Способ мутагенной обработки растений ячменя

Авторы патента:

Черемисинов Михаил Витальевич (RU)

Дудин Геннадий Петрович (RU)

Помелов Анатолий Васильевич (RU)

Медведчиков Алексей Петрович (RU)

A01H1/06 - способы изменения наследственных признаков, например путем обработки химикалиями или облучением (мутации или генная инженерия C12N 15/00)

Владельцы патента RU 2456796:

Федеральное Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вятская государственная сельскохозяйственная академия" (ФГОУ ВПО ВСГХА) (RU)

Изобретение предназначено для использования в области биотехнологии растений. В способе применяют раствор препарата альто-супер для получения исходного материала для селекции ячменя в качестве мутагена в фазу кущения растений нулевого поколения. Во втором поколении под действием препарата проявляются хлорофилльные мутации и морфофизиологические изменения ячменя. Далее полученные морфологические и физиологические мутации оценивают по комплексу хозяйственных признаков и селекционно-ценные формы используют при дальнейшей селекции. Способ мутагенной обработки ячменя позволяет получить за короткий период времени большое количество разнообразных мутантных форм для использования в генетике и селекции ячменя. 5 табл.

Предлагаемое изобретение относится к области генетики и селекции и может быть использовано для получения наследственных изменений при создании исходного материала для селекции сельскохозяйственных растений.

Для получения мутаций применяются гамма- и рентгеновские лучи, лазерное излучение, химические вещества, в т.ч. и регуляторы роста (эпин, тур, кампозан, абсцизовая кислота). Химический мутагенез дает возможность улучшать имеющиеся сорта по некоторым признакам, не нарушая всего генотипа [1, 2, 3].

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ обработки растений пшеницы в фазу выхода в трубку регуляторами роста: тур, кампозан, абсцизовая кислота [4].

Однако при существующем способе обработки во втором поколении (М₂) максимальный выход хлорофилльных мутаций не превышает 0,18%. Выход морфофизиологических изменений в М₂ колебался от 1,11 до 2,64%.

Предлагаемый способ обработки семян включает в себя обработку растений ячменя в фазу кущения препаратом альто-супер с нормами расхода 0,05 л/га до 2,5 л/га и расходом рабочего раствора 300 литров на один гектар посевов.

Препарат альто-супер зарегистрирован и включен в Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации в качестве фунгицида. Препарат состоит из двух действующих веществ (пропиконазол и ципроконазол), которые идеально дополняют друг друга. После опрыскивания посевов препарат альто-супер очень быстро (в течение 1 часа) проникает в растение и распространяется снизу вверх по стеблю к колосу и от основания листа к его вершине, с этого момента начинается воздействие препарата на возбудителя болезни. Такой механизм способствует равномерному распределению действующих веществ по растению и препятствует их смыванию. Благодаря фунгицидному действию, которое длится более 4-х недель, растения максимально защищены в критический период роста.

Характеристика предлагаемого способа.

Экспериментальная работа проводилась с 2008 года на опытном поле Вятской ГСХА. Посев нулевого поколения (М₀) производился на делянках площадью 1 м² с нормой высева 500 зерен. Растения ярового ячменя сорта Биос-1 обрабатывались водным раствором препарата альто-супер с нормами расхода 0,05 л/га, 0,5 л/га, 2,5 л/га из расчета 300 литров рабочего раствора на 1 гектар посевов в фазу кущения. Контролем служили обработанные водой (300 л/га) растения ячменя сорта Биос-1.

В нулевом поколении (М₀) проводили учет всхожести семян и выживаемости растений, фенологические наблюдения, анализ элементов структуры продуктивности растений ячменя.

В опытном варианте, с наибольшей нормой расхода препарата альто-супер (2,5 л/га), сразу после обработки растений наблюдалось замедленное прохождение фаз выхода в трубку, колошения и молочной спелости. Результаты исследований показали, что при увеличении концентрации препарата с 0,05 л/га до 2,5 л/га наблюдается тенденция снижения выживаемости растений от 72,9% до 64,1% (в контроле 70,6%).

Применение препарата альто-супер повлияло на элементы продуктивности растений ячменя (таблица 1).

