Способ бабенко в.и. отбора раннеспелых линий кукурузы
Использование: сельскре хозяйство, селекции кукурузы, Сущность изобретения; определяют активнЬсть ИУК-оксидазы в листьях проростков. Определение биохимического показателя проводят в 12-14-суточных проростках. Перед определением проростки предварительно вьгДерживают 2-е суток при 14-15°С. и круглосуточном освещении . Отбирают линии с такой жёТкак у линий с известной раннеспел , или более высокой активностью ИУК-оксидазы. .3 табл. . ; : .
СОЮЗ COB ETCKMX
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК! ! ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (Г6СПАТЕНТ СССР) С1П И САН И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 9yq>,- ?88g 1. гассане..з - ° . сс я с с с. им ° ° I ъм 1 (21, 4833334/13 (22 03,05.90 (4 07.02.93. Бюл. № 5 (71 Всесоюзный селекционно-генетический ин титут (72 В.И,Бабенко, С.H,Áîéêî и Б.Ф.Вареник (5,Авторское свидетельство СССР ¹ 1692404, кл. А 01 Н 1/04, 1989. (5 СПОСОБ БАБЕНКО В,И. ОТБОРА РАНН СПЕЛЫХ ЛИНИЙ КУКУРУЗЫ ! 1 ! Изобретение относится к области сельск ro хозяйства, в частности к селекции кукурузы. I Кукуруза — важнейшая продовольственно-фуражная культура. Зерно этой культуры используется в качестве пищи для человека, а т кже для корма домашних животных. Кроме того, вегетативные органы кукурузы испо ьэуют как зеленый корм и служат от ичным сырьем для приготовления силоса., По данным международного селекционного центра СИММИТ (Мексика), в 1985— 19уб гг под кукурузой е мире было занято св ше 140 млн.га, причем 607; этой площади приходилось на развивающиеся страны у, Одним из преимуществ этой культуры является высокая ее урожайность. Так, средний урожай зерна в 1986 r. составил в Греции 97 ц/га, США — 66 ц/га, Франции— 62 ц/га, Венгрии — 60 ц/га, Канаде — 59 ц/га. В осточной Европе (включая СССР) урожайность кукурузы составляла 42 ц/га, в СССР— 33 ц/га. „„Я „„1792594 А1 2 (57) Использование: сельское хозяйство, селекции кукУсруэы, Сущность изобретейия; определяют активнбсть ИУК-оксидазы в листьях проростков. Определение биохимйческого показателя проводят в 12-14-суточных проростках. Перед определением проростки и редварительйо"выдерживают 2-е суток при 14 — 15 С и круглосуточном освещении. Отбирают линии с такой же, как у линий с известной раннеспелостью,"или более высокой активностью ИУК-оксидазы. 3 табл, В СССР посевы кукурузы, включая зерновую, силосную и на зеленый корм, составляют свыше 20 млн. t.a, Возделывают ее йас Украине, в Молдавии, на Северном Кавказе, в Поволжье, Сибири, Цеснтральсйо-черноземных областях, на Урале, Дальнем Востоке, а также в Закавказье, Средней Азии, Казахстане, Белоруссии, Прибалтике. Под зерновой кукурузой в СССР занято свыше 4 млн.га. Одним иэ важных биологических признаков к кукурузы является длина вететаци-. онного периода. Степень скороспелости— позднеспелости гибридов и родительских линий в значительной мере обусловливает уровень их йродуктивйоссти. Как правило, по сравнению с позднеспелыми скороспелые гибриды и родительские линии менее урожайные, Кроме того, от длины вегетационного периода зависит ареал этой культуры, северная граница ее культивирования, Сравнительно низкая сумма эффективных температур в высокоширотных регионах:.: не позволяет выращивать в них позднеспелые гйбриды. Их можно культивировать 1792594 20 40 3 лишь в регионах с продолжительным безморозйым периодом, высокой суммой эффективных температур, мягким климатом. Выращивание позднеспелых гибридов с продолжительным вегетационным периодом нецелесообразно еще и потому, что поздно созревающее зерно необходимо сушить в сушилках, что само по себе противоречит идее применения энергосберегающих технологий в растениеводстве. Придавая важное значение длине вегетационного