<<<  Back

2022, № 100

UDC: 631.52:633.18
GSNTI: 68.75.13

Modification of the method of fixing the heterosis effect

In contrast to the previously published methods of fixing the heterosis effect, the effect of high temperatures is proposed during the flowering period as a method of rejecting low-productive families and identifying families that are genetically the most balanced. Exposure to high temperatures can eliminate genes that reduce productivity and adaptability in splitting generations of heterotic hybrids. It is one of the variants of gamete selection (nonspecific stress), since it causes a significant increase in the emptiness of samples, hence the death of both female and male gametes. Selection using temperature stress during the flowering phase increases the stability of samples, and the elimination from the population of individuals with genes that reduce viability. The method is for use in agriculture. Purpose: to use the heterosis effect in the production of agricultural crops without the annual labor-intensive production of hybrid seeds. The heterosis of hybrids manifests itself only in the first generation, since in subsequent generations the complex of favorable acting genes is among the descendants, and ineffectively acting or reducing productivity genes (semi-lethal genes) are manifested in the hybrids in a recessive state. The preservation of the complex of genes that determine heterosis and the removal of semi-lethal genes from the genotype of a heterotic hybrid will allow consolidation of the heterosis effect in subsequent generations. Our studies have shown that exposure to high temperatures (35-400 C, depending on the genotype) can be used to eliminate genes that reduce productivity and adaptability in splitting generations of heterotic hybrids. To recreate the complex of favorable genes of the original hybrid, we propose to use hybridization of contrasting highly productive samples (obtained after exposure to high temperatures) of one hybrid combination. At the last stage, when obtaining highly productive hybrids after exposure to high temperatures, it is recommended to use an anther culture to accelerate homozygotization of the sample, it is also possible to combine two methods of genotype purification (using high temperatures and anther culture) of heterotic hybrids to consolidate the heterotic effect.
Keywords: Breeding, anthers culture, digaploids, heterosis hybrids, heterosis effect.
DOI: 10.21515/1999-1703-100-97-104

References:

