Способ получения мутантов зерновых культур

 

Изобретение относится к области биотехнологии, в частности к генетике, селекции, и может быть использовано при создании селекционного исходного материала. Целью изобретения является повышение выхода мутаций у растений во втором поколении. Способ состоит в том, что колосья растений подвергаются обработке гелий-неоновым лазером в фазу молочной спелости в течение второго часа после захода солнца. Показано воздействие гелий-неонового лазера при обработке в темновой и световой фазах суток на примере ярового ячменя. Наибольший выход мутаций отмечается при обработке с 0 до 1 ч.ночи, т.е.в течение второго часа после захода солнца. 4 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

О А1 (19) (11) (51) 4 А 01,Н 1/04, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4369426/30-13 (22) 26.01.88 (46) 07.10.89, Вюл. № 37 (71) Кировский сельскохозяйственный институт (72) Г.П. Дудин (53) 581.154(088.8) (56) Дудин Г.П, Мутагенное действие получения гелий-неонового лазера на яровой ячмень.-Генетика, 1983, ¹ 10, с. 1693-1699. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МУТАНТОВ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР (57) Изобретение относится к биотехнологии, в частности к генетике,. селекции и может быть использовано

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

Целью изобретения является повышение выхода морфологических и физиологических мутаций у растений во втором поколении.

Способ состоит в том, что облучение колоса проводят в фазу молочной спелости семян гелий-неоновым лазером в течение второго часа после захода солнца.

В качестве акцептора лазерного излучения в семенах выступает особый хромопротеид, .получивший название фитохром, который ассоциирован с цитоплазматическими мембранами. при создании селекционного исходного материала. Целью изобретения является повышение выхода мутаций у растений во втором поколонии. Способ состоит в том, что колосья растений подвергаются обработке гелийнеоновым лазером в фазу молочной спелости- в течение второго часа после захода солнца. Показано воздействие гелий-неонового лазера при обработке в темновой и световой фазах суток на примере ярового ячменя, Наибольший выход мутаций отмечается при обработке с 0 до

1 ч ночи, т.е. в течение второго часа после захода солнца. 3 табл, 1

При поглощении квантов света с длиной волны 6328 а происходит возбуждение фитохрома Ф 660. Это приводит к изменению проницаемости клеточных мембран для фитогормонов, которые при определенных концентраа,Hÿõ обладают хорошо выраженным мутагенным действием.

При лазерном облучении семян ячменя в первый темновой период, когда после активного фотосинтеза они ., богаты фитогормонами, отмечаются наибольшая частота и спектр мутационных изменений, Минимальная частота и спектр мутаций наблюдаются при лазерном облучении колоса ячменя после восхода солнца, Данный эффект связан с действием дальнего красного све— та, находящегося в спектре утреннего и заходящего солнца, 1512530

Правда, масса зерна с колоса у растений первого поколения при облучении.колосьев в период с О до 1 ч, Между красным и дальним красивz светом существует антагонизм.при условии введения второго луча вслед. эа красным светом или наоборот,что указывает на их типичную фитохромную природу.

Пример ы 1-5 » Колосья растений ячменя сорта Луч, семена которых находились в фазе молочной 10 спелости, облучались лучами гелийнеонового лазера с экспозицией

60 мин плотность мощности 0,5мВт/см, В первом варианте колосья облучались с О до I ч ночи, через час по- 15 сле захода солнца, во втором — с 1 до 2 ч, в третьем — с 2 до 3 ч и в четвертом варианте — с 4 до 5 ч утра.

В период, когда ячмень проходит фазу молочной спелости зерна., заход солнца наблюдается приблизительно в 23.00, т,е. время с О до 1 ч ночи является вторым часом после захода солнца.

На контрольные колосья не воздействуют лазерным излучением.

В каждом варианте обрабатывается 10 колосьев и высевается в М

200 зерен на делянку площадью 1,5 м

Наблюдения за динамикой развития растений .В первом поколении показывают, что все фенофазы в опытных вариантах наступают одновременно с контролем. 35

Ночное лазерное облучение колосьев ячменя оказывает влияние на рост и развитие растений в первом поколении.

