Клітинна селекція ярого ріпаку в умовах in vitro на стійкість проти посухи

Міністерство  освіти України

 

 

 

 

Кафедра селекції та насінництва

 

 

 

 

Курсовий проект на тему:

 

 

« Клітинна  селекція ярого ріпаку в умовах in vitro на

 

стійкість проти посухи »

 

 

 

 

 

 

 

                               

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Київ – 2008

 

 

Зміст..........................................................................................................................2

Вступ.........................................................................................................................3

1. Короткий огляд літератури ...............................................................................5
1. Ботанічна характеристика та біологічні характеристики ярого ріпаку..............................................................................................................5
2. Одержання посухостійких рослин в культурі in vitro.................................................................................................................8
3. Мікроклональне розмноження цінних генотипів ярого ріпаку............................................................................................................14

2. Експериментальна частина...............................................................................19

2.1. Вихідний матеріал та методика досліджень.............................................19

2.2. Вивчення стійкості проростків ріпаку до посухи та введення їх в культуру in vitro….......................................................................................22

2.3. Отримання асептичних рослин ярого ріпаку із насіння..........................23

2.4. Підбір поживного середовища для культивування ярого ріпаку...........27

2.5. Отримання калусу із різних експлантів....................................................29

2.6. Відбір посухостійких калусних ліній ярого ріпаку..................................31

2.7. Одержання посухостійких рослин-регенерантів ярого ріпаку...............33

2.8. Укоріненя посухостійких рослин-регенерантів ярого ріпаку.................34

2.9. Адаптація і висадження в умови відкритого грунту рослин ярого ріпаку............................................................................................................35

2.10. Досягнення сучасної селекції ярого ріпаку……………...........................37

3. Розрахункова робота  ………………………………………………………...38

Висновки................................................................................................................42

Список використаної літератури.........................................................................43

 

 

 

 

Вступ

Селекційні програми більшості країн світу щодо ріпака спрямовані на вирішення наступних завдань:

• створення високоврожайних сортів типу «00» і «000», технічних (типу «-0») сортів;
• покращення жирно-кислотного складу олії та якості шроту;
• створення гібридів ріпака на основі чоловічої стерильності, несумісності;
• підвищення стійкості сортів і гібридів до абіотичних, біотичних та едафічних факторів середовища;
• отримання трансгенних сортів і гібридів із господарсько цінними ознаками.

Нові селекційні завдання потребують повної та об'єктивної інформації про вже існуючий вихідний матеріал, який використовується в селекції, а також отримання нового, створення якого забезпечується значним потенціалом генотипової мінливості виду за ознаками адаптивності й господарської цінності.

Міжсортова  гібридизація і надалі залишається  основним методом, який використовується при створенні нових сортів ріпака. Успіх гібридизації багато в чому визначається правильним підбором для схрещування батьківських форм. Тому знання закономірностей мінливості господарсько цінних ознак, які визначають продуктивність і якість насіння в рослин ріпака, допоможе ефективніше підбирати вихідні форми для схрещування і проводити добір цінних генотипів.

Дослідженнями встановлено, що такі ознаки, як: тривалість вегетаційного періоду, висота рослин, довжина стручка, кількість насінин у стручкові, маса 1000 насінин, вміст олії, білка, пальмітинової та стеаринової кислот, а також олеїнової, лінолевої та ліноленової кислот в олії характеризується відносно слабкою сортовою мінливістю (до 9,4%). Середньою мінливістю відрізняються такі ознаки, як: урожай насіння, висота штамба, діаметр стебла біля основи, кількість гілок першого порядку, довжина центральної китиці, кількість стручків на головному суцвітті, довжина носика стручка і довжина стручка (до 17,2%). Сильною мінливістю (20,9-38,2%) характеризуються такі ознаки, як архітектоніка рослин, якість олії (вміст ейкозенової та ерукової кислот), шроту (вміст глюкозинолатів у насінні).

До оптимального набору ознак для добору рекомендується включати: висоту рослини, кількість гілок першого порядку, довжину центральної китиці, кількість стручків на головному суцвітті й на рослині, масу 1000 насінин і кількість насінин у стручкові.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Короткий  огляд літератури

1.1. Ботанічна  характеристика та біологічні  характеристики ярого ріпаку

Ріпак має озиму та яру  форми, що за морфологічними ознаками не різняться.

