Ефективність способів індукування і використання мутацій в селекції ярого ячменю

Размещено на http://www.allbest.ru/

Інститут зернового господарства УААН

УДК 631.528:633.16

автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора сільськогосподарських наук

ефективність способів індукування і використання мутацій в селекції ярого ячменю

06.01.05 - селекція і насінництво

козаченко михайло романович

Дніпропетровськ - 2001

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті рослинництва ім. В. Я. Юрєва УААН (м. Харків) у 1969-1999 рр.

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор Константінов Станіслав Іванович, Інститут рослинництва ім. В. Я. Юрєва УААН, головний науковий співробітник лабораторії селекції проса

доктор сільськогосподарських наук, професор Алексєєва Олена Семенівна, Подільська державна науково-технічна академія, завідувач кафедри рослинництва і селекції

доктор сільськогосподарських наук, професор, лауреат Державної премії України Шелепов Володимир Васильович, Миронівський інститут пшениці ім. В.М. Ремесла УААН, завідувач лабораторії селекції інтенсивних сортів озимої пшениці

Провідна організація: Інститут землеробства УААН, відділ селекції круп`яних культур, смт. Чабани, Києво-Святошинського р-ну, Київської обл.

Захист відбудеться 2001 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої ученої ради Д 08.353.01 в Інституті зернового господарства УААН, 49027, м. Дніпропетровськ, вул. Дзержинського, 14;

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту зернового господарства УААН за адресою: 49027, м. Дніпропетровськ, вул. Дзержинського, 14.

Автореферат розіслано “______” травня 2001 р.

Вчений секретар

спеціалізованої ученої ради Мусатов А.Г.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

мутабільність мутагенез селекція радіаційний

Ячмінь - цінна зернова культура різностороннього використання, що за посівними площами посідає четверте місце в світі і друге в Україні. Потреба в кормовому і пивоварному зерні ячменю суттєво перевищує його виробництво. Проблема неухильного збільшення виробництва зерна ячменю полягає в подальшому підвищенні рівня урожайності цієї важливої кормової, круп'яної та пивоварної культури.

Успіх у вирішенні цієї задачі значною мірою залежить від створення високопродуктивних сортів ярого ячменю.

Останнє ставить перед селекцією все нові завдання щодо вдосконалення існуючих генетичних методів створення селекційного матеріалу. Сучасний і майбутній прогрес селекції ячменю значною мірою залежить від розвитку на новому методичному рівні класичних її методів: гібридизації і експериментального мутагенезу.

У зв'язку з цим важливими є дослідження, направлені на розробку способів підвищення ефективності індукування і використання мутаційної мінливості в селекції різними методами та створення нових практично цінних сортів ярого ячменю.

Актуальність теми. Для успішного вирішення завдань у створенні нових сортів ячменю необхідно постійно розвивати методи селекції, зокрема метод експериментального мутагенезу. Дослідження з цього питання віднесено в державних НТП до найбільш актуальних фундаментальних теоретичних основ селекції.

Серед відомих мутагенів найбільш ефективними є хімічні супермутагени та іонізуюча радіація, проте і їх можливості обмежені. Тому дослідження з мутаційної селекції в світі направлено на підвищення частоти і розширення спектра мутацій шляхом розробки методів контролювання мутаційним процесом при його модифікації різними факторами.

З нашої точки зору актуальними є дослідження нових закономірностей в індукуванні мутаційної мінливості та її реалізації в спадкових ознаках на організменому рівні ячменю, критеріїв визначення мутабільності, оптимальних варіантів мутагенної дії в нестабільних погодних умовах Східного Лісостепу України, а також можливостей контролювати мутаційний процес.

У цьому відношенні актуальними є дослідження можливостей і розробка способів підвищення ефективності і прискорення використання мутацій, закономірностей поєднання мутаційної мінливості з комбінаційною, а також вірогідності одержання і генетико-селекційного застосування мутацій з новими ознаками.

Розробка вказаних актуальних проблем експериментального мутагенезу спрямована, перш за все, на підвищення ефективності цього методу та його використання в мутаційній селекції і дозволяє науково обґрунтувати технологію мутаційно-селекційного процесу та забезпечити більшу результативність створення нових сортів ярого ячменю.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Наукові дослідження виконано автором особисто у відділі селекції і генетики ячменю Інституту рослинництва імені В. Я. Юрўєва (ІР) у 1969-1999 рр. у відповідності з державною тематикою: 17 х.51.151 г (1969-1970 рр.); 0.51.176і/1б (№ держ-реєстрації 72004629) і КОЦ РЕВ (Координаційний центр РЕВ) 1.3 (1971-1975 рр.); 09.03: 03.2, 03.3, 03.4 (№ держреєстрації 76028196) і КОЦ РЕВ 1.3 (1976-1980 рр.); 051.104.02.02. НІ і 9.02, 9.03 (№ держреєстрації 01829004300) і КОЦ РЕВ 1.3 (1981-1985 рр.); 01.05.Н4: 0.СХ.03.02.Н1.Н1б (№ держреєстрації 01870003598) і КОЦ РЕВ 1.3: 1.3.1, 1.3.2, 1.3.3 (1986-1990 рр.); 2.05.Н1. ОКП - 049717 (№ держреєстрації ІА 01003885Р) - 1991-1995 рр.; 1.07. КП - 00497176 (№ держреєстрації 0197U012423) - 1996-2000 рр. “Закономірності збільшення індукованої мутаційної мінливості та прискорення її використання в генетичній системі гомо- і гетерозиготних форм з метою створення принципово нового вихідного матеріалу і високопродуктивних сортів ярого ячменю нового покоління”.

Мета і задачі дослідження. Основна мета досліджень - на основі розробки, вдосконалення, розвитку і використання різних способів вирішення практичних проблем індукування і використання мутацій підвищити ефективність методу експериментального мутагенезу і мутаційно-селекційного процесу та створити практично цінні сорти ярого ячменю.

Для досягнення зазначеної мети було поставлено такі основні завдання:

встановлення характеру реалізації мутацій для визначення ефективності критеріїв індукованої мутабільності;

встановлення характеру і ролі специфічності мутагенів і генотипів в мутаційній селекції;

розробка і вдосконалення способів підвищення ефективності методів хімічного і радіаційного мутагенезу;

встановлення ефективності поєднання методів експериментального мутагенезу і гібридизації;

одержання мутацій з селекційно цінними і рідкісними ознаками ярого ячменю;

визначення ефективності і практичне застосування різних методів селекційного використання мутаційної мінливості;

створення нових мутантних і мутантно-гібридних сортів ярого ячменю.

Об'єкт дослідження: мутаційно-селекційний процес у ярого ячменю.

Предмет дослідження: способи індукування і використання мутацій в селекції ярого ячменю.

