Влияние концентрации 2,4-Д на эффективность андрогенеза в культуре пыльников тритикале (Triticosecale Wittmack) in vitro

Востребованным методом получения гаплоидных растений тритикале является андрогенез in vitro, который реализуется в культуре пыльников и изолированных микроспор. Однако неразрешенные до настоящего времени проблемы (генотипическая зависимость, низкая частота регенерации растений и высокая доля альбиносов) снижают эффективность метода и возможности его применения в практической селекции и теоретических исследованиях. Цель исследований: выявить влияние концентраций экзогенного ауксина 2,4-Д (1 мг/л, 2мг/л, 3мг/л) в составе индукционной питательной среды на эффективность микроспорового эмбриогенеза в культуре пыльников тритикале. Успешность метода оценивали по следующим показателям: выход эмбриогенных пыльников и андрогенетических структур, общая регенерация растений, регенерация зеленых и альбиносных растений (% к общему числу культивируемых пыльников). Установлено, что эффективность индукционной стадии под влиянием разного количественного содержания 2,4-Д генотип-специфична. У наиболее отзывчивой линии (№10) выход андрогенетических структур был максимальным при минимальном содержании 2,4-Д (1 мг/л) и уменьшился более, чем в два раза (с 78,0 до 33,3%) при увеличении содержания 2,4-Д до 3мг/л. У двух генотипов (№37 и №6) с увеличением концентрации 2,4-Д эффективность индукционной стадии повышалась (у №37 с 15,7 до 34,8%, у линии №6 с 30,1 до 46,5%). У двух линий с низкой отзывчивостью (№18 и №34) частота формирования андрогенетических структур увеличивалась при возрастании концентрации 2,4-Д от 1 до 2мг/л и снижалась при увеличении концентрации ауксина до 3мг/л. Универсальной концентрации экзогенного ауксина для всех генотипов не существует. Анализ частных средних по показателям индукционной стадии показал преимущества питательной среды с содержанием 2,4-Д 2 мг/л. Частота регенерации зеленых растений статистически значимо снижалась в варианте среды, содержащей 3 мг/л 2,4-Д. Максимальный выход зеленых растений (4% от культивируемых пыльников) получен из эмбриоидов, сформированных на среде с 2 мг/л 2,4-Д. Всего в эксперименте получено 1689 растений, из которых 977 зеленых и 712 альбиносов.

1. Грабовец А.И. Тритикале – итоги селекции и проблемы возделывания // Вестник Российской сельскохозяйственной науки. 2019. №1. С.32-36. DOI: 10.30850/vrsn/2019/1/32-36.

2. Горянина Т.А., Макушин А.Н. Качество зерна сортов озимых тритикале селекции Самарского НИИСХ // Аграрный научный журнал. 2021. №7. С.4-8. DOI: 10.28983/asj.y2021i7pp4-8

3. Дьячук Т.И. , Хомякова О.В., Акинина В.Н., Жилин С.В., Калашникова Э.В., Сайфетдинов Е.А. Влияние кинетина и зеатина на показатели андрогенеза в культуре пыльников тритикале (×Triticosecale Wittmack) in vitro // Сельскохозяйственная биология. 2024. Т 59. №5. С.983-994. DOI: 10.15389/agrobiology.2024/5/983rus.

4. Ержебаева Р.С., Абдурахманова Ь.А., Бастубаева Ш.О., Таджибаев Д. Эмбриогенез и регенерация растений в культуре пыльников гексаплоидной тритикале (×Triticosecale Wittmack) под влиянием цитокинина зеатина // Сельскохозяйственная биология. 2019. Т.54. №5. С.934-945. DOI: 10.15389/agrobiology.2019.5.934rus

5. Bonet F.J., Azbaid L., Olmedilla A. Pollen embryogenesis: atavism or totipotency // Protoplasma. 1998. Vol. 202. P. 115-121

6. El-Fatah A., Bahaa E.S., Sayed M.A., El-Sanusy S.A. Genetic analysis of anther culture response and identification of QTLs associated with response in wheat (Triticum aestivum L.) // Molecular Biology Reports. 2020. Vol.47 (12). P.9289-9300. DOI: 1007/s11033-020-06007-z.

7. Humphreys D.G. and Knox E. Doubled Haploid Breeding in Cereals // Advances in Plant Breeding Strategies: Breeding, Biotechnology and Molecular Tools (Al-Khayri et al. (eds): Springer Int. Publishing. Switzerland,2015. P. 241-290. DOI: 10.1007/978-3-319-2251-0_9.

8. Juzon-Sikora K., Nowicka A., Plaskova L., Dolezal K., Zur I. Hormonal homeostas associated with effective induction of Triticale microspore embryogenesis // Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC). 2022. Published online 26 December 2022. DOI: 10. 1007/s11240-022-02433-y.

9. Kishii M. and Singh S. Haploid Production Technology: Fasten Wheat Breeding to Meet Future Food Security // Accelerated Plant Breeding. Vol.1: Springer Nature Switzerland AG, 2020. P.139-165. DOI: 10.1007/978-3-030-41866-3_6.

10. Niazian M., Sharithpanahi M.E. In vitro-based doubled haploid production: recent improvements // Euphytica. 2020. Vol. 216. P.69. DOI: 1007/s10681-020-02609-7.

11. Segui-Simarro J.M., Moreno J.B., Fernandez M.G., and Mir R. Species with Haploid or Doubled Haploid Protocols // Segui-Simarro J.M. (ed.) Doubled Haploid Technology: General Topics. Vol.1: Methods in Molecular Biology: Business Media, LLC, Part of Springer Nature. 2021. DOI:10.1007/978-1-0716-1315-3_3.

12. Zur I., Dubas E., Krzewska M., Waligorski P., Dziurka M., Janoviak F. Hormonal requirements for effective induction of microspore embryogenesis in triticale (×Triticosecale Wittmack) anther cultures // Plant Cell Reports. 2015. Vol.34. P. 47-62. DOI: 10.1007/s00299-014-1686-4.