Ключевые слова
незрелые зародыши
сомаклональная изменчивость
регенерант
хозяйственно-биологические признаки
частота и спектр изменчивости.
Как цитировать
Аннотация
Cомаклональная изменчивость является эффективным инструментом создания генетического разнообразия растений альтернативным классическим методам, основанным на скрещивании и использовании мутагенов in vivo. В статье представлены данные оценки количественных и качественных признаков сомаклонов первого поколения (SC1), полученных в культуре незрелых зародышей от 11 сортов яровой мягкой пшеницы различного эколого-географического происхождения. Установлены фенотипические отклонения от родительских форм у 28,7% растений-регенерантов. Среди них более 46% растений формировали стерильные колосья или очень щуплое зерно, 17% сомаклонов отличались повышенной кустистостью (до 8–17 побегов), что приводило к образованию большого числа продуктивных стеблей. Изменение окраски колоса характеризовало десятую часть изученных растений. Приблизительно в равных долях (6,0–7,8%) встречались регенеранты-карлики, безостые формы и растения с укороченным колосом, содержащим редуцированные колоски. С минимальной частотой – не превышающей 2,8% – выщеплялись фенотипы с изогнутым стеблем, измененной окраской стебля и скверхедной формой колоса. Частота измененных форм и спектр изменчивости были специфичными для регенерантов каждого сорта. Варьирование составило от 20,0 (Целинная 20) до 56,6% (Ботаническая 2). Количество варьирующих признаков изменялось от 2 до 8 в зависимости от донорного сорта. Выделены генотипы с широким спектром варьирования признаков, представляющие наибольший интерес для получения измененных форм (Скала, Спектр, Жница). Отмечено, что на проявление признаков влияет не только генотип, но изменения, происходящие на клеточном уровне в процессе культивирования in vitro. Установлены существенные различия среди сомаклонов, полученных из одного каллуса.
Ключевые слова: мягкая пшеница, незрелые зародыши, сомаклональная изменчивость, регенерант, хозяйственно-биологические признаки, частота и спектр изменчивости.
Литература
Баер Г.Я., Емец А.И., Стадничук Н.А., Рахметов Д.Б., Блюм Я.Б. Сомаклональная вариабельность как источник для создания новых сортов пальчатого проса Eleusine coracana (L.) Gaertn. // Цитология и генетика. – 2007. – № 4 – С. 9–14.
Григорьева Л.П. Роль генотипической и модификационной изменчивости в интрогрессивной гибридизации Triticum durum Desf. x Triticum timopheevii Zhuk: автореф. дис. … канд. биол. наук. – Новосибирск, 1988. – 16 с.
Григорьева Л.П. Формообразовательный процесс в первых поколениях межвидовых гибридов пшеницы Triticum durum Desf. x Triticum timopheevii Zhuk. // Известия Алтайского государственного университета. – 2006. - №3. – С. 61–63.
Долгих Ю.И. Сомаклональная изменчивость растений и возможности ее практического использования (на примере кукурузы): автореф. … д-ра биол. наук. – М., 2005. – 45 с.
Ерещенко О.В., Никитина Е.Д., Хлебова Л.П. Оценка эффективности различных схем клеточной селекции яровой пшеницы на устойчивость к осмотическим стрессам // Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности: материалы VII Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием (21-23 мая 2014 г., г. Бийск). – Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2014. – С. 220–224.
Ерещенко О.В., Хлебова Л.П., Розова М.А. Оценка регенерационного потенциала яровой твердой пшеницы для создания засухоустойчивого селекционного материала // Биотехнология и общество в XXI веке: сборник статей. – Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 2015. – С. 341–345.
Ковалевская В.А., Змеева В.Н., Лысаковская С.С., Журавлев Ю.Н., Селецкая Л.Д., Шубина А.В., Музарок Т.И. Оценка и отбор линий с улучшенными хозяйственно ценными признаками в популяциях сомаклонов риса // Сельскохозяйственная биология. – 2011. – № 5. – С. 91–95.
