NHERITANCE OF FIBER LENGTH AND OUTPUT IN INTERSPECIFIC COTTON HYBRIDS (G. MUSTELINUM MIERS EX WATT. X G. BARBADENSE L.)

 

Ziraatkhan Ernazarova

cand. biol. sciences, Institute of Genetics and Experimental Plant Biology,

Uzbekistan, Tashkent region, Eucharius

Feruza Rafieva

cand. biol. sciences, Institute of Genetics and Experimental Plant Biology,

Uzbekistan, Tashkent region, Eucharius

 

АННОТАЦИЯ

В результате исследований выявлено, что у межвидовых (G.mustelinum Miers ex Watt. х G. barbadense L.) гибридов в F1 длина и выход волокна наследуется доминантно и сверхдоминантно, а также частичным доминированием в сторону лучшего и худшего родителя.

В F2 выявлено снижение средних показателей признака, но отмечено выщепление форм с высокими показателями длины 39,0-45,0 мм и выхода 51,1-53,0% волокна, что свидетельствует о положительной трансгрессивной изменчивости гибридных комбинаций и которые несомненно, будут служит донорами в деле создания новых длиноволокнистых и высоковыходных сортов для агропромышленности республики. 

ABSTRACT

As a result of the research, it was revealed that in interspecific (G.mustelinum Miers ex Watt. х G. barbadense L.)  hybrids in F1, the length and fiber output are inherited dominantly and overdominantly, as well as partial dominance towards the best and worst parent.

In F2, a decrease in the average indicators of the trait was revealed, but the splitting of forms with high indicators of length 39.0-45.0 mm and an output of 51.1-53.0% of fiber was noted, which indicates a positive transgressive variability of hybrid combinations and which undoubtedly will serve donors in the creation of new long-fiber and high-yield varieties for the agricultural industry of the republic.

 

Ключевые слова: хлопок, гибрид, наследование, волокно, вариация, трансгрессия.

Keywords: cotton, hybrid, inheritance, fiber, variation, transgression.

 

Использование мирового биоразнообразия генофонда хлопчатника, вовлечение новых аллелей генов дикорастущих сородичей в селекционный процесс, многократно увеличивает перспективу создания уникальных исходных материалов с полезными свойствами и соответственно новых сортов с высокими показателями количественных и качественных признаков, с новой гениммунной системой потенциала устойчивости к стресс факторам внешней среды.

Как отмечают, M.J. Iqbal, O.U.K. Reddy et all [4, c.547],  W.R.Jr. Meredith [8, с.6], O.L. May et all [7, 1570] гибридизация между культивируемыми и дикими видами вносит новый поток генов, что очень важно для селекционных проектов, так как генетическая база сортов вида G.hirsutum признана очень ограниченой.

По мнению J.A. Johnston, C. Mallory-Smith et all [5, с.261] и N.C. Ellstrand et all [2, с.539] потенциал перехода генов от дикорастущих видов к культивируемым зависит от активности потока генов, жизнеспособности гибридов и от факторов наличия или отсуствия вредоносных генов.

По свединиям I.P.P. Menezes, F.A. Gaiotto, L.V. Hoffmann et al. [9, с.69] положительная межвидовая гибридизационная способность вида G.mustelinum Miers ex Watt. способствует самосохранению поколений и соответственно, способствует сохранению генетических ресурсов в естественных природных условиях и естественным путем.

Известно ряд работ зарубежных ученых по межвидовой гибридизации вида G. mustelinum Miers ex Watt. с элитными сортами, для улучшения их коммерческих показателей, таких как шелковистость, длина и высокий микронейр волокна [6, 253; 3, с.152].

S.S.Hague, C.W.Smith, D.M.Stelly [3, с.152] и др. на основе гибридизации G.mustelinum Miers ex Watt. с элитными сортами G.hirsutum L., G.barbadense L. и G.tomentosum Nutt. Ex. Seem. было получено и изучено 5 поколений гибридных растений. Наиболее перспективные генотипы выявлены при скрещивании с G.barbadenseL., среди межвидовых гибридных растений с участием G.hirsutumL., были выделены продуктивные формы в качестве доноров для использования в генетико-селекционных исследованиях.

Целью исследования является выявление характера наследования и изменчивости выхода и длины волокна межвидовых гибридов F2.

Объектом исследования,  послужили  межвидовые гибриды F2  полученные на основе гибридизации G. mustelinum Miers ex Watt. с внутривидовыми разновидностями и формами полиморфного вида G.barbadense L. Для измерения и статической обработки количественных данных использованы методы Б.А. Доспехова (1, с.351).

