Завязываемость семян у растений-регенерантов капусты брокколи различных генотипов при гейтеногамном опылении

Актуальность: Капуста брокколи (Brassica oleracea L. convar. botrytis (L.) Alef. var. cymosa Duch.) распространена по всему миру благодаря своим диетическим, лечебно-профилактическим качествам и  легкости приготовления. В настоящее время в селекции сельскохозяйственных культур приоритетным  направлением является создание F1 гибридов, которые отличаются от сортов выравненностью и качеством продуктовых органов. Однако, для получения чистых линий, пригодных для создания таких гибридов, требуется затратить до 6 лет на инбридинги. В связи с этим необходимо вовлекать в селекционный процесс методы биотехнологии, а именно технологии получения удвоенных гаплоидов. С помощью них можно получить в одном поколении 100% гомозиготную линию. Но, как показывают более ранние исследования, у таких растений наблюдается низкая завязываемость семян, что затрудняет использование их в производстве. Поэтому важным этапом при работе с линиями, полученными в культуре in vitro, является определение степени завязываемости семян при опылении.

Материал и методы. В наших исследованиях исходным материалом являлись растения-регенеранты капусты  брокколи, полученные методом культуры изолированных микроспор in vitro. Опыление цветков и бутонов проводили в камере искусственного климата.

Результаты. В результате изучения 11 DH-линий капусты брокколи отмечено влияние генотипа на  завязываемость семян при опылении в бутонах. Выделены генотипы с низкой завязываемостью семян. В генотипах А и А1.3 у 93,3% и 95,5% стручков соответственно отсутствовали семена. У большинства генотипов завязываемость семян составляла 50,3-85,7%. В основном была отмечена низкая и средняя степень завязываемости семян. Поэтому при работе с растениями-регенерантами необходимо учитывать эти особенности и проводить большое количество скрещиваний для получения потомства.  

1. Cornelis, M.C., El-Sohemy, A., Campos, H. GSTT1 genotype modifies the association between cruciferous vegetable intake and the risk of myocardial infarction. American Journal of Clinical Nutrition. 2007;(86):752–758.

2. Zhang, X., Shu, X.O., Xiang, Y.B., Yang, G., Li, H., Gao, J., Cai, H., Gao, Y.T., Zheng, W. Cruciferous vegetable consumption is associated with a reduced risk of total and cardiovascular disease mortality. American Journal of Clinical Nutrition. 2011;(94):240-246.

3. Кисличенко В.С., Владимирова И.Н. Капуста брокколи - Brassica oleracea L. var italica Plerck. Аналитический обзор. Провизор. 2007;(11):8-11.

4. Williamson, G., Faulkner, K., Plumb, G.W. Glucosinolates and phenolics as antioxidants from plant foods. Eur. J. Cancer Prev. 1998;(7):17-21.

5. Finley, J. W., Davis, C., Feng, Y. Selenium from high-selenium broccoli protects rats from colon cancer. J. Nutr. 2000;(130):2384–2389.

6. Голубкина Н.А., Сирота С.М., Пивоваров В.Ф., Яшин Я.И. Биологически активные соединения овощей. М.: ВНИИССОК; 2010. С.133-136.

7. Рабинович А.М., Борисов В.А. Целебные овощные и пряноароматические растения России. М.: Изд-во «Арнебия», 2008. 511 с.

8. Прохасько Л.С., Володина А.И., Кукина С.В., Асенова Б.К., Окусханова Э.К. Продукты питания функционального назначения. Молодой ученый. 2015;(3):205-207.

9. Бондарева Л.Л. Научное обоснование и разработка системы методов селекции и семеноводства капустных культур. дис. … д-ра с.-х. наук: 06.01.05. Москва: 2009. 365 с.

10. Dunwell J.M. Haploids in flowering plants: origins and exploitation. J. Plant Biotech. 2010;(8):377-424.

11. Tuvesson, S., Dayteg, C., Hagberg, P., Manninen, O., Tanhuanpaa, P., Tenho laRoininen, T., Kiviharju, E., Weyen, J., Forster, J., Schondelmaier, J., Lafferty, J., Marn, M., Fleck, A. Molecular markers and doubled haploids in European plant breeding. J. Euphytica. 2007;(158):305-312.

