высевают. По маркерным признакам (красная окраска листьев, корнеплодов, черешков) удаляют гибридные триплоиды, гипер- и гипотриплоиды. Оставшиеся эутетраплоидные растения используют для, дальнейшего размножения или скрешивания со стерильной формой.

Приведенные примеры не исчерпывают всех возможных вариантов получения гибридных семян свеклы, а лишь показывают принципиальные моменты получения гибридных семян свеклы с использованием в качестве отцовской формы смеси диплоидных и тетраплоидных рас тений.

Так, наприме р, способ позв оляет получить гибридные семена и при ис45

50 пользовании стерильной тетраплоидной

1 формы. Если стерильной материнской формой является тетраплоид, то в результате его опыления гаплоидной пыльцой с диплоидных

55 растений образуются триплоидные гибридные .семена. При опылении стерильной тетраплоидной формы пыяьцой с тетраплоидных растений об5 1584836 ные листовые жилки, Traut leaf (Tr) — материнского и отцвоского компонен1584836

30 разуются тетраплоидные гибридные се,мена. Смесь триплоидных и тетраплоидных гибридных семян, ссбРанную со стерильной материнской формы, используют для промышленных посеВов. Полученная смесь гибридных семян за счет увеличенного

Ф количества эуплоидов обладает повышенной продуктивностью и повышенной О всХожестью.

Пример 4. Методом топк.росса путем скрещивания образцов сахарной свеклы с тестером с маркерными признаками (сорт столовой свеклы Бордо 237) и последующего полевого испь тания определяют комбинационную способность ряда образцов. В результате этих испытаний выделяют форму с, .очень высокой общей комбинационн и способностью (ОКС) Верхнячская 038 (1етраплоид), занявшую первое место пф урожайности корнеплодов и сбору сахара. Выделяют также диплоидную форму (сорт Верхнячская 038), имеющую высокую общую комбинационную с1 особность. Гибрид с этой формой отвечает I классу оценок ОКС по урожаю корнеплодов и II классу оценок ОКС по сбору сахара.

Эти лучшие по ОКС две формы используют. в дальнейших экспериментах. В качестве маТеринского компонента используют мужскостерильную форму киев ского син те тика О-цикла 35

О-типа 1981 r. — МС КС 0081.

Иужскостерильную форму КС0081 на изолированных клумбах опыляют тремя опылителями и получают соответственно три типа гибридов: MC КС 0081 х 40 х Верхнячская 038 (тетраплоид); MC

КС 0081 х Верхнячская 038 (диплоид);

ИС КС 0081 х 4 ч. Верхнячская 038 (тетраплоид) и 1 ч. Верхнячская 038 (диплоид), 45

Продуктивность гибридов и комбинационная способность сортов сахар-ной свеклы в топкроссных скрещиваниях приведены в табл.1.

Качество семян и продуктивность гибридов, полученных разными способами, приведены в табл,2.

Анализ всхожести семян (табл.2) после одинаковой подработки семян на машинах С11 0,15 показывает, что

Всхожесть первого гибрида (опылитель тетраплоид) 667, второго (опылитель диплоид) 84% и гибрида, у которого в качестве опылителя используют смесь диплоидов и тетраплоидов, 807.

Простая механическая смесь диплоидных и триплоидных гибридов в равном соотношении дает всхожесть семян 75%.Расчетная всхожесть триплоидной фракции семян, полученной при опылении стерильной формы смесью гамет, показывает, что всхожесть семян этой фракции составляет 767 (80х2 — 160; 160-84 = 76). Всхожесть триплоидных семян у гибрида, полученного от опыления только тетраплоидным опылителем, .составляет 667.. Таким образом, всхожесть триплоидной фракции у гибрида, полученного от опыления смесью тетраплоидных и диплоидных растений, повышается íà 10%.

Технические условия для фабричных свеклосемян, полученных на основе цитоплазматической мужской стерильности,предусматривают одноростковость не менее 907. и всхожесть не менее 707,. Всхожесть триплоидной фракции у гибрида, полученного по предлагаемому способу, повышается на

107 и превышает минимальный уровень, допускаемый техническим условием.

В схоже с ть в се х гибридных семян, полученных по предлаг аемому способу, достигает 807., что значительно превышает допустимый минимальный уровень„

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить высокую всхожесть гибридных семян.