Изученные представители внутривидового разнообразия G. barbadense L., были различны по длине и выходу волокна. Рудеральные формы f. pisco, f. parnat и культурно-тропическая форма ssp. vitifolium f. brasiliense характеризовались низкой длиной (21,3-27,4 мм) и выходом волокна (15,3-29,5%.), а культивируемый сорт «Сурхон-9» характеризовался сравнительно высокими показателями длины (42,6 мм) и выхода волокна (33,6%). Дикорастущая форма G. mustelinum  Miers ex Watt. характеризовалась сравнительно высокой длиной волокна (34,5мм) и низким выходом волокна 26,4 % .

В результате исследований, выявлены схожести и различия наследования признаков длины и выхода волокна у межвидовых гибридов F1 (табл. 1.). В группе скрещиваний с участием внутривидовых разновидностей G. barbadense L. выход волокна наследуется также, доминантно и сверхдоминантно, а также частичным доминированием в сторону лучшего и худшего родителя. Наилучшие результаты выхода волокна наблюдаются в комбинациях гибридов F1 с участием рудеральных форм f. parnat x G. mustelinum, G. mustelinum x f. parnat, f. pisco x G. mustelinum, где выход волокна составил 26,7-31,8 %, коэффициент доминирования hp=17,0; 1,67; 17,0.  Длина волокна наследуется в основном частичным доминированием и в двух случаях доминантно, в реципрокных гибридных комбинациях F1 (с участием культурно-тропической формы) f. brasiliense x G. mustelinum (длина волокна 34,8-35,2 мм; hp=1,20; 1,08).

Таблица 1.

Наследование и изменчивость длины волокна межвидовых гибридов F2

Гибридные комбинации

К-во рас-й в %

Длина волокна (мм) классы, n = 2,

S

V%

h2

19,1-21,0

21,1-23,0

23,1-25,0

25,1-27,0

27,1-29,0

29,1-31,0

31,1-33,0

33,1-35,0

35,1-37,0

37,1-39,0

39,1-41,0

41,1-43,0

43,1-45,0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

Межвидовые гибриды F2

f.parnat x G.mustelinum

184

14

16

2

28

31

33

25

17

16

4

 

 

 

28,9 ± 1,5

4,7

16,2

0,79

100

7,5

8,6

1,1

15,1

16,7

17,7

13,4

9,1

8,6

2,2

 

 

 

G.mustelinum x f.parnat

136

13

2

14

25

22

20

17

8

11

2

2

 

 

28,5 ± 4,7

4,7

16,6

0,18

100

9,6

1,5

10,5

18,4

16,2

14,7

12,5

5,9

8,1

1,5

1,5

 

 

f.pisco x G.mustelinum

167

3

5

36

15

20

28

21

26

9

4

 

 

 

29,1 ± 1,3

4,3

15,0

0,87

100

1,8

2,9

21,6

8,9

11,9

16,8

12,6

15,6

5,5

2,4

 

 

 

G.mustelinum x f.pisco

112

5

18

24

21

9

7

13

13

2

 

 

 

 

26,9 ± 1,4

4,4

16,4

0,89

100

4,5

16,1

21,4

18,8

8,0

6,3

11,6

11,6

1,8

 

 

 

 

f.brasiliense x G.mustelinum

56

 

1

1

3

3

13

10

12

7

3

2

1

 

32,5 ± 1,1

3,7

11,4

0,71

100

 

1,8

1,8

5,4

5,4

23,2

17,8

21,4

12,5

5,4

3,5

1,8

 

G.mustelinum x f.brasiliense

62

3

4

1

4

5

10

17

9

4

5

 

 

 

30,7 ± 1,5

4,7

15,3

0,84

100

4,8

6,5

1,6

6,5

8,1

16,1

27,4

14,5

6,5

8,1

 

 

 

“Сурхон-9” х G.mustelinum

180

 

 

 

2

32

26

28

25

45

12

10

 

 

33,2 ± 1,1

10,5

10,5

0,71

100

 

 

 

1,1

17,8

14,4

15,5

13,9

25,0

6,7

5,6

 

 

G.mustelinum х “Сурхон-9”

174

 

 

 

1

3

7

7

45

40

30

26

13

2

37,5 ± 4,1

13,1

34,9

0,98

100

 

 

 

0,6

1,7

4,0

4,0

25,9

23,0

17,3

14,9

7,5

1,1

 

Во втором поколении изучено 8 гибридных комбинаций от 110 до 184 растений в каждой комбинации. Наибольшие показатели длины волокна отмечаются в гибридной комбинации F2 G. mustelinum х сорт “Сурхон-9”, также наблюдается сравнительно высокая степень наследуемости признака (h2 = 0,98).

