В Институте цитологии и генетики СО РАН проводятся межвидовые, межродовые замещения хромосом. Придание мягкой гексаплоидной пшенице Triticum aestivum устойчивости к различным видам ржавчины, мучнистой росе и другим видам заболеваний оказалось возможным при замещении двух пар ее хромосом 5В и 6В на хромосомы от третраплоидной пшеницы Triticum timopheevii.

Аллоцитоплазматические гибриды пшеницы.

Расширение адаптационных возможностей у пшеницы достигается путем создания новых генетических систем в форме гибридов аллоцитоплазматической пшеницы, у которых эффект ядерно-цитоплазматических взаимодействий детерминирует ряд свойств, обеспечивающих более высокий уровень адаптации растений к стрессовым факторам среды. Аллоцитоплазматические гибриды пшеницы (АЦПГ) получают методом возвратных скрещиваний (не менее шести беккроссов) и отбором. Они представляют собой новый синтетический тип растений, у которых ядро T. aestivum L. нормально функционирует в чужеродной цитоплазме.

Перемещение ядра пшеницы, в инородную цитоплазму может вызвать в ряде случаев изменение количественных признаков и биологических свойств растений. Дифференцированное проявление этих изменений дает основание считать, что генам, детерминирующим тот или иной признак, соответствуют определенные плазмагены или другие микроструктуры цитоплазмы, обеспечивающие контроль и передачу определенных генопродуктов. Нарушение этого ядерно-цитоплазматического соответствия приводит к изменению величины признака или его непроявлению, например, под влиянием митохондриального генома изменяются устойчивость растения к патогенам.

Селекционно-генетическая работа по созданию и изучению озимых и яровых форм аллоцитоплазматической пшеницы проводится на аграрном факультете Российского университета дружбы народов с 1981 г. К настоящему времени создана обширная коллекция линий аллоцитоплазматической пшеницы T. aestivum L, сочетающих ядерный геном различных сортов яровой и озимой пшеницы с цитоплазмой таких типов, как Secale cereale, Aegilops ovata, T. timopheevi.

По результатам сравнительного изучения двенадцати яровых линий аллоцитоплазматической пшеницы в 2002 г. в коллекционном питомнике двух научно-исследовательских институтов (Московская область - НИИСХ ЦРНЗ и г. Рязань - НИИ ПТИ АПК) выделена линия аллоцитоплазматической пшеницы на цитоплазме T. timopheevi (АЦПГ T. timopheevi х сорт SV66342), отличающаяся более высоким урожаем зерна и повышенной устойчивостью к болезням по сравнению со стандартным сортом яровой пшеницы Приокская. Так, в условиях Московской области урожай зерна у сорта Приокская составил 43,4 ц/га, а у АЦПГ T. timopheevi x SV66342 - 49,8 ц/га. Пораженность листовой ржавчиной у растений АЦПГ составила 50%, а у стандартного сорта - 70%. Урожай зерна в условиях НИИ ПТИ АПК (г.Рязань) у сорта Приокская - 41,8 ц/га, а у АЦПГ - 47,2 ц/га. Пораженность растений бурой ржавчиной у АЦПГ в этом институте также была ниже, чем у стандартного сорта. Она составила 30%, тогда как у сорта Приокская - 60%.

Используя явление элиминации у гибридов геномом одного вида (рода) растений генома другого, удалось создать ячменно-пшеничные формы, у которых присутствуют ядерный геном пшеницы, цитоплазма и элементы цитоплазматического генома ячменя. Эти аллоплазматические линии по своему фенотипу больше повторяют пшеницу, но у них проявлялись отдельные признаки ячменя, например, раннеспелость и устойчивость к ряду заболеваний.

МЕТОДИКА И ТЕХНИКА СЕЛЕКЦИОННОГО ПРОЦЕССА

Методика оценки селекционного материала на устойчивость к листовой ржавчине.

Особенностью селекционного процесса при выведении устойчивых к болезням сортов является необходимость создания условий для проявления селекционным материалом устойчивости.

Оценка селекционного материала и отбор проводятся в естественных условиях или на искусственных инфекционных фонах. Использование естественного фона не требует никаких дополнительных затрат и, если год эпифитотийный, оценка ведется при реальных инфекционных нагрузках. Для усиления естественного инфекционного фона изучаемые образды можно обсеять защитной полосой из универсально восприимчивого сорта (например, Саратовская 29) с добавлением выращенных в помещении и искусственно заражённых растений этого сорта.

Способы создания инфекционного фона могут быть различны. Заражение всеми листовой ржавчиной осуществляют путем опрыскивания суспензией спор или опыливания спорами смешанными с наполнителем для равномерного распределения по поверхности растений.

Заранее подготовленную суспензию спор из ранцевого опрыскивателя равномерно наносят на делянки, после чего создают влажную камеру, закрывая обработанный участок плёнкой. Такую обработку проводят после обильных дождей в фазу выхода в трубку.

Поражение и листовой ржавчиной начинается с листьев нижнего яруса. Устойчивость определяют по степени поражения флагового листа по шкалам Майнса-Джексона и Петерсона. При этом определяют тип поражения или балл, косвенно характеризующий тип взаимодействия растения хозяина и патогена, и процент поражения поверхности листовой пластинки характеризующий степень устойчивости растения хозяина.

Схема селекционного процесса.

В селекционном процессе используется традиционная схема, применяемая во многих селекционных учреждениях страны и включающая в себя следующие питомники: коллекционный питомник первого и второго года, питомник гибридизации, гибридный питомник, питомник отборов, селекционный питомник первого года, селекционный питомник второго года, контрольный питомник, питомник конкурсного сортоиспытания. Отбор гибридного материала ведётся методом педигри. Ввиду разнообразия исходного материала и различной степени его изученности вовлечение исходного материала в схему селекционного процесса происходит на разных этапах. Малоизученный материал включается в схему начиная с коллекционного питомника. Хорошо изученный материал включается в схему начиная с питомника гибридизации.

Коллекционные питомники первого и второго года.

Исходный материал высевается на метровых ярусах. Изучение материала происходит в условиях разных сроков и фонов посева. Технология возделывания, учёт и наблюдения производятся в соответствии с методическими указаниями по изучению мировой коллекции пшеницы. Наилучший материал направляется в питомник гибридизации для вовлечения в скрещивания с лучшими сортами местной селекции.

Питомник гибридизации.

Родительские формы высеваются в три срока. Первый срок при первой возможности посева. Гибридизация проводится путём кастрации и последующего принудительного опыления (твел-метод).

Гибридный питомник.

Гибридные зерновки высеваются вручную на метровых ярусах. Одновременно с гибридными размещаются и родительские формы.

Питомник отбора.

Посев питомника производится в оптимальные сроки по чистому пару. В связи с тем, что материал даёт значительное расщепление в этом питомнике производится индивидуальный отбор элитных растений во всех гибридных популяциях. Проводят учёты и наблюдения по фенологии (всходы, колошение, восковая спелость) по устойчивости к неблагоприятным климатическим факторам, устойчивости к полеганию, элементам урожайности. Уборку проводят вручную вместе с корнями в фазу восковой спелости. После полевой и лабораторной оценки лучшие из них оставляют остальные выбраковываются.