Наследование каллусогенеза и регенерации у томата.

Дисперсионный анализ комбинационной способности генотипов по признакам "масса каллуса" и "регенерационщая способность" показал высокую достоверность различий по эффектам ОКС и СКС (табл. ). Соотношение средних квадратов ОКС/СКС по массе каллуса колебалось от 0,68 до 3,99; по регенерационной способности — от 1,11 до 2,68, что свидетельствует о преобладании аддитивных эффектов над неаддитивными. Тем не менее сопоставление отношений средних квадратов ОКС/СКС по признакам in vivo и in vitro говорит о том, что в генетической детерминации последних неаддитивные эффекты играют несколько большую роль.

        Каллусогенез у томата

Каллусогенез у томата ( Талалихин, а - Доходный. 0 - Талалихин х Доходный)

Регенерация у томата

Регенерация у томата (1 - Талалихин. 2 - Доходный. 3 - Талалихин Доходный Z7,) на различных средах: а — ИУК. 6 БАП. 6 - ИУК, кинетин

Дисперсионный анализ комбинационной способности образцов томата по признакам "масса каллуса" и "регенерационная способность" в различных условиях среды

 

Масса каллуса, мг

 

6 БАП, 2.4-Д

24—26°

45562,7**

22036,5**

2,07

6 БАП, 2.4-Д

11—13°

10977,7**

4684.4**

2,34

6 БАП, НУК

24—26°

20161,5**

29780.7**

0,68

6 БАП. НУК

11—13°

110934,2**

27780.8**

3.99

 

Регенерационная способность, %

 

И УК, кинетин

5—6 тыс.люкс

341,99**

308,90**

1.11

ИУК, кинетин

1—2 тыс.люкс

160,76**

114,21**

1.41

ИУК, 6 БАП

5—6 тыс.люкс

124,91**

94,24**

1,33

ИУК, 6 БАП

1—2 тыс.люкс

196,09**

73.09**

2,68

Оценка параметров комбинационной способности генотипов томата в четырех средах (табл.) позволяет выделить по эффектам ОКС Доходный, Beta и Линию 7. Хуже всех на большинстве сред процесс образования каллуса проходил у S.a.mini. Все остальные генотипы меняли ранги в зависимости от температуры и гормонального состава среды. Вариансы СКС, как правило, были выше на средах, содержащих НУК. Наибольшими вариансами СКС обладали генотипы Доходный и Beta. Они могут быть использованы при гибридизации для повышения эффективности процесса каллусо-образования у томата.

Таблица 31

Гормоны

Условия

Средние квадраты

культивирования

ОКС

СКС

ОКС/СКС

Параметры комбинационной способности генотипов по регенера- ционной способности представлены в табл.. Характерно, что ни один из генотипов не сохранил всех положительных знаков эффектов ОКС на всех средах. К числу лучших может быть отнесена Линия 7. которая на среде с кинетином оказалась в числе средних, а на среде с 6 БАП — абсолютно лучшей. Остальные генотипы сильно изменяют ранги в зависимости от гормонального состава среды и условий освещенности. Так, например, сорт Талалихин имеет наименьший эффект ОКС на среде с кинетином при нормальной освещенности и наибольший — на среде при пониженной освещенности. Этот же сорт выделяется по вариансе СКС. Таким образом, процессы каллу-сообразования и регенерации сортоспецифичны, в значительной степени зависят от гормонального состава питательной среды и условий культивирования.

Параметры комбинационной способности генотипов томата по признаку "масса каллуса" (в мг) в различных условиях среды

Генотипы

БАП. 2.4-Д

6 БАП. НУК

24-

26'С

11—

13'С

24-

26С

11—

13'С

ОКС

СКС

оке

скс

ОКС

скс

оке

скс

Талалихин

-10,6

16427,6

-23,8

5043.9

2,0

30889,9

-130,4

19307,2

Доходный

86.2

32141.8

6,4

2843.5

-8,1

31871,8

87,3

26887,8

П-7

-72.1

26484.8

22.4

2529.1

-39.8

6936.8

-3,9

12081,2

Beta

47.3

26370,8

50.7

4719,9

47.2

15672,3

59,8

22323,0

S.a.mini

-115.2

9999,9

-54.9

3076,9

-87.8

56514,6

-89,6

14031,6

Линия 7

-13,6

9547,4

21.3

6113,4

31,7

14385,9

186,5

38274,2

L.pimpinellifolium

24.6

22823,3

-23.0

3851,9

29.1

6119,2

-72,3

23784,1

Torosa

53,4

16560,6

0.78

4516,2

25.8

13773,9

-37,3

44277,4

НСР05

37.4

14.6

76,2

32,3

Параметры комбинационной способности генотипов томата по признаку "регенерационная способность" (в %) в различных условиях среды

