Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство аграрної політики України

Харківський Національний аграрний університет імені В.В. Докучаєва

Кафедра генетики, селекції та насінництва

Курсова робота

на тему:

«Створення вихідного матеріалу для селекції ячменю ярого з застосуванням мутагенезу»

Виконав:

студент ІV курсу ІІІ групи

Агрономічного факультету

Єщенко В'ячеслав

Перевірила:

Гопцій Т.І.

Харків - 2011



ЗМІСТ

ВСТУП

РОЗДІЛ 1.МУТАЦІЙНА МІНЛИВІСТЬ ТА ВИДИ МУТАГЕНЕЗУ

1.1 Морфологія і систематика ячменю

1.2 Мутаційна мінливість і типи мутацій

1.3 Радіаційний мутагенез

1.4 Хімічний мутагенез.

1.5 Лазерний мутагенез.

РОЗДІЛ 2.ДІЯ РАДІАЦІЇ ТА ХІМІЧНИХ МУТАГЕНІВ ПРИ РОЗДІЛЬНОМУ І СПІЛЬНОМУ ЗАСТОСУВАННІ НА ХРОМОСОМИ, РІСТ І РОЗВИТОК ЯРОГО ЯЧМЕНЮ В М1

2.1 Цитогенетичний аналіз

2.2 Роздільна дія радіації та хімічних мутагенів на ріст і розвиток рослин ячменю в М1

2.3 Ефект спільної дії радіації та хімічних мутагенів.

РОЗДІЛ 3. ДІЯ РАДІАЦІЇ ТА ХІМІЧНИХ МУТАГЕНІВ НА МІНЛИВІСТЬ ЯЧМЕНЮ В М2, М3 ПРИ ЇХ РОЗДІЛЬНОМУ ТА СПІЛЬНОМУ ЗАСТОСУВАННІ

3.1 Дія радіації та хімічних мутагенів на мінливість ячменю в М2 при їх роздільному та спільному застосуванні

3.2 Характер мінливості та рівень успадкування морфофізіологічних змін в М3

3.3 Мінливість якості зерна

ВИСНОВКИ

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

ДОДАТКИ



ВСТУП

Вихідний матеріал. У селекції ячменю використовують кращі вітчизняні та зарубіжні сорти. Крім того, в арсеналах селекціонерів є багато місцевих сортів, номерів мутантного та гібридного походження [11].

Мутагенез -- процес виникнення або штучного одержання успадковуваних змін у геномах осіб, які проявляються через зміни у фенотипах. Мутагенез є наслідком пошкодження у молекулах ДНК, пошкоджень хромосом або порушень процесів поділу клітин [16].

Види мутагенезу:

природний (спонтанний), що відбувається внаслідок дії зовнішніх чинників середовища або фізіолого-біохімічних змін у живому організмі;

штучний (індукований), зумовлений спрямованою дією різних фізичних або хімічних чинників для одержання мутацій.

Найважливішими характеристиками мутагенезу є частота виникнення мутацій та їхня специфічність.

Як правило, хімічні і фізичні мутагенні чинники навіть за високої частоти характеризуються низькою специфічністю. Штучний мутагенез залежить від дози і концентрації чинника (мутагена), тривалості його дії, наявності систем репарації пошкоджень у генетичному матеріалі (ДНК), а також відповідності мутацій конкретним умовам середовища (адаптивні мутації). Мутагенез може проявлятися відразу після дії чинника або із затримкою у часі, яка може тривати навіть кілька поколінь.

Способи мутагенезу:

1. Неспрямований мутагенез

Методом неспрямованого мутагенезу до послідовності ДНК вносяться зміни з певною ймовірністю. Мутагенними факторами можуть бути різноманітні впливи - мутагенні речовини, ультрафіолет, радіація. Після отримання мутантних організмів здійснюють виявлення (скринінг) та добір тих, які задовольняють мету мутагенезу.

2. Спрямований мутагенез

При спрямованому (сайт-специфічному) мутагенезі зміни у ДНК вносяться у наперед відомий сайт. Для цього синтезують короткі одноланцюгові молекули ДНК (праймери), комплементарні цільовій ДНК за виключенням місця мутації.

3. Мутагенез за Кункелем

Для бактеріальної плазміди (позахромосомної кільцевої ДНК) отримують уридинову матрицю, тобто таку саму молекулу, в якій залишки тиміну замінені на урацил. Праймер утворюють на матриці, проводять його добудову in vitro за допомогою полімерази до кільцьової ДНК, які комплементарна уридиновій матриці. Трансформують двохланцюгову гібридну ДНК бактеріальної клітини, всередині якої уридинова матриця руйнується як чужорідна та на мутантній одноланцюговій кільцевій ДНК добудовують другий ланцюг.

4. Мутагенез за допомогою полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР)

ПЛР дозволяє здійснювати сайт-спрямований мутагенез з використанням пари праймерів, які несуть матрицю, а також випадковий мутагенез. В останньому випадку помилки у послідовність ДНК вносяться полімеразою в умовах, які знижують її специфічність [7].

Рис.1. Схема виникнення мутації.

Верхній ряд -- утворення транслокацій (tr) і делецій (d);

Нижній ряд -- утворення інверсії; Sc, v, В, bb -- символи різних генів.

РОЗДІЛ І. Мутаційна мінливість та види мутагенезу

1.1 Морфологія і систематика ячменю

Родина Poaceae Barnhart, рід Hordeum L., вид Hordeum vulgare L.

Форма - annua - ячмінь ярий.

Поширені 2 підвиди ярого ячменю: Hordeum vulgare - шестирядний, H. Distichum - дворядний. Серед Hordeum vulgare найбільш поширений різновид палідум (var. pallidum Ser.). Серед H. Distichum найпоширеніший різновид нутанс (var. nutans Schubl).

Крім зазначених, у підвиду вульгаре в культурі поширені різновиди: var. Ricotense R. Reg. - рікотензе, var. parallelum Korn. - паралелям, var. coeleste L. - целесте.

Серед дворядних: медікум - var. medicum Korn., еректум - var. erectum Schubl, нудум - var. nudum L., персікум - var. persicum Korn. [19].

2n=14. Однорічна трав'яниста рослина. Коренева система мичкувата. Розрізняють коріння первинне (зародкові) і вторинне (вузлові). Зародкове коріння формується з корінця зародка і продовжує розвиватися і зберігати свої функції до кінця вегетації рослини. Вторинне коріння утворюється з нижніх підземних вузлів стебла в поверхні ґрунту. Висота стебла сильно варіює від 45 до 160 см залежно від умов вирощування.

Товщина стебла складає 1,7-6,5 мм. Сильне зниження товщини стебла у верхньому міжвузлі приводить до ламкості. Листя розташоване почергово. Листок складається з листової піхви і листової пластинки. Листова пластинка відгинається від стебла під гострим кутом, утворюючи з бічних сторін в основі рогоподібні вушка, що заходять кінцями один за одного. Вушка мають білясте забарвлення, інколи забарвлені антоціаном у фіолетовий колір[16].