Методи дослідження: ефективність варіантів мутагенезу визначали за частотою мутацій М₂ на 100 потомств рослин М₁, сімей М₂, рослин М₂; розробку способів мутагенезу проведено методом поєднання дії на насіння різних модифікаторів і мутагенів, зокрема при вакуум-інфільтрації; ефективність використання мутацій в селекції визначали методами прямого індукування їх, повторного мутагенезу, поєднанням методів мутагенезу та гібридизації -- усе на основі модифікації мутаційного процесу; генетичну природу мутацій визначали методом аналізу потомств; селекційне вивчення проведено за методикою сортовипробування; достовірність одержаних результатів визначали методом дисперсійного аналізу якісних і кількісних ознак.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що вперше в умовах східного Лісостепу на ярому ячмені установлено особливості індукування селекційно цінних мутацій в залежності від взаємодії відносної специфічності різних мутагенів та генотипу сортів і мутантів інтенсивного типу; вперше установлено ефективність методу передмутагенної вакуум-інфільтрації хімічних модифікаторів в насіння; вперше виявлено високу модифікуючу ефективність нових хімічних модифікаторів леворин, ністатин, кармін, фуксин основний, аурамін та розроблено винахід із застосування цитологічних барвників і розширено його використання способами одночасної вакуум-інфільтрації модифікатору і мутагену та послідовної дії модифікатору, радіації і хімічного мутагену; вдосконалено використання модифікаторів левоміцетин, гетероауксин, параамінобензойна кислота методом передмутагенної вакуум-інфільтрації; розвинуто спосіб передмутагенної модифікаційної дії червоного лазерного випромінювання 632,8 нм; установлено ефективність комплексу методів використання мутаційної мінливості при застосуванні модифікаційно-мутагенних способів прямого та повторного мутагенезу на гомо- і гетерозиготних генотипах; науково обґрунтовано мутаційно-комбінаційну технологію поєднання методів мутагенезу і гібридизації в одному селекційному процесі на основі взаємодії трьох факторів (модифікатору, мутагену і гетерозиготного генотипу); установлено ефективність цих розроблених способів підвищення ефективності мутаційної селекції для створення вихідного матеріалу з новими селекційними ознаками і нових практично цінних сортів ярого ячменю.

Практичне значення одержаних результатів полягає у розробці нових способів підвищення у 2-4,45 разів ефективності експериментального мутагенезу та прискорення на 4-5 років використання мутаційної мінливості в селекційному процесі, які згідно актів впроваджено селекціонерами в селекції ячменю, проса, сої, квасолі; у створенні оригінальних мутацій ярого ячменю як цінного вихідного матеріалу з новими селекційними ознаками, які передано різним селекційним установам, де вони згідно актів впроваджені в селекційний процес; у створенні на основі розроблених способів 16 нових сортів ярого ячменю, 5 з яких було занесене в реєстр сортів рослин України (Екзотик, Джерело, Бадьорий, Гама, Фенікс) і 2 в Російській Федерації (Харківський 84, Харківський 99) і впроваджено в сільськогосподарське виробництво, що завдяки високому рівню врожайності і високій якості забезпечить збільшення виробництва зерна кормового та пивоварного ячменю.

Особистий внесок здобувача. Особиста участь дисертанта в розробці положень, що виносяться на захист, полягає в методичному плануванні та проведенні польових і лабораторних експериментів, аналізі і узагальненні літератури і результатів досліджень. Особистий внесок дисертанта в наукових працях, надрукованих у співавторстві, складає 50-80 % і включає виконання експериментальних досліджень, одержання і оцінку вихідних форм, аналіз і узагальнення результатів експериментів. Авторство в створених практично цінних сортах ярого ячменю складає 30-50 %. В публікаціях з дослідження мейотичних мутантів особистий внесок автора полягає в індукуванні мутантів та генетичному аналізі їх. Автором проведено аналіз хімічних показників зерна, які визначені у відділі якості зерна.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень доповідалися всього на 54-х наукових форумах:

6 з'їздах - 3-х (II-IV) з'їздах УТГіС ім. М. І. Вавилова (Київ -1971, Київ-1976, Одеса-1981); 3-х (III-V) з'їздах ВТГіС ім. М. І. Вавилова (Ленінград - 1977, Кишинів -1982, Москва - 1987);

31 конференції - з експериментального мутагенезу (Чернігів, 1989); з сільськогосподарської радіології (Обнінськ, Калужської обл., 1979, 1984, 1990); з використання ізотопів і іонізуючих випромінювань (Кишинів, 1970); з використання радіаційної техніки (Кишинів, 1972); “Використання біофізичних методів в генетико-селекційному експерименті” (Кишинів, 1977); “Адаптація і рекомбіногенез в культурних рослин” (Кишинів, 1979); з прикладної радіобіології (Кишинів, 1981); “Використання фізичного і хімічного мутагенезу” (Кишинів, 1987); “Використання НВЧ-випромінювань.” (Кишинів, 1991); 20-ти конференціях з хімічного мутагенезу (Москва, 1971, 1973-1979, 1981-1992);

7 симпозіумах - “Проблеми специфічності і контролювання мутагенезу” (Москва - Шебанцево, 1980); з сільськогосподарської радіобіології (Кишинів, 1976); з молекулярної і прикладної біофізики (Кишинів, 1977); 4-х міжнародних наукових симпозіумах з мутагенезу КОЦ РЕВ (Радзікув в ПНР -1975, Одеса - 1977, Сегед у ВНР - 1986, Бойнічки в ЧССР - 1988);

7 нарадах - з генетичних і методичних аспектів селекції (Дніпропетровськ, 1980); з експериментального мутагенезу (Умань, Черкаської обл., 1985); “Селекція рослин і радіаційний мутагенез” (Москва, 1978); “Досягнення радіаційної селекції” (Москва, 1981); “Фізичні фактори мутагенезу в селекції” (Москва - Шебанцево, 1983); “Вплив екологічних факторів на генетичні процеси в опромінюваних популяціях” (Сиктивкар, 1985); “Радіаційна генетика - селекції” (Москва, 1986);

3 семінарах - селекціонерів (Київ, 1975); “Мутагенез сільськогосподарських рослин” (Дніпропетровськ, 1989); “Методичні питання мутаційної селекції рослин” (Москва, 1980).

Результати досліджень демонструвалися на ВДНГ СРСР і України і нагороджені у 1987 р. ювілейною пам'ятною медаллю до 100-річчя з дня народження М. І. Вавилова та у 1991 р. срібною медаллю ВДНГ СРСР.

Публікації. За результатами досліджень опубліковано 104 наукові праці: 1 брошура, 39 статей в наукових виданнях, 8 авторських свідоцтв, 44 тези наукових з`їздів УТГіС і ВТГіС ім. М. І. Вавилова, Міжнародного Ботанічного Конгресу, конференцій, симпозіумів і нарад, 10 методичних рекомендацій і посібників, 2 звіти КОЦ РЕВ (Одеса, ВСГІ).