Генотипы

ИУК. книстин

ИУК. 6 БАП

5—6 тыс люкс

1—2 тыс люкс

5—6 тыс люкс

1—2 тыслюкс

оке

скс

оке

скс

оке

скс

оке

скс

Талалихин

-6,19

576,9

6,72

149.6

4.60

194.5

1,65

126,2

Доходный

12,30

218,9

-2,34

244.6

1,03

49,9

-10.40

86.9

П-7

-4,29

400,2

5,52

109.2

-3,35

28,9

0,62

50,9

Beta

3.37

222,7

-2.44

66.8

-3,70

89.2

0.87

18.9

S.a.mini

0,67

91,6

-3,10

83.9

-1,26

102.9

•1,19

58,9

Линия 7

0,24

187,5

-0.71

115.6

5,73

40,8

3.46

34,3

L.pimpinellifolium

-3.72

277,6

-3.90

64.2

-2,28

25,0

2,35

49.0

Torosa

-2,39

186.9

0,25

13,7

-0.79

191,3

2,60

47.6

НСРМ

2.51

1,28

1.37

1.31

Таблица  Степень доминирования по признакам "масса каллус а" и "регенерационная способность"

У( ловия культивиро

Гормоны

Гибриды

 

 

 

вания

 

 

 

 

 Масса каллуса, мг

24—26"

6 БАП. 2.4-Д

шт.

о/ /о

8(0) 28.6(0)

9(0) 32.1(21.4)

11(4) 39.3(14.3)

 

6 БАП. НУК

ШТ.

%

18

64.3

7

25,0

3 10.7

11—13°

6 БАП. 2,4-Д

ШТ.

%

3

10.7

12

42,9

13

46.4

 

6 БАП, НУК

шт.

°/ /о

13(6) 46.4(21.4)

7(5) 25.0(17.8)

8(4) 28.6(14.3)

 

Регенерационная способность, %

 

5—6 тыс.люкс

ИУК. кинетин

ШТ.

%

10

35.7

9(8) 32,1(28.6)

9(3) 32.1(10.7)

 

ИУК. 6 БАП

шт.

%

12(7) 42.9(25,0)

12(8) 42.9(28.6)

4(0) 14.3(0)

1—2 тыс.люкс

ИУК. кинетин

шт.

%

15(5) 53.6(17.9)

10(5) 35.7(17.9)

3(0) 10.7(0)

 

ИУК. 6 БАП

шт.

%

7

25

10

35.7

11

39,3

Примечание. В скобках число гибридов, соответствующих ограничениям Хеймана.

При различных условиях культивирования изменяется и характер наследования признаков in vitro (табл. ). Так, под действием НУК число гибридов с положительным сверхдоминированием по массе каллуса было преобладающим (46,4—64,3%), а под действием 2,4-Д чаще проявлялось отрицательное сверхдоминирование (39,3— 46,4%). На двух средах из четырех имел место эпистаз, так как ряд линий был удален из диаллельной таблицы в связи с несоответствием ограничениям Хеймана.

Близкая картина по изменению характера наследования признака в зависимости от гормонального состава и освещенности наблюдалась и по регенерационной способности.

 На трех средах из четырех чаще проявлялось положительное сверхдоминирование (35,7—53,6%), на четвертой среде (пониженная освещенность, ИУК + 6 БАП) чаще имело место отрицательное сверхдоминирование (39,3%). На трех средах проявлялся эпистаз.

