Способ мутагенной обработки семян зерновых культур Советский патент 1992 года по МПК A01H1/06 

Изобретение относится к генетике и селекции и может быть использовано для получения наследственных изменений при создании исходного материала для селекции сельскохозяйственных растений.

Известны способы для получения мутаций у растений с применением гамма- и рентгеновских лучей, лазерного излучения, химических веществ (диметилсульфат, диэтилсульфат, этиленимин, нитрозоэтилмоче- вина и др.)

Установлено, что наряду с известными химическими мутагенами фитогормоны при определенных концентрациях обладают ярко выраженным мутагенным эффектом

Наиболее близким к предлагаемому является способ мутагенной обработки с применением малоюксичного для семян и растений фитогормона - гибберелловой

кислоты с концентрацией 10 и 100 мг/л и экспозицией воздействия 18 ч.

Однако известный способ мутагенной обработки семян дает невысокую частоту и узкий спектр мутаций во втором поколении, о чем свидетельствуют данные мутабильно- сти ячменя сорта Абава (Ма), приведенный в табл.1. Так, увеличение концентрации гиб- берелловой кислоты с 10 до 100 мг/л повышает частоту семей с морфологическими и физиологическими изменениями в Мз на 5,72%. Спектр изменений при указанных концентрациях составил пять типов изменений (длинная соломина, длинный рыхлый колос, скороспелость, позднеспелость). Кроме того, как показывают опыты, проведенные на ячмене с рецессивной мутацией в локусе Waxy (табл.2), гибберелловая кислота (К Г) при концентрации 10 мг/л повышает частоту мутаций Waxy в сравнении с контролем в 3 раза. Увеличение концентрации гибберелловой кислоты до 100 мг/л не привело к повышению выхода мутаций варианта ГК-10 мг/л.

Цель изобретения - повышение частоты морфологических и физиологических мутаций.

Для достижения цели обработка семян ячменя включает замачивание семян в течение 8-10 ч в водном растворе параамино- бензойной кислоты (ПАБК) в концентрации 0,02-0,5%.

Парааминобензойная кислота синтезируется в растениях и входит в состав фоли- евой кислоты. Метаболитически активными производными фолиевой кислоты являются ее восстановленные формы, в синтезе которых используется ПАБК в качестве предшественника.

В роли донора формильных групп производное фолиевой кислоты участвует в биосинтезе нуклеотидов.

Поступление в клетку in vitro ПАБК повышенной концентрации нарушает биосинтезпуриновыхнуклеотидов. дезоксирибонуклеиновой кислоты и ведет к возникновению мутаций.

Пример. Семена ячменя сорта Зазер- ский 85 в течение 8-10 ч замачиватели в водном растворе ПАБК с концентрацией 0,02; 0,1 и 0,5%. Контролем служили семена, замоченные в воде.

В каждом варианте обрабатывалось и высеивалось в Mi 500 зерен (по 125 зерен на делянку площадью 1м).

Полевая всхожесть семян ячменя сорта Зазерский 85 в год воздействия ПАБК характеризуется данными табл.3.

Парааминобензойная кислота в концентрации 0,02 и 0,1 % не оказывает существенного влияния на полевую всхожесть семян ячменя. Сильное угнетающее действие на всхожесть семян отмечено в варианте ПАБК 0,5%. где взошло 11,2% высеянных семян.

Наблюдения за динамикой развития растений в Mi показали, что фаза полных всходов в вариантах с ПАБК наступила на 3 дня позже, чем в контроле. При концентрациях ПАБК 0,1 и 0,5% увеличилась длина вегетационного периода ячменя соответственно на 3 и 5 дней.

Обработка семян ячменя параамино- бензойной кислотой оказала влияние на рост и развитие растений в первом поколении (табл.4).

Как видно из табл.4, во всех вариантах

с использованием ПАБК существенно снизилась общая кустистость, а при концентрациях 0,02 и 0,1% - продуктивная кустистость растений ячменя. В варианте ПАБК 0.5% у растений значительно больше

длина стебля и колоса, чем в контроле. Масса зерна с колоса в контрольном варианте составила 0,84 г, а в варианте ПАБК 0,1% 1,13 г. Во втором поколении с появлением всходов определили тип и провели подсчеты хлорофильных мутаций.

Спектр изменчивости ячменя во втором поколении дан в табл.5.

Преобладали мутации типа maculata - на зеленых пластинках листьев имелись отдельные желтые и белые пятна с нечеткими краями. В вариантах ПАБК 0.02 и 0,1 % отмечены также растения, лишенные зеленой окраски - хлорофильные мутации albina. Кроме хлорофильных мутаций в Ма наблюдались и другие типы новообразований - это семена с промежуточной формой куста, с длинным стеблем, длинным колосом, увеличенной массой зерна в колосе, ранним колошением- скороспелые, позднеспелые

формы и др.