12. Forster B.P., Thomas W.T.B. Doubled haploids in genetics and plant breeding. Plant Breed. Rev. 2005; (25): 57-88. DOI 10.1002/9780470650301.ch3

13. Lionneton, E., Beuret, W., Delaitre, C., Ochatt, S., Rancillac M. Improved microspore culture and doubled-haploid plant regeneration in the brown condiment mustard (Brassica juncea). Plant Cell Rep. 2001;(20):126-130.

14. Immonen S., and Antila H. Cold pretreatment to enhance green plant regeneration from rye anther culture. Plant Cell Tissue Organ Culture. 1999;57(2):121-127.

15. Forster, B.P., Heberle-Bors, E., Kasha, K.J., Touraev A. The resurgence of haploids in higher plants. Trends Plant Sci. 2007;(12):368-375.

16. Ockendon, D.J., Horn, W., Jensen, C.J., Odenbach, R.W., Scheider, O. Utilization of anther culture in Breeding Brussels sprouts. In Genetic Manipulation in plant Plant Breeding.: Walter & Gruyter CO. 1986. P.265-272.

17. Ockendon DJ. The ploidy of plants obtained from anther culture of cauliflowers (Brassica oleracea var. botrytis). Ann. Appl. Biol. 1988;(113):319-325.

18. Duijs, J. C., Voorrips, R. E., Visser, D. L., Custers, J.B.M. Microspore culture is successful in most crop types of Brassica oleracea L. J. Euphytica. 1992;(60):45-55.

19. Lee, S.S., Nam, E. Microspore culture of broccoli (Brassica oleracea var. italica). Korean Soc. Hortic. Sci. 1995;(36):635-640.

20. Осадчая Т.С., Трубачеева Н.В., Кравцова Л.А., Белан И.А., Россеева Л.П., Першина Л.А. Изучение фертильности и цитогенетической изменчивости у андрогенных растений (R0 и R1 ) аллоплазматических интрогрессивных линий мягкой пшеницы. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2016;20(3):370-377. DOI10.18699/VJ16.165

21. Deimling S, Flehinghaus-Roux T. Haploidy in rye. In: Mohan Jain S, Sopory SK, Veilleux RE (eds) In vitro haploid production in higher plants: Volume 4: Cereals. Kluwer Academic Publ, Dordrecht, The Netherlands, 1997. P.181–204.

22. Guo, Y., Pulli, S. Isolated microspore culture and plant regeneration in rye (Secale cereale L.). Plant Cell Reports. 2000;(19):875–880.

23. https://doi.org/10.1007/s002990000194

24. Lashermes, P., Couturon, E. & Charrier, A. Doubled haploids of Coffea canephora: development, fertility and agronomic characteristics. Euphytica. 1993;(74):149–157. https://doi.org/10.1007/BF00033781

25. Stipic, M., Campion, B. An improved protocol for androgenesis in cauliflowers (Brassica oleracea var. botrytis). J. Plant Breeding. 1997;116(2):153-157.

26. Chauvin, J.E., Yang, Q., LeJeune, B., Herve Y. Obtention d'embryons par culture d'antheres chez le chou-fleur et le brocoli et evaluation des potentialites du materiel obtenu pour la creation varietale. Agronomie. 1993;(13):579-590.

27. Kamiński, P., Dyki, B., Krzyzanowska D., Gуrecka, K. Diversity of diploid androgenic Brussels sprout plants of R0 and R1 generations. J. of Applied Genetics. 2005;46(1):25-33.

28. Kaminski P. Gametoclonal and somaclonal variation among head cabbage androgenic lines of R1 and R2 generations obtained from Jaguar F1 hybrid. J. of Agricultural Science. 2011;2(2):119-128.

29. Заблоцкая Е.А., Бондарева Л.Л., Шмыкова Н.А. Особенности завязывания семян у линий удвоенных гаплоидов капусты брокколи в разных поколениях. Овощи России. 2016;4(33):56-59. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2016-4-56-59

30. Farnham M.W. Doubled-haploid broccoli production using anther culture: effect of anther source and seed set characteristics of derived lines. J. of American Society for Horticulture Science. 1998;(123):73–77.