Таблица 35 Параметры Хеймана по признакам "масса каллуса" и "регенерационная способность"

Условия культивирования

Гормоны

1

D

Н2

JADHX + Fy

г

 

 

h1 Ж

Щ

ДО, -F

 

 

Масса каллуса, мг

 

 

 

 

24—26"С

6 БАП, 2,4-Д

0,94

0.19

1.34

0,27

734.1

997,4

0,94

 

6 БАП. НУК

1.77

0.19

2,67

-0.85

1443.4

646,9

0.88

11—13°С

6 БАП. 2,4-Д

1.65

0.19

1,95

-0.56

355.6

30,8

0,31

 

6 БАП. НУК

1.81

0.19

0.94

-0.94

557,2

155,4

0.15

Регенерационная способность, %

5—6 тыслюкс

ИУК. кинетин

1.64

0.22

1.71

-0.50

78.7

9.9

0.29

 

ИУК. 6 БАП

0.98

0.23

1.63

0.53

45.2

97.3

0,29

1—2 тыслюкс

ИУК. кинетин

1.34

0.20

1,02

-0.84

67.9

36.4

1.36

 

ИУК. 6 БАП

1.81

0,15

2,45

-0.23

66,9

45.0

0

Таким образом, комбинационная способность генотипов томата в культуре in vitro в сильной степени подвержена действию условий культивирования и в особенности гормонального состава среды. Оптимум средовых условий зависит от особенностей генотипа, в значительной степени варьирует.

Генетические параметры Хеймана по признакам "масса каллуса" и "регенерационная способность" представлены в табл. 35. По массе каллуса средняя степень доминирования варьирует от 0,94 до 1,81, что говорит о наследовании признака по типу неполного доминирования или сверхдоминирования. На всех средах, за исключением среды с НУК при пониженной температуре, преобладает действие доминантных генов. Коэффициент корреляции свидетельствует о смене направления доминирования. На среде с 2,4-Д при оптимальной температуре доминирует меньшая масса каллуса, в остальных условиях культивирования — большая масса каллуса. Это же подтверждается значениями полностью доминантного и полностью рецессивного родителя. Различия между генотипами детерминируются одним геном.

Расположение генотипов на графиках Хеймана (рис.) дает возможность выявить проявление доминантных и рецессивных аллелей, действующих на признак.

Анализ графиков позволяет установить, что под действием условий среды может происходить изменение проявления действия аллелей. При этом имеют место сложные взаимоотношения типа "ген х гормон х условия культивирования". Так, например, сорта Талалихин и П-7 на среде с 2,4-Д при оптимальной температуре и на среде с НУК при пониженной температуре попадают на участок графика с преобладающим действием рецессивных аллелей, а в остальных условиях среды в этих генотипах действуют доминантные аллели. Практически не происходит измене ние проявления действия аллелей в различных условиях среды у сорта Torosa, который является носителем доминантных генов. У Линии 7 и L.pimpinellifolium под действием пониженной температуры усиливается проявление рецессивных аллелей. Аналогичная картина наблюдается у S.a.mini под действием смены ауксина (2,4-Д — НУК). На средах с 2,4-Д при оптимальной температуре и с НУК при пониженной температуре проявляется эпистаз, что приводит к потере отдельных линий на графике Хеймана.

Генетика признака "масса каллуса"

Генетика признака "масса каллуса"

Параметры Хеймана по признаку "регенерационная способность" свидетельствуют о проявлении полного или неполного доминирования. Произведение частот доминантных и рецессивных генов изменяется от 0,15 до 0,23. Как правило, преобладают доминантные гены, поскольку соотношение их с рецессивными колеблется от 1,02 до 2,45. Доминирование на трех средах из четырех направлено в сторону усиления регенерационной способности, а на среде с 6 БАП при нормальной освещенности — в сторону ослабления. Различия между генотипами, по всей видимости, обусловлены одним геном.

Анализ графиков Хеймана (рис. 12) также свидетельствует об изменении проявления действия аллелей в различных условиях среды. Так, например, на среде с кинетином при нормальной освещенности образец П-7 расположен в средней части графика (равное действие доминантных и рецессивных аллелей), а на остальных средах — в нижней (действие доминантных аллелей). Тем не менее большинство линий расположены в левой части графиков, что свидетельствует о преобладании доминантных генов. На среде с 6 БАП при нормальной освещенности проявляется полное доминирование, в остальных средах — сверхдоминирование.

