30.01.2025
Отчет о грантовом проекте ИРН AP19676157
Отчет о грантовом проекте ИРН AP19676157 «Исследования гибридной популяции от беккроссных скрещиваний сортов культурного вида Medicago sativa L. с ее дикими сородичами для селекции на адаптивность» 2023-2025 гг.
Руководитель проекта Мейірман Ғ.Т.
Цель проекта:
Создание исходного материала для синтетической селекции сортов люцерны на основе гибридизации культурных сортов Medicago sativa L. с ее дикими видами для повышения адаптационного потенциала по засухоустойчивости и солеустойчивости в условиях глобального изменения климата в сторону аридизации.
Задачи проекта:
1) Продолжение изучения диких экотипов в интродуционных питомниках прошлых лет посева, собранных из дикой флоры Казахстана тетраплоидные (2n=32) — Medicago sativa sybsp. transaxona, Medicago varia Mart., Medicago falcate L., Medicago tianschanica Vass. и диплоидные (2n=16) — Medicago difalcata Sinsk., Medicago Traufetteri Sum., Medicago coerulea Less. с выделением и отбором ценных родительских форм для гибридизации. Достигается систематическим наблюдением с учетом показателей селекционно-ценных признаков и свойств. Достигается систематическим наблюдением и с учетом показателей селекционно-ценных признаков и свойств;
2) Проведение межвидовой гибридизации Medicago sativa L. (реципиент) с дикими видами (доноры). Осуществляется ежегодным привлечением трех экотипов из каждого вида. Осуществляется ежегодным привлечением до 10 экотипов из каждого вида;
3) Продолжение гибридизации на селекционно — ценных генотипах методом беккроссных скрещиваний, где Medicago sativa L. используется в качестве реципиента, а дикие формы – доноры адаптивности, с целью вытеснения нежелательных генов, контролирующих у диких видов, такие как, тугорослость, растрескиваемость бобов при созреваний, твердокаменность семян, лежащий тип куста и т.д.;
4) Перевод диплоидных видов (2n=16) в тетраплоидный уровень (2n=32) с целью обеспечения полноты гибридизации с сортами культурной люцерны Medicago sativa L. К реализации этой сложной задачи привлекается Южно- Австралийский исследовательский институт (SARDI) и участвующего в проекте в качестве каллоборатора профессор — Alan Humphries и его члены группы: Willis Megan (SARDI), Trevor Rowe M (SARDI);
5) Проведение молекулярно- генетических исследований для контроля плоидности, гомо-, гетерозиготности и гибридности на всех этапах работы: характеристика родительских форм и гибридов в разных поколениях от беккроссных скрещиваний. Работа выполняется в лабораториях биологического направления;
6) Оценка родительских и гибридных фенотипов люцерны в разных поколениях по селекционно – ценным признакам: отрастаемость, укосность, длина периода формирования каждого укоса, облиственность, высота травостоя, засухоустойчивость, устойчивость к засолению почвы и болезни, степень бобообразования для отбора ценных особей и номеров для селекции. Такой оценкой сопровождается все селекционные объекты, привлекаемые к исследованиям.
Полученные результаты:
1) В интродукционных питомниках люцерны в целях использования в качестве донора как носителей абиотических факторов (соле-, и засухоустойчивости), что свойственны изучаемым экотипам диких видов люцерны, были выделены родительские формы для гибридизации 57 фенотипов, в том числе: по Medicago sativa sybsp. Transaxona — 2, Medicago varia Mart. — 5, Medicago falcate L. — 24, Medicago tianschanica Vass. – 15, Medicago difalcata Sinsk. — 4, Medicago Traufetteri Sum. — 2, Medicago coerulea Less.- 4 по комплексу желательных признаков. Выделенными экотипами люцерны проведена гибридизация с Medicago sativa для получения исходного материала для селекции.
В результате гибридизации равноохромосомных видов люцерны показал:
- Medicago sativa sybsp. Transaxona х Medicago sativa опыление цветков 215 шт, завязалось бобов 82 шт, плодообразование 38,4 %, получено нормально развитых семян на один боб 1,02 %.
- Medicago varia Mart. х Medicago sativa опыление цветков 285 шт, завязалось бобов 132 шт, плодообразование 43,5 %, получено нормально развитых семян на один боб 1,6 %.
- Medicago falcate L. х Medicago sativa опыление цветков 201 шт, завязалось бобов 112 шт, плодообразование 44,4 %, получено нормально развитых семян на один боб 1,8 %.
- Medicago tianschanica Vass. х Medicago sativa опыление цветков 212 шт, завязалось бобов 78 шт, плодообразование 28,6 %, получено нормально развитых семян на один боб 1,01 %.
В результате гибридизации разнохромосомных видов люцерны показал:
- Medicago difalcata Sinsk. х Medicago sativa опыление цветков 178 шт, завязалось бобов 78 шт, плодообразование 28,6 %, получено нормально развитых семян на один боб 0,06 %.
- Medicago Traufetteri Sum х Medicago sativa опыление цветков 104 шт, завязалось бобов 31 шт, плодообразование 22,3 %, получено нормально развитых семян на один боб 0,02 %.
- Medicago coerulea Less. х Medicago sativa опыление цветков 108 шт, завязалось бобов 28 шт, плодообразование 22,6 %, получено нормально развитых семян на один боб 0,03 %.
2) В питомнике гибридизации люцерны проведена гибридизация диких люцерн с Medicago sativa по 12 комбинациям по 100 цветков каждой. В результате гибридизации собрано 900 гибридное семена: в том числе Medicago varia Mart. х Medicago sativa – 300, Medicago falcate L. х Medicago sativa – 250, Medicago tianschanica Vass.,. х Medicago sativa – 250, Medicago sativa sybsp tianschanica. х Medicago sativa – 100.
Собрано 25 интрагрессивные формы люцерны: в том числе Medicago varia Mart. х Medicago sativa – 10, Medicago falcate L. х Medicago sativa – 8, Medicago tianschanica Vass.,. х Medicago sativa – 4, Medicago sativa sybsp tianschanica. х Medicago sativa – 3.
Гибридизация осуществлялась в двух вариантах свободное опыление и искусственная гибридизация:
Для проведения свободного переопыления закладывали специальные питомники. Семена материнского сорта и сорта опылителя высевали раздельно. Перед цветением люцерны накрывали изоляторами и под них пускали опылителей. При свободном опылении между тетраплоидными видами проведено гибридизация по 12 комбинациям, в каждой не менее 100 цветков.
В результате свободных опылений собранны семена 2642 шт.
Medicago varia Mart. х Medicago sativa L. — завязывание бобов 96 %, число семян на одном бобе 3,2, собрано 986 шт семян.
Medicago tianschanica x Medicago sativa L. — завязывание бобов 89 %, число семян на одном бобе 2,8, собрано 871 шт семян.
Medicago falcata L. x Medicago sativa L.- завязывание бобов 82 %, число семян на одном бобе 2,6, собрано 785 шт семян.
б) В результате искусственной гибридизации собраны 902 шт семян.
Medicago varia Mart. х Medicago sativa L. — завязывание бобов 42 %, число семян на одном бобе 1,9, собрано 350 шт семян.
Medicago tianschanica x Medicago sativa L. — завязывание бобов 40 %, число семян на одном бобе 1,8, собрано 345 шт семян.
Medicago falcata L. x Medicago sativa L.- завязывание бобов 32 %, число семян на одном бобе 1,2, собрано 207 шт семян.
3) От гибридных комбинации в бекроссах собранный семена всего 2010 семян, в том числе комбинациям ВС0хВС1 у Medicago falcata L.х Medicago sativa L. = 880 семян, ВС1хВС2 у Medicago sativa L.х Medicago Traufetteri Sum. = 820 семян, ВС2хВС3 у Medicago sativa L.х Medicago coerulea Less.=310 семян.
4) В результате лабораторных исследовании по переводу диплоидных видов: Medicago difalcata Sinsk., Medicago Traufetteri Sum. на тетраплоидный уровень по числу хромосом методом колхицинирования получено 17 особей: Medicago difalcata Sinsk.-5 особей, Medicago Traufetteri Sum.- 12 особей. После перевода их на тетраплоидный уровень, созданные гибриды Medicago sativa L. оценивались в питомниках ТОО «КазНИИЗиР» и собраны семена, в том числе Medicago difalcata Sinsk. — завязывание бобов 72 %, число семян на одном бобе 1,1, собрано 125 шт семян. Medicago Traufetteri Sum.- завязывание бобов 74 %, число семян на одном бобе 1,3, собрано 131 шт семян.
