Способ отбора хозяйственно-ценных форм зерновых культур

 

Использование: сельское хозяйство, в частности для селекции зерновых культур. Сущность изобретения: способ заключается в предпосевной обработке семян биологически активным веществом, в качестве которого используют водный раствор одноатомного спирта или кетона. В частности, обработку проводят 40-60% водным раствором ацетона в течение 20-30 мин при температуре 20-25^oC. 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 4 табл.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к селекции и семеноводству зерновых культур, и может быть использовано в селекционной и семеноводческой работе.

Известен способ отбора высокопродуктивных форм пшеницы путем вычисления индекса продуктивности, для чего проводят оценку интенсивности развития побегов в фазу колошения растений, определяют количество продуктивных побегов и время в днях от начала выколашивания первого до выколашивания последнего продуктивного побегов. Чем выше значение индекса продуктивности, тем урожайнее линии (а.с. 1289428, А 01 Н 1/04, 1987, Бюл. N 6).

Известен способ отбора высокопродуктивных растений зерновых колосовых культур, который основан на визуальном осмотре посевов в период колошения - созревания, измерении длины влагалища флагового листа на главных побегах и выделении растений с максимальной длиной влагалища (а.с. 1410919, А 01 Н 1/04, 1988, Бюл. N 27).

Недостатком данных способов является большая трудоемкость и затрата времени на определение необходимых признаков в больших объемах.

Известен способ отбора продуктивных форм зерновых культур, предусматривающий предпосевную обработку семян раствором химического реагента и последующее выделение растений по интенсивности восстановления зеленой окраски (а. с. 1323047, А 01 Н 1/04, 1987, Бюл. N 26).

Недостатком этого способа является длительность времени обработки семян, необходимость проведения трудоемких биохимических анализов в больших объемах.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ отбора форм мягкой пшеницы с улучшенными технологическими качествами зерна. Способ предусматривает предпосевную обработку семян раствором стрептомицина в концентрациях 2-3% в течение 18-24 часов и последующий отбор форм по выживаемости проростков, выращенных из отобранных семян [1] Недостатком этого способа является низкая производительность труда, связанная с затратами времени на восстановление свойства сыпучести отобранных семян для высева, а также низкая эффективность отбора из-за продолжительного воздействия на прорастающие семена применяемого химического вещества, которое вызывает сильное угнетение проростков. Слабая выживаемость не позволяет иметь достаточно растений для проведения анализа потомства в первом поколении.

Сущность изобретения состоит в том, что в качестве химического реагента используют органический растворитель. Семена перед посевом обрабатывают водным раствором одноатомных спиртов или кетонов.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемый способ от известного отличается тем, что в качестве химического реагента используют органические растворители, в частности водные растворы одноатомных спиртов или кетонов определенной концентрации и с определенной экспозицией.

Из литературных источников известно, что органические растворители применяются в различных областях химической промышленности как растворители в красочном и лаковом производстве, при изготовлении искусственного шелка, искусственной кожи, бездымного пороха и т.д. (Глинка Н.Л. Общая химия. Л. Химия, 1976, с. 493-498).

Широкое применение органические растворители (одноатомные спирты и кетоны) нашли в биологической химии для экстрагирования белков, сахаров, витаминов, свободных аминокислот, нуклеиновых кислот, пигментов в измельченном зерне и вегетативной массе растений (Ермаков А.И. Методы биохимического исследования растений. Л. Колос, 1972, 445 с.).

В сельском хозяйстве органические растворители, в частности этиловый спирт и ацетон, применяют для повышения проницаемости оболочек семян с целью повышения всхожести (Сох L.G. Munger H.M. Smith E.M. Plant Physiol, 1945, N 20, p. 289-294) и введение в зародыши биологически активных веществ, растворенных в растворителе (Кан А.А. Предварительная обработка, прорастание и жизнедеятельность семян//Физиология и биохимия покоя и прорастания семян. - М. Колос, 1982, с. 327-328).

Установлено, что неразбавленные органические растворители не оказывают вредного влияния на зародыш и не снижают его жизнедеятельность и всхожесть семян многих полевых культур после намачивания их, например, в ацетоне до 90 суток (Мilborrow B.V. Nature (London), 1963, v. 199, p. 716-717).

Изучение патентной и научно-технической литературы свидетельствует о том, что такое сочетание признаков, способствующих выделению высокопродуктивных форм из исходного материала, является новым и в селекционной и семеноводческой работе не применялось.

Авторами обнаружено новое свойство известного признака, а именно: специфическое действие водных растворов органических растворителей (одноатомных спиртов или кетонов) на первых этапах жизнедеятельности зародыша, влияющее на всхожесть семян и улучшающее хозяйственно-ценные признаки выживших растений.

Совокупность существенных признаков технического решения позволяет на этапе прорастания отобрать семена, способные воспроизвести растения со значительно более высоким биологическим потенциалом зародышей, так как при определенной концентрации и продолжительности обработки выживают семена с самым сильным зародышем, о чем свидетельствует более низкий процент всхожести, чем у семян, обработанных просто водой, слабой или более сильной концентрацией (см. фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, табл. 1).

На фигурах изображены графики зависимости всхожести семян озимой пшеницы (фиг. 1), озимой ржи (фиг. 2), яровой мягкой пшеницы (фиг. 3), яровой твердой пшеницы (фиг. 4), ярового ячменя (фиг. 5), гороха (фиг. 6) от концентрации растворителя после обработки их водными растворами одноатомных спиртов или кетонов в течение 30 минут при комнатной температуре. Сплошной линией обозначена зависимость всхожести семян от концентрации раствора ацетона, прерывистой линией изопропилового спирта, точечной линией третичного бутилового спирта.

