ПОВЫШЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ЯЧМЕНЯ К ТОКСИЧНОСТИ МЕТАЛЛОВ И ОСМОТИЧЕСКОМУ СТРЕССУ ПУТЕМ КЛЕТОЧНОЙ СЕЛЕКЦИИ

Изучена реакция ячменя в каллусных культурах на селективных средах с ионами Cd²⁺, Mn²⁺, Al³⁺ и ПЭГ в качестве осмотика. При анализе дозовых кривых, имеющих линейный характер для показателя выживаемости, выявлены летальные и сублетальные (LD50) концентрации металлов: марганец (350 и 250 мг/л соответственно), кадмий (30 и 10 мг/л), алюминий (42 и 20 мг/л). Дозовые кривые, отражающие частоту регенерации в селективных условиях, имели конфигурацию, близкую к синусоидальной при наличии нескольких максимумов. Предложены оптимальные селективные схемы для отбора каллусных линий, устойчивых к комплексу стрессов. Для получения линии, с устойчивостью к комплексной ионной токсикации рекомендуется вводить в селективные среды ионы кадмия (20 мг/л) на этапе пролиферации, а ионы марганца (200 мг/л) − на этапе морфогенеза. Ионы алюминия (20-30 мг/л) можно вводить на том и другом этапах развития каллусной ткани, без существенного снижения выживаемости каллуса и частоты регенерации растений. Для отбора каллусов с комплексной устойчивостью к ионной токсикации и осмотическому стрессу целесообразно вводить осмотик (10% ПЭГ) исключительно на этапе морфогенеза, а на этапе пролиферации возможно воздействие на каллус ионами алюминия (20 мг/л) в сочетании с 20 мг/л ионов кадмия или с 200 мг/л марганца. С использованием разработанных схем отбора получено 50 растений - регенерантов ячменя для использования в качестве исходного материала в практической селекции культуры.

1. Родина, Н.А. Селекция ячменя на Северо-Востоке Нечерноземья / Н.А. Родина. - Киров: Зональный НИИСХ Северо-Востока, 2006. - 488 с.

2. Алексеев, Ю.В. Тяжелые металлы в агроландшафте / Ю.В. Алексеев.- СПб., 2008.- 216с.

3. Шихова, Л.Н. Тяжелые металлы в почвах и растениях Северо-Востока европейской части России / Л.Н. Шихова, Т.Л. Егошина.- Киров: Зональный НИИСХ Северо-Востока, 2004.-264с.

4. Сергеева, Л.Е. Клеточная селекция с ионами тяжелых металлов: новые аспекты комплексной устойчивости /Л.Е. Сергеева, Л.И. Бронникова // Биология клеток растений in vitro и биотехнология: Тез. докл. X междунар. конф. - Казань: КИББ КазНЦ , 2013.- С. 82-83.

5. Hall, J.L. Cellular mechanisms for heavy metal detoxification and tolerance /J.L. Hall // Journal of Experimental Botany. - 2002. - V.53.- №366.- P.1-11.

6. Kuznуtsov, Vl.V. Stress responsess of tobacco cells to high temperature and salinity. Proline accumulation and phosphorylation of polipeptides / Vl.V. Kuznуtsov., N.I. Shevyakova // Physiologia Plantarum. - 2001. - V.100.- N 2.- P. 320-326.

7. Зобова, Н.В. Использование биотехнологических методов в повышении соле- и кислотоустойчивости ярового ячменя / Н.В. Зобова, Е.Н. Кошышева // СО РАСХН. КНИИСХ.- Новосибирск,2007.- 124 с.

8. Roy, B. Towards development of Al-toxicity tolerant lines in indica rice by exploiting somaclonal variation / B. Roy, A. B. Mandal // Euphytica. – 2005. – V. 145.- P. 221–227.

9. Mahmood, I. In vitro selection of tissue culture induced somaclonal variants of wheat for drought tolerance / I. Mahmood, A. Razzaq, M. Ashraf, I. A. Hafiz, S. Kaleem, A. Qayyum, M. Ahmad // Journal of Agricultural Research.- 2012.- V. 50. – Is. 2 - P. 177-188.

10. Litardo, HHA. HResistance to brown rust disease (Puccinia melanocephala Syd.) evaluation of sugar cane (Saccharum spp. híbrido) somaclons obtained in Ecuador / A. C. Litardo, L.M. HURamosUH, HUKorneva UHS. B., J. HUPilcoUH, G. HUChávezUH, C. HUCabreraUH, F.A. HUPincay UHHUFitosanidadUH // . 2011.- V. 15.- №. 4.- Р. 245-250.

11. Широких, И.Г. Получение in vitro форм ячменя, устойчивых к токсическому действию алюминия в кислых почвах /И.Г. Широких, О.Н. Шуплецова, И.Н. Щенникова // Биотехнология. - 2009. - №3. - С.40-48.

12. Щенникова, И.Н. Регенеранты ячменя – исходный материал для селекции сортов в условиях меняющегося климата /И.Н. Щенникова, О.Н. Шуплецова, А.В. Кунилова // Аграрная наука Евро-Северо-Востока.- 2013.- №3.- С.9-11.

13. Гладков, Е.А. Получение растений, устойчивых к тяжелым металлам. 3. Клеточная селекция газонных трав, толерантных к ионам меди /Е.А. Гладков, Ю.И. Долгих, В.В. Бирюков, О.В. Гладкова // Биотехнология. - 2006. - №5.-С.63-66.

14. Гладков, Е.А. Биотехнологические методы получения растений, устойчивых к тяжелым металлам. 2.Получение растений, толерантных к ионам кадмия и свинца /Е.А. Гладков // Биотехнология.- 2006.- №4.-С.87-93.

15. Куценко, С.А. Основы токсикологии / С.А. Куценко.- С-Пб, 2002.- 119 с.