Тема 4 Клеточная селекция Сомаклональная изменчивость

Тема 4 Клеточная селекция

Сомаклональная изменчивость • Растения-регенераты, полученные из соматических клеток называют сомаклонами. • Сомаклоны с генетическими изменениями – сомаклональные варианты. • Проявление ген. изменений у растенийрегенерантов из культур тканей или клеток – сомаклональная изменчивость (вариабельность).

Изменчивость ненаправленная (случайная): • вегетационный период, • урожайность, • Т-чувствительность, • по размерам, форме, числу зерен в колосе, массе 1000 зерен, • содержанию белка, ак-т, • МС, • устойчивость к болезням и т. д.

Изменчивость формы

Сомаклональная изменчивость • серьезная помеха при размножении ценных генотипов и длительном хранении их in vitro, когда нужно сохранить полную идентичность клонов. С 70 -х гг. – мощный источник селекционного материала

Селекция микроорганизмов

Особенности сомаклональной изменчивости: • высокая частота мутаций – до 15% генетических изменений среди регенератов. При спонтанном мутагенезе 20 -80% регенерантов с изменениями по 1 или нескольким признакам). • не наблюдается мозаичности развитие из 1 клетки. • расширяет возможности использования мутагенеза у вегетативно размножаемых культур.

• Вариабельность может быть усилена в 5 раз • обработка мутагенами: ЭМС, азид Nа, • γ-излучение, УФ-лучи.

Цитогенетические особенности культивируемых клеток Культивируемые клетки неоднородны: • по степени дифференциации; • по цитогенетическим показателям; а) появление полиплоидных клеток б) появление анеуплоидов в) структурные перестройки хромосом – делеции, транслокации, инверсии, дупликации, амплификация генов, редукция г) мутации отдельных генов, оперонов д) изменчивость плазмонов.

Факторы, влияющие на сомаклональную изменчивость: • • источник эксплантов. Обычно меристемы более стабильны, чем недифференцированный каллус и клеточная культура. продолжительность культивирования. мутантный эффект компонентов среды (гормонов) и необычных условиях культивирования ин витро. генотип вида, сорта

В некоторых случаях фенотипические нарушения могут быть результатом нарушения регуляторных механизмов в условиях ин витро - стресс или неправильный состав гормонов в среде. Для доказательства стабильности изменчивости проводят 4 -6 пассажей на селективной. среде. Окончательное доказательство – гибридный анализ на ренерерантах.

Отбор сомаклонов 1. Тотальный анализ. • Полевые условия: отбор на хозяйственно-ценные признаки: сорт риса Биориза – скороспелость, длиннозерность; • Малайзия – сорт масличной пальмы, выход масла + 30%.

КЛЕТОЧНАЯ СЕЛЕКЦИЯ Отбор in vitro - КЛЕТОЧНАЯ СЕЛЕКЦИЯ скрининг и селекция полезных мутаций на клеточном уровне с использованием селекционных сред, Преимущество большой объем материала - в одной чашке Петри до 2 млн. генотипов, в поле кукурузы 33 га Экономия затрат труда – преимущество перед мутационной селекцией. Можно использовать эмбрионы, пыльцу.

Недостаток: • В некоторых случаях признаки на уровне клетки и организма не совпадают, т. к. различные механизмы ответа организма и клеток на условия среды. • Это ограничивает возможности клеточной селекции на ограниченном числе признаков. • Нельзя вести клеточную селекцию на признаки: длина вегетационного периода, урожайность, устойчивость к облигатным паразитам.

Направления селекции • устойчивость к засолению, солонцам – среда Na. Cl, осмотики, • засухоустойчивость, Т-устойчивость – среда с осмотиками – сахароза, ПЭГ, АБК, • Закисление – Al 3+ • гербицидоустойчивость – гербициды устойчивость кукурузы выше в 300 раз – дом. яд. контроль.

• селекция биохимических мутантов аминокислотный состав, продуценты витаминов, аминокислот. Селекция основана на механизме обратного контроля. Например, кукуруза с повышенным до 100 раз содержанием лизина, метионина, треолина, изолейцина. Важно: правильная селективная среда: агент, концентрация.

Устойчивость к некротрофным патогенам • Факторы патогенности – токсины и ферменты – селективные агенты. • Среды с очищенным токсином или культурой, жидкость после агрессивного штамма. Из устойчивых каллусов регенерируют растения.

Селекция пшеницы на устойчивость к Septoria nodorum

Примеры • кукуруза, овес – устойчивость к видам Helminthosporium. • линии рапса устойчивого к фомозу. 20% рег. устойчивых к фомозу; • картофель – устойчивость к фитофторе, кольцевой гнили, альтернариозу, фузариозу, парше, вирусам и т. д.