СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОДУКТИВНОЙ ИНТРОДУКЦИОННОЙ ПОПУЛЯЦИИ SERRATULA CORONATA Российский патент 2011 года по МПК A01G7/00 A01H1/04 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в селекции, семеноводстве, исследовательской работе с полезными культурами (лекарственными, овощными), медицине, животноводстве, ветеринарии.

Известны способ контроля значений показателей популяций или сообществ, способ прогнозирования значений показателей популяций или сообществ и способ слежения за значениями показателей популяций или сообществ (заявка РФ 98110355/13, C12N 1/00, C12Q 3/000, опубл. 2000.04.27).

Способ контроля значений показателей популяций или сообществ, включающий на предварительном этапе отбор, обработку проб и определение значений сопоставляемых в зависимостях биологических и иных показателей, получение зависимостей значений интересующего показателя популяций или сообществ от значений каждого из остальных показателей, являющихся действующими факторами, а на последующем этапе отбор, обработку проб и определение значений действующих факторов в интересующий период времени и в интересующем месте, а затем искусственное воздействие в этом месте на популяции или сообщества выбранными факторами в дозах, необходимых для достижения наиболее эффективных значений этих факторов согласно полученным зависимостям, отличающийся тем, что осуществляют способ прогнозирования значений показателей популяций или сообществ при искусственном изменении этих значений, а затем популяции или сообщества подвергают искусственному воздействию выбранными факторами в дозах, необходимых для достижения значений каждого из этих факторов, близких к тем значениям, которые соответствуют определенным локальным экстремумам на используемых в способе прогнозирования полициклических зависимостях и которые дают в итоге интегрального влияния учитываемых факторов прогнозируемые значения интересующего показателя популяций или сообществ.

Способ прогнозирования значений показателей популяций или сообществ, включающий на предварительном этапе отбор, обработку проб и определение значений сопоставляемых в зависимостях биологических и иных показателей, получение зависимостей значений интересующего показателя популяций или сообществ от значений каждого из остальных показателей, являющихся действующими факторами, а на последующем этапе отбор, обработку проб и определение значений действующих факторов в интересующий период времени в интересующем месте и по этим значениям через посредство полученных ранее зависимостей получение будущих значений интересующего показателя популяций или сообществ в интересующем месте, отличающийся тем, что после предварительного этапа и после определения значений действующих факторов в интересующий период времени и в интересующем месте осуществляют любым способом, например экстраполяцией, прогноз значений этих действующих факторов, а затем используют способ слежения за значениями показателей популяций или сообществ в качестве способа прогнозирования значений этих показателей при замене используемых прошлых или настоящих значений.

Способ слежения за значениями показателей популяций или сообществ, включающий на предварительном этапе отбор, обработку проб и определение значений сопоставляемых в зависимостях биологических и иных показателей, получение зависимостей значений интересующего показателя популяций или сообществ от значений каждого из остальных показателей, являющихся действующими факторами, а на последующем этапе отбор, обработку проб и определение значений действующих факторов в интересующий период времени в интересующем месте и по этим значениям через посредство полученных ранее зависимостей получение прошлых или настоящих значений интересующего показателя популяций или сообществ в интересующий период времени и в интересующем месте, отличающийся тем, что на предварительном этапе по полученным данным строят графики содержащих группы равных по размерам циклов полициклических зависимостей средних арифметических значений логарифма величин интересующего показателя популяций или сообществ от значений важнейших действующих факторов. Недостаток известного изобретения заключается в том, что популяция есть элементарная эволюционная единица вида, которая адаптируется к конкретным условиям существования. В то же время особенностью популяции является высокая гетерогенность, проявляющая внутрипопуляционный полиморфизм. За счет существования в популяции генетически различных форм обеспечивается устойчивость как самой популяции, так и вида в целом, в меняющихся условиях среды. Изучение популяционной структуры вида, а также изучение его внутривидового разнообразия имеет большое значение для интродукции, так как позволяет составить представление о внутренней структуре вида, о степени варьирования тех или иных морфологических и биологических признаков.

