Иранские ученые определили оптимальные дозы гамма-излучения для создания новых сортов бегонии королевской (Begonia rex) – одного из самых популярных в мире декоративно-лиственных растений. Исследование, опубликованное в BMC Plant Biology, впервые описывает летальные пороги облучения и биохимическую реакцию на стресс у двух сортов – «Jurassic» и «Silver King». Результаты работы станут практическим руководством для селекционеров, которые используют радиационный мутагенез для выведения растений с новыми свойствами.
Команда исследователей из нескольких университетов Ирана облучала ткани каллуса, полученные из образцов листьев бегонии, семью различными дозами гамма-лучей в диапазоне от 0 до 100 грей (Гр). Цель мутационной селекции – найти дозу, которая вызывает достаточное количество мутаций для отбора, но не убивает большую часть растительного материала. Ключевым показателем для этого служит доза, вызывающая гибель 50% образцов (LD50).
Эксперимент показал, что два сорта одного вида реагируют на радиацию по-разному. Сорт «Silver King» оказался значительно более чувствительным: его показатель LD50 составил 60 Гр. В то же время сорт «Jurassic» продемонстрировал большую устойчивость – для него аналогичный показатель достиг 86,1 Гр. Это означает, что протоколы мутагенеза нельзя напрямую переносить с одного сорта на другой даже в пределах одного вида, их необходимо калибровать индивидуально.
Помимо выживаемости, ученые зафиксировали, что с ростом дозы облучения у растений ухудшались все морфологические показатели: высота, количество и длина корней, а также число и площадь листьев. Вместе с тем исследователи обнаружили, что умеренные дозы радиации стимулируют выработку антоцианов – пигментов, отвечающих за яркую окраску листьев. Наибольшее их содержание у обоих сортов наблюдалось при дозе в 40 Гр, что открывает возможности для целенаправленного усиления декоративных качеств растений.
На основе анализа выживаемости и скорости роста авторы исследования пришли к выводу, что оптимальный диапазон для мутагенеза бегонии королевской составляет от 60 до 80 Гр. Такая доза позволяет получить достаточное количество генетических изменений для дальнейшей селекции, сохранив при этом жизнеспособную популяцию растений. Этот метод позволяет выводить новые сорта, не прибегая к генной инженерии, что упрощает их регистрацию во многих странах.