СПОСОБ МУТАГЕННОЙ ОБРАБОТКИ РАСТЕНИЙ ЯЧМЕНЯ Российский патент 2012 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). Химический мутагенез дает возможность улучшать имеющиеся сорта по некоторым признакам, не нарушая всего генотипа [1, 2, 3].

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ обработки растений пшеницы в фазу выхода в трубку регуляторами роста: тур, кампозан, абсцизовая кислота [4].

Однако при существующем способе обработки во втором поколении (М₂) максимальный выход хлорофилльных мутаций не превышает 0,18%. Выход морфофизиологических изменений в М₂ колебался от 1,11 до 2,64%.

Предлагаемый способ обработки семян включает в себя обработку растений ячменя в фазу кущения препаратом альто-супер с нормами расхода 0,05 л/га до 2,5 л/га и расходом рабочего раствора 300 литров на один гектар посевов.

Препарат альто-супер зарегистрирован и включен в Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации в качестве фунгицида. Препарат состоит из двух действующих веществ (пропиконазол и ципроконазол), которые идеально дополняют друг друга. После опрыскивания посевов препарат альто-супер очень быстро (в течение 1 часа) проникает в растение и распространяется снизу вверх по стеблю к колосу и от основания листа к его вершине, с этого момента начинается воздействие препарата на возбудителя болезни. Такой механизм способствует равномерному распределению действующих веществ по растению и препятствует их смыванию. Благодаря фунгицидному действию, которое длится более 4-х недель, растения максимально защищены в критический период роста.

Характеристика предлагаемого способа.

Экспериментальная работа проводилась с 2008 года на опытном поле Вятской ГСХА. Посев нулевого поколения (М₀) производился на делянках площадью 1 м² с нормой высева 500 зерен. Растения ярового ячменя сорта Биос-1 обрабатывались водным раствором препарата альто-супер с нормами расхода 0,05 л/га, 0,5 л/га, 2,5 л/га из расчета 300 литров рабочего раствора на 1 гектар посевов в фазу кущения. Контролем служили обработанные водой (300 л/га) растения ячменя сорта Биос-1.

В нулевом поколении (М₀) проводили учет всхожести семян и выживаемости растений, фенологические наблюдения, анализ элементов структуры продуктивности растений ячменя.

В опытном варианте, с наибольшей нормой расхода препарата альто-супер (2,5 л/га), сразу после обработки растений наблюдалось замедленное прохождение фаз выхода в трубку, колошения и молочной спелости. Результаты исследований показали, что при увеличении концентрации препарата с 0,05 л/га до 2,5 л/га наблюдается тенденция снижения выживаемости растений от 72,9% до 64,1% (в контроле 70,6%).

Применение препарата альто-супер повлияло на элементы продуктивности растений ячменя (таблица 1).

Таблица 1 Влияние альто-супер на элементы продуктивности растений ячменя в М₀. Вариант Продуктивная кустистость, шт Длина стебля, см Длина колоса, см Количество зерен в колосе, шт. Контроль 1,46±0,08 53,12±0,77 6,60±0,22 17,4±0,44 Альто-супер 0,05 л/га 1,48±0,09 48,15±0,78*** 7,03±0,23 19,26±0,61* Альто-супер 0,5 л/га 2,18±0,2** 52,73±0,91 7,47±0,18** 20,82±0,54*** Альто-супер 2,5 л/га 2,54±0,18*** 51,52±0,81 7,78±0,22*** 21,44±0,46*** Примечание: * - уровень вероятности Р>0,95 *** - уровень вероятности Р>0,999.

В целом препарат альто-супер оказал стимулирующее действие на растения ячменя, лишь в варианте альто-супер 0,05 л/га наблюдалось достоверное снижение длины стебля, которая составила 48,15 см, в контроле - 53,12 см. При увеличении концентрации препарата с 0,5 л/га до 2,5 л/га наблюдалось достоверное увеличение таких показателей, как продуктивная кустистость, длина колоса, количество зерен в колосе.