В озимого  ріпаку (Brassica napus L. Ssp. oleifera biennis D. C.) і ярого ріпаку (Brassica napus L. Ssp. oleifera annua Metzg.), який нерідко в Україні називають кользою, формується потужний кущ заввишки 160 см і більше, з діаметром біля основи стебла 14—18 мм [20]. Прикоренева розетка листків компактна. Корінь стрижневий, слабко розгалужений, проникає у глибину до 1 м. Коренева система ріпаку — могутній розпушувач підґрунтя, що має важливе значення для зниження ефекту ущільнення, зумовленого дією сільськогосподарських машин [12].

На одній  рослині ріпаку може утворюватися близько 4000 квіткових зачатків. На жаль, цей великий потенціал продуктивності насправді використовується лише на 5-10 %.

Ріпак - факультативний самозапильник, однак деякі автори вважають, що ця культура може мати різні співвідношення типів запилювання, що залежить від сортових особливостей тієї чи іншої форми. Зокрема, про здатність квіток ріпаку до перехресного запилення свідчать добре розвинені нектарники, розміщені біля основи пиляків з їх внутрішнього боку. При цьому нектар, що виділяється квітками, є принадою для комах, які відіграють важливу роль в його запиленні. За допомогою комах запилюється 4-20 % квіток [16].

У той же час  значна частина його квіток можуть самозапилюватися. Здатність до самозапилення має переважна більшість квіток ріпаку як в озимих, так і в ярих форм.

Цвітіння  ріпаку триває близько 30 днів. Він добрий медонос: з гектара посіву одержують 90-100 кг меду.

Ріпак у своєму розвитку проходить 4 періоди: І —  утворення листків; II — утворення генеративних органів; III — цвітіння; IV — достигання, що діляться на 12 етапів органогенезу та 20 фенофаз [14].

Основні фази вегетації ріпаку: проростання насіння, сходи, утворення розетки, стеблування, бутонізація, цвітіння, дозрівання [4].

Суцвіття  — нещільна китиця, що складається  з 20—40 квіток. Квітки жовті, бувають  різних відтінків. Квітконіжка завдовжки 1,4—2,5 см. Чашолистики квіток вузькі. Квітка має 4 пелюстки і 6 тичинок; чотири тичинки однакової довжини з маточкою, а дві — значно коротші. На пиляках усіх тичинок є чорно-бурі плями.

Плід - вузький  стручок завдовжки 5-10 см, завширшки 3—4 мм, з гладенькою або слабкогорбкуватою поверхнею. Носик стручка схожий на дзьобика. Стручок має дві стулки, розділені перетинкою. В одному стручку буває 18-40 насінин. Насіння діаметром 1,5-2,4 мм, округло-кулясте, чорного, сірувато-чорного або світло-коричневого кольору. Маса 1000 насінин — 3—7 грамів. Насіння у воді не ослизнюється. Розміри насіння залежать від сорту і умов вирощування.

Ріпак - рослина  холодостійка, волого- і світлолюбна. Вегетаційний період у ярого ріпаку триває 85-90.

Згідно з даними літератури, ріпак потребує грунтів з нейтральною або слабкокислою реакцією сольового розчину, що властиво чорноземам опідзоленим, темно-сірим та сірим лісовим грунтам, дерново-підзолистим, дерново-карбонатним, дерновим та дерново-глеюватим грунтам з легко- та середньосуглинковим механічним складом.

Ріпак погано росте на грунтах, важких за механічним складом, з водонепроникним підорним шаром. Торфовища, грунти, легкі за механічним складом, з недостатньою теплопровідністю та кислі без вапнування майже непридатні для вирощування ріпаку.

Найбільш  сприятливі для вирощування ріпаку грунти, поширені в Прикарпатті, Степу і Лісостепу.

Якщо грунт  під час передпосівного обробітку  не пересушений і посіяно ріпак в оптимальні строки, сходи з'являються на 6—8-й день.

Випадання дощу прискорює  появу сходів на 1—3 дні. Посуха у  фазі цвітіння може призвести навіть до опадання квіток, скорочення тривалості цвітіння, внаслідок чого знижується насіннєва продуктивність рослин.

Ріпак добре реагує на часті, але не сильні дощі. Експери ментально встановлено, що для формування однієї частини сухої речовини ріпак витрачає 500—700 частин води. Найбільш оптимальний водно-температурний режим для ріпаку у весняно-літній період.

