СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ПОПУЛЯЦИИ КОНОПЛИ Российский патент 2008 года по МПК A01H1/04 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к процессу семеноводства безнаркотических сортов однодомной конопли.

Известен способ определения генетической структуры популяции конопли, включающий контролирование признака окраски у растений популяции и обозначение генотипа растения по этому признаку (Ситник В.П. Мутация желтостебельности как исходный материал для селекции конопли / Автореф. дис. на соиск. ученой степени кандидата с.-х. наук. - Киев, 1979. - С.4-8) [1].

Данным известным способом в качестве контролируемого признака определяют окраску стебля растения.

Однако данный известный способ трудоемок. Он предусматривает необходимость осмотра каждого растения, окраска стебля которого может быть искажена из-за погодных условий и несоблюдения обязательных агротехнических приемов, что снижает достоверность способа. Кроме того, способ неудобен сезонной зависимостью: необходимостью проведения осмотра всех растений популяции в короткий срок.

Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является упрощение способа, повышение его достоверности, отсутствие сезонной зависимости.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения генетической структуры популяции конопли, включающем контролирование признака окраски у растений популяции и обозначение генотипа растения по этому признаку, в качестве контролируемого признака определяют окраску масла семян растений, различают зеленую, соломенно-желтую, зелено-желтую, желтую и светло-желтую окраску масла и растения, масло семян которых имеет зеленую или соломенно-желтую окраску, относят к гомогенным, типичным для сорта, а растения, масло семян которых имеет зелено-желтую, желтую или светло-желтую окраску - к гетерогенным, нечистосортным.

Целесообразно оценивать окраску масла, извлеченного холодным прессованием семян.

Для оценки окраски масла можно использовать эталоны окраски.

Собственные исследования показали, что окраска масла семян растений конопли, независимо от сорта, различная у гомогенных и гетерогенных растений. Эту впервые выявленную закономерность удобно использовать при определении генетической структуры популяции конопли. При этом такие определения можно проводить в любое время года, что снижает сезонную зависимость способа.

Ниже приведены примеры реализации способа.

Пример 1. В 1996-1999 гг. проводили опыты по изучению характера формирования окраски масла в сортопопуляциях при парных ксеногамных скрещиваниях зеленостебельных и желтостебельных растений в разных числовых соотношениях. В качестве исходного материала использовали растения желтостебельной конопли сорта Ингреда и зеленостебельной сорта Диана. Контролируемые парные скрещивания осуществляли в полевых условиях на пространственно-изолированных участках размером 9 кв.м согласно нижеследующей схемы:

Номер вариантаЧисловое соотношение растенийЗеленостебельныхЖелтостебельных1100028515330704158550100

Посев семян выполняли вручную под маркер, площадь питания растений 5×45 см. На всех участках высокий агрофон создавали внесением в почву минеральных удобрений из расчета N₁₂₀P₉₀К₉₀ кг/га действующего вещества. 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. На всех участках проводили также тщательную 8-кратную видовую прополку от растений обычной поскони: первую - в фазе начала бутонизации, каждую последующую - через 4-5 дней после предыдущей. Уборку производили в период созревания 75% семян в соцветиях.

В 1997-2000 гг. выращенный в предыдущие годы семенной материал высевали в оценочном питомнике. Площадь каждой делянки составляла 3,38 м², повторность 4-кратная, норма высева семян - 0,6 млн. шт. семян на 1 га. Масло для исследований извлекали из кондиционных по посевным качествам семян холодным прессованием на лабораторном гидравлическом прессе КЭФ при давлении 100 кг/с·м².

Результаты исследований приведены в таблицах 1-2. На фиг.1-4 показана степень выраженности окраски масла у гомо- и гетерозиготных по данному признаку аллельных генов растений конопли. На фиг.5-9 изображена схема наследования окраски масла в сортопопуляциях конопли с различным соотношением зелено- и желтостебельных растений.

