Клітинна селекція м’якої пшениці на стійкість до Gaeumannomyces graminis var. tritici - Автореферат

Слід врахувати, що збитки від неї значно вищі ніж ті, що наводяться в літературі, оскільки хвороба часто протікає в прихованій формі, коли збудник розвивається в судинах коренів рослин, закупорюючи їх, проте зовні не виявляється. У звязку з цим, значні перспективи може мати технологія клітинної селекції, головна перевага якої полягає в можливості ведення добору нових генотипів у контрольованих умовах, зокрема на селективному фоні, створеному за участі токсичних продуктів життєдіяльності патогенних мікроорганізмів. На основі застосування методів селекції in vitro у пшениці вже одержано рослини, стійкі до фузаріозу (Волощук, 2006), септоріозу (Джос, Калашникова, 2000, Лаврова, 2002) та гельмінтоспоріозу (De Cristaldo et al., 1997). Робота виконувалась у відділі генетичних основ гетерозису Інституту фізіології рослин і генетики НАН України за темою НДР “Розробка біотехнологічних основ використання екологічно безпечних речовин для індукції стійкості рослин до хвороб” (№ держ. реєстрації 0107U004025, 2007-2011 рр.). Розробити ефективну систему селекції in vitro мякої пшениці на стійкість до Gaeumannomyces graminis var tritici у культурі верхівок пагонів проростків;Культура калюсної тканини була отримана із різних типів екплантів (листків, верхівки пагона) рослин, попередньо вирощених в умовах in vitro, а також незрілих зародків, виділених з інтактних рослин. Калюс, що утворював пагони, переносили на середовище для укорінення, яке містило 0,2 мг/л НОК. Калюси, отримані на цьому середовищі з верхівки пагона проростка зберігають життєздатність та морфогенну активність довше (в середньому на 3 пасажі) порівняно з культурами іншого походження. Для індукції регенерації пагонів нами було використано модифіковане середовище МС-3/7, яке додатково містило аспарагінову кислоту (150 мг/л), азотнокисле срібло (10 мг/л), гліцин (3 мг/л), аденін (20 мг/л), піклорам (0,5 мг/л) та БАП (1 мг/л), що дозволило підвищити частоту регенерації з калюсних культур, отриманих з верхівки пагона на 39,4-96,5%, що достовірно не поступається частоті регенерації з калюсу, індукованому з незрілих зародків. Поряд з експериментами по прямому перенесенню на селективні середовища, проводили ступінчасту селекцію за схемою: 1 пасаж на селективному середовищі з КФ (30%) це 1 пасаж на контрольному середовищі (без КФ) це 1 пасаж на селективному середовищі з КФ (40%) це 1 пасаж на контрольному середовищі (без КФ) це 1 пасаж на селективному середовищі з КФ (50%) це 1 пасаж на контрольному середовищі (без КФ) це 1 пасаж на селективному середовищі з КФ (50%) це 1 пасаж на контрольному середовищі (без КФ).Експериментально доведено можливість отримання біотехнологічним шляхом стійких до Gaeumannomyces graminis var. tritici рослин мякої пшениці. На цитологічному та молекулярно-генетичному рівні досліджено особливості структурно-функціональної мінливості геному Triticum aestivum L., яка виникає у процесі культивування in vitro за дії біотичного стресового чинника: 1. Розроблено комплекс біотехнологічних прийомів, що дозволило удосконалити процес отримання рослин мякої пшениці de novo із тканин вегетативних органів; Згідно генетичних відстаней по Жаккарду, використовуючи метод попарного незваженого кластерування з арифметичним усередненням, стійкі форми виділено в окремий кластер, що дозволяє зробити припущення, що зміни геному мякої пшениці за клітинної селекції носять спрямований характер; Запропоновано до практичного використання спосіб підвищення регенераційної здатності калюсних ліній мякої пшениці, стійких до КФ G. graminis var. tritici, який дає змогу прискорити процес отримання стійких до офіобольозної кореневої гнилі рослин-регенерантів та збільшити їх кількість.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Експериментально доведено можливість отримання біотехнологічним шляхом стійких до Gaeumannomyces graminis var. tritici рослин мякої пшениці. На цитологічному та молекулярно-генетичному рівні досліджено особливості структурно-функціональної мінливості геному Triticum aestivum L., яка виникає у процесі культивування in vitro за дії біотичного стресового чинника: 1. Розроблено комплекс біотехнологічних прийомів, що дозволило удосконалити процес отримання рослин мякої пшениці de novo із тканин вегетативних органів;

2. Вперше одержано рослини пшениці, стійкі до G. graminis var. tritici, які можливо використовувати як джерела стійкості до офіобольозної кореневої гнилі;

