Способ получения семян самонесовместимых форм табака душистого Советский патент 1993 года по МПК A01H1/06 A01H1/04 

Изобретение относится к биологии, а именно к прикладной генетике, и может быть использовано в сельском хозяйстве, в плодоводстве и цветоводстве для получения инбредного потомства от самонеопыляю- щихся растений.

Отсутствие у некоторых видов плодовых и цветочных культур способности к самоопылению усложняет стоящую перед селекционерами задачу широкого культивирования этих культур в отдаленных районах в связи с невозможностью получения семенного потомства.

В связи с этим важное значение приобретает разработка способов проведения жесткого инбридинга, поскольку известные способы, широко используемые в настоящее время, не дают достаточного выхода жизнеспособных материнских семян у целого ряда плодовых и цветочных культур. Создание новых способов жесткого инбридинга позволит селекционно-генетическим станциям снабжать в достаточном количестве семенами требуемых культур предприятия агропромышленного комплекса.

Известен способ, согласно которому преодоление самонесовместимости у цветковых растений, а именно табака (Nicotiana alata)n помидора (Lycopersicum peruvianum) производят путем хронического облучения целых растений низкими дозами гамма-радиации на протяжении всего периода цветения. Это обеспечивает значительное увеличение плодообразования. а также появление семян у полностью самонесовместимых растений, семяобразование путем самоопыления неспособных.

Однако способ является достаточно сложным и трудоемким, требует наличия специального облучателя типа гамма-поVI00

ю

Ј

кэ

ле, постоянной длительной эксплуатации оборудования и технического персонала.

Известен также способ, согласно которому преодоление самонесовместимости у цветковых растений, например петунии (Petunia hybrida), производят путем облучения пестиков рентгеновскими лучами в дозе 2000 Р перед опылением. Это обеспечивает семяобразование у половины из обработанных радиацией цветков. Эффект является кратковременным и почти исчезает при проведении самоопыления спустя 24 ч после облучения. К недостаткам метода относится его трудоемкость и техническая сложность, что обусловлено необходимостью создания направленного потока ионизирующей радиации в определенные, далеко друг от друга отстоящие точки растения, а также транспортировкой целых растений на далекие расстояния к облучателю, которая чревата потерей экспериментального материала.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ преодоления самонесовместимости у цветковых растений, согласно которому преодоление самонесовместимости, например, у такого растения, как табак душистый, характеризуется длиннопестичностью и га- метофитным контролем за несовместимостью в пестике, проводится пыльцесмесью из двух компонентов в соотношении 1:1. Совместимый компонент берется с растений данного вида, способных свободно скрещиваться с исследуемым клоном, а в качестве второго компонента используется самонесовместимая пыльца. Первый компонент пыльцесмеси обрабатывают гамма-радиацией Со60 с мощностью дозы 0,06 Гр/с в дозе 1000 Гр. Получаемые семена диплоид- ные и имеют материнское, а не гибридное происхождение.

Однако такой способ позволяет получать только 5% жизнеспособных семян в плодах по сравнению с тем количеством, которое получается при совместных опылениях.

Целью изобретения является получение с помощью облученной пыльцы семян самонесовместимого табака душистого с увеличенным выходом; повышение выхода жизнеспособных семян материнского происхождения.

Указанная цель достигается тем, что облучение совместимого компонента для пыльцесмеси производится дозой 2500- 3500 Гр в течение 3,5-4,9 ч при мощности дозы 0,2 Гр/с.

Способ осуществляется следующим образом. Для сбора пыльцы табака душистого срезают бутонизированные цветки непосредственно перед их раскрытием. Еще закрытые пыльники помещают на 30 ч в чашки Петри в условиях комнатной температуры и нормального давления. Из растрескавшихся пыльников вытрушивают пыльцу путем

5 быстрого ручного перемещения чашки Петри в разные стороны. Собранную пыльцу хранят при -20°С в стеклянных плотно закрытых бюксах. Для использования пыльцы ее перед началом эксперимента выдержи- 10 вают в течение 1 ч при комнатной температуре и 80%-ной влажности воздуха. Облучение проводят гамма-радиацией в стеклянных бюксах в дозе 2500-3500 Гр в течение 3,5-4,9 ч при мощности дозы 0,2

15 Гр/с.

Облученную пыльцу смешивают в соотношении 1:1 со свежесобранной пыльцой самонесовместимых растений и сразу опыляют пестики самонесовместимых расте0 ний приготовленной смесью. Облученную пыльцу собирают с растений, перекрестно совместимых с растениями из самонесовместимого клона.