Никитина Е.Д., Хлебова Л.П. Особенности морфогенеза яровой мягкой пшеницы в культуре in vitro в зависимости от условий произрастания // Ульяновский медико-биологический журнал. – 2015. – №2. – С. 125–131.
Никитина Е.Д., Хлебова Л.П., Ерещенко О.В. Разработка отдельных элементов технологии клеточной селекции яровой пшеницы на устойчивость к абиотическим стрессам // Известия Алтайского государственного университета. – 2014. – Т. 2. – № 3. – С. 50–54.
Никитина Е.Д., Хлебова Л.П., Соколова Г.Г. Создание источников устойчивости яровой пшеницы к воздействию никеля методами клеточной селекции in vitro // Известия Алтайского государственного университета. – 2013a. – №3/1. – С. 088–090.
Никитина Е.Д., Хлебова Л.П., Соколова Г.Г., Ерещенко О.В. Создание стрессоустойчивого материала яровой мягкой пшеницы с использованием клеточной селекции in vitro // Известия Алтайского государственного университета. – 2013b. – № 3-2 (79). – С. 95–98.
Рожанская О.А. Создание исходного материала для селекции кормовых культур в условиях Сибири с помощью методов биотехнологии: автореф. дис.… д.б.н. – Новосибирск, 2007. – 35 с.
Хлебова Л.П., Шлецер И.А. Создание клеточных линий пшеницы, устойчивых к воздействию ионов никеля // Известия Алтайского государственного университета. – 2007. – № 3. – С. 31–33.
Abouzied H.M. Assessment of genetic diversity among wheat somaclonal variants lines using morphological traits and molecular markers // Afr. J. Biotechnol. – 2011. – V. 1(66). – P. 1451–1486.
Akhtar S., Niaz M., Rahman S., Asif M. Study of somaclonal variation in wheat for the induction of salinity tolerance // J. Agric. Res. – 2012. – V. 50(2). – P. 165–176.
Arun B., Joshi A.K., Chand R., Singh B.D. Wheat somaclonal variants showing earliness, improved spot blotch resistance and higher yield // Euphytica. –2003. – V. 132. – P. 235–241.
Hussain M., Khan G.S., Shaheen M.S., Ahmad M. Somaclonal variation in regenerated plants of ten wheat genotypes. // J. Agric. Res. – 2001. – V. 39. – № 1. – P. 1–7.
Kaepler S.M., Kaepler H.F., Rhee Y. Epigenetic aspects of somaclonal variation in plants // Plant. Mol. Biol. – 2000. – V. 43. – P. 179–188.
Larkin P.J., Ryan S.A., Brettel R.I. Heritable somaclonal variation in wheat // TAG. – 1984. – V. 67. – № 2. – P. 443–445.
Larkin P.J., Scowcroft W.R. A novel source of variability from cell cultures for plant improvement // TAG. – 1981. – V. 60. – N. 4. – P. 97–214.
Mahmood I., Razzaq A., Rasheed M., Qayyum A., Ahmad M. Employment of immature embryo culture for in vitro selection of drought tolerant somaclones of wheat // Bulg. J. Agric. Sci. – 2014. – V. 20. – P. 155–161.
Miguel C., Marum L. An epigenetic view of plant cells cultured in vitro: somaclonal variation and beyond // Journal of Experimental Botany. – 2011. – V. 62. – № 11. – P. 3713–3725.
Miyao A., Nakagome M., Ohnuma T., Yamagata H., Kanamori H., Katayose Y., Takahashi A., Matsumoto T., Hirochika H. Molecular spectrum of somaclonal variation in regenerated rice revealed by whole-genome sequencing // Plant Cell Physiol. – 2012. – V. 53(1). – P. 256–264.
Rai M.K., Kalia R.K., Singh R., Gangola M.P, Dhawan A.K. Developing stress tolerant plants through in vitro selection – An overview of the recent progress // Environ. Exp. Bot. – 2011. – V. 71. – P. 89–98.