Результаты влияния ночного лазер- 40 ного облучения колоса ячменя на рост и развитие растений в первом поколении приведены в табл.1.

Как видно„ из табл.1, предлага.емая лазерная обработка семян в колосе ячменя является малотоксичпым физическим фактором, Например, при облучении с I до 2 ч ночи лучами гелий-неонового лазера колосьев ячменя у растений в М отмечено существенное увеличение общей и продуктивной кустистости.

В вариантах всех периодов облучения высота растений ячменя больше, чем в контроле на 7,0-12„1 см. 55 с 2 до 3 ч ночи н с 4 до 5 ". ут1;а достоверно ниже, чем в контрольном варианте.

На протяжении всего вегетационного периода во втором поколении проводится работа по отбору измененных растений по признаку, отличаюцихся от исходного сорта, В М отмечаются новообразования зто семьи с прямостоячей формой куста, ранним выходом в трубку, с короткой и длинной соломиной, рыхлоколосые; плотноколосые, скороспелые, позднеспелые формы и другие.

В табл. 2 приведен спектр мутационной изменчивости ячменя во втоФ ром поколении.

Максимальное количество изменений (11 типов) отмечается при облученчи с О до 1 ч ночи. Только в укаэанном варианте выделены плотноколосые формы, колосья с короткими остьями и хаотической стерильпостью, скороспелые мутанты.

Минимальное количествой мутаций (4 типа) получено при лазсрном об лучепии колосьев ячменя с 4 до 5 ч утра это (Ъормы с прямостоячии кустом, с длинным стеблем, позднеспелые, с пониженным содержанием белка в сравнении с сортом Луч.

Основная часть представленных мутантов отличается от сорта Луч не одним, а целым рядом признаков, которы затрагивают форму и плотность колоса, высоту растений, массу зерна и колоса, наступление отдельных фаз развития ячменя и другие признаKHо

3=о я1 тепле (: змече ие ряда припахов) у мутантов обычно вызывается или плейотропным действием мутантпогo гена, или одновременным мутированием нескольких генов.

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

Фенологическая характеристика некоторых мутантов ячменя во втором поколении дана в табл. 3.

Мутант 1-5. Газновидность кутаис.

Созревает на 4-5 дней позже стандартного сорта. Колос двурядный. длинный. с короткими остями. Высота растений на 20 см больше исходного сорта

Луч о

Мутант 2-1. Разновидность нутанс, 7,69, 6,67 и 6,12Х мутантных измеКолос средней длины и.плотности; нений. Существенных различий между

Вегетационный период на 3-4 дня указанными вариантами не отмечено. меньше, чем у сорта Л у сорта Луч. При обработке генеративных оргау . азновидность нутанс. нов ячменя после восхода солнца с

Созревает на 2-3 дня раньше стандарт- 4 до 5 ч процент мутаций составил ного сорта. Содержит в зерне 19,57. 2 33 — это в 2,6-3,3 раза меньше, белка, что на 5,5-6„0X больше, чем чем при ночном облучении.

Таким образом, предлагаемый споМутанты 3-7 .и 5-5 относятся к раз- соб позволяет расширить спектр муновидности нутанс. Характеризуются тационной изменчивости во втором высокой продуктивной кустистостью. поколении.

Высота растений превышает контрольный сорт соответственно на 5,2 и Формула изобретения

11,0 см. Масса зерна с колоса на

0,1-0,.2 г больше, чем у сорта Луч.

Частота морфологических и физиологических мутаций, полученных во втором поколении., показана в табл.4. 20

В варианте без облучения мутанты не выделены.

При облучении колосьев ячменя гелий-неоновым лазером в темный период суток с 0 до 1 ч ночи, с 1 до 2 ч и 25 с 2 до 3 ч получено соответственно

Способ получения мутантов зерновых культур, включающий облучение колоса гелий-неоновым лазером, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения выхода морфологических и физиологических мутаций у растений во втором поколении, облу- „ чение колоса проводят в фазу молочной спелости в течение второго часа после захода солнца.

Таблица) Время облу- Общая кусПродуктивная кустистость

Ллина колоса, см

Количество ) асса зерна колосков в с колоса, г колосе

Высота растений, см чения> ч тистость

Контроль (без облучения)

СОдо 1

С I до 2

С2до3

С4 до 5

5,6б0,4!

