close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY11442

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.12.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
A 01H 1/02
A 01H 1/04
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РЖАНО-ПШЕНИЧНОЙ ХРОМОСОМНОЗАМЕЩЕННОЙ ФОРМЫ СЕКАЛОТРИТИКУМ
(21) Номер заявки: a 20060715
(22) 2006.07.11
(43) 2008.02.28
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт генетики и
цитологии Национальной академии
наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Гордей Иван Андреевич;
Хохлова Светлана Алексеевна; Быченко Анна Петровна; Люсиков
Олег Михайлович (BY)
BY 11442 C1 2008.12.30
BY (11) 11442
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт генетики и цитологии Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) ЩАПОВА А.И. и др. Цитогенетика
пшенично-ржаных гибридов. - Новосибирск: Наука, 1990. - С. 34-67.
ГОРДЕЙ И.А. и др. Известия Национальной академии наук Беларуси: Серия биологических наук. - 1999. - № 2. С. 39-42.
SU 1391547 A1, 1988.
(57)
Способ получения ржано-пшеничной A/B/D/R-хромосомно-замещенной формы секалотритикум, при котором скрещивают тетраплоидную рожь (RRRR, 2n = 4x = 28) с гексаплоидным тритикале (AABBRR, 2n = 6x = 42) и полученные ржано-тритикальные
диплогаплоиды F1 (RRABR, 5x = 35) в качестве материнской формы скрещивают с мягкой
пшеницей (AABBDD, 2n = 6x = 42), отбирают фертильные гексаплоиды в самоопыляемом
потомстве полученных гибридов и идентифицируют полученную A/B/D/R-хромосомнозамещенную форму с применением С-метода дифференциального окрашивания хромосом.
Фиг. 2
BY 11442 C1 2008.12.30
Изобретение относится к биотехнологии, хромосомной инженерии, в частности к генетике и селекции растений, и предназначено для создания ржано-пшеничных хромосомно-замещенных гексаплоидных форм секалотритикум (RRAABB, 2n = 6х = 42) для применения в селекции зерновых культур.
Известные методы создания хромосомно-замещенных форм основываются на использовании трех типов промежуточных продуктов гибридизации:
анеуплоидов (формы с числом хромосом, не кратным гаплоидному набору),
секвидиплоидов (гибриды, имеющие разные геномы в гаплоидном и диплоидном состоянии),
полигаплоидов (гибриды, имеющие разные геномы в гаплоидном состоянии).
В связи с кариотипическими и цитогенетическими отличиями промежуточных продуктов эти методы различаются эффективностью, контролируемостью и спектром замещений хромосом [1].
Использование гибридизации между анеуплоидами позволяет проводить замещения
конкретных хромосом, однако трудоемкость создания и сохранения анеуплоидов ограничивает спектр получаемых замещений. В практической селекции наиболее часто применяются
методы, включающие в качестве промежутого этапа получение секвидиплоидов и полигаплоидов. Недостатком использования секвидиплоидов для получения замещений, при достаточно высоком выходе конечного материала, является узость спектра получаемых
замещений - в пределах гаплоидных геномов. К предлагаемому изобретению наиболее близок способ получения A/B/D/R-пшенично-ржаных хромосомно-замещенных форм пшеницы
и тритикале в самоопыляемом потомстве от скрещиваний пшенично-ржаных полигаплоидов F1 (ABDR) с эуплоидными формами пшеницы или тритикале (AABBDD, AABBRR)
(фиг. 1). Однако, при возможности получения всего спектра межгеномных замещений хромосом, на практике эффективность этого метода ограничивается очень низкой фертильностью полигаплоидов F1 и генетическим грузом аномальности мейоза. При жестком отборе
гамет на жизнеспособность это сужает спектр получаемых замещений. Поэтому метод
практически не используется для получения межгеномных замещений хромосом [1].
В отличие от полигаплоидов, используемые в предложенном методе диплогаплоиды
имеют повышенную фертильность и ненарушенный мейоз, что определяет высокую эффективность метода.
Цель изобретения - повышение эффективности создания ржано-пшеничных хромосомно-замещенных форм секалотритикум и расширение спектра межгеномных замещений
хромосом пшеницы и ржи.
Предлагаемое техническое решение включает следующие этапы (фиг. 2):
1) получение ржано-тритикальных гибридов F1 (RRABR, 5х = 35) путем гибридизации
сортов тетраплоидной ржи♀ (RRRR, 2n= 4х = 28) и гексаплоидных тритикале♂ (AABBRR,
2n = 6x = 42);
2) скрещивание ржано-тритикальных гибридов F1 в качестве материнской формы с
сортами мягкой пшеницы (AABBDD, 2n = 6x = 42);
3) отбор по цитологическим и морфологическим признакам и самоопыление в течение
двух поколений 42-хромосомных фертильных стабильных форм с пшенично-ржаными замещениями хромосом;
4) хромосомная идентификация замещений с использованием метода дифференциального окрашивания хромосом (C-banding).
