Звіт по проходженню практики на базі Інституту овочівництва і баштанництва НААН

Самими  теплими являються друга та третя  декади липня і перша декада серпня - 20,6 °С. За багаторічними даними сама висока температура повітря (+37°С) - в липні, а сама низька (-36 °С) - в  січні. Середньорічна температура  повітря складає 6,3 °С. Тривалість теплого  періоду складає 135 днів. Вегетаційний період продовжується 130 днів з 25.03 по 15.11. Необхідно мати на увазі, що протягом зими бувають відлиги. Так, в грудні 14 днів з температурою вище 0°С, в  січні і лютому - 11 днів.

Середньорічна кількість  опадів 520 мм. Найбільша кількість  опадів випадає в червні місяці - 69 мм, а найменша - в лютому (22 мм). Значна кількість опадів влітку приходиться на короткочасні зливи. Такі опади малоефективні, так як більша частина вологи йде на стік і тільки незначна частина опадів убирається на невелику глибину в грунт.

Стійкий сніговий покрив триває 80 днів. найбільша висота снігового  покриву з середніх максимальних висот не перевищує 18 см. В таких  умовах запаси води в снігу складає 55 мм. Середня глибина промерзання грунту - 65-95 см. Напрям вітру змінюється незначно. З жовтня до квітня  переважно східні та південно-східні вітри. З травня до серпня - західні та північно-західні. Найбільша швидкість вітру (15 м/сек) в лютому, а найменша - червні. Середньодобова відносна вологість складає 55-75%, температура повітря за вегетаційний період становить в середньому 17,3°С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розділ 3.

Індивідуальні завдання

 

1. Аналіз сортового різноманіття та ліній колекції лабораторії селекції пасльонових рослин ІОБ УААН

 

Вихідним матеріалом для проведення досліджень слугують сорти і лінії  колекції лабораторії селекції пасльонових  рослин ІОБ НААН. До складу колекції входять зразки вітчизняного та іноземного походження, отримані з наукових установ України, Росії, Білорусії, Молдови, Вірменії, Литви, Казахстану, Франції, Японії, Канади і США а також сорти, лінії, гібриди і гібридні популяції власної селекції.

Схему розміщення селекційних розсадників, одержання  гетерозисних гібридів і оцінку основних господарсько-цінних ознак рослин здійснювали  відповідно до загальноприйнятих методичних рекомендацій ВІР, ВАСГНІЛ [2, 3].

Біохімічні аналізи на вміст в плодах томата біологічно-цінних компонентів проводяться в секторі аналітичних вимірювань лабораторії стандартизації ІОБ НААН під керівництвом кандидата с.-г. наук Борсукової В.Є. Для основного набору селекційних ліній в секторі аналітичних вимірювань ІОБ НААН визначають вміст в плодах томата: розчинної сухої речовини, загальних цукрів, аскорбінової кислоти, β-каротину, пектину, лікопіну та загальної кислотності.

Морфо-біологічний опис здійснюється згідно класифікатора РЕВ (1986) [4]. В гібридних популяціях F₂-F₃ проводжується індивідуальна оцінка за комплексом якісних та кількісних ознак, відбираючи для подальшої роботи найбільш перспективні мутантні генотипи. При цьому основна увага приділяється сполученню мутантних ознак з набором бажаних кількісних показників, таких як – маса плоду, продуктивність, скоростиглість, вирівняність плодів за формою і масою; враховується їхня щільність, інтенсивність забарвлення, ступінь ребристості, стійкість до розтріскування і перезрівання та ін., наявність мутантних ознак визначють візуально.

Особливе значення приділяється дослідженню ефектів  гомо- і гетерозиготної їх неалельної взаємодії. За роки досліджень створено досить різноманітний генетичний матеріал з використання наступних генів забарвлення плоду – alc, B, B^og, B^c, dg, gf, gs, hp, Ip, nor, r, rin, t, u, y. У 2006 році до селекційної роботи вперше залучено алелі – Adg, Af, at, Del, dps, gdf, hp-2^j, hp-1^w, Nr, Nr-2, pox, sh, sucr, ug, vo, dg-2, dpy отриманих з Центру генетичних ресурсів томата (TGRC, США). Таким чином, на сьогодні в інституті сформована одна з найбільших генетичних колекції, яка містить джерела 32 мутантних алелей забарвлення плоду.  

У 2012 році в селекційних розсадниках відкритого і захищеного ґрунту продовжена робота зі створення нових селекційних ліній і гетерозисних гібридів томата різного напрямку використання. Особлива увага приділялась створенню високотоварних форм промислового типу придатних до переробки та свіжого споживання. В гібридних популяціях F₂-F₃, що розщеплюються проведено добір кращих мутантних генотипів, які випробовувались в більш стабільних поколіннях F₄-F₆. Серед таких поколінь відбирали найбільш продуктивні форми з набором мутантних генів, які за попередніми даними мали високі біохімічні показники. Добирались насамперед рекомбінантні форми з поєднанням подвійних, потрійних та більш гомозигот по генам забарвлення плоду. Для створення гібридів F₁ залучали не тільки більш однорідні лінії поколінь F₄-F₆, а і селекційні добори поколінь F₂-F₃, що розщеплюються.