Структура та обсяг роботи. Дисертація містить вступ, 7 розділів, висновки, практичні рекомендації, список використаних джерел, додатки. Робота викладена на 466 сторінках і містить 67 таблиць, 49 рисунків, 32 додатки, список 1330 використаних літературних джерел (з них 401 з країн дальнього зарубіжжя і 116 наукових праць автора дисертації) на 295 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Огляд літератури. В розділі зроблено аналіз стану досліджень з таких питань:

відкриття, розвиток і сучасний стан вивчення закономірностей мутагенезу та генетичних методів селекції;

проблеми контролювання експериментальним мутагенезом;

радіочутливість і її об'єктивні показники в гетерозиготних та константних генотипах;

генетико-селекційне значення і задачі експериментального мутагенезу.

На основі аналізу основних етапів розвитку наукових рішень показано необхідність проведення досліджень з ефективності способів індукування і використання мутацій в селекції ярого ячменю.

умови, матеріал і методи досліджень. Дослідження виконано в 1969-1999 рр. у відділі селекції і генетики ячменю Інституту рослинництва ім. В. Я. Юрўєва і на полях наукових сівозмін дослідного господарства “Елітне”, ґрунти яких є звичайні середньогумусні і потужні малогумусні чорноземи.

Погодні умови в Східному Лісостепу України відзначаються великою нестабільністю за кількістю опадів і величиною температур як в окремі роки, так і на протязі всього періоду вегетації.

Дослідження проведено на ярому ячмені - облігатному самозапилюючому диплоїдному виді Hordeum vulgare L. sensu lato.

Вихідний матеріал: сорти, мутанти, лінії, прості та діалельні (повні, прямі, топкросні) гібриди (насіння I та II покоління).

Методи досліджень: експериментальний мутагенез, гібридизація та їх поєднання.

Мутагенній і модифікуючій дії піддавали повітряно-сухе насіння.

Фізичні мутагени: іонізуючі випромінювання радіоактивних ізотопів ⁶⁰Со (50, 100, 150, 200 Гр (Грей) при 5-6 і 12 Гр/хв в ІФХ, Київ) та ¹³⁷Cs (30, 50, 100, 150, 200 Гр при 3,51-4,48 Гр/хв в Інституті загальної генетики, Москва).

Хімічні мутагени (18 годин замочування): нітрозометилсечовина (НМС - 0,003; 0,005; 0,006; 0,01; 0,012; 0,0125; 0,025 %); нітрозоетилсечовина (НЕС - 0,01; 0,012, 0,0125; 0,02; 0,025; 0,03; 0,04; 0,05 %); етиленімін (ЕI - 0,003; 0,006; 0,01; 0,0125 %); диметилсульфат (ДМС - 0,02; 0,03; 0,04 %); діетилсульфат (ДЕС - 0,05; 0,15 %); етилметансульфонат (ЕМС - 0,04 %); 1,4-біс-діазоацетилбутан (ДАБ - 0,05; 0,1; 0,2 %);етиленоксид (ЕО - 0,015; 0,02; 0,025; 0,03; 0,05; 0,1 %) з 1969 р.

Модифікатори вводили в насіння методами вакуум-інфільтрації (всі операції тривали 1 годину) або замочуванням (18 годин) до чи після дії мутагену або в одному розчині під час дії хімічного мутагену: 1) фізичний модифікатор - неіонізуюче лазерне випромінювання видимого червоного спектра (КОБО-1, 632,8 нм, 0,02 мВт/см², 30-60 хв., розсіяний пучок, в Кишинівському СГІ, 1976 р.); 2) хімічний модифікатор стрептоміцин (7, 14, 21 тис. Од./мл) в Інституті фізіології рослин (ІФР, Київ, 1973 р.); 3) цистеїн (0,01 М) в ІФР (Київ, 1973 р.); 4) цистеамін (0,007, 0,01 і 0,02 М, 0,5 і 1 г/л) в ІФР (Київ, 1973 р.); 5) левоміцетин (7,4, 10 і 15 % ) в ІФР (Київ, 1973 р.); 6) левоміцетин (0,025; 0,05; 0,1; 0,8; 1; 2,5; 5 %) в 1979 і 1984 рр. - тут і далі в себе (ІР, Харків); 7) леворин (5, 10 і 20 тис. Од./мл, 1979 і 1984 рр.); 8) ністатин (1, 5 і 10 тис. Од./мл, 1979 і 1984 рр.) 9) гетероауксин (0,001; 0,005 і 0,05 %, 1976, 1977, 1981 рр.); 10) параамінобензойна кислота (ПАБК, 0,001; 0,005; 0,025; 0,05; 0,25; 0,5 %, 1984, 1985 рр.); 11) нікотинамідаденіндинуклеотид (НАД, 0,005; 0,01; 0,025; 0,05; 0,2 %, 1986 р.); 12) РНК дріжджів хімічно чиста (0,1 %), аспарагінова кислота (0,03 %), лізин моногідрохлорид (0,02 %) в 1980 р.; 13) аналгін (0,8 і 1,5 % ), лимонна кислота (0,01 і 0,1), настої звіробою, евкаліпту, цмину в 1980; 14) кармін (0,1; 0,12; 0,6 і 1 %) в 1980, 1981, 1984-1998 рр.; 15) фуксин основний (0,1; 0,5; 1; 1,5 і 5 % ) в 1980-1984 рр.; 16) аурамін (0,01; 0,1; 1 і 5 %) окремо (1980, 1981, 1984 рр.) чи одночасно з НЕС (1988, 1989 рр.).

Поєднання прямого чи зворотного порядку дії фізичного (випромінювання ¹³⁷Cs в дозі 30, 50, 70, 100, 150, 200 Гр при 3,51-4,48 Гр/хв.) і хімічного мутагену НЕС (0,01; 0,02; 0,03 і 0,04 %) чи ЕI (0,003; 0,006 і 0,01 %) на повітряно-сухе насіння на фоні передмутагенної вакуум-інфільтрації карміну (0,6 %) проведено в 5-ти дослідах в 1986-1994 рр.

Визначення частоти мутацій (лише спадкових змін М₂) проведено такими методами: за % мутантних рослин М₂, % мутантних сімей М₂ - потомств колосів , % мутантних потомств рослин М₁, а також за кількістю випадків мутацій на 100 сімей М₂ та випадків мутацій на 100 потомств рослин М₁.

Генетичну природу мутацій вивчали за спадковістю мутантних ознак в М₃ і в F₂ гібридів.

Біохімічний склад зерна визначено у відділі якості зерна методом К'єльдаля. Для виявлення мікромутантів оцінювали лінії рослин в ряді поколінь.

Частоту мутацій статистично оброблено дисперсійним аналізом 1-2-3-факторних нерівномірних комплексів для якісних ознак.

Методи використання мутацій: добір, пряме індукування і оцінки, мутагенна обробка мутантів, гібридизація і її поєднання з мутагенезом. Оцінку ефективності цих методів проведено при вивченні ліній на різних етапах селекційного процесу: в селекційних розсадниках - в М₃ (метровий рядок з міжряддями 15-20 см) і М₄ (6 двохметрових рядків), контрольному розсаднику - в М₅ (7 восьмиметрових рядків з міжряддями 15 см), конкурсному сортовипробуванні - в М₆ - М₈ (7 чотирнадцятиметрових рядків з міжряддями 15 см при 4-х повтореннях). Методика оцінок загальноприйнята для сортовипробування. Математичну обробку даних сортовипробування проведено дисперсійним аналізом однофакторних дослідів для кількісних ознак з повтореннями.