Как видно из табл.5, спектр изменений в опытных вариантах представлен в 8-9 типами.

В третьем поколении семьи, выделенные в Ма, наследовали измененные признаки.

Большая часть полученных мутантов отличается от сорта Зазерский 85 не одним, а целым рядом признаков, которые затрагивают длину колоса, высоту растений, массу зерна с колоса, наступление отдельных фаз развития ячменя и другие признаки. Это явление (изменение ряда признаков) у мутантов обычно вызывается или плейотроп- ным действием мутантного гена или

одновременным мутированием нескольких генов.

Часть выделенных мутантов ячменя представляет ценность для селекционеров по признакам продуктивной кустистости, массе зерна с колоса, устойчивости к полеганию и т.д.

Фенотипическая характеристика некоторых мутантов ячменя Мз дана в табл.6.

Мутант 2-6 получен в Ма в варианте ПАБК 0,02%, имеет повышенную продуктивную кустистость, длинный рыхлый колос. Масса зерна с колоса 1,2 г, в контроле 0,9 г. Мутант устойчив к полеганию. Вегетационный период на 3-5 дней короче исходного сорта.

Мутантная форма 2-13 выделена во втором поколении при обработке семян ПАБК в концентрации 0,02%. Продуктивная кустистость у мутанта значительно выше, чем у исходного сорта. Стебель на 10-15 см больше, чем у стандарта, устойчив к полеганию. Созревает на 6-10 дней раньше сорта За- зерский 85. Характеризуется высокой массой 1000 зерен и массой зерна с колоса.

Мутант 3-14 получен в М2 в варианте ПАБК 0,1%. Имеет длинный продуктивный колос. Мутант устойчив к полеганию.

Мутант 3-19 выделен во втором поколении варианте ПАБК 0,1%. Разновидность нутанс. Колос длинный, средней плотности. Высота стебля (средняя длина 53,0 см) на уровне стандарта, устойчив к полеганию. Продуктивная кустистость на 1,7-2,0 больше исходного сорта. Масса зерна с главного колоса 1,2 г.

Мутант 4-13 получен в М2 в варианте ПАБК 0,5%. Разновидность нутанс. Колос двурядный, длинный, средней плотности. Высота стебля больше контроля. Кустистость выше исходного сорта. Вегетационнуй период на 2-3 дня меньше, чем у сорта Зазерский 85.

21 мутантная форма ячменя в 1990 г изучалась в контрольном питомнике, Четыре мутанта (2-1,2-6,2-17,5-33) превысили по урожайности стандартный сорт Зазерский 85 на 6,5-15,1%:

Частота морфологических и физиологических мутаций ячменя в М2, полученных во

втором поколении, показана в табл.1.

В контрольном варианте выделена одна измененная семья.

При обработке семян ячменя водным раствором парааминобензойной кислоты в

концентрации 0,02 иО,1% получено соответственно 12,92 и 16,25% мутантных семей. Существенных различий между указанными вариантами не отмечено (ta 0,86).

При замачивании семян в ПАБК 0,5%

частота мутаций в Ма составила 34,0% в 2,1-2,6 раза больше, чем при концентрациях 0,02 и 0,1%.

Таким образом, предлагаемый для обработки семян витамин - парааминобензойная кислота является более эффективным мутагенным фактором для семян и растений, в связи с этим во втором поколении, наряду с ростом частоты мутаций, расширяется спектр мутационной изменчивости.

Формула изобретения Способ мутагенной обработки семян зерновых культур, включающий замачивание семян в растворе фитогормона на 8-10 ч, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода морфологических и физиологических мутаций, в качестве фитогормона используют парааминобензойную кислоту в концентрации 0,02-0,5%.

Использование: биотехнология, сельское хозяйство, селекция и семеноводство Сущность изобретения: семена замачивают на 8-10 ч в 0,02-0,5%-ном растворе пара- аминобензойной кислоты, после чего наблюдают во втором поколении широкий спектр морфологических и физиологических мутаций. 7 табл. СО С vi СА) N О о 4

Уровень вероятности Р 0,95.

Таблица 1

Время обработки 18ч.

Уровень вероятности Р 0,95. Уровень вероятности Р 0,99. Уровень вероятности Р 0,999.

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4

Таблица 5

Уровень вероятности ,99. Уровень вероятности ,999.

Уровень вероятности Р 0,95. Уровень вероятности Р 0,999.

Таблица 7