СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПЫЛЬЦЫ КУКУРУЗЫ Российский патент 1995 года по МПК A01H1/04 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам воздействия на репродуктивные органы, и может быть использовано в генетико-селекционном процессе.

Известны способы обработки пыльцы кукурузы с целью повышения ее жизнеспособности, в частности гамма-лучами [1] лазерным светом различных длин волн [2]
К недостаткам указанных выше способов относятся следующие: губительное действие мутагенных факторов на оплодотворяющую способность пыльцы; необходимость специальных средств защиты, так как перечисленные факторы и в особенности гамма-излучение представляют опасность для здоровья человека.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ повышения жизнеспособности пыльцы кукурузы лазерным светом длиной волны 337,1 нм [3]
Данный способ обработки пыльцы кукурузы обладает следующими недостатками: низкая эффективность лазерного воздействия на жизнеспособность пыльцы, короткий интервал изученных экспозиций и довольно высокая стоимость лазерного оборудования.

Целью изобретения является повышение жизнеспособности пыльцы кукурузы.

Это достигается тем, что облучение пыльцы осуществляют непосредственно в пыльниках метелки электромагнитным излучением (ЭМИ) миллиметрового диапазона с длиной волны (Л) 5,0 и 8,0 мм, плотностью потока мощности (ППМ) 7,5-15 и 100-200 мкВт/см², длительностью облучения 5-15 мин.

Объектом исследований служила пыльца самоопыленных линий кукурузы Л-346, Л-502 и гибрида Пионер 3978 МВ на их основе.

Облучение проводили на специальной ЭМИ установке миллиметрового диапазона. Изучались следующие режимы облучения пыльцы: а) длина волны (Л) 5,0 мм при плотности потока мощности (ППМ) 7,5-15 и 100-200 мкВт/см²;
б) длина волны (Л) 8,0 мм при плотности потока мощности 7,5-15 и 100-200 мкВт/см².

Облучение проводилось по экспозициям 3, 5, 10, 15, 30 и 60 мин.

С полевого опыта срезанные цветущие метелки кукурузы с частью стебля помещались в сосуде с водой и привозились в лабораторию. Метелки брали в утренние часы (7-9 ч) до раскрытия пыльников. На каждом варианте облучения брали по десять цветущих метелок, которые помещали в пластмассовые сосуды. Пыльца облучалась непосредственно в пыльниках метелки, затем после облучения метелки встряхивали и собранную пыльцу использовали для определения ее жизнеспособности. Контролем служила пыльца необлученных метелок. Одновременно облучали пыльцу лазерным светом длиной волны 337,1 нм (прототип). Жизнеспособность пыльцы определяли путем ее проращивания на искусственной питательной среде во влажной камере (метод Д.А.Транковского).

В 100 мл готового раствора питательной среды было растворено 1 г агар-агара и 17 г сахарозы (Паушева, 1980). На чистое покровное стекло наносили каплю горячей искусственной среды и сверху быстро сеяли пыльцу с помощью пинцета или кисточки. Для хорошего прорастания пыльцы добивались равномерности ее посева.

В качестве влажных камер использовали чашки Петри с увлажненной фильтровальной бумагой. Чашки переносили в термостат с температурой 24-26^оС. Для определения жизнеспособности пыльцы проводили подсчеты через 3 ч с помощью счетчика лабораторного СЛ-1. Процент жизнеспособной пыльцы устанавливали по числу проросших пыльцевых зерен. Пыльцевые трубки должны иметь длину не меньше диаметра пыльцевых зерен. Подсчеты проросших пыльцевых зерен велись в пяти полях зрения в трехкратной повторности. По каждому варианту облучения было проанализировано не менее 500 пыльцевых зерен. Полученные результаты были обработаны с помощью метода однофакторного дисперсионного анализа (Доспехов, 1985).

П р и м е р 1. Был изучен следующий режим облучения пыльцы кукурузы: длина волны (Л) 5 мм; плотность потока мощности (ППМ) 7,5-15 мкВт/см²; длительность облучения 3, 5, 10, 15, 30 и 60 мин.

Результаты исследований приведены в табл. 1.

