Способ Бабенко В.И. отбора раннеспелых линий кукурузы Советский патент 1993 года по МПК A01H1/00 

Изобретение относится к области сель- скбго хозяйства, в частности к селекции кукурузы, .

; Кукуруза - важнейшая продовольствен- но4фуражная культура. Зерно этой культуры используется в качестве, пищи для человека, а также для корма домашних животных. Кроме того, вегетативные органы кукурузы используют как зеленый корм и служат отличным сырьем для приготовления силоса. / ;

; По данным международного селекцион- Hofo центра СИММИТ (Мексика), в 1985- 19SJ56 гг под кукурузой в мире было занято свите 140млн.га, причем 60% этой площади . приходилось на развивающиеся страны.....

Одним из преимуществ этой культуры является высокая.ее урожайность. Так, срйдний урожай зерна в 1986 г. составил в Греции 97 ц/га, США - 66 ц/га, Франции - 62 ц/га, Венгрии - 60 ц/га, Канаде - 59 ц/га: В осточной Европе (включая СССР) урожайность кукурузы составляла 42 ц/га, в СС СР - 33 ц/га. .

. В СССР посевы кукурузы. вхлючая зёр- новую, силосную и на зелёный корм, составляют свыше 20 млн. га. .Возделывают ее на Украине, в Молдавии, на Северном Кавказе, в Поволжье, Сибири, Централцнд-чер- нозёмных областях, на Урале, Дальнем Востоке, а также в Закавказье, Средней Азии, Казахстане, Белоруссии, Прибалтике. Под зерновой кукурузой в СССР занято свыше 4 .млн.га.

Одним из важных бирлргических признаков к кукурузы является длина вегетационного периода. Степень скороспелости - позднеспелости гибридов и родительских линий в значительной мере обусловливает уровень их продуктивности. Как правило, по сравнению с позднеспелыми скороспелые гибриды и родительские линии менее урожайные. Кроме того, от длины вегетационного периода зависит ареал этой культуры. северная граница ее культивирования. Сравнительно низкая сумма эффективных температур в высокоширотных регионах не позволяет выращивать в них позднеспелые гибриды. Их можно культивировать

sj

ю О ел ю

лишь в регионах с продолжительным безморозным периодом, высокой суммой эффективных температур, мягким климатом.

Выращивание позднеспелых гибридов с продолжительным вегетационным периодом нецелесообразно еще и потому, что поздно созревающее зерно необходимо сушить в сушилках, что само по себе противоречит идее применения энергосберегающих технологий в растениеводстве.

Придавая важное значение длине вегетационного периода у гибридов кукурузы, исследователи научно обоснованно выделили следующие группы их спелости: 1 - очень ранние (70-80 дней, 100-199 единиц по ФАО), 2 - ранние (81-90 дней, 200-299 единиц), 3 - среднераннеспелые (91-100 дней, 300-399 единиц), 4-среднеспелые (101-110 дней, 400-499 единиц), 5 - среднепоздние (1 Т1-120 дней, 500-599 единиц), 6 - позднеспелые (121-130 дней, 600-699 единиц), 7 -очень позднеспелые (131-140 дней, 700 799, 800-899, 900-999 единиц).

Советская селекция кукурузы ныне имеет успехи, которые, к сожалению, имеют эпизодический характер. По этой причине средняя урожайность этой культуры в СССР заметно ниже, чем в ряде зарубежных стран. Объяснить это можно не только более суровыми климатическими условиями в нашей стране, но и определенным отставанием отечественной селекции.

Для того, чтобы преодолеть это отставание и заполучить перспективный селекционный материал, СССР в 70-е годы закупил значительное количество гибридов в Югославии, Румынии, Болгарии. Указанные страны располагали очень продуктивными линиями, отселёктированными в США, Франции. Мексике и других странах.

Приобретение зарубежных гибридов и родительских линий ртоило нам немало валютных затрат, однако экономическая эффективность закупки сортимента кукурузы за границей оказалась невысокой по той причине, что подавляющее большинство закупленного материала было слишком позднеспелым, а потому малопригодным или совсем непригодным для выращивания в нашей :стране. Такого просчета в государственном масштабе можно было избежать, если бы мы располагали эффективными методами, особенно лабораторными и быстрыми, определения скоро- спелЬсти-познеспелбсти гибридов и линий кукурузы.

