УДК 634.721:631.527:573.6
ТКАНЕВАЯ СЕЛЕКЦИЯ СМОРОДИНЫ IN PLANT А
В.М. Тюленев, Н.В. Соловых, А.Н. Перегоедов
ГНУ Всероссийский НИИ генетики и селекции плодовых растений им. И.В. Мичурина, г. Мичуринск
Приведены данные об эффективности нового метода тканевой селекции смородины на / в растении. Под влиянием стресс-факторов (ПЭГ, NaCl) увеличилась изменчивость признаков побегов, полученных из адвентивных и спящих почек. Отобрана крупноплодная форма и сомаклоны с повышенной водоудерживающей способностью.
Термин in planta часто применяется в исследованиях по генетической трансформации. Наметился определенный прогресс трансформации растений без культуры in vitro [1]. Метод in planta впервые использовался на львином зеве [2]. Его эффективность доказана в работах с арабидопсисом.
Интересен способ получения трансгенных растений сорго [3]. Проводили опыление цветущих метелок сорго, лишенных собственной фертильной пыльцы. До начала завязывания семян на рыльца цветков наносили суспензию клеток Agrobacterium tumefaciens при температурных условиях, способствующих завязыванию семян и сохранению функциональной активности Vir - генов. Трансгенные растения отбирали среди проростков, выросших из семян, завязавшихся на обработанных метелках. Изобретение позволяет получать трансгенные растения, минуя системы культуры in vitro, что существенно снижает производственные и временные затраты.
Метод in planta можно применять также в тканевой селекции плодовых и ягодных культур. Тканевая селекция позволяет совершенствовать сорта или ценные генотипы, придавая им большую устойчивость к биотическим и абиотическим стресс-факторам. Сама тканевая селекция базируется на феномене сомаклональной изменчивости, т.е. изменчивости растений-регенерантов, полученных из соматических тканей. Наибольшее количество сомаклонов возникает из адвентивных побегов, индуцированных из каллусных тканей. Причиной этого является, в основном, исходная гетерогенность клеток каллусов.
Адвентивные побеги, полученные из каллусных тканей, отличаются от обычных наличием большего количества мутаций и реювенильностью. Последнее используется в садоводстве для закладки маточника ювенильного типа с целью размножения подвоев плодовых культур зелеными черенками с большим выходом стандартного материала [4].
Однако наибольший интерес адвентивные побеги представляют для усиления генетического разнообразия. Вся тканевая селекция in vitro основана на отборе каллусов и адвентивных (придаточных) побегов со значимыми для нас признаками. Некоторые работы можно проводить и in vivo. Например, у однолеток яблони и груши, удаляя все боковые, пазушные и верхушечные почки (ослепление побегов), можно добиться образования каллусов на раневой поверхности и далее - адвентивных побегов, среди которых отбираются хозяйственно- ценные формы. Однако количество последних невелико. Для их увеличения необходимо использовать дестабилизирующие факторы или, другими словами, стрессоры, стресс-факторы.
Цель данной работы заключается в разработке метода тканевой селекции смородины in planta. Суть метода, в общих чертах, заключается в образовании каллусных тканей и адвентивных побегов на растениях при длительном воздействии стрессоров на предварительно «ослепленный» исходный материал с последующим отбором ценных генотипов.
В качестве объекта исследований были взяты растения черной смородины сорта Лира, который используется в селекции в качестве донора высокой резистентности к грибным патогенам, обладает средней засухоустойчивостью, со средним размером ягод.
В качестве стрессоров использовали полиэтиленгликоль (ПЭГ) в различных концентрациях. ПЭГ - непроникающий в клетки осмотик, применяется для отбора растений на засухоустойчивость. Использовали также и хлорид натрия (NaCl) для отбора растений на солеустойчивость. После проведения необходимых технологических приемов были получены побеги из адвентивных и спящих почек, исходные клетки которых подвергались воздействию стресс-факторов. Следует заметить, что при образовании адвентивных побегов на самом растении, в отличие от культуры in vitro, клетки получают полный набор необходимых химических соединений, который эмпирически очень трудно подобрать в искусственной культуре.
Полученные однолетние побеги отличались по силе роста, ветвлению и окраске листьев. На следующий год они вступили в пору плодоношения. Анализировались следующие признаки: урожайность, размер плодов (ягод) и водоудерживающая способность листьев.
Установлено, что стрессор (ПЭГ, NaCl) угнетал способность побегов к плодоношению. Если в контроле (Н20) 77 % побегов были с урожаем, то в вариантах с ПЭГ и NaCl - от 0 до 53 % побегов плодоносили, в зависимости от концентраций стрессоров.
Если говорить о размере ягод, то следует заметить, что данному сорту присущи ягоды со средним размером ~ 1 г. Большинство побегов из адвентивных и спящих почек образовали мелкие плоды, значительная часть со средними плодами и только у одного адвентивного побега образовались плоды > 2 г, что представляет интерес для селекции.
Проводился анализ водоудерживающей способности листьев. Известно, что водоудерживающая способность часто коррелирует с засухо- и солеустойчивостью растений. Анализ проявления данного признака у побегов показал, что среди побегов, образовавшихся под воздействием такого стресс-фактора, как NaCl, отмечены побеги с повышенной водоудерживающей способностью листьев. Если в контроле потерю влаги у листьев принять за 100 %, то в некоторых вариантах она составляла 62 и 57 %, что также представляет интерес для селекции.
С побегов, которые имеют крупные плоды и высокую водоудерживающую способность, были срезаны черенки и высажены в открытый грунт для вегетативного размножения и анализа наследования измененных признаков.
Таким образом, впервые разработан способ тканевой селекции смородины in planta. Установлено усиление изменчивости генеративных органов и водоудерживающей способности листьев побегов смородины сорта Лира под влиянием таких стресс-факторов, как ПЭГ и NaCl. Выделена перспективная крупноплодная форма и сомаклоны с повышенной водоудерживающей способностью листьев.
Литература
- Си Yun-Hong, Yu Zeng-Liang, Qin Guang-Yong, Huo Yu-Ping. Progress in planta transformation without tissue culture // Nucl.Sci and Techn. - 2004. - 15, № 2. - C. 99-101.
- Ефремова Н.И Использование метода in planta для трансформации львиного зева: Деп. рукоп. в ВИНИТИ 28.07.99. - Краснодар, 1999. - № 2469 - В 99. - 7 с. - Библиогр: 19.
- Пат. РФ 2229793. МПК7 1/00, C12N 15/82. Способ получения трансгенных растений сорго / Л.А. Эльконин, Е.В. Лешко, М.И. Чумаков, И.В. Волошина, Н.В. Рабин, К.Г. Скрябин / НИИ с.-х. Юго-Востока РАСХН, Ин-т биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН. - Заявл. 06.11.02; Опубл. 10.06.04. - Бюл. № 16.
- Картушин А.Н. Маточник ювенильного типа для размножения подвоев плодовых культур зелеными черенками // Садоводство и виноградарство. - 2000. - № 5-6. - С. 22-23.