Форма і забарвлення вушок є сортовими ознаками. Стебло, листова піхва, листок і колос в ячменю часто покриті восковим нальотом різної інтенсивності, найяскравіше вираженим в посушливих умовах. Верхній листок менше за розміром, але схожий формою з тим, що пролягає нижче. Найбільш типовим вважає листя другого ярусу зверху. Довжина листка складає 8-25 см, а ширина - 0,4-3,2 см. Листова пластинка має відмінності по інтенсивності зеленого забарвлення. Суцвіття - колос, без кінцевого плодоносного колоска. Колос складається з колінчастого плоского колосового стрижня і сидячих колосків (квіток), розташованих поперемінно в його виїмках. Довжина члеників колосового стрижня вагається від 2 (щільноколосі форми) до 4-5 мм (рихлоколосі). Кожен колосок в ячменю одноквітковий і утворює одну зернівку. В шестирядних ячменів зазвичай по 3 плідних колоска на кожному уступі колосового стрижня. Дворядні ячмені несуть лише серединний плодоносний колосок, два бічних залишаються безплідними. Колос має 2 колоскові і 2 квіткові луски (зовнішня і внутрішня), одну зав'язь, 3 тичинки і 2 лодікули. Колоскові луски можуть бути вузькими, лінійно-ланцетовими (шириною до 1 мм) або широкими (до 2 мм), опушеними волосками або гладкими і часто з дуже тонким остюком. Форма і характер опушення колоскових лусок є константними ознаками і використовуються при апробації сортів. Внутрішня квіткова луска прилягає до колосового стрижня. Вона має двокілеву форму і завжди безоста. Зовнішня квіткова луска у верхній частині переходить в остюк зазублену або гладку, довгу або коротку. Фуркатні ячмені замість остів мають лопатеві, трьохвильчаті придатки - фурки. У окремих випадках квіткова луска не має ні остів, ні фурок. Квітки в ячменю двостатеві. Андроцій складається з 3 тичинкових ниток, що несуть на кінцях пильовики. Зав'язь одногніздна, з однією сім'ябрунькою яйцевидної форми. Запліднення зазвичай відбувається власним пилком даної квітки (клейстогамія). Перехресне запилення в культурного ячменю є виключенням, а автогамія - звичайним явищем для більшості сучасних сортів. Плід - зернівка довжиною 7-10 мм і діаметром 2-3 мм. Форма зернівки ромбічна, подовжена або еліптична, забарвлення - жовта, зелена, коричнева, фіолетова. Маса 1000 зерен 37-48 г. Екстрактивність 79-82%, вміст білка 9,0-11,5%, плівчастість 7-8% [10;15].

1.2 Мутаційна мінливість і типи мутацій

Під терміном ген в теперішній час розуміють фрагмент ДНК, ділянку хромосоми - локус. Ці локуси - гени і надають особливого впливу при розвитку організмів на певну його ознаку.

При мутаційному процесі утворюються спадкові зміни в різних хромосомах і органелах клітини. Після відкриття молекулярної будови ДНК під мутаціями почали розуміти зміну в будові і, в конкретно, розташування нуклеотидів в ланцюзі ДНК. В результаті цього проявляються успадковані мутантні форми, які несуть нові змінені ознаки і властивості рослин і створюється нових вихідний матеріал для селекції, часто забезпечуючий прискорене створення нових сортів з корисним поєднанням важливих ознак і властивостей [2;18].

Всі мутації поділяються на 3 типи: геномні, хромосомні і генні.

1. Геномні мутації. Вони утворюються за рахунок зміни числа хромосом: а) мутації зі збільшенням числа хромосом, кратного галоїдному набору: 2n+n=3n; б) за рахунок втрати чи прибавки до нормального набору однієї чи декількох хромосом: 2n+1; 2n-1; 3n+1; 3n-1; 4n+1; 4n-1. Це так звана анеуплоїдія, вона часто спостерігається в результаті дії іонізуючого випромінювання на рослини в період мейозу.

2. Хромосомні мутації (аберації). Це тип мутацій, при яких зміни в лінійному порядку розташування генів можуть контролюватись під мікроскопом. Хромосомні перебудови діляться на декілька груп:

1) Транслокація - переміщення ділянки однієї хромосоми в іншу, зазвичай не гомологічну хромосому яке викликає зміни груп щеплення;

2) Інверсія - зміна послідовності розташування щеплених генів всередині хромосоми за рахунок розвороту на 1800 окремої її ділянки;

3) Дуплікація - подвоєння відрізка хромосоми, при якому збільшується число генів в незміненому диплоїдному наборі;

4) Делеція - випадання ділянки хромосоми, яке приводить до втрати частини генів.

3. Генні мутації (точкові). Це внутрішньогенні субмікроскопічні зміни, які відбуваються на молекулярному рівні в цистроні.

В доповнення до трьох вищеперерахованих типів мутацій і введений в цю класифікацію четвертий тип.

4. Цитоплазматичні мутації. Характеризуються наявністю спадкової зміни в окремих структурних елементах цитоплазми, які зараз з'ясовані, але їх називають по різному: цитоплазмоном, плазмогеном, цитогеном.

Фактори індукованого мутагенезу досить добре вивчені і представлені в вигляді самостійних розділів: 1) радіаційний мутагенез; 2) хімічний мутагенез; 3) лазерний мутагенез [9;15;18].

1.3 Радіаційний мутагенез

Виникнення радіаційних мутацій - це доволі складний процес, який може привести до утворення великих змін хромосом з утворенням так званих хромосомних аберацій, які добре видно під мікроскопом. Одночасно з цим йде процес утворення дрібних точкових мутацій, так званих «генних» мутацій, які відбуваються на рівні ДНК.

Для отримання штучних мутацій можуть бути використані будь - які види іонізуючого випромінювання. Існує два основних види іонізуючих випромінювань: електромагнітні (- і рентгенівські промені) і корпускулярне випромінювання.

Кращими опромінювачами, які дають рівномірне і однотипне опромінення, є джерела променів: ізотопи 60Со (з періодом напіврозпаду 5,3 роки і має енергію випромінювання в 1,2-1,3 МеВ ) і ізотопи цезію 137Сs (з періодом напіврозпаду 30 років і має енергію випромінювання в 0,66 МеВ).

Для проведення опромінення можуть бути використані дослідні, промислові, медичні установки, так звані «пушки», або рентгенівські апарати, які оснащені спеціальними поглинаючими фільтрами (мідь, залізо) (рис.2).

Другим видом іонізуючих випромінювань є корпускулярне випромінювання: електрони, протони, нейтрони, дейтрони і б-частинки. Найбільший інтерес для радіоселекції мають нейтрони. Це частинки, які вилітають із ядер атомів в результаті певних ядерних реакцій. Наприклад, при поділі ядра урану чи плутонію.

Із інших корпускулярних частинок відомо опромінення біологічних об'єктів протонами і електронами на відповідних прискорювачах. Використання радіоактивних ізотопів (32Р), (35S), (14С) за рахунок введення їх всередину організму в певні фази розвитку часто дає навіть кращі результати, аніж зовнішнє опромінення різними іонізуючими випромінюваннями [3].

Вибір дози опромінення для кожного сорту проводиться експериментально.

При роботі з першим поколінням рослин слід враховувати той факт, що при використанні високих доз проростки із опромінених насінин ростуть лише до певної фази - початку прориву колеоптеле. В такому стані проростки знаходяться зазвичай до двох недільного віку, а потім спостерігається масова загибель, тому підраховувати сходи для визначення радіочутливості потрібно не раніше чим через 2 неділі після появи сходів.