На основании приведенных данных следует отметить, что изученный режим облучения вызывает как стимулирующий, так и угнетающий эффекты по всем трем генотипам. Так, для самой короткой экспозиции 3 мин жизнеспособность пыльцы находится на уровне контроля, то есть она не вызывает каких-либо эффектов. И только при экспозиции 5 мин наблюдается достоверное повышение уровня жизнеспособности пыльцы по всем изученным генотипам. Этот положительный эффект отмечается и при экспозициях 10 и 15 мин, причем с 5 до 15 мин его уровень возрастает. Изученный режим облучения оказался наиболее благоприятным для пыльцы отцовской линии Л-502, где уровень ее жизнеспособности увеличился в 1,5 раза (15 мин) по сравнению с контролем, а по линии Л-346 и гибрида Пионер 3978 МВ лишь в 1,2 раза.

Дальнейшее увеличение длительности облучения до 30 мин приводит к угнетению только жизнеспособности пыльцы линии Л-346, а по остальным двум генотипам она находится в пределах контрольного уровня. Самая длительная экспозиция 60 мин вызывает существенное снижение жизнеспособности пыльцы всех генотипов до 60% от контроля.

Изучение жизнеспособности пыльцы, облученной лазерным светом длиной волны 337,1 нм (прототип) в течение 10 мин, выявило угнетающее действие этого фактора.

П р и м е р 2. Был изучен следующий режим облучения пыльцы кукурузы: длина волны (Л) 5 мм; плотность потока мощности (ППМ) 100-200 мкВт/см²; длительность облучения 3, 5, 10, 15, 30 и 60 мин. Результаты исследований представлены в табл. 2.

Анализ полученных результатов исследований показал (табл. 2), что при более высокой мощности (до 100-200 мкВт/см²) эта длина волны (Л 5 мм) также вызывает как стимуляционный, так и угнетающий эффекты. Самая короткая экспозиция 3 мин не приводит к изменению уровня жизнеспособности пыльцы, который находится в пределах контрольного у всех трех генотипов. И только с пятиминутной экспозиции наблюдается достоверное увеличение количества проросших пыльцевых зерен от 111,1% (Л-346) до 121,9% (Пионер 3978 МВ). Дальнейшее увеличение длительности облучения до 10 мин способствует усилению эффекта стимуляции, где жизнеспособность пыльцы в 1,2-1,3 раза выше по сравнению с контролем. При пятнадцатиминутной экспозиции жизнеспособность пыльцы достигает максимального уровня до линии Л-502 (134,9%) и гибрида Пионер 3978 МВ (146,3%) и остается на уровне экспозиции 10 мин для линии Л-346 (122,2%).

Существенное снижение количества проросшей пыльцы наблюдается при дальнейшем увеличении длительности облучения до 30 и 60 мин. Это относится прежде всего к пыльце гибрида, жизнеспособность которой составила к 60 мин 5,6% от контроля. По линии Л-346 экспозиция 60 мин способствовала прорастанию лишь 1/5 части (22,2%) пыльцевых зерен, а по линии Л-502 самая длительная экспозиция вызывает полулетальный эффект, то есть проросла только половина (52,2%) пыльцевых зерен по сравнению с контролем.

Таким образом, установлено, что достоверный эффект стимуляции наблюдается при изученном режиме облучения только для экспозиций, находящихся в пределах 5-15 мин, где отмечен наивысший уровень стимуляции.

П р и м е р 3. Был изучен следующий режим облучения пыльцы линий кукурузы Л-346 и Л-502, а также гибрида Пионер 3978 МВ; длина волны (Л) 8 мм; плотность потока мощности (ППМ) 7,5-15 мкВт/см²; длительность облучения 3, 5, 10, 15, 30 и 60 мин. Полученные результаты исследований приведены в табл. 3.

Анализ полученных результатов исследований показывает, что из всех изученных экспозиций облучения только экспозиции в пределах 5-10 мин вызывают достоверный стимуляционный эффект по всем трем генотипам. Так, для пыльцы линии Л-346 ее жизнеспособность варьировала в пределах от 22,9 (15 мин) до 24,0 (10 мин) при контроле 20,3 На этом же примерно уровне находится и жизнеспособность пыльцы линии Л-502, которая на 2,6 (15 мин) 4,7% (5 мин) выше контроля (27,2%).

