СПОСОБ МУТАГЕННОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ЯЧМЕНЯ Российский патент 2011 года по МПК A01H1/06 

Предлагаемое изобретение относится к области генетики и селекции и может быть использовано для получения наследственных изменений при создании исходного материала для селекции сельскохозяйственных растений.

Для получения мутаций применяются гамма- и рентгеновские лучи, лазерное излучение, химические вещества, в т.ч. и регуляторы роста (эпин, тур, кампозан, абсцизовая кислота) [1, 2].

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ обработки семян с помощью химического мутагена - регулятора роста эпин [3]. Семена обрабатывались водным раствором препарата эпин различных концентраций за 24 часа до посева. В первом поколении (M₁) наблюдалось положительное влияние препарата на рост и развитие растений ячменя.

Однако при существующем способе обработки во втором поколении (М₂) независимо от концентраций препарата наблюдается низкий уровень выхода хлорофильных мутаций - средняя частота 0,32%. Выход морфофизиологических изменений в М₂ на уровне - 5,5%, узкий спектр новообразований.

Предлагаемый способ обработки семян включает в себя обработку семян зерновых за сутки до посева водным раствором препарата альбит из расчета 3…300 г/т.

Препарат альбит зарегистрирован в реестре пестицидов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации в качестве фунгицида. Биопрепарат альбит, разработанный в научном центре при РАН РФ, успешно применяется на 47 сельскохозяйственных культурах в 36 регионах РФ. Альбит - это комплексный препарат, обладающий свойствами регулятора роста, фунгицида, удобрения и антидота [4, 5].

Характеристика предлагаемого способа.

Семена ярового ячменя сорта Биос-1 обрабатывались водным раствором препарата альбит в дозах 3,30 и 300 г препарата на тонну семян при расходе рабочего раствора 10 л/т. Контролем служили семена, обработанные дистиллированной водой в дозе 10 л/т.

В M₁ в каждом варианте обрабатывалось и высевалось по 500 семян, повторность опыта четырехкратная (по 125 зерен на делянку площадью 1 м²).

Наблюдения за динамикой развития растений в M₁ показали, что в вариантах с применением альбита наступление всех фаз развития растений опережало показатели контроля на 1-2 дня.

Применение препарата альбит повлияло на значение элементов продуктивности растений ячменя (табл.1).

Таблица 1 Влияние альбита на элементы продуктивности растений ячменя в M₁ Вариант Продуктивная кустистость, шт Длина колоса, см Число колосков в колосе, шт Число зерен в колосе, шт Контроль 2,70±0,17 7,83±0,13 21,80±0,25 20,62±0,30 Альбит 3 г/т 3,23±0,21 8,40±0,20* 22,65±0,39 20,42±0,41 Альбит 30 г/т 4,52±0,28*** 8,02±0,15 21,62±0,37 21,57±0,31* Альбит 300 г/т 4,40±0,34*** 8,07±0,17 22,90±0,31** 19,50±0,43* Примечание: * - уровень вероятности Р>0,95
** - уровень вероятности Р>0,99
*** - уровень вероятности Р>0,999

Препарат альбит оказал стимулирующее действие на растения ячменя, в варианте альбит 3 г/т достоверно увеличилась длина колоса, в вариантах альбит 30 и 300 г/т существенно возросла продуктивная кустистость и число зерен в колосе. Достоверного снижения значений элементов продуктивности от применения препарата альбит не зафиксировано.

Во втором поколении (М₂) проводили отбор хлорофилльных мутаций. Все хлорофилльные мутации классифицировали [6].

Таблица 2 Частота и спектр хлорофилльных мутаций в М₂ Вариант Проанализировано семей, шт Число семей с мутациями, шт Частота хлорофилльных мутаций, p±Sp Спектр мутаций Контроль 258 0 0 - Альбит 3 г/т 266 2 0,75±0,53 Albina Claroviridis Альбит 30 г/т 307 3 0,98±0,56 Claroviridis Flavoviridis Claroviridis Альбит 300 г/т 247 2 0,81±0,57 Claroviridis Viridoxanthostriata

Наибольшее количество семей с хлорофилльными мутациями отмечено в варианте альбит 30 г/т - 3 семьи. Спектр мутаций во всех вариантах с применением альбита ограничен двумя видами мутаций. Чаще других встречались хлорофилльные мутации типа Claroviridis - светло-зеленая окраска растений, по одной семье встречались мутации типа flavoviridis - желтовато-зеленые растения, albina - белые растения, viridoxanthostriata - растения, на листовых пластинках которых чередуются желтые и зеленые полосы.

Кроме хлорофилльных мутантов ячменя в M₂ отмечены и формы растений с морфофизиологическими отклонениями от исходного сорта контроля. Частота таких изменений в М₂ представлена в таблице 3.

