Анотація до роботи:

Криворученко Р. В. Створення вихідного матеріалу для селекції ячменю ярого з використанням малих доз радіаційного опромінення. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.05 – селекція рослин. – Інститут рослинництва ім. В. Я. Юр`єва УААН, Харків, 2009.

В дисертації наводяться результати системних досліджень ефектів радіаційного гормезису за дії малих доз радіаційного опромінення на різних рівнях організації ячменю (клітинному, організмовому, популяційному) в їх розвитку та взаємодії в ряді післярадіаційних поколінь, а також принципів їх використання в мутаційній селекції ярого ячменю.

Встановлено, що опромінення ячменю в малих дозах призводить до ускладнення, збільшення гетерогенності структурної організації польових популяцій ячменю в ряді поколінь (М₁–М₃). Показано, що ефекти малих доз виявляються у виділенні в структурі популяцій окремих “феноелементів”, які відрізняються за характером епігенетичної організації розвитку рослин. Встановлена гетерогенність експериментальних популяцій відкриває можливості для добору адаптивних форм.

Експериментально доведена ефективність різних форм штучного добору за адаптивністю (стабілізуюча, рушійна в “плюс” та “мінус” напрямах) залежно від дози опромінення, що пов’язане з різними генетичними процесами, які відбуваються в популяціях ячменю в нормі, а також за дії малих і великих доз.

Експериментально встановлено, що малі дози радіації індукують широкий спектр епігенетичної мінливості ячменю в ряді поколінь на різних рівнях організації, яка має переважно адаптивну спрямованість і дозволяє проводити добір цінних форм зі зміненим комплексом ознак продуктивності та адаптивності.

Розроблені методичні підходи до використання багатомірних методів статистичного аналізу для ефективного вивчення індукованої мінливості структурної організації та адаптивності популяцій ячменю і їх застосування в мутаційній селекції.

За результатами проведених досліджень створено колекцію селекційно-цінних ліній ярого ячменю зі зміненим комплексом ознак продуктивності і адаптивності, які було виділено з селекційних популяцій, одержаних з використанням малих доз опроінення.

В дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення важливого наукового завдання, яке полягає у створенні вихідного матеріалу на основі селекційних популяцій ярого ячменю, одержаних за допомогою малих доз радіаційного опромінення, шляхом встановлення закономірностей впливу малих доз радіаційного опромінення на структурну організацію і адаптивність популяцій, морфогенетичних і цитогенетичних реакцій рослин, особливостей мутаційної мінливості і наступного добору за рівнем загальної адаптивності, внаслідок чого встановлено ефективність створення цінних ліній з високою адаптивністю та зміненим комплексом ознак продуктивності, що має суттєве значення для селекції ярого ячменю на адаптивність і продуктивність.

1. В результаті досліджень рівня хромосомних порушень та мітотичної активності клітин проростків ячменю, частоти та спектру індукованої мінливості в М₂, характеру мінливості морфо-генетичної структури і адаптивних властивостей популяцій ячменю при дії радіації виділено область доз 500 – 1000 Р (5-10 Гр), яка може вважатись областю малих доз і використовуватися для створення вихідного матеріалу зі зміненим комплексом ознак продуктивності і адаптивності для селекції ячменю ярого.

2. Малі дози опромінення викликали переважно стимуляційні ефекти розвитку більшості кількісних ознак (коефіцієнт депресії становив від – 0,75 до – 18,25% залежно від варіанта та ознаки), а великі навпаки – ефекти депресії (0,25 – 31,7%) відносно контролю. Індуковані різними дозами морфогенетичні та адаптивні реакції мали виражений системний характер і реалізувалися на рівні цілісного фенотипу популяцій М₁.

3. Виявлена складна ієрархічна структура впливу діючих факторів (доза, сорт, умови вирощування) на специфічність морфогенетичних реакцій. На вищих рівнях ієрархічної структури типів індукованої поведінки популяцій М₁ сортів ячменю їх специфічність визначається дозою опромінення. На нижчих рівнях особливості реакцій залежать переважно від умов вирощування і генотипових особливостей.

4. У другому та третьому післярадіаційних поколіннях спостерігаються ефекти післядії опромінення на процеси морфогенетичного розвитку популяцій ячменю, при цьому в цілому зберігається специфічність дії малих та великих доз. Встановлені ефекти післядії свідчать про насиченість популяцій мікромутаціями кількісних ознак продуктивності.

5. Встановлено, що гамма-опромінення в малих (500 – 1000 Р) дозах зумовлює меншу частоту індукованих макромутаційних змін (загальна частота становила від 1,9 до 3,5 % залежно від варіанта) порівняно з великими 2500 – 5000 Р (25 – 50 Гр) дозами (частота мутацій коливалася в межах 6,0-15,6 %).

6. Найбільш віддаленими в багатомірному просторі комплексу показників індукованої мінливості (загальна частота змін в популяціях М₂, відносна частота різних типів змін) є експериментальні популяції, одержані у варіантах з малими та великими дозами опромінення, що свідчить про значну специфічність індукованої такими дозами мінливості.

