Селекция и генетика рапса:
Методы селекции

автор:

Внутрішньовидова гібридизація.

Даний метод переважає в селекції ріпаку. Сорти і форми його легко схрещуються між собою. Застосовують просту, складну, ступінчату гібридизацію, перезапилення трьох і більше сортів з подальшим індивідуальним і масовим добором.

Віддалена гібридизація.

Цей метод часто застосовують селекціонери Швеції, Канади, Японії, ФРН, Польщі й інших країн. Ріпак схрещують з капустою, суріпицею, гірчицею чорною і сарептською і іншими видами роду Brassica. Перспективною є гібридизація із редькою олійної. При цьому одержують нові сорти ріпаку і нові види родини капустяні, які вирощуються на корм. У Німеччині створена нова культура — гібрид рапсу і кормової капусти — Малі. Широко обробляється гібрид суріпиці і капусти китайської — Перко PVH. У Росії у ВНІІМК шляхом гібридизації гірчиці сарептської (сорт Ювілейна) і канадського безерукового сорту ріпаку Оро виведений сорт ярого рапсу Кубанський.

Ресинтез і синтез нових форм ріпаку.

При гібридизації різних видів капусти (кормової, качанової, кольрабі, брокколі й ін.) з суріпицею і подальшому подвоєнні за допомогою колхіцину числа хромосом в Швеції, Японії, Німеччині одержані цінні сорти і форми ріпаку, що перевершують за олійністю, стійкістю до хвороб, зимостійкістю, якісним складом олії сорти, створені традиційними методами (наприклад, у Швеції сорт Силона). У Японії при схрещуванні капусти пекінської (2n=20) з качановою (2n=18) одержаний ріпак ріпчастий, а при схрещуванні качанової капусти з суріпицею — ріпак голівчастий. Окрім гібридизації, при віддалених схрещуваннях іноді застосовують метод злиття протопластів і подальшого вирощування гібридів на штучних середовищах.

Гаплоїдія.

Для ріпаку характерна велика кількість гаплоїдів, що спонтанно з’являються. Вони відрізняються від диплоїдів дрібними квітками і відсутністю фертильних пиляків. Шведський сорт Меріс Гаплона — перший, одержаний з гаплоїдів. Гаплоїди утворюються шляхом апоміксису. До нових методів отримання гаплоїдів відноситься культура пиляків, пилку і мікроспор. Багато дослідників одержують до 10% андрогенетичних розвинених мікроспор ріпаку.

При вивченні рослин ріпаку, що розвинулися з мікроспор, встановлено, що спонтанні андрогенетичні гомодиплоїди, одержані шляхом подвоєння числа хромосом у гаплоїда, містять більше глікозинолатів, чим дигаплоїди, що сформувалися з пилку.

Схема і техніка селекції.

Селекцію ріпаку ведуть за схемою, прийнятою для перехреснозапильних рослин. При випробуванні селекційного матеріалу на одній ділянці найчастіше застосовуємо метод половинок, при якому частину насіння висівають для випробування, а частину — для розмноження на ізольованих майданчиках. Не можна визначати вміст ерукової кислоти в олії і глікозинолатів в насінні і шроті при сумісному вирощуванні низькоерукових і низькоглікозинолатних сортів з сортами, що мають високий вміст даних речовин. Інакше унаслідок перехресного запиленні в насінні буде підвищена кількість цих з’єднань. У Швеції найбільш перспективні популяції, одержані при гібридизації, і відібрані F2 або F3 вирощують методом пересівання 4—5 років, потім відбирають елітні рослини індивідуально-сімейним або oбмежено-масовим добором.

Для визначення вмісту ерукової кислоти застосовують газову або паперову хроматографію, метод ядерного магнітного резонансу — останній з яких можна використовувати для визначення вмісту ерукової кислоти і глікозинолатів. Для оцінки вмісту глікозинолатів застосовують електроколориметричний метод.

Генетично модифікований ріпак

Біотехнологічний (б/т) ріпак у 2006 р. займав 4,8 млн га (20% загальносвітової площі) порівняно з 3,6 млн га в 2003 р. У табл.1. наведена світова інформація щодо розповсюдження, виду дозволу, призначення та вбудованої ознаки генетично модифікованих ліній (ГМЛ) ріпаку.

У контексті аналізу можливих наслідків для довкілля від вивільнення і використання біотехнологічних рослин велика увага приділяється також аналізу можливого вертикального та горизонтального перенесення генів від генетично модифікованого культурного ріпака до його близьких родичів та диких спів родичів. Аналіз здатності до перезапилення багатьох рослин показав, що воно дійсно може відбуватися як у лабораторних, так і природних умовах.

