Дослідження адаптаційного потенціалу нових стерильних цитоплазм Beta patula і B. maritima L. від диких видів роду Beta L.: зимостійкість і показники раннього закладання цукрів в інтродукційних алоплазматичних ліній
DOI:
https://doi.org/10.47414/na.11.1.2023.279933Ключові слова:
міжвидові гібриди , холодостійкість, заміщені лінії, інтродукційні стерильні цитоплазми, безпилковий режим, цукристість, Beta maritima, Beta patulaАнотація
Мета. Проаналізувати за комплексом господарсько-корисних ознак придатності нових вихідних матеріалів цукрових буряків для ефективності процесу управління виробництвом біоетанолу з дослідженням активності фотосинтезу за вмістом хлорофілу a і b, раннього закладання вуглеводів, толерантністю до низьких температур, схожістю апозиготичного насіння та з використанням нової плазми заміщених ліній цукрових буряків з інтродукційними стерильними цитоплазмами від диких видів Beta patula і B. maritima L. та апозиготичних ліній А9 з S vulgaris цитоплазмою Оуена.
Методи. Використані польові методи (безпилковий режим для репродукції апозиготичного насіння в умовах ізоляції, роздільноквітковості насінників), лабораторні (добір кращих за холодостійкістю селекційних номерів, аналіз продуктивності й динаміки накопичення вуглеводів).
Результати. Роздільноплідні пилкостерильні лінії з апоміктичним способом репродукції насіння походження Ялтушківської ДСС (А9 Beta vulgaris Sxxzz rr) і комерційних гібридів з раннім закладанням вуглеводів, відібрані за рецесивним забарвленням гіпокотелю r-r- і гаметофітним редукованим партеногенезом для проведення гібридизації за схемою: А9 Beta vulgaris Sxxzz rr × Beta vulgaris Mm Rr. Досліджено вплив цитоплазматичної спадковості B. maritima і B. patula на показники холодостійкості й виділено насіннєві зразки за селекційними номерами 17225, 17221, 17222, 17220, 17226, 17223 у заміщених ліній із показниками проростання насіння за температури +4 °С, що змінюються від 14,3 до 40,3 %. Виділені селекційні номери заміщених ліній, вирощені в умовах вегетаційних посудин і досліджені за показниками раннього закладання цукрів, що мали значення від 16,2 до 17,6 % упродовж чотирьох місяців вегетації; фотосинтетичної активності з показниками вмісту хлорофілу a, що змінюється від 2,06 до 1,32 %, і хлорофілу b – від 1,02 до 0,65 %.
Висновки. Гібриди цукрових буряків, створені за участю холодостійких заміщених пилкостерильних ліній цукрових буряків, завдяки природній еволюції інтродукційного цитоплазматичного геному, забезпечують збільшення тривалості вегетаційного періоду, високу продуктивність, раннє закладання цукрів і збагачення адаптаційного потенціалу культури. Стаття містить результати вивчення раннього терміну накопичення вуглеводів, фотосинтетичної активності відібраних селекційних номерів заміщених ліній цукрових буряків з високою якістю насіння, 100 %‑ою однонасінністю. Коренеплоди апоміктичних ліній були відібрані за забарвленням гіпокотелю R+r, генеративним редукованим партеногенезом і досліджені за особливістю зав’язування насіння в умовах безпилкового режиму.
Посилання
Chesnokov, Yu. V., Burenin, V. I., & Ivanov, A. A. (2013). Rapd-analysis of collection samples of wild and cultivated beets (Beta L.). Agricultural Biology, 3, 28–36. doi: 10.15389/agrobiology.2013.3.28rus
Doney, D. L. (1998). Beta evaluation ad sugar beet enhancement from wild sources. In Report on the 4th International Beta Genetic Resources Workshop and World Beta Network Conference (pp. 73–76). Rome: IPGRI.
