Химические мутагены используют в селекции растений как дополнительный метод расширения генетического разнообразия видов и форм. С помощью мутагенов можно разорвать сцепленно наследуемые признаки, преодолеть нескрещиваемость между отдаленными формами и стерильность собственной пыльцы, решить ряд задач, которые нельзя решить при использовании обычных методов селекции. В ряде случаев возникают совершенно новые формы и признаки, не встречающиеся в природе. Таким образом, использование химических мутагенов — отдельной группы биологически активных веществ — является важным инструментом получения различных видов мутаций (генных, хромосомных, геномных).
Вместе с тем химические мутагены можно использовать как специфические регуляторы роста, обрабатывая ими семена, соцветия, пыльцу, черенки и целые растения. В результате можно не только получить дополнительное количество растений, но и значительно повысить их жизнеспособность, усилить варьирование фенотипических признаков. В настоящее время стимуляция роста и развития слабым мутагенным воздействием широко применяется. При этом эффект стимуляции, однажды вызванный действием мутагена, в последующем не исчезает, если не происходит смена генераций, и сохраняется подобно гетерозису при вегетативной репродукции. При обработке химическими мутагенами сельскохозяйственных культур повышается урожайность в 2—3 раза по сравнению с контролем.
Действие химических мутагенов как стимуляторов на семена винограда чрезвычайно разнообразно. Фенотипический и генотипический эффекты проявляются в различной всхожести семян, выживаемости полученных сеянцев. При этом на конечном эффекте сказывается как физиологическое состояние семян (сухие, замоченные, стратифицированные и т. п.), так и способы обработки (инфильтрация в вакууме, использование органических растворителей и др.). Наиболее эффективно использование предварительно замоченных в течение 3—5 сут в воде семян, а также надтреснувших семян после стратификации. Так, после обработки стратифицированных семян сортов Старт и Ланка замачиванием в течение 17 ч в растворах колхицина (0,2%), этилметансульфоната (0,05 %) всхожесть семян повышалась в 1,3—1,5 раза по сравнению с контролем. Жизнеспособность полученных сеянцев также увеличилась (табл. 15).
Вариант | Высеяно | Взошло семян | Количество вегетирующих растений | ||
шт. | % | шт. | % от количества семян | ||
Старт (Молдавский Х Датье де Сен Валье) | |||||
Контроль | 1500 | 87 | 5,8 | 48 | 3,2 |
ЭМС (0,05 %-й) | 1500 | 401 | 26,6 | 220 | 14.6 |
Ланка (Датье де Сен Валье X Декоративный) | |||||
Контроль | 1300 | 123 | 9.4 | 7 | 0,2 |
Колхицин |
|
|
| ||
(0.2 %-й) | 1300 | 338 |
| 99 | 7,8 |
При последовательной обработке вначале соцветий, а затем полученных семян растворами мутагенов также проявляется эффект стимулирования всхожести семян и повышения жизнеспособности сеянцев. Примером могут быть полученные нами данные по обработке соцветий (трехкратно) и стратифицированных семян (замачивание 17 ч) сорта Ркацители растворами этилметан-сульфоната (ЭМС) и этиленимина (ЭИ), которые приведены в табл. 16.
16. Влияние химических мутагенов на всхожесть семян и жизнеспособность сеянцев винограда сорта Ркацители
Вариант | Высеяно, семян, шт. | Взошло | Количество вегетируюющих растений | ||
шт. | % | шт. | % | ||
Самоопыление, 1976 г. |
|
| |||
Контроль | 990 | 400 | 40,4 | — | — |
ЭМС: |
|
|
|
|
|
0,02 %-й | 2300 | 472 | 20,5 | 5 | 1,05 |
0,1 %-й | 4000 | 1310 | 32,7 | 87 | 6,6 |
Самоопыление, 1977 г. |
|
| |||
Контроль | 570 | 68 | 12,0 | 19 | 28,0 |
ЭМС: |
|
|
|
|
|
0,1 %-й | 204 | 20 | 10,0 | 11 | 55,0 |
0,05 %-й | 570 | 60 | 10,5 | 31 | 50,1 |
ЭИ: |
|
|
|
|
|
0,1 %-й | 350 | 75 | 21,0 | 46 | 61,3 |
0,05 %-й | 250 | 70 | 28.0 | 45 | 64,3 |
Обработка семян химическими мутагенами не только способствует повышению всхожести и жизнеспособности сеянцев, но и повышает устойчивость гибридного потомства к грибным болезням и неблагоприятным факторам среды. Это установлено, например, в результате последовательного воздействия этиленимином (0,05 %) и колхицином (0,1 %) на соцветия и полученные семена гибридной комбинации Ркацители Х Мускат одесский. Для обработки соцветий раствор ЭИ готовили в 1 %-м диметил-сульфоксиде; колхицина — в 5 %-м глицерине. Соцветия обработаны трехкратно: два раза до начала цветения и один раз после опыления. Затем стратифицированные семена обработали растворами соответствующих мутагенов в течение 17 ч (без органических растворителей). Показано, что такая обработка повышает всхожесть семян на 17—27 % и более чем в 2 раза количество жизнеспособных сеянцев (табл. 17). Из выращенных растений выделены милдьюустойчивые формы (до 9—10 %).
17. Действие химических мутагенов на всхожесть семян и развитие сеянцев при последовательной обработке соцветий и семян винограда (УНИИВиВ им. В. Е. Таирова, 1984—1985 гг.)
Вариант | Взошло семян, шт. | Длина прироста, см | Количество жизнеспособных растений, % | Милдьюустойчнвость, % в баллах | ||
2— 2.5 | 3— 3,5 | 4-5 | ||||
Контроль | 23,7 | 50,4±2,3 | 3,7 | _ | _ | 100 |
ЭИ: |
|
|
|
|
|
|
0.05 %-й | 41,1 | 62,4±3,1 | 8,0 | — | 10 | 90 |
0,1 %-й | 50,0 | 49,0±2,7 | 4,4 | — | — | 100 |
Колхицин |
|
|
|
| ||
(0,1 %-й) | 51,6 | 55,4±3,0 | 8,1 | — | 9,3 | 90,7 |
Эффект стимулирования процессов жизнедеятельности, полученный после обработки семян химическими мутагенами (повышение всхожести, выживаемости сеянцев в условиях инфекционного фона и засухи), сохраняется и в последующие годы роста и развития сеянцев и проявляется в продуктивности, скорости вступления в плодоношение и т. д. Так, в 1988 г. изучены агробиологические параметры плодоносящих сеянцев (посадки 1984 г.), полученных после обработки мутагенами (НММ, колхицин) стратифицированных семян свободного опыления у сортов Гориздра-19 и Голубок. Наибольшее количество изменений по показателям количества вегетирующих растений по силе роста и продуктивности выявлено в вариантах с мутагенами. На сорте Гориздра-19 после воздействия колхицином (0,1 и 0,2 %) количество растений, отличающихся по силе роста и продуктивности, составило 38,5—42,1 % при 16,6 % в контрольном варианте. На сорте Голубок под влиянием нитрозометилмочевины и парааминобензойной кислоты увеличение количества жизнеспособных и сильнорослых растений в потомстве относительно контрольного варианта было менее выражено.