Введение
ГЛАВА 1. Классическое и молекулярно-генетическое изучение наследования устойчивости капусты к киле (возбудитель - plasmodiophora brassicae WOR.) Подглава
1.1. Общее введение в 23 1
1. P.brassicae Wo г.
1.1.1. Вредоносность и распространение килы в 23
.1.2. Симптомы болезни 24
1.3. Биологическая характеристика P.brassicae 24
1.4. Жизненный цикл патогена в 25
1.5. Защитная реакция растений в 27
расовая дифференциация 1.6. Взаимодействие растение-патоген,
1.1.7. Генетика и селекция на устойчивость к киле капустных культур. 29
1.1.7.1. Генетика и селекция на устойчивость к киле В.гара 29
1.1.7.2. Генетика и селекция на устойчивость к киле B.oleracea 36
1.1.7.3. Генетика и селекция на устойчивость к киле B.napus 39
1.1.7.4. Генетика и селекция на устойчивость к киле Raphanus генов l. и маркеров молекулярных подглава
1.2. Селекционная устойчивости к киле линий эффективность ценность brassica rapa картированных локусов в 43
1.2.1. Введение в 43
1.2.2. Материалы и методы в 45
1.2.2.1. Генетический анализ устойчивости в 45
1.2.2.3. Молекулярный анализ в 47
1.2.3. Результаты и обсуждение 49
1.2.3.1. Гибридологический анализ устойчивости к киле турнепса 49
1.2.3.2. Гибридологический анализ устойчивости к киле капусты
пекинской 52
1.2.3.3. Эффективность маркеров картированных локусов устойчивости
к киле на селекционных популяциях 54
1.2.4. Заключение в 56
1.3. Молекулярное маркирование и генетическое картирование нового локуса устойчивости к киле капусты пекинской brassica rapa L.
1.3.1. Введение в 58
1.3.2. Материалы и методы
1.3.2.1. Растительный материал для генетических исследований 59
1.3.2.2. Выделение ДНК из растений в 60
1.3.2.3. Условия полимеразной цепной реакции (ПЦР) в 60
1.3.2.4. Клонирование, секвенирование и анализ продуктов
амплификации ДНК 61
1.3.2.5. Создание молекулярного маркера гена устойчивости к киле... 61
1.3.2.7. Статистический анализ в 62
1.3.3. Результаты и обсуждение 62
1.3.3.2. Конвертация RAPD-маркера 394RAPD430 в SCAR-маркер 64
1.3.3.3. Картирование гена устойчивости в 66
1.3.3.4. Скрининг коллекции образцов капусты пекинской в 67
1.3.4. Заключение в 68
1.4. Библиографический список в 69
1.5. Приложения в 82
ГЛАВА 2. Селекция капусты (brassica oleracea l.) на устойчивость к киле с применением отдаленной гибридизации и in vitro технологии спасения зародышей (embryo rescue) в подглава
2.1. Общее введение в 89
2.1.1. Скрещиваемость видов Brassicaceae 90
2.1.2. Технологии спасения зародышей («embryo rescue») в 92
2.1.3. Соматическая гибридизация в 93
2.1.4.1. Производство стабильных искусственно синтезированных амфидиплоидов 94
2.2.1. Введение в 99
2.2.2. Материалы и методы
2.2.2.1. Растительный материал в 100
2.2.2.2. Посев и выращивание растений в 102
2.2.2.3. Гибридизация в 102
2.2.2.4. Оценка межвидового происхождения гибридов в 102
2.2.2.5. Определение числа хромосом в 102
2.2.2.6. Определение жизнеспособности пыльцы в 103
2.2.2.7. Оценка устойчивости к киле в 104
2.2.2.8. Получение гаплоидов и удвоенных гаплоидов в 104
2.2.2.9. Молекулярное генотипирование в 104
2.2.2.10. Статистический анализ 105
2.2.3. Результаты и обсуждение 105
2.2.3.1. Репо-брюквенный гибрид (B.rapa х B.napus, 2п = 29, ААС) 105
2.2.3.2. Рапс-репо-брюквенный гибрид ((B.napus) х (B.rapa х B.napus)) -РРБ 107
2.2.3.3. Fl-гибридное потомство (РРБ х B.oleracea) 108
2.2.3.4. Беккроссные поколения ВСІ - ВС2 108
2.2.3.5. Беккроссное поколение ВСЗ в 110
2.2.3.6. Беккроссное поколение ВС4 в 113
