Создание новых доноров на основе изучения филогенетических связей вида G.mustelinium Miers ex Watt с другими полиплоидными видами хлопчатника

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. В настоящее время в мире особое внимание уделяется созданию и усовершенствованию сортов хлопчатника, отвечающих современным требованиям производства, высокоурожайных, с высоким качеством волокна, устойчивых болезням и вредителям, а также повышению их сортности. Это в свою очередь показывает на необходимость эффективного использования потенциала диких и рудеральных форм хлопчатника из мирового генофонда в процессе генетико-селекционных исследований для создания новых продуктивных сортов. В настоящий период при создании новых сортов хлопчатника, отвечающих мировым стандартам, требуется обоснование филогении и эволюцию рода Gossypium L., оценка хозяйственно-ценных признаков видов и форм секции Magnibracteolata Tod., эффективного использования генетического потенциала диких и рудеральных видов хлопчатника и привлечение их в генетико-селекционные исследования. При этом, важное значение имеет дальнейшее повышение устойчивости к различным болезням, вредителям, засухе и заморозке сортов хлопчатника на основе передачи в геном культивируемых видов хозяйственно-ценных признаков и свойств полиморфных видов подрода Karpas Raf. Следует отметить, что вид G.mustelinum Miers ex Watt обладает хозяйственно-ценными признаками и свойствами, отличается крепостью и шелковистой нежностью, устойчивостью к колюще-сосущим вредителям (Aphis gossypii Glov., Tetrahychic urticae) из-за повышенного содержания в составе таких веществ, как терпеноид и альдегид, а также другим стресс факторам. Ввиду этого, установление филогенетических взаимоотношений G.mustelinum Miers ex Watt с внутривидовым разнообразием других полиплоидных видов хлопчатника и на этой основе создание трансгрессивных рекомбинантов на новой генетической основе путем передачи хозяйственно-ценных признаков диких видов культивируемым сортам, имеет актуальное научно-практическое значение. После приобретения независимости республики проведены широкомасштабные реформы в сфере хлопководства. С улучшенным качеством волокна достигнуты определенные успехи по созданию урожайных сортов на основе проведенных мероприятий. Вместе с этим, не уделено достаточного внимания на использование селекционного потенциала вида G.mustelinum Miers ex Watt при создании сортов хлопчатника, устойчивых к различным заболеваниям и вредителям, а также с высокими показателями качества волокна. В «стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан в 2017-2021 годах»1 намечены задачи по «созданию новых селекционных сортов сельскохозяйственных культур, устойчивых к болезням и вредителям, приспособленных к местным почвенно-климатическим и экологическим условиям». Исходя из этих задач, исследования, направленные на установление филогенетических взаимоотношений вида G.mustelinum Miers ex Watt с полиплоидными видами хлопчатника и представителями внутривидового разнообразия, обоснование морфобиологических и хозяйственно-ценных признаков и свойств, его использование в качестве исходного материала в создании новых сортов хлопчатника имеет важную значимость. Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Законе Республики Узбекистан «О селекционных достижениях» за № 395-П от 29 августа 2002 года, Постановлении Президента Республики Узбекистан «О мерах по дальнейшему реформированию и развитию сельского хозяйства в 2016-2020 годы» за № ПП-2460 от 29 декабря 2015 года и Указе Президента Республики Узбекистан «О стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан» за № У П-4947 от 7 февраля 2017 года, а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере. Целью исследования является установление филогенетических взаимоотношений вида G.mustelinum Miers ex Watt с представителями внутривидового разнообразия видов G.hirsutum L. и G.barbadense L., а также с видом G.darwinii Watt, получение доноров с новой генетической основой на основе межвидовой гибридизации. Научная новизна исследования заключается в следующем: установлена филогенетические взаимоотношения вида G.mustelinum Miers ex Watt с другими полиплоидными видами подрода Karpas Raf. - видов G.hirsutum L. и