Способ отбора растений клевера с повышенным содержанием сахаров

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к селекции. В способе в фазу бутонизации-цветения отбирают 25-30 растений каждого образца наиболее развитых листьев 4-5 междоузлия, которые подвергают воздействию электромагнитного поля с помощью аппарата газоразрядной визуализации «Корона-ТВ». Регистрируют изображения в виде биоэлектрограмм газоразрядного свечения при экспозиции газового разряда 1 с и режиме мощности «1». По максимальной интенсивности свечения в пределах 100-120 относительных единиц и более определяют повышенное содержание сахара в растениях. Изобретение позволяет за короткий период произвести оценку образцов, выявить наиболее ценные формы и упростить отбор. 1 табл.

 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к селекции, и может найти применение при отборе сортообразцов клевера, обладающих повышенным содержанием сахаров для дальнейшей селекционной работы с целью повышения кормовой питательности и увеличения семенной продуктивности за счет активного привлечения насекомых-опылителей.

Известен способ, при котором производят отбор селекционных образцов по качеству продукции, в частности на повышенное содержание сахаров (Гужов Ю., Фукс А., Валичек П. Селекция и семеноводство культурных растений. М.: ВО Агропромиздат, 1991. - С.369). Такой отбор проводится с целью выявления наиболее ценных в питательном отношении сортообразцов, а питательность, как известно, зависит и от содержания сахаров. Однако этот показатель нестабилен и зависит от климатических и погодных условий, содержания в почве питательных элементов, точности проведения химических исследований.

Наиболее близким техническим решением является способ, при котором определяют содержание сахара по методу Бертрана, путем приготовления водной или спиртовой вытяжки с последующим определением сахаров с помощью соответствующих реактивов. Метод основан на способности редуцирующих сахаров восстанавливать в щелочном растворе окисную медь в закисную. Сахароза и другие олигосахара требуют предварительного гидролиза кислотой или ферментом. В известном способе для приготовления вытяжки отвешивают 25±0,001 г сырого материала средней пробы с последующим тщательным его измельчением в фарфоровой ступке с 2-3 г стеклянного песка и последующим нагреванием в конической колбе на водяной бане с добавлением 150-200 см³ горячей дистиллированной воды в течение часа. Через час колбу снимают с бани, переносят содержимое в мерную колбу на 500 см³, ополаскивая несколько раз колбу, в которой производилось извлечение сахаров на бане. После охлаждения вытяжки объем ее доводят до метки и фильтруют вытяжку в любую другую колбу, тщательно перемешав содержимое. Из профильтрованной вытяжки, доведенной в мерной колбе до метки, берут пипеткой пробы для определения сахаров с применением специальных реактивов (Методы биохимического исследования растений / А.И.Ермаков, В.В.Арасимович, Н.П.Ярош и др.; Под ред. А.И.Ермакова. - 3-е изд., перераб. и доп. - Л.: Агропромиздат. Ленингр. отд-ние, 1987. - С.128).

Недостатком данного способа является сложность и длительность производимых последовательно операций для получения результата (пробу нельзя оставлять на час и дольше, иначе будет получен искаженный результат вследствие контакта реактивов с воздухом), а главное наличие специфических реактивов и оборудования. Немаловажным фактором является также крайняя загруженность биохимических лабораторий многочисленными анализами во время вегетационного периода, что еще более увеличивает затраты времени на проведение исследований и снижает эффективность способа при оценке многочисленных селекционных образцов.

Цель изобретения - повышение эффективности способа, упрощение метода отбора.

Поставленная цель достигается тем, что содержание сахара в растениях исследуют не химическими, а физическими методами, для чего с 25-30 растений в фазу бутонизации-цветения отбирают наиболее развитые листья с 4-5 междоузлия, которые подвергают воздействию электромагнитного поля высокой напряженности с помощью аппарата «Корона-ТВ» с последующей регистрацией изображений (биоэлектрограмм) газоразрядного свечения, с экспозицией газового разряда 1 с, при режиме мощности «1», и выделяют формы с высоким содержанием сахара по максимальной интенсивности свечения в пределах 100-120 относительных единиц и более.

Способ осуществляется следующим образом.

Для проведения биоэлектрографии с разных участков опытной делянки отбирают подряд не менее 25-30 растений исследуемого сортообразца клевера, что обеспечивает необходимый объем выборки для последующей статистической обработки, так как наиболее крупные листья, удовлетворяющие требованиям оптимального размещения под заземляющим электродом, находятся на 4-5 междоузлиях, то именно в этой части каждой исследуемой особи последовательно отбирают три наиболее развитых тройчатых листа. Листовую пластинку помещают верхней стороной в центр диэлектрической пластины аппарата газоразрядной визуализации «Корона-ТВ» и фиксируют посредством цилиндрического заземляющего электрода с последующей съемкой биоэлектрограмм объекта. Оптимальный режим работы прибора для съемки листовых пластинок выявлен экспериментальным путем. Каждая листовая пластинка подвергается десятикратной статической съемке с экспозицией газового разряда 1 с, при режиме мощности «1», т.к. при меньшей экспозиции (0,5 с) не удается зафиксировать все особенности свечения объекта, индуцированного электромагнитным полем высокой напряженности, а увеличение режима мощности не повышает информативность исследования, но приводит к износу аппарата. Последующая статистическая обработка полученных биоэлектрограмм, а именно параметра интенсивность свечения, производится с помощью программного пакета «GDV Scientific Laboratory» (разработчик ООО «Кирлионикс Технолоджис Интернейшнл») путем ввода в программу файлов биоэлектрограмм каждого исследуемого растения с ограничением параметра «рабочий радиус» на уровне 65 единиц, что позволяет нивелировать разнообразие формы и размеров листовых пластинок и удалять из рассмотрения все точки изображения, расстояние от которых до центра свечения больше заданного.

