СПОСОБ ОЦЕНКИ РАСТЕНИЙ IN VITRO К АБИОТИЧЕСКИМ ФАКТОРАМ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ Российский патент 2000 года по МПК A01H4/00 A01H1/04 

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к области биологических исследований растений методом культуры изолированных клеток, тканей и органов, и может быть использовано в селекции.

Известен способ оценки сортов в полевых опытах [1]. По этому способу сорта в течение нескольких лет изучают в разных условиях среды. Недостатком этого способа является длительность оценки.

Известен способ, в котором устанавливается связь между ростом каллусной массы in vitro и продуктивностью сорта [2]. Однако выбранный в данном способе критерий оценки не отражает реакции генотипов к неблагоприятным абиотическим факторам среды.

Задача предлагаемого способа - повышение эффективности оценки селекционного материала на устойчивость к неблагоприятным абиотическим факторам среды, в частности засухе.

Поставленная задача решается путем культивирования эксплантов на каллусогенной среде с последующей оценкой реакции клеточных систем на данной среде, причем оценку генотипов на устойчивость к неблагоприятным абиотическим факторам среды, в частности засухе, проводят по типу реакции эксплантов на каллусогенной среде; при этом генотип относится к группе с повышенной или высокой устойчивостью, если доля культур с каллусами с высокой регенерационной способностью и доля культур с растениями-регенерантами в сумме составляют больше половины оцениваемых культур данного генотипа; генотип характеризуется высокой устойчивостью, если доля культур с растениями-регенерантами составляет больше половины оцениваемых культур данного генотипа.

Пример осуществления способа
В исследования включены разные сорта ячменя с известной устойчивостью к неблагоприятным абиотическим факторам среды, в частности засухе: Омский 85, Паллидум 4046, Паллидум 4137 - засухоустойчивость средняя; Целинный 5, Медикум 4172, Медикум 4211 - засухоустойчивость повышенная; Омский 86, Медикум 4252, Нутанс 4236 - засухоустойчивость высокая.

В качестве эксплантов используют зародыши зрелых семян. Семена стерилизуют сначала в 70% этиловом спирте в течение 20 минут, затем в 0,1% растворе сулемы в течение 20 минут. Простерилизованные семена промывают 6-кратно по 10 минут стерильной водой, после чего осуществляют посадку эксплантов.

Верхние половинки зародышей в количестве 120 - 160 штук в каждом варианте (возможна оценка и с меньшим количеством материала) сажают на агаризованную питательную среду, например на модифицированную среду Гамборга В5, содержащую 2,4-Д (для культуры ячменя - 5,0 мг/л). Экспланты сажают перпендикулярно к поверхности среды срезом вниз.

Культивирование эксплантов проводят при 16-часовом фотопериоде, освещенности 1000 - 1500 лк, температуре 23-25^oC в пробирках, содержащих по 25 мл питательной среды, закрытых ватно-марлевыми пробками.

Оценку реакции эксплантов на каллусогенной среде проводят через 90 - 120 дней. Некротизированные культуры в число оцениваемых не входят.

Для оценки сортообразцов определяют индексы i₁ и i₂;
i₁ - доля культур (культуральных пробирок) с каллусами с высокой регенерационной способностью;
i₂ - доля культур (культуральных пробирок) с растениями-регенерантами.

Связь типов реакций эксплантов на каллусогенной среде с засухоустойчивостью растений представлена в таблице. Эта связь заключается в том, что генотип относится к группе с повышенной или высокой устойчивостью, если доля культур с каллусами с высокой регенерационной способностью (i₁) и доля культур с растениями-регенерантами (i₂) в сумме составляют больше половины оцениваемых культур данного генотипа, т.е. i₁ + i₂ > 0,50; генотип характеризуется высокой устойчивостью, если доля культур с растениями-регенерантами (i₂) составляет больше половины оцениваемых культур данного генотипа, т.е. i₂ > 0,50.

Биологический смысл установленной связи заключается, видимо, в следующем: фундаментальным регуляторным механизмом у растений является гормональная система; при этом функционирование самой фитогормональной системы зависит от общего состояния генотипа, т.е. определенному уровню жизнеспособности соответствует определенное состояние гормональной системы; типы реакций клеточных систем на каллусогенной среде также зависят от состояния гормональной системы и могут служить биотестом для определения этого состояния и общей (неспецифической) устойчивости организма к неблагоприятным абиотическим факторам среды, в частности засухе.

В случае использования гетерогенного материала (популяции) можно производить отбор хозяйственно-ценных форм. Для этого проводят оценку с последующим получением растений-регенерантов с повышенной или высокой устойчивостью к неблагоприятным абиотическим факторам среды. Получение растений-регенерантов осуществляют при этом согласно известным способам.

Предлагаемый способ позволяет ускорить оценку селекционного материала на устойчивость к неблагоприятным абиотическим факторам среды, в частности засухе, производить отбор хозяйственно-ценных форм и дает возможность повысить эффективность селективного процесса.

Источники информации
1. Методические указания по экологическому сортоиспытанию зерновых культур. М.: Колос, 1980.

2. Булыгина Н.Г., Еркеев М.И. Интенсивность каллусообразования у сортов гороха посевного с различными гепотипами// Культура клеток растений: Тез. докл. III Всесоюзн. конф. (21-25 мая 1979 г.). Абовян, 1979. С. 182 - 183 (прототип).

Использование: сельское хозяйство и биотехнология. Сущность изобретения: оценку растений in vitro к абиотическим факторам внешней среды осуществляют путем культивирования эксплантов на каллусогенной среде, анализа на образование каллусов с высокой регенерационной способностью и/или побегов, при этом к устойчивым относят генотипы, у которых большинство анализируемых культур содержит каллусы с высокой регенерационной способностью и/или побеги. 1 табл.

Способ оценки растений in vitro к абиотическим факторам внешней среды, включающий культивирование эксплантов на каллусогенной питательной среде, анализ ростовых процессов, отбор и регенерацию растений, отличающийся тем, что при анализе ростовых процессов определяют содержание каллусов с высокой регенерационной способностью и побегов в общем объеме культур и к устойчивым относят генотипы, у которых большинство анализируемых культур содержат каллусы с высокой регенерационной способностью и/или побеги.