Генетика признака "регенерационная способность"

Генетика признака "регенерационная способность"

Таблица Среднее значение и относительная стабильность генотипов томата по признаку "масса каллуса" (в мг)

Номер

Номер генотипа

генотипа

. | 2

з

 

 

 

|

 

1

759,3

633,2

610.1

756,0

643,1

555.2

636,6

615,2

2

 

733,5

665.7

745,1

849.4

861.6

851,1

731,2

3

 

 

624,4

755.0

688.9

767.8

659,0

746.1

4

 

 

 

732.3

599,8

904,7

753,3

808,8

5

 

 

 

 

422.0

667,1

534,5

579,2

6

 

 

 

 

 

741,9

805,3

894.3

7

 

 

 

 

 

 

697.2

636,8

8

 

 

 

 

 

 

 

735.0

1

71,6

64.2

92,3

83,2

100.2

87,3

91.6

78,7

2

 

49.9

61,1

71,6

67,1

63,9

71,2

89,3

3

 

 

72.4

61.6

74,6

56,4

76.8

69,6

4

 

 

 

57.1

77.8

57,6

66.0

66,2

5

 

 

 

 

75,4

77,8

99.4

85,5

6

 

 

 

 

 

61,6

54,8

53,5

7

 

 

 

 

 

 

83,4

104.0

8

 

 

 

 

 

 

 

70.6

Судя по графикам, трудно идентифицировать генотипы, которые были бы бесспорными донорами высокой регенерационной способности. Проявление этого признака в сильной степени зависит от гормонального состава среды и условий культивирования.

В табл. представлены усредненные по четырем средам данные о массе каллуса у восьми родителей и гибридов между ними. Наибольшая масса каллуса отмечена у образцов Талалихин, Линия 7, Beta, Torosa и Доходный. Самое слабое каллусообразование — у формы S.a.mini. У гибридов чаще всего проявлялось положительное сверхдоминирование (13 гибридов), в 8 случаях отмечено промежуточное наследование и в 7 — отрицательное сверхдоминирование. По стабильности среди лучших форм выделились Доходный, Beta и Линия 7. В большинстве случаев (50%) имеет место положительное сверхдоминирование в сторону увеличения s (уменьшения стабильности) и только у 4 гибридов — отрицательное сверхдоминирование. Все эти четыре комбинации проявляют гетерозис по массе каллуса.

Таблица Среднее значение и относительная стабильность генотипов томата по признаку "регенерационная способность" (в %)

Номер

Номер генотипа

генотипа

1 2

3

5

6

7

1 8

 

1

63.4

69,7

68,8

64,3

65,5

61,2

53,9

45,9

2

 

60,8

57,3

48,5

54,4

66,3

59,7

63,2

3

 

 

51,8

57,4

63,3

63,5

63.9

57,6

4

 

 

 

57,8

55,2

67,2

62,0

64,1

5

 

 

 

 

52,0

64,6

59,7

60.3

6

 

 

 

 

 

62,9

52,7

59.6

7

 

 

 

 

 

 

54,0

60.4

8

 

 

 

 

 

 

 

63.7

1

29.3

21,7

8,65

9,7

31,6

33,6

43,9

45,7

2

 

22,1

31,0

24,0

27,1

24,4

27,1

23.0

3

 

 

40,9

23,8

4,6

6,5

13,9

10.1

4

 

 

 

12,6

29,6

18,3

10.2

15,6

5

 

 

 

 

21,6

8,5

7.9

15.4

6

 

 

 

 

 

23,3

37.3

22.7

7

 

 

 

 

 

 

23.5

20.2

8

 

 

 

 

 

 

 

14.4

Различия между родителями по регенерационной способности (табл. 37) не столь велики, как по массе каллуса. Лучшими в среднем по всем средам являются Талалихин, Доходный, Линия 7, Torosa и Beta, худшими — П-7 и S.a.mini. В 13 случаях отмечено положительное сверхдоминирование, в 6 — отрицательное, в 9 — промежуточное наследование. Наиболее стабильными среди лучших форм были Beta и Torosa.

