Способ определения воздействия мутагена на биохимический состав сорго

 

Использование: сельское хозяйство, растениеводство, селекция и семеноводство . Сущность изобретения: воздействие мутагена на биохимический состав сорго определяют спектроскопией по УФ- и видимой области спектра в муке обработанных мутагеном зерновок и при сопоставлении с исходными формами, необработанными мутагеном , выявляют измененные формы. с/ с

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я „„1822682 А1 ура А 01 Н 1/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4923296/13 (22) 01.04,91 (46) 23,06.93. Бюл. М 23 (71) Научно-исследовательский и проектнотехнологический институт сельскохозяйственной биотехнологии (72) А.Г. Ишин, Т.В, Токарева и Г.И. Костина (56) Авторское свидетельство СССР (Ф 1303080, кл. А 01 6 7/00, 1985, С.F, Konzak et ai. Advances In technology ал4 In genetics information for breeding

improvements in wheat protein potentials.

Seed ProteIn Improv. Nuct. Tech. 0ienna, 1978, р. 519 — 531, R. Tkachuk, Protein analysis of whole

wheat kernels by near infrared refiectance.Cereal foods world, 1981, v. 26, п, 10, р. 584587.

J.À. Ronalds et al.//Chemistry in

Australia, 1985. ч. 52, п. 8, р. 302-305, Авторское свидетельство СССР

hk 1604271, кл, А 01 Н 1/04, 1989.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к селекции и генетике растений, и может быть использовано в мутационной селекционно-генетической праК тике, в частности для оценки воздействия мутагенов и выявления мутантных форм, Цель изобретения — расширение диапазона оценки воздействия мутагена и эффективности его биохимического действия за счет использования УФ- и видимой области спектра.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения воздействия мутагена на биохимический состав сорго, включающем обработку эерновок мутагеном, высев их, получение от них семенного по(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ МУТАГЕНА НА БИОХИМИЧЕСКИЙ

СОСТАВ СОРГО (57) Использование: сельское хозяйство, растениеводство, селекция и семеноводство. Сущность изобретения: воздействие мутагена на биохимический состав сорго определяют спектроскопией по УФ- и видимой области спектра в муке обработанных мутагеном зерновок и при сопоставлении с исходными формами, необработанными мутагеном, выявляют измененные формы. томства по семьям. размол зерна, получение муки. определение в ней изменения содержания органических компонентов спектроскопией и выявление измененных по отношению к исходным, необработанным мутагеном зерновкам форм. а содержание органических компонентов определяют по анализу спектров УФ- и видимой области.

В науке и технике неизвестно неочевидное использование УФ- и видимой области спектра для расширения диапазона оценки воздействия мутагенов у растений и биохимической эффективности мутагенов. Использование ИК-спектров для решения этой задачи в прототипе не является оптималь1822682 ным, так как не охватывает всего возможного спектра биохимического и генетического последействия мутагенов. Вместе с тем общеизвестно, что основное действие мутагенов направлено на изменение последовательности оснований нуклеиновых кислот, например делеции у ДНК, что приводит к изменению структуры белка. Так как нуклеиновые кислоты и белки имеют интенсивные полосы поглощения в УФ-области спектра, то оценивать мутационный эффект на биохимический состав зерна более целесообразно в этой области, причем также возможен дополнительный анализ . органических Нйдинений, например липофильных, в видимой области спектра. Кроме того, одним из существенных преимуществ анализа УФ- и видимой области спектра, характеризующего изменение энергии электронов, является более высокая разрешающая .еповобность за счет. увеличения предела обнаружения многих органических веществ, которые имеют полосу поглощения с большим значением молярного коэффициента абсорбции. Это примерно в 100 раз больше максимальных значений молярного коэффициента абсорбции в ИК-спектре. отражающем изменение вращательной и колебательной энергии молекулы.

Способ осуществляют следующим образом. Обрабатывают растение сорго или его части, например эерновки, мутагенами, например нитрозометилмочевиной в концентрации 0,05-0,01) при экспозиции 1620 ч. Высевают обработанные зерновки в почву для семенного размножения, получают от них семенное мутантное потомство.

Собирают эерновки индивидуально с каждого растения (по семьям), отбирают из каждой семьи анализируемую пробу (навеску зерновок), стерилизуют в растворах спирта и хлорамина, высушивают, размалывают навеску эерновок, например, с помощью шаровой агатовой мельницы до мелкодисперсной фракции, причем раэмолу подвергают всю целую зерновку с околоплодником и зародышем. Полученную муку спектрофотометрируют в УФ- и видимой области спектра (200-700 нм) с помощью, например, SPECORO М 40. Определяют содержание органических компонентов муки, например нуклеиновых кислот, белков и липофильных соединений. Сравнивают полученные данные по содержанию органических компонентов у обработанными форм с аналогичными данными у контрольных, т.е. у исходных, необработанных мутвгеном форм, для выделения уклоняющихся форм с измененным содержанием органических компонентов, На основе сравнения пол5

55 ученных спектров для каждого мутагена выявляют биохимически наиболее эффективные мутагены и оптимальные режимы их использования, Пример. Зерновки сорго различных сортообраэцов, например ВС-36. Отбор белое. Волжское 5, Волжское 51, Майло 352.

