КОТЛЯРОВА Оксана Валерьевна

УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ РЕГЕНЕРАНТОВ ДЛЯ СОЗДАНИЯ УДВОЕННЫХ ГАПЛОИДОВ
МОРКОВИ (Daucus carota L.)
Специальность: 06.01.05. — селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Москва – 2010

Работа выполнена в Государственном научном учреждении
Всероссийский научно-исследовательский институт овощеводства
Россельхозакадемии в 2002-2009 гг.
Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Поляков Алексей Васильевич
Официальные оппоненты:
доктор сельскохозяйственных наук, профессор Леунов Владимир Иванович
ГНУ ВНИИО Россельхозакадемии
доктор биологических наук, доцент Соловьев Александр Александрович
РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева
Ведущая организация: ГНЦ ВНИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова
Защита диссертации состоялась «10» ноября 2010 года в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 006.022.01 во Всероссийском научно-исследовательском институте овощеводства Россельхозакадемии по адресу: 140153 Московская обл., Раменский район, д. Верея, строение 500, ВНИИО.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ Всероссийского научно-исследовательского института овощеводства.

Актуальность темы. Для создания высокоурожайных, выровненных по комплексу признаков гибридов F1 моркови, разных сроков созревания, не-обходим новый линейный материал. На создание стерильных и фертильных линий традиционным способом необходимо потратить не один десяток лет. Поэтому перед селекционерами стоит задача изучить и разработать эффективные способы получения гомозиготного материала.
Одним из перспективных направлений биотехнологии является по-лучение и использование гаплоидов и удвоенных гаплоидов. Использование методов индуцированного апомиксиса, андро- и гиногенеза позволяет в относительно короткие сроки получать генетически константные растения, которые представляют большой интерес для получения родительских линий и ис-пользования их в гетерозисной селекции (Поляков А.В., 2000;Пролетова Н.В., Поляков А.В., Лошакова Н.И., Каранова С.Л., 2003; 2004). Другие методы получения гаплоидов менее изучены и их практическое использование в селекции носит ограниченный характер.
Морковь – является модельным объектом в биотехнологических ис-следованиях и многие методы регенерации растений из различных тканей и органов хорошо разработаны (Тюкавин Г.Б., 2007; Калашникова Е.А., и др., 2006). Однако ряд вопросов, связанных с получением растений-регенерантов из репродуктивных органов, остаѐтся недостаточно изученным для практического использования в селекционном процессе.
Цель и задачи исследований.
Целью данной работы являлось – усовершенствование элементов технологии получения регенерантов для создания удвоенных гаплоидов мор-кови.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить сле-дующие задачи:
1. Уточить способы идентификации гаплоидов моркови;
2. Изучить полиэмбрионию для получения гаплоидов моркови;
3. Получить семена моркови при индуцированном апомиксисе;
4. Усовершенствовать элементы технологии получения удвоенных гап-лоидов моркови в эмбриокультуре;
5. Усовершенствовать элементы технологии получения андро – и гино-генных растений моркови;
6. Сравнить методы получения растений-регенерантов для создания удвоенных гаплоидов (полиэмбриония, метод гаплоиндукции, андрогенез, и гиногенез) и выявить наиболее эффективный для использования в селекци-онном процессе.
Объект исследований – методы получения удвоенных гаплоидов моркови культура пыльников, семяпочек, индуцированный апомиксис, эм-бриокультура, полиэмбриония.
Предмет исследований – пыльники, семяпочки, зародыши, семена линий, сортов и гибридов F1 моркови столовой (Daucus carota L.).
Научная новизна работы. В результате проведенных исследований усовершенствованы элементы технологии получения регенерантов из репродуктивных органов для создания удвоенных гаплоидов моркови.
Показано, что у гаплоидов число замыкающих клеток устьиц в поле зрения микроскопа при увеличении 15х40 составляет 14-16 шт., у диплоидов- 9-12 шт., число хлоропластов в замыкающих клетках устьиц у гаплоидов — 6-9 шт., у диплоидов- 12-14 шт.
Впервые показано, что частота появления полиэмбриональных семян у моркови зависит от сортообразца и колеблется от 0 до 0,25%, а частота по-явления близнецовых гаплоидовот 0 до 0,05%.
Опыление цветков моркови, характеризующихся петалоидным типом стерильности, пыльцой сельдерея сорта Белоснежный и петрушки сорта Алба на фоне обработки растений а-НУК в концентрации 0,075 г/л и гиббереллина в концентрации 0,025 г/л приводит к образованиию апомиктичных семян, всхожесть которых варьирует от 9% до 21%, что позволяет получить до 0,15% жизнеспособных апомиктичных растений.
Показано, что культивирование апомиктичных зародышей in vitro позволяет получить жизнеспособные растения, которые составляют от 0,5% до 2,3% от числа культивируемых зародышей.
Культивирование семяпочек на среде МSm, включающей полный со-став питательных веществ и 2,4-Д в концентрации 0,2 мг/л, позволяет получить от 1,6% до 6,7% эмбриогенных образований.
Практическая ценность исследований. Проведено сравнение эффективности способов получения регенерантов для создания удвоенных гаплоидов моркови: андрогенез, гиногенез, эмбриокультура. Определены условия культивирования от введения эксплантов in vitro до укоренения побегов и адаптации растений-регенерантов к условиям in vivo.
Установлена частота образования близнецовых гаплоидов моркови, которая составляет от 0 до 0,05%.
Выявлено, что линия 8В характеризуется высокой андрогенной, сорт Manufuruji long – гиногенной способностью, у которых частота образования эмбриоидов соответственно составляет18,9% и 43,5%.
Установлено, что использование среды МS, содержащей половинную дозу макро- и микроэлементов, ИМК в концентрации 0,5 мг/л, сахарозу — 10 г/л и агар — 7 г/л в зависимости от типа экспланта позволяет укоренить от 79,8% до 77,5% побегов.
Обоснование и достоверность научных положений. Исследования выполнены по методикам, рекомендованным научными учреждениям стра-ны. Все выводы и предложения подтверждены экспериментальными исследованиями, статистической обработкой полученных данных.
Апробация работы. Основные результаты экспериментальной работы по диссертации, выводы и предложения были доложены или представлены на Международной научно-практической конференции «Приоритетные направления в селекции и семеноводстве сельскохозяйственных растений в XXI веке» (Москва, 2003г.), Международной научно – практической конференции «Биотехнология овощных, цветочных и малораспространенных куль-тур» (Москва, 2004 г.), III Московском международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 2005), III Российской научно-практической конференции «Актуальные проблемы инноваций с не-традиционными природными ресурсами и создание функциональных продуктов» (Москва, 2005 г.), а также на заседаниях методической комиссии се-лекции, семеноводству и биотехнологии ГНУ ВНИИО Россельхозакадемии (2002-2009 гг.)
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
 полиэмбриония у моркови как источник получения гаплоидов;
 уточнѐнные условия получения апомиктичных семян;
 оптимизированные условия получения апомиктичных растений моркови в эмбриокультуре;
 уточнѐнные условия культуры пыльников моркови;
 уточнѐнные условия культуры семяпочек моркови.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав, выводов, заключения, предложений для использования в селекционной практике, списка использованной литературы содержащего 181 наименование, в том числе 91 иностранных авторов. Изложена диссерта-ция на 165 страницах машинописного текста, содержит 37 таблиц, иллюстрирована 23 рисунками и 5 приложениями.