Мутации в селекции растений

В главе 3 говорилось о значении генных мутаций для создания генетической изменчивости. Несмотря на то что частота спонтанных, или естественных, мутаций низка даже за очень продолжительный период времени (около 10-6), в любом живом организме содержится очень большое количество генов, и мутации имеют огромное значение как в эволюции видов, так и в селекции растений.

Спонтанные, или естественные, мутации

Зенгбуш в Германии обнаружил среди растений желтого люпина (Lupinus luteus) мутант, не содержавший в семенах алкалоид, из-за которого этот вид люпина не был пригоден на корм скоту. В настоящее время уже получен ряд сортов сладкого люпина, который выращивают на корм. Огромное число спонтанных мутаций обнаружено у плодовых культур, их непосредственно используют как новые сорта или включают в программы по гибридизации. Поскольку многие виды плодовых размножаются вегетативно, соматические мутации могут быть с успехом применены на практике. Станкович приводит примеры большого числа спонтанных мутаций, использующихся в плодоводстве в качестве маркеров или новых сортов (табл. 17.1).

Использование спонтанных мутаций у некоторых видов плодовых

Особенно много естественных мутаций в цветоводстве. Так, широко известен мутант тюльпана Murillo, от которого получено более 60 новых мутантов, служащих новыми сортами. Из полевых культур наиболее известна спонтанная мутация кукурузы с геном opaque. Этот мутант отличается высоким процентным содержанием лизина и используется при создании высоколизиновых гибридов.

Индуцированные мутации

За последние десятилетия развернулась усиленная работа по индуцированию мутаций с использованием радиоактивного облучения, химических веществ и других средств. Частота возникновения индуцированных мутаций в два раза выше (10-3), чем естественных, и, по-видимому, они будут иметь большее значение в создании новых сортов растений. Между тем средства, с помощью которых могут быть вызваны мутации, приводят не только к таутомерному изменению атомов водорода в молекуле ДНК, но и к хромосомным аберрациям, оказывающим в большинстве случаев вредные влияния на развитие признаков всего живого организма. Вследствие этого лишь небольшое число индуцированных мутаций может быть непосредственно использовано в качестве новых сортов.

Во всяком случае, когда начали проводить широкие работы по использованию новых мутагенов и активно учитывать обрабатываемый исходный материал, удалось получить некоторое количество мутантов, представляющих непосредственный интерес для практики или используемых в селекционных программах как источник новых генов.

Шведский генетик Густафсон, проводя рентгеновское облучение сорта ячменя Gull Corn, получил три мутанта с большим урожаем зерна, а из сорта Bonus выделил мутант с низкорослым стеблем (сорт Pallas) и мутант с более коротким периодом вегетации (сорт Mari). Оба мутантных сорта возделываются в производственных условиях Швеции и Англии.

После обработки арахиса (Arachis hipogea) рентгеновскими лучами Грегори получил линии, превосходящие по продуктивности исходные сорта.

В Италии Скарашиа-Муньоцца и Боццини с соавт. получили несколько мутантов твердой пшеницы с укороченным стеблем. Другими методами этого добиться не удавалось, так как вид Triticum durum не имеет разновидностей с укороченным стеблем. Короткостебельные мутанты обладают повышенной устойчивостью к полеганию, что позволило увеличить дозы минеральных удобрений и интенсифицировать все производство твердой пшеницы (макаронных сортов).

И по ряду других признаков индуцированные мутации большого числа видов непосредственно или косвенно находят применение в селекции растений (табл. 17.2).

Число сортов, полученных с помощью индуцированных мутаций

В некоторых случаях полезными могут оказаться и отрицательные мутации. Например, мужская стерильность, индуцированная мутагенным путем, приносит немалую пользу при использовании гетерозисных гибридов сахарной свеклы, риса и других сельскохозяйственных культур.

Наибольшее число индуцированных мутаций, о которых шла речь, относится к мутациям одного единственного или небольшого числа генов (макромутации). Возникают мутации и у полигенов (так называемые микромутации), однако их нелегко выделить и отличить от исходного материала.

Мутации, вызывающие значительные структурные изменения, могут быть также использованы в селекции растений. Примером служит получение сорта Transfer путем транслокации части хромосомы Aegilops umbellulata с генами устойчивости к листовой и стеблевой ржавчине на хромосому пшеницы обыкновенной с помощью рентгеновских лучей.

Аналогичный пример - транслокация одного сегмента хромосомы ржи на хромосому пшеницы путем рентгеновского облучения и получение сорта Transec, устойчивого к листовой ржавчине и мучнистой росе.

Можно с уверенностью сказать, что индуцирование мутаций – это важный метод, расширяющий непосредственные возможности создания новых сортов растений и в еще большей мере способ, дополняющий гибридизацию и остальные методы селекции растений.