Использование полиплоидии в селекции растений

Большая часть искусственно полученных полиплоидов не имеет хозяйственного значения. Но в отдельных случаях возникают формы, которые или сами представляют ценность, или могут быть использованы как исходный материал для гибридизации и отбора.

Обычная диплоидная свекла содержит 18 хромосом. Искусственно созданные тетраплоиды имеют 36 хромосом. Они более урожайны и содержат больше сахара в клубнях. Но если скрестить диплоидные сорта с тетраплоидными, то получаются триплоидные сорта, содержащие 27 хромосом. Эти формы при удачном подборе родительских пар могут быть еще урожайнее и сахаристее, так как сказывается комплексное действие явлений полиплоидии и гетерозиса.

Триплоидная свекла, как и вообще все триплоиды, не дает семян. Поэтому, чтобы иметь семена для производства триплоидной свеклы, их нужно получать ежегодно. Для этого сначала необходимо подобрать наиболее подходящие комбинации родительских пар из диплоидных и тетраплоидных форм, высадить семенники диплоидов и тетраплоидов чередующимися рядами и в результате естественного переопыления получить гибридные триплоидные семена. Разумеется, часть семян (до 25%) вследствие внутрисортового переопыления будет диплоидной, а часть тетраплоидной.

Следовательно, семеноводство триплоидной свеклы основано на ежегодном выращивании семян диплоидных и тетраплоидных форм. В этом важном и трудоемком деле большую помощь своим колхозам и совхозам могут оказать школьники.

План опыта с сахарной свеклой

Тема опыта. Получение полиплоидов сахарной свеклы.

Цель опыта. Показать перспективность использования явления полиплоидии в сельскохозяйственном производстве. (Опыт проводится три года.)

Первый год опыта. Цель опыта. Вырастить корнеплоды исходных диплоидных и тетраплоидных сортов.

Подготовка участка и семян. Почву на участке подготовить с осени. Участок разделить на две делянки. На одной делянке высеять семена тетраплоидного сорта Верхняческая 038 или Рамонская 931, имеющие 36 хромосом. На другой — диплоидный сорт Первомайская или Рамонская 06, имеющие 18 хромосом. Для улучшения всхожести за 10—12 суток провести яровизацию. Сначала в течение трех суток семена замочить в воде, а затем на 8—10 суток закопать в снег.

Посев провести на расстоянии между рядами 60 см, между семенами 2 см, глубина заделки 5—7 см. (В лучшие для района сроки.)

Уход. Ухаживая за растениями на обеих делянках одновременно и с одинаковым качеством, надо проводить прореживание, рыхление, прополки, подкормки и борьбу с вредителями.

Уборка. Осенью в сухую погоду выкопать корнеплоды, стараясь не повредить их. На семенники отобрать типичные для сорта здоровые корнеплоды. Очистить их от земли, обрезать ботву на расстоянии 2—3 см от головки корнеплода. В течение зимы хранить в подвале или траншее в песке при температуре 2—3°С отдельно по сортам.

Ведение дневника. Отметить все работы по возделыванию корнеплодов свеклы. Вести фенонаблюдения. Определить количество и размеры листьев, размеры и массу корнеплодов и количество сахара в корнеплодах отдельно у диплоидных и тетраплоидных сортов.

Определение сахара в корнеплодах. Это определение проводят с помощью рефрактометра. Вначале учитель разъясняет, что этот метод основан на неодинаковом преломлении луча, проходящего через растворы различных концентраций. Чем выше концентрация веществ, тем больше показатель преломления. Чтобы быстро определить процент сахара в корнеплоде, пользуются таблицами, которые имеются при каждом приборе вместе с инструкцией пользования рефрактометром. Для определения сухого вещества берут по 10 корнеплодов каждого сорта и по главной оси вырезают 1/4 каждого корнеплода. Вырезанные участки измельчают на мелкой терке, отжимают сок. Затем пипеткой, на конце которой вставлена ватка, набирают 1—2 мм прозрачного сока и наносят на призму рефрактометра. Чтобы капля сока привяла температуру, при которой проводят определение, выдерживают 2 мин и затем, доводя поворотом винта до четкой границы раздела поля на две части (темную или серую и светлую), делают отсчет. Показатель отсчета каждый раз записывают. Из полученных 3—5 отсчетов находят средний показатель. Надо учитывать, что показатель преломления зависит от температуры, поэтому определяют температуру и по таблице находят поправку.

Второй год опыта. Цель опыта. Получить семена наиболее перспективной триплоидной свеклы.

Подготовка участка и семенников. Участок для получения гибридных семян должен быть расположен от семенников других сортов всех видов свеклы на расстоянии не менее 200 м. На участке внести удобрения и хорошо перекопать почву. Перед высадкой в грунт семенники отсортировать и подрастить в парниках.

Высадка семенников. Во всех вариантах высадить по два ряда материнского и один ряд отцовского сорта. Академик Музлумов рекомендует такие комбинации:

Верхняческая 038× Эккендорфская;

Рамонская 931× Рамонская 0, 06;

Верхняческая 038× Первомайская односемянная.