Особливості реалізації мутацій в сім`ях м₂ потомств рослин М₁ і ефективність методів визначення частоти мутацій. На організменному рівні при виникненні і неоднаковому вищипленні (в сім'ях від 6:0 до 1:19) та проявленні в одній, кількох (2,63-15 % в радіаційному, 4-36,36 % в хімічному мутагенезі) чи усіх (2,63-18,18 %) сімўях М₂ (потомствах колосів М₁) і виникненні різнотипних (1,39-20,75 % у генотипів чи 1,45-15,38 % в сім'ях) чи однотипних мутацій в різних сім'ях потомств рослин М₁ перевагу слід надавати методам визначення частоти всіх випадків фенотипово різних мутацій М₂ з розрахунку як на 100 потомств рослин М₁, так і на 100 сімей М₂ чи на 100 рослин М₂ (останній метод найбільш простий).

Оптимальні варіанти індукованого мутагенезу при взаємодії відносної мутагенної специфічності іонізуючої радіації і хімічних мутагенів та інтенсивних генотипів ячменю в умовах східного лісостепу України. Дослідження багатьох авторів привели до протилежних результатів та рекомендацій щодо ефективності використання різних мутагенів та їх доз.

В 7-ми дослідах в нестабільних умовах Східного Лісостепу України в 1969-1980 рр. установлено оптимальні дози мутагенів (для індукування високої частоти різноманітних мутацій - 0,006-0,0125 % НМС, 0,01-0,05 % НЕС, 0,006-0,0125 % ЕІ, 0,4 % ЕМС; більш стійких проти вилягання - 100-200 Гр при 6 Гр/хв. і 50-100 Гр при 12 Гр/хв. ⁶⁰Co, 100 Гр ¹³⁷Cs при 4,48 Гр/хв.; з невеликими змінами - 0,0125-0,05 НДМС, 0,02-0,04 % ДМС, 0,05-0,15 ДЕС, 0,2 % ДАБ, 0,1 % ЕО) і можливості одержання певних рівнів і спектрів мутації в залежності як від мутагенного варіанту (з різницею в 3-10 разів) і генотипу ячменю (лише в 1,4-3,5 разів), так і від їх взаємодії, що дало можливість створити районований в 1988 р. мутантний сорт Харківський 84.

Способи підвищення ефективності експериментального мутагенезу при поєднанні дії мутагенів та модифікаторів. В розділі наведено розроблені способи нададитивного підвищення ефективності радіаційного і хімічного методів мутагенезу.

Установлено ефективність поєднання дії на насіння лазерного і НВЧ-випромінювання та мутагенів. У 1977 і 1978 рр. в 2-3-факторних дослідах встановлено можливість підвищення ефективності радіаційного (50 і 200 Гр) в 1,36-2,11 і хімічного (0,025 % НЕС) мутагенезу в 1,18-2,63 разів способом передмутагенного опромінення лазером червоного спектра (632,8 нм, 0,02 мВт/см², 30-60 хв.). Випромінювання НВЧ мали незначну модифікуючу дію.

Проведено порівняння ефективності сенсибілізуючої і протекторної дії хімічних модифікаторів в експериментальному мутагенезі при замочуванні і вакуум-інфільтрації.

Спочатку було показано, що мутагенний ефект (М₂ у 1974-1975 рр.) іонізуючої радіації (50-100 Гр ⁶⁰Co) підвищено при передмутагенному замочуванні насіння у модифікаторах стрептоміцин (7 тис. Од./мл) до 2,07, левоміцетин (10 і 7,5 %) - до 1,49-1,78, цистеамін (0,05 %) - до 2,32 разів, але знижено при використанні цистеїну (0,1 %) - в 2,4-51,8 разів, а при 100 Гр - на 100 %.

Установлено модифікуючий ефект передмутагенної вакуум-інфільтрації левоміцетину. В подальших 4-х дослідах (1980-1982, 1981-1983, 1982-1984, 1983-1985 рр.) вдосконалено способи модифікації ефекту мутагенів шляхом вводу модифікаторів методом вакуум-інфільтрації. Всі операції виконувалися за 1 годину замість відомого довготривалого замочування на протязі 18-24 годин. Це виключає негативний вплив двох замочувань у хімічному мутагенезі. Частота мутацій при передмутагенній вакуум-інфільтрації левоміцетину вища, ніж при замочуванні насіння в ньому.

Передмутагенною вакуум-інфільтрацією левоміцетину (0,1-1 %) нададитивно підвищено генетичну ефективність методів радіаційного мутагенезу (50-100 Гр ¹³⁷Cs) в 2,55-4,09 разів і хімічного (0,02-0,03 % НЕС чи 0,012 % НМС) - до 2,31-2,81 разів.

Установлено мутагенний ефект від поєднання дії вакуум-інфільтрації полієнових антибіотиків як нових модифікаторів і мутагенів. В 2-х дослідах (1979-1986 рр.) розроблено спосіб передмутагенної вакуум-інфільтрації нових модифікаторів леворин (10 тис. Од./мл) і ністатин (5 тис. Од./мл), який підвищує частоту хімічних мутацій в 2,06-2,95 разів, а радіаційних - в 2,09-2,69 разів.

Досліджено вплив після- і передмутагенної вакуум-інфільтрації гетероауксину на генетичний ефект мутагенів. В дослідах 1976-1978 і 1977-1979 рр. показано, що способом післямутагенної вакуум-інфільтрації гетероауксину (0,005 %) підвищено частоту хімічних (0,0125-0,025 % НЕС) в 1,29-1,32 разів і радіаційних (50, 200 Гр ⁶⁰ Co) мутацій в 2,4-2,7 разів.

В дослідах 1981-1983 рр. при передмутагенній вакуум-інфільтрації гетероауксину в насіння (0,001-0,005 %) частоту радіаційних мутацій підвищено до 2,72-4,17, а хімічних - до 2,06-3,08 разів.

Вивчено роль параамінобензойної кислоти в модифікації хімічного мутагенезу. В дослідах 1985-1987 рр. способом одночасного замочування (18 годин) насіння в одному розчині ПАБК (0,25 %) з НЕС (0,02- 0,03 %) частота мутацій була підвищена в 1,46-3,32 разів.

Досліджено ефект передмутагенної вакуум-інфільтрації нікотинаміда-деніндинуклеотиду та інших речовин. При поєднанні дії НАД (0,01, 0,05 %) з хімічними мутагенами (0,03 % НЕС, 0,012 % НМС) в 1986-1988 рр. частоту мутацій підвищено в 1,98-2,08 разів, ще менше - від вакуум-інфільтрації РНК дріжджів, аспарагінової кислоти, лізину, лимонної кислоти, анальгіну (в 1,11-1,81 разів), а при використанні настоїв звіробою, евкаліпту і цмину червоного модифікації зовсім не виявлено.

