Анотація до роботи:

Журавель В.М. Створення вихідного матеріалу для селекції гірчиці сизої та білої методом хімічного мутагенезу. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.05 – селекція рослин. – Інститут рослинництва ім. В.Я. Юр’єва УААН, Харків, 2008.

Подаються результати вивчення ефективності використання хімічного мутагену ЕМС (0,01, 0,05, 0,1, 0,5%) у гірчиці сизої та білої з метою встановлення мутаційної мінливості при обробці насіння вихідних форм, одержання різноманітного матеріалу для створення колекції та добору мутантів з відмінними морфологічними ознаками та селекційно цінних форм.

Показано вплив ЕМС на ріст та розвиток рослин гірчиці сизої (сарептської) та білої у поколінні М₁. Установлено депресію ознак, що вивчалися – схожості насіння, виживання рослин, періоду «сходи-цвітіння» та тривалості вегетаційного періоду. Визначена мутаційна мінливість морфо-фізіологічних ознак в М₂ та М₃ у залежності від концентрації мутагену та особливостей генотипу. Виявлено ширший спектр мутацій у поколінні М₂, у порівнянні з М₃, у всіх генотипів та значно більшу мутабільність гірчиці сизої, ніж білої. Вперше виділено та описано у гірчиці сарептської оригінальні нові не відомі раніше мутації з порушенням синтезу хлорофілу; мутації квіток, стручків, насіння.

Створено колекцію із 27 мутантних зразків. Показано ефективність використання хімічного мутагенезу для створення практично цінних сортів гірчиці. Методом прямого добору мутантів створені нові сорти з відмінними морфологічними ознаками.

У дисертації наведено теоретичне узагальнення та нове вирішення наукового завдання з встановлення ефективності створення вихідного матеріалу для селекції гірчиці сизої та білої методом хімічного мутагенезу. Встановлено мутабільність різних видів гірчиці та ефективність хімічного мутагенезу для одержання селекційно цінних оригінальних морфологічних форм з новими (не відомими раніше) та господарсько значимими ознаками. Показано можливість одержання мутантів з маркерними ознаками та створення на їхній основі відмінних сортів нового покоління. Результати досліджень мають наукове і практичне значення для селекції гірчиці та для сільського господарства України.

1. Показано, що у поколінні М₁ у всіх досліджуваних генотипів гірчиці сизої (сарептської) (Brassica juncea) та гірчиці білої (Sinapis alba) при обробці насіння етилметансульфонатом, особливо концентраціями мутагену 0,1, 0,5%, спостерігали зміни, які проявлялись у депресії росту і розвитку більшості ознак.

2. Встановлено, що показником депресії для гірчиці є подовження (до 6 днів) періоду «сходи-цвітіння». Депресія ознаки виживання рослин у гірчиці білої була значно глибшою, ніж у гірчиці сарептської, особливо у порівнянні з сизонасіннєвими зразками.

3. Доведено, що спектр одержаних у поколінні М₂ морфо-фізіологічних мутацій був досить широким, залежав від генотипу та виду гірчиці і складав 43 типи спадкових змін. Мутації структури стебла та гілок складали найбільшу групу – 10 типів спадкових змін, хлорофільні мутації – 9, мутації сім’ядольних та справжніх листків – 8, мутації квіток та стручків – 6 та 2 відповідно, мутації забарвлення та розміру насіння – 5, мутації фізіологічних ознак – 3.

4. Встановлено, що гірчиця біла характеризувалась значно вужчим спектром спадкових змін – 19 типів. У ньому повністю були відсутніми мутації справжніх листків, стручків, забарвлення насіння та, на відміну від гірчиці сарептської, з’являлась мутації типу трисім’ядольні листочки та коричнева плямистість на листках. У гірчиці білої вперше описано 19 типів мутацій.