Наименьшие показатели длины волокна отмечается в гибридной комбинации F2 G. mustelinum x f.pisco (26,9 ± 1,4) и степень наследуемости признака равна h2 = 0,89. Следует отметить, что в основном средние показатели признака, во всех комбинациях были невысокие (26,9 -37,5 мм), но в гибридных комбинациях, полученных при скрещивании G. mustelinum с культурно-тропическими и культивируемыми формами наблюдалось выщепление форм с высокой длиной волокна. Например: выделены 71 растений с длиной волокна 39,1-45,0 мм у гибридов F2 G. mustelinum х сорт “Сурхон-9”; 6 растений у f.brasiliense x G. mustelinum - 39,0-43,0 мм (табл. 1.).

В группе скрещиваний с участием внутривидовых разновидностей G. barbadense L. выход волокна наследуется также, доминантно и сверхдоминантно, а также частичным доминированием в сторону лучшего и худшего родителя. Во втором поколении в различных комбинациях гибридов, наблюдалоь различное наследование и изменчивость признака.

В каждой комбинации изучалось по 150-200 растений, наблюдался широкий диапозон изменчивости, до 18 классов (табл. 2.). Выход волокна колебался от 21,1-30,0% до 51,1-53,0%, коэффициент вариации составил 9,8-22,7 %. Наиболее высокие показатели выхода волокна выявлены в гибридной комбинации F2 сорт «Сурхон-9» х G. mustelinum (35,4 ± 1,5%), диапазон изменчивости признака составил 19,1-53,0%, коэффициент вариации 22,7%, коэффициент наследуемости h2 = 0,66. 

Таблица 2.

Наследование и изменчивость выхода волокна межвидовых гибридов F2

Гибридные комбинации

К-во рас-й %

Выход волокна (%) классы, n = 2

S

V%

h2

17,1-19,0

19,1-21,0

21,1-23,0

23,1-25,0

25,1-27,0

27,1-29,0

29,1-30,0

31,1-33,0

33,1-35,0

35,1-37,0

37,1-39,0

39,1-41,0

41,1-43,0

43,1-45,0

45,1-47,0

47,1-49,0

49,1-51,0

51,1-53,0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

Межвидовые гибриды F2

f.parnat x G.mustelinum

184

 

6

17

12

28

20

21

34

20

112

3

6

5

 

 

 

 

 

29,6 ± 1,6

5,2

17,5

0,03

100

 

3,39

9,2

6,5

15,2

10,9

11,4

18,5

10,9

6,5

1,6

3,3

2,7

 

 

 

 

 

G.mustelinum x f.parnat

136

 

13

2

14

25

22

20

17

8

11

2

2

 

 

 

 

 

 

28,5 ± 1,5

4,7

16,6

0,29

100

 

9,6

1,5

10,3

18,4

16,2

14,7

12,5

5,9

8,1

1,5

1,5

 

 

 

 

 

 

f.pisco x G.mustelinum

167

 

4

4

6

20

22

13

30

20

24

12

3

3

9

1

 

 

 

30,8 ± 1,9

6,1

19,8

0,36

100

 

2,4

2,4

3,6

11

,9

13,2

7,8

18,0

11,9

14,4

7,2

1,8

1,8

5,4

0,6

 

 

G.mustelinum x f.pisco

112

 

13

12

13

23

13

12

13

7

6

 

 

 

 

 

 

 

 

27,0 ± 1,5

4,6

17,1

0,09

100

 

11,6

10,7

11,6

20,5

11,6

10,7

11,6

6,3

5,4

 

 

 

 

 

 

 

 

f.brasiliense x G.mustelinum

56

 

4

2

2

5

7

15

6

5

8

2

 

 

 

 

 

 

 

30,1 ± 1,5

4,7

15,7

0,27

100

 

7,1

3,5

3,5

8,9

12,5

26,8

10,7

8,9

14,3

3,6

 

 

 

 

 

 

 

G.mustelinum x f.brasiliense

62

3

13

9

9

15

5

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24,2 ± 1,1

3,5

14,6

0,36

100

4,8

16,7

14,5

14,5

24,2

8,1

12,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

“Сурхон-9” х G.mustelinum

180

 