Во всех комбинациях материнским берется тетраплоидный сорт, отцовским — диплоидный.

Посадку провести под лопату на расстоянии 70× 70 см. Под корнеплод внести по 0, 5 кг перегноя в смеси с 20 г гранулированного суперфосфата. Для того чтобы избежать повреждения головок весенними заморозками, на них холмиками насыпают перегной.

Уход. Уход за семенниками заключается в рыхлении, подкормках и поливках. Сроки и дозы такие же, как в опытах с двулетними культурами.

Искусственного опыления проводить не требуется, так как тетраплоидная свекла хорошо воспринимает пыльцу диплоидной. Образовавшиеся на материнских растениях семена будут иметь триплоидный набор хромосом.

Сбор и хранение семян. Уборку семян произвести выборочно, по мере созревания, в 2—3 приема. Основным признаком созревания служит побурение клубочков на нижней и средней части соцветий. Срезанные секатором соцветия с семенами связать шпагатом, просушить, собрать семена и ссыпать в мешочки, в которые вложить этикетки с указанием комбинации. Хранить в сухом прохладном месте.

Ведение дневника. Отметить работы по получению и выращиванию семян у сахарной свеклы. Вести фенонаблюдения. Сравнить размер цветков и пыльцы у диплоидных и тетраплоидных сортов. Зарисовать пыльцу (рис. 69, 70).

Третий год опыта. Цель опыта. Провести сравнительное изучение диплоидных, триплоидных и тетраплоидных сортов сахарной свеклы.

Подготовка участка и семян. Участок разделить на три делянки. Почву и семена подготовить как в первый год опыта.

Посев и уход за растениями. На первой делянке высеять семена диплоидного сорта (с 18 хромосомами), на второй — триплоидного гибрида (с 27 хромосомами) и на третьей — тетраплоидного (с 36 хромосомами). При посеве и уходе за растениями выполнить все агроприемы, которые рекомендуются при выращивании корнеплодов.

Уборку корнеплодов провести в сухую погоду. Стараясь не повредить корнеплоды, выкопать и очистить от комков почвы, взвесить для определения урожая и хранить, как в первый год опыта.

Ведение дневника. Отметить работы по выращиванию корнеплодов сахарной свеклы. Отдельно у диплоидного, триплоидного и тетраплоидного сортов вести фенонаблюдения, определить количество и размеры листьев, определить массу и размеры корнеплодов, сделать пересчет урожая на 1 га, сделать вывод по опыту.

Подсчет числа хромосом у свеклы проводится в зачаточных листочках. Молодой листочек размером в несколько квадратных миллиметров фиксировать в течение суток в смеси спирта (3 части) и ледяной уксусной кислоты (1 часть). Затем на 5 мин перенести в смесь соляной кислоты и метилового спирта (1: 1), после чего в течение 5 мин промывать дистиллированной водой. Затем поместить на предметное стекло в каплю 1%-ного раствора ацетокармина, раздавить стеклянной палочкой с шариком на конце, покрыть покровным стеклом и 15—20 мин нагревать на пламени спиртовки при температуре 50—60°С. Затем препарат перенести на новое предметное стекло, покрыть покровным стеклом и рассмотреть под микроскопом. Вначале поставить малое увеличение, чтобы рассмотреть и зарисовать, сравнить размеры клеток у диплоидного, триплоидного и тетраплоидного сортов и обнаружить клетки, которые зафиксированы в стадии метафазы, когда хромосомы видны наиболее четко. Затем перевести на большое увеличение, подсчитать количество хромосом отдельно у каждого из исследуемых сортов и зарисовать.

Выводы по опыту использовать в учебном процессе при изучении явления полиплоидии.

План опыта с рожью

Тема опыта. Сравнительное изучение диплоидных и тетраплоидных сортов ржи.

Цель опыта. Показать перспективность использования полиплоидных форм в сельскохозяйственном производстве.

Посев семян. Участок, подготовленный для закладки опыта, разделить на две равные делянки. На первой высеять семена диплоидного сорта ржи Пектус (2 n = 14); на второй — тетраплоидного сорта Вайве, полученного из сорта Пектус (4 n = 28).

Уход за растениями. При выращивании обоих сортов ржи на первой и второй делянках одновременно и с одинаковым качеством выполнять агроприемы, рекомендуемые для возделывания ржи в условиях вашего района.

Уборка урожая. В период полной зрелости на каждой делянке отобрать по 10 растений каждого сорта и произвести сравнительные учеты по основным элементам структуры урожая.

Ведение дневника. Описать все работы по уходу за диплоидным и тетраплоидным сортами ржи. Данные сравнительных учетов основных элементов структуры урожая ржи записать в таблицу.

На основании проведенных учетов вывести средние показатели элементов структуры урожая. В примечании указать основные отличия диплоидных и тетраплоидных растений ржи по морфологическим и хозяйственно-ценным признакам (рис. 71). Сделать выводы перспективности использования полиплоидных форм ржи 1 в сельскохозяйственном производстве.