2.2.3.7. Беккроссное поколение ВС5 в 115 2.2.4. Заключение 119
ПОДГЛАВА 2.3. Интродукция доминантной моногенной устойчивости к киле из r.sativus l. в b.oleracea l 120
2.3.1. Введение в 120
2.3.2. Материалы и методы
2.3.2.1. Растительный материал в 121
2.3.2.2. Культура семяпочек и зародышей в 122
2.3.2.3. Удвоение числа хромосом в 123
2.3.3. Результаты и обсуждение 123
2.3.3.1. Схема передачи гена устойчивости к киле из дайкона в капусту белокочанную 123
2.3.3.2. Морфологические признаки и жизнеспособность пыльцы отдаленных гибридов 125
2.3.3.3. Удвоение числа хромосом в 127
2.3.3.4. Первое беккроссное поколение, ВСІ 127
2.3.3.5. Второе беккроссное поколение, ВС2 в 130
2.3.4. Заключение 131
2.4. Библиографический список в 132
2.5. Приложения в 145
ГЛАВА 3. Проведение исследований и усовершенствование технологии создания линий удвоенных гаплоидов brassica в культуре изолированных микроспор подглава
3.1. Общее введение в 152
3.1.1. Технологии производства удвоенных гаплоидов Brassica 152
3.1.2. Генотипическая зависимость эмбриогенной способности микроспор 154
3.1.3. Генетика эмбриогенной отзывчивости растений Brassica 156
3.1.4. Гибридизация как способ управления отзывчивостью генотипов к культуре микроспор 158
3.1.5. Влияние условий роста донорного растения на эмбриогенную
способность микроспор 158
3.1.6. Повышение эмбриогенной способности микроспор в 159
3.1.8.1. Оптимальная стадия развития эмбриоида в 161
3.1.8.2. Модификация питательных сред в 162
3.1.8.3. Снижение доступности влаги и питательных элементов 162
3.1.8.4. Стимулирующее воздействие на эмбриоиды в 163
3.1.9. Частота диплоидизации в 164
3.1.10. Укоренение и адаптация в 166
ПОДГЛАВА 3.2. Оптимизация элементов технологии культуры изолированных микроспор brassica: повышение эмбриогенной способности микроспор овощных и масличных культур b.rapa 167
3.2.1. Введение в 167
3.2.2. Материалы и методы
3.2.2.1. Растительный материал, условия роста и ухода в 168
3.2.2.2. Изоляция и культивирование микроспор в 170
3.2.2.3. Регенерация растений 171
3.2.2.4. Цитологический анализ в 172
3.2.3. Результаты и обсуждение 172
3.2.3.1. Влияние генотипа донорного растения на формирование и выход эмбриоидов в культуре изолированных микроспор B.rapa ssp 172
3.2.3.2. Стадия развития микроспор и их эмбриогенная способность в зависимости от длины бутона 175
3.2.3.3. Влияние активированного угля на выход эмбриоидов в культуре изолированных микроспор 175
3.2.3.4. Влияние условий подготовки донорных растений на число
микроспор и их эмбриогенную способность 178
3.2.4. Заключение 179
Подглава 3.3. Оптимизация элементов технологии культуры изолированных микроспор brassica: изучение и повышение частоты проращивания/регенерации эмбриоидов в.rap а 183
3.3.1. Введение в 183
3.3.2. Материалы и методы в
3.3.2.1. Растительный материал в 183
3.3.2.2. Условия роста и ухода за растениями в 184
3.3.2.3. Изоляция и культивирование микроспор в 184
3.3.2.4. Регенерация растений 184
3.3.2.5. Статистический анализ в 185
3.3.3. Результаты и обсуждение 185
3.3.3.1. Влияние температуры культивирования эмбриоидов in vitro на частоту регенерации 185
3.3.3.2. Влияние размера бутона на частоту регенерации при культивировании эмбриоидов in vitro 186
3.3.3.3. Влияние продолжительности культивирования эмбриоидов in vitro на частоту регенерации сеянцев 189
3.3.3.4. Влияние питательной среды на регенерационную способность эмбриоидов 191
