География зерновых культур
ВСЕСОЮЗНАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА
АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ
НАУК имени В. И. ЛЕНИНА
Всесоюзный научно-исследовательский
институт информации и технико-
экономических исследований по
сельскому хозяйству
Обзорная
информация М. А, ФЕДИН,Т. А.
КУЗНЕЦОВА
ГАМЕТОЦИДЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В
СЕЛЕКЦИИ
Москва - 1977
УДК е3.1.5В7ЛЗ
'Гаметоциды - химические соединения,
применение .которых в определенные этапы
развития растений приводит к гибели
мужского гаметофи-та в результате
нарушении метаболических процессов в
период формирования пыльцевых зерен.
Действие гаметоцидов на физиолого-
биохимиче-ские процессы в клетке
аналогично стерилизующей цитоплазме при
перемещении в нее ядра, что вызывает
мужскую стерильность.
Исследования, проведенные в ряде стран, в
том числе и в СССР, позволили выявить ряд
химических соединений, которые индуцируют
мужскую стерильность у яровой и озимой
пшеницы, ржи и других сельскохозяйственных
культур. Использование гаметоцидов
позволяет организовать Промышленное
.производство гибридных семян зерновых и
других сельскохозяйственных культур.
Однако полученные гаметоциды вызывают ряд
побочных нежелательных явлений:
значительное ингибирование роста, задержку
'в прохождении .фенологических фаз и д'р.
Поэтому необходим дальнейший поиск новых
химических соединений, обладающих
гаметоцид-ной активностью.
© ВИИИТЭИСХ, 1977 г.
ВВЕДЕНИЕ
|Рост народонаселения планеты,
необходимость повышения темпов
производства продуктов сельского хозяйства
определяют поиск новых направлений в
селекции сортов и гибридов - основных
средств сельскохозяйственного
производства. В последнее время широкие
исследования гетерозиса пшеницы, ржи,
ячменя, подсолнечника, сахарной свеклы,
хлопчатника, ряда овощных, бахчевых,
цветочных, декоративных культур и кормовых
трав показали, что гибриды первого по
коления этих растений обеспечивают
прибавку урожая на 20-25% и более по
сравнению с районированными сортами [1,7,
35, 36].
Практическое использование гетерозисного
эффекта возможно лишь при условии хорошо
налаженного производства гибридные семян в
значительном объеме. У ряда культур, об
ладающих высоким коэффициентом размножения
семян и низкой посевной нормой (кукуруза,
томаты и др.), производство гибридных
семян может быть организовано при ручной
кастрации материнских растений с
последующим свободным или принудительным
опылением. Однако для большинства
возделываемых растений этот метод
неприменим, так как затраты труда,
необходимые для получения гибридных семян
первого поколения, не окупаются
дополнительно получаемой продукцией.
В настоящее время в результате
использования явления цитоплазматической
мужской стерильности (ЦМС) получены
гибриды первого поколения пшеницы, сорго,
кукурузы, сахарной свеклы, томатов, лука,
сладкого перца и налажено массовое
производство гибридных семян. Близки к
завершению исследования по созданию
гибридов ржи и подсолнечника [35]. Наряду
с этим при селекции с томатами пытаются
применить формы с функциональной мужской
стерильностью [36]. 'Создание мужских
стерильных линий, отбор линий - за
крепителей стерильности и форм,
восстанавливающих фер-тильность,
значительно усложнили ведение селекции я
семеноводства. Между тем основным
недостатком использования системы 'ЦМС -
восстановление фертильноста' при получении
новых гибридных комбинаций скрещиваний
является постоянная необходимость создания
стерильных аналогов и ана-
логов '- восстановителей фертильности
новых высокопродуктивных сортов и
самоопыленных линий.
Сравнительно недавно для индукции
мужской стерильности на растения в
определенные фазы развития воздействовали
различными физическими факторами
(сокращенный световой день, высокие и
низкие температуры и др.) [2, 48, 97,
130]. Несмотря на полученные положительные
результаты' ввиду отсутствия технических
средств для массового производства
гибридных семян эти приемы не были
внедрены в практику.
Определенные успехи в разработке
методов мужской стерильности растений были
достигнуты с помощью ряда химических
соединений - растворов солей
феноксиуксусной кислоты, гидразида
малеиновой кислоты (ГМ1К), этрела, индо-
лилуксусной кислоты (ИУК),
нафтнлуксусной кислоты (НУК), гиббереллина
(ГКз) и некоторых других, названных
гаметоцидами. Этот термин - производное от
двух слов:
гамета - по-гречески половая клетка, цидо
- по-латински убивать. В настоящее время в
ряде стран Европы и в США проводят
исследования по выявлению химических
соединений, обладающих гаметоцядной
активностью к мужскому гамето-фиту
растений, и разрабатывают способы их
применения для массового производства
гибридных семян различных сельско
хозяйственных культур. Использование
методов химической индукции мужской
стерильности у зерновых, технических,
овощных и кормовых культур позволит
получить семена гибридов первого
поколения, вовлекая в селекционный процесс
наиболее совершенные сорта без создания их
стерильных аналогов и линий, несущих гены
восстановления фертильности.
Преодоление трудностей, препятствующих
эффективному использованию гаметоцидов, в
значительной мере зависит от определения
сущности процесса стерилизации, в основе
которого лежат конкретные физиолого-
биохимические изменения в тканевом
метаболизме спорогенеза, вызывающие анор
мальности в развитии пыльцевого зерна с
последующей его абортивностью. В связи с
практическими запросами физиология
развития пыльцы привлекает особое
внимание.
ЦИТОЛОГИЧЕСКИЕ, ЦИТОХИМИЧЕСКИЕ И
ФИЗИОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ФОРМИРОВАНИЯ МУЖСКОГО ГАМЕТОФИТА
Мужской гаметофит покрытосеменных
растений - микроскопическая структура,
jnrnp` в период ранних стадий развития
окружена тканями пыльника и
непосредственно контактирует с клетками
тапетума, метаболизм которых тесно связан
с развитием пыльцевьгх зерен, особенно в
критические
периоды преобразования материнских клеток
пыльцы в гап-лоидные микроспоры. Так как
наибольшая эффективность действия
гаметоцидов приходится на период
формирования тетрад и связана с
биохимизмом их развития,