Способ диагностики завершения стадии яровизации озимой пшеницы

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Цель изобретения - повышение эффективности способа и сокращение сроков определения. Из анализируемых растений вычленяют отрезки с конусом нарастания в основном побеге, определяют в них транскрипционную активность хроматина. По соотношению транскрипционных активностей яровизированных и неяровизированных растений судят о моменте завершения яровизации , считая заверц1ившими яровизацию те растения, у которых это соотношение составляет 2,8-4,9. Резкое повышение транскрипционной активности хроматина у завершивших яровизацию растений можно расценивать как переключение .программы онтогенеза . 2 ил., 2 табл. (в

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (бд 4 А 01 Ci 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4073672/30-15 (22) 02.06.86 (46) 29.02.88. Бюл. № 8 (71) Институт физиологии растений АН

УССР и Мироновский научно-исследовательский институт селекции и семеноводства пшеницы им. В. Н. Ремесло (72) Д. М. Гродзинский, К. Д. Коломиец, Ю. П. Шалин, Т. П. Фалинская и Л. М. Василенко (53) 631.581 (088.8) (56) Бассарская М. А. О биологической диагностике стадий развития растений.—

Яровизация, 1936, 6, с. 90. (54) СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ЗАВЕРШЕНИЯ СТАДИИ ЯРОВИЗАЦИИ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ

„„SU„„1376978 А 1 (57) Изобретение относится к сел ьскому хозяйству. Цель изобретения — повышение эффективности способа и сокращение сроков определения. Из анализируемых растений вычленяют отрезки с конусом нарастания в основном побеге, определяют в них транскрипционную активность хроматина. По соотношению транскрипционных активностей яровизированных и неяровизированных растений судят о моменте завершения яровизации, считая завершившими яровизацию те растения, у которых это соотношение составляет 2,8 — 4,9. Резкое повышение транскрипционной активности хроматина у завершивших яровизацию растений можно расценивать как переключение. программы онтогенеза. 2 ил., 2 табл.

1376978

1

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к растениеводству, и может быть использовано для диагностики завершения стадии яровизации как в практике фитотронии, так и при производственном выращивании озимой пшеницы в случае необходимости установления факта прохождения стадии яровизации после неблагоприятных осенне-зимних условий для роста и развития озимых растений при решении вопроса о целесообразности пересева после перезимовки ослабленных вследствие осенней засухи посевов. Ранняя диагностика окончания либо незавершения стадии яровизации при производственных посевах позволяет ускорить пересев и исполь-. зовать при этом лучше весеннюю влагу.

В фитотронии тестирование завершения срока яровизации позволяет значительно (на 40Я) уменьшить время эксплуатации климатических камер в научно-исследовательских учреждениях, что обеспечивает существенную экономию электроэнергии и расходы по техническому обслуживанию фитотрона.

Целью изобретения является повышение эффективности способа за счет возможности ранней и быстрой диагностики завершения срока яровизации и сокращение сроков ее определения.

На фиг. 1 изображена кинетика поглощения НАМД тканями меристем главного стебля озимой пшеницы Мироновская 808; на фиг. 2 — зависимость поглощения НАМД тканями меристем главного стебля от его концентрации.

В основу изобретения взято свойство хроматина изменить свою конформацию и характер белково-нуклеинового взаимодействия, связанного с изменением активности определенных генов при переключении программы онтогенеза растений. Транскрипционную активность хроматина оценивали по способности ДНК образовывать комплексы с антибиотиком актиномицином Д. Актиномицин Д обладает высокой избирательностью действия, образуя комплексы с гуаминовыми основаниями ДНК, более доступными благодаря разной степени конденсации надмолекулярной структуры ДНК, в которой отражена транскрипционная активность генетического аппарата клеток. Поэтому регистрация уровня связывания актиномицина Д с

ДНК хроматина позволяет количественно тестировать транскрипционную активность выделяемого из тканей растения дезоксирибонуклеопротеида.

Способ осуществляется следующим образом.

