Способ ускоренного выделения селекционно и хозяйственно значимых генотипов декоративных растений рода Clarkia Pursh Российский патент 2024 года по МПК A01H1/04 

Род Clarkia Pursh относится к однолетним декоративным растениям - полевым цветам Северной Калифорнии, отличается засухоустойчивостью, выдерживает пониженные температуры до - 3°С и обладает продолжительным и обильным цветением. Кларкия представляет большой интерес, как для ландшафтного оформления территорий: клумб, рабаток, групп, миксбордеров, а низкорослые сорта для бордюров, так и для контейнерного озеленения и срезки. Растения высотой от 20 см до 150 cм.

Известен способ «INDUCTION OF FLORAL DEVELOPMENT IN PLANTS» ИНДУКЦИЯ РАЗВИТИЯ ЦВЕТКОВ В РАСТЕНИЯХ (патент США № US 2020/0178534 A1, 2020г., при котором для обработки частей растений применяются фотолабильные соединения, которые представляют собой трегалозо-6-фосфат или трегалозо-6-фосфат, галоза-6-фосфонат или сельскохозяйственно-приемлемые соли для индукции и ускорения процессов развития цветков у растений. Cемена Arabidopsis thaliana, экотип Columbia (Col-0) и нокаутные мутанты attps7 выращивали на питательной агаровой среде (0,5x Murashige и Skoog plus). витамины (Sigma), 0,5% сахарозы и 0,7% агара) в чашках Петри. Семена на чашках Петри помещали в ростовую камеру (22°С, 150 мкМн2 с"1, 16-часовой день). Через семь дней после посева проростки переносили в горшки с почвой, содержащей стандартную компостную смесь Ротамстеда и полноценное питание (один сеянец на горшок). Способ, отличающийся тем, что соединение применяют вместе по меньшей мере с одним удобрением, фунгицидом, гербицидом, инсектицидом или регулятором роста растений.

Недостатком данного способа является отсутствие четкой методики, применения заявленных химических соединений на декоративных видах растений рода Clarkia и механизма контроля над темпами и сроками цветения и увеличением декоративного потенциала. Описанный способ не учитывает этапов органогенеза, при которых происходит закладка генеративных органов (будущих бутонов), агроклиматические условия выращивания декоративных культур в открытом грунте, а также, не дает четких рекомендаций о сроках и времени обработки растений, а представленная в опыте фаза обработки очень размытая - «фаза вегетативного роста - период роста между прорастанием и цветением, который заканчивается с началом репродуктивной фазы». Сам механизм получения действующего вещества достаточно сложен в воспроизводстве вне условий оборудованной химической лаборатории. При этом, на ускоренное цветение и рост растений могут оказывать влияние как витамины, добавленные изначально в питательную среду, так и другие вещества (регуляторы роста растений, гербициды, фунгициды и др.), добавленные в момент обработки. Также известно блокирующее действие трегалозо-6-фосфата на формирование цветков, в случае отсутствия накопления данного вещества в апикальной меристеме [1,2].

Наиболее близким по технической сущности заявленному является способ отбора высокопродуктивных генотипов ярового тритикале (патент РФ № SU 1 639 530 А1, 1991 Автор: Буюкли П.И., Л.К. Котельникова, Е.К. Веверицэ, С.И. Лятамборг, А.М. Горелик), при котором сохраняются в основном эуплоидные формы с повышенными адаптивными свойствами такими, как засухоустойчивость, относительно хорошая куститость, повышенная озерненность колоса, т.е. высокопластичные генотипы со стабильным мейозом. Для пояснения принципа отбора высокопластичных генотипов было бы существенно показать влияние конкретных экологических факторов на признаки продуктивности тритикале.

Недостатком данного способа является длительность процесса отбора, а именно, выделение высокопродуктивных генотипов растений тритикале происходит только при поздних сроках посева и лишь к третьему-четвертому поколению гибридов (F₃-F₄), когда выделяются высокопродуктивные линии при оптимальном сроке посева.

В настоящее время, широкое развитие получили различные методы совершенствования поиска, отбора, селекционной оценки и селекции, внутривидовой и отдаленной гибридизации, выделения селекционно и хозяйственно значимых генотипов растений. При интенсификации таких отраслей, как селекция, семеноводство и биотехнология растений, а также декоративное садоводство и промышленное цветоводство требуется поиск новых перспективных сортов декоративных цветочных культур с улучшенными продуктивными свойствами и оригинальными декоративными качествами, отзывчивых для промышленных технологий выращивания на основе экологически безопасных биопрепаратов.

Однако в мировой практике способов ускорения селекционного процесса путем отбора хозяйственно-ценных генотипов однолетних цветочно-декоративных растений при использовании обработок растений биопрепаратами на основе водорослей практически не встречается.

Задачей заявляемого изобретения является разработка способа ускоренного выделения селекционно и хозяйственно значимых генотипов декоративных растений рода Clarkia Pursh для повышения эффективности отбора, подбора исходных родительских пар по маркерным морфобиологическим признакам и получения гибридов (F₁) с высоким биологическим потенциалом за счет стимулирования сортопопуляции растений водным раствором органоминерального удобрения «ЭКОФУС» при сохранении экологической безопасности окружающей среды.

Поставленная задача решается тем, что в способе ускоренного выделения селекционно и хозяйственно значимых генотипов декоративных растений рода Clarkia Pursh, при котором используется трехкратная обработка водным раствором биологического препарата «ЭКОФУС» на основе бурой водоросли - фукуса пузырчатого (Fúcus vesiculósus L.) в концентрации 0,5 %. Органоминеральный комплекс «ЭКОФУС» содержит также макроэлементы: общий азот (N) - 1,8 %, общий фосфор (P) - 1,0 %, общий калий (K) - 2,0 % и микроэлементы: железо (Fe) - 1,8 г/л, магний (Mg) - 0,5 г/л, марганец (Mn) - 1,2 г/л, медь (Cu) - 0,3 г/л, бор (B) - 0,4 г/л, цинк (Zn) - 0,3 г/л, кальций (Ca) - 0,25 г/л, молибден (Mo)- 0,2 г/л, кобальт (Co)- 0,1 г/л, производитель: АНО «НЭСТ М». Обработки стимулятором роста осуществляли на фоне однократного внесения аммиачной селитры в начале вегетации (N-33%): контроль, первая доза - в фазу развертывания 2-4 настоящих листьев, вторая - в момент ветвления и третья - в фазе бутонизации. Норма расхода жидкости 2л раствора / 1м².

Преимущества заявленного способа:

Во-первых, ускоряет процесс выделения селекционно и хозяйственно значимых генотипов декоративных растений рода Clarkia, уже в поколении F₁;

Во-вторых, создается исходный селекционный материал для подбора родительских пар с заданными маркерными морфобиологическими признаками;

В-третьих, уже в первом поколении получаются гибридные семена с высоким генетическим потенциалом и эффектом гетерозиса.

В-четвертых, повышается биологический и адаптационный потенциал различных декоративных видов кларкии (Clarkia) и в открытом грунте выращиваются растения с улучшенными высокими продуктивными свойствами, устойчивыми к факторам внешней среды;

В-пятых, достигается наилучший декоративный эффект за счет увеличения высоты куста, количества, размера и степени махровости цветков;

В-шестых, реализуется биологизация интенсификационных селекционно-семеноводческих и растениеводческих процессов.

Результаты многолетнего многофакторного опыта, средние значения по данным за 2020-2022 гг., представлены в таблицах 1,2 3.

Таблица 1. Влияние органоминерального комплекса «ЭКОФУС» на генетический потенциал растений кларкии прелестной (C. amoena) Малиновая чаша Маркерные морфобиологические признаки Варианты опыта Высота растения, см Количество боковых цветоносов Количество цветков на главной кисти Число лепестков венчика Контроль 32 16 6 4 Однократная обработка органоминеральным комплексом «ЭКОФУС» 33,5 18 7 4 Двукратная обработка органоминеральным комплексом «ЭКОФУС» 38 20 9 6 Трехкратная обработка органоминеральным комплексом «ЭКОФУС» 45 25 11 6 НСР (5%) 0,9817 0,9817 0,8501 1,0975 Степень влияния по Снедекору, % 99,1 99,1 98,3 88,4

Таблица 2. Влияние органоминерального комплекса «ЭКОФУС» на генетический потенциал растений кларкии Линдли (C. amoena subsp. lindleyi) Персиковая чаша Маркерные морфобиологические признаки Варианты опыта Высота растения Количество боковых цветоносов Количество цветков на главной кисти Число лепестков венчика Контроль 40 11 7 4 Однократная обработка органоминеральным комплексом «ЭКОФУС» 42 12 10 4 Двукратная обработка органоминеральным комплексом «ЭКОФУС» 44 14 13 6 Трехкратная обработка органоминеральным комплексом «ЭКОФУС» 50 18 16 6 НСР (5%) 0.9547 1.1232 0.9809 1.1193 Степень влияния по Снедекору, % 99,5 98,6 99,4 88,4

Таблица 3. Влияние органоминерального комплекса «ЭКОФУС» на генетический потенциал растений кларкии пурпурной (C. purpurea) Лиловая фея Маркерные морфобиологические признаки Варианты опыта Высота растения Количество боковых цветоносов Количество цветков на главной кисти Число лепестков венчика Контроль 59 18 8 4 Однократная обработка органоминеральным комплексом «ЭКОФУС» 62 24 9 4 Двукратная обработка органоминеральным комплексом «ЭКОФУС» 66 27 11 4 Трехкратная обработка органоминеральным комплексом «ЭКОФУС» 70 32 14 4 НСР (5%) 1.6877 1.1251 1.0772 0.2154 Степень влияния по Снедекору, % 99,2 99,6 98,5 0,0

Для определения сходства отзывчивости генотипов различных сортопопуляций кларкии на кратность обработок органоминеральным удобрением «ЭКОФУС» был произведен кластерный анализ результатов опыта (фигура 1).

Иерархическая классификация кларкии по отзывчивости растений на кратность обработок органоминеральным удобрением «ЭКОФУС», путем измерения евклидова расстояния на базе программы статистических расчетов MINITAB четко определила два основных видовых кластера: первый - C. amoena (Lehm.) Nels & Macbr, в который вошли субкластеры:1-3 (C. amoena), 5-7 (C. amoena subsp. lindleyi) и 4 (C. amoena) - 8 (C. amoena subsp. lindleyi, при этом по ответной реакции генотипов подтвердилось филогенетическое сходство вида и подвида; второй - C. purpurea (Curtis) A. Nelson & J. F. Macbr в который вошли субкластеры 9-12. При этом реакция генотипа видового комплекса C. amoena на однократную обработку биопрепаратом была схожа с растениями контроля (без обработки): у субкластеров C. amoena: 1 (контроль) и 2 (одна обработка) уровень сходства колебался в пределах 91-94 %; у субкластеров C. amoena subsp. lindleyi: 5 (контроль) и 6 (одна обработка) - уровень сходства в пределах 78-84 %. Уровень отзывчивости C. purpurea - 66-69 % наблюдался при однократном и двукратном применении ЭКОФУСа. Ярко выраженная реакция и высокая степень отзывчивости различных генотипов рода Clarkia Pursh наблюдалась при трехкратной обработке ЭКОФУСом: субкластеры 4 (C. amoena) и 8 (C. amoena subsp. Lindleyi) вошли в единый кластер и имели уровень сходства равный 74 %, а субкластер 12 вошел в видовой кластер C. purpurea, также отличаясь высокой пластичностью с уровнем сходства 68 %.

Проведенный кластерный анализ показал положительную отзывчивость генотипов родового комплекса Clarkia Pursh на обработку биологическим препаратом «ЭКОФУС» и доказал эффективность трехкратного применения препарата при получении потомства с увеличенным ростом, размером цветков и цветочной продуктивности.

Самые пластичные генотипы растений, полученные при трехкратной обработке препаратом «ЭКОФУС» включаются в процесс скрещивания для получения гибридов F₁ с повышенным биологическим потенциалом.

Способ ускоренного выделения селекционно и хозяйственно значимых генотипов декоративных растений рода Clarkia Pursh осуществляется следующим образом:

1. Посев, в открытый грунт, коллекции сортопопуляций декоративных растений рода Clarkia: кларкия прелестная (C. amoena (Lehm.) Nelson & Macbr. - синоним годеция прелестная Godetia amoena (Lehm.) G. Don), кларкия Линдли (C. amoena subsp. lindleyi (Douglas) H.F. Lewis & M.R. Lewis - синоним Godetia grandiflora Lindl.) и кларкия пурпурная (Clarkia purpurea (Curtis) Nelson & Macbr. - синоним мелкоцветковая годеция - small-flowered Godetia или большая годеция large Godetia).

2. В начале вегетации однократное внесение аммиачной селитры - фон с содержанием азота (N-33%), легко поглощаемым и усваиваемым растением.

3. Приготовление водного раствора органоминерального удобрения «ЭКОФУС» а основе водоросли с содержанием макро- и микроэлементов с концентрацией действующего вещества 0,5 %, при этом первый полив осуществляют в фазе развертывания 2-4 настоящих листьев, второй в фазе ветвления, третий в фазе бутонизации, когда кончик бутона окрашен, с нормой расхода жидкости 2 л / 1 м². Обработки проводятся в вечернее время после 17.00 при среднесуточной температуре не выше 25°С, на предварительно увлажненную почву.

4. После каждой обработки выделяются селекционно и хозяйственно значимые генотипы по следующим маркерным морфобиологическим признакам:

Высота растения (см);

количество боковых цветоносов (шт);

количество цветков на главном стебле (шт);

Число лепестков венчика;

5. Подбираются родительские пары с высоким генетическим потенциалом по заданным признакам и проводится скрещивание в поколении F₁.

6. Получение гибридных семян с повышенным генетическим потенциалом происходит в этом же году, в поколении F₁.

Способ ускоряет селекционный процесс по получению гибридов кларкии, обладающих экономической ценностью с увеличенным потенциалом селекционно и хозяйственно значимых морфорбиологических признаков, таких как: высота куста, цветочная продуктивность (количество цветков в соцветии и количество боковых цветоносов), размер и степень махровости цветка. Также способствует увеличению биологического, декоративного и адаптивного потенциала однолетних декоративных растений, используемых как для озеленения населенных пунктов, так и для промышленного цветоводства, в качестве горшечных и срезочных культур.

Источники.

1. Г.А. Романов Трегалоза-6-фосфат контролирует цветение [Электронный ресурс]. URL: http://www.ofr.su/tregaloza-6-fosfat-kontroliruet-czvetenie

2. V. Wahl, J. Ponnu, A. Schlereth, S. Arrivault, T. Langenecker, A. Franke, R. Feil, J. E. Lunn, M. Stitt, M. Schmid, Regulation of flowering by trehalose-6-phosphate signaling in Arabidopsis thaliana. Science 339, 704-707 (2013)

3. Пат. WO2018109457A1 США, Induction of floral development in plants / Matthew Jeremy Paul: заявитель и патентообладатель: Rothamsted Research Limitedttps, № PCT/GB2017/053718: Заявл. 12.12.2017, опубл. 21.06.2018 //patents.google.com/patent/WO2018109457A1/en?oq=WO2018109457A1

4. Пат. 1 639 530 Российская Федерация, МПК A01H 1/04. Способ отбора высокопродуктивных генотипов ярового тритикале / П. И. Буюкли, Л. К. Котельникова, Е. К. Веверицэ, С. И. Лятамборг, А. М. Горелик: заявитель и патентообладатель: Институт экологической генетики АН Молд. ССР.- № 4447343: Заявл: 27.06.1988, опубл. 04.07.1991. https://yandex.ru/patents/doc/SU1789140A1_19930123

Изобретение, способ ускоренного выделения селекционно и хозяйственно значимых генотипов декоративных растений рода Clarkia Pursh, относится к областям биологических и сельскохозяйственных наук для ускоренного выделения селекционно и хозяйственно значимых генотипов декоративных растений рода Clarkia Pursh, в частности селекции, семеноводства и биотехнологии растений, может быть использовано при биологизированной системе выращивания цветочных культур в декоративном садоводстве и промышленном цветоводстве, а также может быть использовано в ландшафтном дизайне и фитодизайне. Способ ускоряет селекционный процесс по получению гибридов Кларкии, обладающих экономической ценностью с увеличенным потенциалом селекционно и хозяйственно значимых морфорбиологических признаков, таких как: высота куста, цветочная продуктивность (количество цветков в соцветии и количество боковых цветоносов), размер и степень махровости цветка. Также способствует увеличению биологического, декоративного и адаптивного потенциала однолетних декоративных растений, используемых как для озеленения населенных пунктов, так и для промышленного цветоводства, в качестве горшечных и срезочных культур. 1 ил., 3 табл.

Способ отбора селекционно и хозяйственно значимых генотипов декоративных растений рода Clarkia Pursh, предусматривающий трехкратную обработку растений водным раствором органоминерального комплекса «ЭКОФУС» на основе водоросли - фукуса пузырчатого (Fucus vesiculosus L.) в концентрации 0,5%, при этом первый полив осуществляют в фазе развертывания 2-4 настоящих листьев, второй в фазе ветвления, третий в фазе бутонизации, когда кончик бутона окрашен, с нормой расхода жидкости 2 л / 1 м², после каждой обработки выделяют селекционно и хозяйственно значимые генотипы по следующим маркерным морфобиологическим признакам:

Высота растения, см;

Количество боковых цветоносов, шт.;

Количество цветков на главном стебле, шт.;

Число лепестков венчика.