Створення гомозиготних генетично маркованих ліній буряків цукрових із використанням гаплоіндукторів

Анотація

Мета. Розробити генетичну модель і провести пошук ліній гаплоіндукторів серед міжвидових гібридів буряків цукрових та диких видів роду Beta L. (Beta maritima і Beta patula), а також апозиготичних потомств заміщених роздільноплідних пилкостерильних ліній. Виділити генотипи гаплоіндукторів для диференціації гаплоїдів in vivo за морфометричними показниками та переведення гаплоїдів на дигаплоїдний рівень in vitro. Методи. Дослід­ження проведено з використанням польових (отримання міжвидових гібридів F1 між дикими видами Beta maritima та Beta patula і закріплювачами стерильності буряків цукрових; дослідження схожості й одноростковості у ґрунтових умовах селекційно­тепличного комплексу та добору гомозиготних ліній за маркерним забарвленням гіпокотиля; проведення гібридизації кандидатів у гаплоіндуктори домінантних гомозигот за щепленими генами однорічного циклу розвитку В+ і забарвленням гіпокотиля R+ із пилкостерильними лініями з цитоплазматичною чоловічою стерильністю (ЦЧС) різного генетичного походження), лабораторних (методи індукції гаплоїдів і дигаплоїдів з використанням недозрілих насіннєвих зачатків для їх добору in vitro та диференціації за маркерним забарвленням гіпокотиля, морфометричний метод виділення гаплоїдів за довжиною корінця на 2– 3­тю добу пророщування насіння, цитологічний метод з використанням ацетоорсеїнового забарвлення меристемних хромосом, цитофотометричний метод для дослідження плоїдності за кількістю ядерної ДНК з використанням аналізатора плоїдності компанії Partec, Німеччина, метод виділення дигаплоїдів у процесі клонального мікророзмноження з використанням аналізатора плоїдності), статистичних (визначення похибки репрезентативності mp за схожістю насіння, енергією проростання, забарвленням гіпокотиля для контролювання точності досліду) методів у лабораторії цитогенетики Інституту біоенергетичних культур і цукрових буряків (ІБКіЦБ), лабораторії апоміксису й поліплоїдії Ялтушківської дослідно­селекційної станції (ЯДСС) упродовж 2017– 2024 рр. Результати. За використання міжвидової гібридизації, біотехнологічних методів індукції гаплоїдів від гібридів першого покоління F1 та апоміктичних потомств заміщених ліній виділено контрольні генотипи­гаплоіндуктори, домінантні гомозиготи за генами однолітнього циклу розвитку B+ і антоціанового (червоного) забарвлення гіпокотиля R+. Генотипи­гаплоіндуктори (F1S maritima (Греція) рослина № 7 тип ЧС­II R+B+R+B+Y+Y+M+M+ 2n; ВC2S maritima (Греція) А1:17 рослина № 2 тип ЧС­II R+B+R+B+Y+Y+M+M+; ВC6S patula рослина № 5 тип ЧС­II R+B+R+B+Y+Y+M+M+; F1S maritima (Франція) клони № Ем/1­7 тип ЧС­II R+B+R+B+Y+Y+M+M+) були виведені in vitro та вкорінені в умовах вегетаційних посудин ІБКіЦБ і селекційно­тепличного комплексу ЯДСС. Установлено, що частота матроклінної гаплоїдії в селекційного номера ЧС­0 20­12 Beta vulgaris r­b­r­b­ ЯДСС за низької схожості (45%) гібридного насіння в разі схрещування з гаплоіндукторами мала ідентичне значення — 45 шт. гаплоїдних проростків, із них 42 шт. — із зеленим рецесивним забарвленням і 3 шт. проростків — із присутністю домінантної алелі R+. Результати аналізу здатності до матроклінної гаплоїдії в пилкостерильних ліній буряків цукрових були різними й залежали від генотипу донорських рослин. Висновки. Розроблено генетичну модель та отримано кандидатів у гаплоіндуктори, міжвидові гібриди, домінантні гомозиготи за генами однолітнього циклу розвитку й забарвленням гіпокотиля R+ на основі стерильних цитоплазм Beta maritima і Beta patula. Оцінено кандидатів у гаплоіндуктори за схрещування з роздільноплідними пилкостерильними лініями ЯДСС і заміщеними лініями з високим зав’язуванням апозиготичного насіння, ідентифікованими за зеленим забарвленням гіпокотиля. Вихід гомозиготних ліній із рецесивним зеленим забарвленням гіпокотиля залежав від генотипу донорських рослин. Установлено, що стабілізація від гаплоїдного та міксоплоїдного до диплоїдного рівня може відбуватись in vitro у процесі депонування і добору за плоїдністю без дії колхіцину, що значно спрощує процес створення гомозиготних ліній.