Комплексный подход ускоренной селекции F1-гибридов ярового рапса на основе ЦМС

Создание гетерозисных F1-гибридов ярового рапса является наиболее эффективным подходом к решению проблемы повышения продуктивности рапса, также обеспечивает более эффективный возврат средств в селекцию. Ускоренное создание гетерозисных гибридов обеспечивается комплексом современных биотехнологических и молекулярно-генетических методов. Для осуществления контроля гибридизации при промышленном производстве семян F1-гибридов и дополнительной защиты авторских прав селекционера используют цитоплазматическую мужскую стерильность (ЦМС). Быстро определить тип ЦМС, выделить линии – восстановители и закрепители стерильности – позволяют молекулярно-генетические маркеры. В комбинации с производством удвоенных гаплоидов и использованием защищенного грунта для создания материнских линий интенсивность и скорость селекционного процесса можно увеличить в 2–3 раза.

В данной работе мы провели генотипирование образцов ярового рапса зарубежной селекции с использованием молекулярно-генетического маркера ORF138 на тип цитоплазмы Ogura и разделили коллекцию на две группы по наличию и отсутствию маркера. Фертильные линии удвоенных гаплоидов (ЛУГ), произведенные из образца с цитоплазмой Ogura, определили для использования в качестве восстановители фертильности, а ЛУГ из образца с иной цитоплазмой – в качестве закрепителя стерильности для создания материнских мужски стерильных линий на основе ЦМС Ogura.

Линии удвоенных гаплоидов оценили в полевом испытании по основным хозяйственно-ценным признакам, 30 отцовских линий восстановителей и 4 ранее созданных мужских стерильных линий были вовлечены в гибридизацию для создания гибридов и оценки комбинационная способности линий. В результате по комплексу признаков и свойств были выделено 3 фертильные линии Дж30, Дж26, Дж24 и Ки1мс для селекции гетерозисных гибридов на основе ЦМС Ogura и 5 перспективных гибридных комбинаций для станционного испытания.

1. Анисимова И.Н., Дубовская А.Г. Системы ЦМС у рапса и их использование в селекции отечественных гибридов // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. – 2020. – Т. 181, № 3. – С. 171–180. – DOI: 10.30901/2227-8834-2020-3-171-180.

2. Бочкарева Э.Б., Горлова Л.А., Сердюк В.В., Стрельников Е.А. Селекционная ценность дигаплоидных линий рапса ярового (Brassica napus L.) // Масличные культуры. – 2019. – № 4 (180). – С. 18–22. – DOI: 10.25230/2412-608X-2019-4-180-18-22.

3. Вишнякова А.В., Александрова А.А., Монахос С.Г. Факторы прямого прорастания микроспорогенных эмбриоидов Brassica Napus L // Известия ТСХА. – 2022. – № 6. – С. 43–53. – DOI: 10.26897/0021-342X-2022-6-43-53. – EDN BIFBSL.

4. Гончаров С.В., Долгих Л.А. Переформатирование рынка семян рапса в СНГ за последние 30 лет // Актуальные проблемы агрономии современной россии и пути их решения. – 2018. – С. 113–120.

5. Гончаров С.В., Горлова Л.А. Масличные культуры: новые вызовы и тенденции их развития // Масличные культуры. – 2018. – № 2 (174). – С. 96–100. – DOI: 10.25230/2412-608Х-2018-2-174-96-100.

6. Головачев В.И. Методика сортоиспытания сельскохозяйственных культур. – Москва: Калининская областная типография управления издательств типографии и книжной торговли Калининского облисполкома, 1983. – 184 с.

7. Горлова Л.А., Бочкарева Э.Б., Стрельников Е.А., Сердюк В.В. Использование классических и современных методов в селекции рапса (Brassica napus) во ВНИИМК // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. – 2020. – Т. 180, № 4. – С. 126–131. – DOI: 10.30901/2227-8834-2019-4-126-131.

8. Домблидес Е.А., Домблидес А.С., Заячковская Т.В., Бондарева Л.Л. Определение типа цитоплазмы у растений семейства Капустные (Brassicaceae Burnett) с помощью ДНК маркеров // Вавиловский журнал генетики и селекции. – 2015. – Т. 19, № 5. – С. 529–537. https://doi.org/10.18699/VJ15.069.

9. Карпачев В.В., Пастухов И.О. Оценка комбинационной способности андроклинных линий ярового рапса в диаллельных скрещиваниях // Масличные культуры. – 2017. – № 1 (169). – С. 40–42.

10. РАСРАПС: Ассоциация производителей и переработчиков рапса. – URL: https://rosraps.ru/ru/ (дата обращения: 12.10.2023).

11. Савченко В.К. Многоцелевой метод количественной оценки комбинационной способности в селекции на гетерозис // Генетика. – 1978. – Т. 5. – С. 793.

12. Brandt S.A., Malhi S.S., Ulrich D., Lafond G.P., Kutcher H.R., Johnston A.M. Seeding rate, fertilizer level and disease management effects on hybrid versus open pollinated canola (Brassica napus L.) // Canadian Journal of Plant Science. – 2007. – Т. 87, № 2. – С. 255–266. – DOI: 10.4141/P05-223.

13. Corral-Martínez P., Camacho-Fernandez C., Mir R., Seguı J.M. Simarro Doubled haploid production in high-and low-response genotypes of rapeseed (Brassica napus) through isolated microspore culture // Doubled haploid technology. – Humana: New York, NY, 2021. – С. 129–144.

14. Grelon M., Budar F., Bonhomme S., Pelletier G. Ogura cytoplasmic male-sterility (CMS)-associated orf138 is translated into a mitochondrial membrane polypeptide in male-sterile Brassica cybrids // Molecular and General Genetics MGG. – 1994. – Т. 243. – С. 540–547.

15. Murray M.G., Thompson W.F. Rapid isolation of high molecular weight plant DNA / M.G. Murray, W.F. Thompson // Nucleic acids research. – 1980. – Т. 8, № 19. – С. 4321–4326.

16. Singh S., Bhatia R., Kumar R., Behera T.K., Kumari K., Pramanik A., Ghemeray H., Sharma K., Bhattacharya R.C., Dey S.S. Elucidating mitochondrial DNA markers of Ogura-based CMS lines in Indian cauliflowers (Brassica oleracea var. botrytis L.) and their floral abnormalities due to diversity in cytonuclear interactions // Frontiers in Plant Science. – 2021. – Т. 12. – С. 631489. – DOI: 10.3389/fpls.2021.631489.

17. Rahman M., de Jiménez M.M. Behind the scenes of microspore-based double haploid development in Brassica napus: A review // J. Plant Sci. Mol. Breed. – 2016. – Т. 5, № 1. – DOI: 10.7243/2050-2389-5-1.

18. Wolko J., Dobrzycka A., Bocianowski J., Bartkowiak-Broda I. Estimation of heterosis for yield-related traits for single cross and three-way cross hybrids of oilseed rape (Brassica napus L.) // Euphytica. – 2019. – Т. 215, № 10. – С. 156. – DOI: 10.1007/s10681-019-2482-6.

19. Xing N., Fan C., Zhou Y. Parental selection of hybrid breeding based on maternal and paternal inheritance of traits in rapeseed (Brassica napus L.) // PLoS One. – 2014. – Т. 9, № 7. – С. e103165. – DOI: 10.1371/journal.pone.0103165.