Способ предпосевной обработки семян для синхронизации клеточных делений в зародышевой меристеме зерновых культур Советский патент 1991 года по МПК A01H1/06 A01C1/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в селекционно-генетической практике, направленной, в частности, на получение ценных мутантов сельскохозяйственных культур.

Клетки на разных фазах митотического цикла проявляют неодинаковую чувствительность к мутагенам. Синхронизируя клетки зародышевой меристемы к чувствительным фазам синтеза ДНК и митоза, можно повысить их чувствительность к мутагенам, в частности увеличить эффективность радиационного мутагенеза, т. е. увеличить частоту и спектр измененных признаков растений.

Известен способ синхронизации митозов в меристеме ячменя, состоящий в воздействии раствора 5-АУ (5-аминоурацила) на проростки или семена с последующим

выдерживанием объектов в аоде при пониженной температуре, причем первые 5 ч семена проращивают в термостате на воде, следующие 5 ч - на 5-АУ при 26°С, затем после промывки - 12 ч на воде при 2°С, после чего прорастающие семена помещаются в термостат для дальнейшего проращивания.

Этот способ характеризуется трудоемкостью осуществления, длительностью.

Известен также способ повышения синхронизации клеток меристемы ячменя, состоящий в последовательном воздействии на прорастающие семена 5-АУ и холода на фоне колхицина, причем первые 5 ч семена проращивают на воде при температуре 26°С, следующие 5 ч - в смеси растворов 5-АУ и колхицина, затем семена промывают водой и переносят на 12 ч в раствор колхи2°С

с о

N5 4 О 00

цина при температуре

при последующем проращивании при 26°С. Митотиче- ский индекс проростков в результате обработки меняе ся, превышая контроль на 46%. Длительность процесса превышает 22ч.

Однако этот способ трудоемкий, длительный, многостадийный, при этом необходимо строго выдерживать временной температурный режим, применяя дефицитные реактивы, что приводит к травмированию при высеве посевного материала, находящегося в состоянии активного прорастания.

Целью изобретения является упрощение и ускорение процесса обработки при снижении ее токсичности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу синхронизации клеточных делений в зародышевой меристеме зерновых культур, включающему предпосевную обработку семян, сухие семена зерновых сельскохозяйственных культур облучают в непрерывном режиме электромагнитным полем частотой 59,5-62,6 ГГц при плотности потока мощности 100- 300 мкВт/см2 в течение 20-30 мин,

Пример. Воздушно-сухие семена зерновых сельскохозяйственных культур (яровой ячмень, яровая и озимая пшеница, озимая рожь, горох, тритигале) накануне посева (1-2 дня) подвергали облучению радиоволнами миллиметрового диапазона частотой 59,5-62,6 ГГц ППМ 100-300 мкВт/см2 в течение 20-30 мин.

Интенсивность и синхронность клеточных делений оценивались по максимальному значению митотического индекса (МИ) в клетках корневой меристемы прорастающих семян.

Заявляемые режимы облучения определены в результате проведения многолетних исследований, в которых в качестве информативных тестовых показателей эффективности воздействия электромагнитного излучения миллиметрового диапазона были выбраны всхожесть семян, интенсивность роста корней и проростков, показатели урожайности.

Изменения максимальных значений МИ, роста проростков и урожая в зависимости от частоты электромагнитного поля (ЭМП) при времени облучения 10 мин и ППМ 500 мкВт/см2 для модельного растительного объекта (гороха) отражены в табл. 1,

Анализ данных табл. 1 показывает, что существенное улучшение всех показателей наблюдается в интервале 59,5-62,6 ГГц.

На фиг. 1 приведена диаграмма изменения синхронности клеточных делений в зародышевой меристеме ячменя в

зависимости от плотности потока мощности. Результаты показывают, чго наиболее существенное (на 46-96,8%) отклонение МИ от контроля наблюдается в интервале ППМ

100-300 мкВт/см2.

На фиг. 2 отражена зависимость изменения синхронности клеточных делений ячменя (первый пик МИ) от ППМ и от времени облучения (t). Сравнительный анализ фиг,

0 1 и 2 показывает, что максимальный эффект для ячменя наблюдается при ППМ 100 мкВт/см2 и мин (f-61.5 ГГц).

Обоснование выбора заявляемого интервала облучения отражено на графике,

5 приведенном на фиг. 3, Облучение семян ячменя в течение 20-30 мин (при ППМ - 300 мкВт/см2 и ,5 ГГц) вызывает посыше- ние синхронности клеточных делений на 42-49% по сравнению с контролем. При

0 дальнейшем увеличении экспозиции эффект снижается

Изучение МИ в динамике (табл, 2) показало, что 20-минутное облучение семян ячменя при 100 и 300 мкВт/см2 увеличивает

5 максимальное значение МИ до 8,8 и 11,8% против 5,9 в контроле, т. е. синхронность митозов возрастает в 1,5 и 2 раза.

Синхронность мктозов в корнях яровой пшеницы увеличивается при этом в 1,7 раза

0 (табл.3).

Степени воздействия на синхронность клеточных делений в зародышевой меристеме различных зерновых культур отражены на фиг. 4. Для ячменя приведены данные

5 3 опытов, выполненных с 1987 по 1989 гг. (фиг 1). В опытах со всеми использованными в работе видами растений происходили однотипные изменения МИ в сторону повышения на 42-96% по сравнению с необлу0 ченными семенами. По предлагаемому способу повышение МИ по сравнению с контролем, как по известному способу и даже больше, достигал ось быстрее и без применения химических реактивов. Мак5 симальный эффект синхронизации МИ (до 96%) получен при действии радиоволн на семена ячменя, В специально поставленных экспериментах было установлено, что положительное последействие облучения сохра0 няется до 10 дней, т. е. при проращивании семян и через 10 дней после облучения. Синхронность митозов (повышенный первый МИ) проявлялась так же, как и через сутки. Изменения структуры хромосом при

5 этом не наблюдалось. Это является одним из существенных преимуществ заявляемого способа по сравнению с известным, так как в распоряжении экспериментатора есть время для выбора оптимальных сроков и условий, для посева облученных семян, особенно если это делается на опытных участках,

Таким образом, основные преимущества и полезность заявляемого способа состоят в ускорении процесса: вместо 20-22 ч по известному способу в заявляемом способе -2ч; предобработке сухих семян, а не проростков (как по известному способу), что исключает травмирование объектов при посеве; возможности производить посев, особенно в почву на опытных участках, не сразу после предобработки (как по известному способу), а в удобные для экспериментатора и оптимальные для объекта сроки и погодные условия, так как эф0

5

фект облучения (повышения) синхронизации клеточных делений сохраняется до 10 дней.

Формула Изобретения Способ предпосевной обработки семян для синхронизации клеточных делений в зародышевой меристеме зерновых культур, отличающийся тем, что. с целью упрощения и ускорения процесса обработки при снижении ее токсичности, сухие семена подвергают обработке электромагнитным полем частотой 59,0-62,6 ГГц при плотности потока мощности 100-300 мкВт/см2 в непрерывном режиме в течение 10-30 мин.

«

Таблица 1

Изобретение относится к биотехнологии и сельскому хозяйству и может быть использовано в селекционно-генетической работе, направленной, в частности, на получение ценных мутантов сельскохозяйственных культур. Цель изобретения - упрощение и ускорение процесса обработки при снижении ее токсичности. Способ предусматривает воздействие на сухие семена перед посевом электромагнитным полем частотой 59,0-62,6 ГГц при плотности потока мощности 100-300 мкВт/см2 в непрерывном режиме в течение 10-30 мин. 4 ил,, 3 табл.

- Разница по сравнению с контролем достоверна, t 3.

Максимальное значение tS (первая волна митозов); 26-36 - время от начала прорастания семяк, ч.

/ j

Т a fi л и ц а 3

Максимальное значение КИ; 26-34 - время от начала прорастания, ч.

Та(лица2

« ТЗ

ф

JSi

О

о

Ь

-

о

g

о о -ч

0

о сх

150

№ %

120

119 %

100

10 20

Режимы облучения: - 300 мкЗт/см / - 61,5 ГГц

Контроль

30 время обл., млн.

т

in к своему контролю

140

120

100

171,2150,8 . 150,0

7

- яровая пшеница

Јиг. 4.

Ш,0

- озимая рожь

- тритикале