Для отримання об'єктивних даних і достатньої кількості мутацій рекомендовано для 1-ого покоління створювати сприятливі умови для росту і розвитку рослин. В опроміненому зародку скоріше за все розвивається тканини із абсолютно здорових клітин.

Слід пам'ятати, що в першому поколінні зустрічається багато так званих «радіоморфозних» змін, які не являються тими, що спадково передаються в друге покоління. Тому відбір змінених рослин в М1, навіть в тому випадку, якщо окремі рослини відрізняються хорошими господарсько-біологічними ознаками, не перспективний. І тільки крайнє рідко в М1 можуть бути виділені домінантні мутації.

Рис.2. Рентгенівська установка «Діагност 73», фірми PHILIPS

Рекомендовано висівати найбільше число насінин в М1, однак для посіву М2 брати з кожної рослини першого покоління невелику кількість насіння. Хороші результати можна отримати, висіваючи в М1 не менше 1000 кожного варіанту. Тобто, бажано працювати з великим об'ємом матеріалу, але слід враховувати свої можливості при різкому зростанні об'єму роботи в М2.

Інколи для збільшення накопичення числа мутацій насіння М1 знову опромінюють в тій же дозі. Рослини з такого двічі опроміненого насіння представляють собою одночасно М1, і М2. Цю процедуру можна повторювати ще декілька раз [1;4].

Посів М2 можна проводити двома способами. Перший - з врахуванням по родинам, другий - суцільний після загального обмолочування. При першому методі насіння кожної родини висівають окремими рядками. Інколи висівають не все насіння, але не менше 20%. При цьому в родині може виділятись зразу декілька рослин з мутацією одного і того ж гену (одна і та змінена ознака). В цьому випадку можна вже з більшою мірою впевненості вважати їх новою мутацією. Однак найбільш розповсюджених рецесивних мутацій в окремій родині повинно бути не менше ј змінених рослин. Якщо генотип цих рослин характеризується рецесивним геном в гомозиготному стані, тоді в наступних поколіннях М3 і т.д. мутантні рослини не будуть розщеплятись, і його можна швидко включити в селекційних процес.

В випадку, якщо в М3 насіння висівали з зовнішньо незмінених рослин із мутантної родини М2, які є гетерозиготними по мутованому гену, можуть мати місце вищеплення нових мутантів.

Навіть при домінантній мутації, де зміна ознаки має місце приблизно в 75% випадків в наступних поколіннях, доки не відбувається відбір гомозигот, можна очікувати розщеплення, тобто появу рослин з ознаками вихідного дикого гену. Тому і в наступних поколіннях треба вести додатковий відбір для збереження необхідних ознак мутанту.

В випадку роботи в М2 методом суцільного посіву насіння висівають після обмолоту всіх рослин разом. Зручніше вести добір при широкорядному способі посіву. Частоту мутантів в цьому випадку визначають за числом змінених рослин до загального числа рослин в М2. Обліки ведуться за фазами розвитку кожного вивчаємого сорту рослини. Для отримання змін якоїсь певної ознаки бажано вести добір на спеціально створеному провокаційному фоні (наприклад, стійкості до певного захворювання).

Працюючи з другим поколінням (М2), слід знати, що не всі мутації, які є в опроміненому матеріалі, можуть бути зразу виявлені. Встановлено, що чим вище плоїдність рослини, тим менше буде відмічено мутацій в М2, бо виявлення рецесивної мутації можливо тільки, якщо вона знаходиться в гомозиготному стані. Тому для отримання мутацій у рослин з високою плоїдністю необхідно їх виділяти лише в наступних поколіннях - М3, М4, М5.

При роботі з наступними поколіннями відібраних змін в М2 виявляється, що не всі вони успадковуються, тому завжди проводиться перевірка успадкування ознак в М3. Для цього посів слід проводити по родинам. Аналіз спадковості в М3 одночасно дає можливість визначити сам характер успадкування. Так, якщо мутація рецесивна, вона не буде давати розщеплення в М3, М4 і т.д., якщо мутація має домінантний характер, то в М3 буде проявлятись дикий ген (вихідна форма), і тоді задача буде самостійно виділяти цю мутацію в гомозиготному стані. Для цього в М4, висіяному по родинам, відбираються рослини, які не вищеплюють вихідний тип.

Важливим є те, що доза, необхідна для отримання мутації, при опроміненні пилку на порядок менша, аніж доза для опромінення насіння. Для ячменю, коли рослина в процесі мейозу в період дозрівання пилку, мутагенна критична доза становить 2-2,5 Кр.



Таблиця 1

Фактори зовнішнього середовища, які впливають на мутагенну дію іонізуючих випромінювань

Фактори і об'єкт дії	Вплив на мутаційний процес
Насіння ячменю, сухий лід (-80 оС)	Число хромосомних перебудов падає
Насіння ячменю, сухий лід (-80 оС), рідке повітря (-190 оС )	Число хромосомних перебудов падає, але збільшується число точкових мутацій
Насіння з підвищеною вологістю (32-98%)	Зростає радіочутливість насіння
Опромінення ячменю в кисні і СО2	Збільшується число хромосомних перебудов
Ячмінь - КСN3 в концентраціях 103 і 104 і Fe2(SO4)3	Підвищується частота видимих мутацій
Насіння замочене в колхіцині	Підвищується виживання, збільшується число точкових мутацій
Обробка насіння гідразином	Дія гідразину після опромінення 1,5 кР підсилює мутагенний ефект

Всі способи опромінення штучно можна розділити на 4 групи за типом застосованого джерела іонізуючого опромінення: а) опромінення на спеціально створених г-полях; б) опромінення на стаціонарних установках; в) опромінення від тимчасово розміщених чи пересувних джерел опромінення; г) опромінення шляхом введення всередину організму якогось ізотопу (інкорпорація) [9;18].

Рис.3. Загальний вигляд г-поля. Рис.4. г-установка для



В центрі в стальному циліндрі знаходиться джерело опромінення біологічних випромінювання 60Со (кобальтова пушка). об'єктів.

1.4 Хімічний мутагенез

ячмінь яровий мутація радіація

Вельми своєрідно імітують дію іонізуючого випромінювання на рослинний організм деякі хімічні речовини, які отримали назву радіоміметичних.

Перші досліди на рослинних організмах з метою отримання спадкових змін від впливу деяких хімічних речовин провів Е. Бауер (1916 р.), але вони були забуті.

Особливо перспективні дослідження з хімічного мутагенезу зроблені професором І. А.Рапопортом і його школою. В результаті їх робіт було відкрито багато порівняно простих зв'язків в вигляді неорганічних солей (KJ; CuSO4; KMnO4; Pb(NO3)2; NH3 та ін.), а також складних органічних зв'язків (C2H5N1(CH3)2SO4; (C2H5)2O4; CONH2 та ін.), які могли викликати мутації у рослин.

Зазвичай всі мутагенні речовини за характером їх дії діляться на 2 групи:

1. Викликає кратне збільшення числа хромосом (поліплоїдію). Сюди входять: колхіцин, аценафтен, гамексан, ліндан, окис азоту та ін.;

2. Викликає точкові мутації, рідше хромосомні перебудови. До неї відносяться: етиленімін, диметилсульфат, метилметансульфонат і ін.

