name: Разработка технологии получения удвоенных гаплоидов редиса европейского (Raphanus sativus L.) в культуре изолированных микроспор in vitro
keyword_list: in vitro культура изолированных микроспор Raphanus sativus L. удвоенные гаплоиды Редис европейский
abstract: Актуальность темы. В распоряжении правительства РФ «Об утверждении перечня показателей в сфере обеспечения продовольственной безопасности
  Российской Федерации» овощным культурам отводится третье место. В России
  доля импортных семян овощных культур составляет около 80%, поэтому на селекцию возложена задача повышения эффективности овощеводства путем создания новых отечественных сортов и гибридов F1.
  Технология получения удвоенных гаплоидов в культуре изолированных
  микроспор in vitro (андрогенез, isolated microspore culture – IMC) занимает ведущее место в селекционных программах по ускорению создания гибридов F1, и в
  крупнейших иностранных селекционных кампаниях (Syngenta, Bayer и др.) для
  ряда сельскохозяйственных культур получение удвоенных гаплоидов поставлено на конвейерную основу. Тем не менее универсальных IMC протоколов не
  существует, и многие овощные культуры остаются неотзывчивыми к андрогенезу. Редис европейский (РЕ) – одна из таких культур в семействе Brassicaceae.
  До настоящего времени не было сведений об успешном завершении полного
  цикла получения удвоенных гаплоидов РЕ и отсутствовали фундаментальные
  исследования по изучению этапов андрогенеза в условиях in vitro, позволяющие
  определить основные причины и пути преодоления его низкой отзывчивости.
  Поэтому изучение андрогенеза и разработка IMC технологии для РЕ актуальная
  тема для исследований.
  Цель исследования: разработать технологию получения удвоенных гаплоидов РЕ в культуре изолированных микроспор in vitro для создания исходных
  гомозиготных линий для селекции сортов и гибридов F1.
  Задачи:
  1. Выявить и исследовать влияние критических факторов на индукцию эмбриогенеза и формирование эмбриоидов РЕ в культуре изолированных микроспор in vitro, определить оптимальные условия по данным факторам для получения эмбриоидов и изучить особенности андрогенеза РЕ.
  2. Изучить влияние состава питательных сред на эффективность регенерации эмбриоидов РЕ и определить оптимальный их состав для индукции побегообразования.
  3. Изучить особенности этапа корнеобразования у микропобегов РЕ и оптимизировать этот этап для повышения эффективности IMC протокола.
  4. Получить растения-регенеранты РЕ в культуре изолированных микроспор in vitro и провести анализ их плоидности.
  5. Провести инбридинг растений-регенерантов РЕ для получения DHлиний – исходного материала для селекции.
  1. Показано, что эмбриогенез РЕ в культуре изолированных микроспор in
  vitro имеет ряд особенностей биологического развития, ранее не отмеченных для
  других культур семейства Brassiaceae: упорядоченные деления в микроспорах с
  интактными экзинами, прикрепление суспензоров к апикальным частям эмбриоидов и формирование апикально-базальной оси эмбриоида вдоль оси суспензорных нитей при формировании эмбриоида в середине филамента.
