Способ мутагенной обработки семян зерновых культур

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 А 01 Н 1/06

1 ()p>g г

ГОСУДАР СТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

МЮ®@ " "

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ

4 (л)

0

О

° Ь (21) 4804173/13 (22) 20.03.90 (46) 23.05.92, Бюл. № 19 (71) Кировский сельскохозяйственный институт (72) Г,П.Дудин (53) 631.085.31,23(088,8) (56) Gaul Н., Mittelstenscheid 3, Untersuchungen sur Selection von

Kleinmutation bei Gerete, — L,f,Pf/г, 1961, Bd.

45, N 3/4. S. 300 — 314.

Дудин Г,ll. Мутагенное действие излучения гелий-неонового лазера на яровой ячмень.—

Генетика, 1983, ¹ 10, с. 1693 — 1699.

Зон Н.Н. Исследование зависимости действия химических мутагенов от дозы. — В кн.:

Химический мутагенез и селекция, М„1971, с, 161 — 169.

Виленский Е.P., Щербаков B,К. Роль фитогормонов в естественном и индуцированном мутационном процессе. — Цитология и генетика, 1985, т. 19, N. 3, с. 214 — 217.

Плешков Б.П. Биохимия сельскохозяйственных растений. — М,; Колос, 1975, с. 111, 112, 318 †3.

Дудин Г.П. Мутацион ная изменчивость ячменя сорта Абава под действием гибберелловой кислоты и лазерного излучения. — B кн.: Применение физического и химического мутагенеза в сельском хозяйстве. Кишинев, 1987, с. 122.

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, диэ Ж, 1734604 А1 (54) СПОСОБ МУТАГЕННОЙ ОБРАБОТКИ

СЕМЯН ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР (57) Использование; биотехнология, сельское хозяйство, селекция и семеноводство.

Сущность изобретения: семена замачивают на 8 — 10 ч в 0,02 — 0,5%-ном растворе парааминобензойной кислоты, после чего наблюдают во втором поколении широкий спектр морфологических и физиологических мутаций, 7 табл. тилсульфат, этиленимин, нитрозоэтилмочевина 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 малотоксичного для семян и растений фитогормона — гибберелловой

1734604 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 мутабильности ячменя сорта Абава (Mz), приведенный в табл,1. Так, увеличение концентрации гибберелловой 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 вЂ” 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 парааминобензойной кислоты (ПАБК) в концентрации

0,02 — 0,5 /о

Парааминобензойная кислота синтезируется в растениях и входит в состав фолиевой 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 биосинтез пуриновых нуклеотидов, дезоксирибонуклеиновой кислоты и ведет к возникновению мутаций, Пример. Семена ячменя сорта Зазерский 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 М1 500 зеоен (по 125 зерен на делянку площадью 1 м ).

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

5 всхожесть семян отмечено в варианте ПАБК

0,5, где взошло 11,2 7 высея н н ых семян.

Наблюдения за динамикой развития растений в М1 показали, что фаза полных всходов в вариантах с ПАБК наступила на 3

10 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 параамино15 бензойной кислотой оказала влияние на рост и развитие растений в первом поколении (табл.4).

Как видно из табл.4, во всех вариантах

20 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

25 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 подсче30 ты хлорофильных мутаций, Спектр изменчивости ячменя во втором поколении дан в табл,5.

Преобладали мутации типа maculata— на зеленых пластинках листьев имелись от35 дельные 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 М наблю40 дались и другие типы новообразований— это семена с промежуточной формой куста, с длинным стеблем, длинным колосом, увеличенной массой зерна в колосе, ранним колошением, скороспелые, позднеспелые

45 формы и др.

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

В третьем поколении семьи, выделен50 ные в М, наследовали измененные признаки.

Большая часть полученных мутантов отличается от сорта Зазерский 85 не одним, а целым рядом признаков, которые затраги55 вают 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 плейотропным действием мутантного гена или

1734604

Таблица 1

* Уровень вероятности P 0,95, 45

50 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 М в варианте

ПАБ К 0,02, имеет по вы ш ен ную и родуктивную кустистость, длинный рыхлый колос.

Масса зерна с колоса 1,2 г, в контроле 0 9 r.

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 о . 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 Зазерский 85, Характеризуется высокой массой 1000 зерен и массой зерна с колоса.

Мутант 3 — 14 получен в Mz в варианте

ПАБК 0,1о . 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 Mz e варианте

ПАБК 0,5 . Разновидность нутанс. Колос двурядный, длинный, средней плотности.

Высота стебля больше контроля. Кустистость выше исходного сорта. Вегетационный период на 2 — 3 дня меньше, чем у сорта

Зазерский 85.

21 мутантная форма ячменя в 1990 r изучалась в контрольном питомнике, Четы5 ре мутанта (2-1,2 — 6,2 — 17,5 — 33) превысили по урожайности стандартный сорт Зазерский

85 на 6,5 — 15,1о .

Частота морфологических и физиологических мутаций ячменя в Mz, полученных во

10 втором поколении, показана в табл.1.

В контрольном варианте выделена одна измененная семья-.

При обработке семян ячменя водным раствором парааминобензойной кислоты в

15 концентрации 0,02 и 0,1 получено соответственно 12,92 и 16,25 мутантных семей.

Существенных различий между указанными вариантами не отмечено (4 =0,86).

При замачивании семян в ПАБК 0,5

20 частота мутаций в Mg составила 34,0 в

2,1 — 2,6 раза больше, чем при концентрациях 002 и 0,1, Таким образом, предлагаемый для обработки семян витамин — парааминобен25 зойная 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 из30 менчивости.