Можна розділити всі мутагени за характером їх дії на 5 типів:

1) Алкілуючі зв'язки: етиленімін, диетилсульфат та ін.;

2) Окисники, відновники і вільні радикали: азотна кислота, йод, іони перекису, марганцю та ін.;

3) Акридинові барвники: профілавін, акридиновий оранжевий;

4) Інгібітори попередників нуклеїнових кислот: 5-аміноурацил, кофеїн;

5) Аналоги азотистих основ: 5-бромурацил, 5-йодурацил.

В останні роки велику увагу приділяють опису процесів алкілування нуклеїнових кислот. Так, Е. Фріз (1964) вважає, алкілмутагени викликають в ДНК ряд специфічних порушень:

1. При алкілуванні фосфатних груп відбувається процес придушення подвоєння ланцюгів ДНК. Це може викликати або включення в ланцюг ДНК якоїсь нової не комплементарної основи, або розрив ланцюга ДНК, що в свою чергу веде до перебудови хроматид.

2. При алкілуванні має місце процес, який гальмує відтворення ланцюга ДНК, в результаті чого також можуть відбуватись помилки з'єднання основ, відщеплення пуринових основ і навіть розрив ланцюга ДНК.

Мутагени другої групи - окисники, відновники і вільні радикали - порівняно слабкі мутагени. В результаті реакції азотистої кислоти з окремими основами нуклеїнових кислот відбувається утворення специфічних комплементарних пар основ. Наприклад, утворюється в результаті дезамірування аденіну гіпоксантин, який створює комплементарну пару не з тиміном, а з цитозином. В результаті на місце аденіну потрапляють основи, які ведуть себе як гуанін.

Мутагени третьої групи - акридинові барвники - вступаючи в комплексні зв'язки з ДНК, заважають її нормальній реплікації. Завдяки цьому знову створена ДНК може отримати декілька зайвих основ, або в ній не буде ряду, що раніше були азотистих основ.

Мутагени четвертої групи - інгібітори попередників нуклеїнових кислот, допускають, що ці мутагени пригнічують синтез попередників, що виклинає порушення нормальної структури ДНК. Відомо, що мутаген 5-аміноурацил пригнічує синтез тиміну, а кофеїн, на тому ж об'єкті пригнічує синтез пуринів.

П'ята група - аналоги азотистих основ - викликає заміну однієї пари основ ДНК на іншу або їх випадіння, що призводить до появи нової якості. Так, мутаген 5-бромурацил заміщує тимін [12].

Досліджуючи шляхи дії хімічного мутагену, деякі автори (Ш. Ауербах, В. Нікіфоров), виділяють в них декілька стадій:

1. Добираючись до генетично важливих молекул ДНК мутаген може сумісно вступати в реакції з великим числом генетично малоцінних молекул середовища, розгубивши при цьому свій потенціальний заряд.

2. Інколи, потрапляючи всередину клітини, мутаген може вступити в зв'язок з іншими частинами живого, утворити форму навіть більш дієву, аніж вихідна.

3. На шляху до ДНК може відбуватися конкурентний захват мутагену білковими компонентами хромосоми.

4. Специфіка мутагену може проявлятися і на останньому етапі стабілізації первинної мутації.

Із хімічних мутагенних речовин, запропонованих І. Рапопортом, в селекції найбільше розповсюдження набули етиленімін, диетилсульфат, диметилсульфат, 1,4-бісдіазоацетилбутан, нітрозометилсечовина, нітрозое- тил сечовина та ін.

Таблиця 2

Мутагенна доза хімічних мутагенних речовин для ячменю

Сотр	Доза,%
Етиленімін
Вінер	0,04
Диметилсульфат
Луч	0,025-0,2
Нітрозоетилсечовина
Мутант 104-146	0,025-0,05
Етилметансульфонат
Вінер	0,2

Подальше використання обробленого насіння, їх посів та подальший догляд, спостереження за розвитком рослин проводять в звичайних селекційно-генетичних розсадниках в полі. Перше покоління (М1) може бути дещо пригнічене в залежності від мутагену і умов вирощування. Інколи М1 може майже не відрізнятись від контролю і навіть краще виглядати за нього, тобто має місце ефект стимуляції, особливо добре видний в перший період розвитку рослин.

Таким чином, в хімічному мутагенезі в перший рік проявляються, як правило, спадкові зміни - хемоморфози (звичайні потворності) - і значно рідше справжні мутації. Завжди матеріал М1 повинен пройти індивідуальну штучну ізоляцію, для того, щоб мати можливість в наступних поколіннях, починаючи з М2, виділяти в гомозиготному стані максимум мутацій, що проявляються.

Всю подальшу роботу з хемомутантами слід вести з використанням методу індивідуального добору.

Для розширення різноманіття мутаційних явищ, збільшення спектру мутації все частіше застосовують одночасну або почергову дію на насіння комбінації мутагенних факторів. Часто зустрічаються результати об'єднання хімічних (хіммутагену) і фізичних (іонізуюче випромінювання) факторів (Табл.3).

Таблиця 3

Використання сумісної дії хімічних і фізичних мутагенних факторів

Комбінація факторів і їх доза	Культура і сорт
г- промені (1,5 кР) + етиленімін (0,005 - 0,01%)	Ячмінь Вінер
Диметилсульфат (0,2%) + г- промені (3-6 кР)	Ячмінь Одеський 17
Диметилсульфат (0,025%) + г- промені (10 кР)	Ячмінь Луч
Колхіцин (0,1%) + г- промені (2 кР)	Ячмінь Московський 121

Необхідно багато експериментувати, накопичувати матеріал, який, можливо, ще більше розширить горизонти можливого мутагенезу [9;18].

1.5 Лазерний мутагенез

Світло є одним із основних факторів зовнішнього середовища, по відношенню до якого розвивались процеси адаптації організмів (Л.Б. Рубін).

Відомо, що світло не тільки забезпечує запасання енергії у вигляді хімічний зв'язків продуктів фотосинтезу, але і виконує регуляторні функції, керуючи різноманітними процесами в рослинах. Імпульсне концентроване сонячне світло викликає збільшення частоти хромосомних перебудов в клітинах.

В наші дні великий інтерес представляє застосування неіонізуючого лазерного випромінювання оптичного діапазону для індукції спадкових змін у рослин. При дії лазерного випромінювання не спостерігається вираженого ефекту пригнічення розвитку рослин в М1; з'являється до 30..50%, що не розщеплюються в М2 і наступних поколіннях однорідних по зміненій ознаці родин; велика кількість змінених форм зберігає нові ознаки в наступних поколіннях.

Лазери були створені академіками А.М. Прохоровим, М.Г. Басовим і

Ч. Таунсом в 1964 р.

Існує декілька типів лазерів:

1) Газові лазери (атомні, іонні, молекулярні). Робоча речовина - гази та їх суміші: азотні, аргонові, криптонові, на СО2. Їх випромінювання має найвищий ступінь монохроматичності і когерентності;

2) Твердотілі: активне середовище - рубін, флориди барію, лантану, кальцію, стронцію;

3) Рідинні: активне середовище - оксиди хлору або різні суміші з домішкою неодиму (Nd2O3);

4) Хімічні лазери: використовується хімічна енергія для збудження молекул і створення інверсної заселеності;

5) Лазери на барвниках: застосовуються оксазинові і поліметинові барвники, похідні оксазолу;

6) Напівпровідникові: на миш'яковому галлії.

