zhrosЗерновое хозяйство РоссииGrain Economy of Russia2079-87252079-8733Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Аграрный научный центр "Донской»10.31367/2079-8725-2023-85-2-50-56zhros-2301Research ArticleСЕЛЕКЦИЯ И СЕМЕНОВОДСТВО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙPLANT BREEDING AND SEED PRODUCTION OF AGRICULTURAL CROPSОценка эффективности метода культуры пыльников in vitro для получения гаплоидных растений тритикале (×Triticosecale Wittmack)Estimation of the efficiency of in vitro anther culture method for obtaining haploid triticale plants (×Triticosecale wittmack)https://orcid.org/0000-0003-3661-9246АкининаВ. Н.AnikinaV. N.

кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории клеточной селекции

410010, г. Саратов, ул. Тулайкова, д. 7

Candidate of Biological Sciences, leading researcher of the laboratory for cell breeding

10010, Saratov, Tulaykov Str., 7

https://orcid.org/0000-0002-5218-6076ХомяковаО. В.KhomyakovaO. V.

кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории клеточной селекции

410010, г. Саратов, ул. Тулайкова, д. 7

Candidate of Biological Sciences, leading researcher of the laboratory for cell breeding

10010, Saratov, Tulaykov Str., 7

https://orcid.org/0000-0001-7420-0521ДьячукТ. И.DiyachukT. I.

доктор биологических наук, главный научный сотрудник лаборатории клеточной селекции

410010, г. Саратов, ул. Тулайкова, д. 7

Doctor of Biological Sciences, main researcher of the laboratory for cell breeding

10010, Saratov, Tulaykov Str., 7

https://orcid.org/0000-0001-6181-5279ЖилинС. В.ZhilinS. V.

аспирант лаборатории клеточной селекции

410010, г. Саратов, ул. Тулайкова, д. 7

postgraduate of the laboratory for cell breeding

10010, Saratov, Tulaykov Str., 7

https://orcid.org/0000-0003-0384-9571БарнашоваЕ. К.BarnashovaE. K.

кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории клеточной селекции

410010, г. Саратов, ул. Тулайкова, д. 7

Candidate of Biological Sciences, researcher of the laboratory for cell breeding

10010, Saratov, Tulaykov Str., 7

https://orcid.org/0000-0002-3870-0542КалашниковаЭ. В.KalashnikovaE. V.

младший научный сотрудник лаборатории клеточной селекции

410010, г. Саратов, ул. Тулайкова, д. 7

junior researcher of the laboratory for cell breeding

10010, Saratov, Tulaykov Str., 7

https://orcid.org/0000-0003-3071-0188КуликоваВ. П.KulikovaV. P.

младший научный сотрудник лаборатории клеточной селекции

410010, г. Саратов, ул. Тулайкова, д. 7

junior researcher of the laboratory for cell breeding

10010, Saratov, Tulaykov Str., 7

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный аграрный научный центр Юго-Востока»РоссияFederal State Budget Scientific Institution “Federal Agricultural Research Center of South-East”Russian Federation202301062023025056Copyright © Акинина В.Н., Хомякова О.В., Дьячук Т.И., Жилин С.В., Барнашова Е.К., Калашникова Э.В., Куликова В.П., 20232023Акинина В.Н., Хомякова О.В., Дьячук Т.И., Жилин С.В., Барнашова Е.К., Калашникова Э.В., Куликова В.П.Anikina V.N., Khomyakova O.V., Diyachuk T.I., Zhilin S.V., Barnashova E.K., Kalashnikova E.V., Kulikova V.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zhros.online/jour/article/view/2301

Культура пыльников является одним из наиболее востребованных методов получения гаплоидных растений тритикале. В статье представлены результаты изучения эффективности метода для получения гаплоидных растений у перспективных форм озимой тритикале селекции ФГБНУ «ФАНЦ Юго-Востока». Проведена оценка параметров гаплопродукции у изученных генотипов на двух питательных средах – С-17 и Р-2. Неотзывчивых к андрогенезу генотипов не было выявлено. Установлено, что среда Potato-2 оказала достоверное положительное влияние на общее число эмбриогенных структур на 100 культивируемых пыльников у четырех генотипов из шести изученных – значение показателя увеличилось в 1–3 раза. Среднее значение показателя ЭС/100КП составило 23,3 при варьировании 6,4–75,1. Наибольшее число ЭС выявлено у генотипа No 96 (F5 Зимогор/оз. мягкая пш. Л.39) – 45,8 и 75,1 на индукционных средах С-17 и Р-2 соответственно. Наименьшими показателями характеризовались два генотипа: No 95 (F4 DH13/оз. мягкая пш. Аткара//Водолей/АДП-2///Colina) и No 97 (F5 МАГ/Водолей//ТИ-17). Регенерация растений варьировала от 3,4 до 22,1 при среднем значении 12,6 на 100ЭС. Среднее число зеленых растений на 100ЭС составило 3,9 при варьировании показателя от 0,4 до 12,1. Доля зеленых растений в зависимости от генотипа изменялась от 5,0 до 76,9 %. Двухфакторный дисперсионный анализ выявил доминирующую роль генотипа на всех этапах гаплопродукции. Доля влияния питательной среды была статистически значимой, но незначительной по сравнению с генотипом. Установлено, что наряду с генотипической зависимостью и альбинизмом, ограничивающим фактором метода является и низкая частота регенерации эмбриоподобных структур. Всего в опыте из 7538 эмбриогенных структур получено 949 растений-регенерантов, из которых 326 зеленых. Соотношение зеленых растений к альбиносам составило 1 : 2.

