Феномен цитоплазматической мужской стерильности у подсолнечника и возможные причины пониженной завязываемости семян в F₂ гибридов

Феномен ЦМС широко используют в селекции на гетерозис для контролируемого опыления при получении гибридных семян. У культурного подсолнечника Helianthus annuus L. для этих целей используют стерильные линии на основе ЦМС РЕТ1 и восстановители фертильности, несущие доминантный аллель гена Rf1. У растений F2 и F3 гибридов от скрещиваний линии ВИР 116А (ЦМС РЕТ1) с восстановителем фертильности ВИР 195 изучили характер изменчивости показателей фертильности пыльцы. Степень дефектности пыльцы (СДП) вычисляли как отношение дефектных пыльцевых зерен к общему числу посчитанных (в %) и оценивали изменчивость этого показателя в расщепляющихся популяциях. Установлено, что растения, относящиеся к фенотипическому классу «фертильные», могут иметь разные показатели СДП. Выявлены значительная гетерогенность популяции F2 по признаку качества пыльцы и тенденции к выравниванию показателей в F3. Отмечено снижение качества пыльцы у сегрегантов F2, обладающих материнским вариантом STS-маркера аллелей генов в локусе Pl5/Pl8. СДП растений, скорей всего, определяется генотипом растения (спорофита), а не аллельным составом генов пыльцы (мужского гаметофита).

1. Анащенко А.В., Дука М.В. Фенотипическое проявление генов Rf у подсолнечника и некоторые данные о природе растений с частично восстановленной фертильностью // Науч. техн. бюлл. ВИР. – 1985. – Вып. 154. – С. 3-7.

2. Воронова О.Н., Толстая Т.Т., Рожкова В.Т., Гаврилова В.А. Определение фертильности пыльцы у ряда диких многолетних видов и образцов подсолнечника из коллекции, произрастающей на Кубанской станции ВИР // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2011. – Т. 167. – С. 145-158.

3. Воронова О.Н., Гаврилова В.А. Количественный и качественный анализ пыльцы подсолнечника (Helianthus L.) и его использование в селекционной работе // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2019. – Т. 180. – № 1. – С. 95-104. DOI: 10.30901/2227-8834-2019-1-95-104

4. Хохлов C.C., Зайцева М.И., Куприянов П.Г. Выявление апомиктичных форм во Флоре апомиктичных растений СССР. Программа, методика, результаты. – Изд-во Саратовского университета. – 1978. – 224 c.

5. Anisimova I.N., Alpatieva N.V., Voronova O.N., Gavrilova V.A., Karabitsina Yu.I., Kuznetsova E.B., Radchenko E.E. A recombination suppressed region of sunflower (Helianthus annuus L.) linkage group 13 covers restoration of fertility (Rf1) and downy mildew resistance (Pl) gene clusters // Russian Journal of Genetics. – 2023. − Vol. 59. − No 5. − P. 453-465. DOI: 10.1134/S1022795423050022

6. Dimitrijevic A., Horn R. Sunflower hybrid breeding: from markers to genomic selection // Frontiers in Plant Science. – 2018. − Vol. 17. − № 8. DOI: 10.3389/fpls.2017.02238

7. Gautam R., Shukla P., Kirti P.B. Male sterility in plants: an overview of advancements from natural CMS to genetically manipulated systems for hybrid seed production // Theoretical and Applied Genetics. – 2023. − Vol. 136. − No 9. DOI: 10.1007/s00122-023-04444-5. PMID: 37606708

8. Karabitsina Y.I., Gavrilova V.A., Alpatieva N.V., Kuznetsova T.B., Anisimova I.N. Peculiarities of inheritance of pollen fertility restoration trait in sunflower with cytoplasmic male sterility // Russian Journal of Genetics. – 2019. − Vol. 55. − No 11. − P. 1375-382. DOI: 10.1134/S1022795419110073

9. Kaul M.L.H. Genic male sterility. In: Male sterility in higher plants. Monographs on Theoretical Applied Genetics. − Springer, Berlin, Heidelberg Berlin, 1988. − Vol. 10. DOI: 10.1007/978-3-642-83139-3

10. Kinman M.L. New developments in the USDA and state experiment station sunflower breeding programs. In: Proceedings of the 4th International Sunflower Conference, Memphis, TN, USA. – 1970. − Р. 181-183.

11. Leclerq P. Une sterilite cytoplasmique chez le tournesol // Annales de l'Amélioration des Plantes. 1969. – Vol. 19. – № 2. – P. 99-106.

12. Kováčik A., Sýkorová O. Comparison of the germinability of sunflower pollen in vivo and the results of tests for pollen viability // Sbornik UVTIZ, Genetika a Slechteni. – 1979. – Vol. 14. – No 2. – P. 81-86

13. Radwan O., Bouzidi M.F., Nicolas P. Mouzeyar S. Development of PCR markers for the Pl5/Pl8 locus for resistance to Plasmopara halstedii in sunflower, Helianthus annuus L. from complete CC-NBS-LRR sequences // Theoretical and Applied Genetics. – 2004. – Vol. 109. – P. 176-185. DOI: 10.1007/s00122-004-1613-0

14. Rieseberg L.H., Blackman B.K. Speciation genes in plants // Annals of Botany. – 2010. – Vol. 106. – No 3. – P. 439-455.