G.barbadense L. и их представителями внутривидового разнообразия, а также с видом G.darwinii Watt и разработана их новая филогенетическая схема; установлена филогенетическая близкородственность вида G.mustelinum Miers ex Watt с культурно-тропической формой (ssp. glabrum var. marie-galante) вида G.hirsutum L.; раскрыта связь низкой степени завязываемости полноценных семян в коробочке при использовании вида G.mustelinum Miers ex Watt в гибридизации в качестве материнской формы с его эндемичностью и ограниченностью чужеродного опыления в процессе эволюции; установлено, что у межвидовых гибридов Fi длина волокна наследуется по типу частичного доминирования; продолжительность вегетационного периода, выход волокна, масса хлопка-сырца одной коробочки и масса 1000 штук семян-по типу отрицательного и положительного доминирования; установлена положительная трансгрессия по выходу волокна, массе хлопка-сырца одной коробочки, массе 1000 штук семян у гибридов F2 и FiBi; раскрыто положительное доминирование сорта по признаку фотопериодической реакции у межвидовых гибридов Fi с участием вида G.mustelinum Miers ex Watt с культурно-тропической формой ssp. euhirsutum (сорт «Бешкаҳрамон»); доказано, что признак фотопериодической реакции у гибридов F2 наследуется под некумулятивным действием полимерных генов в соотношении 15:1 и проявление этого признака у вида G.mustelinum Miers ex Watt контролируется рецессивными генами, а у культурного сорта -доминантными генами. Выводы На основе проведенных исследований по диссертации доктора философии (PhD) на тему «Создание новых доноров на основе изучения филогенетических связей вида G.mustelinium Miers ex Watt с другими полиплоидными видами хлопчатника» представлены следующие выводы: 1. Разработана новая схема, определяющая степень филогенетических взаимоотношений между видом G.mustelinum с другими полиплоидными видами и представителями внутривидового разнообразия подрода Karpas Raf. на основе использования классических и общепринятых методов генетики и селекции, а также раскрыта филогенетическая близость вида G.mustelinum к культурной тропической форме ssp. glabrum var. marie-galante из представителей внутривидового разнообразия вида G.hirsutum. 2. Обнаружена высокая жизнеспособность пыльцевых зерен у видов G.mustelinum и G.darwinii, представителей внутривидового разнообразия видов G.hirsutum и G.barbadense, а также их межвидовых гибридов Fi и F2. Несмотря на высокие показатели жизнеспособности пыльцевых зерен у гибридных комбинаций, степень завязываемости полноценных семян в коробочке была относительно низкой, что указывает на большую значимость материнской цитоплазмы в процессе макроспорогенеза, помимо жизнеспособности пыльцевых зерен. 3. У межвидовых гибридов Fi признак «длина волокна» наследовался по типу отрицательного и положительного неполного и полного доминирования, а также сверхдоминирования, некоторые комбинации Fi имели более высокие показатели, чем родительские формы. Хотя у гибридов F2 в некоторой степени уменьшилась длина волокна, были выделены перспективные формы с длинным (39,0-45,0 мм) волокном. 4. Выявлено, что у межвидовых гибридов Fi скороспелость, выход волокна, вес хлопка-сырца одной коробочки и вес 1000 семян наследовались по типу отрицательного и положительного доминирования, а также по промежуточному типу. У гибридов Ғг и FiBi положительная трансгрессия наблюдалась по выходу волокна, весу хлопка-сырца одной коробочки и весу 1000 семян. 5. Установлено, что у межвидовых гибридов Fi признак «фотопериодическая реакция» наследовался по доминантному типу, а у гибридов Ғг под некумулятивным влиянием полимерных генов. Наследование этого признака в соотношении 15:1 показывает, что у дикого вида G.mustelinum фотопериодическую реакцию контролируют рецессивные гены, а у культурно-тропической формы ssp. euhirsutum (сорт «Бешкаҳрамон»)- доминантные гены. 6. У гибридов Ғг расщепление типа ветвления в фенотипическом соотношении 15:1 (15 частей симподиального, 1 часть моноподиального типа) показывает на наследование признака под некумулятивным влиянием полимерных генов. 7. Мировой генофонд хлопчатника обогащен уникальными рекомбинантными источниками, полученными с участием исчезающего в природе эндемичного вида G.mustelinum.