Біотехнологія пшениці. Нові підходи до оцінювання морозистійкості генотипів пшениці озимої

Larisa Sergeeva; Lidia Khomenko; Larisa Bronnikova

doi:10.29038/2617-4723-2018-381-23-27

Автор(и)

Larisa Sergeeva Інститут фізіології рослин і генетики НАН України http://orcid.org/0000-0002-6963-1252
Lidia Khomenko Інститут фізіології рослин і генетики НАН України http://orcid.org/0000-0002-3776-6208
Larisa Bronnikova Інститут фізіології рослин і генетики НАН України https://orcid.org/0000-0002-8103-0548

DOI:

https://doi.org/10.29038/2617-4723-2018-381-23-27

Ключові слова:

пшениця озима, загартування/проморожування in vivo, клітинні культури in vitro, морозостійкість

Анотація

Оцінювали морозостійкість генотипів пшениці озимої. Морозостійкість – це комплексна характеристика цілісного організму. Під час її оцінки застосовують такий біотехнологічний прийом, як проморожування. При цьому поза увагою залишаються пов’язані зі стійкістю реакції клітинного рівня. Водночас клітинні культури, що відзначаються підвищеним рівнем стійкості, є об’єктами масштабних досліджень. Пропонується новий підхід до оцінювання морозостійкості пшениці озимої, який поєднує методи дослідження in vivo та in vitro.
Генотипи пшениці озимої піддавали процедурі загартування/проморожування на стадії накільчених зернівок in vivo, а потім вирощували в польових умовах. Зміни умов впливу здійснювали в декілька етапів: 1) зниження температури від 00С до -80С (20/48 год); 2) зниження температури від -80С до -200С (20С/год); 3) проморожування при -200С упродовж 24 год. Із регенерованих рослин виділяли незрілі зародки, отримували клітинні культури та оцінювали ступінь життєздатності тканин інтактної рослини за характером реакцій культур in vitro на різних культуральних середовищах. Відзначено різні типи реакції, залежних від генотипу й середовища: пряме проростання, калусогенез, комбінування обох типів. Найбільш показовою виявилася реакція прямого проростання.
Установлено, що генотипи пшениці озимої суттєво різняться за рівнем морозостійкості. Показано, що поєднання методів in vivo та in vitro створює можливість ранжування генотипів пшениці озимої за рівнем морозостійкості.

Посилання

1. Terleckaya, N. V. Nespecificheskie reakcii zernovyh zlakov na abioticheskie stressy in vivo i in vitro [Unspecific reactions of grain cereals to abiotic stresses in vivo and in vitro]; Almaty, 2012, 208 s. (in Russian)
2. Koliuchyi, V. T; Vlasenko, V. A.; Borsuk, H. Yu. Selektsiia, nasinnytstvo i tekhnolohii vyroshchuvannia zernovykh kolosovykh kultur u Lisostepu Ukrainy Ukrainy [Selection, breeding, technologies of cereals in Ukraine forest steppe], Ahrarna nauka: Kyiv; 2007, s 226–258. (in Ukrainian)
3. Khomenko, L. O.; Kochmarskyi, V. S. Dosvid Myronivskoho instytutu pshenytsi im. V. M. Remesla NAAN z vyznachennia morozo- ta zymostiikosti pshenytsi miakoi ozymoi [Experience of Mironovka Wheat Institute (nm. V.M. Remeslo) NAAS for frost- and winter-resistance evaluation of the winter wheat]. Materialy Kh Vseukrainskoi naukovo-praktychnoi konferentsii molodykh vchenykh i spetsialistiv, 20–21 bereznia 2014 r. Kirovohrad, s 104–107. (in Ukrainian)
4. Riabchun, N. I. Zymostiikist ozymoi pshenytsi ta metody yii otsinky pry selektsii novykh sortiv [The winter resistance and methods of its evaluation during new cultivars selection]: zbirnyk naukovykh prats SHI. Odesa, 2004, 6, s 68–75. (in Ukrainian)
5. Lichikaki, V. M. Perezimovka ozimyh kul'tur [Wintering of winter cereal cultivars]. Kolos, Moskva, 1974, 205 s. (in Russian)
6. Kyrychenko, V. V.; Petrenkova, V. P.; Riabchun, N. I.; Tkachyk, S. O.; Andriushchenko, A. V. Pshenytsia ozyma. Metod vyznachennia morozostiikosti sortiv [Winter wheat. Methods of the cultivars frost-resistance evaluation]: DSTU 4749, 2007 Derzhspozhyvstandart Ukrainy; Kyiv, 2008, 8 s. (in Ukrainian)
7. Patent na korysnu model MPK N04 G 7//00 S 1//00. Sposib otsiniuvannia i doboru morozostiikykh form ozymykh zernovykh kultur [Method of the evaluation of winter cereals frost-resistance] / Khomenko, L. O.; Sheredeko, L. M.; Kochmar- skyi, V. S.; Yaremenko, R. V.; Tkalych, V. V. №38732, zaiavleno 15.05.2008; 2009 biuleten №1. (in Ukrainian)
8. Larkin, P. J.; Scowcroft, W. R. Somaclonal variation in crop improvement. See Ref; 1982, 21, р 289–314.
9. Rahimbaev, I. R.; Tivari, SH.; Bishimbaeva, N. K.; Kushnarenko, S. V.; Azimova, E. D. Biotekhnologiya zernovyh kul'tur [Biotechnology of cereals]; Gylym: Alma-Ata, 1992, 240 s. (in Russian)
10. Kushnarenko, S. V. Morfogenez i regeneraciya v kul'ture tkanej pshenicy [The morphogenesis and regeneration of wheat plant cultures]. Avtoreferat dis. kand. biol. nauk, Dushanbe, 1990. 22 s. (in Russian)
11. Demidov, O. A.; Kochmarskyi, V. S.; Kyrylenko, V. V.; Bulavka, N. V.; Kolomiiets, L. A.; Humeniuk, O. V.; Khomenko, L. O.; Yurchenko, T. V.; Derhachov, O. L. Sposoby doboru selektsiinoho materialu pshenytsi miakoi ozymoi (Triticum aesti- vum L.) [Methods of the selection of the winter wheat (Triticum aestivum L.) cultivars], Myronivka, 2016, 20 s. (in Ukrainian)
12. Voloshchuk, H.D. Suspenziina kultura pshenytsi Triticum aestivum L. ta yii vykorystannia v henetyko-selektsiinykh doslidzhenniakh [The utilization of wheat (Triticum aestivum L.) cell suspension culture in genetic and selection investigations]. Avtoref. dys. kand. biol. nauk, Kyiv, 2000. 20 s. (in Ukrainian)
13. Heyser, J. W.; Nabors, M. W.; MacKinnon, C. Dykes T. A.; Demott, K. J.; Kautzman, D. C.; Mujeeb-Kazi, A. Long-term, high-frequency plant regeneration and the induction of somatic embryogenesis in callus cultures of wheat (Triticum aestivum L.) Z. Pflanzenzűchtg; 1985, 94, р 21–233. https://doi.org/10.1007/978-1-4899-0378-5_29
14. Gamborg, J. L.; Miller, R. A.; Ojima, K. Nutrient requirement of suspension cultures of soybean roots. Exp. Cell Res; 1968, 50, p 151–158. https://doi.org/10.1016/0014-4827(68)90403-5
15. Green, C. E.; Phillips, R. L. Plant regeneration from tissue cultures of maize. Crop Sci. 1975, 15, р 417–421.