Способ отбора растений, устойчивых к насекомым-вредителям Советский патент 1992 года по МПК A01K67/00 A01H1/04 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для экспресс-оценки устойчивости растений к поеданию насекомыми-вредителями.

Известен способ отбора растений на устойчивость к насекомым-вредителям, наиболее близкий по технической сущности к предлагаемому, согласно которому насекомых помещают на зерна разных образцов - растений, подсчитывают количество вылупившихся жуков нового поколения и по достоверному снижению этого показателя судят об устойчивости образца.

Недостатком известного способа является узкая специфичность системы, не позволяющая выявить устойчивость всего растения к насекомым-вредителям.

Целью, изобретения является ускорение отбора растений, способных блокировать развитие насекомых-вредителей, и ускорение селекции перспективных форм.

Цель достигается тем, что в известном способе отбора растений, устойчивых к насекомым-вредителям, заключающемся в выращивании насекомых на ткани исследуемого растения и оценки устойчивости по плодовитости насекомых, в качестве ткани растения используют каллусную ткань, а в качестве насекомого-вредителя используют Drosophila melanogaster.

Сущность изобретения заключается в следующем. Каллусная ткань, полученная из частей проростков, по набору запасных веществ (Сахаров, крахмала и др.), по составу фитогормонов и другим свойствам соответствует целому растению и в качестве единственного источника питания обеспечивает нормальное развитие насекомых. Различные генотипические формы растений могут отличаться друг от друга по устойчивости к насекомым, что находит свое отражение и в разной способности каллусных культур, полученных из форм, обеспечивать развитие дрозофилы. Проверка растений из генетических коллекций с использованием каллусной культуры, полученной in vitro из проростков, на способность блокировать развитие дрозофилы, позволяет быстротеСО

с

ю ел VJ

ю

CJ

стировать большое количество растений, что ускоряет поиск растительных форм, устойчивых к насекомым. Каллусная культура дает возможность получать растения-реге- неранты в многочисленных копиях из ото- бранных устойчивых линий, а также получать устойчивые формы методом клеточной селекции.

Показатель, называемый плодовитостью, отражает яйцекладку, развитие яиц, выживаемость личинок и куколок на разных питательных средах. В ходе исследований на культурах редиса, гороха, томатов и др. доказано, что плодовитость дрозофилы на всех видах растений зависит от количества добавляемых каллусов. Например, на каллусах редиса при 1 г корма плодовитость мух была 14,6 ± 1,00, при 2 г - 32,7 ± 0,95, при 3 г - 73,1 ± 3,55. Плодовитость самок при содержании на дрожжевой среде 74,4 ± ±1,34.

Существенным фактором для развития насекомых является длительность пассирования каллусов. При использовании редиса обнаружено, что наиболее успешно дрозо- фила развивается на первичных каллусах. Плодовитость мух на первичных каллусах составляет 106,7 ± 2,21, на каллусах 2-3 пассажей 24,1 ± 1,89, на 4-5 пассажах 7,4 ±3,54. Иные закономерности выявлены для томатов. Пассирование каллусов не снижает их питательной ценности для дрозофилы: плодовитость самок на растительных культурах 1 - 4 пассажей не ниже, чем на первичных каллусах, а в некоторых опытах достоверно выше: 70,6 ± 6,90 - на 1 - 4 пассаже, 27,1 ± 2,86 - на 0-пассаже. Наблюдаемые для редиса и томатов различия могут быть связаны с изменением метаболизма клеток при пассировании и особенно- стями вторичного метаболизма данных видов растений.

На плодовитость мух влияет состав питательной среды, на которой выращивались каллусы, а именно, содержание фитогор- монов. Каллусы редиса активно растут на средах с более высоким содержанием цито- кининов по сравнению с ауксином, характе- ризуется светлой окраской, легко пассируется, в отличие от форм, выращен- ных на средах, в которых соотношение фи- тогормонов сдвинуто в сторону ауксинов. Так, если в средах соотношение ауксинов к кинетинам составляет 1:10, плодовитость мух 9,7 ± 1,29, при обратном соотношении 42,6 ± 2,54.

На лабораторной модели каллус-дрозофила проверены различные формы растений из генетических коллекций по

способности восполнять пищевые потребности дрозофилы с целью выделить контрастно различающиеся линии. В связи с физиологическими особенностями дрозофилы, а именно, разной скоростью яйцеотк- ладки в разные дни, сезоны, реакцией на необычный корм, обнаруживается большая вариабельность результатов от повторно- сти к повторное™, обусловленная тем, что в многокомпонентной системе даже небольшие неучтенные колебания в физиологическом сосотоянии разных объектов могут наложить отпечаток на повторяемость результата. При испытаниях в нескольких по- вторностях удается выявить стабильные закономерности на фоне этой вариабельности.

Способ осуществляют следующим образом.

