Анотація до роботи:

Ігнатова С.О. Біотехнологічні основи одержання гаплоїдів, віддалених гібридів і соматичних регенерантів зернових і бобових культур у різних системах in vitro. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за фахом 03.00.20 – біотехнологія. – Нiкiтський ботанічний сад – Національний центр УААН, Ялта, 2004.

Дисертаційна робота присвячена розробці біотехнологій одержання гаплоїдів пшениці і її гібридів за допомогою андрогенезу в культурі пиляків, і ячменю – на основі генетичної елімінації хромосом при схрещуванні культурних форм із гаплопродюсерами Hordeum bulbosum і Secale cereale за допомогою ембріокультури, а на основі якої показане одержання i різних типів віддалених гібридів пшениці.

Для гаплопродукції з пиляків пшениці, тритікале і їхніх гібридів установлені параметри здійснення спорофітної програми розвитку компетентних мікроспор і проходження ними результативних шляхів морфогенезу. Запропоновано живильні середовища якi позитивно впливають на регенерацію зелених рослин. Цю біотехнологічну систему перспективно використовувати для одержання гомозиготного матеріалу з міжсортових, міжвидових, міжродових гібридів і для їхньої стабілізації.

Для технології одержання гаплоїдів за допомогою гаплопродюсерів визначені умови одержання гібридних зернівок, і терміни автономності гаплоїдних зародків, оптимiзовані живильні середовища i умови культивування. Виявлено ефекти батьківських компонентів. Використання даної біотехнології дозволило в короткий термін реалізувати її в 3 сорти ячменю.

У соматичної культури ячменю і люцерни розроблені оптимальні умови регенерації компетентних експлантів, що дозволило використовувати кожну із систем, для розробки біотехнологій добору солестійких форм ячменю і фузаріозостійких генотипів люцерни. Показано можливість виділення, цікавих у селекційному відношенні, форм на основі сомаклональної мінливості цих видів.

1. Для поліпшення вирощуваних видів рослин створені ефективні біотехнології і удосконалено системи in vitro, що знижують вплив лімітуючих факторів на окремих етапах культивування, і визначають оптимальні умови для реалізації тотипотентності експлантів клітинних популяцій.

2. Встановлено, що морфогенетичні потенції експлантів пшениці, тритікале, ячменю, люцерни й еспарцету в різних системах in vitro визначаються генотипом. Показано, що здатність до індукції розвитку і інтенсивності проходження процесів проліферації, а далі і регенерації клітинних популяцій, залежить від стадії розвитку і типу первинних експлантів, а також виду донорної рослини. Кількісний рівень зв'язку морфогенності клітинної популяції з регенерацією регулюється факторами культивування.

3. На основі вивчення метаболізму амінокислот і екзогенного впливу їх та їх попередників (органічних кислот), ролі і типу дедиференціатора, взаємодії регуляторів росту, вітамінів і вуглеводних добавок, виявлено можливість інтенсифікації етапів морфогенезу в різних системах in vitro.

4. Розроблено спосіб одержання гаплоїдів із мікроспор у культурі пиляків. Виявлені переважні шляхи розвитку мікроспор – А,В і С по спорофітній програмі. Визначені оптимальні умови для формування новоутворень і регенерації (для пшениці – температурні обробки донорного матеріалу 2-4⁰С протягом 4-7 діб, базові живильні середовища Р 2 і N 6; для тритікале - 3-5⁰С протягом 7-12 діб, середовище ГБ-5; для обох культур – тепловий шок 30-32⁰С, рідке регенераційне середовище с кінетином; 10-годинний фотоперіод, температура 9-12⁰С, що збільшують вихід зелених рослин більш, ніж у 6 разів.

5. Встановлено роль генотипу як визначального фактора в досягненні результативності гаплопродукційного процесу в культурі пиляків пшениці і тритікале, виділені генетичні джерела з високою чутливістю до андрогенезу (15 - у пшениці, 4 - у тритікале) для передачі її "слабочутливим" генотипам.

6. Виявлені оптимальні умови запилення і запліднення ячменю при гібридизації з цибулинною формою H. bulbosum для одержання гібридних зернівок, і формування гаплоїдних зародків. Встановлені строки вилучення зародків, оптимізовані живильні середовища, температурно-світові режими, що сприяють розвитку життєздатних гаплоїдних рослин. Вдосконалено спосіб диплоїдизації колхіцином у мікроанаеростаті, що дало змогу досягти 70%-го виходу диплоїдних форм. Розроблено мікророзмноження для цінних генотипів з підвищенням їх виходу у 100 разів. Виявлено роль батьківського компонента в результативності гаплопродукції і показана можливість використання сортів озимого жита Secale cereale в якості гаплопродюсера для озимих форм ячменю. Вперше створено 3 сорти ярового ячменю: Істок, Одеський 115 і Прерія за терміни вдвічі коротші, ніж при традиційних методах селекції.

7. Визначено комплекс умов для регенерації зародкових структур різного ступеня диференціації, одержаних при віддаленій гібридизації пшениці з різними видами злаків. Показані два шляхи регенерації гібридних рослин – ембріокультура і через отримання ембріогенного калусу. На цій основі створені нові гібриди і показана їх стабілізація через одержання ліній із подвоєних гаплоїдів.

8. В культурі соматичних експлантів ячменю і люцерни визначені оптимальні умови для одержання регенерантів при реалізації різних морфогенетичних шляхів, і на цій основі вперше розроблені дві системи селекції in vitro: 1 – селективна система для добору солестійких генотипів ячменю. Одержано генотип із клітинної популяції сорту Палідум 731 з солестійкістю вище в 1.4-2.5 рази, ніж у вихідних форм і регенерантів, що росли без тиску селективного агента; 2 – нова система багатоступеневої селекції люцерни на фузаріозостійкість, що проводиться поетапно за схемою: насіння меристема клітинна популяція. Одержано 108 стійких форм, що підтверджено на двох поколіннях (вегетативному і насіннєвому).