Способ оценки генетически обусловленных морозостойких форм озимых зерновых культур

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s А 01 G 7/00//А 01 Н 1/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4787543/13 (22) 30.01.90 (46) 07,06.92. Бюл. № 21 (71) Всесоюзный селекционно-генетический институт (72) В.Н.Мусич и Б.М.Корнелли (53) 632.111(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1207431, кл. А 01 G 7/00, 1985.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано на ранних этапах селекционного процесса при оценке селекционного материала, Известен способ оценки морозостойкости, в котором исследованы активность и спектры а -амилазы в пророщенных семенах разных по морозоустойчивости сортов озимых колосовых культур.

Однако способ оценки морозостойкости по активности а-амилазы имеет существенные недостатки;

Образование сахаров из крахмала в результате действия амилаз связано с затратой энергии. Это может сказаться на корреляционной зависимости активности а-амилазы и морозостойкости.

Работа по изучению активности а-амилазы при проращивании семян проводились на разных видах озимых колосовых культур (пшеница, рожь, ячмень) и сравнения, таким образом, проводились в разных генетических диапазонах.

Кривые активности а -амилазы через

48 ч прорастания у пшениц "Степовая", „„. Ж „„1738149 А1 (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ГЕНЕТИЧЕСКИ

ОБУСЛОВЛЕННЫХ МОРОЗОСТОЙКИХ

ФОРМ ОЗИМЫХ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР (57) Использование; сельское хозяйство, способы оценки селекционного материала.

Сущность изобретения: проращивают семена до получения проростков, Удаляют зерновку и лист, определяют содержание ионов

NHq+ и по прямо пропорциональной зависимости данного показателя от морозоустойчивости оценивают последнюю, 1 ил., 1 табл.

"Безостая 1" и ячменя лежат почти в одном диапазоне значений 15 — 25, т.е. в пределах ошибки.

Под действием пониженной температуры активность а -амилазы дает более четкую зависимость в оценке морозостойкости различных видовых озимых колосовых культур

Метод определения активности а-амилазы очень трудоемкий, как и все методы, связанные с активностью ферментов, требующие высокой квалификации исполнителя.

Известен также способ оценки морозостойкости озимых зерновых культур, лишенный недостатка, связанного с трудоемкостью анализа и квалификацией исполнителя, Известный способ также имеет ряд недостатков:

Выращивание проростков обязательно надо проводить с учетом полного сохранения корневой системы каждого проростка.

Процедура технологической подготовки к анализу сложна — подбор равнозначных

1738149 растений для анализа, укрепление растений в пробирках, в штативах.

Последующее ополаскивание корней б/дистиллятом.

Доведение объемов во всех анализируемых пробирках до единого.

Пересчет всех полученных результатов по единому объему.

Наличие холодильных камер, установок для соблюдения пониженной температуры.

Цель изобретения — обеспечение возможности проще, экспрессно, без особых затрат на ранних этапах селекционного процесса дать оценку селекционного материала по морозостойкости.

Экспрессность проведения браковки неморозостойких форм исключает их из дальнейшей проработки, тем самым в значительной степени избавляя от "холостой" проработки материала, направив внимание на отобранные морозостойкие формы.

Предлагаемый способ позволит без применения каких-либо установок, понижающих температуру, через 5 — 6 сут провести оценку большого количества селекционного материала без всяких экономических затрат, применяя только обычную лабораторную посуду и прибор с селективными электродами ТУР М 517.

Преимущество предлагаемого способа оценки признака морозостойкости по со+ держанию ионов NH4 в вытяжке из растений озимой пшеницы заключается в следующем:

Нет необходимости в использовании холодильных камер для воздействия на растение пониженной температурой.

Возможность на первых этапах селекционного процесса проводить массовую оценку селекционного материала с целью отбраковки неморозостойких форм в дальней ш ей селе кцион ной работе.

Простота проведения анализа оценки.

Четкое разграничение морозостойких и неморозостойких генотипов внутри видовых форм.

Двукратный порядок различия содержания ионов NH4 у морозостойких и неморозостойких форм, не перекрывающий зону ошибок.

Экспрессность предлагаемого способа, являющаяся самым положительным фактором в селекционной практике.

Сущность предлагаемого способа состоит в использовании генетически обусловленных функций растений зерновых культур в целях диагностики их по морозостойкости, На морозостойкость, как суммарный показатель, действуют фенотипически

55 и генетически обусловленные факторы, Предлагаемый метод исключает отрицательный фактор — фактор влияния пониженных температур. Он предусматривает диагностику растений по признаку морозостойкости в шестидневных проростках озимой пшеницы или ячменя до воздействия на них пониженными температурами, так как этот признак генетически заложен в каждом растении еще до его произрастания. Любой организм обладает генетически обусловленной способностью использовать аминокислоты в качестве источников углерода и энергии.