В первом поколении высевались семена с растений нулевого поколения, обработанные фунгицидами в фазу кущения. Посев первого поколения (M₁) проводился на делянках площадью 1 м² в четырехкратной повторности со смещением, в каждой повторности высевалось по 125 зерен. В первом поколении (M₁) проводили учет всхожести семян и выживаемости растений, фенологические наблюдения, анализ элементов структуры продуктивности растений ячменя.

Изучаемый фактор в последействии существенно не повлиял на прохождение фаз развития, полевую всхожесть семян, выживаемость растений и на элементы структуры продуктивности растений ячменя M₁, но наблюдалась тенденция роста продуктивной кустистости, длины стебля, длины колоса ячменя особенно при обработке препаратом альто-супер 0,05 л/га (таблица 2).

Таблица 2 Влияние альто-супер на элементы продуктивности растений ячменя в M₁ Вариант Продуктивная кустистость, шт Длина стебля, см Длина колоса, см Количество зерен в колосе, шт. Контроль 3,9±0,20 50,7±0,58 8,6+0,15 21,4+0,34 Альто-супер 0,05 л/га 4,2+0,25 52,2+0,70 8,7+0,14 22,1+0,35 Альто-супер 0,5 л/га 4,1±0,21 51,1+0,66 8,6+0,16 21,8+0,30 Альто-супер 2,5 л/га 4,4+0,23 51,8+0,78 8,8+0,14 22,1+0,23

Во втором поколении (М₂) проводили отбор хлорофилльных мутаций. Все хлорофилльные мутации классифицировали по Калам Ю., Орав Т. [3]. В спектре хлорофилльных нарушений отмечены мутации типа: albina - белые листья; alboviridis - пластинка зеленая, верхушка белая; viridissima - темно-зеленое листья; viridoalbostriata - чередуются продольно зеленые и белые полосы; viridoxanthostriata - чередуются продольные зеленые и желтые полосы; viridovirescens - бледно-зеленое растение приобретает нормальный зеленый цвет.

В контрольном варианте сорта Биос-1 не обнаружено ни одного хлорофилльного нарушения. Самые распространенные хлорофилльные мутации, встречающиеся во всех вариантах опыта: viridoxanthostriata, viridovirescens (таблица 3).

Таблица 3 Частота и спектр хлорофильных мутаций в М₂ Вариант Проанализировано семей Число семей с мутациями Частота хлорофильных мутаций (p±Sp), % Контроль 312 0 0,00 Альто-супер 0,05 л/га 298 14 4,70±1,23** Альто-супер 0,5 л/га 296 10 3,38±1,05* Альто-супер 2,5 л/га 301 11 3,65±1,08**

Наибольшее количество хлорофильных нарушений albina обнаружено в варианте альто-супер с максимальной нормой расхода - 4 семьи. Частота хлорофилльных мутаций составила 3,38…4,70%.

Кроме хлорофилльных мутантов ячменя в М₂ отмечены и морфофизиологические изменения. Частота таких изменений в М₂ показана в таблице 4.

Таблица 4 Частота морфофизиологических изменений ячменя в М₂. Вариант Число проанализированных семей Число семей с морфофизилогическими изменениями Частота морфофизиологических изменений, p±Sp, % Контроль 312 2 0,64±0,45 Альто-супер
0,05 л/га 298 38 12,75±1,93*** Альто-супер 0,5 л/га 296 28 9,46±1,70*** Альто-супер 2,5 л/га 301 20 6,64±1,44***

Частота морфологических и физиологических изменений составила 6,64 до 12,75%. Наибольшее количество семей с морфофизиологическими отклонениями - 38 семей, отмечено в варианте альто-супер 0,05 л/га. С увеличением концентрации препарата альто-супер с 0,05 л/га до 2,5 л/га происходит достоверное снижение частоты выхода измененных форм.

Спектр полученных морфологических и физиологических новообразований представлен в таблице 5

Таблица 5 Спектр морфологических и физиологических новообразований в М₂.   Норма расхода альто-супер Измененные признаки 0,05 л/га 0,5 л/га 2,5 л/га   абс % абс % абс % Проанализировано семей. 298   296   301   Кустистость:             высокая 7 2,35±0,88 3 2,36±0,88 4 1,33±0,66 низкая. 0   1 0,34±0,34 1 0,33±0,33 Позднее кущение 0 - 1 0,34±0,34 -   Листовая пластинка:             узкая 6 2,01±0,81 0   0   широкая 3 1,01±0,58 3 1,01±0,58 1 0,33±0,33 Полураскидистая форма куста 1 0,34±0,34 0   0 - Выход в трубку:             ранний 3 1,01±0,58 0   2 0,66±0,47 поздний 1 0,34±0,34 1 0,34±0,34 1 0,33±0,33 Колошение:             раннее 7 2,35±0,88 5 1,69±0,75 4 1,33±0,66 позднее 2 0,67±0,47 1 0,34±0,34 3 1,00±0,57 Длина стебля:             длинный 6 2,01±0,81 12 4,05±1,15 6 1,99±0,81 короткий 7 2,35±0,88 7 2,36±0,88 5 1,66±0,74 Молочная спелость поздняя 1 0,34±0,34 0 - 0   Скороспелость 6 2,01±0,81 0 - 2 0,66±0,47 Позднеспелость 1 0,34±0,34 1 0,34±0,34 5 1,66±0,74 Измененная окраска:             зерна 1 0,34±0,34 0 - 1 0,33±0,33 остей 0 - 0 - 1 0,33±0,33 Длина колоса 12 4,03±1,14 14 4,73±1,23 12 3,99±1,13 Масса зерна:             высокая 6 2,01±0,81 5 1,69±0,75 2 0,66±0,47 низкая 1 0,34±0,34 7 2,36±0,88 6 1,99±0.81 Крупное зерно 2 0,67±0,47 2 0,68±0,48 0 - Всего типов новообразований 18   14   16  

Из таблицы 5 видно, что в целом спектр морфофизиологических новообразований представлен 21 типом. Наибольшее количество - 18 типов новообразований отмечено в варианте альто-супер 0,05 л/га.

Таким образом, препарат альто-супер является мутагенным факторам с такой правильностью, что при увеличении нормы расхода препарата наблюдается тенденция уменьшения его мутагенной активности.

Литература

1. Глуховцев В.В. Использование химического мутагенеза в селекции ячменя // Интенсивные приемы возделывания устойчивых урожаев зерновых культур. 1986. - С.80-87.

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

3. Калам Ю., Орав Т. Хлорофильная мутация. - Таллин: Валгус, 1974. - 59 с.

4. Ленточкин A.M., Машевский А.С. Создание исходного селекционного материала яровой пшеницы с помощью регуляторов роста растений//Адаптивные технологии в растениеводстве - итоги и перспективы. Материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Ижевск, 2003. - С.73-78. - прототип.

Изобретение предназначено для использования в области биотехнологии растений. В способе применяют раствор препарата альто-супер для получения исходного материала для селекции ячменя в качестве мутагена в фазу кущения растений нулевого поколения. Во втором поколении под действием препарата проявляются хлорофилльные мутации и морфофизиологические изменения ячменя. Далее полученные морфологические и физиологические мутации оценивают по комплексу хозяйственных признаков и селекционно-ценные формы используют при дальнейшей селекции. Способ мутагенной обработки ячменя позволяет получить за короткий период времени большое количество разнообразных мутантных форм для использования в генетике и селекции ячменя. 5 табл.

Способ мутагенной обработки растений ячменя, отличающийся тем, что обработку растений проводят в фазу кущения водным раствором препарата альто-супер с нормой расхода 0,05…2,5 л/га и с расходом рабочего раствора 300 л на 1 га посевов.