Способ получения фотомутантов сельскохозяйственных культур
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в селекционной работе. Способ предусматривает последовательную обработку семян сельскохозяйственных культур водой контрастных температур от 0 до 75°С и лазерным излучением. При этом в процессе обработки семян водой через нее пропускают переменный ток силой от 0,1 до 7 А. Способ позволяет повысить выход хромосомных мутаций и расширить таким образом спектр хозяйственно ценных фотомутантов растений. Кроме того, в клетках обработанных семян содержится более высокое количество макро- и микроэлементов, что способствует усилению жизнеспособности проростков, стимуляции роста и развития растений сельскохозяйственных культур. 2 табл., 2 ил.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в селекционной работе.
Известны различные способы обработки семян сельскохозяйственных культур для получения фотомутантов растений.
Наиболее близким из них к заявленному изобретению является способ получения фотомутантов сельскохозяйственных культур, в котором производится последовательная обработка семян водой и лазерным излучением (SU 1734605 А1, 23.05.1992).
Однако известный способ не обеспечивает достаточно большой выход хромосомных мутаций.
Задачей изобретения является повышение выхода хромосомных мутаций для расширения спектра хозяйственно ценных фотомутантов сельскохозяйственных культур.
Поставленная цель достигается тем, что в способе получения фотомутантов сельскохозяйственных культур, предусматривающем последовательную обработку семян сельскохозяйственных культур водой и лазерным излучением, семена попеременно обрабатывают водой контрастных температур от 0 до 75°С по 15-30 сек каждой в течение 1-180 мин, при этом в процессе обработки семян водой через нее пропускают переменный ток силой от 0,1 до 7 А.
Это позволяет усилить обменные процессы в клетках семян. Ионы воды, образовавшиеся при прохождении переменного электрического тока через воду, способствуют увеличению образования в клетках семян АТФ, т.е. накоплению внутренней энергии клеток. При последующем облучении их лазером, т.е. добавлении энергии извне, в клетках семян происходят глобальные процессы, энергии которых хватает на разрывы, перестройки хромосом, точечные мутации, т.е. появляются хромосомные мутации, приводящие к морфологическим хозяйственно ценным изменениям у сельскохозяйственных растений при усилении жизнеспособности проростков.
Пример
Семена огурцов сорта «Водолей» подвергались водотермической обработке (ВТО), т.е. обработке водой контрастных температур от 0 до 75°С по 30 секунд каждой в течение 180 минут с одновременным воздействием переменного электрического тока силой 7 А в режиме стимуляции роста проростков, корневой системы, всхожести, энергии прорастания, а затем облучались в течение 180 минут лазером.
Контролем служили семена огурцов того же сорта, прошедшие только обработку водой тех же контрастных температур по 30 секунд каждой в течение того же времени с последующим лазерным облучением в течение 17 минут, т.е. без воздействия переменного электрического тока, а также сухие семена, подвергшиеся только лазерному облучению в течение 17 минут.
После обработки семян предложенным способом был проведен химический анализ состава их макро- и микроэлементов. Данные анализа представлены в таблице 1.
| Таблица 1 | ||||||||||
| Показатели | Азот | Фосфор | Калий | Кальций | Хром | Марганец | Никель | Медь | Цинк | Стронций |
| Единицы измерения | % | % | % | % | мг в кг | мг в кг | мг в кг | мг в кг | мг в кг | мг в кг |
| Контроль | 1,37 | 2,2 | 1,88 | 0,77 | 39 | 0,01 | 33 | 333 | 368 | 68 |
| ВТО + I + лазер | 4,48 | 2,66 | 2,06 | 1,02 | 41 | 0,011 | 33 | 1478 | 374 | 67 |
| ВТО (17 мин) | 3,85 | 2,39 | 1,95 | 0,87 | 40,3 | 0,0107 | 33 | 703,4 | 369,9 | 68 |
Выяснилось, что максимальное количество необходимых макро- и микроэлементов в семенах наблюдалось при их обработке предложенным способом.
После проращивания семян проводили соответственно вариантам обработки цитогенетический анализ хромосомных мутаций, замеры длины проростков, корневой системы, а также всхожести и энергии прорастания семян.
Выяснилось, что наибольший выход хромосомных мутаций наблюдается в варианте совместной обработки семян огурцов сорта «Водолей» поочередно водой контрастных температур и переменным электрическим током с последующим лазерным облучением.
Результаты анализа приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | |||||
| Время облучения (мин) | ВТО + лазер | ВТО + I + лазер | |||
| Хромосомные абберации % | Длина корней, см | Хромосомные Абберации % | Длина корней, см | ||
| 1 | Контроль (сухие семена) хр. аб. - 5,6%, длина корней - 1,5 см | ||||
| 2 | 2 | 10,7 | 2 | 15 | 2,2 |
| 3 | 4 | 27,8 | 3,5 | 39,5 | 3,2 |
| 4 | 6 | 12,16 | 2 | 18,5 | 3 |
| 5 | 8 | 11,7 | 2 | 17,6 | 3 |
| 6 | 10 | 11,2 | 2,2 | 17 | 3 |
| 7 | 12 | 10,8 | 2 | 14,9 | 2,8 |
| 8 | 15 | 10,6 | 2 | 14,8 | 2,7 |
| 9 | 18 | 10,4 | 2,1 | 14,3 | 3 |
| 10 | 22 | 10,3 | 2 | 14,3 | 3 |
| 11 | 25 | 9,8 | 2 | 14,24 | 2,87 |
| 12 | 30 | 9,6 | 2,5 | 14,3 | 3 |
| 13 | 45 | 9,45 | 1,8 | 13,8 | 2,5 |
| 14 | 60 | 9,7 | 2 | 14 | 2,4 |
Аналогичной обработке подвергались семена пшеницы и ячменя. Результаты представлены на графиках зависимости выхода хромосомных мутаций от длительности лазерного облучения после водотермической обработки (ВТО + лазер) и после водотермической обработки с переменным электрическим током (ВТО + I + лазер). Представленные графики ясно показывают более высокий выход хромосомных мутаций при обработке семян предложенным способом.
Способ получения фотомутантов сельскохозяйственных культур, предусматривающий последовательную обработку семян сельскохозяйственных культур водой и лазерным излучением, отличающийся тем, что семена попеременно обрабатывают водой контрастных температур от 0 до 75°С по 15-30 с каждой в течение 1-180 мин, при этом в процессе обработки семян водой через нее пропускают переменный ток силой от 0,1 до 7А.
