Гибридологический анализ мутации высокоолеиновости в масле семян подсолнечника

Актуальность темы

Подсолнечник (Helianthns anniius L.) занимает четвёртое место в мировом списке производства растительных масел, являясь основной масличной культурой нашей страны. На долю подсолнечника в России приходится около 80% посевных площадей масличных культур и 90% выработки растительных масел.

Селекция подсолнечника на улучшение качества масла заключается в создании сортов и гибридов с новыми типами масла, определяемыми характером его использования. Одной из важных проблем при этом является повышение устойчивости масла к окислению с целью предотвращения накопления токсичных продуктов во время его хранения и использования. Окислительная стабильность масла в значительной степени зависит от состава и положения жирных кислот в молекулах триацилглицеролов.

Подсолнечное масло с наследственно высоким содержанием олеиновой кислоты (около 85%, признак высокоолеиновости) обладает пятикратным увеличением индукционного периода в процессе окисления по отношению к маслу с обычным содержанием олеиновой кислоты (около 35%). Следовательно, этот биохимический признак семян является селекционно-ценным.

В 1976 г. во ВНИИМК К. И. Солдатовым с использованием химического мутагенеза впервые в мире был создан сорт подсолнечника Первенец с повышенным содержанием олеиновой кислоты в масле (около 75%). Этот сорт стал уникальным донором признака высокоолеиновости в селекционных программах получения межлинейных гибридов подсолнечника в разных странах.

Высокоолеиновые гибриды подсолнечника широко распространены в мире, например, во Франции они занимают около 60% посевной площади под этой культурой, тогда как в России — менее 1%.

В Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в России в 2009 г., включены высокоолеиновые генотипы сорт Круиз и гибрид Гермес (ВНИИМК), гибриды Орасол (Монсанто) и Ферти (Сингента).

Знание генетического контроля исследуемого признака имеет большое значение в выборе селекционной стратегии, при создании как сортов-популяций, так и межлинейных гибридов.

Изучение наследования высокоолеиновости, проведённое в разных странах, позволило выдвинуть целую серию гипотез о её- генетическом контроле, определяемым от одного до пяти генами с различными типами взаимодействий. Развиваемая нами гипотеза основывается на неполной пенетрантности доминантной мутации высокоолеиновости в гетерозиготе за счёт действия супрессора.

Цель и задачи исследования

Целью работы являлось генетико-селекционное изучение мутации высокоолеиновости масла в семенах подсолнечника.

Для достижения цели было необходимо решение следующих задач: провести скрининг супрессорных по отношению к мутации высокоолеиновости генотипов в мировой коллекции, включая селекционные линии ВНИИМК;

— изучить наследование признака высокоолеиновости в скрещивании с супрессорными линиями;

— создать генетическую коллекцию подсолнечника по содержанию олеиновой кислоты в масле семян;

— разработать способ гибридизации растений подсолнечника в условиях камер фитотрона.

Научная новизна. Впервые проведён гибридологический анализ признака высокоолеиновости масла в семенах подсолнечника в скрещивании с супрессорными линиями. Показано фенотипически скрытое гипостатическое состояние доминантной мутации высокоолеиновости у гомозиготной линии RIL100. Установлено отсутствие влияния супрессора на мутацию высокоолеиновости у линии JTT26. Обнаружено независимое наследование в F2 мутации высокоолеиновости (Of) с тремя генами, контролирующими: антоциановую окраску язычковых цветков (G), присутствие антоциана в гиподерме перикарпия (Tj) и доминантное ветвление всего растения (Brj).

Практическая значимость результатов исследований. Образцы генетической коллекции подсолнечника по содержанию олеиновой кислоты являются исходным материалом для селекции межлинейных гибридов на качество масла. Мозаичность гетерозиготных семян промежуточного фенотипического класса по олеиновой кислоте представляет собой явление, которое необходимо учитывать в отборах из расщепляющихся потомств с прижизненным анализом отдельных семян. Получена высокоолеиновая селекционная линия-восстановитель фертильности пыльцы ВК508. Разработан метод получения гибридов подсолнечника в условиях фитотрона на основе фотопериодической мужской самостерильности.

Положения, выносимые на защиту.

— Скрининг мировой коллекции подсолнечника на присутствие супрессора;

— неполная пенетрантность доминантной мутации высокоолеиновости в гетерозиготе за счет супрессорного эффекта генотипического фактора;

— генетическая коллекция линий с различным содержанием олеиновой кислоты;

— способ гибридизации растений в условиях фитотрона.

Апробация работы и публикация результатов исследований.

Результаты работы докладывались на I Всероссийской научной конференции молодых учёных и студентов «Современное состояние и приоритеты развития фундаментальных наук в регионах», 27−30 сентября, 2004 г., АнапаIII международной конференции молодых ученых и специалистов «Актуальные вопросы селекции, технологии и переработки масличных культур», 28−30 марта, 2005 г., КраснодарXVI международной конференции по подсолнечнику, 29 августа-2 сентября, 2004 г., Фарго, Северная Дакота,.

СШАсовещании по подсолнечнику FAO, 17−20 июля, 2005 г., Нови Сад, СербияIV международной конференции молодых учёных и специалистов «Актуальные вопросы селекции, технологии и переработки масличных культур», 27−29 марта, 2007 г., КраснодарXVII международной конференции по подсолнечнику, 8−12 июня, 2008 г., Кордова, Испания.

Работа выполнена при поддержке региональных грантов РФФИ № 03−04−96 759 «Неполная пенетрантность мутации высокоолеиновости масла семян подсолнечника Helianthus annuus L.» и № 06−04−97 603 «Взаимодействие генов биосинтеза жирных кислот запасных липидов в семенах подсолнечника» .

По материалам диссертации опубликовано 14 научных работ, в том числе три статьи в реферируемых изданиях, рекомендованных ВАК.

Объём и структура работы. Диссертация изложена на 110 страницах машинописного текста и состоит из введения, 6 разделов, выводов, рекомендаций для практики, списка литературы, 8 приложений, включает 26 таблиц и 12 рисунков. Список библиографических источников содержит 123 наименований, в т. ч. 74 на иностранных языках.