Розроблено винахід № 1316602 АО1 “Модифікатори частоти індукування мутацій у рослин” (цитологічні барвники кармін, фуксин, аурамін) та його вдосконалення.

Подальші пошуки в 3-х дослідах (1980-1986 рр.) привели до поєднання використання як нових модифікаторів цитологічних барвників, які самі не викликали видимих мутацій. Способом передмутагенної вакуум- інфільтрації карміну (оптимально 0,6 %), фуксину основного (1 %), аураміну (0,1 %) підвищено ефективність індукування мутацій в порівнянні з відомими методами хімічного мутагенезу відповідно до 2,75, 2,35-3,22 і 2,7-3,47 разів, а радіаційного - відповідно до 3,22-3,56, 2,47-3,76 і 2,37 разів



Рис. 1. Мутагенний ефект передмутагенної вакуум-інфільтрації левоміцетину (дослід 1980-1981 рр.) 1. - 1) 1%, 2а) 2,5% при вакуум-інфільтрації, 2б) 2,5% при замочуванні, 3) 5% левоміцетину 2. - А) 50 Гр, Б) 100 Гр, В) 0,02% НЕС , Г) 0,03% НЕС.

Рис. 2. Модифікація мутагенної ефективності радіації (100 Гр, ¹³⁷Сs) передмутагенною вакуум-інфільтрацією цитологічних барвників в насіння лінії 2380, (дослід 1985-1986 рр.)

1. - 1А) 0,1%, 2А) 0,6%, 3А) 1% карміну.

2. - 1Б) 0,1%, 2Б) 1%, 3Б) 5% фуксину основного.

3. - 1В) 0,1%, 2В) 1%, 3В) 5% аураміну.

Ця розробка захищена а. с. № 1316602 АО1 Н 1/04, 1/06 на винахід “Модифікатори частоти індукування мутацій у рослин”. Він значно розширює можливості мутаційної селекції щодо одержання цінних мутацій.

Установлено ефективність одночасної вакуум-фільтрації аураміну і хімічного мутагену в насіння ячменю. В 2-х дослідах 1988-1991 рр. розширено застосування розробленого винаходу способом одночасної вакуум-інфільтрації модифікатору, зокрема аураміну (0,1 %), і НЕС (0,02-0,04 %), який підвищив частоту хімічних мутацій в 2,7-4,08 разів. При вакуум-інфільтрації в насіння самого мутагену НЕС частота хімічних мутацій була в 1,3-1,97 (1989 р.) і 1,39-1,85 (1990 р.) разів вищою, ніж при замочуванні насіння в ньому, що підтверджує ефективність цього методу.

Показано ефективність поєднання дії різних мутагенів при передмутагенному застосуванні модифікаторів. В 5-ти дослідах 1987-1995 рр. при поєднанні обробки насіння модифікатором кармін (0,6 %), потім радіації (30-200 Гр ¹³⁷Cs) і потім НЕС (0,01-0,04 %) виявлено нададитивне підвищення мутагенного ефекту в 2-4,45 разів, а в порівнянні з кращими варіантами НЕС - в 3-4,75 разів.

підвищення ефективності експериментального мутагенезу при мутагенній дії на гібриди різних поколінь і мутанти ярого ячменю. В 4-х дослідах 1971-1982 рр. показано високу ефективність використання гібридів ячменю різного ступеня гетерозиготності як в хімічному, так і в радіаційному мутагенезі. Частота мутацій в F₂M₂ гібридів вища в порівнянні з батьківськими формами в 1,24-2,76 разів, в F₃M₂ гібридів від прямих та від повних діалельних схрещувань - вища її середнього рівня всіх батьківських форм та всього досліду, а також вища в 1,2-2,89 разів в F₃M₂ гібридів від схрещування високомутабільних мутантів, що значно розширює можливості добору селекційно цінних форм.

індукування та методи використання різноманітних селекційно цінних і оригінальних мутацій ярого ячменю. Показано можливість індукувати оригінальні мейотичні мутації ячменю з генетичним контролем мейозу: з незбалансованою кількістю хромосом (від 7 до 14 і більше пар), з поліплоїдизацією МКП через відсутність синапсису і радукції хромосом та цитокінезу, а також з цитоміксисом ядер чи хромосом і зливом протопластів та виникненням синцитіїв.

Досліджено можливість індукування мікромутацій продуктивності рослин та якості зерна ячменю. Одержано мікромутації продуктивності та якості зерна (за вмістом білка) без видимих морфологічних змін.

Сорт Харківський 99 (1989 р.) МХ-83-45-11 (1990 р.)

Рис. 3. Мутагенний ефект при одночасній вакуум-інфільтрації аураміну і НЕС а також при вакуум-інфільтрації і замочуванні мутагену НЕС в 1989 і 1990 рр.

1. - 1) 0,02%, 2)0,03 і 3)0,04% НЕС у сорту Х-99; 4) 0,02%; 5) 0,03% і 6) 0,04% НЕС у МХ-83-45-11.

2. - Аа і А1а - замочування в водному розчині мутагену НЕС

3. - А і А1 - вакуум-інфільтрація НЕС.

4. - Б і Б1 - 0,01%, В і В1 - 0,1%, Г і Г1 - 1% аураміну.

Вивчено ефективність індукування нових типів і розширення класифікації пігментних мутацій. Серед пігментних мутацій вперше одержано нову 1 групу з 5, нові 4 підгрупи з 20, нові 37 типів з 80 всіх виявлених.

Досліджено ефективність індукування мутацій з внутрівидовими різновидностними, підвидовими, родовими ознаками ячменю та ознаками сімейства злакових і їх еволюційно-генетичне значення. Показано можливість при використанні розроблених способів індукувати цінні для генетико-еволюційних досліджень мутації з новими видовими і родовими ознаками (безтичинкові, багатовузлові, багатоквіткові, 5-тичинкові, з перетворенням тичинок в зав'язі і луски). Індукування їх вказує на можливі шляхи повернення до предкових і виникнення нових ознак.

Показано ефективність розроблених способів щодо індукування морфо-фізіологічних мутацій ячменю з селекційно цінними ознаками. Показано, що серед всіх індукованих у 1970-1979 рр. випадків морфо-фізіологічні мутації ячменю складають 28,94 %. В сімўях М₂ 1970-1982 рр. селекційне значення мали 5,35 % випадків мутацій (з всіх 27980), в популяціях М₂ 1983-1995 рр. - 6,65 % індукованих мутантних рослин (з всіх 30094) з такими покращеними показниками, як: урожайність зерна, стійкість проти вилягання і хвороб, темпи розвитку, величина зерна, довжина і щільність колосу, кількість вузлів соломини, вузько- і коротколистність, незазубленість остюків, безостюковидність, багаторядність, вміст білка, лізину і крохмалю в зерні, екстрактивність.

Вивчення генетичної природи мутацій показало, що вони майже всі рецесивні і константні. Це дає можливість легко використовувати їх в селекції. І лише окремі мутанти, одержані в константних сортів, виявилися гетерозиготними і розщеплювалися в потомстві.

Досліджено ефективність методів селекційного використання мутацій.

