Способ изменения наследственных признаков растений гороха

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам изменения наследственных признаков растений. Сущность: семена гороха подвергают воздействию гамма-лучей Co⁶⁰ в дозе 50 Гр с последующим воздействием лучей лазера в ультрофиолетовой области. Экспозиция последнего составляет 5 30 мин. В результате обработки созданы новые мутантные линии. 7 табл. 4 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам изменения наследственных признаков гороха.

Известен способ обработки гороха химическими мутагенами, при котором семена различных сортов гороха подвергают замачиванию в растворах химических мутагенов N-нитрозо-N-этилмочевины в концентрации 0,025% 5 ч, рН 4 или этилметансульфонатом 0,015% 12 ч, рН 6, а также этиленимином 0,02% 12 ч, рН 6. Недостатком указанного способа является высокая токсичность химических мутагенов, вследствие чего понижается всхожесть, выживаемость и фертильность растений в первом поколении (табл.1).

Известен способ обработки семян гороха гамма-лучами, при котором семена подвергают облучению гамма-лучами Со⁶⁰ в дозе 100 Гр.

Недостатком указанного способа является отдаленная гибель растений, т.е. гибели проростков в фазе 3-4 настоящих листьев или в более поздние сроки вегетации (даже в период цветения) и низкая частота встречаемости хозяйственно-ценных признаков растений (табл.2).

Наиболее близким по технической сущности является способ обработки семян гороха ионизирующей радиацией, при которой семена гороха подвергают обработке гамма-лучами Со⁶⁰ в дозе 50 Гр (прототип). Недостатком этого способа также является высокая токсичность облучения, что ограничивает использование повышенных доз гамма-лучей и снижается потенциальная возможность мутагенеза, так как высокий процент гибели проростков в М₁, ведет к потере потенциальных мутаций. Недостатком указанного способа является также низкая фертильность растений в М₁, которая приводит к уменьшению численности растений второго мутантного поколения (М₂); вследствие чего снижается частота хозяйственно-ценных мутаций и их спектр (табл.3).

Целью предлагаемого способа является повышение выживаемости растений при обработке и увеличение выхода морфологических, физиологических и хозяйствен- но-ценных наследственных признаков растений гороха.

Поставленная цель достигается тем, что (в отличие от прототипа) в предлагаемом способе семена гороха подвергают воздействию лазерного облучения в ультрафиолетовой области с предварительной обработкой гамма-лучами Со⁶⁰.

Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипами, но и с другими техническими решениями в данной области сельского хозяйства позволило выявить техническое решение, содержащее признак, сходный с признаком, отличающим заявляемое решение от прототипа обработку семян гороха после облучения гамма-лучами ультрафиолетовым светом лазера, что способствует получению большего количества новых наследственных признаков растений гороха за счет большей выживаемости растений в М₁.

В предлагаемом способе лазерное излучение, имея строгую монохроматичность, поглощается определенными компонентами семенной оболочки эндосперма и зародыша после воздействия на них гамма-лучей. После поглощения кванта света наступают фотохимические этапы реакции, в ходе которых образуется новый фотопродукт, участвующий в дальнейших физико-химических превращениях в клетке. В частности, это конформационные перестройки ферментов, биологических мембран и других клеточных структур. Накопление и использование такой энергии клеткой обеспечивается в хлоропластах и митохондриях за счет фотосинтетического и окислительного формирования.

П р и м е р. 500 семян двух различных по генотипу сортов неосыпающегося гороха Труженик и Усач интенсивный подвергнули обработке гамма-лучами Со⁶⁰ на установке РХМ--М в дозе 50 Гр с последующим воздействием УФ лучей лазера ЛГИ-21 импульсного действия, газоразрядная трубка которого наполнена спектрально чистым азотом с небольшой добавкой аргона в течение 5.30 мин в двукратной повторности.

Облученные семена высевались на однорядковых делянках с площадью питания 10х30 см. В период вегетации проводили тщательные фенологические наблюдения по этапам органогенеза.

Так как мутации, в основном, рецессивные, в гетерозиготном состоянии (растения М₁) они не проявлялись. Однако, наблюдались единичные мутации в М₁, имеющие рецессивный и доминантный характер.