5. Показано, що частота мутацій у поколінні М₂ була досить високою і залежала від генотипу, виду гірчиці та концентрації мутагену. У залежності від генотипу вона досягала: у гірчиці сарептської сизонасіннєвої – 40,0–74,9%, жовтонасіннєвої – 33,2–55,7%, гірчиці білої – 20,5–26,3%. У всіх генотипів обох видів гірчиці найчастіше зустрічались хлорофільні мутації – до 14,5% мутантних сімей у гірчиці білої і до 21,2% у гірчиці сарептської. У останнього виду з високою частотою (до 18,4% мутантних сімей) з’являлись і мутації структури стебла та гілок. Зі збільшенням концентрації мутагену майже у всіх генотипів гірчиці сарептської частота мутацій суттєво зменшувалась.

6. Встановлено, що значна частка мутантних сімей характеризувалась наявністю множинних або комплексних мутацій. Кількість перших у гірчиці білої досягала 4,8%, а у гірчиці сарептської – 14,8%. Зі збільшенням концентрації мутагену частота сімей з множинними або комплексними мутаціями у гірчиці сарептської зменшувалась, тоді як у гірчиці білої такі сім’ї найчастіше виявляли у варіантах з більш високими (0,1%) концентраціями ЕМС.

7. Доведено, що у поколінні М₃, у порівнянні з поколінням М₂, виявлено більш вузький спектр мутацій, який представлений 29 типами змін: 27 – у гірчиці сизої (сарептської) та 11 – у гірчиці білої. Загальна частота мутацій у поколінні М₃ виявилася значно нижчою, ніж у поколінні М₂. Зі збільшенням концентрації мутагену вона суттєво знижувалась у обох видів гірчиці. Максимально, у залежності від генотипу, частота мутантних сімей коливалась у гірчиці сарептської сизонасіннєвої від 16,6 до 26,2%, жовтонасіннєвої – від 10,5 до 19,1%, гірчиці білої – від 7,4 до 9,3%. Від третини до половини всіх спадкових змін складали хлорофільні мутації.

8. Виявлено успадкування мутантних ознак коричнева плямистість на листках, біло-жовте (смугасте) забарвлення пелюсток квітки, сильно розсічена листкова пластинка. Встановлено, що дані мутації є ядерними, рецесивними і у схрещуваннях з вихідними формами успадковуються моногенно.

9. Вперше виділені та описані у гірчиці сизої (сарептської) оригінальні, нові, не відомі раніше мутації з порушенням синтезу хлорофілу типу striata; мутації структури стебла та гілок типу супротивне розташування гілок, порушення почергового розташування гілок, фасціація, мутовчасте розташування гілок, мутації квіток типу біло-жовте (смугасте), блідо-жовте (лимонне) та кремове забарвлення пелюсток, великі квітки, дрібні квітки, квітки, що зрослися; мутації стручків типу стручки, що зрослися, куляста форма стручків; мутації забарвлення насіння типу блідо-жовте, яскраво-жовте, світло-коричневе (руде), зеленкувате.

10. Встановлено, що обробка етилметансульфонатом насіння обох видів гірчиці поряд зі зміною морфології рослин призводила до появи мутацій на біохімічному рівні. Одержано мутантні форми з підвищеним на 3–6% вмістом олії у насінні (МС-424, МС-612, МС-526, МС-1012, МЖ-1631, МЖ-1712, МЖ-1714, МБ-12, МБ-201, МБ-369), збільшеним показником ефірності (МС-699, МС-514, МС-617, МС-794, МС-920) та зниженим у 2–3 раза вмістом ерукової кислоти (МС-484, МС-526, МС-528, МС-617).

11. Створено колекцію із 27 зразків нових, не відомих раніше, морфологічних мутантів: МЖ-1451, МЖ-1487, МЖ-1523, МС-528, МС-526, МБ-12, МБ-44 та ін., які як джерела маркерних (хлорофільна недостатність, забарвлення квіток і насіння тощо) або господарсько цінних ознак (великонасіннєвість, облистяність, висота рослини та ін.) залучаються до гібридизації або як готові сорти можуть використовуватись в якості вихідного матеріалу для селекції.

