СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОУСТОЙЧИВЫХ ФОРМ КАРТОФЕЛЯ

Изобретение относится к области физиологии, биотехнологии и селекции картофеля и может быть использована для выведения новых высокопродуктивных сортов, устойчивых к повышенным температурам с целью их выращивания в южных районах.
Целью изобретения является эффективное ведение отбора клеточных линий картофеля, устойчивых к повышенным температурам и закрепление искомого признака в геноме нового сорта.
Поставленная цель достигается путем отбора высокопродуктивных сортов in vivo, выбора образцов, обладающих высоким каллусообразующим свойством и повышенным морфогенным потенциалом in vitro, проведением теста на теплоустойчивость in vitro по принципу многоступенчатого скрининга, т.е. проведения отбора в несколько этапов (на уровне мериклонов, каллусных тканей и калликлонов) при воздействии экстремальных условий и этим закрепляется искомый признак в генотипе сорта.
Предлагаемый способ многоступенчатого скрининга теплоустойчивых линий картофеля опираясь на естественную гетерозиготность соматических клеток позволяет значительно улучшить холзяйственноценные признаки существующих сортов.

Изобретение относится к области физиологии, биотехнологии и селекции картофеля и может быть использована для выведения новых высоко-продуктивных сортов, устойчивых к повышенным температурам с целью их выращивания в южных районах.
Картофель богат генами устойчивости к стрессовым воздействиям и характеризуется адаптивностью к изменяющимся факторам среды. Од-нако селекционерами незначительная часть генетического ресурса картофеля используется для выведения новых сортов. Также далеко не исчер-пан его генетический потенциал продуктивности.
Традиционная селекция картофеля, обычно сочетающая клоновый отбор с внутри- и межвидо-выми скрещиваниями, становится ограниченным и малоэффективным, потому что многие сорта не цветут, треть не образует ягод, у большинства семена стерильные и размножение их вызывает проблемы. С другой стороны, сорта картофеля характеризуются высокой гетерозиготностью генома (I).
В связи с этим, в последнее время для ускоре-ния селекционного процесса и повышения его эффективности в селекционную схему картофеля все чаще включаются нетрадиционные методы и технологии, как клеточная селекция, индуциро-ванный мутагенез, гибридизация соматических клеток и другие биотехнологические приемы.
При проведении клеточной селекции расте-ний в основном используется культура каллусов или культура суспензии клеток. Селекцию на кле-точном уровне можно вести с целью получения устойчивых к экстремальным условиям, гербици-дам, растворам солей, токсинам, антивирусной РНК и другим стрессовым факторам генотипов. Для достижения целей суспензия клеток или кал-лусы подвергаются воздействию одного из выше-указанных стрессовых факторов и ведется отбор устойчивых клеточных линий, из которых будут регенерированы растения, обладающие искомым признаком (2, 3).
Недостаток этого метода селекции заключа-ется в том, что часто при работе с линиями клеток растений, отобранных по принципу устойчивости, наблюдается нестабильность искомого признака, которая проявляется после снятия давления отбо-ра. Часто не совпадают результаты скрининга клеток и тканей, с одной стороны, и целых растений - с другой, часто объясняется стрессовой ре-акцией. Устойчивый клеточный фенотип может быть эпигенетическим по своей природе и не иметь практической ценности для селекции устойчивых форм растений.
Целью изобретения является эффективное ве-дение отбора клеточных линий картофеля, устой-чивых к повышенным температурам и закрепление искомого признака в геноме нового сорта.
Поставленная цель достигается путем отбора высокопродуктивных сортов in vivo, выбора об-разцов, обладающих высоким каллусообразую-щим свойством и повышенным морфогенным по-тенциалом in vitro, проведением теста на тепло-устойчивость in vitro по принципу многоступенча-того скрининга, т.е. проведения отбора в несколь-ко этапов (на уровне мериклонов, каллусных тка-ней и калликлонов) при воздействии экстремаль-ных условий и этим закрепляется искомый признак в генотипе сорта, что показано на рисунке.