Rakoczy-Trojanowska M. The effect of growth regulators on somaclonal variation in rye (Secale cereale L.) and selection of somaclonal variants with increased agronomic traits // Cell Mol. Biol. – 2002. – V. 7. – P. 1111–1120.
Udomchalothorn T., Plaimas K., Comai L., Buaboocha T., Chadchawan S. Molecular karyotyping and exome analysis of salt-tolerant rice mutant from somaclonal variation // The Plant Genome. – 2014. – V. 7. – № 3. – P. 1–11.
Zhang D., Wang Z., Wang N., Gao Y., Liu Y. et al. Tissue culture-induced heritable genomic variation in rice, and their phenotypic implications. – 2014. PLoS ONE 9(5): e96879. doi:10.1371/journal.pone.0096879.
REFERENCES
Abouzied, H.M. (2011). Assessment of genetic diversity among wheat somaclonal variants lines using morphological traits and molecular markers. Afr. J. Biotechnol. 1(66), 1451–1486.
Akhtar, S., Niaz, M., Rahman, S., Asif, M. (2012). Study of somaclonal variation in wheat for the induction of salinity tolerance. J. Agric. Res. 50(2), 165–176.
Arun, B., Joshi, A.K., Chand, R., Singh, B.D. (2003). Wheat somaclonal variants showing earliness, improved spot blotch resistance and higher yield. Euphytica. 132, 235–241.
Baer, G.Ya., Emec, A.I., Stadnichuk, N.A., Rahmetov, D.B., Blyum, Ya.B. (2007). Somaklonal'naya variabel'nost' kak istochnik dlya sozdaniya novyh sortov pal'chatogo prosa Eleusine coracana (L.) Gaertn. Citologiya i genetika. 4, 9–14.
Dolgih, Yu.I. (2005). Somaklonal'naya izmenchivost' rastenij i vozmozhnosti ee prakticheskogo ispol'zovaniya (na primere kukuruzy). Аvtoref. dokt. biol. nauk. Moscow.
Ereshchenko, O.V., Hlebova, L.P., Rozova, M.A. (2015). Ocenka regeneracionnogo potenciala yarovoj tverdoj pshenicy dlya sozdaniya zasuhoustojchivogo selekcionnogo materiala. In: Biotekhnologiya i obshchestvo v XXI veke: sbornik statej. Barnaul.
Ereshchenko, O.V., Nikitina, E.D., Hlebova, L.P. (2014). Ocenka ehffektivnosti razlichnyh skhem kletochnoj selekcii yarovoj pshenicy na ustojchivost' k osmoticheskim stressam. In: Tekhnologii i oborudovanie himicheskoj, biotekhnologicheskoj i pishchevoj promyshlennosti: Proceed. VII Stud. Conf. Bijsk.
Grigor'eva, L.P. (1988). Rol' genotipicheskoj i modifikacionnoj izmenchivosti v introgressivnoj gibridizacii Triticum durum Desf. x Triticum timopheevii Zhuk. Аvtoref. dis. kand. biol. nauk. Novosibirsk.
Grigor'eva, L.P. (2006). Formoobrazovatel'nyj process v pervyh pokoleniyah mezhvidovyh gibridov pshenicy Triticum durum Desf. x Triticum timopheevii Zhuk. Izvestiya Altajskogo gosudarstvennogo universiteta. 3, 61–63.
Hlebova, L.P., Shlecer, I.A. (2007). Sozdanie kletochnyh linij pshenicy, ustojchivyh k vozdejstviyu ionov nikelya. Izvestiya Altajskogo gosudarstvennogo universiteta. 3, 31–33.
Hussain, M., Khan, G.S., Shaheen, M.S., Ahmad, M. (2001). Somaclonal variation in regenerated plants of ten wheat genotypes. J. Agric. Res. 39, 1, 1–7.
Kaepler, S.M., Kaepler, H.F., Rhee, Y. (2000). Epigenetic aspects of somaclonal variation in plants. Plant. Mol. Biol. 43, 179–188.