В таблице представлены результаты

5 опылений пыльцесмесями из самонесовместимой и облученной разными дозами гамма-радиации совместимой пыльцы табака душистого.

П р и м е р 1. Для сбора пыльцы табака

0 душистого срезают бутонизированные цветки перед самым раскрытием. Пыльники помещают на сутки в чашки Петри при комнатной температуре на 30 ч после того, как их доставали из цветков. Вытрушивание

5 пыльцы из растрескавшихся пыльников проводят вручную путем резких перемещений чашек Петри. Собранную пыльцу помещают в стеклянные бюксы и облучают гамма-радиацией Со с мощностью дозы

0 0,2 Гр/с в дозе 1000 Гр в течение 1,4 ч. Облученную пыльцу смешивают с аналогично собранной пыльцой самонесовместимых растений в соотношении 1:1. Затем проводят опыление пестиков самонесовместимых

5 растений полученной смесью. Всхожесть собранных семян определяют путем их проращивания в чашках Петри на влажной фильтровальной бумаге при 26°С.

Результаты опыления показали, что пло0 ды образуются в 97% случаев после проведения опы-лений пыльцесмесями. При этом количество плодов с семенами составляет 97% от их общего числа, а в остальных плодах семян не обнаружено. Среднее количе5 ство семян в плоде 42 ± 12. Всхожесть семян 70%. Отмечено большое количество разрушенных и пустых семян, а также семян с деградировавшим зародышем и эндоспермом. В одном опылении удалось получить в среднем 28 жизнеспособных семян.

П р и м е р 2. Пыльцу табака душистого собирают из пыльников по методике примера 1. Облучение совместимого компонента для пыльцесмеси проводят гамма-радиацией 60Со в дозе 2000 Гр в течение 2,8 ч при мощности дозы 0,2 Гр/с. После этого проводят опыление самонесовместимого табака душистого смесью из облученной совместимой и собственной самонесовместимой пыльцы в соотношении 1:1. Всхожесть собранных семян определяют по методике примера 1.

Результаты опыления показали, что образование плодов происходит в 93% случаев. При этом в 85% случаев образуются семенные плоды, тогда как в остальных плодах семян не обнаружено. Количество семян в плодах не превышает 65 и в среднем составляет 55 семян на плод. В плодах отмечено наличие пустых семян без зародыша, а также разрушенных семян. На одно опыление получено в среднем 40 жизнеспособных семян.

П р и м е р 3. Пыльцу табака душистого собирают из пыльников по методике примера 1. Облучение совместимого компонента для пыльцесмеси проводят дозой 2500 Гр в течение 3,5 ч при мощности дозы 0,2 Гр/с. После этого проводят опыление пестиков растений самонесовместимого клона табака душистого пыльцесмесью из облученной совместимой и самонесовместимой пыльцы в соотношении 1:1. Всхожесть семян определяют проращиванием в термостате по примеру 1.

Отмечено появление плодов в 97% случаев от всех опылений. Количество плодов с семенами 95%. Остальные характеризуются полным отсутствием семян или их остатками. Количество семян в плодах в среднем 105 ± 14, Семена характеризуются высокой прорастающей способностью. Отмечено уменьшение в плодах пустых и разрушенных семян по сравнению с использованием дозы 2000 Гр. В результате всхожесть семян достигает83%. В одном опылении получено в среднем 85 жизнеспособных семян.

П р и м е р 4. Пыльцу собирают из пыль- никовтабака душистого по методике примера 1. Совместимую пыльцу, собранную с перекрестно совместимых с опыляемым клоном растений, облучают дозой 3000 Гр в течение 4,2 ч при мощности дозы 0,2 Гр/с. После облучения смешивают облученный компоненте самонесовместимой пыльцой в соотношении 1:1 и полученной смесью опыляют самонесовместимые растения. После сбора семян определяют их всхожесть путем .проращивания при 26°С на влажной фильтровальной бумаге в чашках Петри в

термостате. Отмечено появление плодов для всех опылений. Количество семенных плодов 96% от всего количества. Среднее количество семян в плодах 142 ±17. Всхожесть семян 91 %. Получено в одном опылении 129 ± 15 жизнеспособных семян.

П р и м е р 5. Сбор пыльцы осуществляют по методике примера 1. Совместимую пыльцу облучают в дозе 3500 Гр в течение 4,9 ч

при мощности дозы гамма-радиации 6 Сс 0,2 Гр/с. После облучения смешивают облученный компонент с самонесовместимой пыльцой в соотношении 1:1 и полученной смесью опыляют самонесовместимые растения. Всхожесть семян определяют по методике примера 1.