Формула изобретения

Способ мутагенной обработки семян зерновых культур, включающий замачива35 ние семян в растворе фитогормона на

8 — 10ч, отл ича ю щи и ся тем, что,c целью: повышения выхода морфологических и физиологических мутаций, в качестве фитогормона используют парааминобензойную

40 кислоту в концентрации 0,02 — 0,5 .

1734604

Таблица 2

Табли

Таблица 4

Уровень вероятности P > 0,95.

** Уровень вероятности Р > 0,99.

***Уровень вероятности P > 0,999.

Таблица 5

Признаки

0,02

0,1

0,5

% абсолютное

Oj абсолютное абсол ютное

160

178

1,2 0,87

1,8» 1,07

2,5+1,23

4,3 +1,61

0,6+0,62

12,0 +4,59

12,0+4,59

2,0 «1,97

2,0 1,97

10,0+.4,24

2,2":1,11

5.6» 1,72

3,9» 1,45

0,5:"0,55

2,2:"1,11

2,8 1,23

1,6 0,96

2,5 -1,23

1,8 1,07

8,0 +.3,83

4,0 2,77

5,0 1,64

1,1+0,78

6,2 «-1,91

1,2 0,87

10,0 4,24 Изучено семей

Форма куста: промежуточная

Строение соломины: длинный стебель

Колос: длинный

Увеличенная масса зерна с колоса

Ранний выход в трубку

Раннее колошение

Созревание: раннее позднее

Хлорофильные мутации:

maculata

albina

Всего новообразований

Значение показателей кон ент а ии и и ПАБК,, 1734604.ф

JIC Ж н

Ю СО Со

С1 Cl О ь î о

+! -Н + I .О Ю О

СЧ

33: »г м м

Lt» f С1 о о

"3! +I +!

o o сг» м ш м

»Ч СЧ С»3

:)»:(»

* м м

О Ln М м =г м о о о

+! -)-! +1

М Л С1

СО СО СО н м

СО t»3

О

+! +!

CO»О

СЧ СО ю ю

33»

lA

Ю

)-!

СО о» м !

"О

Cl

+I

СЧ м

Д»

tD

СГ\

С3

+)

3 м

3) ф

-д м

Ю

Ф! ! » м

М

33

"О

-3 ь л3

CO

"О

О

+!

СО м

3 т в ° в

О» CVl O

«01Ф о

o o

AAA

О а а

S S S о

v u u ооо т т

3К СС IC ос о

n. a a

Ф.Ф Ф

tZI Ф Ф м

1 сч м.. Ф

СЧ о

Ю л л л ттт (g Ф Ф

Ф Ф tg ооо

О. а о.

> О» О» е 3

»»С

С3 гч

Ю

С1

LCl

»» гт

»т

CL

С:

» I

1 I

I Ф )!

z I Lf! а с о

1 Ф 1

I Ф ь

ОI Ф ! +I о о I

tg l О I 0

I Ф О 1

Y о

SI I

I 1

С1 О Ф

I Ф I 1

lO1 I- Ф I

v o 1 О

tg l g3 Y gI I

v v +)

soo 1 ссс 1 ооо 1 Ю

ы х т СЧ

3 1

1 tg

1 V 1 о I

3 С м о м

1 Y. I

1 о

1 lg 1

1 X

+!

1 S I CO

1 С X I

1 1

1 С l с I

I tO 1 Л

I Ф I СГ\

I 1 I о l

I 1

I Ф +! т <Ч

1 S 1 с т л с о 1

I 1

I 1

I СС 1

tg л :!

I Z I" 33

Ф v О СГ» о СЧ

1 I- I- 1 х v о о

1 Х S +! -3-!

С." 3 с о 1 СО с » 1 х I М л I

1 I- I

v 1 с I

I I- I

v I

1 S l

I I- 1 о »О

1 О» гч х 1

1 1 О

1 I

1 Щ

+I э I tD

1 lO 1 о 1 С

1 1

1 1

1 I

1 о

1 I tg

Фоч

tg3-SO

I т Ф т s I о а

СФSФt I o O

С tg D C CC t СО Л

I 1

1 I I ах I

I Ф tg I т I I о I 1 х z I I f»t

1 I

l 1

1 I

1 1

1 I

1 1

I I

I 1

1 I

I л

1 с

1 о

1 а

3- I 0 ! э 1 т с о

1 О I

I ф 33» г г о о

1 ю о

+! -).!

Л С 3 1 гч

I м М

0 0 1 1

0 CO 1

1 о о

1!.! +I

c 4 сг» 1

I л

<3 СЧ 1!

I м

Н а 1

О Л 1 о» м

С1 О

+! +I

Lf! Lf» 1

CO СО 1

33» 1

»3 М I

01 I

М 3Г3

+I +! о л

1 м

СГ\ Ln I!

I

»3 М 3 со л

СГ» М

1 о ю

+! +) 1

О» Cl 1

I м м

I

I

Ж Ж л

»О

I ь о

-и о

1 м м

1

1!

01 00 I! л

1 сп м

° — I

I I 1 м

I

I

1 д ф

Lf! 1

1 о

LO LQ !

Cl: СС 1

1734604

Таблица

** Уровень вероятности Р > 0,999, 10

20

35

Составитель Г. Дудин

Редактор B. Петраш Техред М,Моргентал Корректор M. Максимишинец

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1755 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5