6

1

9

15

10

17

11

28

18

9

12

6

7

12

10

2

7

35,4 ± 1,5

8,0

22,7

0,66

100

 

3,3

0,5

5,0

8,3

5,6

9,4

6,1

15,6

10/0

5,0

6,7

3,3

3,9

6,7

5,6

1,1

3,9

G.mustelinum х “Сурхон-9”

174

 

8

6

19

21

16

20

12

20

22

7

1

4

6

2

 

 

 

32,3 ± 1,5

6,3

20,2

0,33

100

 

4,6

3,4,

11,0

12,1

9,2

11,5

6,9

11,5

12,7

4,0

6,3

2,3

3,4

1,1

 

 

 

 

В обратной гибридной комбинации F2 G. mustelinum х сорт «Сурхон-9» показатели выхода волокна несколько ниже (32,3 ± 1,5%), диапазон изменчивости признака составил 19,1-47,0%, коэффициент вариации 202%, коэффициент наследуемости h2 = 0,33.

Схожие результаты выхода волокна наблюдались и в реципрокных гибридных комбинациях F2 f.pisco х G. mustelinum и G. mustelinum х f. pisco.

В гибридных комбинациях, полученных при скрещивании G. mustelinum с рудеральными и культивируемыми формами наблюдалось выщепление форм с высоким выходом волокна. Например: выделен целый ряд растений с выходом волокна 45,1-53,0 % у гибридов F2 сорт “Сурхон-9” х G. mustelinum и у f. pisco x G. mustelinum – 45,1-49,0% .

Таким образом, в результате исследований выявлено, что у межвидовых гибридов в F1 длина и выход волокна наследуется доминантно и сверхдоминантно, а также частичным доминированием в сторону лучшего и худшего родителя.

В F2 выявлено снижение средних показателей признака, но отмечено выщепление форм с высокими показателями длины 39,0-45,0 мм и выхода 51,1-53,0% волокна, что свидетельствует о положительной трансгрессивной изменчивости гибридных комбинаций и которые несомненно, будут служит донорами в деле создания новых длиноволокнистых и высоковыходных сортов для агропромышленности республики. 

 

Список литературы:

  1. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта.//Москва: Агропромиздат, 1985.- 351 с.
  2. Ellstrand N.C, Prentice H.C and Hancock J.F. Gene flow and introgression from domesticated plants into their wild relatives.// Rev. Ecol. Evol. Syst.- № 30.- 1999.- P. 539-563.
  3. Hague S.S., Smith C.W., Stelly D. M, Souder.C and Thaxton Combining Ability and Utility of Interspecific Gossipium Matings. World Cotton Research Conference-4, Lubbock, Texas, USA, 10-14 September 2007152-167.
  4. Iqbal M.J., Reddy O.U.K., El-Zik K.M., Pepper A.E. A genetic bottleneck in the evolution under domestication of upland cotton hirsutum examined using DNA fingerprinting.//Theor. Appl. Genet., 2001.- №103(4).- P. 547-554.
  5. Johnston J.A., Mallory-Smith C., Brubaker C.L., Gandara F., Aragão F.J.F., Barroso P.A.V., Quang V.D., Carvalho L.P., Kageyama P., Ciampi A.Y., Fuzatto M., Cirino V., Freire E.C. Assessing gene flow from Bt cotton in Brazil and its possible consequences.//In: Environmental risk assessment of genetically modified organisms.- Ed. by A.Hibeck, D.A.Andow, E.M.G.Fontes.- CABI Publishing, Cambridge, UK.- - P. 261-299.  
  6. M.A., J.McD. Stewart and F.B. Murphy. Evalution of the Gossypium genepool for foliar terpenoid aldehedes. Crop Sci. 1999. Vol. 39: pp. 253-258.
  7. May O.L., Bowman D.T and Calhoun D.S. Genetic diversity of U.S. Upland cotton cultivars released between 1980 and 1990.//Crop Sci.,- №35(6).- P. 1570-1574. 31
  8. Meredith W.R. Jr. Cotton yield progress-Why has it reached a plateau.//Better Crops, 2000.- №84.- P. 6-
  9. Menezes I.P.P., Gaiotto F.A., Hoffmann L.V., Ciampi A.Y, Barroso P.A.V. Genetic diversity and structure of natural populations of mustelinum, a wild relative of cotton.//In: the basinof the De Contas River in Bahia, Brazil.- Springer International Publishing Switzerland.- 2014. – Р.69-82.