Напевно, найбільше число досліджень з вивчення можливості перенесення генів між окремими організмами присвячено аналізу таких процесів серед хрестоцвітих. Між видами роду Brassica є генетичні зв’язки. Однак, успішна гібридизація культурного ріпака з співродічами у природніх умовах залежить від ряду факторів. Найбільш суттєва умова успішного здійснення міжвидової гібридизації — певний період квітіння, висока спорідненість видів, фізична відстань між рослинами, наявність векторів переносу пилку і т.ін.

Потрібно також враховувати, що схрещування між двома видами можливе лише за умови, коли вид, що запилюється, має рівень плоїдності принаймні такий же високий, як і той, що запилює.

Таблиця №1
Вивільнені ГМЛ ріпаку
Лінія ріпаку Компанія Вид дозволу, рік, країна Призначення Вбудована ознака
Навко-лишнє середо­вище Іжа Корма для тварин
2 3 4 5 6 7 8
GT200 (Roundup Ready ®) Monsan­to 19964 19974 - Не для комерційного використання Стійкість до гербіциду (СГ)
GT73/RT73 (Roundup Ready®) Monsan­to 19954
19969
199916
19944 199516 19969 20002 19954.16 19969 Харчування, корм для тварин Стійкість до гербіциду
23—18—17. 23—198 Calgene 199416 19964 199416 19964 199416 19964 Промислове застосування, для харчування, корм для тварин Модифікова­ний склад жирних кислот
OXY-235 Bayer Crop Science 19974
19989
19974 19999.16 20022 19974 19999 Харчування, корм для тварин СГ
HCN10 (Liberty Link®) - “ - 19954
19979
19954.16 19979 19954.16 19989 - “ - СГ
HCN92 (Liberty Link®) Bayer Crop Science 19954
19969
19954 19969 19954.16 19969 - “ - СГ
T45/HCN 28 - “ - 19964
19979
199816
19974.9 199816 20022 19954 19979 199816 20022 - “ - СГ
MS8xRF3 - “ - 19964
19989
199916
199616 19974.9 19964.16 19989 - “ - Контроль запилення/СГ
PHY36 - “ - 19979 19979 19979 - “ - - “ -
PHYI4. PHY35 - “ - 19979 19979 19989 - “ - - “ -
(i)PGSI
(ii)PGS2
- “ - i&ii
19954
i 19969
ii 19974
і&іі
19954
i 1996 9.16 ii 19979
і&її
19954
i 19969
іі 19979
- “ - - “ -
Країни:Аргентина1; Австралія2; Бразилія3; Канада4; Китай5; ЄС6; Франція7; Індія8; Японія9; Корея10; Мексика11; Нідерланди12; Росія13; ПАР14; Швейцарія15; СШA16; Уругвай17

Оскільки олійний ріпак (B.napus) — тетраплоїд, а більшість його диких співродичів — диплоїди (у т.ч. свиріпа B.campestris — злісний бур’ян в України), то перенесення генетичного матеріалу від ріпака до свиріпи практично неможливе. У табл.2. наведена характеристика однієї із ГМ-ліній ріпаку (GT200) та праймерів для її тестування.

Думка про можливість перенесення генів від трансгенних рослин до їх диких співродичів та виникнення нових супербур’янів не знайшла експериментальної підтримки. Однак, такий висновок не варто розповсюджувати на абсолютно всі рослини та на всі трансгени. Оцінка та аналіз ризиків так само, як і користь від використання ГМ рослин, повинні відбуватися окремо для кожного випадку.

Таблиця №2
Характеристика генетично модифікованої лінії ріпаку GT200 та праймерів для ії тестування
Характеристика та метод отримання ГМЛ ГМ-лінія GT200 Roundup Ready ®
Вбудована ознака Стійкість до гербіциду гліфосату
Метод трансформації Трансформація рослин за допомогою Agrobacterium tumefaciens
Фірма виробник Monsanto Company
Призначення Для потреб харчування
Характеристика чужерідних привнесених генетичних елементів
Організм-хазяїн з якого отримано ген Ochrobactrum anthropi
Білок, що кодується геном EPSPS 5-енолпірувілшикімат-3-фосфатсинтаза (Agrobacterium sp. strain CP4)
Білок, що кодується геном Goxv247 Гліфосатоксидоредуктаза
Промотор CaMV 35S
Термінатор Poly(A) сигнал CaMV 35S
Праймери для тестування
Сіквенс EPSPS-B1 TGATCTGATATCTCCACTGACG
Сіквенс EPSPS-B2 TGTAACCCTTGAGCCATGTTGT
Амплікон 172 п.н.(пар нуклеотидів)