Способ получения исходного материала в селекции с помощью вегетативно-биофизикохимического мутагенеза

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к селекции люцерны для получения исходного материала. Семена материнского сорта вкладывают в эндосперм пророщенных и надрезанных семян доминанта. Далее проводят обработку 3-5-дневного колиоптиля и гипокотиля материнской формы ростстимулирущим препаратом ТУР, или мутагеном-колхицином, или рентгеновскими лучами. Изобретение обеспечивает получение оптимального эффекта мутагенеза, облегчает разработку экономически эффективных моделей будущих сортов, а также повышает эффективность научных исследований.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в селекции с целью выведения сортообразцов с промежуточными хозяйственно-биологическими свойствами между видами люцерны и других культур, а также для оздоровления селекционного материала.

В настоящее время возделывание люцерны затруднено повсеместным распространением микоплазменных болезней, что грозит полным исчезновением культурной люцерны. Эта проблема может быть решена применением вегетативно-биофизикохимического мутагенеза для получения промежуточных форм люцерны с помощью соматической гибридизации.

С целью получения здорового потомства с комплексом селекционно ценных признаков необходимо использовать биосвойства доноров (доминантов), обладающих хозяйственно-биологическими особенностями, которых нет у люцерны.

В природе существуют признаки и свойства, донорами которых являются неродственные люцерне растения. Жаровыносливость и засухоустойчивость, например, свойственны доннику; бахчевым культурам, горчице - повышенная белковость; устойчивость к микоплазменным болезням - гороху, фасоли, сое; мощность растений - кукурузе, суданке, сорго. Трансформация генов подобных биосвойств в генетическую структуру люцерны намного обогатит банк ее наследственности в форме вегетативно-биофизикохимического мутанта.

Сорта, созданные традиционно селекционными методами, обладают хозяйственно-биологическими свойствами, типичными для рода Medicago, и несут все признаки, типичные для природной люцерны, т.е. повторяют, в основном, биосвойства предыдущих сортов и не имеют положительных значений, характерных для сои, гороха, фасоли и др., с геновариациями важнейших признаков, свойственных промежуточным формам, созданных с помощью мутагенеза или соматической гибридизацией [1].

Традиционный способ выведения сортов с помощью гибридизации имеет предел в повышении продуктивности растений на 5-10%. Вместе с тем гибридизация уже не является средством, позволяющим выведение сортов с ценными хозяйственно-биологическими свойствами, которые необходимы для удовлетворения запросов производства.

Известен способ формирования каллусов от слияния протопластов между люцерной посевной и лядвенцем рогатым [2].

Согласно этому способу в результате соматической комбинации между люцерной посевной и лядвенцем рогатым с помощью проращивания семян и обработки мутагеном гипокотиля люцерны 4 сортов были получены изолированные протопласты из гипокотилей 2-недельного возраста, у лядвенца рогатого протопласты были получены из 10-дневных проростков.

Однако предложенный способ формирования исходного материала для селекции люцерны с помощью слияния протопластов двух отдаленных видов культурных растений влияет не на весь растительный организм, а только на гипокотиль (надсемядольное колено), не оказывая никакого воздействия на колеоптиле (подсемядольное колено), что не позволяет осуществить влияние на всю генетическую систему организма.

Технический результат - передача люцерне или сортам других культур, геноплазмы хозяйственно-ценных свойств и признаков, имеющихся в растениях других культур, путем трансформации генов редких селекционно-ценных признаков в генетическую структуру, например, люцерны, с целью обогащения ее наследственности и оздоровления селекционного материала.

Технический результат достигается тем, что отобранные семена материнского сорта вкладывают в эндосперм пророщенных и надрезанных семян доминанта с последующей обработкой 3-5-дневного колиоптиля и гипокотиля материнской формы ростстимулирущим препаратом ТУР, или мутагеном-колхицином, или рентгеновскими лучами.

Причем концентрация ТУРа и продолжительность его воздействия составляет: при использовании в качестве доминанта гороха - 0,012% и 24 часа, сои - 0,017% и 15 часов, фасоли - 0,022% и 32 часа.

Концентрация колхицина и продолжительность его воздействия составляет 0,007% и 5-6 часов.

Обработку рентгеновскими лучами осуществляют в дозе 300 микрорентген/час в течение 96 часов.