Oldemeyer, R. K. (1957). Sugar beet male sterility. Journal of the American Society of Sugar Beet Technologists, 9(5), 381–386. doi: 10.5274/jsbr.9.5.381
Bosemrak, N. O. (2006). Genetics and breeding. In A. P. Draycott (Ed.), Sugar beet (pp. 50–88). Oxford: Blackwell. doi: 10.1002/9780470751114.ch4
Moritani, M., Taguchi, K., Kitazaki, K., Matsuhira, H., Katsuyama, T., Mikami, T., & Kubo, T. (2013). Identification of the predominant nonrestoring allele for Owen-type cytoplasmic male sterility in sugar beet (Beta vulgaris L.): development of molecular markers for the maintainer genotype. Molecular Breeding, 32(1), 91–100. doi: 10.1007/s11032-013-9854-8
Touzet, P., Villain, S., Buret, L., Martin, H., Holl, A.-C., Poux, C., & Cuguen, J. (2018). Chloroplastic and nuclear diversity of wild beets at a large geographical scale: Insights into the evolutionary history of the Beta section. Ecology and Evolution, 8(5), 2890–2900. doi: 10.1002/ece3.3774
Maletskiy, S. I., Yudanova, S. S., & Maletskaya, E. I. (2015). Epigenomic and epiplastomic variability in haploid and dihaploid sugar beet plants (Beta vulgaris L.). Agricultural Biology, 50(5), 579–589. doi: 10.15389/agrobiology.2015.5.579Rus [In russian]
Levites, E., & Kirikovich, S. (2017). The heteroallicity instead of heterozygosity in haploids of sugar beet Beta vulgaris L. Bulletin of Science and Practice, 5, 32–38. [In russian]
Arakawa, T., Matsunaga, M., Matsui, K., Itoh, K., Kuroda, Y., Matsuhira, H., … Kubo, T. (2020). The molecular basis for allelic differences suggests Restorer-of-fertility 1 is a complex locus in sugar beet (Beta vulgaris L.). BMC Plant Biology, 20(1), Article 503. doi: 10.1186/s12870-020-02721-9
Kovalchuk ,N. S., & Roik, N. V. (2013). Principles and methods of creating new plasmotypes of sugar beet with CMS-inducing sterile cytoplasm from wild beet Beta vulgaris ssp maritima L. origin from Greece and Turkey. Sugar beet, 9, 14–17. [In russian]
Roik, M. V., Kovalchuk, N. S., Ivanina, V. V., & Yatseva, O. A. (2014). Prospects for breeding sugar beet hybrids (Beta vulgaris) for bioethanol production using new sterile cytoplasms from wild species of the genus Beta. Bioenergy, 2, 15–17. [In Ukrainian]
Webster, T. M., Grey, T. L., Scully, B. T., Johnson, W. C., III, Davis, R. F., & Brenneman, T. B. (2016). Yield potential of spring-harvested sugar beet (Beta vulgaris) depends on autumn planting time. Industrial Crops and Products, 83, 55–60. doi: 10.1016/j.indcrop.2015.12.037
Fasahat, P., Aghaeezadeh, M., Jabbari, L., Sadeghzadeh Hemayati, S., & Townson, P. (2018). Sucrose Accumulation in Sugar Beet: From Fodder Beet Selection to Genomic Selection. Sugar Tech, 20(6), 635–644. doi: 10.1007/s12355-018-0617-z
Mall, A. K., Misra, V., Santeshwari, Pathak, A. D., & Srivastava, S. (2021). Sugar Beet Cultivation in India: Prospects for Bio-Ethanol Production and Value-Added Co-Products. Sugar Tech, 23(6), 1218–1234. doi: 10.1007/s12355-021-01007-0
Owen, F. V. (1945). Cytoplasmically inherited male sterility in sugar beet. Journal of Agricultural Research, 71(10), 423–440.
Roik, M. V., Kovalchuk N. S., & Yatseva, O. A. (2014). Evaluation and selection of breeding materials with apozygosity and cytoplasmic male sterility: methodological recommendations. Kyiv: N. p. [In Ukrainian]
Maletsky, S. I., Veprev, S. G., Shavrukov, Yu. N. (1991). Genetic control of sugar beet reproduction. Novosibirsk: Nauka. [In russian]
Kovalchuk, V. P., Vasiliev, V. G., & Boyko, L. V. (2010). Determination of sugar content and conductometric ash in beet roots in one sample. In Collection of methods for the study of soils and plants (pp. 59–66). Kyiv: N.p. [In russian]
Roik, M. V., Boiko, I. I., Honcharuk, H. S., Funina, I. R., & Zavhorodnia, S. V. (2020). Selection of cold-resistant forms of succulent beetroots at low positive temperatures: methodological recommendations. Kyiv: Komprint. [In Ukrainian]
DSTU 2292-93. Sugar beet seeds. Methods of determining similarity, singleness and benignity (1994). Kyiv: State Standard of Ukraine. [In Ukrainian]
Dospekhov, B. A. (1985). Methods of field experiment (with the basics of statistical processing of research results) (5th ed., rev. and enl.). Moscow: Agropromizdat. [In russian]