Отличительной особенностью предлагаемого способа получения ржано-пшеничной
хромосомно-замещенной формы является возможность использования ржано-тритикальных
диплогаплоидов (гибриды, имеющие геномы в диплоидном и гаплоидном состоянии) F1
(RRABR, 5х = 35), способных с высокой частотой формировать функциональные гаметы
различного геномного и хромосомного состава. Применение предлагаемого метода дает
возможность получения ржано-пшеничных хромосомно-замещенных форм секалотритикум:
на наиболее хозяйственно оптимальном уровне плоидности - гексаплоидном
(2n = 6х = 42);
2
BY 11442 C1 2008.12.30
на цитоплазме ржи, несущей ценные признаки адаптивности и болезнеустойчивости;
с использованием разнообразного генофонда сортов тетраплоидной ржи, гексаплоидных тритикале и пшеницы;
с различными типами и полным спектром межгеномных замещений хромосом
(R/A/B/D);
в сочетании с высокой рекомбинационной изменчивостью и хромосомными перестройками;
с высокой эффективностью использования диплогаплоидов для получения хромосомно-замещенных форм уже во 2-4-м скрещиваниях.
Эффективность использования приведенной выше схемы подтверждается результатами проведенных исследований.
На первом этапе гибридизации достигается выход жизнеспособных гибридов F1 с частотой в среднем 1,5 % и до 12 % на отдельных растениях (табл. 1) в результате использования тетраплоидных форм ржи♀ (RRRR, 2n = 28), обеспечивающих высокую скрещиваемость и постгамную совместимость, и гексаплоидных тритикале♂ (AABBRR, 2n = 42)
в качестве вида-посредника для интродукции геномов пшеницы, позволяющего преодолеть реакцию односторонней несовместимости ржи с пшеницей [2].
Фертильность пыльцы и колоса полученных диплогаплоидов F1 составила в среднем
10,5 % и 5,7 % соответственно, превышая 40 % у отдельных растений (табл. 2).
Цитологический анализ полученных амфиплоидов показал, что число хромосом в гаметах растений F1 варьировало в пределах от 14 до 28. Выход 42-хромосомных амфиплоидов составил в среднем 25 % и достигал 50 % в зависимости от комбинации скрещивания
(табл. 3).
Фертильность пыльцы и колоса 42-хромосомных амфиплоидов варьировалась в пределах 0-80 %, изменяясь скачкообразно - 5 %, 25 % и 75 % - в связи с используемым в
гибридизации генотипом исходного сорта ржи (табл. 4). С целью получения A/B/D/Rхромосомно-замещенных форм проводили скрещивание 42-хромосомных ржано-тритикальных гибридов F1 с мягкой пшеницей (AABBDD, 6х = 42). Гибридные зерновки высевали в поле семьями (потомство одного колоса). Практически все полученные линии с
фертильностью 25-50 % содержали межгеномные замещения хромосом пшеницы и ржи.
Хромосомно-замещенные линии идентифицировали по показателям цитологической и
морфологической стабильности. В F3 у них наблюдалась стабилизация мейоза и хромосомной структуры кариотипа.
По показателям хозяйственно полезных признаков и морфологических маркеров были
выделены гексаплоидные ржано-пшеничные хромосомно-замещенные линии. В поколениях F4-F5 у них происходила выраженная цитологическая и морфогенетическая стабилизация.
В качестве примера приводится 1А/1D-хромосомно-замещенная линия (Новосибирская х Ugo) x Луцковлянка, у которой уровень фертильности растений достигал 72 %
(фиг. 3). Растения данной линии характеризовались средней высотой 70-75 см, светлой
окраской зерна, зимостойкостью до 100 % и устойчивостью к грибным болезням. Использование С-метода дифференциальной окраски хромосом позволило идентифицировать
произошедшие пшенично-ржаные замещения. На фиг. 3 представлена метафазная пластинка линии с дифференциально окрашенными хромосомами. На фотографии идентифицированы хромосомы линии и установлено замещение хромосом 1A/1D.
Таким образом, ржано-тритикальные гибриды F1 представляют собой не истинные
полигаплоиды, а являются 35-хромосомными диплогаплоидами в F1 со смешанным геномным составом (RRABR, 5х = 35: их геном включает диплоидный RR- и три гаплоидных А-, В-, R-набора хромосом). В процессе мейоза у них происходят гомеологичная
рекомбинация, хромосомные и геномные перестройки и формируется широкий спектр
жизнеспособных гамет, различных по хромосомному и генетическому составу. Специфи3
BY 11442 C1 2008.12.30
ческие особенности геномного и хромосомного состава и мейоза ржано-тритикальных диплогаплоидов F1 обеспечивают присутствие в их гаметах полного R-генома, что повышает
жизнеспособность различных по хромосомному составу гамет и является генетической
основой высокой эффективности предлагаемого способа.
