Спадкові зміни за дії азиду натрію у пшениці озимої

Abstract

Хімічний мутагенез є перспективним напрямом сучасної селекції рослин завдяки високій специфічності взаємодії з генотипом та здатності до сайт-специфічного впливу на оригі- нальну, нативну ДНК рослинного організму. Насіння 2 сортів пшениці озимої Співанка та Алтіго обробляли розчином хімічного мутагену АН у концентраціях 0,01, 0,025, 0,05, 0,1%. Для кожної обробки були використані 1000 зерен пшениці озимої. Експозиція дії мутагену становила 18 годин. У поколіннях M2–M3 мутації були ідентифіковані шляхом візуальної оцінки та біометричного аналізу структури врожайності. Всього досліджено 4400 родин у другому поколінні. Мутагенна дія була значущою для дисперсії зміни концентрації мута- гену та для взаємодії генотип-мутаген, генотипів. При попарному порівнянні суттєво відрізнялися сорти Співанка та Алтіго, причому Співанка була менш чутливої до дії АН. В спектрі було отримано всього 37 змінених ознак по 6 групах мінливості. Можна досто- вірно передбачити для даного мутагену на даному матеріалі високу кількість (в порівнянні) високостеблових та напівкарликових мутантів, ранньостиглих форм. Негативним явищем є висока ймовірність та регулярність форм з дрібним, веретеноподібним колосом, спель- тоїдів, високостеблових. Досліджуваний хімічний супермутаген продемонстрував високий загальний рівень мутаційної мінливості та надзвичайно високу активність щодо індукції нових форм за всіма основними господарсько-біологічними ознаками рослин озимої пшениці. Водночас найбільш специфічною та характерною для нього є дія, спрямована на модифіка- цію висоти рослин, що суттєво вирізняє цей агент серед інших подібних хімічних мутагенів. Особливий інтерес представляють форми зі зменшеною висотою, переважно напівкарли- кові, а також ранньостиглі мутанти, отримані в результаті застосування цього агенту. За результатами дослідження встановлено, що для досягнення оптимального мутагенного ефекту на використаному вихідному матеріалі доцільними є помірні концентрації азиду натрію (АН) у межах 0,025–0,05 %. При підвищенні концентрації до 0,1 % спостерігаються переважно негативні ефекти, що робить її недоцільною для селекційної практики. Щодо сортової специфічності дії агента, сорт Співанка можна визнати середнім за чутливістю, тоді як сорт Алтіго демонструє вищу перспективність для подальшого використання з цим мутагеном, що підтверджується також попередніми дослідженнями. Наступними ета- пами дослідження є поглиблений аналіз отриманих мутантних форм за біохімічними показ- никами, зокрема за вмістом і якістю білка та клейковини в зерні.

Chemical mutagenesis is a promising direction of modern plant breeding due to the high specificity of interaction with the genotype and the ability to site-specific influence on the original, native DNA of the plant organism. Seeds of 2 winter wheat varieties Spivanka and Altigo were treated with a solution of the chemical mutagen SA in concentrations of 0.01, 0.025, 0.05, 0.1%. 1000 winter wheat grains were used for each treatment. Exposure to the mutagen effect was 18 hours. In generations M2–M3, mutations were identified by visual assessment and biometric analysis of the yield structure. A total of 4400 families in the second generation were studied. The mutagenic effect was significant for the variance of the change in the mutagen concentration and for the genotype-mutagen interaction, genotypes. In pairwise comparison, the varieties Spivanka and Altigo differed significantly, with Spivanka being less sensitive to the effect of SA. In the spectrum, a total of 37 changed traits were obtained in 6 groups of variability. It is possible to reliably predict for this mutagen on this material a high number (in comparison) of tall-stemmed and semi-dwarf mutants, early-ripening forms. A negative phenomenon is the high probability and regularity of forms with a small, spindle-shaped ear, speltoids, tall-stemmed. The studied chemical supermutagen demonstrated a high overall level of mutational variability and extremely high activity in inducing new forms for all the main economic and biological traits of winter wheat plants. At the same time, the most specific and characteristic for it is the action aimed at modifying the height of plants, which significantly distinguishes this agent among other similar chemical mutagens. Of particular interest are forms with reduced height, mainly semi-dwarf, as well as early-ripening mutants obtained as a result of the use of this agent. According to the results of the study, it was found that to achieve the optimal mutagenic effect on the used starting material, moderate concentrations of sodium azide (SA) within the range of 0.025–0.05% are appropriate. When the concentration is increased to 0.1%, mainly negative effects are observed, which makes it impractical for breeding practice. Regarding the varietal specificity of the agent's action, the variety Spivanka can be considered average in sensitivity, while the variety Altigo demonstrates higher prospects for further use with this mutagen, which is also confirmed by previous studies. The next stages of the study are an in-depth analysis of the obtained mutant forms by biochemical indicators, in particular by the content and quality of protein and gluten in the grain.