3. Зясовано, що генотоксична дія КФ G. graminis var. tritici на калюсні культури виявляється у кластогенних пошкодженнях структури хромосом та спричиняє загибель клітин шляхом некрозу;

4. Встановлено, що стійкі калюсні лінії, характеризуються стабільно-гетерогенною структурою клітинних популяцій, постійним рівнем (5-7%) і схожим типом структурних перебудов хромосом. Для таких ліній властивий подібний тип розвитку - збільшення ступеня поліплоїдизації, порівняно з контролем на перших етапах культивування;

5. Сомаклональна мінливість регенерантів, отриманих із стійких до КФ G. graminis var. tritici калюсів виявляється, зокрема, різним рівнем плоїдності рослин;

6. Вперше показано, що стійкі до культурального фільтрату G. graminis var. tritici калюсні лінії пшениці характеризуються наявністю специфічних ампліконів довжиною 2347 та 1745 пн. Ці амплікони також виявлено у стійких регенерантів R0 та рослин R1, що може свідчити про потенційну можливість їх використання як маркерів стійкості до офіобольозу;

7. За допомогою ISSR-аналізу встановлено поліморфізм ДНК стійких та нестійких калюсних ліній. Згідно генетичних відстаней по Жаккарду, використовуючи метод попарного незваженого кластерування з арифметичним усередненням, стійкі форми виділено в окремий кластер, що дозволяє зробити припущення, що зміни геному мякої пшениці за клітинної селекції носять спрямований характер;

8. Запропоновано до практичного використання спосіб підвищення регенераційної здатності калюсних ліній мякої пшениці, стійких до КФ G. graminis var. tritici, який дає змогу прискорити процес отримання стійких до офіобольозної кореневої гнилі рослин-регенерантів та збільшити їх кількість.

ПЕРЕЛІК НАУКОВИХ ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ біотехнологічний метаболіт морфогенез

1. Бавол А.В. Регенерація рослин із експлантів верхівки пагона проростків пшениці / А.В. Бавол, О.В. Дубровна, І.І. Лялько // Вісник Українського товариства генетиків і селекціонерів. - 2007, - Т. 5, №1-2. - С. 3-10.

2. Бавол А.В. Добір та цитологічний аналіз стійких до культурального фільтрату Gaeumannomyces graminis var. tritici клітинних ліній пшениці та регенерантів з них / А.В. Бавол, О.В. Дубровна, І.І. Лялько // Вісник Українського товариства генетиків і селекціонерів -2008. - Т. 6, №2 -С. 191-200.

3. Бавол А.В. Регенерація рослин із різних типів експлантів мякої пшениці / А.В. Бавол, О.В. Дубровна, І.І. Лялько // Физиология и биохимия культурных растений. - 2008. - т. 40, №2. - С. 150-156.

4. Бавол А.В. Поліморфізм ДНК клітинних ліній пшениці, стійких до культурального фільтрату Gaeumannomyces graminis var. tritici, за використання ISSR-методу / А.В. Бавол, А.В. Злацька // Физиология и биохимия культурных растений. - 2009. - т. 41, №1. - С. 69-74.

5. Бавол А.В. Селекція in vitro мякої пшениці на стійкість до Gaeumannomyces graminis var. tritici / А.В. Бавол, О.В. Дубровна, І.І. Лялько // Физиология и биохимия культурных растений. - 2009. - Т.41, №4. - С. 314-320.

6. Бавол А.В. Молекулярно-генетичний поліморфізм клітинних ліній пшениці, стійких до культурального фільтрату Gaeumannomyces graminis var. tritici, та регенерантів з них / А.В. Бавол, О.В. Дубровна // Цитологія і генетика. - 2009. - т. 43, №5. - С. 28-34.

7. Пат. 42311 України МПК (2009) А01Н4/00 Спосіб підвищення регенераційної здатності калюсних культур мякої пшениці, стійких до культурального фільтрату Gaeumannomyces graminis var. tritici / Бавол А.В., Дубровна О.В., Лялько І.І., заявник і патентовласник Інститут фізіології рослин і генетики НАН України. - №200901624, заявка 11.03.2008, опубл. 25.06.2009, Бюл. №12.

8. Бавол А.В. Особливості процесів морфогенезу в культурі листкових експлантів озимої пшениці/ А.В. Бавол, О.В. Дубровна, І.І. Лялько // Досягнення і проблеми генетики, селекції та біотехнології: Збірник наук. праць. - Київ: Логос. - 2007. - Т.2. - С. 444-448.

9. Бавол А.В. Вплив хітозану на ріст і розвиток калюсних культур мякої пшениці / А.В. Бавол, О.В. Дубровна, І.І. Лялько // Фактори експериментальної еволюції організмів: Збірник наукових праць. - Київ: Логос. - 2008. - т. 5. - С. 249-253.

Размещено на .ru