3.3.3.5. Влияние плотности размещения эмбриоидов in vitro на регенерационную способность 192
3.3.3.6. Влияние генотипа донорного растения на регенерационную способность эмбриоидов 193
3.3.4. Заключение 194
ПОДГЛАВА 3.4. Связь уровня плоидности с числом хлоропластов замыкающих клеток устьиц диплоидных и амфидиплоидных видов brassica 196
3.4.1. Введение 196
3.4.2. Материалы и методы
3.4.2.1. Растительный материал и условия его выращивания 198
3.4.2.2. Оценка влияния температуры на ЧХЗКУ 199
3.4.2.3. Оценка влияния возраста растения на ЧХЗКУ 200
подсчет числа хлоропластов в
200
3.4.2.4. Цитологический анализ
замыкающих клетках устьиц
3.4.2.5. Цитологический анализ - подсчет числа хромосом 200
3.4.2.6. Статистический анализ данных 201
3.4.3. Результаты 201
3.4.3.1. Связь уровня плоидности с ЧХЗКУ у растений В.гара и B.napus 201
3.4.3.2. Связь уровня плоидности с ЧХЗКУ у растений B.oleracea 205
3.4.3.3. Влияние температуры и возраста растения на ЧХЗКУ 209
3.4.4. Заключение 210
3.5. Библиографический список 212
ГЛАВА 4. Проведение исследований и разработка схемы селекции fl-гибридов капустных культур (brassica) на основе технологии создания линий - удвоенных гаплоидов 225
4.1. Введение 225
4.2. Продолжительность и сроки подготовки донорных растений капусты пекинской и белокочанной для культуры изолированных микроспор в условиях открытого грунта и теплицы 228
4.2.1. Капуста пекинская (B.rapa ssp. pekinensis) 228
4.2.2. Капуста белокочанная {B.oleracea var. capitatd) 230
4.3. Продолжительность технологии культуры изолированных микроспор
капусты пекинской 231
4.4. Особенности роста и развития растений-регенерантов капусты пекинской при осенней высадке маточников донорных растений 231
4.5. Особенности роста и развития растений-регенерантов капусты пекинской при весеннем посеве донорных растений 232
4.6. Продолжительность технологии культуры изолированных микроспор капусты белокочанной 233
4.7. Особенности роста и развития растений-регенерантов капусты белокочанной при осенней высадке маточников 234
4.8. Схема селекции и семеноводства Fl-гибридов капустных культур на основе технологии создания линий - удвоенных гаплоидов 235
4.8.1. I этап - изучение исходного материала, отбор донорных растений 236
4.8.2. II этап - производство линий - удвоенных гаплоидов в культуре изолированных микроспор 237
4.8.3. III этап - размножение ЛУГ, оценка проявления самонесовместимости, гибридизация в системе топ-кросс и/или диаллельных скрещиваний, испытание 237
4.8.4. IV этап - поддержание и размножение родительских линий, производство семян коммерческого Fl-гибрида 238
4.9. Продолжительность селекционного процесса и последовательность технологических операций 238
4.9.1. Продолжительность селекционного процесса от посева исходного материала до реализации семян Fl-гибрида для двулетней культуры капусты белокочанной на основе самонесовместимости 238
4.9.2. Продолжительность селекционного процесса от посева исходного материала до реализации семян Fl-гибрида на двулетней культуре капусты белокочанной на основе цитоплазматической мужской стерильности 2 4.10. Результаты практической реализации схемы селекции Fl-гибридов капустных культур на основе технологии создания линий - удвоенных гаплоидов 240
4.11. Описание Fl-гибридов капусты пекинской и белокочанной 242
4.11.1. Капуста пекинская F1 Мохито в 242 4.11.2. Капуста пекинская F1 Бирюза в 242
4.11.3. Капуста пекинская F1 Маркет в 243
4.11.4. Капуста белокочанная F1 Краут в 2 4.12. Заключение в 244
4.13. Библиографический список в 246
ГЛАВА 5. Проведение исследований и разработка схемы селекции fl-гибридов лука репчатого (allium сера l.) на основе технологии создания линий - удвоенных гаплоидов 247
5.1. Введение в 247
5.1.1. Мужская стерильность 248
5.1.2. Гибридное семеноводство на основе мужской стерильности 249
5.1.3. Технология производства удвоенных гаплоидов лука (А.сера L.) гиногинезом 250
5.2. Материалы и методы 252
5.2.1. Растительный материал в 252
5.2.2. Подготовка донорных растений в 253
5.2.3. Сбор и стерилизация цветковых бутонов в 253
5.2.4. Условия культивирования in vitro в 254
5.2.5. Удвоения числа хромосом эмбриоидов в 254
5.2.6. Проращивание и адаптация в 254
5.2.7. Статистический анализ в 254
5.3. Результаты в 255
5.3.1. Реакция генотипа и влияние условий культивирования цветковых бутонов лука на частоту эмбриогенеза 255
5.3.2. Продолжительность периода сбора бутонов в 257
5.3.3. Период формирования эмбриоидов в культуре in vitro 258
5.3.4. Влияние образования каллуса на частоту эмбриогенеза 262
5.3.5. Влияние антимитотических агентов на жизнеспособность эмбриоидов лука в 263
5.4. Схема селекции и семеноводства fl-гибридов лука репчатого (а. сера l.) на основе создания линий удвоенных гаплоидов 265
5.4.1. Первый этап - оценка и отбор образцов из исходной коллекции265
5.4.4. Четвертый этап - оценка комбинационной способности ЛУГ... 268
5.4.5. Пятый этап - создание изогенной пары 268
5.4.6. Шестой этап - оценка комбинаци..нн...й .п...н...ти и вы...ние перспективных гибридных комбинаций ... 269
5.4.7. Седьмой этап - организация промышленного семеноводства и производство семян коммерческого Fl-гибрида 269
5.5. Заключение 269
5.6. Библиографический список 271
5.7. Приложения 274
глава 6. Проведение исследований и разработка схемы селекции fl-гибридов моркови столовой (daucus carota l.) на основе самонесовместимости с интеграцией методов культуры тканей 278
6.1. Введение 278
6.1.1. Мужская стерильность 278
6.1.2. Самонесовместимость 280
6.1.3. Инбредная депрессия 281
6.1.4. Культура тканей в селекции моркови 281
6.1.5. Недостатки селекции и гибридного семеноводства моркови на основе ЯЦМС 282
6.2. Материалы и методы 284
6.2.1. Получение удвоенных гаплоидов в культуре пыльников моркови 284
6.2.2. Микроклональное размножение моркови 286
6.3. Результаты 287
6.3.1. Влияние температурной предобработки на эффективность эмбриогенеза в культуре пыльников моркови столовой (Daucus carota L.) 287
6.3.2. Изучение и оптимизация технологии микроклонального размножения in vitro самонесовместимых линий - удвоенных гаплоидов моркови 290
6.3.3. Генетико-селекционная схема создания fl-гибридов моркови с использованием самонесовместимости на основе интеграции классических и биотехнологических методов селекции 296
6.4. Заключение 299
6.5. Библиографический список 302
ГЛАВА 7. Подходы интегрирования и комбинирования в построении генетических карт на основе молекулярного генотипирования трех популяций линии - удвоенных гаплоидов 305
7.1. Введение 305
7.2. Материалы и методы 309
7.2.1. Растительный материал 309
7.2.2. Молекулярные анализы 309
7.2.3. Построение генетической карты 312
7.3. Результаты и обсуждение 313
7.3.1. Анализ сцепления и построение генетических карт 313
7.3.2. Маркеры с отклоняющимся расщеплением 319
7.3.3. Пропущенные данные молекулярного генотипирования 320
7.4. Заключение 321
7.5. Библиографический список 322
7.6. Приложения 327
Заключение