Сравнительный анализ параметров эффективности показал, что предлагаемый способ
превосходит прототип на 2-3 порядка (табл. 5). В отличие от прототипа, высокая эффективность нашего способа позволяет использовать его в практической селекции - для хромосомной реконструкции геномов хлебных злаков и создания ржано-пшеничных
хромосомно-замещенных форм секалотритикум.
Таблица 1
Скрещиваемость ди- и тетраплоидной ржи с гексаплоидными тритикале
Комбинация скрещивания
Завязываемость зерен, %
Новосибирская х NE83T12
Новосибирская х 845Т394-305
Новосибирская х Ugo
Сяброука х NE83T12
Сяброука х 845Т394-305
Сяброука х Ugo
Верасень х NE83T12
Верасень х 845Т394-305
Верасень х Ugo
2,60±0,42
1,65±0,33
3,14±0,50
3,13±0,41
0,65±0,20
2,12±0,39
2,61±0,41
1,31±0,33
2,50±0,43
Всхожесть
семян, %
96,2±3,1
99,9±9,1
95,5±2,8
92,3±6,0
81,2±2,3
91,2±8,7
92,8±1,7
91,2±5,6
86,4±6,4
Таблица 2
Фертильность пыльцы и колоса ржано-тритикальных гибридов F1 (RRABR, 5х = 35)
Диплогаплоиды F1
Изучено клеток
фертильных
количество
%
93
5,9±0,4
174
13,2±0,9
205
15,6±1,0
224
6,9±0,3
191
16,6±1,1
30
3,2±0,6
138
7,6±0,3
270
23,8±1,3
89
8,2±0,8
10,5±0,1
всего
Новосибирская х NE83T12
Новосибирская х 845Т394-305
Новосибирская х Ugo
Сяброука х NE83T12
Сяброука х 845Т394-305
Сяброука х Ugo
Верасень х NE83T12
Верасень х 845Т394-305
Верасень х Ugo
Среднее
1564
1316
1313
3241
1153
924
1805
1132
1082
Озерненность
колоса, %
5,3 ± 0,7
3,4±0,8
2,4±1,1
3,7±0,5
1,8±0,5
4,3±1,0
7,4±2,8
2,0±0,5
3,7±0,6
5,7±0,8
Таблица 3
Распределение растений ржано-тритикальных амфиплоидов по числу хромосом
Число хромосом
F1BC1
% растений
35
36
37
38
39
40
41
42
47
27,2
3,2
8,8
14,8
6,0
12,4
1,6
24,8
1,2
4
BY 11442 C1 2008.12.30
Таблица 4
Фертильность колоса 42-хромосомных ржано-тритикальных амфиплоидов
Ржано-тритикальные амфиплоиды
Новосибирская xNE83T12 x Луцковлянка
Новосибирская x 845T394-305 х Луцковлянка
Новосибирская x Ugo x Луцковлянка
Сяброука x NE83T12 х Луцковлянка
Сяброука х 845Т394-305 х Луцковлянка
Сяброука х Ugo x Луцковлянка
Верасень х NE83T12 х Луцковлянка
Верасень х 845Т394-305 х Луцковлянка
Верасень х Ugo x Луцковлянка
Максимальное значение фертильности растений амфиплоидов, %
15,4±1,14
72,3±2,00
24,0+1,35
9,4±0,58
2,1±0,64
3,3±0,56
0,0
0,0
0,0
Таблица 5
Сравнительная характеристика эффективности предлагаемого способа получения
ржано-пшеничной хромосомно-замещенной формы с прототипом
[Щапова А.И., Кравцова Л.А., 1990]
Параметры сравнения
Эффективность гибридизации исходных форм, %
Гибриды F1 - промежуточная форма
Фертильность гибридов F1, %
Тип используемых фертильных гамет - чНГ (частично нередуцированные гаметы) и НГ (нередуцированные гаметы)
Эффективность скрещивания F1 с пшеницей, %
Выход 42-49-хромосомных амфиплоидов с нестабильным хромосомным составом, %
Фертильность амфиплоидов F2-F3 при размножении
для отбора замещенных форм, %
Выход хромосомно-замещенных форм, %
Эффективность Σmах метода
Предлагаемый
способ
1,5
диплогаплоиды
25
6,0
полигаплоиды
1,5
чНГ
НГ
6,0
0,3
25
70
50
5
80
0,00250
100
0,00001
Прототип
Источники информации:
1. Щапова А. И. и др. Цитогенетика пшенично-ржаных гибридов. - Новосибирск: Наука, 1990. - С. 34-67.
2. Гордей И.А. и др. Известия Национальной академии наук Беларуси: Серия биологических наук. - 1999. - № 2. - С. 39-42.
3. SU 1391547, 1988.
5
BY 11442 C1 2008.12.30
Фиг. 1
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
6
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
299 Кб
Теги
by11442, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа