СПОСОБ ОТБОРА РАСТЕНИЙ КОНОПЛИ НА СОДЕРЖАНИЕ В НИХ КАННАБИНОИДОВ Российский патент 2012 года по МПК A01H1/04 

Изобретение относится к селекции растений и может быть использовано в сельском хозяйстве.

Известен способ отбора растений конопли на содержание в них каннабиноидов, включающий анализ органов растений (Патент №2324334, кл. А01Н, 2008) [1]. Однако данный известный способ позволяет отобрать растения только в период созревания семян. Поскольку конопля перекрестноопыляющееся растение, то при ее селекции на содержание каннабиноидов важно, чтобы селекционируемые растения уже ко времени цветения были идентичны по содержанию этих веществ, то есть необходимо проводить отбор до фазы начала цветения, что сократит в целом селекционный процесс.

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

Достигается это тем, что в способе отбора растений конопли на содержание в них каннабиноидов, включающем анализ признаков органов растений и отбор по этим признакам, отличающемся тем, что в качестве органа растения, на котором проводят визуальный анализ, используют черешки и пластинки верхушечных листьев, сформированных до фазы начала цветения, определяют признак интенсивности их антоциановой окраски и в качестве растений с минимальным содержанием каннабиноидных соединений отбирают растения с максимально интенсивной окраской черешков и пластинок верхушечных листьев.

Рекомендуется в качестве селекционной элиты отбирать растения с темно-красной окраской черешков и пластинок верхушечных листьев.

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие изобретение.

Пример 1. В 1996 году на четырех питомниках исходного материала, пространственно изолированных друг от друга и других посевов, определяли частоту появления в фазе бутонизации растений с антоциановой окраской черешков и пластинок верхушечных листьев в популяциях разных сортов однодомной конопли. Высокий агрофон на данных участках создавали внесением под предпосевную обработку почвы минеральных удобрений из расчета N₁₂₀ P₉₀ К₉₀ кг/га действующего вещества. Посев семян - ручной, под маркер, площадь питания растений - 5×70 см.

Структурный анализ растений по признаку «антоциановая окраска черешков и пластинок верхушечных листьев» выполнили в фазе бутонизации. На все растения с указанным признаком привязывали пергаментные этикетки. Чтобы растения не ломались и не полегали, рядом с каждым растением в почву вставляли деревянные палочки (диаметр 3,0-5,0 см, длина 250-300 см). Перед началом цветения все отобранные растения накрывали пергаментными изоляторами (длина 210-250 см, ширина 20-30 см). Верхний конец изоляторов привязывали шпагатом к деревянным палочкам. Такой изолятор при необходимости легко приподнимался и снимался.

Для анализа содержания каннабиноидных соединений в намеченных исходных растениях образцы отбирали в период созревания 75% семян в соцветиях. Содержание каннабиноидов определяли на хроматографе «Кристалл 2000М» 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.

Результаты исследований приведены в таблицах 1-2. На фиг.1 показан верхушечный лист растения конопли с антоциановой окраской черешков и листовых пластинок.

Впервые в практике отечественного коноплеводства зафиксирован факт, что в популяциях однодомных сортов конопли на ранних этапах вегетации (до цветения) могут появляться растения с антоциановой окраской черешков и пластинок верхушечных листьев с частотой 5,38-8,37%.

Выявленный фенотипический маркер вполне может быть использован при решении генетико-селекционных задач по созданию перспективного исходного материала: в отобранных растениях вариабельность содержания наркотически активного тетрагидроканнабинола (ТГК) составляет 0,017-0,020%.

Пример 2. В 1997-2001 годах на селекционных питомниках, пространственно изолированных от других посевов, изучали влияние непрерывного методического отбора в популяциях селекционных элит на частоту появления в ранний период вегетации (фаза бутонизации) растений с антоциановой окраской черешков и пластинок верхушечных листьев.

Селекционной элитой называли лучшие родоначальные растения.

Высокий агрофон на селекционном питомнике первого цикла отбора (1997 год) создавали внесением под предпосевную обработку почвы минеральных удобрений из расчета N₁₂₀ P₉₀ K₉₀ кг/га действующего вещества. Для посева использовали семена лучших отобранных в питомнике исходного материала родоначальных растений (1996 год). Посев семян - ручной, под маркер, площадь питания растений - 5×45 см.

В фазе бутонизации ежедневно путем визуального осмотра проводили структурный анализ потомств селекционных элит по признаку «антоциановая окраска черешков и пластинок верхушечных листьев». На растения с максимально выраженным признаком привязывали пергаментные этикетки, а растения без антоциановой окраски выбраковывали. Данные визуальной оценки записывали в журнал.

Уборку проводили в фазе созревания 75% семян в соцветиях. Отобранные растения собирали в снопы, обмолачивали, семена доводили до требований посевного стандарта и высевали в будущем году на селекционном питомнике второго цикла отбора.

Так продолжали до тех пор, пока не получали однотипный по селектируемому признаку материал.

Результаты исследований приведены в таблице 3.

Экспериментальные данные позволяют констатировать, что отбор растений до цветения по предложенному фенотипическому маркеру, действительно, дает возможность целенаправленно регулировать процесс перекрестного оплодотворения между теми растениями, которые представляют наибольший селекционный интерес. Самое главное, признак «антоциановая окраска черешков и пластинок верхушечных листьев», как любой другой жизненно важный, в процессе непрерывного отбора может приобрести положительное значение: в наших экспериментах, например, в результате непрерывного четырехкратного отбора доля растений с антоциановой окраской черешков и пластинок верхушечных листьев увеличилась в 7 раз.

Пример 3. В 1997-2008 годах, учитывая выявленные закономерности, начали селекционный процесс по созданию безгашишного сорта однодомной конопли южносозревающего типа.

Для анализа содержания тетрагидроканнабинола (ТГК) образцы отбирали в период созревания 75% семян в соцветиях. Содержание ТГК определяли на хроматографе «Кристалл 2000М» 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.

Результаты исследований представлены в таблице 4.

Табличный материал показывает, что признак «антоциановая окраска черешков и пластинок верхушечных листьев» вполне может служить основой для диагностики и отбора растений без психотомиметически активных каннабиноидных соединений. В селекционном материале, созданном новым способом в результате непрерывного четырехкратного отбора, в сравнении с известным содержание тетрагидроканнабинола оказалось в 3 раза ниже.

Таким образом, способ согласно изобретению позволяет упростить процесс отбора, сократить затраты труда, времени и материальных средств, в конечном итоге, сократить селекционный процесс и создать южносозреваюшую форму конопли с нокаутированными генами синтеза тетрагидроканнабинола.

Таблица 1 Частота появления в фазе бутонизации растений с антоциановой окраской черешков и пластинок верхушечных листьев в популяциях сортов однодомной конопли (питомники исходного материала, 1996 год) Сорт Всего растений В том числе с антоциановой окраской штук % Фибримон 56 (К=452) 372 20 5,38 ЮСО-21 (К=503) 367 26 7,08 ЮСО-14 (К=499) 427 33 7,73 Однодомная бернбургская (К=220) 490 41 8,37

Таблица 2 Характеристика исходных растений с антоциановой окраской черешков и пластинок верхушечных листьев по содержанию каннабиноидных соединений (питомник исходного материала, 1996 год) Сорт Кол-во растений Содержание каннабиноидов, % КБД ТГК КБН Фибримон 56 (К=452) 20 0,37 0,020 0,009 ЮСО-21 (К=503) 26 0,34 0,019 0,008 ЮСО-14 (К=499) 33 0,32 0,017 0,007 Однодомная бернбургская (К=220) 41 0,31 0,017 0,007 Примечание: КБД - каннабидиол; ТГК - тетрагидроканнабинол; КБН - каннабинол.

Таблица 3 Влияние непрерывного методического отбора в популяциях селекционных элит на частоту появления в ранний период вегетации (фаза бутонизации) растений с антоциановой окраской черешков и пластинок верхушечных листьев (селекционный питомник) Год Всего растений В том числе с антоциановой окраской штук % 1997 1485 212 14,27 1998 1640 470 28,65 1999 1724 980 56,84 2000 1964 1630 83,00 2001 2018 1971 97,67

Таблица 4 Степень изменчивости содержания тетрагидроканнабинола (ТГК) в потомствах растений с антоциановой окраской вегетативных органов в зависимости от способа и кратности их отбора (селекционный питомник) Год Всего растений Содержание ТГК, % Среднее До 0,0009 0,001-0,009 0,010-0,019 0,020-0,029 Более 0,030 Известный способ (прототип) 1997 160 - 1 49 102 8 0,021 1998 366 - 4 123 221 18 0,021 1999 299 - 7 114 165 13 0,020 2000 537 3 24 215 274 21 0,019 2001 528 6 42 242 219 19 0,017 2002 520 23 78 227 179 13 0,015 2003 699 63 190 226 210 10 0,013 2004 676 118 203 191 161 3 0,011 2005 660 144 232 179 105 - 0,009 2006 636 169 244 161 62 - 0,008 2007 632 171 246 158 57 - 0,007 2008 537 145 210 134 48 - 0,007 Новый способ 1997 340 - 17 200 120 3 0,017 1998 634 24 188 332 80 10 0,012 1999 701 146 252 230 68 5 0,008 2000 763 163 384 200 16 - 0,006 2001 772 201 410 150 11 - 0,005 2002 780 203 413 156 8 - 0,005 2003 801 208 424 160 9 - 0,005 2004 824 214 437 165 8 - 0,005 2005 840 219 445 168 8 - 0,005 2006 864 225 458 173 8 - 0,005 2007 868 226 460 174 8 - 0,005 2008 963 250 510 193 10 - 0,005

Изобретение предназначено для использования в селекции растений. Отбор растений конопли на содержание каннабиноидов проводят посредством визуального анализа по антоциановой окраске черешков и пластинок верхушечных листьев, сформированных до фазы начала цветения. Растения с максимально интенсивной окраской содержат минимальное количество каннабиноидных соединений. В качестве селекционной элиты отбирают растения с темно-красной окраской черешков и пластинок верхушечных листьев. Это позволяет упростить процесс отбора, существенно сократить селекционный процесс, а также затраты труда, времени и материальных средств. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 4 табл.

1. Способ отбора растений конопли на содержание в них каннабиноидов, включающий анализ признаков органов растений и отбор по этим признакам, отличающийся тем, что в качестве органов растений, на которых проводят визуальный анализ, используют черешки и пластинки верхушечных листьев, сформированных до фазы начала цветения, определяют признак интенсивности их антоциановой окраски и в качестве растений с минимальным содержанием каннабиноидных соединений отбирают растения с максимально интенсивной окраской черешков и пластинок верхушечных листьев.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве селекционной элиты отбирают растения с темно-красной окраской черешков и пластинок верхушечных листьев.