Известен способ получения растений с увеличенной урожайностью (заявка РФ 2007123450/13, C12N 15/82, A01H 5/00, C07K 14/415, опубл. 2008.12.27). Способ увеличения урожайности по отношению к соответствующим диким типам растениям, включающий увеличение в растении активности OsMADS18-подобного полипептида или его гомолога и дополнительно селекцию растений, имеющих увеличенную урожайность, где вышеупомянутый OsMADS18-подобный полипептид: (i) является транскрипционным фактором MADS-бокса типа || таксона SQUAMOSA одножольные растения; (ii) имеет ДНК- и белоксвязывающую активность и (iii) включает мотив LPPWMLRT, расположенных в последних 15 аминокислотах С-конца белка, предусматривающих одну аминокислотную замену где-либо в мотиве, но не во втором и четвертом положениях мотива, которые соответственно пролин и триптофан; и (iv) последовательность которого, по меньшей мере, на 65% идентична последовательности белка.

Недостатком известного изобретения является то, что не изучен внутрипопуляционный уровень изменчивости, который не позволяет отображать наиболее ценные в хозяйственном отношении для дальнейшего культивирования формы и популяции.

Известен способ определения конкурентоспособности сортов, генотипов, биотипов и иных совокупностей растений (заявка РФ 94016506/13, A01H 1/04, опубл. 1996.05.27). Целью известного изобретения являются ускорение способа и повышение его разрешающей способности, обеспечивающей возможность применения для большего числа растительных форм, включающих перекрестно-опыляющиеся культуры, сорта (генотипы), не имеющие контрастных морфологических отличий, и формы с неустойчивыми морфобиологическими особенностями. Это достигается высевом форм, не имеющих контрастных морфологических отличий, и форм с неустойчивыми морфобиологическими особенностями с фиксацией мест посева. Изучаемые формы при учете находят по схеме их размещения. Компоненты с контрастными морфологическими отличиями высевают аналогично либо поштучной смесью их семян без фиксации мест посева. Недостаток известного изобретения заключается в том, что не происходит отбор особей на ранних стадиях развития для выявления популяций с коррелирующим процессом ритма роста и развития. Наши представления материализуются с выявлением экологического оптимума произрастания Serratula coronata, что позволяет выявить норму реакции вида, для отбора особей с наиболее ценными хозяйственными показателями.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения высокопродуктивной интродукционной популяции Serratula coronata с целью получения значимых показателей: сырьевой, семенной продуктивности, содержания биологически активных веществ, которые обеспечивают устойчивость особей и популяций в целом как в природе, так и в культуре при выращивании данного вида в различных климатических поясах в условиях произрастания, соответствующих биологическим потребностям вида, данный способ получения направлен на получение агропопуляции с наиболее высокими хозяйственно ценными показателями.

Серпуха венценосная - Serratula coronate L., сем. Asteraceae (Астровых), известная в народной медицине России как средство при воспалительных и инфекционных заболеваниях (диспепсия, фарингит, тонзиллит и др), а также при неврозах и хронических заболеваниях. Внимание научной медицины серпуха венценосная привлекла с момента обнаружения в этом растении фитоэкдистероидов, обладающих ценными фармакологическими свойствами: анаболическим, гиполипидиическим, противовоспалительным, адаптогенным, гемореологическим и другими. Экспериментальное исследование экстрактов из надземной части серпухи венценосной показало их эффективность в качестве противоязвенных средств, а также способность усиливать эффективность цитостатиков в терапии злокачественных опухолей. Выявлено, что в надземной части серпухи венценосной содержатся фенольные соединения: флавоноиды, дубильные вещества, кумарины, эфирное масло, сесквитерпеновые лактоны и каратиноиды, позволяющие использовать серпуху венценосную в качестве кормовой добавки для сельскохозяйственных животных.