7. Для популяцій М₂, одержаних у варіантах з малими дозами радіаційного опромінення, характерна відсутність в спектрі змін стерильних мутантів та відносно невелика частка хлорофільних мутантів (їх відносна частка становила від 20,0 до 42,9%) при цьому переважали морфо-фізіологічні селекційно цінні зміни (57,1-80,0% від загальної частоти змін). Встановлені закономірності мутаційного процесу в популяціях варіантів з малими дозами 500 – 1000 Р дозволяють рекомендувати їх використання для індукції селекційно цінних мутацій з нерізкими змінами ознак у ячменю.

8. Гамма-опромінення призводило до зростання гетерогенності структурної організації польових популяцій в ряді поколінь. При цьому між великими та малими дозами існувала принципова різниця в характері індукованих змін. Ефекти великих доз полягали в руйнуванні цілісної структури популяцій, а малі дози зумовлювали ускладнення внутрішньої структури польових популяцій ячменю з виділенням окремих “феноелементів”, які характеризувались різними типами епігенетичної організації процесів онтогенезу. Такі ефекти відкривають можливість для проведення спрямованого добору вихідного матеріалу зі зміненим комплексом кількісних ознак.

9. Внаслідок дії малих доз в другому поколінні зростала відносна частка родин з високим (4 бали) та дуже високим (5 балів) рівнем виживаності в структурі адаптивності експериментальних популяцій (їх відносна частка становила від 18,8 до 28,2%). Великі дози зумовлювали прямо протилежні ефекти (їх відносна частка становила від 0 до 17,7 % відповідно).

10. Максимальна ефективність спрямованого добору на підвищену загальну адаптивність (група добору М⁺) досягається при доборі родин з 4 та 5 балами виживаності в популяціях, одержаних у варіантах з малими дозами (максимальний ефект добору становив 64,3 %), а на знижену адаптивність (група добору М^-) в популяціях з відносно великим дозами опромінення (ефект добору коливався в межах 54,4-78,3%).

11. На підставі проведених досліджень створена колекція селекційних ліній ярого ячменю з мікромутаційними змінами ознак продуктивності та адаптивності. Так, лінії 2/27, 2/31, 3/14, 3/17, 3/33, 7/2, 7/8, 8/9, 8/14, 12/10, 13/23 та 13/26 характеризуються зміненим комплексом кількісних ознак продуктивності і адаптивності.

12. Вперше доведена ефективність використання методів багатомірної статистики (кластерний, факторний та дискримінантний аналіз) для підвищення ефективності вивчення специфічності дії різних доз опромінення на структурну організацію популяцій, морфо-генетичні та адаптивні реакції на рівні цілісних систем різного рівня організації, а також добору рослин зі зміненим типом епігенетичного розвитку.

Публікації автора:

1. Криворученко Р. В. Низькодозове опромінювання ячменю : генетичні аспекти та їх можливі механізми / Р. В. Криворученко // Вісник ХДАУ : зб. наук. пр. – Х. : ХДАУ, 1998. – №1. – С. 146-151.

2. Криворученко Р. В. Специфічність реакції ярого ячменю на дію малих та високих доз радіації / Р. В. Криворученко // Вісник ХДАУ : зб.наук.пр./ Харк.держ.аграр.ун-т. – Х., 1999. – №4. – С. 78-88.

3. Криворученко Р. В. Адаптивні реакції ячменю, індуковані малими дозами опромінювання / Р. В. Криворученко, М. В. Проскурнін // Вісник ХДАУ : зб. наук. пр. – Х. : ХДАУ, 1998. – №1. – С. 60-69. (Частка авторства 50 %: отримання експериментальних даних та аналіз результатів).

4. Проскурнин Н. В. Цитогенетические реакции ячменя на гамма-облучение в малых дозах / Н. В. Проскурнин, Р. В. Криворученко // Зб. наук. пр. Інституту землеробства УААН. – К., 1998. – Вип. 1. – С. 139-143. (Частка авторства 50 %: отримання експериментальних даних та аналіз результатів).

5. Проскурнін М. В. Структурно-функціональна організація польових популяцій ячменю при дії гамма-опромінення / М. В. Проскурнін, Р. В. Криворученко // Труды по фундаментальной и прикладной генетике (к 100-летнему юбилею генетики). – Х. : Штрих, 2001. – С.169-181. (Частка авторства 50 %: отримання експериментальних даних та аналіз результатів).

6. Проскурнін М. В. Генетична структура популяцій ячменю при дії гамма-опромінення в малих дозах / М. В. Проскурнін, Р. В. Криворученко // Генетика і селекція в Україні на межі тисячоліть : У 4 т. / Ред. В. В. Моргун та ін. – К. : Логос, 2001. – Т. 2. – С. 212-219. (Частка авторства 50 %: отримання експериментальних даних та аналіз результатів).

7. Проскурнін М. В. Ефекти радіаційного гормезису, індуковані малими дозами гамма-опромінення ярого ячменю / М. В. Проскурнін, Р. В. Криворученко // Зб. наук. пр. Полтавської держ. аграр. акад. – Полтава, 2002. – Т. 1(20). – С. 39-42. (Частка авторства 50 %: отримання експериментальних даних та аналіз результатів).