Применяющийся и поныне в полевых условиях традиционный способ определения продолжительности вегетационного периода сельскохозяйственных, культур

экономически мало выгоден, так как его осуществление предусматривает цикл дорогостоящих полевых работ, как то вспашку, удобрение растения, культивацию посева, защиту растений от болезней и вредителей, уборку урожая/сушку зерна. К тому же принимая во внимание вариабельность погодных условий в разные годы, нет оснований надеяться на то, что можно получить надеж0

ные результаты по данным однолетнего

опыта. Немаловажно также то, что осуществление этого способа связано с большой затратой времени (свыше 6 мес.).

Громоздкость традиционного способа

5 определения длины вегетационного периода, его дороговизна, временная неоперативность вынудили нас к поиску новых путей в решении проблемы определения раннеспелости-позднеспелости кукурузы, который

0 завершился разработкой экспрессного способа. Основу разработанного нами способа составляет определение активности ИУК-оксидазы-фермента, регулирующего содержание, а следовательно, спектр

5 физиологического воздействия на гормон, роста индолилуксную кислоту (ПУК).- При этом мы исходим из той принципиальной позиции, что различия в интенсивности ростовых процессов между раннеспелыми и

0 позднеспелыми линиями кукурузы наиболее заметно проявляются в случае выращивания опытных проростков е неблагоприятных условиях (пониженная температура, круглосуточное освещение).

5 Пример. Семена линий кукурузы, относящихся к разным группам спелости, проращивания в течение 6, 8, 10, 12, 14, 16 суток в песчаной культуре при 20-22°С, 16- часовой длине дня в контролируемых усло0 виях камеры искусственного климата.

Полученные разновозрастные проростки на протяжении двух суток выдерживали в неблагоприятных для роста кукурузы условиях - при 14-15°С и круглосуточном осве5 щении. Минеральное питание опытных растений осуществляли путем их полива вдвое разбавленным раствором Арнона- Хогленда.

Ферментную вытяжку с ИУК-оксидаз0 ной активностью получают по методу Гамбурга из навески свежей ткани надземной части проростков 1 г, которую растирают в охлажденной ступке с 10 мл 0,02 М фосфатного буфера рН 6,1. После 30-минутной экс5 позиции в холодильнике гомогенат центрифугируют при 8 тыс оборотов/мин в течение 10 мин. Для отделения ферментной вытяжки от ингибиторов эндогенного происхождения используют гель-фильтрацию на колонке с сефадексом G - 25 (из Швеции).

Первые 2,5 мл элюата отбрасывают, следу- киЦие 6 мл собирают для определения ИУК- окс|идазной активности.

; С этой целью готовят реакционную смесь(1 мл раствора 2,4-дихлорфенола, 1 мл раствора MnCl2, 2 мл раствора ИУК, 4 мл 0,02 М фосфатного буфера рН 6,1 и 2 мл ферментной вытяжки), прокачивают ее на лабораторной качалке в темноте при 26°С. далее отсюда через 10, 20, 30, 40 и 60 мин отмирают по 1 мл реакционной среды и пе- реЖосятв пробирку с 2 мл реактива Сальков- ского. Окраска здесь развивается в течение 1 Ц, перед началом колориметрирования прббирки центрифугируют при 1000 оборотов/мин в течение 5 мин.

Колориметрирование проводят на фотоколориметре при зеленом светофильтре (максимум пропускания при 490 ммк). По полученным отсчетам строят кривую динами и разрушения ИУК. Для расчета активно :ти ферментативной активности используют весь прямолинейный участок полученной кривой, т.е. тот отрезок времени,1 в течение которого разрушение происходит с постоянной скоростью. Расчет активности проводят по соответствующей формуле.

; Проведенные исследования привели к принципиальной важности выводу, суть которого состоит в том, что уровень активности ИУК-оксидазы у молодых растений кукурузы коррелируете интенсивностью росте вых процессов и в конечном итоге позволяет судить о принадлежности линий к той или иной группе спелости (табл.1).

Установлено, что у 8-суточных пророст- после 2-х суток в неблагоприятных для

та условиях не обнаруживалась диффеК0Ј

рос

репциация по признаку скороспелости-позднеспелости. В этом .,. случае активность фе змента не могла служить признаком, по- звс ляющим отличить раннеспелые линии от ср днепозднеспелых.

1 Аналогичную ситуацию наблюдали при анализе 16-суточных опытных растений, хотя нельзя не отметить того, что позднеспелые линии Од 306, а особенно W64, достоверно отличались от раннеспелых линий. Во всяком случае более, чем тенденции различия линий по скороспелости и средне- позднеспелости у 16-сутомных растений говорить не приходится.