Выявленное авторами специфическое действие водных растворов одноатомных спиртов или кетонов на первых этапах жизнедеятельности зародыша зависит от концентрации растворителя и продолжительности обработки и характеризуется параболовидной линией с максимальным снижением всхожести в диапазоне от 40 до 60% концентрации при экспозиции 30 минут, за исключением ярового ячменя, у которого максимальное снижение всхожести происходит при 30% концентрации.

Данные таблицы 1, полученные на примере применения в качестве органического растворителя водного раствора ацетона, показывают влияние концентрации и продолжительности обработки на всхожесть семян яровой пшеницы и подтверждают данные, приведенные в графическом материале. С увеличением продолжительности обработки взаимодействие семени с водным раствором органического растворителя усиливается.

Температура растворителя также оказывает влияние на взаимодействие семени с растворителем. Так, с увеличением температуры растворителя (водный раствор ацетона) при обработке семян всхожесть резко снижается (см. табл. 2).

Данные таблицы 2 свидетельствуют о том, что всхожесть обработанных семян зависит от концентрации растворителя, продолжительности обработки и температуры растворителя.

Из приведенных выше данных (графических материалов и таблиц 1, 2) видно, что всхожесть семян по культурам снижается с повышением концентрации органического растворителя до определенного уровня, независимо от продолжительности обработки и температуры растворителя. Дальнейшее увеличение концентрации уменьшает взаимодействие семени с раствором органического растворителя, и всхожесть повышается.

Предлагаемый способ, основанный на использовании обнаруженного авторами специфического действия водных растворов органических растворителей на первых этапах жизнедеятельности зародыша, позволяет отбирать из исходного материала более продуктивные формы, сохраняющие в последующих поколениях повышенную продуктивность растений, массу 1000 зерен и урожай зерна с единицы площади (см. табл. 3).

Данные таблицы 3 показывают, что отобранные из исходной формы растения имеют более высокую продуктивность и массу 1000 зерен как в первом поколении, так и во втором, что позволяет уже в третьем поколении увеличить урожайность отобранных форм по сравнению с исходной на 4,2-5,9 ц/га (различия достоверны).

В результате отбора предлагаемым способом наряду с увеличением продуктивности отмечается увеличение содержания хлорофилла в листьях (см. табл. 4).

Продуктивность растений определяется интенсивностью фотосинтеза, сущность которого заключается в поглощении пигментами солнечной энергии и ее накопления в виде синтезируемых органических соединений.

Основным пигментом фотосинтезирующих органов растений является хлорофилл, количественное содержание которого во многом определяет продуктивность растений (Беденко В. П. Фотосинтез и продуктивность пшеницы на Юго-Востоке Казахстана. Алма-Ата: Наука, 1980. 201 с; Кумаков В.А. Физиология яровой пшеницы. М. Колос, 1980. 204 с.).

Неблагоприятные условия внешней среды, в частности водный дефицит и жара, вызывают снижение фотохимической активности хлоропластов, а в конечном итоге и продуктивности растений. Одной из основных причин этого уменьшения является снижение содержания в них хлорофилла, вызываемое нарушением прочности связей в хлорофилл белково-липоидном комплексе (Шматько И.Г. Григорюк И.А. Шведова О.Е. Устойчивость растений к водному и температурному стрессам. Киев: Наукова думка, 1988. 177 с.).

При этом отличительной особенностью жаро- и засухоустойчивых форм является повышенная устойчивость хлорофилла к распаду в стрессовых условиях внешней среды (Волкова А.М. Кошкин В.А. Влияние высокой температуры на фотосинтез и содержание хлорофиллов у разных по жароустойчивости сортов яровой пшеницы //Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. Л. 1984, т. 87, с. 76-81).

Данные таблицы 4 свидетельствуют о том, что выделенные предлагаемым способом формы яровой пшеницы достоверно отличаются от исходного материала повышенным содержанием хлорофилла в листьях как в оптимальных, так и при стрессовых условиях роста растений, и являются не только высокопродуктивными, но и жароустойчивыми формами.

Пример конкретного выполнения. Сухие семена помещают в сосуд и заливают водным раствором органического растворителя (например, 50% водным раствором ацетона) так, чтобы уровень жидкости был на 2-3 см выше семян, Для удаления пузырьков воздуха семена перемешивают, затем закрывают сосуд пробкой или полиэтиленовой пленкой и оставляют, например, на 30 минут при комнатной температуре. После обработки семена помещают на сито, дают раствору стечь и расстилают их тонким слоем для просушки. Благодаря высокой летучести органических растворителей семена быстро восстанавливают свою сыпучесть и их можно высевать в почву любым способом с удвоенной нормой высева, т.к. всхожесть обработанных подобным способом семян снижается наполовину.

После уборки потомство выживших растений сравнивают по элементам продуктивности в год отбора и выделяют лучшие из них. ТТТ1 ТТТ2 ТТТ3 1 2 3

Формула изобретения

1. Способ отбора хозяйственно-ценных форм зерновых культур, включающий предпосевную обработку семян раствором биологически активного вещества, проращивание и отбор форм по выживаемости проростков, выращенных из отобранных семян, отличающийся тем, что в качестве биологически активного вещества используют водный раствор одноатомного спирта или кетона.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что предпосевную обработку семян осуществляют 40-60%-ным водным раствором ацетона в течение 20-30 мин при 20-25^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9