Вітчизняна промисловість випускає газові лазери типу ОКГ - 12 і ЛГ-75, які використовуються в експериментальних дослідженнях з селекції та генетики рослин (Рис.5 і 6). Приблизна їх характеристика: 1) довжина генеруючої хвилі 6328 Е; 2) вихідна потужність 25..30 мВт [5].

Рис.5. Лазерна установка ОКГ-12-1 Рис.6. Лазерна установка ЛОБО-2

Світло азотного лазера імпульсної дії (л=337,1 нм) підвищує кількість хромосомних перебудов у ячменю (М.В. Проскурнін, Х.М. Жабер, Н.Б. Гур'єва, 1987).

Найбільш широке застосування в селекційно-генетичних дослідженнях отримало лазерне червоне світло з довжиною хвилі 632,8 нм, що генерується гелій-неоновими лазерами. Це пов'язано з тим, що перші лазери були створені для червоної частини спектру.

Лазерна обробка (л=632,8 нм) сприяє як підвищенню, так и пониженню вмісту в листках хлорофілу і каротиноїдів.

Передпосівне опромінення насіння підвищує їх енергію проростання і схожість, продуктивність рослин, скорочує період вегетації у ячменю.

Досліди показують, що лазер покращує насінні якості зерна нового урожаю: підвищується натурна маса і маса 1000 зерен, підвищується вміст в зерні фракції крупного розміру [22].

Відомо, що лазерне випромінювання здатне модифікувати дію іонізуючої радіації і хімічних мутагенів. В дослідах з використанням ячменю встановлено, що обробка променем лазеру (л=632,8 нм) до г-опромінення призводить до деякого підвищення схожості насіння і виживаності рослин М1 в порівнянні з обробленим поєднанням цих факторів і обробкою тільки г-променями. Обробка г-опроміненого насіння ячменю світлом гелій-кадмієвого лазера (л=441,6 нм) підвищує вихід змінених форм в М2 в порівнянні з опроміненням тільки г-радіацією з 4,9 до 20,3%.

Додаткове лазерне опромінення насіння, які оброблені хімічними мутагенами, підвищує польову схожість насіння і виживання рослин, тобто пом'ягчує дію хімічних агентів.

Червоне лазерне випромінювання (л=632,8 нм) підвищує індуковану мутабільність ячменю в радіаційному мутагенезі в 1,5..2,1 рази, а в хімічному мутагенезі (0,025% НЕМ) - в 1,2..2,6 рази.

Мутагенну дію променів лазера на ячмінь було вперше встановлено дослідниками Г.П. Дуніна (1976-78, 1981 рр.); Б.І. Авраменко, З.І.Лисовський (1978).

Мутагенна експозиція впливу гелій-неонового лазеру на насіння ячменю знаходиться в інтервалі 30..60, чи 30..120 хв.

Досліди показують, що лазерне опромінення вегетуючих рослин ячменю на ранніх стадіях мікроспорогенезу більш ефективне, чим опромінення сухого насіння.

Скоріш за все, не існує одного визначеного механізму дії лазерного випромінювання на генетичний матеріал рослин: не можна виключати дію будь-яким із описаних шляхів. Але найбільш обґрунтовано висувається гіпотеза дії променів лазера через фітохромну систему рослин з подальшою зміною внутрішньоклітинного середовища (в першу чергу балансу фітогормонів) [8;9].



РОЗДІЛ ІІ. Дія радіації та хімічних мутагенів при роздільному і спільному застосуванні на хромосоми, ріст і розвиток ярого ячменю в М1

2.1 Цитогенетичний аналіз

Аналіз частоти хромосомних перебудов показує, що хімічні мутагени і -промені впливають на структуру хромосом, порушуючи хід мітозу в клітинах проростків. Спостерігається пряма залежність виходу хромосомних перебудов від доз мутагену.

При спільному застосуванні хімічних мутагенів і малої дози -променів майже у всіх випадках спостерігається зниження частоти хромосомних порушень в порівнянні з роздільним застосуванням. Більш істотним це зниження проявляється у варіантів з високою концентрацією хімічного мутагена ДЕС - 0,2%, який при роздільному застосуванні саме в цій концентрації викликає стовідсоткову летальну дію (ЛД100). Менш істотним вплив мутагена на фоні -опромінення насіння. Додаткова ж обробка ?-опроміненого насіння мутагеном ЕІ 0,0001% істотно знижує частоту хромосомних порушень [6].

Цитогенетичний ефект залежить від сполучення мутагенних факторів та їх послідовності: синергичний, тобто перевищує суму ефектів, викликаних кожним мутагеном у окремому випадку; адитивний, тобто дорівнює сумі ефектів кожного сполучення в цьому ж дозуванні; антагоністичний, тобто знаходиться на більш низькому рівні, ніж у випадку дії одного мутагенного фактора [17].



Рис. 7. Частота хромосомних аберацій в залежності від концентрації хімічних мутагенів і способу обробки модифікаторами (500Р и ЕІ 0,0001%) в клітинах кореневої меристеми проростків ячменю.



Рис. 8. Частота хромосомних аберацій в залежності від дози -променів і способу обробки модифікаторами (500Р и ЕІ 0,0001%) в клітинах кореневої меристеми проростків ячменю.

Аналізуючи одержані дані, можна припустити, що ? 500Р у попередній обробці та ЕІ 0,0001% у післямутагенній обробці справляли репарагенну дію, знижуючи рівень пошкоджень хромосом, викликаних хімічними мутагенами та ?-променями. Захисний ефект малої дози ?-променів (500Р) пояснюється, певно, безпосередньою реакцією цієї дози мутагена з ДНК і білками хромосом у клітині, що активізує синтез ДНК та РНК і призводить до репарації пошкоджень хромосом, індукованих мутагенами. Генозахисні дії ЕІ 0,0001% є, певно, ефектом комбінованої дії фізичних і хімічних мутагенних факторів, тобто толерантності [13].

2.1. 

2.2 Роздільна дія радіації та хімічних мутагенів на ріст і розвиток рослин ячменю в М1

Польова схожість насіння ячменю змінюється під впливом хімічних мутагенів і -променів у більшості варіантів обробки. При цьому позначився вплив як мутагенів та їх доз, так і сортових особливостей. ЕІ у всіх концентраціях знижував польову схожість насіння, в концентрації 0,025% виявився летальний ефект у всіх сортів. Навіть в концентрації 0,012% цей мутаген виявляється дуже токсичним. ДЕС в концентрації 0,2% також справляє летальну дію. При застосуванні 0,05 і 0,1% концентрацій ДЕС виявляються стимулюючі реакції.

При застосуванні -променів у високих дозах спостерігається пригнічуюча дія для насіння (майже на 50%). У випадку застосування дози 5000Р підвищується польова схожість насіння.

Важливим показником чутливості рослин до мутагенної дії є їх виживаємість. Найбільш сильний вплив на виживаємість рослин має ЕІ в концентрації 0,025%. ДЕС в низьких концентраціях виявляє стимулюючу дію рослин.