Эксперименты показали, что в мономорфной популяции, в которой свободное переопыление происходит только между зеленостебельными формами, все потомство характеризуется зеленой окраской как стеблей, так и масла. Аналогично, когда ксеногамное опыление осуществляется между типичными для данного сорта особями, все потомство отличается соломенно-желтой окраской растений и масла. Следовательно, в данном случае имеет место монофакторный тип наследования. Результаты испытания диморфных популяций в оценочном питомнике привели к выводу, что окраска масла у конопли контролируется ядерными генами, при этом контроль зеленой окраски осуществляется одним доминантным геном, а соломенно-желтой окраски - одним рецессивным геном. В соответствии с этим приняли следующее обозначение генотипов растений: H₁ ⁰ H₁ ⁰ H₂ ⁰ Н₂ ⁰ - для зеленой окраски масла, так как в генотипе имеются две аллельные пары доминантных полимерных генов в гомозиготном состоянии (Н⁰ - от английского слова Hempseed oil); h₁ ⁰ h₁ ⁰ h₂ ⁰ h₂ ⁰ - для соломенно-желтой окраски масла, обуславливаемой рецессивной дигомозиготной по вышеуказанным генам. В зависимости от числа аллелей H₁ ⁰ и H₂ ⁰ в сортопопуляциях могут появиться особи с градацией окраски масла от зеленой до соломенно-желтой: H₁ ⁰ H₁ ⁰ H₁ ⁰ H₂ ⁰ - зеленой; H₁ ⁰ H₁ ⁰ H₂ ⁰ H₂ ⁰ h₂ ⁰ и H₁ ⁰ h₁ ⁰ H₂ ⁰ H₂ ⁰ - зелено-желтой; H₁ ⁰ Н₁ ⁰ h₂ ⁰ h₂ ⁰, Н₁ ⁰ h₁ ⁰ Н₂ ⁰ h₂ ⁰ и h₁ ⁰ h₁ ⁰ Н₂ ⁰ Н₂ ⁰ - желтой; и h₁ ⁰ h₁ ⁰ H₂ ⁰ h₂ ⁰ и H₁ ⁰ h₁ ⁰ h₂ ⁰ h₂ ⁰ - светло-желтой; h₁ ⁰ h₁ ⁰ h₂ ⁰ h₂ ⁰ - соломенно-желтой. Таким образом, проявление признака «окраска масла» зависит от числа аллельных генов в генотипе - степень проявления признака увеличивается с увеличением числа доминантных аллелей гена Н⁰: h₁ ⁰ h₁ ⁰ h₂ ⁰ h₂ ⁰ < (Н₁ ⁰ h₁ ⁰ h₂ ⁰ h₂ ⁰, h₁ ⁰ h₁ ⁰ Н₂ ⁰ h₂ ⁰) < (Н₁ ⁰ Н₁ ⁰ h₂ ⁰ h₂ ⁰, H₁ ⁰ h₁ ⁰ H₂ ⁰ h₂ ⁰, h₁ ⁰ h₁ ⁰ Н₂ ⁰ Н₂ ⁰) < (Н₁ ⁰ Н₁ ⁰ Н₂ ⁰ h₂ ⁰, Н₁ ⁰ h₁ ⁰ Н₂ ⁰ Н₂ ⁰) < Н₁ ⁰ Н₁ ⁰ Н₂ ⁰ Н₂ ⁰. Следовательно, при определении гетерогенности популяций конопли по окраске масла сорта с зеленой и соломенно-желтой окраской следует отнести к гомогенным и типичным, а с зелено-желтой, желтой и светло-желтой окраской масла - к гетерогенным и нечистосортным.

Пример 2. В 2000-2002 гг. проводили эксперименты по изучению влияния размера пространственной изоляции между посевами однодомных зелено- и желтостебельных сортов конопли на окраску масла в их потомствах. Исходным материалом служили растения зеленостебельного сорта Диана и желтостебельного сорта Ингреда. Опытные участки площадью 9 кв.м размещали на удалении 250-500-1000-1500-2000-2500-3000 м друг от друга. Посев семян - ручной под маркер, площадь питания растений 5×45 см. На всех участках высокий агрофон создавали внесением в почву минеральных удобрений из расчета N₁₂₀P₉₀К₉₀ кг/га действующего вещества. 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. На всех участках проводили также тщательную 8-кратную видовую прополку от растений обычной поскони: первую - в фазе начала бутонизации, каждую последующую - через 4-5 дней после предыдущей. Уборку проводили в период созревания 75% семян в соцветиях.

В 2001-2003 гг. выращенный в предыдущие годы семенной материал испытывали в оценочном питомнике. Площадь каждой делянки - 3,38 м², повторность - 4-кратная, норма высева семян - 0,6 млн. шт. семян на 1 га. Масло для исследований извлекали из кондиционных по посевным качествам семян холодным прессованием на лабораторном гидравлическом прессе КЭФ при давлении 100 кг/см².

Результаты исследований приведены в таблице 3. Анализ табличного материала указывает, что нарушение пространственной изоляции между посевами зеленостебельных и желтостебельных сортов конопли является фактором, могущим коренным образом изменить генетическое строение их популяций. Следовательно, сорт желтостебельной конопли, например, будет сохраняться в оригинале при условии, если она не будет переопыляться с растениями зеленостебельной конопли. Поэтому пространственная изоляция (не менее 3 км от других посевов) и своевременное удаление выщепляющихся зеленых особей в популяциях желтостебельных сортов конопли являются необходимым требованием научно-обоснованного семеноводства с этой формой конопли.