Поэтому семена с каждого растения М₁ во втором поколении (М₂) высевались отдельными семьями. Также высевались и семена контрольных сортов. В одной семье было от 20 до 30 растений. Мутации выделяли путем тщательного просмотра растений всех семей в основные фазы роста и развития. В фазе полных всходов учитывали мутации с хлорофильными изменениями. Перед цветением и во время цветения выявляли морфологические мутации раннего зацветания и раннего созревания. Во время уборки учитывали мутации по продуктивности и отдельным элементам продуктивности, а также определяли выживаемость растений.

Частоту мутаций в М₂ определяли по проценту мутационных семей и растений с изменениями в них.

Мутанты М₂, показавшие лучшие результаты по хозяйственно-ценным признакам на уровне контрольного сорта в М₃, переводили в селекционный питомник первого года изучения для выделения в дальнейшем константных линий. В М₂ и М₃ проводили одновременно с биометрическими показателями биохимические исследования семян в растениях, выделенных по хозяйственно-ценным признакам на белок. Содержание белка в М₃ проводили модифицированным методом без размола семян на инфракрасном анализаторе "Инфрапид-61" с целью сохранения посевного материала лучших растений.

В М₁ наблюдалось стимулирующее действие лазерного облучения на выживаемость растений по сравнению с гамма-лучами семян и повышенная их резистентность (табл.4).

В М₂ изучено 965 семей и 18350 растений сорта Труженик и 782 семьи 17000 растений сорта Усач интенсивный. В М₂ выделились растения с измененными морфологическими признаками (многоплодных от 3 до 5 бобов на плодоносе, с детерминантным типом стебля, с утолщенным устойчивым к полеганию стеблем, с мощными усами), а также с признаками повышенной продуктивности и более коротким вегетационным периодом (на 6-12 дней). При анализе семян с таких растений выявлено повышенное содержание в них белка, которое составило от 27,3 до 31,0% (у стандарта 23,6.25,4%).

Для пересева в М₃ отобрано по сорту Труженик 82 растения, из которых скороспелых 12, с высокой продуктивностью 61, относительно устойчивых к полеганию 8, а по сорту Усач интенсивный скороспелых 10, высокопродуктивных 18, с многоцветковыми соцветиями (многоплодных) 7, относительно устойчивых к полеганию 11. У сорта Труженик отобраны растения, сочетающие комплекс признаков: многоплодность (до 5 бобов на плодоносе), детерминированный тип роста стебля, засухоустойчивость и повышенную раннеспелость, у сорта Усач интенсивный выделены растения, сочетающие комплекс таких признаков: как многоплодность, раннеcпелость, засухоустойчивость и детерминированный тип роста стебля. Таких растений при обработке гамма-лучами и у стандарта не обнаружено. Семена с этих растений посеяны отдельно.

В М₄ при анализе растений в полевых условиях колхоза "Прогресс" Луганской области подтвердились признаки, по которым в М₂ были отобраны растения.

В табл.5 и 6 приведены результаты анализа отобранных в М₂ растений.

В табл. 7 представлена характеристика хозяйственно-ценных мутантных линий, полученных от обработки семян гамма-лучами и УФ светом лазера, являющимися донорами для получения новых сортов гороха (по данным М₄). Они способны передавать мутантные признаки потомству при половом размножении.

Таким образом, к преимуществам предлагаемого способа получения хозяйственно-ценных мутаций гороха (по сравнению с прототипом) относится: высокая повторяемость направленных изменений наследственности хозяйственно-ценных признаков; стабильная высокая их наследственность, позволяющая получить новый исходный материал для расширения генофонда этой культуры и создать доноры для селекционно-генетических исследований; уменьшение отдаленной гибели растений (выживаемости), что увеличивает возможность отбора микро- и макромутаций гороха.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗМЕНЕНИЯ НАСЛЕДСТВЕННЫХ ПРИЗНАКОВ РАСТЕНИЙ ГОРОХА, включающий воздействие на семена ультрафиолетовым лазерным излучением совместно с воздействием гамма-излучением, отличающийся тем, что на семена воздействуют гамма-излучением с дозой 50 Гр и с экспозицией лазерного излучения 5 30 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7