Попередні наші дослідження  свідчать, що використання мутантної  мінливості дозволяє значно розширити  межі варіювання біохімічних показників плоду, особливо таких як вміст аскорбінової кислоти і β-каротину, які мають найбільшу цінність для харчування людини [5-9].

 

Вивчення  особливостей генетичного  контролю високого вмісту               β-каротину у томата.

 

Особливості неалельної взаємодії генів gf і B у томата.

 

В попередніх дослідженнях [10] виявлено, що ген gf негативно впливає на вміст в плодах томата β-каротину і не проявляє плейотропних ефектів по відношенню до таких біохімічних ознак як – вміст розчинної сухої речовини, цукрів, титруємих кислот і аскорбінової кислоти. Це повністю підтвердили експериментальні досліди. Колекційні зразки з геном gf виявили середній вміст β-каротину на рівні 0,19 мг/%. При цьому виявлено, що незалежно від наявності гену gf досліджені колекційні зразки відзначались значними коливаннями вмісту β-каротину, що свідчить про досить суттєвий вплив на проявлення ознаки індивідуальних генетичних особливостей.

У порівнянні з  минулими роками середній вміст β-каротину (0,19 мг/%) виявився дещо вищим. Але слід відзначити, що тенденція більш високого вмісту β-каротину була загальною для більшості досліджених генотипів, що свідчить про більш сприятливі для накопичення цього компоненту погодні умови року. Також відзначено, що більш істотне підвищення вмісту β-каротину спостерігалось у зразків схильних до його накопичення.

Зовні плоди подвійної  гомозиготи ВВ/gfgf відрізняються брудно-оранжевим (коричнювато-оранжевим) забарвленням.

Таким чином, в  даній гомозиготі спостерігається  приклад спільного але дискретного  проявлення генів, коли вони проявляють свої початкові ефекти – ген В впливає на збільшення β-каротину за рахунок ресинтезу лікопіну, що забезпечує оранжеве забарвлення плоду, а ген gf діє в напрямку накопичення хлорофілу в стиглих плодах, що придає їм темного або коричнюватого відтінку. Одночасно компенсуючи вміст хлорофілу, ген gf призводить до зниження вмісту β-каротину. Саме за рахунок об’єднання двох дискретних фенотипів ми маємо третій зовсім новий фенотип – коричнювато-оранжеве забарвлення плоду. 

 

Біохімічні ефекти неалельної взаємодії високопігментних генів dg і hp с алелем В.

 

В результаті наших  досліджень [11] виявлено, що джерелом високого вмісту β-каротину і аскорбінової кислоти є генетична комбінація алеля В з генами підвищен hp і dg. Особливо цінною в селекційному відношенні виявилася дигомозигота ВВ/dgdg, яка відзначалась найвищим вмістом β-каротину.

Таким чином у  подвійних гомозиготах ВВ/dgdg і BB/hphp відбувається поєднання не лише ефектів двох генів, а ефектів двох шляхів біогенезу β-каротину, що в значній мірі пояснює більш високий ніж сумарний рівень β-каротину в плодах зазначених генотипів. Особливим є те, що окрім сумарного ефекту досліджених генів на біогенез β-каротину, слід враховувати активізуючий вплив генів dg і hp на синтез лікопіну, який послідовно ізомерізується в β-каротин під впливом гену В. Саме цей ефект пояснює додатковий відсоток вмісту β-каротину виявлений у дигомозигот ВВ/dgdg і BB/hphp. Таким чином на першому етапі під впливом генів dg і hp підвищується синтез β-каротину (перший шлях біогенезу) і лікопіну, а на другому етапі вступає в дію ген В, який забезпечує перетворення лікопіну в β-каротину (другий шлях біогенезу), при чому очевидно, що чим вищий рівень лікопіну активізують гени серії-hp, тим більшу кількість β-каротину ми отримаємо в кінцевому результаті.    

Представлений імовірний  механізм повністю пояснює і нашу невдалу спробу створення високо β-каротинових червоно плідних гібридів томата, за рахунок поєднання гетерозиготи гену В із гомозиготами генів підвищеної пігментації dg і hp. Наведений механізм дає підставу стверджувати, що створення висококаротинової черврноплідної форми томата повинно базуватися не на використанні гену В який активізує утворення β-каротину через розпад лікопіну (другий шлях), а на використанні генів які активізують індивідуальний шлях його біогенезу без суттєвого зменшення вмісту лікопіну. Можливість створення високо β-каротинових черврноплідних форм томата за рахунок використання лише першого шляху біогенезу β-каротину, а також можливість поєднання червоного забарвлення плоду з вмістом β-каротину на рівні 1,0-1,5 мг/% і вище, підтверджують лінії La 4012 (hp^w) і La 4014 (hp-2^j), які при вмісті β-каротину 1,86 і 2,19 мг/% відповідно, відзначались яскраво-червоним забарвленням плоду. Крім того, зазначені лінії відрізнялись досить високим вмістом аскорбінової кислоти 42,33 і 52,52 мг/%, що також характеризує фізіологічну активність цих алелей. За силою проявлення біохімічних ефектів досліджені гени підвищеної пігментації слід розташувати у слідуючому порядку hp-2^j > hp^w > dg > hp.