Anther culture is one of the most popular methods for obtaining haploid triticale plants. The current paper has presented the study results of the efficiency of the method for obtaining haploid plants in promising winter triticale forms bred by the Federal Agricultural Research Center of South-East. There has been estimated haploproduction parameters for the studied genotypes on the nutrient media C-17 and P-2. There were no genotypes unresponsive to androgenesis. There has been found that the medium Potato-2 had a significant positive effect on the total number of embryogenic structures per 100 cultivated anthers in four of the six studied genotypes when the index increased in 1–3 times. The mean value of the EC/100KP indicator was 23.3 with a variation of 6.4-75.1. The largest number of ES (45.8 and 75.1) was found in genotype No. 96 (F5 Zimogor/win.br.wheat L.39) on induction media C-17 and P-2. The genotypes No. 95 and No. 97 were characterized by the lowest indicators F4 DH13/ win.br.wheat ‘Atkara’//Vodoley/ADP-2///Colina and F5 MAG/Vodoley//TI-17. Plant regeneration varied from 3.4 to 22.1 with an average value of 12.6 per 100 EC. The mean number of green plants per 100 EC was 3.9, varying from 0.4 to 12.1. The proportion of green plants, depending on the genotype, varied from 5.0 to 76.9 %. Two-way analysis of variance has identified the dominant role of the genotype at all stages of haploproduction. The proportion of effect of the nutrient medium was statistically significant, but insignificant in comparison with the genotype. There has been established that, along with genotypic dependence and albinism, the limiting factor of the method is a low frequency of regeneration of embryo-like structures. In total, there were obtained 949 regenerated plants out of 7538 embryogenic structures, of which 326 were green. The ratio of green plants to albinos was 1:2.