12. Вперше в Україні показано ефективність використання хімічного мутагенезу для створення нових практично цінних сортів гірчиці. До Державної служби з охорони прав на сорти рослин у 2005 році передано два сорти (Ретро (МЖ-1451) та Діжонка (МС-1920) гірчиці сизої (сарептської) мутантного походження, а у 2006 році – сорт (Запоріжанка (МБ-8)) гірчиці білої. За результатами державної експертизи 2006 року сорти гірчиці сизої Ретро та Діжонка занесено до Реєстру сортів рослин України як перспективні.

Публікації автора:

1. Журавель В.Н., Лях В.А. Влияние этилметансульфоната на растения различных видов горчицы в поколении М₁ // Зб. наук. пр. Інституту олійних культур УААН – Запоріжжя, 2001. – Вип. 6. – С. 69–73 (авторство складає 70%, включає виконання досліджень, аналіз та узагальнення одержаних результатів).

2. Журавель В.М. Хлорофільні мутації, індуковані етилметансульфонатом (ЕМС) у гірчиці сарептської та білої // Зб. наук. пр. Інституту олійних культур УААН – Запоріжжя, 2003. – Вип. 8. – С. 22–26 (авторство складає 100%, включає виконання досліджень, аналіз та узагальнення одержаних результатів).

3. Журавель В.М., Лях В.О. Морфологічні мутанти зі зміненим жирнокислотним складом олії // Зб. наук. пр. Інституту олійних культур УААН – Запоріжжя, 2004. – Вип. 9. – С. 28–33 (авторство складає 70%, включає виконання досліджень, аналіз та узагальнення одержаних результатів).

4. Самойленко М.Ю., Журавель В.Н. Использование гибридизации и химического мутагенеза для создания контрастных морфологических признаков горчицы сизой (Brassica juncea Czern) // Зб. наук. пр. Інституту олійних культур УААН – Запоріжжя, 2005. – Вип. 10. – С. 109–112 (авторство складає 50%, включає виконання досліджень, аналіз та узагальнення одержаних результатів).

5. Журавель В.М., Лях В.О. Господарська цінність індукованих етилметансульфонатом мутантів з морфологічними маркерними ознаками у сизонасіннєвих генотипів гірчиці сарептської // Селекція і насінництво. – Харків, 2006. – Вип. 92. – С. 103–110 (авторство складає 70%, включає виконання досліджень, аналіз та узагальнення одержаних результатів).

6. Журавель В.М., Лях В.О. Характеристика морфологічних мутантів, індукованих ЕМС у жовтонасіннєвих зразків гірчиці сарептської // Зб. наук. пр. Селекційно-генетичного інституту – Національного центру насіннєзнавства та сортовивчення – Одеса, 2007. – Вип. 9 (49). – С. 132–139 (авторство складає 70%, включає виконання досліджень, аналіз та узагальнення одержаних результатів).

7. Журавель В.Н. Спектр индуцированных этилметансульфонатом мутаций в поколении М₂ различных видов горчицы // Современные вопросы создания и использования сортов и гибридов масличных культур: Материалы Международной научной конференции (23–24 октября 2002 г.). – Запорожье: Институт масличных культур УААН, 2002. – С. 28 (авторство складає 100%, включає виконання досліджень, аналіз та узагальнення одержаних результатів).

8. Журавель В.М. Сорти гірчиці, створені методом прямого добору мутантів // Інноваційні напрямки наукової діяльності молодих вчених в галузі рослинництва: Матеріали ІІІ-ої Міжнародної наукової конференції молодих учених. – Харків: Інститут рослинництва ім. В.Я. Юр’єва, 2006. – С. 34–35 (авторство складає 100%, включає виконання досліджень, аналіз та узагальнення одержаних результатів).

9. Журавель В.М. Гірчиця – перспективна олійна культура // Сучасні проблеми ріпаківництва: Матеріали Міжнародної наукової конференції (11–13 жовтня 2006 р.). – Запоріжжя: Інститут олійних культур УААН, 2006. – С. 10 (авторство складає 100%, включає виконання досліджень, аналіз та узагальнення одержаних результатів).