Одноростковость полученных семян находится на одном и том же уровне, Урожай гибрида, полученного по предлагаемому способу, достоверно превышает урожай гибридов, полученных по известным способам.По сбору сахара с единицы площади гибрид, полученный по предлагаемому способу, также достоверно превышает другие гибриды.

Формула изобретения

1. Способ получения гибридных семян свеклы, включающий подбор родительских форм, выращивание (отобранных) растений для получения семян, опыление материнской формы с отцовской, отличающийся тем, что,с целью повышения урожайности гибридов за счет повьппения всхожести и уменьшения количества

1О

1584836 ные формы высевают совместно с диплоидными растениями, маркированными

> доминантными признаками, а анеуплоидные формы выбраковывают из растений, полученных в результате переопыления тетраплоидных и диплоидных форм.

Гибрид от скрещивания свеклы сорта Бордо 237 с другими сортами

Уровайность.

Классы оценок

ОКО

n/ãà

Отклонение от среднего в опыте, п/га

Отклонение п/ га

ОтклонеКлассы оценок

ОКС ние от средне го в опыте,z от среднего в опыте, п/гв

III

III

II ш

IV

III

III

III

598

542

528

510

+1I 4

-1,4

-1,о

+5,8

+1,5

61,0

48,2

48,6

SS,4

5!>!

+1!6

+60

+58

+46

+28

-О,!

1 ° 4

"1,3

+0,2

-0,2

i0,2

8,9

9,0

10,5

10, 1

I

1

II

III

II I

II I

III

III

I II

9,0 !

О,7

10,4 !

О,1

49-2

483,, 471

465

44,3 -5,3

51,7 +2, 1

49 0 -0.,6

47>0 -2,6

-1,3

+0,4

+0,1

-0,2

+!о

+1

"11

-17

47,3 -2,3

47, 1 -2,5

462 -ZP! о,z

459! о,э

-23

47,0 -2,6

45,3 -4,3

46,3 -3,3

42,9 -6,7

49,6 5,2 n/га

2>BZ

1V

IV

IV

I II

III

III

1О,Э о,о

11,2 !

О,7

10,3 о

-о,э

+0,9

+0 4

0,72

1,9Z

-26

-29

-68 .

-BI

22.8 пlга г, 22

456

453

414

401

482

Таблица 2

Соде рл(ание сахара, I

Способ

Гибрид

В с хо>хе с ть, 7. одностороиков ость,, Урожай, т/га

Сбор сахара> т/га

Предлагаемый

93

42,4

63, 60

15,0

Известный

40,8 14,4

58,8

92

59, 6

4,6

38,9

15,8.

15,3

0,6

Составитель В>Демкин

Редактор Л.Веселовская Техред М>Ходанич Корректор С.Шевкун

Заказ 2279 Тираж 437 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 анеуплоидов, в качестве отцовской формы используют смесь тетраплоидных, и дипх1оидных форм растений.

2 ° Способ Выращив ания тетраплоидных форм свеклы для получения гибридных семян, включающий посев исходных тетраплоидных растений, выбраковку анеуплоидов, отбор зуплоидов и их использование для получения гибридных семян, отличающийся тем, что, с целью упрощения ведения семенов одс тв а, исходные те траплоидВерхпячсквя ОЗЯ (тетряплоид)

Верхпячсквя 098

Первомайская 028

Всрхнячская 038

Уладовская 752 Белоцерковская од.34

Льговсквя 078

Рамонская 93 1

Веселопод. 29

Be рхнячск в я

on. Гбэ

Ялтушковсхая од.30

Улаловсквя олн.20.

/ .Ялтуаков. ол.

Янаи I

Рамоисквя ол.32

Среднее по опыту

НСН 0,05

МС КС 0081 х 4 ч.

Верхнячская 038 (тетраплоид) и 1 ч.

Верхнячская 038 диплоид НС КС 0081 х Верхнячская 038 (тетраплоид)

НГ КС 0081 х Верхнячская 038 (диплоид)

НРСе е5

3. Способ по п.2, о тл ичаю шийся. тем, что диплоидные растения маркируют доминантными генами R Y Cl Су, Tr. таблица 1

Сахаристость Сбор сахара с гектара