Получение растений-регенерантов межвидовых гибридов пшеницы с использованием незрелых зародышей в качестве эксплантов

   Особое внимание в селекции озимой пшеницы в настоящее время уделяется внедрению биотехнологических методов. Культура незрелых зародышей in vitro – альтернативный способ получения гибридов, которые часто не развиваются полностью in vivo.

   Цель исследований – оценка способности незрелых зародышей межвидовых гибридов озимой пшеницы к индукции каллуса, морфогенезу и регенерации растений на искусственных питательных средах, а также подбор оптимальных условий для получения полноценных растений со всеми ботаническими признаками вида.

   Материал исследований – 5 гибридных комбинаций межвидовых скрещиваний между твердой (Triticum durum DESF.) и мягкой (Triticum aestivum L.) озимой пшеницей. Отбор материала проводили в течение одного полевого сезона (2022 г.). В качестве эксплантов использовали незрелые зародыши. Культуральные среды – по прописи Мурасиге-Скуга (MS). Различались они по содержанию гормонов и органических веществ. Установлено, что гибридные комбинации характеризовались разнообразием морфогенного ответа. Проявление каллусогенеза было недостаточно высоким и составляло в среднем 22–32 % в зависимости от питательной среды. Ризогенез составлял в среднем от 1–6,7 % и заканчивался образованием корней. Процесс образования эмбриоидо- и гемморизогенеза лучше всего проявился у гибридной комбинации № 1, причем на двух средах. Все процессы морфогенеза, кроме «ризогенеза», сильно варьировали по гибридным комбинациям. Наибольшее количество растений-регенерантов было получено по гибридной комбинации № 1 (61 шт., 54,5 %). После яровизации и акклиматизации выжило 38 % растений от числа посаженных зародышей. Наибольшее число колосьев – 79 шт. – образовалось по гибридной комбинации № 1, в среднем 1,46 колоса на одно растение. Однако не все колосья были фертильны. Результаты корреляционного анализа позволили выявить показатели, тесно коррелирующие с величиной регенерации растений, а именно высокий выход эмбриоидо- и гемморизогенных структур обеспечивает высокую частоту регенерации растений (r = 0,769).

1. Бычкова О. В. Оценка эффективности морфогенеза и регенерации яровой твердой пшеницы в культуре in vitro // Acta Biologica Sibirica. 2016. Т. 2, №. 1. С. 139–149. DOI: 10.14258/abs.v2i1.1225

2. Гумерова Г. Р., Галимова А. А., Кулуев Б. Р. Каллусообразование и органогенез мягкой пшеницы с использованием зрелых зародышей в качестве эксплантов // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2023. Т. 184, № 2. С. 19–28. DOI: 10.30901/2227-8834-2023-2-19-28

3. Круглова Н. Н., Сельдимирова О. А., Зинатуллина А. Е. Каллусные культуры in vitro в экспериментальной оценке засухоустойчивости хлебных злаков (обзор) // Таврический вестник аграрной науки. 2021. № 1(25). С. 124–139. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=45693055&ysclid=lqddrbrz9s757512429

4. Никитина Е. Д., Хлебова Л. П. Влияние температуры и освещения на прямое прорастание незрелых зародышей Triticum aestivum L. в культуре in vitro // Известия Алтайского государственного университета. 2014. № 3/1(83). С. 46–50. DOI: 10.14258/izvasu(2014)3.1-08

5. Никитина Е. Д., Хлебова Л. П., Соколова Г. Г., Ерещенко О. В. Создание стрессоустойчивого материала яровой мягкой пшеницы с использованием клеточной селекции in vitro. Известия Алтайского государственного университета. 2013. № 3–2(79). С. 95–98. DOI: 10.14258/izvasu(2013)3.2-20

6. Сельдимирова О. А., Круглова Н. Н., Зинатуллина А. Е. Роль фитогормонов в индукции каллусогенеза и регуляции путей морфогенеза каллусов злаков in vitro : обзор проблемы // Научный результат. Серия «Физиология». 2017. Т. 3, № 1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/rol-fitogormonov-v-induktsii-kallusogeneza-i-regulyatsii-putey-morfogeneza-kallusov-zlakov-in-vitro-obzor-problemy?ysclid=lqddvcp9ln242360324

7. Benkirane H., Sabounji S., Chlyah A., Chlyah H. Somatic embryogenesis and plant regeneration from fragments of immature inflorescences and coleoptiles of durum wheat // Plant Cell Tissue and Organ Culture. 2000. Vol. 61. Р. 107–113. DOI: 10.1023/A:1006464208686

8. Eudes F., Acharya S., Laroche A., Selinger L.B., Cheng K.J. A novel method to induce direct somatic embryogenesis, secondary embryogenesis and regeneration of fertile green cereal plants/ Plant Cell, Tissue and Organ Culture. 2003. Vol. 73, P. 147–157. DOI: 10.1023/A:1022800512708

9. Kyriienko A.V., Shcherbak N.L., Kuchuk M.V., Parii M.F., Symonenko Y.V. In vitro plant regeneration from mature embryos of amphidiploid spelt Triticum spelta L. // In Vitro Cellular and Developmental Biology – Plant. 2021. Vol. 57(6), P. 856–863. DOI: 10.1007/s11627-021-10158-4

10. Mokhtari A., Alizadeh H., Samadi B., Omidi M., Moeini Z. Effect of plant growth regulators on direct shoot regeneration of wheat immature embryonic explants // Journal of Agricultural Engineering and Biotechnology. 2013. Vol. 1(3), P. 74–80. DOI: 10.18005/JAEB0103004

11. Seldimirova O. A., Kruglova N. N. Properties of the initial stages of embryoidogenesis in vitro in wheat calli of various origin. Biology Bulletin. 2013. Vol. 40, № 5. Р. 447–454. DOI: 10.1134/S1062359013050154