После обработки данных производится отбор растений с достоверно максимальной интенсивностью свечения, поскольку согласно нашим экспериментальным данным существует тесная положительная корреляционная связь между интенсивностью свечения и содержанием сахара в зеленой массе. Как показали наши исследования, растения, интенсивность свечения которых составляла 100-120 относительных единиц, имели по данным биохимических анализов наибольший процент содержания сахаров. Это связано с тем, что именно углеводы и, в первую очередь, сахара связаны с энергетической компонентой жизнедеятельности, а интенсивность свечения характеризует именно уровень энергетического гомеостаза организма, его биоактивность.

Применяемый в предлагаемом нами способе метод ГРВ биоэлектрографии основан на эффекте Кирлиан - визуальном или приборном наблюдении свечения газового разряда, возникающего вблизи поверхности исследуемого объекта при помещении последнего в электрическое поле высокой напряженности. Программно-аппаратный комплекс «ВЕО GDV-camera» (прибор первого поколения «Корона - ТВ»), разработанный в лаборатории д.т.н. Короткова К.Г., позволяет наблюдать развитие Кирлиан-изображения биологических объектов в реальном масштабе времени, в обычном, не затемненном помещении, записывать их, преобразовывать, распечатывать и хранить в памяти компьютера. Соответствующее программное обеспечение дает возможность построить биоэлектрограмму объекта, наблюдать ее изменения, а также количественно оценить параметры изображений для более четкой оценки динамики происходящих в организме процессов.

Исследования показали, что интенсивность, характер и структура ГРВ-свечения живых тканей в переменном электрическом поле во многом зависит от исходного состояния объекта (уровня его жизненных процессов, функционального состояния отдельных органов и тканей, специфики биохимических процессов). Метод ГРВ дает возможность оценивать структурно-функциональное состояние организма с получением стабильных воспроизводимых результатов в реальном масштабе времени.

Эффективность тесной корреляционной связи между содержанием сахаров и параметром биоэлектрограммы - интенсивность свечения - была подтверждена серией опытов. Производилась съемка листовых пластинок пяти сортообразцов клевера лугового: Дарьял, Даргавский, Минский мутант, Устодливый, Яскравый. Полученные файлы обрабатывались с помощью программного пакета «GDV Scientific Laboratory», параллельно производился биохимический анализ данных сортообразцов на содержание сахаров методом Бертрана (прототип). Последующая статистическая обработка данных с использованием коэффициента корреляции Спирмэна показала, что существует тесная положительная корреляционная связь между параметром БЭО-граммы - интенсивность свечения - и содержанием сахара в зеленой массе клевера. Таким же способом можно определять содержание сахаров и у других биообъектов. Данные результаты опытов сведены в таблицу.

Корреляционная взаимосвязь интенсивности свечения листовых пластинок клевера лугового с содержанием сахара в зеленой массе (р≤0,05)
Сорта	Интенсивность свечения, отн.ед	Содержание сахара, %	Коэффициент корреляции Спирмэна
Дарьял	98,8	2,81	0,75
Даргавский	120,8	4,08	0,72
Минский мутант	105,9	3,61	0,77
Устодливый	115,0	3,34	0,69
Яскравый	120,5	3,98	0,76

Таким образом, съемка биоэлектрограмм листовых пластинок клевера с последующей статистической обработкой полученных файлов позволяет выявить растения, отличающиеся максимальными показателями интенсивности свечения. Эти растения, как показали наши исследования, отличаются повышенным содержанием растворимых сахаров, а значит, обладают повышенной кормовой питательностью. Повышенное содержание сахара в нектаре обеспечивает также более высокую обсемененность соцветий энтомофильной культуры клевера.

Селекция на качество кормовой продукции - одна из важнейших задач аграрной науки. Не меньшее значение имеет селекция на повышенную семенную продуктивность как показатель постоянного обновления луга.

Предлагаемый способ позволяет за короткий период произвести оценку многих образцов и выявить наиболее ценные растения, отобрать их для дальнейшей селекционной работы.

Отпадает необходимость в проведении сложных, длительных химических анализов, требующих специального оборудования и реактивов биохимических исследований.

Способ отбора растений клевера с повышенным содержанием сахара, отличающийся тем, что в фазу бутонизации-цветения осуществляют отбор 25-30 растений каждого образца наиболее развитых листьев 4-5 междоузлия, которые подвергают воздействию электромагнитного поля с помощью аппарата газоразрядной визуализации «Корона-ТВ», регистрируют изображения в виде биоэлектрограмм газоразрядного свечения при экспозиции газового разряда 1 с при режиме мощности «1», и по максимальной интенсивности свечения в пределах 100-120 относительных единиц и более определяют повышенное содержание сахара в растениях.