В стані вивчення проблеми наведено огляд методів використання мутацій в селекції. Установлено, що ефективним є пряме індукування практично цінних мутантів розробленим способом поєднання дії модифікаторів і мутагенів на сорти і лінії ячменю лише інтенсивного типу. Цим методом при використанні відносної специфічності мутагенів створено сорт Харківський 84 (1976 р.), а при використанні розробленого винаходу з модифікації мутагенезу створено сорти Харківський 101 (1981 р.), Стрункий (1985 р.) і Екзотик (1996 р.). Вивчено можливість добору в потомстві мутантів. Добір доцільний в потомстві нерецесивних мутантів, а також мутантів гібридів.

Установлено ефективність повторного мутагенезу при модифікаційно-мутагенній обробці мутантів інтенсивного типу і ліній гібридів. Цим методом створено 5 мутантних сортів, з яких у 1999 р. Джерело та Бадьорий занесено в реєстр сортів.

Досліджено ефективність поєднання методів мутагенезу і гібридизації при мутагенній обробці гібридного насіння. Було встановлено закономірності поєднання мутагенезу і гібридизації за простою і діалельною (повною, прямою, топкросною) схемами схрещувань, від вивчення яких залежить доцільність і ефективність такого поєднання. Їх узагальнено в слідуючих дослідженнях.

Вивчено рівень індукованої мутабільності гібридів. Гібридизація є одним з ефективних генетичних факторів підвищення індукованої мутабільності до 2,11-2,76 разів, що розширює мінливість і можливості добору.

Показано характер наслідування якісних ознак в оброблених мутагенуми гібридів. Закономірності наслідування чітких якісних ознак (багаторядність-дворядність, зазубленість-незазубленість, щільність-нещільність колосу) в F₁M₁ і розщеплення F₂M₂ гібридів не залежали від мутагенної обробки, що пояснюється ненаправленістю мутаційних змін.

Вивчено характер поєднання мутаційної і комбінаційної мінливості. Поєднання мутаційної і комбінаційної мінливості є незалежним, що розширює можливість добору в процесі селекції. А ступінь її вираження генотипово обумовлений.

Установлено ефективність добору цінних ліній у гібридів, одержаних при різних схемах використання мутантів в гібридизації і оброблених способом поєднання дії модифікатору і мутагену. В 3-х дослідах (30 гібридів у 1978-1986 рр., 91 діалельний гібрид у 1981-1987 рр., 82 у 1986-1996 рр.) показано ефективність первинного добору кращих рослин MF₃ (у порівнянні з контролем - F₃) за наступними оцінками їх потомств і добором цінних ліній гібридів на всіх етапах селекційного процесу, що дало можливість створити зареєстровані сорти Харківський 99 і Фенікс.

Використання індукованих мутантів в селекції методом гібридизації за різними схемами мало неоднаковий ефект. Більш ефективними виявилися схрещування між мутантами з різних сортів, мутантносортові, мутантнолінійні, мутантногібридні, ніж між мутантом і вихідним сортом чи між мутантами одного сорту.

Встановлені закономірності вказують на ефективність поєднання гібридизації з мутагенезом шляхом обробки мутагенуми гібридного насіння першого чи другого покоління.

Установлено ефективність мутаційно-комбінаційної технології селекційного процесу при поєднанні вдосконалених способів експериментального мутагенезу і гібридизації в одному селекційному прийомі. У порівнянні з роздільним застосуванням спочатку методу мутагенезу і потім гібридизації (сорти створюються за 13-14 років) при мутаційно-комбінаційній технології селекційного процесу строки створення сортів скорочуються на 4-5 років (добір в M₂F₂ - M₂F₃), а з використанням фітотрону - ще на 2 роки.



Рис. 4. Ефективність первинного добору в 1984 р. в M₃F₃ 23-х сортомутантних (зокрема 7 гібридів між сортом і його мутантом і 16 гібридів сорту з мутантом другого сорту) та 26-ти мутантносортових гібридів прямих діалельних схрещувань 1981 року, за послідуючими оцінками потомств в 1985-1987 рр.

1. - А) У всіх оброблених гібридів, Б) сорт ґ свій мутант, В) сорт ґ мутант іншого сорту, Г) мутантносортові гібриди. А1, Б1, В1, Г1 - контроль.

2. - 1) Послідуючий добір в % від первинного в 1985 р., 2) в 1986 р., 3) в 1987 р.

Результативність її підтверджено тим, що 7 переданих на державне сортовипробування сортів створено способом поєднання в одному мутаційно-гібридному селекційному процесі методів міжмутантної (сорти Харківський 91, Харківський 102, Винахід), мутантнолінійної (сорти зареєстрований в РФ з 1994 р. Харківський 99 і Добродій), мутантносортової (зареєстрований на 2000 р. сорт Гама), мутантногібридної (зареєстрований на 2000 р. сорт Фенікс) гібридизації і вдосконаленого нашим винаходом № 1316602 експериментального мутагенезу. При поєднанні методів гібридизації і вдосконаленого мутагенезу одержано нові цінні мутантногібридні форми, в родоводі яких є наші зареєстровані мутантні і мутантногібридні сорти Екзотик, Харківський 99, Джерело, Бадьорий, Гама, Фенікс і інші.

Вивчено електрофоретичний спектр гордеїнів та його успадкування в створених мутантних і мутантногібридних сортах ярого ячменю. Показано, що більшість створених мутантних сортів успадкували, як правило, спектр гордеїнів вихідних форм. У сортів-мутантів Бадьорий (A₂₀B₁₇F_{1, 2}) і Ефект (A₂₀B₁₇F_{1, 2}), індукованих у мутанта Х-101 (A₂₀B₁₉F_{1, 2}) змінено алель B. Мутантногібридні сорти успадкували електрофоретичний спектр одного з компонентів схрещувань.

Високі пивоварні якості зерна створених сортів ячменю були в 1992-1994 рр. за сприятливих і знижені в 1995-1998 рр. за несприятливих погодних умов. Тому оцінку сортів ячменю на пивоварні якості потрібно проводити в сприятливих і однакових умовах.

У 1992-1994 рр. високі пивоварні якості зерна мали сорти з алеллю B₂₉ і B₁₉, особливо Екзотик, Харківський 99, Джерело, Фенікс.