В процесі досліджень ми неодноразово підмічали факти  виявлення ізогенних рослин в  розсадниках гібридів F₅-F₆, які відзначаються досить високою генотиповою вирівняністю ліній. Так, серед гібридів F₅ (Барон x Dark Dreen) у трьох ліній з генотипом В/В//dg/dg виділено окремі рослини гену В, які відзначались відсутністю оранжевого забарвлення плоду. 

Біохімічні дані підтвердили високу вирівняність ізогенних  ліній за вмістом сухої речовини, цукру, титруємих кислот, аскорбінової кислоти на які не впливає ген  В .

Підтверджено  більш високий рівень продуктивності рослин з генотипом ВВ/dgdg що свідчить про більш високий рівень їх життєздатності. Це дозволяє важити, про менш виражену депресивну дію гену dg у присутності алеля В. 

Досить непередбачуваними  виявились біохімічні ефекти селекційних  ліній F₃ {[F₃ (Dark green x Дружба) x  F₄ [(Княжич х Liberator) x Mл 638]} з тригомозиготою В/В//dg/dg//gs/gs. Не зважаючи на раніш виявлену біохімічну „пасивність” гену gs, щодо досліджених біохімічних ознак, у комбінації з дигомозиготою В/В//dg/dg він виявив досить високу активність у стимулюванні біосинтезу β-каротину. Не маючи на те жодного логічного пояснення потрійна гомозигота виявила значно вищий рівень β-каротину (5,31 мг/%), як у порівнянні з дигомозиготою dg/dg//gs/gs (2,58 мг/%), так і особливо В/В//dg/dg (3,48 мг/%) (табл. 6).   

Біохімічні ефекти рекомбінантних генотипів B/B//gs/gs гібридної популяції F₃ {F₄ [(Княжич х Liberator) x Mл 638] x CLN 2070 B} виявились менш ефективними, хоча обидві комбінації отримані на сонові селекційної лінії № 60-²/₁ F₄ [(Княжич х Liberator) x Mл 638] (gs, u, j-2) (див. табл. 8). Це наводить на думку, що дійовою ланкою потрійної гомозиготи В/В//dg/dg//gs/gs є не комбінація генів В/В//gs/gs, а dg/dg//gs/gs. Про це свідчить і незвичайно високий вміст β-каротину у даної дигомозиготи 2,58 мг/% (табл. 3).

Таблиця 3

Біохімічні показники  селекційних форм томата гібридної  комбінації

F₃ {[F₃ (Dark green x Дружба) x F₄ [(Княжич х Liberator) x Mл 638]}

 

Лінії	Гени	Суха  речовина	Цукор	Кислотність	Аскорбінова кислота	β-каротин
		%			мг/%
377 1/4	B, dg, gs, u, j-2, o	4,46	2,95	0,38	43,47	6,00
377 1/1	B, dg, gs,  u	3,83	3,23	0,38	39,39	4,09
378 2/3	B, dg, gs, o	4,87	2,77	0,36	37,66	5,85
377 1/3	B, dg, u	4,03	3,28	0,28	37,03	3,48
376 2/п	dg, gs, u,  j-2, o	4,87	2,75	0,50	27,85	-
376 1/3	dg, gs, u, j-2	4,87	2,75	0,32	24,72	2,58
Середня	B, dg, gs	4,39	2,98	0,37	40,17	5,31

 

В процесі досліджень створено цінні селекційні лінії  томата з генотипом BB/hphp і BB/dg/dg, яка відзначаються не лише підвищеним вмістом β-каротину і аскорбінової кислот, а мають високі господарсько-цінні показники, що в якійсь мірі віддзеркалює їх  менш виражену генетичні депресивність (табл. 4).

 

 

Таблиця 4

Господарсько-цінні  і біохімічні показники 

селекційних форм з різним генотипом

Генотип	Вегетаційний період, дні	Продуктивність, кг/росл.	Маса плоду, г	Кислотність, %	Аскорбінова кислота, мг/%	β-каротин, мг/%
В/В	120	3,5	82	0,43	18,13	0,97
dg/dg	137	1,5	100	0,43	34,49	0,61
B/B//dg/dg	131	2,7	88	0,38	36,80	1,97
B/B//hp/hp	133	2,0	80	0,34	31,99	1,84