5,9б0,30

8,2+1,1,79

6,0+0,36

6,5I:0,37

3,740,4)

4>!б0,25

5,310,37

4,6б0,34

4,510,37,но ,3 0 ,9т0

> 2+0 ,510

54,6ь),28

6 1,6+0,74

65,8+1,07

66,7+0,84

64,9+1,ll

8,510,32

9,0+0,20

8,710>16

8,4i0,17

8,7 0,18

52 0,99Ю 07 ,46 0,82+0;04 ,38 I,lli0,03 ,52 0,80б0,05 „ ° ,52 0,77б0,04

26

4

Уровень вероятности Р > 0,95.

> в

Уровень вероятности Р ) 0,99. ббб

Уровень вероятности Р ) 0,999.

Таблида2

Характери>стика новообразований

Время облучения колоса, ч с I до 2 с 4до5

Число Х Число Е Число Х

Число

Изучалось семей

Форма куста прлмостоячая 3!

147

135

129

2,3! Р),31 6 4,44+1>77

4,76Р) >76

0>78+0,77

Строение солом : ны: короткий стебель 2 длинный стебель 3

Колос: короткий длинный 2 плот ный I с каостической

l,54+1,08 . 0,7430>74

0,68+1,20

1,36+0,96

0>68+1,20

1,55k),09

2,31+1,31 4 2,96+1,46

0,74i0>74

l,54+1,08

0,77+0,77

2,31+1 31 стерильностью

1512530

ПГоцо>!л6 ние табл.2

Характеристика новообразований

Время облучения колоса, ч г с1до2 сОдо I с 4до5

Число Х

Число 1>

Число Х Число Х

3,854I,69

Ость короткая

Ранний выход в трубку

Созревание: раннее позднее

Содержание белка! высокое низкое

Всего новообразований

0,741.0,74

0>774-0>77

3>BSI-I 69 1

4 2,72т!,34 2 1,55il 09

0,744.0,74

I 0>7746>77 0,74-0,74

2 1«54+1 08 2 l 48+0,79 8 5,44+1,87 0,78>0,77 таблипаЗ

Паина колоса, см

Продуктивная кустистость

Высота Обила кустант растений, тистость см родоляиельность массе верна с колоса, г

Количество колосков е колосе

Варианты вегетационного периода, днев

6,940,29 22,160,64 0,9850,06

4,640,52

4,930,61

45,440,90

1,32еО,!Oе

1,50«0,07

1,2240,08

1,2040,09

I,!060,О7" !

О ° 2+0 ° 44 28>780>67

8,840,40" 26,0»0,73

8,0+0>47 24«740>88

8,440,43" 76,0 0,60

8,1»0,36" 25,310,49

17 > Зй2, 85

9,741,69"

9>842>47

8,8Н, 17

IO,36I,27

I5,04I,53

8,841,66

8>9+2,64

8,4«0,94

9,841,27

65,340,33

63,341 76 .54,0Ы >79

> 50,641,34

56 360 98

102

96 !

02

1-5

2-1

2-11

3-7

5-5

Уровень вероятности P л 0,95.

«+ уровень вероятности Р > 0,099.

Уровень вероятности P >0>999.

Т аблица4

I роана- Семьи с изменеВремя облучения, ч лизировано семей ниями

Число %

Без облучения

СОдо 1

С1до2

С2до3

С 4 до 5

7«69!2«34

6>67 2,15

6>12+1>9ф

2,33Ф1,33 !4

Уровень вероятности Р r 0,95.

Составитель В, Демкин

Редактор С. Пекарь Техред И. 71идык

Корректор Л. Бескид

Заказ 6012/2 Тираж 621 Подписное

ВНИИПИ Гос а с в уд рственного комитета по изобретениям и .открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, )Н-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент" г.Ужгород . Г г. жгород, ул. агарина, 1

Контроль (сорт

Пуч1

Облучение, ч! с!до t .с I до2 с 1 до 2 с2доЗ с4до5

130 10

135 9

147 9

129 3