Поставленная задача решается тем, что способ получения высокопродуктивной интродукционной популяции Serratula coronata включает отбор популяции из горных, равнинных мест произрастания с дальнейшим выявлением полезных показателей, которые должны быть выше среднего значения, построение вариационных рядов по хозяйственно полезным признакам с последующим выделением растений со сбалансированными процессами ритма роста и развития, калибровкой семян, которые закладывают на проращивание в день сбора, через 10, 20, 30 и 90 дней в чашки Петри в четырех повторностях (по 50 шт. в каждой), в термостате при температуре t=18-20°C, выявлением стимулирующего влияния пониженных температур путем закладывания семян во влажный песок на 15, 30, 60 и 90 дней стратификации при температуре 0-1°C, установлением влияния света на всхожесть семян путем закладывания на проращивание при температуре 18-20°C на свету и в термостате, высевом семян с фиксацией мест посева каждого компонента как ручной сажалкой, так и более усовершенствованными агротехническими сеялками с изучением и учетом каждого в соответствии со схемой размещения. Впервые на организменном и органном уровне изучена Serratula coronata в различных фитоценозах и культуре. Изучено поведение вида в разных ценозах, выделены перспективные экотипы и особи для дальнейшего культивирования. Исследованы и сопоставлены биоморфологические, ритмологические особенности растения разных возрастных состояний в естественных местообитаниях и культуре. Способ выращивания высокопродуктивной интродукционной популяции Serratula coronata позволяет избежать ошибки в выборе как популяций, так и конкретных особей с низкими показателями при введении в культуру. Уровень развития для каждого из элементов продуктивности растений обусловлен его наследственными возможностями. По степени развития отдельных элементов продуктивности определяется степень интенсивности процесса ответственных за формирование каждого признака. Несмотря на то что для развития разных количественных признаков растение имеет свой ход морфогенеза, можно выявить группы растений с высокими показателями роста и развития по большинству элементов продуктивности.

В природных условиях произрастания выявлено 10 популяций, 6 из них произрастают в Томской области в равнинных условиях, 4 из них в горных условиях Центрального Алтая, что позволяет определить численность генеративных растений, возрастной состав, плотность, жизненность и соответственно определить размах изменчивости экологического оптимума. Для введения в культуру таким популяциям отводится первостепенная роль. Однако во всех изученных популяциях есть особи, которые по своим показателям превышают средний уровень изменчивости, что имеет огромное значение для создания высокопродуктивной интродукционной популяции.

Реализация способа может быть проиллюстрирована следующими примерами.

Пример 1. Руководствуясь визуальным анализом, выявили популяции дикорастущего вида Serratula coronata из горной местности Центрального Алтая и равнинной Томской области, из которых были отобраны особи с полезными показателями выше среднего значения. Уровень интенсивности определили для каждого признака по числу реально обнаруженных в пробе лимитов. Дальнейшее осуществление способа получения высокопродуктивной интродукционной популяции свелось к построению вариационных рядов от минимального до максимального значения в лабораторных условиях. Все признаки разбивались и записывались в одной таблице со шкалой классов интенсивности формирования каждого элемента продуктивности, на основе чего выделялись растения со сбалансированными процессами ритма роста и развития. Калибровка семян, которые в выявленных популяциях закладывали на проращивание в день сбора, через 10, 20, 30 и 90 дней в чашки Петри в четырех повторностях (по 50 шт. в каждой), в термостате при температуре t=18-20°C. В лабораторных условиях семена способны прорастать сразу после их сбора, всхожесть в этом случае равна 6%. При хранении всхожесть семян падает, и через 90 дней после сбора минимальная и составляет 1,0%. Перед посевом, т.е. через 210-230 дней хранения, всхожесть семян снова повышается и составляет 31,5%. Таким образом, у семян Serratula coronata неглубокий физиологический покой, проявляющийся в понижение, их всхожести, длится более семи месяцев. Для выявления стимулирующего влияния пониженных температур семена Serratula coronata закладывали во влажный песок на 15, 30, 60 и 90 дней стратификации при температуре 0-1%. Для установления влияния света на всхожесть семян закладывали на проращивание при температуре 18-20°C на свету и в термостате. Стратификация семян значительно повышает всхожесть и дружность их прорастания. Установлено, что независимо от сроков стратификации максимальное число прорастающих семян отмечается на второй день после посева, тогда как в контроле на 24 день. При 60- и 90-дневной стратификации семена Serratula coronata прорастают соответственно в течение 3 и 4 дней, тогда как при 15- и 30-дневной стратификации соответственно в течение 12 и 15 дней. В контроле семена прорастают в течение месяца. Дальнейший этап получения высокопродуктивной интродукционной популяции сводился к высеву семян с фиксацией мест посева каждого компонента как ручной сажалкой, так и более усовершенствованными агротехническими сеялками с изучением и учетом каждого в соответствии со схемой размещения. Данный способ был использован при отборе конкретных особей и популяции, произрастающей в экологическом оптимуме. Анализ проводился на 50 средневозрастных плодоносящих растениях в исследуемой популяции Serratula coronata. Каждому из рассмотренных видов присваивался свой индивидуальный номер от 1 до 50, характеристика формирования основных элементов семенной продуктивности Serratula coronata в природных условиях произрастания приведена в Таблице 1. На основе сравнения происходит упорядочение цифрового материала для исследуемой популяции, построение вариационных рядов, которые были разделены на шесть классов интенсивности. Анализ популяции Serratula coronata по уровню интенсивности развития элементов семенной продуктивности в различных экологических условиях показал, что для исследуемых популяций характерен средний процент растений со сбалансированными процессами ритма роста и развития. Таким образом, общее число сбалансированных растений в популяции - 28%, из них низкий класс номера 1,2-14%, средний класс номера 3,4-10%, высокий класс 5,6-4%.