Отже, дія кожного мутагену відрізняється специфічністю і залежить від сорту. Якщо для одного сорту одна й та ж доза, або концентрація мутагена має напівлетальний або летальний ефект, то для інших сортів виживаємість досягає досить високого рівня [14].

2.3 Ефект спільної дії радіації та хімічних мутагенів

Комбіноване застосування радіації та хімічних мутагенів має позитивний вплив на ріст і розвиток рослин ячменю. Дія на насіння малої дози радіації та високої концентрації мутагену ДЕС (0,2%) справляє стимулюючий ефект за ознакою польової схожості: 76,4% проти 3,4% у варіанту без додаткової обробки. При зворотній послідовності обробки насіння тими ж дозами мутагенів також спостерігається підвищення польової схожості, але тільки до 28,4% в порівнянні з роздільною дією.

Обробка ?-опроміненого (500Р) насіння розчином ЕІ в середніх і високих концентраціях (і у прямій, і у зворотній послідовності) викликає негативний ефект за ознакою польової схожості. Хоч мала доза радіації як модифікатор справляє щось схоже на захисний ефект, викликаючи адаптивну реакцію при цих концентраціях, вона не може повністю відновити зруйновані ЕІ системи (Табл.1.).

Взаємодія низької та середньої доз -променів при постмутагенній обробці малою дозою мутагена 500Р не призводить до істотних змін польової схожості. А при опроміненні дозою 15000Р після попередньої дії малої дози відбувається позитивна реакція (58,6% проти 46,2% на варіанті без додаткової обробки).

Вплив низької концентрації ЕІ (0,0001%) і води на польову схожість при постмутагенній обробці приблизно однаковий. ДЕС в середній і високій концентраціях, застосований спільно з ЕІ 0,0001% і водою, менш токсичний. Таку ж реакцію на додаткову обробку виявляє мутаген ЕІ. Щодо -променів, то тут додаткова обробка дає позитивний результат тільки при дозі 15000Р (відповідно 69,4 і 71,2% проти 46,2% на варіанті без додаткової обробки).

Таблиця 4

Вплив мутагенів на польову схожість насіння ячменю в М1 з перед і після обробкою малої дози мутагенів (%).

Вид мутагена	Доза впливу	Без додаткової обробки	Додаткова обробка
			Перед-мутагенна	Постмутагенна
			? 500Р	? 500Р	ЕІ 0,0001%	водою
Контроль (вода)	89,8	81,6	73,8	75,4	82,8
ДЕС, %	0,05	85,0	83,0	83,6	79,0	78,8
	0,1	79,6	86,2	84,8	82,4	92,6
	0,2	3,4	76,4	28,4	67,6	77,0
ЕІ, %	0,006	78,4	77,0	70,6	68,6	66,4
	0,012	19,6	33,6	8,8	40,4	56,0
	0,025	0,4	4,4	1,8	2,2	5,0
Контроль (сухе насіння)	87,6	96,4	-	79,0	81,6
?-промені, Р	5000	85,4	86,6	84,8	80,8	83,8
	10000	89,2	80,0	84,4	81,4	79,2
	15000	46,2	58,6	44,4	69,4	71,2
НІР 0,05	4,3	4,7	4,8	5,1	4,9

Взаємодія мутагенних доз -променів і малої дози цих же променів не викликає істотного підвищення виживаємості. При постмутагенній обробці спостерігається навіть її зниження в порівнянні з контролем.

Врешті-решт мала доза -променів як модифікатор, викликаючи епігенетичну мінливість, показує стимулюючий ефект на фоні хімічного мутагена ДЕС і не ефективна на фоні ЕІ.

Застосування помірної концентрації ЕІ при постмутагенній обробці, ефективне на фоні хімічного мутагена ДЕС. Схожий результат дає постмутагенна обробка насіння водою. Додаткова обробка не дає позитивного результату у варіантах з мутагеном ЕІ, за винятком варіанта з постмутагенною обробкою ЕІ 0,0001%. На фоні -променів додаткова обробка ЕІ 0,0001% підвищує виживаємість рослин у варіанті з найвищою дозою (15000Р) [13].



РОЗДІЛ ІІІ. Дія радіації та хімічних мутагенів на мінливість ячменю в М2, М3 при їх роздільному та спільному застосуванні

3.1 Дія радіації та хімічних мутагенів на мінливість ячменю в М2 при їх роздільному та спільному застосуванні

Загальна частота мутацій, індукована відповідним мутагеном, є одним з найбільш ефективних критеріїв оцінки мутагенної активності в М2. Частота мутацій при роздільній дії хімічних мутагенів і ?-променів варіює в залежності від виду мутагенного фактора, дози дії та сортових особливостей.

Як правило, частота мутацій збільшується з підвищенням дози мутагенів. Однак таке підвищення не завжди призводить до значної зміни частоти мутацій. Для деяких сортів дія ДЕС в концентраціях 0,1 і 0,2% викликає приблизно однаковий вихід мутацій, що свідчить про неефективність застосування високих доз. Тому рекомендуються помірні дози мутагенів. При застосуванні ЕІ у одних сортів частота мутацій висока при середній концентрації мутагена, а у інщих - при низькій. Це пояснюється тим, що і висока, і середня концентрації ЕІ у відповідних варіантах викликає ЛД100 вже в першому поколінні. При вивченні генетичної активності дії радіації на рослини ячменю найбільш ефективним виявляється опромінення в дозі 10000Р і 15000Р.

Порівнюючи мінливість сортів ячменю при обробці насіння рослин хімічними мутагенами та -променями, слід зазначити, що різні сорти проявляють ранню мутабельність, що свідчить про велике значення особливостей генотипу сорту в мутаційному процесі.

Досліди показали, що генетичні ефекти від дії мутагенів змінюються під впливом малої дози радіації та хімічного мутагена. Загальна частота мутацій в М2 збільшується в порівнянні з роздільною обробкою (табл. 2).

Таблиця 5

Загальна частота мутацій у рослин ячменю в М2 під дією мутагенів з перед- і постмутагенною обробкою малими дозами радіації та хімічного мутагена, а також водою, %

Вид мутагена	Доза впливу	Без додаткової обробки	Додаткова обробка
			Перед-мутагенна	Постмутагенна
			500Р	500Р	ЕІ 0,0001%	водою
Контроль (вода)	0,8	1,4	1,7	5,2	0,0
ДЕС, %	0,05	7,3	10,4	8,2	10,9	6,6
	0,1	11,6	14,5	13,2	8,8	10,5
	0,2	-	17,5	25,0	23,8	15,7
ЕІ, %	0,006	20,7	26,7	22,7	25,8	19,8
	0,012	-	-	-	-	-
	0,025	-	-	-	-	-
Контроль (сухе насіння)	0,5	2,2	-	2,6	0,0
?-промені, Р	5000	9,4	12,4	11,3	11,3	8,0
	10000	17,2	23,4	20,5	19,1	17,5
	15000	-	-	-	32,6	22,7
НІР 0,05	5,4	6,3	7,4	7,6	6,0

При застосуванні 500Р у передмутагенній обробці відмічається збільшення частоти мутацій. Особливо висока загальна частота мутацій спостерігається у варіанті з опроміненням дозою ? 10000Р і у варіанті з етиленіміном у концентрації 0,006% - відповідно: 23,4 і 26,7% проти 17,2 і 20,7% у варіанті без додаткової обробки.