Таблиця 1

Схема і строки створення мутантних сортів при різних технологіях селекції

Рік	Звичайна технологія	Мутаційно-комбінаційна технологія
п/п	в полі	в полі	F1 - MF2 на фітотроні (УВР) + в полі
І	Дія мутагену на сорт, М1 (1969 - 1998 рр.)	1) схрещування, 2) дія мутагену	схрещування	1) схрещування, 2) дія мутагену, 3)M1F1 на УВР (1976-1980 рр.) чи фітотроні (1982-1992 рр.) восени	1) схрещування, 2) F1 на УВР чи фітотроні восени
II	М2 (добір)	M1F1 (з 1994 р.)	1) F1 (з 1994 р.) 2) дія мутагену	1) M2F2 на УВР (1978-1981 рр.) чи фітотроні (1985-1993 рр.) зимою, 2) M3F3 (добір в полі)	1) дія мутагену, 2) M1F2 на УВР чи фітотроні зимою, 3) M2F3 (добір в полі)
III	М3 (встановлення мутаційної природи в СР-І)	M2F2 (добір)	M1F2	СР-І (селекційний розсадник 1-го року)	СР-І
IV	М4 (оцінка в СР-ІІ)	СР-І (+ добір M3F3)	M2F3 (добір)	СР-ІІ	СР-ІІ
V	КР	+ схрещування	СР-ІІ (+СР-І)	СР-І	КР (контрольний розсадник)	КР
VI	КСВ	+ F1	КР(+СР-IІ)	СР-ІІ	КСВ (конкурсне сортовипробування)	КСВ
VII	КСВ	+ F2	КСВ(+KР)	КР	КСВ	КСВ
VIII	КСВ	+ (F3 + добір)	КСВ(+KCB)	КСВ	КСВ _____________________________	КСВ ___________________
IX	Держ.СВ	СР-І	КСВ(+KCB)	КСВ	Державне СВ	Державне СВ
X	-	СР-ІІ	Держ. СВ (+KCB)	КСВ
XI	-	КР	(+Держ. СВ)	Державне СВ
XII	-	КСВ
XIII	-	КСВ
XIV	-	КСВ
XV	-	Держ. СВ

ВИСНОВКИ

1. У дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової проблеми. Вона полягає в підвищенні ефективності методу експериментального мутагенезу та його використання в мутаційно-селекційному процесі і яка вирішена шляхом розробки нових положень в області мутаційної селекції і на цій основі розробки та удосконалення високоефективних модифікаційно-мутагенних способів індукування та використання мутаційної мінливості при застосуванні вакуум-інфільтрації хімічних модифікаторів і фізичних та генетичних факторів, а також мутаційно-комбінаційної технології селекції. Вирішення цієї проблеми забезпечило суттєвий практичний внесок в області селекції завдяки підвищенню ефективності і скорочення строків створення вихідного селекційного матеріалу і цінних сортів ярого ячменю та в області сільського господарства завдяки створенню і впровадженню у виробництво нових сортів цієї важливої культури.

2. Установлено як в хімічному, так і в радіаційному мутагенезі неоднакову фенотипову кількісну реалізацію на організменному рівні одно- і різнотипних мутацій в різних сім'ях M₂ потомств рослин М₁, з урахуванням чого обґрунтовано можливості і ефективність використання різних критеріїв визначення індукованої мутабільності, серед яких найбільш прийнятливими є частота всіх випадків мутацій M₂ як на 100 потомств рослин M₁, так і на 100 сімей M₂, а також частота мутантних рослин M₂, що є найбільш простим методом за умови зменшення впливу диплонтного добору.

3. На відміну від відомого простого визначення ефективності мутагенів, у нестабільних погодних умовах Східного Лісостепу України на новому вихідному матеріалі ярого ячменю встановлено оптимальні варіанти індукування підвищеної частоти і певного спектра мутацій в залежності від статистично доказаної взаємодії відносної специфічності в ефективності мутагенів при однакових (в 3-6 разів) і різних дозах їх (в 3-10 разів) чи потужностях дози радіації (в 4-11 разів) та генотипу мутантів і сортів (лише в 1,4-3,5 разів), особливо інтенсивного типу (створено сорт Харківський 84). Мутагени за зниженням генетичного ефекту можна розташувати так: НМС, НЕС, ЕІ, ЕМС, ⁶⁰Co, ¹³⁷Cs, НДМС, ДМС, ДЕС, ЕО, ДАБ.

4. На відміну від відомого застосування мутагенів, розроблено, вдосконалено, розвинуто і використано способи і оптимальні варіанти нададитивного підвищення в кілька (2-4,45) разів ефективності методів хімічного і радіаційного мутагенезу при використанні різних фізичних, генетичних і хімічних модифікаторів, які в залежності від природи і концентрації їх можуть мати різний сенсибілізуючий чи протекторний ефект в мутагенезі.

5. На відміну від відомого застосування мутагенів, вперше для підвищення результативності експериментального мутагенезу встановлено ефективність застосування методу вакуум-інфільтрації (всі операції тривають 1 годину) різних хімічних модифікаторів в насіння (замість відомого багатогодинного замочування).

6. Вперше встановлено високу модифікуючу ефективність способу передмутагенної вакуум-інфільтрації як нових (раніше не вивчених) модифікаторів полієнових антибіотиків леворин (10 тис. Од./мл) і ністатин (5 тис. Од./мл), які підвищують частоту хімічних мутацій в 2,06-2,95, а радіаційних - в 2,09-2,69 разів.

7. Вперше встановлено високий модифікуючий ефект способу передмутагенної вакуум-інфільтрації як нових (раніше не вивчених) модифікаторів цитологічних барвників кармін (0,6 %) або фуксин основний (0,5 %) або аурамін (0,1 %), які підвищують частоту хімічних (0,02-0,03 % НЕС) мутацій в 2,7-3,47, а радіаційних (50-100 Гр) в 2,37-3,76 разів.

Винахід на цю розробку захищено авторським свідоцтвом № 1316602 АО1 Н 1/04, 1/06. Він підвищує ефективність одержання селекційно цінних форм.

8. Розширено застосування розробленого винаходу № 1316602 способом одночасної вакуум-інфільтрації модифікатору аурамін (0,1 %) і хімічного мутагену НЕС (0,02-0,03-0,04 %), який підвищує мутагенний ефект в 2,7-4,08 разів.

9. Мутагенний ефект при вакуум-інфільтрації самого хімічного мутагену НЕС в 1,3-1,97 разів вищий, ніж при замочуванні в ньому насіння, що підтверджує ефективність цього методу.

10. Розширено застосування розробленого винаходу № 1316602 способом поєднання передмутагенної вакуум-інфільтрації модифікатору кармін (0,6 %) з наступним поєднанням дії спочатку радіації (¹³⁷Cs, 30-200 Гр) і лише потім НЕС (0,01-0,04 %), що підвищує нададитивно сумарний генетичний ефект мутагенів до 3-4,45 разів, а НЕС - до 3,9-4,75 разів.

11. Вдосконалено застосування як модифікаторів індукованого мутагенезу хімічних речовин (в оптимальних концентраціях) левоміцетин (0,1-1 %), гетероауксин (0,001-0,005 %), ПАБК (0,25 %), НАД (0,001, 0,05 і 0,2 %) способом вакуум-інфільтрації їх в насіння (замість відомого замочування). Вони підвищують частоту мутацій відповідно в 2,31-4, 2,06-4, 1,47-3,32 і 1,35-2,08 разів.

12. Визначено, що незначну модифікуючу здатність відносно зміни частоти індукування мутацій мали РНК дріжджів, аспарагінова кислота, лізин, анальгін, лимонна кислота, зовсім не проявили її настої звіробою, евкаліпту і цмину червоного. Жоден з них сам по собі не викликав мутацій.