Необхідна для  ріпаку сума активних температур – 1900—2100° С. Озимий ріпак можна вирощувати в регіонах, де взимку температура ґрунту на глибині залягання кореневої системи не буває нижчою мінус 10° С.

Ярий ріпак — холодостійка рослина. Його насіння проростає при температурі 1—3° С, дружні сходи (через 5—7 днів) з'являються при 9—12° С. Сходи витримують заморозки до мінус 3—4° С, а в стадії кількох листків — короткочасні заморозки до мінус 7-8° С [3].

Для наростання вегетативної маси необхідна температура 18—20° С, у період цвітіння і дозрівання насіння найбільш сприятлива — 23—25°С. Ярий ріпак вирощують у зоні з помірним і достатньо вологим кліматом, де максимум опадів припадає на другу половину літа. В Україні його можна вирощувати у досить великому західному регіоні і на Поліссі. Чим далі на північ — тривалість вегетаційного періоду ріпаку збільшується.

1.2. Одержання  посухостійких рослин в культурі in vitro.

Об'єктом для мутагенезу і селекції можуть бути калусні, суспензійні  культури або ізольовані протопласти. Вибір об'єкту залежить від наявності  розробленої технології стосовно до конкретної культури, а також від кінцевої мети дослідження.

Калусна тканина - доступний  матеріал, яким відносно легко одержують у лабораторних умовах. Використовують свіжовиділену калусну тканину, що не втратила регенераційної здатності. Відбір мутантів за допомогою калусних тканин часто використовують при селекції ліній, стійких до фітозахворювань і стресових факторів .

Клітинна суспензія - це поодинокі клітини або клітинні агрегати, які вирощують на рідкому  поживному середовищі в умовах постійної аерації. Аерація об'єктів забезпечується такими способами:

- культурою клітин, які  занурені у рідке пожинає середовище  на качалках ротаційного або  шейкерного типу (накопичувальне  культивування);

- вирощуванням шматків  калусу на містках-підтримках з фільтрувального паперу.

Більшість суспензійних культур одержують шляхом перенесення  шматочків пухкої калусної тканини  на рідке поживне середовище, яке  постійно перемішується. Бажано переносити великі шматки щоб вони забезпечували  достатню кількість у середовищі окремих клітин або маленьких агрегатів калусу. Швидкість обертання кругової качалки повинна бути у межах .30-150 об/хв з амплітудою обертання 2 - 4 см . Через певний проміжок часу процес зупиняють; системі дають відстоятись і піпеткою (шприцем) відбирають верхній шар суспензійної культури клітин [3].

Для вилучення великих  за розмірами агрегатів клітин існує  спосіб фільтрування культури крізь  нейлонове сито.

Ріст клітинної популяції  при циклічному вирощуванні накопичувальної  культури відображається S-подібною кривою. В процесі субкультивування клітини проходять наступні послідовні фази:

1. латентну або лаг-фазу;

2. експоненціальну (логарифмічну) фазу;

3. лінійну фазу;
4. стаціонарну фазу;
5. фазу загибелі клітини.

 

Цикл росту вимірюється  часом виходу культури на стаціонарну фазу.

Накопичувальні суспензії, як правило, культивують до стаціонарної фази росту, що у більшості випадків складає тривалість пасажу 21-28 днів (популяція з клітин 10⁶ – 5х10⁶ клітин/мл), Концентрація клітин в 1 мл суспензії - щільність клітинної популяції - один з найважливіших показніків стану суспензійної культури, який підраховують після нанесення суспензії на сітку лічильної камери Горяєва або Фукса-Розенталя [15].

Широкі можливості для  клітинної селекції спонтанних та індукованих  мутантів відкривають технології ізольованих протопластів. У великих однорідних популяціях гаплоїдних або диплоїдних протопластів проводять кількісні дослідження мутагенезу соматичних клітин, аналізують експресію індукованих фенотипових змін на клітинному і організменому рівні. Основними вимогами, що ставляться до модельних об'єктів у клітинній селекції, є швидкий ріст в культур in vitro, збереження регенераційної здатності, невелика кількість хромосом, наявність високоефективної методики виділення і культивування протопластів або клітин, існування справжніх гаплоїдів, короткий життєвий цикл рослин.