периода у гибридов кукурузы, исследователи научно обоснованно выделили следующие группы их спелости: 1- очень ранние (70 — 80 дней, 100 — 199 единиц по. "5 ФАО), 2 — ранние (81-90 дней, 200-299 единиц), 3 — среднераннеспелые (91-100 дней, 300-399 единиц), 4 — среднеспелые(101-110 дней, 400-499 единиц), 5 — среднепоздние (111-120 дней, 500-599 единиц), 6 — позднеспелые (121-130 дней, 600-699 единиц), 7 — очень позднеспелые (131 — 140 дней, 700799, 800-899, 900-999 единиц). Советская селекция кукурузы ныне имеет успехи, которые; к сожалению, имеют эпизодический характер. По этой причине средняя урожайность этой культуры в СССР заметно нйже, чем в ряде зарубежных стран. ОбьяСнить это можно не только более суровыми климатическими условиями в нашей стране, но и определенным отставанием отечественной селекции, Для того, чтобы преодолеть это отставание и заполучить перспективный селекционный материал, СССР в 70-е годы закупил значйтельное количество гибридов в Югославйи, Румыний, Болгарии. Указаннйе страны располагали очейь и родуктйв-ными линиями, отселектированными в США, Франции, Мексике и других странах. Приобретение зарубежных гибридов и родительских линий стоило нам немало валютных затрат, однако зкономическая эффективность закупки сортимента кукурузы за границей оказалась невысокой по той причине, что подавляющее большинство закупленного материала было слишком поздэкономически мало выгоден, так как его осуществление предусматривает цикл дорогостоящих полевых работ, как то вспашку, удобрение растения, культивацию посева, защиту растений от болезней и вредителей, уборку урожая, сушку зерна. К тому же принимая во внимание вариэбельность погодных условий в разные годы, нет оснований надеяться на то, что можно получить надежные результаты по данным однолетнего опыта. Немаловажно также то, что осуществление этого способа связано с большой затратой времени (свыше 6 мес,), Громоздкость традиционного способа определения длины вегетационного периода, его дороговизна, временная неоперативность вынудили нас к поиску новых путей в решении проблемы определения раннеспелости-позднеспелости кукурузы, который завершился разработкой экспрессного способа. Основу. разработанного нами способа составляет определение активности ИУК-оксидазы-фермента, регулирующего содержание, а следовательно, спектр физиологического воздействия на гормон роста индолилуксную кислоту (ИУК): При этом мы исходим из той принципиальной позиции, что различия в интенсивности ростовых процессов между раннеспелыми и позднеспелыми линиями кукурузы наиболее заметно проявляются в случае выращивания опытных проростков в неблагоприятных условиях (пониженная температура, круглосуточное освещение). Пример. Семена. линий кукурузы, относящихся к разным группам спелости, проращивания в течение 6, 8, 10. 12, 14, 16 суток в песчаной культуре при 20 — 22 С, 16часовой длине дня в контролируемых условиях камеры искусственного климата. Полученные разновозрастные проростки на протяжении двух суток выдерживали в неблагоприятных для роста кукурузы условиях — при 14 — 15 С и круглосуточном освещении. Минеральное питание опытных растений осуществляли путем их полива вдвое разбавленным раствором АрнонэХогленда 55 неспелым, а потому малопригодным или совсем непригодным для выращивания в нашей стране. Такого просчета в государственном масштабе можно было избежать, если бы мы располагали эффективными методами, особенно лабораторными и быстрыми, определения скороспелости-позйеспелости гибридов и линий кукурузы. Применяющийся и поныне в полевых условиях традиционный способ определения продолжительности вегетационного периода сельскохозяйственных культур Ферментную вытяжку с ИУК-оксидаэной активностью получают по методу Гамбурга из