Kovalevskaya, V.A., Zmeeva, V.N., Lysakovskaya, S.S., Zhuravlev, Yu.N., Seleckaya, L.D., Shubina, A.V., Muzarok, T.I. (2011). Ocenka i otbor linij s uluchshennymi hozyajstvenno cennymi priznakami v populyaciyah somaklonov risa. Sel'skohozyajstvennaya biologiya. 5, 91–95.
Larkin, P.J., Ryan, S.A., Brettel, R.I. (1984). Heritable somaclonal variation in wheat. TAG. 67 (2), 443–445.
Larkin, P.J., Scowcroft, W.R. (1981). A novel source of variability from cell cultures for plant improvement. TAG. 60 (4), 97–214.
Mahmood, I., Razzaq, A., Rasheed, M., Qayyum, A., Ahmad, M. (2014). Employment of immature embryo culture for in vitro selection of drought tolerant somaclones of wheat. Bulg. J. Agric. Sci. 20, 155–161.
Miguel, C., Marum, L. (2011). An epigenetic view of plant cells cultured in vitro: somaclonal variation and beyond. Journal of Experimental Botany. 62 (11), 3713–3725.
Miyao, A., Nakagome, M., Ohnuma, T., Yamagata, H., Kanamori, H., Katayose, Y., Takahashi, A., Matsumoto, T., Hirochika, H. (2012). Molecular spectrum of somaclonal variation in regenerated rice revealed by whole-genome sequencing. Plant Cell Physiol. 53(1), 256–264.
Nikitina, E.D., Hlebova, L.P. (2015). Osobennosti morfogeneza yarovoj myagkoj pshenicy v kul'ture in vitro v zavisimosti ot uslovij proizrastaniya. Ul'yanovskij mediko-biologicheskij zhurnal. 2, 125-131.
Nikitina, E.D., Hlebova, L.P., Ereshchenko, O.V. (2014). Razrabotka otdel'nyh ehlementov tekhnologii kletochnoj selekcii yarovoj pshenicy na ustojchivost' k abioticheskim stressam. Izvestiya Altajskogo gosudarstvennogo universiteta. 2 (3), 50–54.
Nikitina, E.D., Hlebova, L.P., Sokolova, G.G. (2013a). Sozdanie istochnikov ustojchivosti yarovoj pshenicy k vozdejstviyu nikelya metodami kletochnoj selekcii in vitro. Izvestiya Altajskogo gosudarstvennogo universiteta. 3 (1), 088–090.
Nikitina, E.D., Hlebova, L.P., Sokolova, G.G., Ereshchenko, O.V. (2013b). Sozdanie stressoustojchivogo materiala yarovoj myagkoj pshenicy s ispol'zovaniem kletochnoj selekcii in vitro. Izvestiya Altajskogo gosudarstvennogo universiteta. 3-2 (79), 95–98.
Rai, M.K., Kalia, R.K., Singh, R., Gangola, M.P, Dhawan, A.K. (2011). Developing stress tolerant plants through in vitro selection – An overview of the recent progress. Environ. Exp. Bot. 71, 89-98.
Rakoczy-Trojanowska, M. (2002). The effect of growth regulators on somaclonal variation in rye (Secale cereale L.) and selection of somaclonal variants with increased agronomic traits. Cell Mol. Biol., 7, 1111–1120.
Rozhanskaya, O.A. (2007). Sozdanie iskhodnogo materiala dlya selekcii kormovyh kul'tur v usloviyah Sibiri s pomoshch'yu metodov biotekhnologii. Avtoref. dis. dokt. biol. nauk. Novosibirsk.
Udomchalothorn, T., Plaimas, K., Comai, L., Buaboocha, T., Chadchawan, S. (2014). Molecular karyotyping and exome analysis of salt-tolerant rice mutant from somaclonal variation. The Plant Genome, 7, 3, 1–11.
Zhang, D., Wang, Z., Wang, N., Gao, Y., Liu, Y. et al. (2014). Tissue culture-induced heritable genomic variation in rice, and their phenotypic implications. PLoS ONE 9(5): e96879. doi:10.1371/journal.pone.0096879.
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.