Для насыщения в потомстве желательных признаков применяют бекросс с повторением всего процесса мутагенеза в каждом новом поколении.

Способ осуществляют следующим образом.

Для получения мутированных растений в качестве материнской основы выбирают продуктивный сортообразец люцерны, семена которой вкладывают в эндосперм пророщенных и надрезанных семян доминанта.

В качестве доминанта могут быть использованы любые сельскохозяйственные культуры, полезные свойства которых, в условиях климатической зоны оригинатора находятся в доминирующем положении.

После проращивания полученной комбинации семян на 3-5 день зеленый проросток подвергают обработке ростстимулирующим препаратом ТУР, или мутагеном-колхицином, или рентгеновскими лучами.

При обработке зеленого проростка ТУРом его концентрация и продолжительность воздействия зависит от используемого доминанта.

Если в качестве доминанта используют горох, то эти параметры составляют 0,012% и 24 часа, соя - 0,017% и 15 часов, фасоль - 0,022% и 32 часа.

При обработке колхицином его концентрация и продолжительность воздействия составляет 0,007% и 5-6 часов.

При обработке рентгеновскими лучами используют дозу в 300 микрорентген/час, а продолжительность обработки составляет 96 часов.

В отличие от прототипа, в котором создание соматических гибридов осуществляют с помощью химического мутагенеза, в предлагаемом способе сначала получают вегетативно-биологический мутант, а после физического или химического воздействия на проростки люцерны получают вегетативный биофизикохимический мутант.

В дальнейшем, если в нулевом поколении (М_o) необходимые биосвойства будут слабо выражены на растениях (в потомстве), процесс мутаций повторяют с помощью бекросса (возвратного скрещивания) до полного насыщения необходимых признаков или свойств М_n, т.е. при энном повторении поколений мутантов. Насыщенное поколение определяют экспериментально.

Применение способа позволяет применить в селекции способ унаследования потомством межвидовой, а также межродовой геноплазмы.

Созданные люцерно-гороховый, люцерно-соевый и люцерно-фасолиевый мутанты, кроме устойчивости к микоплазменным болезням, отличаются от стандарта такими показателями, как крупность семян, их количество в бобе, количество кистей на растении.

Исследования хозяйственно-биологических особенностей 120 вегетативно-биофизикохимических мутантов, созданных по предлагаемому способу, позволили выделить сорт Талисман, обладающий всеми вышеперечислинными признаками. Выведенный сорт включен в Госреестр в 2003 г.

Использование предложенного способа при создании исходного материала в селекции, например, люцерны обеспечивает повышение эффективности научных исследований при объективном определении целесообразности передачи в Госиспытание выведенного сортообразца для использования его в интенсификации сельскохозяйственного производства.

Применение указанного способа в научно-исследовательской работе по селекции, облегчает разработку экономически эффективных моделей будущих сортов.

Параметры предлагаемого способа являются оптимальными с точки зрения получения эффекта мутагенеза.

Источники информации

1. Корнев Г.В., Подгорный П.И., Щербак С.Н. // Растениеводство с основами селекции и семеноводства. М., "Колос", 1979, с.486.

2. Ниизеки М., Саито К. Формирование каллусов от слияния протопластов между люцерной посевной и ляндвинцем рогатым // РЖ Кормовые культуры. Сенокосы и пастбища, №11, 1990, с.3.

1. Способ получения исходного материала в селекции с помощью вегетативно-биофизикохимического мутагенеза, включающий формирование соматических гибридов между неродственными культурами, отличающийся тем, что семена материнского сорта вкладывают в эндосперм пророщенных и надрезанных семян доминанта с последующей обработкой 3-5-дневного колиоптиля и гипокотиля материнской формы ростстимулирущим препаратом ТУР, или мутагеном - колхицином, или рентгеновскими лучами, причем концентрация ТУР и продолжительность его воздействия составляет: при использовании в качестве доминанта гороха - 0,012% и 24 ч, сои - 0,017% и 15 ч, фасоли - 0,022% и 32 ч, концентрация колхицина и продолжительность его воздействия составляет 0,007% и 5-6 ч, обработку рентгеновскими лучами осуществляют в дозе 300 мР/ч в течение 96 ч до насыщения желательных биосвойств при бекроссе.

2. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что для насыщения в потомстве желательных признаков применяют бекросс с повторением всего процесса мутагенеза в каждом новом поколении.