Мала доза радіації в постмутагенній обробці підсилює мутагенну ефективність у варіантах з попередньою обробкою низькими та середніми дозами мутагенів. При застосуванні дози ??500Р вихід мутацій в цілому не дуже відрізняється в залежності від послідовності обробки. Додатково опромінені ? 500Р варіанти мають більшу частоту мутацій на фоні хімічних мутагенів, але не так чітко виражену на фоні ?-променів. Варіанти з ЕІ 0,0001% мають зворотний характер. Саме у варіанті з ??15000Р + ЕІ 0,0001% вихід мутацій найбільший - 32,6% проти 22,7% на контролі з водою. Слід зазначити, що дія ?-опромінення в дозі 15000Р як при самостійній обробці, так і у сполученні з ??500Р в будь-якій послідовності викликає ЛД100 вже в першому поколінні. Аналогічна закономірність спостерігалася на фоні ДЕС 0,2% при самостійній дії мутагена. Однак при сполученні ДЕС 0,2% як з ЕІ 0,0001%, так і з опроміненням ??500Р вдається одержати нададитивний ефект в М2. Роздільна дія цих мутагенів викликає повну загибель рослин в М1. При додатковій обробці зберігається частина рослин М1 і підвищується загальна частота мутацій в М2.

В М2 виявляються хлорофільні, стерильні та морфофізіологічні мутації, в тому числі селекційно цінні. При роздільній, а також при спільній дії мутагенів із збільшенням їх доз зменшується число морфофізіологічних мутацій, особливо селекційно цінних, одночасно збільшується кількість летальних і стерильних форм. Спільна дія радіації та хімічних мутагенів дає в середньому у варіантах більший вихід морфофізіологічних мутацій порівняно з варіантами без додаткової обробки та варіантами з використанням води як додаткового фактора.

Спектр морфофізологічних мутацій при спільній обробці мутагенами різний у різних випадках: в одних варіантах розширюється, в інших вужчає. При роздільній і спільній обробці з різною частотою виявляються мутації за ознакою, яка стосується ширини листової пластинки, висоти рослини, будови колоса, вищербленості остей, довжини вегетаційного періоду та багатьох інших ознак і властивостей [13;14].

3.2 Характер мінливості та рівень успадкування морфофізіологічних змін в М3

Проявляється різна мутабельність сортів ячменю в М3. Загальна частота мутацій варіює від 0,0 до 17,0%, в залежності від виду мутагенів, їх доз і особливостей сорту.

При спільній обробці у випадку дії 500Р та ЕІ 0,0001% на фоні хімічних мутагенів і ?-променів у більшості варіантів вихід мутацій зменшується порівняно з незалежною дією фонового мутагена. Загальна частота мутацій висока у випадках поєднання 500Р з ДЕС 0,2%. Застосування опромінення 500Р на фоні ЕІ 0,006% не викликає перевищуючий ефект по відношенню до контролю. Однак дія 500Р на фоні -променів виявляється ефективною при опроміненні у дозі 5000Р. В М3 постмутагенна обробка малою дозою ?-променів порівняно з передмутагенною більш ефективна. Можливо, це пов'язано з різним ефектом радіобіологічної толерантності.

Із застосуванням ЕІ 0,0001% в постмутагенній обробці відзначається зменшенням виходу мутацій. На фоні ДЕС при концентрації 0,1% та на фоні -променів у дозі 5000Р кращим є варіант з водою.

В М3 відмічається звуження спектра та зниження частоти мутацій порівняно з поколінням М2. Можливо, це пов'язано із зменшенням гетерозиготності в кожному з наступних поколінь, а також із розвитком реакції адаптивної відповіді, викликаної алкіліюванням і малою дозою радіації у випадку комбінованої дії.

Не всі новоутворення успадковуються в М3. Частина з них характеризується генетичною нестабільністю, тобто дає неоднорідне потомство. У ряді мутантних сімей спостерігається розщеплення на вихідну форму, мутант і проміжну форму [13;14].

3.3 Мінливість якості зерна

Мінливість вмісту білка та лізину в зерні і лізину в білку має протилежне співвідношення. Високобілкові мутанти (в 50% випадків) відрізняються підвищеним вмістом лізину в зерні та зниженим вмістом лізину в білку, а низькобілкові - навпаки. Вміст лізину в зерні ячменю високимй у макромутантів із гладенькими остями і у форм без воскового нальоту у варіантах з 10000Р і з ДЕС 0,1%, відповідно 0,575 і 0,588% на суху вагу. Аналогічна тенденція існує у низькорослого хемомутанта, одержаного в результаті дії ЕІ 0,006%. Однак при цьому сполученні підвищена білковість зерна з підвищеним вмістом лізину в білку спостерігається у -мутанта з гладкоостими колоссами. В останніх варіантах виявляється несполучність між вмістом білка в зерні та вмістом лізину в зерні і в білку. Прикладом може бути мутант із багаторядним колосом (10000Р), у якого вміст білка в зерні 0,423, а кількість лізину в білку збільшується до 4,73% і перебуває у зворотній залежності від вмісту білка в зерні 8,95% [21].

Більшість високобілкових мутантів, а також мутантів, які поєднують підвищений вміст білка та лізину в зерні і лізину в білку, одержано із застосуванням малої дози радіації (500Р) та хімічного мутагена (ЕІ 0,0001%) при спільній обробці ними (табл. 3). Зміни вмісту лізину в зерні та лізину в мутантних формах, одержаних при спільній дії радіації та хімічних мутагенів, відбуваються у бік не тільки збільшення, а й зменшення. У більшості випадків один з цих показників збільшується. При цьому у варіантах 500Р+10000Р та 500Р+ЕІ 0,006% спостерігається позитивне сполучення вмісту білка і лізину в зерні та вмісту лізину в білку.

Спільна дія мутагенів дозволяє отримати високолізинові та велокозернисті мікромутанти. Найбільший ефект спостерігається у варіантах 500Р+10000Р; ДЕС 0,1%+ 500Р; 10000Р+ЕІ 0,0001%. Позитивне сполучення білка та лізину в зерні і лізину в білку одержано у варіанті 500Р + 10000Р. В останніх варіантах спостерігається несполучність між вмістом білку та лізину в зерні або лізину в білку паралельно з величиною зерна.

Таблиця 6

Мінливість вмісту білка та лізину в зерні мутантів ячменю в М3

Сорт, мутант	Спосіб обробки	Білок в зерні, %	Лізин в зерні, %	Лізин у білку, %
Незмінні із змінених сімей М2	500Р+ДЕС 0,1% 500Р+ЕІ 0,006%	13,40 15,11	0,524 0,536	3,91 3,55
Велике зерно	500Р+ 10000Р	14,25	0,541	3,80
Ранньостиглий	500Р+Вода	18,01	0,368	2,04
Велике зерно	ДЕС 0,1%+ 500Р	12,80	0,500	3,91
Рідкоколосий	5000Р+ 500Р	14,31	0,486	3,40
Довгоколосий	10000Р+ 500Р	15,39	0,359	2,33
Велике зерно	ЕІ 0,006%+ЕІ 0,0001%	14,31	0,418	2,91
Гладкоостий	ЕІ 0,006%+ЕІ 0,0001%	13,11	0,490	3,74
Велике зерно	10000Р+ЕІ 0,0001%	10,63	0,451	4,24
Щільний колос	15000Р+ЕІ 0,0001%	16,02	0,528	3,30

Таким чином, за допомогою радіації та хімічних мутагенів при роздільному і спільному їх застосуванні вдається значно розширити генетичну мінливість якості зерна ячменю, відібрати поліпшені за даною ознакою форми [20].