навески свежей ткани надземной части проростков 1 г, которую растирают в охлажденной ступке с IO мл 0,02 M фосфатного буфера рН 6,1. После 30-минутной экспозиции в холодильнике гомогенат центрифугируют при 8 тыс оборотов/мин в течение 10 мин. Для отделения ферментной вытяжки от ингибиторов зндогенного происхождения используют гель-фильтрацию на колонке с сефэдексом G — 25 (из Швеции), 1792594 Первые 2,5 мл элюата отбрасывают, следу- среднеспелыми и позднеспелыми линиями юц ие 6 мл собирают для определения ИУК- проявлялась тенденция различия в величиоксидазной активности. не активности ИУК-оксидэзы. С этой целью готовят реакционную Наиболее надежные результаты получесмесь(1 мл раствора 2,4-дихлорфенола, 1 мл 5 ны при выращивании растений кукурузы в раствора MnClz, 2 мл раствора ИУК, 4 мл течение 14 суток и последующем выдержи0,02 M фосфатного буфера рН 6,1 и 2 мл вании их 2 суток в неблагоприятных для ферментной вытяжки), прокачивают ее на роста условйях, когда линии разных групп лабораторной качалке в темноте при 26 С. спелости четко различались между собой. далее отсюда через 10, 20, 30, 40 и 60 мин 10 Особенно важным представляется то, что отбирают по 1 мл реакционной среды и пе- наблюдались достоверные различия между ре)))осятв пробиркус 2 мл реактива Сальков- . позднеспелыми и в разной степени среднеск го. Окраска здесь развивается в теченйе спелыми линиями. 1 ч, перед началом колориметрирования Оказалось, что при 10-суточном вырапр()бирки центрифугируют при 1000 оборо- 15 щивании опытных растений и последующем тов/мин в течение 5 мин. выдерживании их при 14 — 15 С и непрерывКолориметрирование проводят на фо- ном освещении можно фиксировать достото олориметре при зеленом светофильтре . верные различия в ферментативной (максимум пропускания при 490 ммк). по активности лишь между раннеспелыми и по1ученным отсчетам строят кривую дина- 20 поаднеспелыми линиями (табл.2). Надежно ми и разрушения ИУК. Для расчета актив- отделить раннеспелые линии от среднеспености ферментативной активности лых, а тем более позднеспелых, оказалось исг)ользуют весь прямолинейный участок возможным в результате анализа 12-суточпо)))ученной кривой, т.е. тот отрезок време- ных растений. Не менее надежные данные ни, в течение которого разрушение проис- 25 получены при определении активности ИУКходит с постоянной скоростью. Расчет оксидазы и 14-суточных растений исследуеактивности проводят по соответствующей мых линий. фо(тмуле. Подытоживая итоги исследований, коПроведенные исследования привели к торым подвергались две серии линий из принципиальной важности выводу, суть ко- .30 разных регионов кукурузосеяния, следует торого состоит в том, что уровень активно- констатировать то обстоятельство, что для сти ИУК-оксидазы у молодых растений определенияпринадлежностиисследуемых кукурузы коррелирует с интенсивностью ро- линий к той или иной группе спелости анаст вых процессов и в конечном итоге позво- лизу целесообразно подвергать 12-14-суля т судить о принадлежности линий к той 35 точные растений после их пребывания в ил иной группе спелости (табл.1). течение 2 суток при 14 — 15ОC и круглосуточУстановлено, что у 8-суточных пророст- ном освещении. При этом в каждом опыте ко после 2-х суток в неблагоприятных для должна фигурировать линия с достоверно ро та условиях не обнаруживалась диффе- известной скороспелостью (контроль). ре циация по признаку скороспелости-поэ- 40 Сравнение исследуемых линий с контролем, дн спелости. В этом ., случае активность выращенными встрогоаналогичныхусловифе мента не могла служить признаком, по- ях, позволяет дифференцировать исследуезв ляющимотличитьрэннеспелыелинииот мые линии по длине их вегетационного ср днепоэднеспелых. периода. Аналогичную ситуацию наблюдали при 45 