В качестве растительного материала используют каллусные ткани различных генетических форм, выращенные in vitro. Каллусы получают от асептических проростков путем помещения отдельных его частей на питательную среду Мурасига-Скуга. Среду Мурасиге-Скуга готовят следующим образом. На 1 л среды берут 8 г агар-агара, 30 г сахарозы и добавляют растворы солей и витаминов, чтобы в 1 л среды содержалось вмг: МН МОз-1650, КМОз-1900, CaCl2 2N20

-440, MgS04 7Н20 - 370, КН2РСм - 170, НзВОз - 6,2,MnS04 4Н20 - 22,3, ZnSCMx х7Н20-8,6,К1-0,83.№2МоСм-2Н20-0,25, CuS04 5Н20- 0,025, 6Н20 -0,025, Ре5См.7Н20 - 27,8, Na - 37,3, фолевая кислота 0,5, рибофлавин (В2) 0,5, Биотин 1,0, Са-пантотенат 1,0, пиридоксин (Be) 1.0, тиамин (Bi) 1,0, амид никотиновой кислоты 2,0, BI2 0,00015.

В зависимости от вида растения в среду добавляют разные фитогормоны: например, для получения каллуса редиса 2.4-Д/2.4- дихлорфеноуксусная кислота (в концентрации 1 мг/л); гороха - НУК (-нафтилуксусная кислота) 0,5 мг/л и ВАР (б-бензиламинопу- рин) 1,5 мг/л, томатов - ВАР 1 мг/л, НУК 4 мг/л.

Первичные каллусы пассируют через 15

-20 дней на среды того же состава. Каждое последующее субкультивирование осуществляют через такой же срок.Каллусы,достигшие размера 1 - 1,5 см в диаметре, используют для кормления дрозофилы. Могут быть использованы и первичные и пассированные каллусы (1-5 пассажей).

Каллусы растирают в фарфоровой ступке до получения гомогенной массы. 1 - 3 г гомогената добавляют в стаканчик объемом 50 мл с агарсахарной средой, куда помещают по 3 самки и 3 самца дрозофилы в возрасте 4-6 сут на 3 дня для откладки яиц. Через 10 - 16 дней подсчитывают число потомков, вылупившихся в каждой пробирке.

П р и м е р 1. Производили отбор томатов, устойчивых к насекомым-вредителям, на партии из 9 мутантов, 6 сортов, 16 диких и полукультурных форм. В практической селекции последние используются как доноры устойчивости к таким вредителям, как насекомые, нематоды, грибы, бактерии. Для кормления дрозофилы использовали каллусы томатов диаметром 1,2 см, выращенные in vitro в течение 15 дней. Для испытания взяли по 4 образца. Их растерли до гомогенного состояния и соединили гомогенат с агар-сахарной средой. На гомогенат посадили 3 пары насекомых, а через 15 дней подсчитали их потомство.

В таблице приведены статистически достоверные результаты определения плодовитости дрозофил для 2 линий томатов. В 4 повторностях обнаружено, что плодовитость дрозофилы при содержании на каллусах томатов Licopersion pimpinellifolium всегда достоверно ниже (примерно в 2,5 раза), чем на сортах томата. Между остальными формами стабильных различий не выявлено. Опыт подтверждает тот факт, что отдельные образцы LPimpinellifolium применяются в селекции как источники устойчивости к вредителям.

П р и м е р 2. Испытывали культуру гороха с целью отбора форм, устойчивых к насекомым-вредителям. Пищевой субстрат готовили как в примере 1. В 4 повторностях при анализе 6 линий и 1 сорта гороха найдены 2 стабильно сразличающиеся формы: 2150 и 4. Для них плодовитость различается

примерно в 5 раз и составляет 83,9 ± 3,5 и 17,2 ±5,7. У остальных линий статистически достоверных различий не выявлено.

ПримерЗ. Производили отбор культур

редиса как в примере 1. Проанализировали 16 форм редиса. Среди них выявили линии, контрастные по питательной ценности, - формы F-43/51 х 43/50 и 260 белый, для которых плодовитость насекомых различается примерно в 2,5 раза и составляет 106,7 ± 2,2 и 42,6 ± 2,5 соответственно.

Таким образом, отбор культур, устойчивых к насекомым-вредителям при единичном цикле пассирования каллусов

составляет порядка 30 дней, что значительно меньше, чем требуется по способу-прототипу, который предусматривает прежде всего получение набора растительных форм, подлежащих испытанию, причем влияние на них факторов внешней среды имеет гораздо большее значение, чем на каллус- ные ткани. Кроме того, скорость селекции растительных форм значительно возрастает за счет получения растений-реагентов из

отобранных устойчивых каллусных линий. Для ряда культур с длительным циклом развития предлагаемый способ окажется наиболее эффективным.

Формула изобретения

Способ отбора растений, устойчивых к насекомым-вредителям, включающий выращивание насекомых на ткани исследуемого растения и оценку устойчивости по плодовитости насекомых, отличающийся тем,

что, с целью упрощения способа и ускорения отбора растений, в качестве ткани растения используют каллусную ткань, а в качестве выращиваемых насекомых используют тест-насекомое мужу Drosophila

melanogaster.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно для экспресс-оценки устойчивости растений к поеданию насекомыми-вредителями. Цель - упрощение способа и ускорение отбора растений. Отбор растений включает выращивание дрозофилы на каллусной ткани исследуемого растения и оценку устойчивости растений по ее плодовитости. Период отбора растений составляет приблизительно 30 дней. 1 табл.

Плодовитость дрозофилы на каллусах различных форм растений