5) На опыте, заложенного в 2023 году, с объемом изучаемых образцов (разные поколения бекроссов) 32 образца в трех кратной повторности (96 делянок, размер каждый -3,5 м2), проведена оценка по генеративной части растений (число кистей, завязываемость бобов, число семян в 1 бобе, урожайность семян). Число кистей на стебле варьировался от 11-71 шт, завязываемость бобов варьировался от 56-82%, число семян в 1 бобе 1,6-3,3 шт, урожайность семян варьировался 0,3-1,6 гр.
6) В экологических опытах в ТОО «КазНИИЗиР», в результате возвратнойй гибридизации тетраплоидных видов с Medicago sativa L. в вариантах ВС0, ВС1, ВС2, ВС3, ВС4, по 9 комбинациям, где участвовали дикие виды: Medicago varia Mart., Medicago falcate L., Medicago tianschanica Vass., с выборкой не менее 100 цветков по каждой комбинации получено 2130 шт семян, в том числе комбинациям ВС0хВС1 у Medicago varia Mart. х Medicago sativa L = 840 семян, ВС2хВС3 у Medicago falcate L. х Medicago sativa L. = 825 семян, ВС3хВС4 у Medicago tianschanica Vass. х Medicago sativa L. = 465 семян.
7) На засоленном фоне хлоридно-сульфатного типа средней степени 29 марта 2024 года посеяны бекросные потомства ВС2-ВС4 в объеме 135 образцов в трехкратной повторности (405 делянок) с целью отбора исходных популяции в объеме не менее 25 номеров для использования в синтетической селекции с участием диких тетраплоидных видов: Medicago varia Mart., Medicago falcate L., Medicago tianschanica Vass. с Medicago sativa L. Фазы развития гибридных растений наступили: появление всходов 03-05 апреля, появление семядольного листа 13-14 апреля, появление простого и тройчатого листа 18 апреля по 26 апреля. Стеблевание растений наступило с 30 апреля по 17 мая. Цветение наступило — 07 июля по 21 июля с высотой растений 35-78 см. Зеленая масса составила — 0,2-1,1 кг, сухая масса 22,1-121,5 гр, завязываемость бобов и семян у образцов люцерны 30-80%, число семян в 1 бобе 1,1-2,6. Некоторые образцы, их 8, не выдержали солевой концентрации и погибли к моменту появления простого и первого настоящего листа. Созданы исходные формы в объеме 25 номеров для использования в синтетической селекции.
8) Методом электрофореза белков единичных семян в щелочной среде методом Laemmli (1970), в модификации Булатовой (1985) определены особенности гибридов ВС1, ВС2 и ВС3, полученные в результате бекроссной гибридизации между дикими экотипами M.Falcata и M.Sativa. Анализ электрофореграмм выявил внутри- и межпопуляционное разнообразие как у степного экотипа-50 M.Falcata, так и в его предгорных и горных экотипах. Популяция M.Sativa также была гетерогенна. Различие по интенсивности и подвижности альбумино-глобулиновой фракции белков наблюдаются в зоне компонентов с молекулярной массой от 40 до 130 kDa. В популяциях ВС1 выявляются гибридные линии как диких форм M.Falcata, так и M.Sativa и M.Varia, тогда как в популяциях ВС2 и ВС3 практически все гибриды представляют тип M.Varia, за исключением некоторых растений популяции Степной Экотип-50 Х M.Sativa, ВС2, относящихся по спектру к M.Sativa.
9) В журнале «International Journal of Agriculture and Biosciences» опубликована статья на тему: Development of the Adaptive Potential of Alfalfa Medicago sativa L. Using Ecotypes of wild Medicago falcata L. in Backcross Hybridization. Журнал числится в базе Scopus с процентильом 50%. Опубликованы 2 статьи в рецензируемом зарубежном или отечественном издании, рекомендованном КОКСНВО в журнале «Исследования результатов» №2 (102) 2024, на тему: «Селекционно – ценные признаки коллекции люцерны» и «Создание исходных форм для селекции методом беккроссирования у межвидовых гибридов Medicago Falcate L. С Medicago Sativa L.».