По стабильности в 11 случаях наблюдалось положительное сверхдоминирование, в 10 — отрицательное, в 7 — промежуточное наследование. У 9 гибридов гетерозис по регенерационной способности сочетался с гетерозисом по стабильности. Таким образом, намечается некоторый параллелизм в проявлении каллусогенеза и регенерации у родительских форм и их гибридов. К числу лучших по этим признакам можно отнести Талалихин, Доходный, Beta, Линия 7, Torosa. По обоим признакам в 13 случаях из 28 имеет место гетерозис, причем большинство гетерозисных гибридов отличаются большей стабильностью в сравнении с родителями. Признак "масса каллуса" подвержен

Таблица Параметры среды как фона для отбора геютипов томата по массе каллуса и регенерационной способности

24—26"С

6 БАП, 2,4-Д

123,6

19,1

0,569

0,109

 

6 БАП. НУК

643,2

12,0

0,707

0,085

11—13"С

6 БАП, 2,4-Д

-495,3

31,5

0,616

0,194

 

6 БАП, НУК

-271,5

47,5

0,750

0.356

 

Регенерационная способность, %

 

 

5—6 тыс.люкс

ИУК, кинетин

-3,0

31,1

0.546

0,170

 

ИУК, 6 БАП

6,4

15,0

0,500

0,075

1—2 тыс.люкс

ИУК, кинетин

-5,5

20,3

0,583

0,118

 

ИУК. 6 БАП

2,1

15,8

0,133

0,021

Большой интерес имеет селекционная интерпретация параметров фона для каллусогенеза и регенерации (табл.). Как правило, при оценке фона обычно исходят из критерия оптимальности процесса, т. е. наибольших значений признаков in vitro. На наш взгляд, такая установка не совсем обоснована и уместна лишь в тех случаях, если целью является не отбор, а культивирование генотипов in vitro. При клеточной селекции так же, как и при селекции в полевых условиях, важны типичность и дифференцирующая способность среды. При этом типичность можно понимать двояко: по отношению к условиям in vitro и по отношению к условиям in vivo. Во втором случае точкой отсчета должны быть количественные признаки, представляющие хозяйственную ценность. Первый вариант оценки типичности будет представлен в настоящем подразделе главы, второй — в следующем.

Анализируя параметры, мы будем понимать под "средой" сочетание условий культивирования (температура, освещенность) с составом питательных сред.

При оценке сред по эффективности процесса каллусогенеза очевидно преимущество оптимальной температуры, в особенности на среде с НУК. Последняя среда оптимальна для культивирования каллуса образцов томата. Однако она обладает наименьшей относительной дифференцирующей способностью, и по этому показателю выделяются среды при культивировании на пониженной температуре. Наиболее типичными были среды, содержащие НУК, а лучшими по предсказующей способности условия культивирования при пониженной температуре. Таким образом, "богатые" среды не имели преимущества перед "бедными" как фон для отбора.

Таблица Связь между признаками томата в культуре in vitro и in vivo

Признаки

Номер признака

п/п

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

Общий урожай

1,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

Товарный урожай

0.975

1.0

 

 

 

 

 

 

 

 

3

Ранний урожай

0.106

0.078

1.0

 

 

 

 

 

 

 

4

Число плодов на кисти

-0.195

-0,167

0,208

1.0

 

 

 

 

 

 

5

Завязываемость

0.013

0,030

-0.364

0.140

1,0

 

 

 

 

 

6

Число кистей на главном стебле

-0.256

-0,153

-0,625

0,330

0,377

1.0

 

 

 

 

7

Высота растения

-0.073

0,024

-0,704

0.157

0,430

0,911

1.0

 

 

 

8

Длина пасынка

-0.051

0,023

-0,678

0,276

0,482

0,874

0,932

1,0

 

 

9

Масса каллуса

0.021

0.008

0,121

0,041

0,140

0,025

-0.089

-0,029

1.0

 

10

Регенерационная способность

0,064

0,006

0,070

0.001

0,156

-0,156

-0.079

-0,101

0.189

1.0

Близкая картина наблюдалась при оценке по регенерационной способности. Лучшими были среды, содержащие ИУК и 6 БАП как при нормальной, так и при пониженной освещенности. Эти же среды имели самую низкую относительную дифференцирующую способность и слабую или среднюю типичность. По предсказующей способности выделялись среды с ИУК и кинетином, в особенности при нормальной освещенности.

Анализ параметров фона по признакам томата в культуре in vitro позволяет сделать вывод, что понятия "оптимальная среда для культивирования" и "оптимальная среда для отбора" не совпадают. В последнем случае среда не обязательно отличается высокими значениями признаков генотипов в культуре in vitro. Успешный отбор может проводиться и на стрессовых средах при высокой дифференцирующей способности генотипа и типичности условий среды.

Поделиться:
Добавить комментарий