Очень эффективным оказался данный режим облучения для пыльцы гибрида, от действия которого количество проросшей пыльцы увеличилось в 1,2 раза (5 мин) 1,5 раза (10 мин) по сравнению с контролем.

Более длительная экспозиция 30 мин способствует существенному снижению прорастаемости пыльцы по всем трем генотипам менее у линии Л-346 и сильнее у гибрида Пионер 3978 МВ. И, наконец, самая длительная экспозиция 60 мин приводит к гибели пыльцы (летальный эффект) всех изученных генотипов.

П р и м е р 4. Был изучен следующий режим облучения пыльцы линий кукурузы Л-346 и Л-502, а также гибрида Пионер 3978 МВ: длина волны (Л) 8 мм, плотность потока мощности (ППМ)-100-200 мкВт/см², длительность облучения 3, 5, 10, 15, 30 и 60 мин.

Полученные результаты исследований представлены в табл. 4.

Анализ результатов исследований показал, что для этого режима облучения также характерно проявление как стимуляционного, так и угнетающего эффектов, причем эффект стимуляции был вызван лишь экспозициями 5, 10 и 15 мин по всем трем генотипам.

Для пыльцы линии Л-346 достоверное превышение контрольного уровня варьировало в пределах от 2,0 (5 мин) до 2,7% (10 мин) при контроле 13,8% С увеличением длительности облучения до 30 мин наблюдается уже снижение прорастаемости пыльцы, а к 60 мин проросла лишь 1/5 часть пыльцевых зерен от уровня контроля.

Для линии Л-502 превышение прорастаемости пыльцевых зерен над контролем (15,1%) находится на одном уровне достоверности и составляет от 1,3 (10 мин) до 2,0% (5 мин). Полученный эффект вызывается при более длительной экспозиции облучения 30 мин, от действия которой проросла лишь половина пыльцевых зерен. Как и по линии Л-346, экспозиция 60 мин способствует угнетению жизнеспособности пыльцы Л-502, уровень которой снизился в 5 раз по отношению к контролю.

Более эффективным оказался данный режим облучения для пыльцы гибрида Пионер 3978 МВ, где отмечается более высокий эффект стимуляции по сравнению с линиями кукурузы. Так, пределы варьирования достоверного превышения жизнеспособности пыльцы составили от 2,9 (15 мин) до 4,5% (10 мин) при контроле 19,0% Почти в два раза снизилась прорастаемость пыльцы от действия экспозиции 30 мин. а при самой длительной экспозиции 60 мин проросла лишь 1/3 часть пыльцевых зерен.

Таким образом, анализ полученных результатов показал, что по всем изученным режимам облучения пыльцы кукурузы (табл. 1-4), независимо от изучаемых генотипов, стимулирующим эффектом обладали лишь экспозиции в пределах 5-15 мин, от действия которых отмечалось достоверное превышение контрольного уровня жизнеспособности пыльцы. Самая короткая по длительности экспозиция 3 мин не приводит к изменению прорастаемости пыльцы по отношению к контролю. Более длительные экспозиции 30 и 60 мин существенно угнетают рост пыльцевых трубок и вызывают от полулетального эффекта до полной гибели пыльцы.

Предложенный способ облучения пыльцы кукурузы ЭМИ миллиметрового диапазона обеспечивает повышение жизнеспособности пыльцы кукурузы; повышение оплодотворяющей способности пыльцы кукурузы; увеличение потенциальной продуктивности исходных самоопыленных линий кукурузы, а также и гибрида на их основе.

Использование: биотехнология, сельское хозяйство, селекционно-генетические исследования, растениеводство. Сущность изобретения: пыльцу кукуркзы обрабатывают непосредственно в пыльниках метелки электромагнитным излучением миллиметрового диапазона определенных параметров. 4 табл.

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПЫЛЬЦЫ КУКУРУЗЫ, включающий низкоэнергетическое воздействие, отличающийся тем, что указанное воздействие осуществляют путем непосредственного облучения пыльцы в пыльниках метелки электромагнитным излучением миллиметрового диапазона с длиной волны 5,0 и 8,0 мм, плотностью потока мощности 7,5 15,0 и 100 200 мкВт/см², длительностью 5 15 мин.