8. Проскурнін М. В. Специфічність мутаційного процесу в популяціях ячменю при дії малих доз радіації / М. В. Проскурнін, Р. В. Криворученко, С. В. Палачов // Досягнення і проблеми генетики, селекції та біотехнології. – К. : Логос, 2007. – Т. 2. – С. 147-151. (Частка авторства 40%, особисто здобувачем одержані результати польових дослідів стосовно впливу малих доз на мутаційний процес в популяціях ячменю, узагальнені власні і літературні дані проведено математичний аналіз даних, зроблено висновки).

9. Криворученко Р. В. Генетический эффект гамма-облучения ячменя в малых дозах / Р. В. Криворученко // Актуальні проблеми фізіології рослин і генетики : тези допов. VI конф. мол. вч. – К., 1996. – С. 102-103.

10. Криворученко Р. В. Мінливість структури популяцій ячменю, індукована малими дозами радіації / Р. В. Криворученко // Агроекологія як основа стабільності сільського господарства : матеріали Всеукр. конф. мол. вч. – Х. : ХДАУ, 2000. – С. 33-36.

11. Криворученко Р. В. Дія малих доз радіації на структуру адаптивності популяцій ярого ячменю / Р. В. Криворученко // Рослина і середовище : матеріали Міжнар. конф. мол. вч., присвяченої 185-річчю ХДАУ. – Х. : ХДАУ, 2001. – С. 48-52.

12. Криворученко Р. В. Изменчивость ячменя под действием малых доз радиации / Р. В. Криворученко, Р. Митюрич, А. Артамонов // Матеріали наук. конф., присвяченої 180-річчю ХДАУ. – Х. : ХДАУ, 1996 – С. 16-17. (Частка авторства 80 %: отримання експериментальних даних та аналіз результатів).

13. Криворученко Р. В. Влияние гамма-облучения на генетическую изменчивость ярового ячменя / Р. В. Криворученко, В. Тефери Йосеф // Актуальные вопросы ботаники и экологии : тезисы докладов конференции молодых ученых и специалистов. – Х. : Харьковский госуниверситет, 1996. – С. 65. (Частка авторства 50 %: отримання експериментальних даних та аналіз результатів).

14. Проскурнін М. В. Онтогенетичні адаптивні реакції, індуковані малими дозами радіації / М. В. Проскурнін, Р. В. Криворученко // Вісник ДААУ. – Житомир, 2000. – С. 182-183. (Частка авторства 50 %: отримання експериментальних даних та аналіз результатів).

15. Проскурнін М. В. Ефекти радіаційного гормезису в польових популяціях ячменю / М. В. Проскурнін, Р. В. Криворученко // Матеріали ХІ з’їзду Українського ботанічного товариства. – Х., 2001. – С. 315-316. (Частка авторства 50 %: отримання експериментальних даних та аналіз результатів).

16. Проскурнін М. В. Еколого-генетичні аспекти дії малих доз радіації на структуру популяцій ячменю / М. В. Проскурнін, Р. В. Криворученко // Тез. доп. Першого національного конгресу з біоетики. – К., 2001. – С. 125-126. (Частка авторства 50 %: отримання експериментальних даних та аналіз результатів).

17. Проскурнін М. В. Малі дози радіації в селекції ярого ячменю на адаптивність / М. В. Проскурнін, Р. В. Криворученко // Динаміка наукових досліджень 2003 : матеріали ІІ Міжнар. науково-практичної конф. – Сільське господарство. – Дніпропетровськ : Наука і освіта, 2003. – Т. 12. – С. 58-60. (Частка авторства 50%, особисто здобувачем одержані результати польових дослідів, узагальнені власні і літературні дані, зроблено висновки).

18. Криворученко Р. В. Радіаційний гормезис в популяціях ярого ячменю при гамма-опроміненні в малих дозах / Р. В. Криворученко, М. В. Проскурнін // Генетика в современном обществе : тез. докл. конф., посвященной 70-летию каф. генетики и цитологии ХНУ им. В. Н. Каразина. – Х., 2004. – С. 20-21. (Частка авторства 50%, особисто здобувачем одержані результати польових дослідів, зроблено висновки).

19. Проскурнін М. В. Адаптивність сортів ячменю під дією малих доз радіації / М. В. Проскурнін, Р. В. Криворученко, С. В. Палачов // Сучасні технології селекційного процесу сільськогосподарських культур : тези міжнар. наук. симп. – Х., 2004. – С. 105-106. (Частка авторства 35%, особисто здобувачем одержані результати польових дослідів, зроблено висновки).

20. Проскурнін М. В. Формоутворення в популяціях ярого ячменю при дії малих доз радіації / М. В. Проскурнін, Р. В. Криворученко // Матеріали ХІІ з'їзду Українського ботанічного товариства. – Одеса, 2006. – С. 363. (Частка авторства 50%, особисто здобувачем одержані результати польових дослідів, зроблено висновки).