Мутагенна депресія у пшениці озимої при дії високоактивнихсупермутагенів
Анотація
Використання хімічних супермутагенів дозволяєсуттєво пришвидшити процес генетичного поліпшенняіснуючих вихідних форм, але натикається на проблемувиникнення явища мутагенної депресії. Мета. Метоюдосліджень було виявити особливості генотип-мутагенної взаємодії двох контрастних генотипів пшениці озимоїпри дії хімічних супермутагенів з високою ушкоджувальною активністю при загальноприйнятому для генетичного поліпшення діапазоні концентрацій. Методи. Насіння двох сортів пшениці озимої Алтіго та Співанкаобробляли водним розчином хімічних мутагенів азидунатрію у концентраціях 0,01%, 0,025%, 0,05%, 0,1% таетилметансульфонату (тут та далі ЕМС) у концентраціях 0,025%, 0,05%, 0,1%. Для кожної обробки буливикористані 1000 зерен пшениці озимої. Експозиціядії мутагену становила 24 години. Для контролю використовували необроблені вихідні форми (зерна сортів,замочені у воді). Стерильність пилку визначали світловим мікроскопуванням пофарбованих ацетокарміномзразків (20–25 препаратів). Проводили структурнийаналіз рослин. Результати. За показниками онтогенезусорт Співанка виявився значно більш стійким до депресивних впливів у першому поколінні, ніж французькийсорт. У свою чергу, як мутаген, азид натрію виявлявсвою дію в цілому сильніше за аналогічних концентрацій, ніж EMС. Діапазон застосованих концентрацій досягнапівлетальних значень. У результаті факторного аналізу виявлено значущий вплив генотипу (сорту) та підвищення концентрації мутагенів у всіх випадках. Різницяпо перезимівлі також цілком достовірна. В усіх випадках для усіх сортів стерильність статистично значимопідвищувалася при дії усіх концентрацій. Генотиповаваріанса була достовірною при дії вищих концентраціяхна користь більш сильної дії у азиду натрію. Значимумутагену депресію при кожному підвищені концентраціїпоказали параметри висоти стебла, ваги зерна з головного голосу, озерненість рослини та маса тисячі зерен.Різниця між генотипами є не для всіх концентрацій, алев цілому значима. Випадків стимуляції не зафіксовано.Дискримінантний аналіз показав, що високомінливимибули схожість, виживання, фертильність, вага зерназ головного колосу та з рослини, МТЗ, що достовірновідтворювали мутагенну депресію. Висновки. Азиднатрію викликає суттєво вищий рівень мутагенноїдепресії ніж етилметансульфонат, а сорт Алтіго за своїми генетичними потенціями більш вразливий ніж сортСпіванка. Застосування третьої концентрації ЕМС татретьої-четвертої азиду натрію призводить до суттєвої загибелі рослинного матеріалу, та не є бажаним.Більш оптимальним по рівню депресії є використанняЕМС у концентраціях 0,025% та 0,05% та азиду натріюу концентраціях 0,01% та 0,025%. Високу мінливість припідвищені концентрацій мутагенів мають ознаки схожість, виживання, фертильність, вага зерна з головногоколосу та з рослини, МТЗ, що є моніторинговими длядепресійних ефектів.
Посилання
2. Bilgın O., Sarier S., Başer I., & Balkan A. (2022). Enhancement of androgenesis and plant regeneration from wheat anther culture by seed pre-sowing gamma irradiation. Journal of Tekirdag Agricultural Faculty, 19(2), 354–365. doi: 10.33462/jotaf.993270
3. Ergün N., Akdoğan G., Ünver İkincikarakaya S., Aydoğan S. (2023). Determination of Optimum Gamma Ray Irradiation Doses for Hulless Barley (Hordeum vulgare var. nudum L. Hook. f.) Genotypes. Yuzuncu Yil University Journal of Agricultural Sciences, 33, 219–230. doi: https://doi.org/10.29133/yyutbd.1248710
4. Jalal A., Oliveira J., Ribeiro J., Fernandes G., Mariano G., Trindade V., Reis A.R. (2021). Hormesis in plants: Physiological and biochemical responses. Ecotoxicology and Environmental Safety, 207, 111225.
5. Gupta S., Datta A., Pramanik A., Biswas J., Karmakar R. (2019). X-ray and gamma irradiation induced chromosomal aberrations in plant species as the consequence of induced mutagenesis – an overview. Plant Archives, 19, 1973–1979.
6. Hong M., Kim D., Jo Y., Choi H.-I., Ahn J.-W., Kwon S.-J., Kim S., Seo Y., Kim J.-B. (2022). Biological Effect of Gamma Rays According to Exposure Time on Germination and Plant Growth in Wheat. Applied Sciences, 12, 3208. doi: https://doi.org/10.3390/app12063208
7. Nazarenko M. (2020). Induction of winter wheat plant structure mutations by chemomutagenesis. Agrology, 3(1), 57-65. doi: 10.32819/020008
8. OlaOlorun B., Shimelis H., Laing M., Mathew I. (2021). Development of Wheat (Triticum aestivum L.) Populations for Drought Tolerance and Improved Biomass Allocation Through Ethyl Methanesulphonate Mutagenesis. Frontiers in Agronomy, 3, 655820. doi: 10.3389/fagro.2021.
9. Shabani M., Alemzadeh A., Nakhoda B., Razi H., Houshmandpanah Z., Hildebrand D. (2022). Optimized gamma radiation produces physio-logical and morphological changes that improve seed yield in wheat. Physiology and Molecular Biology of Plants, 28(8), 1571–1586. doi: 10.1007/s12298-022-01225-0
10. Von Well E., Fossey A., Booyse M. (2022). Effect of gamma irradiation on nucleolar activity, an indicator of metabolic activity, in root tip cells of tetraploid Triticum turgidum ssp. durum L. Protoplasma, 259(2), 453-468. doi: 10.1007/s00709-021-01684-4