13. Розвинуто спосіб передмутагенної дії на насіння червоним лазерним випромінюванням (КОБО-1, 632,8 нм, 0,02 мВт/см², 30-60 хв.), що підвищує ефективність радіаційного в 1,36-2,11 і хімічного мутагенезу в 1,18-2,63 разів.

14. Показано ефективність використання різних гібридів в експериментальному мутагенезі ячменю: частота мутацій в F₂M₂ гібридів в порівнянні з батьківськими формами вища в 1,24-2,76 разів, а в F₃M₂ - вища середнього рівня всіх батьківських форм, особливо у гібридів (зокрема діалельних) між високомутабільними мутантами.

15. На відміну від відомих окремих результатів досліджень, встановлено можливості комплексу різних модифікаційно-мутагенних методів індукування і використання мутацій в практичній селекції ячменю. Добір ефективний при нерецесивній природі мутацій і у мутантів гібридів. Вдосконалено пряме індукування завдяки поєднанню взаємодії модифікатору та мутагену і лише на генотипах інтенсивного типу (створено зареєстрований сорт Екзотик). Вдосконалено повторний мутагенез застосуванням розробленого винаходу № 1316602 при мутагенній обробці мутантів лише інтенсивного типу (створено зареєстровані сорти Джерело і Бадьорий). Встановлено найбільш результативні схеми гібридизації мутантів (мутантногібридна, мутантнолінійна, між мутантами різних сортів).

16. Встановлено закономірності підвищення модифікаційно-мутагенного ефекту та результативності добору в гібридів: залежність мутабільності від ступеня гетерозиготності гібридів і мутабільності батьківських мутантних форм, неможливість направленої зміни наслідування якісних ознак в М₁ і розщеплення в М₂, незалежність поєднання мутаційної і комбінаційної мінливості, рецесивність майже всіх мутацій.

17. На відміну від відомого роздільного застосування селекційних методів, на основі встановлених закономірностей обґрунтовано і вдосконалено ефективну комплексну мутаційно-комбінаційну технологію поєднання в єдиному і безперервному мутаційно-селекційному процесі вдосконалених розробленим винаходом методів експериментального мутагенезу та гібридизації при взаємодії трьох факторів (модифікатору, мутагену, генотипу), що підвищує за рахунок використання гетерозиготних генотипів в 1,24-2,76 разів і завдяки винаходу в 2,37-4,45 разів ефективність індукування мутацій, а також прискорює на 4-5 років (а при застосуванні фітотрону на 6-7 років) селекційний процес одержання цінних форм і створення сортів ярого ячменю (зареєстровано сорти Харківський 99, Гама, Фенікс).

18. На відміну від відомих методів одержання вихідного селекційного матеріалу, показано ефективність застосування розроблених способів підвищення ефективності методу експериментального мутагенезу і мутаційної селекції для індукування нових селекційно цінних (5,35-6,65 % від всіх мутацій), видових і родових морфо-фізіологічних (5-тичинкові, багатоквіткові, з перетворенням генеративних органів, багатовузлові і інші), пігментних (нові 1 група, 4 підгрупи, 37 типів), мейотичних (з поліплоїдизацією МКП і інші) та із зміною електрофоретичного спектра гордеїнів мутантів, які є цінним генофондом для використання в селекції та наукових (генетико-еволюційних) дослідженнях.

19. На відміну від відомих методів селекції, показано результативність розроблених і вдосконалених способів підвищення ефективності індукування і використання мутаційної мінливості, при реалізації яких створено практично цінні сорти ярого ячменю, 7 з яких було занесено в реєстр сортів рослин, зокрема 5 (Екзотик, Джерело, Бадьорий, Гама, Фенікс) в Україні, а 2 (Харківський 99, Харківський 84) в 4-х регіонах Росії.

20. Обгрунтовано необхідність визначати пивоварні якості зерна нових сортів ячменю в сприятливих і однакових умовах їх вирощування. Показано успадкування електрофоретичного спектра гордеїнів вихідних форм і мутаційну зміну його в створених сортах ярого ячменю. В Східному Лісостепу в сприятливих за атмосферними опадами роках кращі пивоварні якості зерна мали сорти Екзотик, Харківський 99, Джерело, Фенікс і Добродій з компонентами B₂₉ і B₁₉.

21. Способи підвищення ефективності індукування і використання мутаційної мінливості, а також одержані мутантні форми ярого ячменю передано селекційним і іншим установам для застосування в наукових дослідженнях і селекції.

Практичні рекомендації

1. Мутагенну ефективність на організменному рівні необхідно визначати за частотою всіх випадків мутацій на 100 потомств рослин М₁ або на 100 сімей М₂ або на 100 рослин М₂, що найбільш повно враховує неоднакову фенотипову і кількісну реалізацію на організменному рівні одно- і різнотипних мутацій в різних сімўях М₂ потомств рослин М₁.

2. Для індукування високої частоти різноманітних селекційно цінних мутацій ячменю доцільно використовувати НМС, ЕІ, НЕС і ЕМС, меншої і більше стійких до вилягання - радіацію ⁶⁰Co і ¹³⁷Cs, ще меншої з переважно невеликими змінами - НДМС, ДМС, ДЕС, ЕО, ДАБ.

3. Для підвищення в 2,06-4,45 разів ефективності індукування мутацій необхідно використовувати такі найбільш ефективні способи вдосконалення методів хімічного і радіаційного мутагенезу:

- винахід № 1316602 “Модифікатори частоти індукування мутацій у рослин” - передмутагенна вакуум-інфільтрація в насіння цитологічного барвника кармін (0,6 %) або фуксин основний (1 %) або аурамін (0,1 %);

- передмутагенна вакуум-інфільтрація в насіння полієнових антибіотиків леворин і ністатин;

- одночасна вакуум-інфільтрація в насіння цитологічного барвника (зокрема аураміну) і НЕС (з одного розчину);

- поєднання передмутагенної дії модифікатору кармін з наступним поєднанням обробок насіння спочатку радіацією ¹³⁷Cs (30-200 Гр) і потім НЕС (0,01-0,04 %).

4. Для підвищення в 2,11-2,76 разів мутабільності, поєднання при незалежній перекомбінації мутаційної і комбінаційної мінливості, розширення можливостей добору, прискорення на 4-5 (а в умовах фітотрону на 6-7) років селекційного використання мутацій, необхідно використовувати ефективну нетрадиційну мутаційно-комбінаційну технологію комплексного застосування в єдиному і безперервному мутаційно-селекційному процесі поєднання способів вдосконалення методів експериментального мутагенезу та гібридизації.

5. Селекційне використання мутацій доцільно здійснювати такими найбільш ефективними методами, які дають можливість створити практично цінні сорти: пряме індукування з використанням модифікаторів лише у сортів інтенсивного типу; повторний мутагенез з використанням винаходу № 1316602 при мутагенній обробці лише високоурожайних мутантів; схрещування між мутантами різних сортозразків, мутантносортові, мутантнолінійні, мутантногібридні і з використанням модифікаційно-мутагенного ефекту в діалельних гібридів.