Таким образом, способ согласно изобретению позволяет объективно диагностировать генетическое состояние сортопопуляций в год их репродуцирования, существенно снизить энергозатраты и повысить качественные показатели семеноводческого процесса.

Таблица 1Расщепление по цвету стебля и окраске масла в потомствах сортопопуляций, полученных путем свободного переопыления зелено- и желтостебельных растений в разных числовых соотношениях (среднее за 1997-2000 гг.)Вариант опытаВсего растенийВ том числеЧисловое соотношениеОкраска маслаЗеленостебельныхЖелтостебельныхПервый15661566-100:0ЗеленаяВторой1549131723285,02:14,98Зелено-желтаяТретий1478443103529,97:70,03ЖелтаяЧетвертый1444214123014,81:85,19Светло-желтаяПятый1392-13920:100Соломенно-желтая

Таблица 2Генетическая характеристика растений однодомной конопли по окраске масла№ п.п.КлассыЧисло доминантных аллелейГенотипические по генным формуламФенотипические по окраске масла1Н₁ ⁰ Н₁ ⁰ Н₂ ⁰ H₂ ⁰Зеленая42Н₁ ⁰ Н₁ ⁰ H₂ ⁰ h₂ ⁰Зелено-желтая33Н₁ ⁰ h₁ ⁰ Н₂ ⁰ Н₂ ⁰Зелено-желтая34Н₁ ⁰ Н₁ ⁰ h₂ ⁰ h₂ ⁰Желтая25Н₁ ⁰ h₁ ⁰ H₂ ⁰ h₂ ⁰Желтая26h₁ ⁰ h₁ ⁰ H₂ ⁰ H₂ ⁰Желтая27H₁ ⁰ h₁ ⁰ h₂ ⁰ H₂ ⁰Светло-желтая18h₁ ⁰ h₁ ⁰ H₂ ⁰ H₂ ⁰Светло-желтая19h₁ ⁰ h₁ ⁰ h₂ ⁰ h₂ ⁰Соломенно-желтая0

Таблица 3Окраска стеблей и масла в потомствах сортообразцов конопли в зависимости от размеров пространственной изоляции между посевами исходных желто- и зеленостебельных формРазмер пространственной изоляцииВсего растенийВ том числеЧисловое соотношениеОкраска маслаЗеленостебельныхЖелтостебельныхСорт Диана2501375108928679,20:20,80Желтая5001392118320984,98:15,02Зелено-желтая10001410126514589,72:10,28Зелено-желтая1500142713567195,02:4,98Зелено-желтая200014451445-100:0Зеленая250014621462-100:0Зеленая300014801480-100:0ЗеленаяСорт Ингреда250132272759554,99:45,01Зелено-желтая500130558771844,98:55,02Зелено-желтая1000128845183735,01:64,99Желтая1500127031895225,03:74,97Желтая20001253188106515,00:85,00Желтая250012356211635,02:94,98Светло-желтая30001218-12180:100Светло-желтая

Изобретение относится к семеноводству безнаркотических сортов однодомной конопли. Определяют окраску масла семян растений. Растения, масло семян которых имеет зеленую или соломенно-желтую окраску, относят к гомогенным, типичным для сорта, а растения, масло семян которых имеет зелено-желтую, желтую или светло-желтую окраску - к гетерогенным, нечистосортным. При этом оценивают окраску масла, извлеченного холодным прессованием семян. Для оценки окраски масла рекомендуется использовать эталоны окраски. Использование в качестве контролируемого признака окраски масла семян упрощает процесс определения генетического состояния популяций конопли, дает высокую достоверность оценки и главное исключает ошибку оценки из-за сезонной зависимости окраски самого растения. 2 з.п. ф-лы, 9 ил., 3 табл.

1. Способ определения генетической структуры популяции конопли, включающий контролирование признака окраски у растений популяции и обозначение генотипа растения по этому признаку, в качестве контролируемого признака определяют окраску масла семян растений, различают зеленую, соломенно-желтую, зелено-желтую, желтую и светло-желтую окраску масла и растения, масло семян которых имеет зеленую или соломенно-желтую окраску, относят к гомогенным, типичным для сорта, а растения, масло семян которых имеет зелено-желтую, желтую или светло-желтую окраску - к гетерогенным, нечистосортным.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что оценивают окраску масла, извлеченного холодным прессованием семян.3. Способ по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что для оценки окраски масла используют эталоны окраски.