Использование мужской стерильности и восстановителей фертильности пыльцы может устранить потребность в значительной части работ по удалению метелок, необходимой в настоящее время для производства семян гибридной кукурузы.
Паттерсон предложил детализированные методы использования генной мужской стерильности в производстве семян гибридной кукурузы.
Конверсия в гибридные линии. 1. До передачи для промышленного использования инбредных линий, используемых в качестве материнских форм в производстве гибридной кукурузы, следует в ходе отдельной программы передать им ген мужской стерильности и реципрокную транслокацию, которая будет использована в сочетании с ним в специальной комбинации дупликационных нехваток. Инбредные линии, предназначенные к использованию только в качестве отцовских форм на производственных полях, могут использоваться в их современных стандартных формах и не требуют конверсии для переноса генов мужской стерильности или реципрокных транслокаций.
2. Инбредные линии можно превращать в несущие ген мужской стерильности стандартными методами, которые применяются для включения рецессивного гена в инбредную линию. Превращенную (конвертированную) линию можно сохранять путем опыления сибсов: ms/msXms/+.
3. В ходе отдельной одновременно проводимой программы реципрокную транслокацию передают тем же самым инбредным линиям. У кукурузы реципрокные транслокации полностью передаются через пыльцу, а поэтому их можно перенести в любую цитоплазму. Растения, гетерозиготные по реципрокной транслокации (о чем свидетельствует частичная стерильность пыльцы), следует использовать преимущественно в качестве отцовских форм в каждом поколении конверсии в инбредные линии. В результате этой процедуры можно ожидать, что одна половина растений в каждом поколении окажется гетерозиготной по транслокации (и обнаружит частичную стерильность пыльцы), а другая будет содержать только нормальные хромосомы (о чем свидетельствует образование внешне совершенно нормальной пыльцы). Поэтому в такой конверсионной программе с реципрокной транслокацией можно обращаться так, как если бы она представляла собой доминантный ген частичной стерильности пыльцы. В конце конверсии потомства состоят из равных количеств растений, содержащих нормальные хромосомы, и растений, гетерозиготных по реципрокной транслокации. При последующем сохранении материала лучше всего продолжать процедуры, применявшиеся в процессе конверсии линий. Выделение чистых (гомозиготных) транслокационных линий не представляет особых преимуществ, и очень непросто подтвердить такие линии в случае реципрокных транслокаций, при которых проявляется передача через яйцеклетку хромосомного комплемента с дупликационными нехватками.
Методика работ на элитных полях. 1. Растения из семян, получаемых в результате самоопыления растений инбредных линий, превращенных в носителей дупликационных нехваток, +/ms (или +/ms/ms), можно выращивать на изолированных участках для использования в качестве отцовских форм для опыления рядков полностью стерильных материнских растений. Эти рядки опылителей будут содержать и фертильные мужские растения (до половины общего числа), и растения с мужской стерильностью; мужские фертильные растения обладают родительским генотипом, и завязавшиеся на них семена служат для сохранения линии. Первоначальным источником полностью стерильных рядков материнских растений могут быть семена сибсов, завязавшиеся на растениях с мужской стерильностью в семье типа рядков опылителей. В дальнейшем семена для посева рядков материнских растений будут получаться на рядках таких женских растений; этот улучшенный источник стерильных растений исключает необходимость сохранять отдельно инбредные линии, превращенные в линии с мужской стерильностью в процессе конверсии.
2. Производство семенного материала для посева рядков материнских растений с мужской стерильностью. Если растения материнских и отцовских рядков представляют семенной материал, выведенный на фоне одной и той же инбредной линии, то семена, образовавшиеся на рядках, материнских растений, можно использовать для посева рядков растений инбредной линии с мужской стерильностью на полях элиты и производственных полях. Если рядки материнских растений представлены линией, происшедшей от инбредной линии А, а растения отцовского рядка от инбредной линии В, семена, образовавшиеся на материнских рядках, будут представлять гибрид с мужской стерильностью, пригодный для использования в качестве простого гибрида, высеваемого как материнская форма на производственных полях.
Методика работ на производственных полях. Стандартные инбредные линии, так как они содержат нормальные аллели генов мужской стерильности, являются естественными восстановителями генной мужской стерильности. Поэтому их можно без изменений использовать в рядках отцовских форм на производственных полях. Стандартный гибрид для использования в качестве отцовской формы на производственных посевах можно получить путем удаления метелок на одной из родительских инбредных линий. В противном случае вариант с цитоплазматической мужской стерильностью одной инбредной линии можно опылить вариантом другой линии, обладающей способностью восстановления фертильности; полученный гибрид будет обладать мужской фертильностью и явится естественным восстановителем генной мужской стерильности.
Имеющиеся конвертированные линии. В помощь селекционерам кукурузы Паттерсон провел конверсию выбранных генов мужской стерильности и реципрокных транслокаций в инбредные линии А632, В14А, N28, Oh43, R177 и R802A. Эти линии были выбраны потому, что они используются в настоящее время и будут использоваться в дальнейшем в качестве материнских форм на промышленных посевах гибридной кукурузы в северо-центральной зоне Соединенных Штатов.