ВИСНОВКИ

Отже, один з найважливіших прийомів експериментальної генетики - мутагенез, який широко використовується для вивчення білків і поліпшення їх властивостей. У селекції мутагенез використовують для отримання перспективних мутантів рослин, тварин і мікроорганізмів. Мутагенез, як інструмент мінливості, вважається одним із рушійних чинників еволюції .

Обробка насіння хімічними мутагенами (ДЕС, ЕІ) і -променями виявляє їх специфічну дію на мінливість рослин, яка модифікується малими дозами мутагенів.

Рослини ячменю в М1 мають різну чутливість до впливу мутагенів в залежності від виду, дози мутагена та сорту.

Додаткова обробка -променями і ЕІ в малих дозах викликає захисну реакцію і знижує негативну дію основних мутагенів на хромосомний апарат, на ріст і розвиток рослин ячменю в М1. Позитивний ефект від застосування додаткового фактора (500Р і ЕІ 0,0001%), більш помітний на фоні високих доз мутагенів.

Ефективність дії малої дози -променів підвищується при її застосуванні перед основною обробкою мутагенами, ЕІ - після обробки мутагенами.

При спільних впливах мутагенних факторів і їх малих доз на насіння ячменю в М1 виявляється негативна кореляція між частотою хромосомних аберацій в меристемі первинних коренів і польовою схожістю насіння (r=-0,75 0,24), виживаємістю рослин (r=-0,89?0,18), показником фертильності колосів (r=-0,79 0,23).

Частота мутацій під роздільним впливом хімічних мутагенів і -променів варіює 3,5 до 20,7%. Характер і рівень мутаційної мінливості ячменю в М2 залежить, з одного боку, від виду і дози впливу мутагенів, з іншого - від форми сполучення з додатковим фактором: -променями 500Р, ЕІ 0,0001% і водою. Мала доза мутагенів як модифікатор має сенсибілізуючу дію в М2, викликаючи підвищення загальної частоти мутацій.

При спільній обробці збільшується відносна частота появи морфофізіологічних мутацій з одночасним зменшенням частини хлорофільних і стерильних мутацій. Найбільша кількість корисних змін при використанні -променів 500Р і ЕІ 0,0001% є на фоні ДЕС і -променів.

Характер і рівень успадкування змін в М3 варіює в залежності від особливостей мутагенного фактора та типу самих змін. Не виявляється залежність від дози мутагена та форми сполучення з 500Р і ЕІ 0,0001%.

В М3 відбувається звуження спектра і зниження частоти мутацій у порівнянні з М2 як при роздільній, так і при спільній обробці

Дія мутагенів значно підвищує варіабельність якості ячменю. При спільній обробці вміст білка в зерні варіює від 12,00 до 15,00% у варіантах з сім'ями М2, які не мутували, та від 13,00 до 18,00% у варіантах з потомками М2, які мутували.



СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

Алексеева Е.С. Экспериментальный мутагенез как метод селекции// Радиационный мутагенез растений,- М., 1985а. С. 49-54.

Бальчюнене Л. Свойства и значение внешне не проявляющихся в мутагенезе мутаций ячменя// Научные труды высших учебных заведений

Валева С.А. Принципы и методы применения радиации в селекции растений.- М.: Агропромиздат, 1967,- 87 с.

Володин В.Г., Лисовская З.И. Радиационный мутагенез у ячменя.-Минск: Наука и техника, 1979,- 144 с.

Володин В.Г., Мостовиков В.А., Авраменко Б.И. и др. Лазеры и наследственность растений.- Минск: Наука и техника, 1984.- 175 с.

Гераськин А. С., Дикарев В.Г., Дикарева Н.С. Влияние раздельного радиоактивного и химического загрязнения на выход цитогенетических нарушений ярового ячменя // Радиационная биология.- 2002. - Т. 42, № 4. - С. 364 - 368.

Гуляев Г.В., Гужов Ю.Л. Селекция и семеноводство полевых культур. М.: Агропромиздат, 1987. - c. 171-182.

Дудин Г.П. Изменчивость мутантов ярового ячменя под действием лазерного излучения// Межвузов, сб. науч. ст. «Применение физических и химических мутагенных факторов в селекции и генетике полевых культур», Кишинев СХИ, Кишинев, 1985. - С. 83-87.

Дудин Г.П., Лысиков В.Н. Индуцированный мутагенез и использование его в селекции растений: Монография. - Киров: Вятская ГСХА, 2009. - 208 с.

Зінченко О.І. Рослинництво: Підручник. - К.: Аграрна освіта, 2001.- с. 235-239.

Зозуля О.Л. Селекція і насінництво польових культур. - К.: Урожай, 1993.- с. 224-228.

Никифоров В.Г. Химический мутагенез// Общая генетика.- М., 1965.-С. 113-127.

Проскурнин Н.В., Тефери Йосеф В. Специфичность мутационного процесса у ярового ячменя при комбинированном применении гамма-лучей и химических мутагенов: Сб. научн. тр. Крымского государственного аграрного университета. - Вып. 62. - Симферополь. - 1999. - С. 211-221. (Доля авторства 60%, автору належать експериментальні дані та аналіз результатів).

Проскурнин Н.В., Тефери Й.В. Хромосомные перестройки в клетках ячменя и их модификация // Вісник ХДАУ. - 1998. - №1. - С.165-169 (Доля авторства 50%, особистий внесок здобувача отримання експериментальних даних і їх аналіз).

Спеціальна селекція і насінництво польових культур: навчальний посібник; за ред. В.В. Кириченка. - Х.: ІР ім. В.Я. Юр'єва НААН України, 2010.- с. 168-179.

Трофимовская А.Я. Ячмень (эволюция, классификация, селекция).// «Колос»,-1972. 296 с.

Шамаль Н.В. Цитогенетические нарушения у проростков ячменя под действием гамма-облучения. Б., 2006. - № 1. - С. 72 - 75.

Шевцов В.М. Использование мутагенеза в селекции ячменя// Вестник с/х науки,-1981. №9. - С.44-51.

Ячмень. Пер. с англ. канд. биол. Наук Ю.С. Демина. Под ред. Никитенко Г.Ф. М., «Колос», 1973. 255 с.

http://agroscience.com.ua (станом на 24.10.2011р.).

http://www.nauu.kiev.ua(станом на 30.10.2011р.)

http://www.sgi.od.ua/cc/cny (станом на 12.11.2011р.)



ДОДАТКИ

Рис.9. Конкурсне сортовипробування мутантів ячменю.



Рис.10. Ячмінь ярий з різною довжиною вегетаційного періоду:

Зліва - мутант Гід (скоростиглий); Справа - сорт Біос-1 (середньостиглий)



Мутація - albina Мутація - tigrina

Мутації колосу Мутації довжини стебла

Рис.11. Хлорофільні і морфологічні мутації ячменю.

Размещено на Allbest.ru