1. Балашова, Н. Н. К вопросу о роли микрогаметофита в адаптации растений к эконишевозделывания / Н. Н. Балашова, З. Т. Валеева, А. Н. Игнатов, Л. В. Суслова, И. В. Ущаповский, А. А. Жученко (мл.), В. В. Даус // С.-х. биология. - 1994. - № 3. - С. 59-64.
2. Валько, О. В. Использование методов пыльцевого отбора в оценке селекционного материала на устойчивость к кладоспориозу / О. В. Валько, В. Д. Поликсенова, Н. С. Анохина, М. К. Тимошенко // «Селекция и семеноводство овощных культур в XXI веке». - М.: ВНИИССОК. - 2000. - С. 148-149.
3. Гончарова, Ю. К. Изучение и использование дикорастущего африканского Оryza longistaminata в качестве донора признаков аллогамии в селекции культурного риса на гетерозис / Ю. К. Гончарова, С. В. Гончаров // Генетические ресурсы культурных растений. Проблемы мобилизации, инвентаризации, сохранения и изучения генофонда важнейших сельскохозяйственных культур для решения приоритетных задач селекции. Тезисы докладов Международной науч.-практ. конференции. Всероссийский научно-исследовательский институт растениеводства им. Н.И. Вавилова. - 2001. - С. 253-255.
4. Кравченко, А. Н. Методы повышения жизнеспособности рекомбинантной / А. Н. Кравченко, В. А. Лях, Л. Г. Тодераш, Т. И. Салтанович, М. К. Рожневская, А. И. Духовный // Методы гаметной селекции растений. Ин-т экологической генетики и АН РМ, Кишинев, 1990.
5. Лях, В. А. Методы отбора ценных генотипов на уровне пыльцы / В. А. Лях, А. И. Сорока, Л. Ю. Мищенко и др. // Методические указания по гаметной селекции сельскохозяйственных растений. М.: ВНИИССОК. - 2001. - С. 149-195.
6. Маковей, М. Д. Применение метода пыльцевой оценки в селекции тепличного томата на устойчивость к стрессовым абиотическим факторам / М. Д. Маковей: автореф. дис.. …канд. с.-х. наук. - М., 1992. - 16 с.
7. Поддубная-Арнольди, В. А. Цитоэмбриология покрытосеменных растений / В. А. Поддубная-Арнольди. - М., 1976. - 507 с.
8. Сенин, И. В. Изменчивость корреляционных связей между количественными признаками семенников и пыльцы моркови / И. В. Сенин, Н. Н. Балашова, Н. И. Тимин // С.-х. биология. - 1996. - № 3. - С. 40-45.
9. Сорока, А. И. Методы отбора ценных генотипов на уровне пыльцы / А. И. Сорока, Л. Ю. Мищенко, М. Г. Калинова, Е. Н. Мирошниченко. - Методические рекомендации. Ин-т масличных культур Укр. Академия аграрных наук, Запорожье. - 2000.
10. Струнников, В. А. Генетические методы селекции и регуляции пола тутового шелкопряда / В. А. Струнников. - М., Агропромиздат. - 1987. - 35 с.
11. Струнников, В. А. Природа гетерозиса и новые методы его повышения / В. А. Струнников. - М.: Наука. - 1994. - 108 с.
12. Ismail, А. М. Genetic and genomic approaches to develop rice germplasm for problem soils / А. М. Ismail, S. Heuer, M. J. Thomson, M. Wissuwa // Plant. Mol. Biol. - 2007. - P. 1007-1011.
13. Патент на изобретение № 2465771, Способ закрепления гетерозиса гибридов в последующих поколениях / Ю. К. Гончарова, Е. М. Харитонов. - Дата приоритета 13.07.2011, опубликовано 10.11.2012, Бюл. № 31. - авт. - 70%.
14. Патент на изобретение RU 2759222 C2, Способ закрепления гетерозиса гибридов / Ю. К. Гончарова. - 2021 Номер заявки: 2019140920 Дата регистрации: 11.12.2019. Дата публикации: 11.11.2021
15. Goncharova, Y. K. Inheritance of heat resistance in rice / Y. K. Goncharova // Russian Journal of Genetics: Applied Research. - 2011. - Т. 1. - № 3. - С. 248-251.
16. Гончарова, Ю. К. Cелективная элиминация аллелей при получении дигаплоидных линий в культуре пыльников риса / Ю. К. Гончарова // Генетика. - 2013. - Т. 49. - № 2. - С. 196.
17. Zhang, S. Understanding the genetic basis of rice heterosis: advances and prospects / S. Zhang, X. Huang, B. Han. // The Crop Journal. - 2021. - No. 9. - Р. 688-692.
18. Wang, F. Genetic Dissection of Stem Branch Trait and Envisioning of Fixing Heterosis by Vegetative Reproduction in Oryzarufipogon. / F. Wang, C.Lu, J. Wan, J. Yang, L. Liu, F. Zhang, Z. Wu, X. Zhang, G. Chang, D. Yu, P. Xu // Agronomy. - 2022. - No. 12. - P. 1503.
19. Salem, K. Prediction of Heterosis for Agronomic Traits in Half-Diallel Cross of Rice (Oryza sativa L.) under Drought Stress Using Microsatellite Markers / K. Salem, M. A. Alghuthaymi, A. B. Elabd, E. A. Elabsawy, H. H. Mierah // Plants. - 2022. - No. 11. - P. 1532.

Authors:

1. Goncharova Julia Konstantinovna, DSc in Biology, head of the Laboratory, FSBScI "FScC of rice"; LLC "Aratai".
2. Kharitonov Evgeny Mikhailovich, DSc in Sociologi, professor, Аcademician of the RAS, Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education “I.T. Trubilin Kuban State Agrarian University”.
3. Vereshchagina Svetlana Andreevna, researcher, FSBScI "FNС of rice".
4. Simonova Victoria Vasilievna, PhD in Agriculture, senior researcher, FSBScI "FNС of rice".