Из 7 — 10 опытных растений на разных этапах яровизации изолируют конус нарастания в основном побеге вместе с отрезком прилегающего листа длиной около

1 мм (изоляция конуса нарастания занимает больше времени, чем отрезание ко5

35 нуса вместе с кусочком листа, а на конечный результат это не влияет). Изолированные части растений помещают в водный раствор с меченым по тритию Н-актиномицином Д (НАМД) при концентрации раствора 30 мкг/мл и удельной радиоактивности 1 мкКи в миллилитре на 0,5 — 1 ч при комнатной температуре. После экспозиции образцы промывают проточной холодной водопроводной водой, гомогенизируют, осаждают двойным объемом 20Я-ной трихлоруксусной кислоты (ТХУ) и определяют радиоактивность нерастворимого осадка в кислоте осадка на сцинтилляционном счетчике. Поскольку НАМД специфически взаимодействует в основном с гуаниновыми основаниями ДНК, а при осаждении ТХУ в осадке содержится ДНК, РНК и белки, то основное количество включенной радиоактивности приходится на ДНК. Измеренная радиоактивность отражает транскрипционную (относительную) хроматина яровизированных растений и сравниваем ее с активностью неяровизированных растений для установления факта завершения процесса яровизации. По соотношению транскрипционных активностей яровизированных и неяровизированных растений судят о моменте завершения яровизации, считая завершившими яровизацию те растения, у которых наблюдается резкое увеличние этого соотношения.

Установлено, что после завершения процесса яровизации активность хроматина, тестируемая по уровню комплексообразования с актиномицином Д, резко повышается по сравнению с транскрипционной активностью хроматина неяровизированных растений.

Пример. Из сортов озимых пшениц Мироновская 808, Ильичевка, Безостая — 1 на разных этапах яровизации (через каждые

10 сут), и контрольных растений (неяровизированных), а также у ярового сорта

Ред-Ривер — 68 произвольно отбирали 7 — 10 растений (метод позволяет использовать и меньшее количество растений, что.важно при селекционной работе), изолировали конус нарастания с отрезком листа около 1 мм.

Образцы помещали на 0,5 — 1 ч в водный раствор с меченым по тритию актиномицином Д. Концентрация антибиотика

30 мкг/мл; удельная радиоактивность

1 мкКи/мл. Оптимум концентрации и длительность экспозиции установлены экспериментально (см. фиг. 1 и 2), После экспозиции образцы промывали водопроводной водой, гомогенизировали с водой (1:1 — навеска:вода), добавляли раствор 20Я-ной ТХУ до конечной концентрации 10Я ТХУ. Полученные осадки переносили на нитроцеллюлозные фильтры, промывали сначала раствором 5Я, затем водой, высушивали на воздухе и определяли

1376978

Формула изобретения

45 радиоактивность на сцинтилляционном счетчике. Вся процедура заняла 2 — 3 ч.

Яровизацию растений указанных сортов озимых пшениц проводили путем выдерживания растений при 1 — 3 С в течение определенного времени, а именно 60 дн, и через каждые 10 сут отбирали пробы для определения транскрипционной активности указанным способом.

В табл. 1 приведены сравнительные данные определения момента завершения стадии яровизации согласно предлагаемому способу у растений, яровизированных с помощью низких температур, и неяровизированных растений.

Из приведенных в табл. 1 данных видно, что .максимальная транскрипционная активность наблюдалась, начиная с ЗО-го дня яровизации растений. Этот период оказался достаточным для того, чтобы растения выколосились.

Если сравнить транскрипционную активность хроматина у яровизированных и неяровизированных растений, то оказывается, что момент завершения стадии яровизации наступает, когда резко увеличивается соотношение транскрипционных активностей у яровизированных к неяровизированным растениям.

В табл. 2 представлено соотношение транскрипционных активностей яровизированных к неяровизированным растениям (отношение радиоактивности кислотонераствори мого осадка у яровизированных растений к неяровизированным).