Сущность метода заключается в следующем:
В полевых условиях проводят отбор высоко-продуктивных образцов растений картофеля по морфо-физиологическим и хозяйственно-ценным признакам. После созревания клубней и прохож-дения ими термотерапии и выгонки этиолирован-ных проростков, вычленяют апикальную мери-стему и культивируют ее на модифицированной питательной среде Мурасиге-Скуга in vitro. Из меристематических тканей после трехкратного их пассирования в новые культуральные среды, в зависимости от биологии сорта, через 120-195 дней регенерируют растения - мериклоны. Для изучения каллусообразующей способности сома-тических клеток и морфогенетического потенциа-ла каллусных тканей из мериклонов вычленяют экспланты и культивируют на среде, содержащей повышенные концентрации фитогормонов 2,4-Д (3,0 мг/л) и кинетина (0,5 мг/л). Этим методом вы-являют сорта, обладающие более высоким каллу-сообразующим свойством и повышенным морфо-генетическим потенциалом.
В целях предварительного скрининга селек-ционных образцов картофеля по степени толе-рантности к высокой температуре, 200-300 мерик-лонов каждого сорта подвергают воздействию температуры +35С в течение 1-го часа. Через 10-12 дней после воздействия теплошока проводят учет устойчивости, изучая при этом степень по-ражения растений и угнетения роста органов. Выжившие растения (мериклоны) размножают до достижения 200-300 штук микрочеренкованием in vitro. Полноценные растения по достижении высо-ты 6-8 см вновь подвергаются теплошоку при тем-пературе +40С в течение 1-го часа. Через 10-12 дней, после проведения учета устойчивости рас-тений по внешним морфологическим и ростовым показателям, выжившие образцы вновь микроче-ренкуют до достижения 200-300 штук и культиви-руют до формирования регенерантов высотой 6-8 см и снова подвергают воздействию температуры +45С в течение 1 часа. Снова через 10-12 дней после теплошока отбирают выжившие растения и их микрочеренкуют для получения исходного количества образцов. По мере формирования пол-ноценных регенрантов они вновь подвергают теп-ловому воздействию их выдерживанием при тем-пературе +50С в течение 1 часа.
После отбора наиболее устойчивых геноти-пов проводят направленную селекцию на клеточ-ном уровне образцов, толерантных к шоковым воздействиям и регенерации растений из устойчи-вых каллусных линий. Для этого из мериклонов, выживших при температуре +50С вычленяют экспланты и культивируют на среде для индукции каллусообразования. Путем воздействия на кал-лусные структуры стрессовым фактором и даль-нейшего пассирования их на морфогенной среде отбирают клеточные линии, устойчивые к тепло-шоку. Для этого полученные каллусы по мере достижения ими размера 5-6 мм в диаметре в сте-рильных условиях расчленяют на фрагменты раз-мером 2 х 2 мм и до достижения 200 образцов культивируют на модифицированной среде Му-расиге-Скуга. Затем эти каллусные ткани подвер-гают тепловому воздействию выдерживанием их при температуре +30 - +35С в течение 30 минут. Из выживших клеток каллуса после пролиферации регенерируют растения - калликлоны, которые микрочеренкуют до достижения определенного количества и снова проходят тест in vitro, как мериклоны, по принципу многоступенчатого от-бора для выявления степени стабильности их теп-лоустойчивости.
Заключительный этап оценки селекционного материала и скрининга проводится в естественных условиях, где будут выращиваться отобранные генотипы, проявившие наибольшую устойчивость к воздействиям повышенных температур in vitro.
Предлагаемый способ многоступенчатого скрининга теплоустойчивых линий картофеля опираясь на естественную гетерозиготность сома-тических клеток позволяет значительно улучшить хозяйственно-ценные признаки существующих сортов.

1. Филиппов А.С., Иванченко Г.З. Селекция карто-феля. - М.: Колос, 1964. - 231с.
2. Сидоров В.В. Биотехнология растений. Клеточная селекция. - Киев: Науковая думка, 1990. - 290 с.
3. Plant Cell Phisiology. - 1995. - 36(7). - PP. 1245-1251.