Наиболее важные ферментативные реакции катаболизма аминокислот у растений практически одинаковы, но абсолютная и относительная скорость утилизации различных аминокислот в каждом организме зависит от многих факторов, в числе которых и генетически обусловленная способность к окислительному расщеплению аминокислот.

В основу предлагаемого метода и заложен этот фактор, который у растений, различающихся по морозостойкости, приводит к различной скорости утилизации аминокислот.

Метод диагностики растений на морозостойкость основан на определении свободных а-аминогрупп в растении, которые накапливаются в организме в результате ферментативных механизмов расщепления аминокислот для включения их в один из трех конечных продуктов.

Каналом для передачи аминогрупп в заключительную серию реакций, ведущую к образованию конечных продуктов азотистого обмена, является глутаминовая кислота.

Глутаминовая кислота подвергается окисл ител ь ному дезами ни рова ни ю, которое катализируется НАД- зависимой глутаматдегидрогеназой.

При этом аминогруппы, собранные из разных аминокислот, освобождаются в виде ионов NH4.

НАДФ-Н выполняет функции восстановителя в реакции биосинтеза: L-глутаминовая кислота + НАД а-кетоглутаровая кислота+И Н4+НАД Н.

Эта реакция имеет фундаментальное значение в биосинтезе всех аминокислот, поскольку она служит главным, если не единственным путем образования а-аминогруппы. Это, в свою очередь, является оценкой транс-аминирования аминокислот у растений, а также активности их энергетического обмена, что является генетически

1738149

Сопротивление, кОм

Содержание ионов NHq на 1 г сухого в-ва

Сорт

Выход ионов

К, мА

Группа морозостой кости

Культура

98,0

1,95х10

8,0-9,5

Одесская 16

Высокоморозостойкий

Пшеница

1,66х10

1,77х10

5,0-9,0

6,0-7,0

96,4

94,0

Альбидум 114

Мироновская

808

Безостая !

6,0х10

10,0 — 16,0

70,0

Среднеморозостойкий

6,24х10

9,4х10

71,0

58,6

16,0-18,0

70,0 — 67,0

Обрий

Русалка

Не морозостойкий

55,4

89,0

7,2х10

6,5х10

Сан-Пасторе

Радикал

80,0 — 90,0

3.0

Среднеморозостойкий

Ячмень обусловленным признаком у растений, различных по своей природе.

Определение свободных аминогрупп

NH4, транс-аминированных в результате ферментативной реакции, является оценкой катаболизма аминокислот.

Сущность предлагаемого метода сводится к определению этих групп, тем самым позволяя охарактеризовать растения по признаку морозостойкости, так как накопление а -аминогрупп является генетически обусловленным признаком. Предлагаемый метод обеспечивает диагностику растений на ранних этапах развития без применения каких-либо дополнительных технологиче-. ских и аналитических операций, так как основан на избирательной способности селективных электродов к ионам NH4 .

Пример. Семена сорта "Одесская 16" замачивают 24 ч и выращивают затем в климатических камерах с постоянным выбранным режимом. На шестые сутки проростки освобождают от зерновки и листа (см. чертеж), берут навеску 1 г, тщательно растирают до однородной массы, разбавляют водой, добавляя определенное количество, которое впоследствии берется в расчет, и определяют в приготовленном растворе содержание NH4 на приборе рН-метр, используя селективные электроды ЭМ вЂ” NH4 — 01.

Для сравнительной характеристики пересчет ведется на 1 г сухого вещества, предварительно определяемого в том же образце.

В серию определяемых образцов включают стандартные по морозостойкости образцы для сравнения.

Расчет, Навеска 1 г, разбавление в

50 мл.

Сухое вещество 18,4 .

Показания прибора: -35 мВ; -34 мВ;

5 -35 мВ.

Находят по графику (построение графика определено в паспорте прибора) соответствующее -35 мВ значение отрицательного логарифма:

10 -35 MB=3,4 или 3,4=-lg(NH4). -3,4=lgX.

-1 +1

-3,4=4,6lgX. Находят значение Х.

X=3,98 10 моль/л.

3,98 10 18=7,2 10з(г/л), 15 где 18 — молярная масса.

Пересчитывают:

7,2 10 50 на сухое вещество 3,6 10 :0,184=

=1,95 .10 г на 1 г сухого вещества.

-з

Сравнительная характеристика морозостойкости озимых зерновых культур различными методами приведена в таблице.

Формула изобретения

Способ оценки генетически обусловленных морозостойких форм озимых зерновых культур, включающий проращивание семян до получения пятидневных проростков, удаление зерновки и определение биохимического показателя, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения способа, у проростков дополнительно уда35 ляют лист, в качестве показателя определяют содержание ионов NH4, и чем выше данный показатель, тем выше генетически обусловленная морозоустойчивость.

1738149

Продолжение таблицы

:вка

Составитель

Техред М.Моргентал Корректор Q. Кундрик

Редактор В. Данко

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

Заказ 19й Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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