Получение и отбор мутантных форм растений

Экспериментальный мутагенез как метод получения ценных форм сельскохозяйственных растений прочно вошел в селекционную практику. Используют как физические, так и химические мутагены. В качестве физических мутагенов чаще всего применяют ионизирую­щее излучение: гамма, рентгеновское и быстрые нейтроны. Сами селекционеры облучением не занимаются. Его проводят специа­листы-физики. Удобнее всего облучать сухие семена. Для различ­ных культур рекомендуют разные дозы облучения. Они должны быть на 15—20 % ниже критических.

Дозы быстрых нейтронов в 10—20 раз меньше (выражают их в единицах поглощенной энергии — греях). После воздействия рентгеновским и гамма-излучением или быстрыми нейтронами семе­на можно сразу высевать.

В качестве химических мутагенов используют этиленимин, этилметансульфонат, гидроксиламин, нитрозоэтилмочевину, нитрозометилмочевину, диэтилсульфат, 1,4-бисдиазоацетилбутан и некото­рые другие. Их применяют в малых концентрациях — от 0,0001 до 3 %.

Таблица 11- Критические дозы для облучения рентгеновским и гамма-излучением сухих семян некоторых сельскохозяйственных культур

* В единицах СИ —кулон на килограмм (1Р=2,58*10 -⁴ Кл/кг).

Концентрация зависит от вида мутагена, объекта и экспозиции. Экспозиция — от 3 до 18 ч. После выдерживания семян в растворе его сливают и семена отмывают под струей водо­проводной воды. Готовить растворы химических мутагенов и обра­батывать ими объекты следует под вытяжкой и обязательно в рези­новых перчатках. При попадании раствора на кожу нужно немед­ленно смыть его. Семена можно высевать сразу после отмывки.

Таблица 12 - Концентрации химических мутагенов для обработки семян некоторых культур

В первом мутантном поколении — М₁ (в год обработки) можно обнаружить только доминантные мутации. Они встречаются реже рецессивных. Рецессивные мутации проявляются начиная с М₂. Нормы высева при выращивании Мг близки к принятым в про­изводстве. Обычно частота мутаций на главных побегах гораздо выше, чем на боковых. Поэтому нецелесообразно увеличивать в М₁ степень кущения. В этом поколении выявляют полезные доми­нантные мутации и отбирают их. У остальных растений берут соцве­тие главного побега, а из него определенное число семян, например, у пшеницы и ячменя — не менее 500 колосьев главных побегов, из колоса 20—30 семян. Потомство каждого колоса высевают от­дельно. В М₂ просматривают высеянные семьи и отбирают полез­ные мутации по внешнему виду растений. Это могут быть более раннеспелые формы, формы с прочным стеблем и т. д.

Морфологически ясно различимые мутации носят название макромутаций. Мутации, фенотипически не проявляющиеся или со слабым проявлением — микромутации, отбирать очень трудно. Подавляющее число отклонений по чисто количественным показателям при дальнейших испытаниях (в М₃ и последующих поколениях) ока­зывается модификациями.

Чтобы определить эффективность применения определенного мутагена, дозы, концентрации и т. д., рассчитывают процент ра­стений, образовавших семена в М_1,от числа высеянных всхожих се­мян (всхожесть определяют перед обработкой семян) В М₂ рассчитывают процент мутантных семей (число семей, в которых обнаружены мутантные растения, к общему числу семей), процент мутаций (к общему числу проанализированных растений в М₂) или число мутантов на 100 семей. Отобранные мутации используют в следующих поколениях.

Контрольные вопросы

1. По каким показателям проводят отбор мутантов

2. Виды мутагенеза, и используемые при этом мутагены

Отбор

Отбор — обязательный этап селекционной работы. Различают два основных вида отбора — массовый и индивидуальный. При массовом отборе растения, отобранные из популяции, объединяют в один образец, что упрощает работу, но лишает селек­ционера возможности проверить правильность отборов по потом­ству; при индивидуальном — потомство каждого отобранного расте­ния испытывается отдельно. В селекционной практике преобладает индивидуальный отбор. Массовый отбор применяют в первичном семеноводстве, в селекции перекрестников, а у самоопылителей, в том случае, когда хотят отобрать какую-то однородную по ряду признаков группу растений. Отбор лучше всего вести из специаль­ных посевов, размещенных на однородном по рельефу и плодородию участке, выполненных узкой фракцией семян с одинаковой для, каждого растения площадью питания. В таких посевах уменьшается размах модификационной изменчивости. Однако при отсутствии специальной техники отбор проводят и из посевов, где были исполь­зованы обычные сеялки. Для культур сплошного посева нормы вы­сева устанавливают близкими к производственным (несколько уменьшая их). Крайние рядки делянок не используют для отбора, поскольку растения в них находятся в нетипичных условиях. Лучше всего вести отбор в поле, но если времени не хватает, можно вы­рвать растения с делянки с корнями, связать их в сноп и отбор проводить из снопа в лаборатории в зимнее время.

Поскольку отбираются не только наследственно-ценные расте­ния, но в подавляющем большинстве случаев — положительные модификации, не следует суживать объем отборов. Специальные опыты в ТСХА показали, что из гибридной популяции целесообраз­но отбирать до 15 % растений. Но в основном объем отборов опре­деляется количеством растений в популяции и возможностями для испытания потомств отобранных растений-родоначальников (элит­ных растений).

В селекции отбор ведут на комплекс признаков. Техника отбора должна обеспечивать его результативность и в то же время эконо­мить время и труд селекционера. Наиболее полную оценку отби­раемого материала обеспечивает отбор по растениям. Но в ряде случаев можно ограничиться отбором по отдельным побегам и даже по зернам (плодам). Так, в селекции яровой пшеницы широко при­меняется по колосовой отбор, в то время как при работе с ячменем — культурой, урожайность которой в значительной степени создается за счет боковых побегов,— предпочтителен отбор по растениям.