тритикале (×Triticosecale Wittmack)селекциягаплоидиякультура пыльниковtriticale (×Triticosecale Wittmack)breedinghaploidyanther cultureReferencesЕржебаева Р. С., Абдурахманова М. А., Бастаубаева Ш. О., Таджибаев Д.? Эмбриогенез и регенерация растений в культуре пыльников гексаплоидной тритикале (xTriticosecale Wittmack) под влиянием цитокинина зеатина // Сельскохозяйственная биология. 2019. Т. 54, No 5. С. 934–945. DOI: 10.15389/agrobiology.2019.5.934rus.Erzhebaeva R. S., Abdurakhmanova M. A., Bastaubaeva Sh. O., Tadzhibaev D. Embriogenez I regeneratsiya rastenii v kul'ture pyl'nikov geksaploidnoi tritikale (xTriticosecale Wittmack) pod vliyaniem tsitokinina zeatina [Embryogenesis and regeneration of plants in an anther culture of hexaploid triticale (xTriticosecale Wittmack) under the effect of cytokinin zeatin] // Sel'skokhozyaistvennaya biologiya. 2019. T. 54, No 5. S. 934–945. DOI: 10.15389/agrobiology.2019.5.934rus.Першина Л. А., Осадчая Т. С., Бадаева Е. Д., Белан И. А., Россева Л. П. Изучение особенностей андрогенеза в культуре пыльников сортов и перспективной формы яровой мягкой пшеницы западно-сибирской селекции, различающихся наличием или отсутствием пшенично-чужеродных транслокаций // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2013. Т. 17, No 1. С. 40–49.Pershina L. A., Osadchaya T.S., Badaeva E. D., Belan I. A., Rosseva L. P. Izuchenie osobennostei androgeneza v kul'ture pyl'nikov sortov i perspektivnoi formy yarovoi myagkoi pshenitsy zapadno-sibirskoi selektsii, razlichayushchikhsya nalichiem ili otsutstviem pshenichno-chuzherodnykh translokatsii [The study of the characteristics of androgenesis in an anther culture of varieties and a promising form of spring common wheat of West Siberian breeding, which differ in the presence or absence of wheat-alien translocations] // Vavilovskii zhurnal genetiki i selektsii. 2013. T. 17, No 1. S. 40–49.Петраш Н. В., Орлова Е. А., Лихенко И. Е., Пискарев В. В. Изучение эффективности культуры пыльников in vitro cортов и гибридов мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) // Зерновое хозяйство России. 2022. Т. 14, No 6. С. 17–22. DOI: 10.31367/2079-8725-2022-83-6-17-22.Petrash N. V., Orlova E. A., Likhenko I. E., Piskarev V. V. Izuchenie effektivnosti kul'tury pyl'nikov in vitro cortov i gibridov myagkoi pshenitsy (Triticum aestivum L.) [The study of the effectiveness of an anther culture in vitro common wheat varieties and hybrids (Triticum aestivum L.)] // Zernovoe khozyaistvo Rossii. 2022. T. 14, No 6. S. 17–22. DOI: 10.31367/2079-8725-2022-83-6-17-22.Abd El-Fatah B. E. S., Sayed M. A., El-Sanusy S. A. Genetic analysis of anther culture response and identification of QTLs associated with response traits in wheat (Triticum aestivum L.) // Molecular Biology Reports. 2020. Vol. 47, No 12. P. 9289–9300. DOI: 10.1007/s11033-020-06007-z.Abd El-Fatah B. E. S., Sayed M. A., El-Sanusy S. A. Genetic analysis of anther culture response and identification of QTLs associated with response traits in wheat (Triticum aestivum L.) // Molecular Biology Reports. 2020. Vol. 47, No 12. P. 9289–9300. DOI: 10.1007/s11033-020-06007-z.Humphreys D. G., Knox R. E. Doubled Haploid Breeding in Cereals // Advances in Plant Breeding Strategies: Breeding Biotechnology and Molecular Tools. 2015. P. 241–289. DOI: 10.1007/978-3-319-22521-0_9.Humphreys D. G., Knox R. E. Doubled Haploid Breeding in Cereals // Advances in Plant Breeding Strategies: Breeding Biotechnology and Molecular Tools. 2015. P. 241–289. DOI: 10.1007/978-3-319-22521-0_9.Lantos C., Bona L., Boda K., Pauk J. Comparative analysis of in vitro anther-and isolated microspore culture in hexaploid triticale (xTriticosecale Wittmack) for androgenetic parameters // Euphytica. 2014. Vol. 197. P. 27–37. DOI: 10.1007/s10681-013-1031-y.Lantos C., Bona L., Boda K., Pauk J. Comparative analysis of in vitro anther-and isolated microspore culture in hexaploid triticale (xTriticosecale Wittmack) for androgenetic parameters // Euphytica. 2014. Vol. 197. P. 27–37. DOI: 10.1007/s10681-013-1031-y.Mergoum M., Sapkota S., ElDoliefy A. E. A., Naraghi S. M., Pirseyedi S, Alamri M. S., AbuHammad W. Triticale (× Triticosecale Wittmack) Breeding // Advances in Plant Breeding Strategies. 2019. P. 405–451. DOI: 10.1007/978-3-030-23108- 8_11.Mergoum M., Sapkota S., ElDoliefy A. E. A., Naraghi S. M., Pirseyedi S, Alamri M. S., AbuHammad W. Triticale (× Triticosecale Wittmack) Breeding // Advances in Plant Breeding Strategies. 2019. P. 405–451. DOI: 10.1007/978-3-030-23108- 8_11.Niazian M., Shariatpanahi M. E. In vitro-based doubled haploid production: recent improvements //Euphytica. 2020. Vol. 216, Article number: 69. DOI:10.1007/s10681-020-02609-7.Niazian M., Shariatpanahi M. E. In vitro-based doubled haploid production: recent improvements //Euphytica. 2020. Vol. 216, Article number: 69. DOI:10.1007/s10681-020-02609-7.Pachota K. A., Orlowska R., Bednarek P. T. Medium composition affects the tissue culture-induced variation in triticale regenerants // Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC). 2022. Vol. 151. P. 35–46. DOI: 10.1007/s11240-022-02327-z.Pachota K. A., Orlowska R., Bednarek P. T. Medium composition affects the tissue culture-induced variation in triticale regenerants // Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC). 2022. Vol. 151, P. 35–46. DOI: 10.1007/s11240-022-02327-z.Würschum T., Tucker M. R, Maurer H. P. Stress treatment influence efficiency of microspore embryogenesis and green plant regeneration in hexaploid triticale (×Triticosecale Wittmack L.) // In Vitro Cellular & Developmental Biology-Plant. 2014. Vol. 50. P. 143–148. DOI: 10.1007/s11627-013-9539-3.Würschum T., Tucker M. R, Maurer H. P. Stress treatment influence efficiency of microspore embryogenesis and green plant regeneration in hexaploid triticale (×Triticosecale Wittmack L.) // In Vitro Cellular & Developmental Biology-Plant. 2014. Vol. 50. P. 143–148. DOI: 10.1007/s11627-013-9539-3.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.