10-суточные проростки раннеспелых лийий достоверно отличались от среднепоз- днеспелых линий. Однако различий между среднеспелыми и позднеспелыми линиями в этом случае обнаружить не удалось. У 12- суточных проростков наблюдали аналогич- нуф ситуацию с той разницей, что между

среднеспелыми и позднеспелыми линиями проявлялась тенденция различия в величине активности ИУК-оксидазы.

Наиболее надежные результаты получе- 5 ны при выращивании растений кукурузы в течение 14 суток и последующем выдерживании их 2 суток в неблагоприятных для роста условиях, когда линии разных групп спелости четко различались между собой.

0 Особенно важным представляется то, что наблюдались достоверные различия между позднеспелыми ив разной степени среднеспелыми линиями,. Оказалось, что при 10-суточном выра5 щивании опытных растений и последующем выдерживании их при 14-15°С и непрерывном освещении можно фиксировать достоверные различия в ферментативной активности лишь между раннеспелыми и

0 позднеспелыми линиями (табл.2). Надежно отделить раннеспелые линии от среднеспелых, а тем более позднеспелых, оказалось возможным в результате анализа 12-суточ- ных растений. Не менее надежные данные

5 получены при определеним активности ИУК- оксидазы. и 14-суточных растений.исследуемых линий.

Подытоживая итоги исследований, которым подвергались две серии л иний из

0; разных регионов кукурузосеяния, следует констатировать то обстоятельство, что для определения принадлежности исследуемых линий к той. или иной группе спелости анализу целесообразно подвергать 12-14-су5 точные растений после их пребывания в течение 2 суток при 14-15°С и круглосуточном освещении. При этом в каждом опыте должна фигурировать линия с достоверно известной скороспелостью (контроль).

0 . Сравнение исследуемых линий с контролем, выращенными в строго аналогичных условиях, позволяет дифференцировать исследуемые линии по длине их вегетационного периода.

5 . ; -..- Как показали наши опыты, выявление различий в активности ИУК-оксидазы, коррелирующих с длиной вегетационного периода линий, невозможно в оптимальных или

0 близких к ним условиях выращивания растений. Это положение подтверждается результатами проведенного опыта, которые . показали, что при условии выращивания кукурузы на 8-часовом фотопериоде и пони5 женной, тормозящей рост температуре 14-15°С различия между линиями разной степени спелости не проявлялись (табл.3). Характерно то, что различия в ферментативной активности отсутствовали как в 10:су- ТОЧНЬГУ, так и 12-14-суточных проростках.

Формула изобретения

Способ отбора раннеспелых линий кукурузы, включающий определение в растениях биохимического показателя, о т л и- ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения достоверности способа и сохранения селекционного материала, определение биохимического показателя проводят в 1214-суточных проростках кукурузы, которые предварительно выдерживают двое суток при 14-15°С и круглосуточном освещении, а в качестве биохимического показателя определяют активность ИУК-оксидазы в листьях проростков и отбирают линии с такой же, как у линий с известной раннеспелостью или более высокой активностью ИУК-оксидазы.

Использование: сельскре хозяйство, селекции кукурузы, Сущность изобретения; определяют активнЬсть ИУК-оксидазы в листьях проростков. Определение биохимического показателя проводят в 12-14-су- точных проростках. Перед определением проростки предварительно вьгДерживают 2-е суток при 14-15°С. и круглосуточном освещении. Отбирают линии с такой жёТкак у линий с известной раннеспел , или более высокой активностью ИУК-оксидазы. .3 табл. . ; : .

Таблица

Степень разрушения ИУК ферментной вытяжкой с ИУК-оксидазной активностью в надземной части растений кукурузных линий с различной длиной вегетационного периода после воздействия на них непрерывного освещения при 14-15°С (мкг ИУК/мин 1 г сырой

массы)

Таблица 2

Степень разрушения ПУК ферментной вытяжкой с ИУК-оксидазной активностью в надземной части растений кукурузных линий с различной длиной вегетационного периода после воздействия на них непрерывного освещения при 14-15°С (мкг ИУК/мин 1 г сырой .массы)

9

ff.

Степень разрушения ИУК ферментной вытяжкой с ИУК-оксидазной активностью в надземной части растений кукурузных линийг с различной длиной вЗгётЭ1 ис)нс)то периода после воздействия на них 8-часового фотопериодапри 14-15°С(мкг ИУК/мин 1 г сыр

I --. .-. . . . .. ной марсы) ; ..;...- .4/.:-Vvi..:-: -r,V-; :;::

1792594

10

; .;;:Г:: Таблица 3