ан лизе 16-суточных опытных растений, хо- Как показали наши опыты, выявление тя ельзя не отметить того, что позднеспе- различий в активности ИУК-оксидазы, корлые линии Од 306, а особенно W64, релирующихсдлинойвегетационногоперидостоверно отличались от раннеспелых ли- ода линий; невозможно в оптимальных или ний. Во всяком случае более, чемтенденции 50 близких к ним условиях выращивания расрэ личия линий по скороспелости и средне- тений. Это положение подтверждается репоэднеспелости у 16-суточных растений го- зультатами проведенного опыта, которые ворить не приходится. показали, что при условии выращивания ку) 10-суточные проростки раннеспелых курузы на 8-часовом фотопериоде и понилийий достоверно отличались от среднепоз- 55 женной, тормозящей рост температуре дн спелых линий. Однако различий между 14-15 С различия между линиями разной срвднеспелыми и позднеспелыми линиями степени спелости не проявлялись (табл,3). в эгом случае обнаружить не удалось, У 12- Характерно то, что различия в ферментативсуточных проростков наблюдали аналогич- ной активности отсутствовали как в 10-су1 ну) ) ситуацию с той разницей, что между точньгх, так и 12 — 14-суточных проростках. 1792594 14-суточных проростках кукурузы, которые предварительно выдерживают двое суток при 14 — 15 С и круглосуточном освещении, а в качестве биохимического показателя определяют активность ИУК-оксидазы B листьях проростков и отбирают линии с такой же, как у линий с известной раннеспелостью или более высокой активностью ИУК-оксидазы. Фо рмула изобретения Способ отбора раннеспелых линий кукурузы, включающий определение в растениях биохимического показателя, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности способа и сохранения селекционного материала, определение биохимического показателя проводят в 12Таблица 1 Степень разрушения ИУК ферментной вытяжкой с ИУК-оксидазной активностью в надземной части растений кукурузных линий с различной длиной вегетационного периода после воздействия на них непрерывного освещения при 14 — 15 С (мкг ИУК/мин 1 г сырой массы) Активность ИУК вЂ” оксидазы воз аст астений, с т Группа спелости Линия 12 Таблица 2 Степень разрушения ИУК ферментной вытяжкой с ИУК-оксидазной активностью в надземной части растений кукурузных линий с различной длиной вегетационного периода после воздействия на них непрерывного освещения при 14-15 С (мкг IYK/мин 1 г сырой массы) Активность ИУК вЂ” оксидазы Группа спелости Линия 0,0115 0,012 0,01 0,0069 0,0072 0,0092 0,007 0,0072 0,0062 0,0056 НСР0,05 = =0,002 Ранняя Ранняя Ранняя Среднеранняя Среднеспелая Среднеспелая Среднепоэдняя Среднепоздняя Поздняя Поздняя ИК 22-3, Од 17 Од 18 Од 21 Од 139 ИК 205 — 21 Од 322 В 631 Од 306 W 64 Е2 F7 Од 7 ВИР 26 ВИР 44 НМ 404 343 В 73 А 635 Очень ранняя Ранняя Ранняя Ранняя Среднеспелая Среднеспелая Среднеспелая Среднепоздняя Поздняя Поздняя 0,009 0,008 0,007 0,007 0,006 0,007 0,006 0,008 0,006 0,006 НСР0,05 = =0,002 0,009. 0,009 0,008 0,004 0,004 0,005 0,004 0,005 0,004 НСР0,05 = =0,001 0,008 0,01 0,009 0,008 0,005 0,005 0,006 0,006 0,004 0,005 НСР0,05 = =0,001 0,009 0,009 0,008 0,009 0,005 0,006 0,005 0,006 0,003 0,003 НСР0,05 = =0,001 0,01 0,009 0,008 0,007 0,006 0,007 0,007 0,005 0,005 0,004 НСР0,05 = =0,002 1792594 Таблица 3 Степень разрушения ИУК ферментной вытяжкой с ИУК-оксидазной активностью в надземной части растений кукурузных линий:с различной длиной вегетационного периода после воздействия на них 8-часового фотопериода при 14 — 15ОС (мкг ИУК/мин 1 г сыр- . ной массы), I Составитель В. Бабенко Редактор С, Кулак<Ьа Техред M.Mîðãåíòàë Корректор H. Бучок 3а каз 463 Тираж: Подписное В НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКЙТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарийа, 101