  2. В процессе разработки новых методических подходов и подбора критических факторов на разных этапах эмбриогенеза, регенерации эксплантов, ризогенеза in vitro и укоренения in vivo:
  - показана генотип-специфичность линейного размера бутона РЕ с оптимальными стадиями развития микроспор для IMC культуры;
  - выявлена высокая неоднородность популяции микроспор по стадиям развития в бутонах РЕ, что может являться одной из главных причин низкой отзывчивости РЕ к IMC технологии;
  - разработан оригинальный способ изоляции микроспор, который позволяет повысить урожайность эмбриоидов РЕ в среднем в 3 раза в сравнении со
  стандартным способом изоляции (оформлена заявка на патент на изобретение
  «Модифицированный метод изоляции микроспор в культуре микроспор in vitro
  для семейства Brassicaceae» (заявка № 2022114090/10 (029482) от 25.05.2022 г.);
  - подобрана оптимальная продолжительность температурного шока 32°С
  для РЕ, которая составляет 1–2 суток в зависимости от генотипа;
  - впервые показана высокая эффективность ПС MС c 13% сахарозой и 500
  мг/л гидролизата кaзеина для индукции эмбриогенеза РЕ и генотип-
  21
  специфическая отзывчивость сортообразцов РЕ к эмбриогенезу в зависимости от
  состава питательной среды для индукции;
  - выявлено, что на этапе регенерации прямого прорастания эмбриоидов не
  происходит, и для индукции вторичного эмбриогенеза и побегообразования в ПС
  следует добавлять 1,0 мг/л БАП или 1,0 мг/л БАП и 0,1 мг/л ГК;
  - на этапе индукции корнеобразования в условиях in vitro обнаружена биологическая особенность микропобегов РЕ - высокая склонность к образованию
  корнеплодоподобных структур (опухолеобразование) в области гипокотиля при
  использовании стандартной методики укоренения, что препятствует формированию нормальной корневой системы и может приводить к полной потере растений;
  - показано отсутствие стимулирующего эффекта добавления ауксинов в
  твердую питательную среду на корнеобразование у микропобегов РЕ;
  - разработан оригинальный методический подход повышения эффективности ризогененза микропобегов РЕ, основанный на способе посадки микропобегов на агаризованную среду для регенерации, который позволил повысить долю
  растений, прошедших адаптацию в условиях in vivo с 0–14% (при стандартной
  методике укоренения) до 81–90%;
  - впервые для семейства Brassiaceae показана перспективность использования жидкой питательной среды MСм с добавлением 0,1 мг/л кинетина на этапе
  укоренения микропобегов с целью снижения образования корнеплодопобных
  структур в области гипокотиля, что позволяет повысить процент адаптированных растений в условиях in vivo до 75–93%;
  - доказана эффективность применения последовательных пересадок микропобегов с иссечением корнеплодоподобных структур до образования нормальной корневой системы для растений РЕ с повышенной склонностью к опухолеобразованию, что в совокупности с разработанным способом посадки микропобегов на твердую питательную среду МС и/или с применением жидкой питательной среды MСм с добавлением 0,1 мг/л кинетина позволило повысить процент
  успешно укоренившихся растений в условиях in vivo до 95–98%.
  3. Выявлена высокая склонность растений-регенерантов РЕ к спонтанному
  удвоению набора хромосом, в связи с чем отсутствует необходимость в дополнительном трудоемком этапе – обработке антимитотическими агентами.
  4. С помощью разработанного IMC протокола были получены DH-линии
  РЕ и их семенное потомство Ro, из которого было выделено три DH-линии РЕ с
  селекционно ценными признаками. Показано, что срок создания гомозиготной
  линии РЕ с помощью разработанной IMC технологии (1–2 года) в два-четыре
  раза быстрее традиционных методов селекции. Полученные DH-линии РЕ
  22
  можно использовать для селекции сортов и гибридов F1 и/или для генетических
  исследований.
  Таким образом, в процессе выполнения диссертационной работы получены новые фундаментальные знания о биологии андрогенеза РЕ, найдены оригинальные методические решения и модифицированы элементы DH-технологии,
  разработан протокол получения удвоенных гаплоидов в культуре изолированных микроспор in vitro для РЕ и впервые в мире получены DH-линии этой культуры.
chairman_dissertation_council.name: Жанна
chairman_dissertation_council.surname: Мухина
chairman_dissertation_council.patronymic: Михайловна
chairman_dissertation_council.position: Главный научный сотрудник лаборатории биотехнологии и молекулярной биологии
chairman_dissertation_council.degree: Доктор биологических наук
chairman_dissertation_council.rank: Отсутствует
chairman_dissertation_council.wos_research_id: -
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: -
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Сергей
organization_supervisor.surname: Гаркуша
organization_supervisor.patronymic: Валентинович
organization_supervisor.position: директор
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 68.35.03
rubrics.name: Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур
oecds.code: 01.06.DE
oecds.name: PLANT SCIENCES
speciality_codes.name: Селекция, семеноводство и биотехнология растений
speciality_codes.code: 4.1.2.
supervisors.fio: Домблидес Е.А.
supervisors.scientific_degree: Кандидат сельскохозяйственных наук
supervisors.speciality_code: Селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Калашникова Е.А.
opponents.scientific_degree: Доктор биологических наук
opponents.speciality_code: Биотехнология
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Горлова Л.А.
opponents.scientific_degree: Кандидат биологических наук
opponents.speciality_code: Селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ФГБНУ "ФНЦ РИСА"
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РИСА"
protection_organization.ogrn: 1022301808000
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: ФГБНУ ФНЦО
author_organization.name: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр овощеводства»
author_organization.ogrn: 1035006474326
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения