СПОСОБ ОТБОРА РАСТЕНИЙ КОНОПЛИ ПО СОДЕРЖАНИЮ В НИХ КАННАБИНОИДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ Российский патент 2008 года по МПК A01H1/04 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при выращивании конопли.

Известен способ отбора растений конопли по содержанию в них каннабиноидных соединений, включающий анализ органов растений (Авторское свидетельство СССР №784838, кл. А01Н 1/4, 1979) [1]. Однако данный известный способ трудоемок. Известен способ отбора растений конопли по содержанию в них каннабиноидных соединений, включающий анализ органов растений (Авторское свидетельство СССР №1380687, кл. А01Н 1/4, 1988) [2]. Однако данный известный способ очень сложен, требует значительных затрат труда, времени и материальных средств.

Техническим результатом, достигаемым при реализации настоящего изобретения, является упрощение и ускорение процесса отбора, снижение трудозатрат и затрат материальных средств.

Достигается это тем, что в способе отбора растений конопли по содержанию в них каннабиноидных соединений, включающем анализ признаков органов растений и отбор по этим признакам, отличающемся тем, что анализируют вегетативные органы растений путем их визуального осмотра, определяют признак интенсивности их антоциановой окраски и в качестве растений с минимальным содержанием каннабиноидных соединений отбирают растения с максимально интенсивной окраской вегетативных органов.

Рекомендуется в качестве селекционной элиты отбирать растения с красной или темно-красной окраской их вегетативных органов.

Для определения признака интенсивности окраски вегетативных органов используют эталоны окраски.

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие изобретение.

Пример 1. В 1999-2005 годах в селекционном питомнике однодомной желтостебельной конопли, пространственно изолированном от других посевов, изучали влияние многократного методического отбора на частоту появления особей с антоциановой окраской вегетативных органов. Высокий агрофон на данном участке создавали внесением под предпосевную обработку почвы минеральных удобрений из расчета N₁₂₀P₉₀K₉₀ кг/га действующего вещества. Посев семян - ручной, под маркер, площадь питания растений - 5×45 см. Для уничтожения сорняков, а также улучшения водно-воздушного режима почвы проводили рыхление междурядий: первый раз на глубину 5-6 см в период 1-2 пар листьев; второй - на глубину 7-8 см при появлении 3-х пар листьев; третий - через 5-7 дней на глубину 5 см. Проводили также тщательную восьмикратную видовую прополку от зеленостебельных растений и от растений обычной поскони: первую - в фазе начала бутонизации, каждую последующую - через 4-5 дней после предыдущей. Структурный анализ селекционной элиты по признаку «антоциановая окраска вегетативных органов» выполняли в период созревания 75% семян в соцветиях большинства растений.

Результаты исследований приведены в таблице 1. На фиг.1 показаны фенотипические классы однодомных желтостебельных растений конопли по признаку «антоциановая окраска стеблей».

Впервые в практике отечественного коноплеводства зафиксирован факт, что в естественных условиях в популяциях однодомных сортов желтостебельной конопли могут появляться растения с разной интенсивностью антоциановой окраски на вегетативных органах с частотой до 1,7%. И этот признак, как любой другой жизненно важный, в процессе отбора может приобрести положительное, нужное для селекционера, значение: в наших экспериментах, например, в результате непрерывного шестикратного отбора доля растений с антоциановой окраской увеличилась в 48 раз.

Пример 2. В 2003-2005 годах провели вегетационные опыты по установлению генетико-селекционных особенностей растений с антоциановой окраской вегетативных органов. С этой целью выделили четыре типа растений по интенсивности антоциановой окраски:

- с темно-красной окраской;

- с красной окраской;

- со светло-красной окраской;

- с бледно-красной окраской.

Ген, контролирующий антоциановую окраску, обозначили символом R (естественно, отсутствие антоциановой окраски - r).

Для вегетационных опытов использовали пахотный слой почвы. Опыты закладывали в металлических сосудах высотой 22 см и диаметром 20 см, которые предварительно взвешивали с точностью до 10 г. Для нормального роста и развития растений вносили удобрения из расчета N₂₀₀P₁₀₀K₁₅₀ мг на 1 кг сухой почвы. В каждый сосуд высевали по 10 семян, повторность - пятикратная. Полив проводили по массе сосуда, исходя из оптимальной для конопли влажности - 70% от полной полевой влагоемкости. Процесс опыления в пределах семьи в одном сосуде контролировали с помощью пергаментных изоляторов (длина 216 см, ширина 24 см), которыми накрывали растения вместе с сосудом перед началом цветения. Верхний конец изоляторов привязывали шпагатом к туго натянутой проволоке в верхней части вегетационного домика. Такой изолятор при необходимости легко приподнимался и снимался.

Результаты исследований приведены в таблицах 2 и 3. На фиг.2-5 показано хромосомное объяснение наследования антоциановой окраски у однодомной желтостебельной конопли при инбридинге растений с разным цветом вегетативных органов.

Экспериментальные данные позволяют констатировать, что антоциановая окраска на растениях конопли является аллеломорфным признаком и зависит от двух пар генов - усилителей окраски. При наличии четырех генов вегетативные органы приобретают наиболее густой тон окраски, при трех генах-усилителях окраска становится немного светлее, при двух - еще светлее, при одном - наиболее светлая.

По фенотипу в инбредной популяции расщепление происходит в следующих соотношениях: 1 растение темно-красной окраски, 4 - красной, 6 - светло-красной, 4 - бледно-красной и 1 растение без антоциановой окраски, то есть получается типичный биномиальный ряд.

Таким образом, при размножении растений с антоциановой окраской путем инбридинга в потомстве получаются все переходы от темно-красных к соломенно-желтым. Отношение всех окрашенных к соломенно-желтым (без антоциановой окраски) 15:1. Поскольку вероятность (Р) значительно выше табличного значения χ квадрат (0,05), то имеющиеся некоторые отклонения следует рассматривать как случайные.

Пример 3. В 1999-2005 годах на материале, отобранном в селекционном питомнике, установили степень изменчивости содержания тетрагидроканнабинола (ТГК) в растениях в зависимости от интенсивности антоциановой окраски вегетативных органов и вычислили коэффициент корреляции между признаками «антоциановая окраска вегетативных органов» и «содержание ТГК в растениях», а также, учитывая выявленные закономерности, начали селекционный процесс по созданию первого в мировой практике безгашишного сорта однодомной конопли среднерусского типа с антоциановой окраской вегетативных органов.

Для анализа содержания тетрагидроканнабинола (ТГК) образцы отбирали в период созревания 75% семян в соцветиях. Содержание ТГК определяли на хроматографе «Кристалл 2000 М» с программированием температуры. Разделение каннабиноидов проводили на капиллярной колонке. Пики идентифицировали по времени удерживания. Содержание рассчитывали по методу внутреннего стандарта. В качестве внутреннего стандарта использовали метилстеарит.

Фенотипическую корреляцию между изучаемыми признаками рассчитывали по П.Ф.Рокицкому (1973).

Результаты исследований представлены в таблицах 4-6.

Табличный материал показывает, что чем больше доминантных аллелей полигенов содержится в генотипе, тем ниже содержание ТГК в растениях. Следовательно, для селекционной практики наибольший интерес будут представлять растения с темно-красной и красной окраской вегетативных органов. Это хорошо подтверждается результатами расчетов корреляционной зависимости между признаками «антоциановая окраска вегетативных органов» и «содержание ТГК в растениях»: чем интенсивнее антоциановая окраска растений, тем ниже содержание в них вредных наркотических веществ (=-0,66-0,98).

Следовательно, признак «антоциановая окраска вегетативных органов» вполне может служить основой для диагностики и отбора растений без психотомиметически активных каннабиноидных соединений. В отобранном новым способом селекционном материале, в сравнении с известным, содержание тетрагидроканнабинола (ТГК) оказалось в 28 раз ниже.

Таким образом, способ согласно изобретению позволяет упростить процесс отбора, сократить затраты труда, времени и материальных средств, в конечном итоге, создать совершенно новую, ранее не известную в мировой практике, форму конопли с нокаутированными генами синтеза тетрагидроканнабинола.

Таблица 1
Влияние методического отбора на частоту появления особей с антоциановой окраской вегетативных органов в популяции однодомной желтостебельной конопли (селекционный питомник)ГодВсего растенииВ том числеОбщая численность растений с антоциановой окраской, %С антоциановой окраскойБез антоциановой окраскисильнойсреднейслабойшт%шт%шт%шт%1999134040.350.4131.0131898.31.72000162490.6110.7211.3158397.42.620011701201.2241.4301.8162795.64.420021963532.7572.9884.5176589.910.1200320081226.11959.720110.0149074.225.82004207228413.738518.643721.196646,653.42005210056326.857327.357927.638518.381.7

Таблица 2
Соотношение растений с антоциановой окраской в инбредных потомствах (в среднем за 2003-2005 годы)Тип растения по интенсивности антоциановой окраскиВсего растенийВ том числе окрашенных, %Х² при 15:1Темно-красная15099,2434,50Красная14998,7632,12Светло-красная14993,2029,63Бледно-красная15074,3227,15

Таблица 3
Генетическая характеристика растений однодомной желтостебельной конопли антоциановой окраской вегетативных органов (селекционный питомник, 2003-2005 годы)№ п.п.Генетические классыФенотипические классыГенная формулаЧисло доминантных аллелейОкраска вегетативных органовЧисло растенийЧастота1R₁R₁R₂R₂4Темно-красная15212R₁R₁R₂r₂3Красная65143R₁r₁R₂R₂3Красная  4R₁r₁R₂r₂2Светло-красная99965R₁R₁r₂r₂2Светло-красная  6r₁r₁R₂R₂2Светло-красная  7R₁r₁r₂r₂1Бледно-красная67548r₁r₁R₂r₂1Бледно-красная  9r₁r₁r₂R₂0Без антоциановой окраски1701   Итого:2647 

Таблица 4
Степень изменчивости содержания тетрагидроканнабинола (ТГК) в желтостебельных растениях однодомной конопли с различной интенсивностью окраски вегетативных органов (селекционный питомник, 2003-2005 гг.)Окраска вегетативных органовЕд. изм.Содержание ТГК, %До 0,020,021-0,0240,025-0,0280,029-0,0320,033-0,0360,036-0,040Свыше 0,041Темно-краснаяшт5043----Краснаяшт36618023---Светло-краснаяшт259130201215120Бледно-краснаяшт1011110201052440Всего: 12130423632267560

Таблица 5
Коэффициент корреляции между признаками «антоциановая окраска вегетативных органов» и «содержание ТГК в растениях» у однодомной желтостебельной коноплиГодОкраска вегетативных органовТемно-краснаяКраснаяСветло-краснаяБледно-красная1999-0,66+0,02-0,63+0,02-0,60+0,01-0,59+0,012000-0,74+0,03-0,07+0,03-0,65+0,03-0,60+0,012001-0,98+0,07-0,98+0,14-0,96+0,12-0,94+0,182002-0,86+0,07-0,84+0,06-0,81+0,07-0,81+0,122003-0,80+0,07-0,76+0,03-0,74+0,03-0,70+0,032004-0,88+0,07-0,84+0,06-0,81+0,06-0,78+0,032005-0,91+0,07-0,87+0,030,83+0,06-0,80+0,06

Таблица 6
Характеристика перспективной селекционной элиты по содержанию тетрагидроканнабинола (ТГК) в растенияхПорядковый номерИзвестный способ (прототип)Новый способ10.0030.000120.0080.000330.0080.000340.0160.000550.0160.000560.0200.000770.0200.000780.0200.000790.0200.0007100.0200.0007110.0200.0007120.0200.0007130.0200.0007140.0200.0007150.0200.0007160.0200.0007170.0200.0007180.0200.0007190.0200.0007200.0220.0007210.0220.0007220.0220.0007230.0220.0007240.0220.0007250.0220.0009260.0280.0009270.0280.0009280.0280.0009290.0300.0010300.0300.0010X0.0200.0007

Изобретение предназначено для использования в сельском хозяйстве. Отбор растений на содержание каннабиноидных соединений проводят по антоциановой окраске вегетативных органов. Установлено, что чем интенсивнее антоциановая окраска растений, тем ниже содержание в них каннабиноидных соединений. Поэтому в качестве селекционной элиты используют растения только с темно-красной и красной окраской вегетативных органов. Это позволяет упростить процесс отбора, существенно сократить затраты труда, времени и материальных средств. 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 6 табл.

1. Способ отбора растений конопли по содержанию в них каннабиноидных соединений, включающий анализ признаков органов растений и отбор по этим признакам, отличающийся тем, что анализируют вегетативные органы растений путем их визуального осмотра, определяют признак интенсивности их антоциановой окраски и в качестве растений с минимальным содержанием каннабиноидных соединений отбирают растения с максимально интенсивной окраской вегетативных органов.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве селекционной элиты отбирают растения с красной или темно-красной окраской их вегетативных органов.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что для определения признака интенсивности окраски вегетативных органов используют эталоны окраски.