Таблица 3 Частота морфофизиологических изменений ячменя в М₂ Вариант Число проанализированных семей Число семей с морфофизиологическими изменениями Частота морфофизиологических изменений, p±Sp Вариант 258 3 1,16±0,67 Альбит 3 г/т 266 10 3,76±1,17 Альбит 30 г/т 307 13 4,23±1,15* Альбит 300 г/т 247 15 6,07±1,52** Примечание: * - уровень вероятности Р>0,95
** - уровень вероятности Р>0,99

С увеличением концентрации препарата альбит происходит увеличение частоты выхода измененных форм. Наибольшее количество семей с изменениями - 15 семей отмечено в варианте альбит 300 г/т.

Для практической селекции наряду с частотой мутаций крайне важен и спектр мутационной изменчивости. Из таблицы 4 видно, что в целом спектр морфофизиологических новообразований представлен 7…13 типами. Наибольшее количество новообразований отмечено в варианте альбит 300 г/т - 13 типов, наименьшее число - 7 типов в варианте альбит 30 г/т.

Наиболее распространенными типами были новообразования по длине стебля и длине колоса. Наименее распространены изменения, связанные с ранним наступлением кущения и позднеспелостью. Не встречались в опытах следующие типы морфофизиологических изменений ячменя: раннее кущение, ранний выход в трубку, высокая масса зерна с колоса, низкая продуктивная кустистость, отсутствие воскового налета на листьях.

Таким образом препарат альбит является мутагенным факторам с такой правильностью, что при увеличении нормы расхода препарата увеличивается его мутагенная активность. В сравнении с прототипом препарат альбит дает большое количество хлорофилльных мутаций и дает более широкий спектр морфофизиологических изменений в М₂.

Описание мутантов с хозяйственно полезными признаками.

Мутант 7-5 создан при воздействии альбита 3 г/т. Разновидность нутанс. Колос двурядный желто-серый, длиной 9,3 см, плотность низкая, 10,3 членика на 4 см длины колосового стержня. Длина соломины выше, чем у родительской формы, и составляет - 73,6 см. Куст прямостоячий.

Мутант 7-10 получен в варианте альбит 3 г/т. Разновидность нутанс. Колос двурядный желтый, длинный (10,2 см), что на 2,3 см выше, чем у Биос-1. Куст прямостоячий. Средняя длина стебля 78,7 см. Имеет высокое число зерен в колосе, отличается ранним колошением.

Мутант 6-7 выделен при обработке альбитом 30 г/т. Разновидность нутанс. Колос двурядный, желтый с сероватым оттенком, длиной 8,7 см. Стебель высокий (71 см). Высокая продуктивная кустистость 3,8 продуктивных стебля на одно растение.

Мутант 5-1 получен в варианте альбит 300 г/т. Разновидность нутанс. Колос двурядный желтый, длинный (9,3 см), что на 1,4 см выше, чем у Биос-1. Куст прямостоячий. Средняя длина стебля 76,3 см. Имеет высокую продуктивную кустистость.

Источники информации

1. Дудин Г.П. Мутагенное действие излучения гелий-неонового лазера на яровой ячмень // Генетика. 1983, №10, с.1693-1699.

2. Соколова Е.В., Ленточкин A.M. Сравнительтная мутабильность ячменя к регуляторам роста // Адаптивные технологии в растениеводстве - итоги и перспективы: материалы всероссийской научно-практической конференции, посвященной 60-летию кафедры растениеводства ИжГСХА. - Ижевск: Изд-во ИжГСХА, 2003. - С.115-118.

3. Черемисинов М.В., Дудин Г.П. Изменчивость ярового ячменя во втором и третьем поколениях под влиянием протравителей семян // Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур: сборник материалов VIII Всероссийской научно-практической конференции. - Пенза: РИО ПГСХА, 2004. - С.43-45.

4. Мелькумова А. Биопрепарат Альбит для повышения урожая и защиты сельскохозяйственных культур. - М.: ВНИИ защиты растений МСХ РФ. - 2006 г.

5. Алехин В.Г. Биопрепарат Альбит: результаты и особенности применения (Комплексный препарат, обладающий свойствами регулятора роста, фунгицида, удобрения и антидота) // Гл. агроном, - 2007. - №3. - с.55-59.

6. Калам Ю., Орав Т. Хлорофилльная мутация. - Таллин: Валгус, 1974. - 59 с.

Изобретение относится к биотехнологии. Для получения исходного материала для селекции ячменя методом экспериментального мутагенеза в качестве мутагена применяют раствор препарата альбит. Во втором поколении под действием препарата проявляются хлорофилльные мутации и морфофизиологические изменения ячменя. Формы с морфофизиологическими мутациями оценивают по комплексу хозяйственно ценных признаков и при наличии ценности используют для дальнейшей селекции. Способ мутагенной обработки семян ячменя позволяет получить за короткий период времени достаточно большое количество разнообразных форм растений ячменя для использования в селекции. 4 табл.

Способ получения мутантных растений ячменя, заключающийся в замачивании семян ячменя в водном растворе препарата Альбит из расчета 30-300 г препарата на тонну семян и выращивании из обработанных семян растений второго поколения.