Так, у неяровизированных растений сорта Мироновская 808 транскрипционная активность, тестируемая по интенсивности связывания актиномицина Д, составляет

60мп/мин мг . При яровизации растений до

20 дн включительно резкого повышения транскрипционной активности не обнаружено (соотношение транскрипционной активности яровизированных растений к неяровизированным сортам Мироновская 808, прошедших яровизацию в течение 10 дн, составляет 71:60=1,18; 20 дн — 51:60=0,85).

При более длительном выдерживании растений при низких температурах происходит скачкообразное повышение этого показателя (30 дн — 257:60=4,25; 40 дн — 168:60=

=2,80; 60 дн — 171:60=2,86).

Для сорта Безостая — 1 соотношение транскрипционных активностей яровизированных растений при низких температу5

30 рах к неяровизированным составляло: после

10 дн,— 1,28; 20 дн — 1,19; ЗО дн — 4,5;

40 дн — 3,40; 50 дн — 3,68; 60 дн — 3,35;.

Аналогичные данные получены и для других сортов.

Таким образом, резкое повышение транскрипционной активности хроматина у завершивших яровизацию растений можно.расценивать, как переключение программы онтогенеза.

Преимущества предлагаемого способа заключается в следующем.

Значительное сокращение времени тестирования — 2 — 3 ч (быстрая оценка селекционного материала на продолжительность яровизации дает возможность на ранних этапах выявлять высокозимостойкие, длинностадийные формы).

Раннее определение срока завершения процесса яровизации в климатических камерах приводит к освобождению площади, эксплуатация которой составляет 300 руб на 1 м за 30 дн (возможность ранней оценки производственных посевов позволяет своевременно решить вопрос о необходимости пересева при неблагоприятных условиях осенней вегетации после перезимовки и т.е. поднять урожайность зерновых культур на

4 — 5 ц/га).

Минимальное количество аналитического материала для определения окончания момента завершения стадии яровизации (точки роста из 7 в 10 растений), а при необходимости анализа уникальных селекционных форм можно ограничиться одним растением или одной точкой роста.

Способ диагностики завершения стадии яровизации озимой пшеницы, включающий отбор и анализ растений на биохимический показатель, значение которого связано с завершением стадии яровизации, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности способа и сокращения сроков определения, в качестве биохимического показателя используют транскрипционные активности хроматина, которые определяют в айикальных отрезках основных побегов растений, вычисляют соотношение данного показателя у яровизированных и неяровизированных растений, считая завершившими стадию яровизации те растения, у которых это соотношение составляет 2,8 — 4,9.

1376978

Та блица 1

Сорт IIIII 10|III,l

) иез ярови и18I1H

Ред-Ринер-68 (провал) 207+49 204+ 19 209+35

244+3

49+3

44+ 1

51+0

Мироновская808 (озимая) 257+44

199+63 168+29 172+45

? 1+4

51+4

60+ 3

Ильичевка (озимая) 168+19 194+39

249+42, 209+45

63i9

54+14

74+9

54+ 5

5 +4

Безостая-1

Таблица 2

Сорт пшеницы

Ре-Ривер-68 (яровая) 4,26

4,16

4,28

1,04 0,89 4,97

Мироновская808 (озимая) 2,86

2,80

3,31

4,28

0,85

1, 18

Плыьзенка (озимая) 3,59

3,11

1,16 4,61

1,19 4,56

3,87

3,35

3,68

3,40

1,29

1Д зостая — 1!

О 20 20 10 So 70 ма вяз!рта аепиианицина и2

Фие. 1

10 20 30

0о 02 120

0 даеют, мин. оооо ф

Ь 2000 с> С5

Я 2000 ъш 1000 еъ %

Грпнскрипционная актинность кроматина (радиоактивность осадка), IIMfl/мин ° мг, Ilри длительности яровизации при 1-3- С, через, дн

1() 20 30 40 50 60

68+14 260+90 194+48 210+24 191+45

Сроки яровизации, дн ез яро- 10 20 30 40 50, 60 изации

Ъ о Ц000

Е

2ООО

Ъ 1

i 2000 ш

b ф (Ъ

Составитель Н. Карсункина

Редактор М. Келемеш Техред И. Верес Корректор О. Кундрик

Заказ 506/2 Тираж 66l Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

i 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4