IN VITRO SOMACLONAL VARIATION AS INITIAL MATERIAL FOR BREAD WHEAT BREEDING

• Published in: Acta Biologica Sibirica
• Main Authors: Nikitina, E. D., Khlebova, L. P., Pronina, R. D.
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: Russian
• Published: Altai State University 2015
• Subjects: bread wheat; immature embryos; somaclonal variation; regenerant; agronomic and biological traits; variation frequency; variation spectrum; мягкая пшеница; незрелые зародыши; сомаклональная изменчивость; регенерант; хозяйственно-биологические признаки; частота и спектр изменчивости; Sibirica
• Online Access: http://journal.asu.ru/biol/article/view/929; https://doi.org/10.14258/abs.v1i3-4.929

Somaclonal variation is an effective tool for creating genetic diversity of plants, an alternative method to classical ones based on crossing and using mutagens. The article presents the evaluation of quantitative and qualitative characteristics of the first generation somaclones (SC1) derived from immature embryo culture of 11 spring bread wheat varieties of different geographical origin. Phenotypic differences in 28.7 percent of regenerants compared with their donor parents were found. Among them, more than 46% of the plants have formed sterile ears or very frail grain, 17 percent of somaclones have increased tillering (up to 8-17 shoots) which led to the formation of a large number of productive stems. About 10% of the studied plants have changed ear color. Dwarfs, awnless forms and plants with short spikes containing reduced spikelets were discovered approximately equal amount (6.0–7.8 percent). Phenotypes with a curved stem, the changed stem color and a square-headed ear with the compressed apical part have segregated with a minimum frequency not exceeding 2.8 percent. The frequency of changed forms and spectrum of variation were specific to each cultivar. The variation ranged from 20.0 (Tselinnaya 20) to 56.6 percent (Botanicheskaya 2). A number of variable traits ranged from 2 to 8 depending on a donor. The genotypes with a wide spectrum of variable features which could be of great interest for producing new forms were revealed. It is noted that the display of traits affected not only a genotype, but changes occurring at the cellular level during in vitro cultivation. Significant differences among somaclones derived from a callus were stated. Key words: bread wheat, immature embryos, somaclonal variation, regenerant, agronomic and biological traits, variation frequency, variation spectrum. Cомаклональная изменчивость является эффективным инструментом создания генетического разнообразия растений альтернативным классическим методам, основанным на скрещивании и использовании мутагенов in vivo. В статье представлены данные оценки количественных и качественных признаков сомаклонов первого поколения (SC1), полученных в культуре незрелых зародышей от 11 сортов яровой мягкой пшеницы различного эколого-географического происхождения. Установлены фенотипические отклонения от родительских форм у 28,7% растений-регенерантов. Среди них более 46% растений формировали стерильные колосья или очень щуплое зерно, 17% сомаклонов отличались повышенной кустистостью (до 8–17 побегов), что приводило к образованию большого числа продуктивных стеблей. Изменение окраски колоса характеризовало десятую часть изученных растений. Приблизительно в равных долях (6,0–7,8%) встречались регенеранты-карлики, безостые формы и растения с укороченным колосом, содержащим редуцированные колоски. С минимальной частотой – не превышающей 2,8% – выщеплялись фенотипы с изогнутым стеблем, измененной окраской стебля и скверхедной формой колоса. Частота измененных форм и спектр изменчивости были специфичными для регенерантов каждого сорта. Варьирование составило от 20,0 (Целинная 20) до 56,6% (Ботаническая 2). Количество варьирующих признаков изменялось от 2 до 8 в зависимости от донорного сорта. Выделены генотипы с широким спектром варьирования признаков, представляющие наибольший интерес для получения измененных форм (Скала, Спектр, Жница). Отмечено, что на проявление признаков влияет не только генотип, но изменения, происходящие на клеточном уровне в процессе культивирования in vitro. Установлены существенные различия среди сомаклонов, полученных из одного каллуса.Ключевые слова: мягкая пшеница, незрелые зародыши, сомаклональная изменчивость, регенерант, хозяйственно-биологические признаки, частота и спектр изменчивости.