Фетерита белая, а также эерновки Суданки

16 обрабатывали водными растворами мутагенов в следующих концентрациях: нитрозометилмочевина 0,057 и 0,01 (,, дмэтилсульфат 0,05 (и смесь нитрозометилмочевины 0,01 )I, и диоксана 1.00 с временем экспозиции 16 ч. В контрольном варианте зерновки обрабатывали дистиллированной водой — растворителем мутагенов, при той же временной экспозиции. 06ра6отанное таким образом зерно высевали в почву для семенного размножения. Семенное мутантное поколение собирали индивидуально по cGMb5II4 внутри каждого сорта, зерно стерилизовали в течение 2 мин сначала в

70 растворе этилового спирта, затем, промыв водой 15 мин, в 17, растворе хлорамина в течение 5 мин, а затем вновь отмывали водой 15 мин для удаления органических остатков растительного и животного происхождения. Высушивали на фильтровальной бумаге при комнатной температуре 18 ч.

Подготовленное таким образом для анализа целое зерно размел ывали на агатовой шаровой мельнице до мелкодисперсной фракции в режиме 18 тыс. об/мин в течение 40 мин.

Полученную муку таблетировали в кювету для анализа в нввески по 100 млг. Приготовленные образцы спектрофотометрировали на спектрофотометре SPECORD M 40 в диапазоне УФ-излучения (длины волн 200-339 нм) и в диапазоне видимого излучения (длины волн 340-700 нм) в режимах абсорбции и пропускания. Полученные спектры аналиэироаали следующим образом: определяли длины волн, на которых имеются максимумы абсорбции и пропускания — в области колебаний оснований нуклеиновых кислот

260 нм, белков 275-280 нм и липофильных соединений 332-340 нм, и сравнивали со спектрами, полученными для контрольных. необработанных мутагенами образцов. По изменению смещения максимумов спектров по отношению к контрольным образцам выявляли характер и степень воздействия мутагенов.

Например, обработка диэтилсульфатом в концентрации 0,05ф, вызывала резкое понижение спектрального максимума в области колебаний белков (длины волн 275-280 нм) по сравнению с контролем, а величина максимума в области колебаний липофильных соединений (длины волн 332-340 нм) не

1822682

Формула изобретения

Способ определения воздействия мутагена на биохимической состав сорго, включающий обработку зерновок мутагеном, посев их. получение их семенного потомства по семьям, размол зерна. получение муки, определение в ней изменения содержания органических компонентов спектроскопией и выявление измененных форм по сопоставлению с исходными, необработанными мутагенами, о т л и ч а ю щ ий с я тем. что содержание органических компонентов определяют по ультрафиолетовой и видимой областям спектра.

Составитель А,Ишин

Техред М,Моргентал Корректор Л.Филь

Редактор

Заказ 2164 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 отличалась от контрольного. Особенно ярко эти изменения проявились у зерновок сортообразца Волжское 51, Обработка мутагеном нитрозометилмочевиной в концентрации 0.01$ для всех изу- 5 ченных сортообразцов не выявила значимых изменений по сравнению с контролем. Увеличение концентрации этого мутагена до 0,05$ приводило к значительному повышению максимума в области колеба- 10 ний белков и вместе с тем к смещению максимума в области колебаний оснований нуклеиновых кислот. Зафиксированные изменения наиболее выражены у сортообразца ВС 36. 15

Обработка смесью мутагенов нитрозоме1.илмочевиной в концентрации 0,01ф, с диоксаном в концентрации 1,00ф, вызывала повышение максимума в области колебаний белков по сравнению с контролем для всех 20 изученных сортообразцов, особенно в случае Волжского 51 и Отбора белого. Наблюдаемая динамика была обусловлена биохимическим воздействием мутагенов и носила общий характер воздействия в це- 25 лом по выборке. На основании анализа спектров можно предварительно выявлять биохимически измененные мутационные формы сорго различных сортообраэцов в ранних мутантных поколениях для последу- 30 ющей оценки и отбора среди них наследственных форм. а также определять оптимальные концентрации воздействия мутагенов для тех или иных зафиксированных изменений.

В заявленном способе по сравнению с прототипом проводимые измерения в УФ- и видимой области спектра увеличивают как аналитическую точность, так и диапазон оценки определяемого биохимического воздействия мутагенов, что повышает эффективность контроля биохимического действия мутагенов.

Прототип для оценки действия мутагенов не применим, так как те органические соединения, изменение которых свидетельствует о мутационном эффекте, а именно нуклеиновые кислоты и белки, не имеют интенсивно выраженных спектральных полос поглощения в ИК-области и, следовательно, не могут быть четко идентифицированы.