Отмечено некоторое уменьшение количества образовавшихся плодов в опылениях, причем количество плодов с семенами

сократилось до 93%. Количество семян в плоде 126 ± 9. В то же время всхожесть семян остается на уровне 88, что указывает на низкое содержание в плодах неполноценных семян. Получено до 120 жизнеспособных семян на одно опыление, каждое из которых в дальнейшем способно было развиться в полноценное растение.

П р и м е р 6. Для сбора пыльцы табака душистого срезают бутонизированные

цветки перед самым раскрытием. Пыльники помещают на сутки в чашки Петри при комнатной температуре на 30 ч, после того как их достают из цветков. Вытрушивание пыльцы из растрескавшихся пыльников проводят вручную путем резких перемещений чашек Петри. Собранную пыльцу помещают в стеклянные бюксы и облучают гамма-радиацией 60Со с мощностью дозы 0,2 Гр/с в дозе 4000 Гр в течение 5,5 ч. Облученную

пыльцу смешивают с аналогично собранной пыльцой самонесовместимых растений в соотношении 1:1. Затем проводят опыление пестиков самонесовместимых растений полученной смесью. Всхожесть семян проверяют путем их проращивания в чашках Петри на влажной фильтровальной бумаге при26°С.

Результаты опыления показали, что плоды образуются в 62% случаев после проведения опылений пыльцесмесями.. Количество плодов с семенами 63%, в остальных плодах семян не обнаружено. Среднее количество семян в плоде 33 ± 7. Всхожесть семян 24%. Отмечено большое

количество пустых семян. В результате получено до 6 полноценных семян на одно опыление.

П р и м е р 7. Сбор пыльцы осуществляют по методике примера 1. Совместимую пыльцу облучают в дозе 5000 Гр при мощности 0,2 Гр/с в течение 6,2 ч. Совместимый компонент после облучения смешивают с самонесовместимой пыльцой и полученной смесью опыляют пестики самонесовмести- мых растений, Всхожесть семян определяют по методике примера 1. Отмечено резкое уменьшение плодообразования (до 16%), причем все плоды характеризуются отсутствием в них семян.

Изобретение повышает выход жизнеспособных семян материнского происхождения в 4-5 раз, поскольку полученные экспериментальным путем дозы облучения совместимого компонента в интервале 2500-3500 Гр при мощности дозы 0,2 Гр/с в течение 3,5-4,9 ч приводят к угнетению проявляемого его пыльцевыми трубками стерилизующего действия на семяпочки, что дает возможность самонесовместимому компоненту пыльцесмеси беспрепятственно производить оплодотворение; уменьшает затраты на облучение гамма- радиацией за счет сокращения времени работы облучателя и, как следствие, сокращения времени работы обслуживающего

персонала; уменьшение времени эксплуатации оборудования облучателя и подсобных помещений, т.е. снижение амортизационных расходов.

Предлагаемый способ позволяет добиться почти 100%-ного облучения плодов в опылениях; уменьшить количество бессемянных партенокарпических плодов; увеличить количество нормальных семян при одновременном уменьшении общего числа пустых и разрушенных семян; повысить общую всхожесть семян за счет уменьшения количества семян с деградировавшим зародышем или недоразвитым эндоспермом; получить большее количество полноценных семян, способных развиться в нормальные растения.

Предлагаемый способ воспроизводим, не требует от селекционеров специального обучения, может использоваться в теплицах и в открытом грунте.

Проведение способа за пределами указанных параметров резко снижает эффективность опылений пыльцесмесью.

Стоимость полученных предлагаемым способом семян понижается в три-пять раз по сравнению с прототипом.

Использование: биотехнология,селекция, цветоводство. Сущность изобретения: семена самонесовместимых форм табака душистого получают путем опыления материнских растений пыльцесмесью, состоящей из облученной большими дозами гамма-радиации совместимой пыльцы с необлученной самонесовместимой пыльцой. 1 табл. ё

Формула изобретения

Способ получения семян самонесовместимых форм табака душистого, включающий сбор совместимой пыльцы с пыльников, ее высушивание, облучение гамма-радиацией, смешивание в соотношении

Результаты опылений пыльцесмесями из самонесовместимой и облученной разными дозами гамма-радиации совместимой пыльцы табака душистого

1:1 с самонесовместимой пыльцой и опыление пыльцесмесью, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода жизнеспособных семян материнского происхождения, облучение гамма-радиацией

проводят в дозе 2500-3500 Гр при мощности дозы 0,2 Гр/с в течение 3,5-4,9 ч.