Предложенный способ позволяет получить высокопродуктивную интродукционную популяцию Serratula coronata с ценными хозяйственными показателями, со сбалансированными процессами ритма роста и развития, с насыщенными биологически активными веществами, входящими в ее состав.

Таблица 1 Характеристика формирования основных элементов семенной продуктивности Serratula coronata в природных условиях произрастания Признак Показатель Класс интенсивности развития признаков 1-й 2-й 3-й 4-й 5-й 6-й Число боковых корзинок на генеративный побег 1 1-2 *3-4 5-6 7-8 9-10 11-12 2 6, 11, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 21, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 32, 33, 35, 46, 47, 48, 49, 50 3 , 5, 7, 8, 9, 10, 13, 22, 36, 41, 42, 43, 44, 45 1, 2 , 20, 29, 30, 31, 34 , 39, 40 4 , 38 37 12 Число семяпочек в корзинке 1 33-44 45-56 *38-52 53-67 68-82 83-97 2 6, 11, 16, 21, 24, 26, 30, 31, 32, 33, 46 5, 14, 18, 25, 27, 29, 36, 39, 47, 49 1, 2 , 3 , 7, 9 , 10, 13, 19, 20, 23, 28, 37, 38, 40, 48, 56 4 , 8, 15, 42, 43, 45 17, 34 , 41 12 , 35, 44 Число семян в корзинке 1 8-22 *23-37 38-52 53-67 68-82 83-97 2 5, 7, 8, 10, 11, 13, 17, 19, 20, 21, 22 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 35, 36, 37, 38, 46, 47, 50 9 , 14, 16, 18, 23, 39, 40 , 48, 49 1, 2 , 3 , 6, 15, 41, 45 4, 34 42, 43 12, 14 Примечание: 1 - интервал класса; 2 - номер растения; *- номера особей средней группы, курсивом - номера особей высшего класса.

Семена Serratula coronata, собранные из разных мест произрастания, калибруют, после чего выявляют влияние на их всхожесть температуры и света. Затем в соответствии с полученными данными по влиянию на всхожесть семена закладывают на проращивание на различные сроки в чашки Петри в четырех повторностях по 50 штук в каждой в термостате. Пророщенные семена высевают в поле, и данные по 50 средневозрастным плодоносящим растениям анализируют: производят сравнение по основным элементам семенной продуктивности. Способ позволяет получить популяцию растений Serratula coronata со сбалансированными процессами ритма роста и развития. 1 табл.

Способ получения высокопродуктивной интродукционной популяции Serratula coronata, включающий отбор популяций из горных и равнинных мест произрастания, выявление меж- и внутрипопуляционного полиморфизма путем проведения статистической обработки морфологических данных и сведения их в таблицу с определением коэффициента вариации и разброса изменчивости (лимитов), выявление разнокачественности семян путем подсчета мелких, средних, крупных, сбор семян с верхнего и среднего ярусов побега в каждой природной популяции, определение всхожести и влияния света на прорастание семян путем проращивания на свету и в темноте (термостате) в чашках Петри в четырех повторностях по 50 штук в каждой в день сбора, через 10, 20, 30 и 90 дней с дальнейшим подсчетом проросших семян, для увеличения всхожести семена закладывают во влажный песок на стратификацию при температуре 0-1°С на 10, 20, 30 дней, семена собранные со всех природных популяций стратифицируют в течение 30 дней, высевают в ящики с последующей высадкой особей каждой популяции на лугово-черноземные почвы с междурядьем 60 см и расстоянием в ряду между особями 30 как ручной, так и более усовершенствованными агротехническими сеялками, в каждой интродуцируемой популяции выделяют особи с хорошо развитой генеративной и вегетативной зоной побега путем проведения морфологического анализа, проводят сбор семян с этих особей, смешивают их, стратифицируют в течение 30 дней, семена высевают в ящики с последующей высадкой рассады по схеме 60×30 см.