Таблица 1
Влияние альто-супер на элементы продуктивности растений ячменя в М₀.
Вариант	Продуктивная кустистость, шт	Длина стебля, см	Длина колоса, см	Количество зерен в колосе, шт.
Контроль	1,46±0,08	53,12±0,77	6,60±0,22	17,4±0,44
Альто-супер 0,05 л/га	1,48±0,09	48,15±0,78***	7,03±0,23	19,26±0,61*
Альто-супер 0,5 л/га	2,18±0,2**	52,73±0,91	7,47±0,18**	20,82±0,54***
Альто-супер 2,5 л/га	2,54±0,18***	51,52±0,81	7,78±0,22***	21,44±0,46***
Примечание: * - уровень вероятности Р>0,95
*** - уровень вероятности Р>0,999.

В целом препарат альто-супер оказал стимулирующее действие на растения ячменя, лишь в варианте альто-супер 0,05 л/га наблюдалось достоверное снижение длины стебля, которая составила 48,15 см, в контроле - 53,12 см. При увеличении концентрации препарата с 0,5 л/га до 2,5 л/га наблюдалось достоверное увеличение таких показателей, как продуктивная кустистость, длина колоса, количество зерен в колосе.

В первом поколении высевались семена с растений нулевого поколения, обработанные фунгицидами в фазу кущения. Посев первого поколения (M₁) проводился на делянках площадью 1 м² в четырехкратной повторности со смещением, в каждой повторности высевалось по 125 зерен. В первом поколении (M₁) проводили учет всхожести семян и выживаемости растений, фенологические наблюдения, анализ элементов структуры продуктивности растений ячменя.

Изучаемый фактор в последействии существенно не повлиял на прохождение фаз развития, полевую всхожесть семян, выживаемость растений и на элементы структуры продуктивности растений ячменя M₁, но наблюдалась тенденция роста продуктивной кустистости, длины стебля, длины колоса ячменя особенно при обработке препаратом альто-супер 0,05 л/га (таблица 2).

Таблица 2
Влияние альто-супер на элементы продуктивности растений ячменя в M₁
Вариант	Продуктивная кустистость, шт	Длина стебля, см	Длина колоса, см	Количество зерен в колосе, шт.
Контроль	3,9±0,20	50,7±0,58	8,6+0,15	21,4+0,34
Альто-супер 0,05 л/га	4,2+0,25	52,2+0,70	8,7+0,14	22,1+0,35
Альто-супер 0,5 л/га	4,1±0,21	51,1+0,66	8,6+0,16	21,8+0,30
Альто-супер 2,5 л/га	4,4+0,23	51,8+0,78	8,8+0,14	22,1+0,23

Во втором поколении (М₂) проводили отбор хлорофилльных мутаций. Все хлорофилльные мутации классифицировали по Калам Ю., Орав Т. [3]. В спектре хлорофилльных нарушений отмечены мутации типа: albina - белые листья; alboviridis - пластинка зеленая, верхушка белая; viridissima - темно-зеленое листья; viridoalbostriata - чередуются продольно зеленые и белые полосы; viridoxanthostriata - чередуются продольные зеленые и желтые полосы; viridovirescens - бледно-зеленое растение приобретает нормальный зеленый цвет.

В контрольном варианте сорта Биос-1 не обнаружено ни одного хлорофилльного нарушения. Самые распространенные хлорофилльные мутации, встречающиеся во всех вариантах опыта: viridoxanthostriata, viridovirescens (таблица 3).

Таблица 3
Частота и спектр хлорофильных мутаций в М₂
Вариант	Проанализировано семей	Число семей с мутациями	Частота хлорофильных мутаций (p±Sp), %
Контроль	312	0	0,00
Альто-супер 0,05 л/га	298	14	4,70±1,23**
Альто-супер 0,5 л/га	296	10	3,38±1,05*
Альто-супер 2,5 л/га	301	11	3,65±1,08**

Наибольшее количество хлорофильных нарушений albina обнаружено в варианте альто-супер с максимальной нормой расхода - 4 семьи. Частота хлорофилльных мутаций составила 3,38…4,70%.

Кроме хлорофилльных мутантов ячменя в М₂ отмечены и морфофизиологические изменения. Частота таких изменений в М₂ показана в таблице 4.

Таблица 4
Частота морфофизиологических изменений ячменя в М₂.
Вариант	Число проанализированных семей	Число семей с морфофизилогическими изменениями	Частота морфофизиологических изменений, p±Sp, %
Контроль	312	2	0,64±0,45
Альто-супер 0,05 л/га	298	38	12,75±1,93***
Альто-супер 0,5 л/га	296	28	9,46±1,70***
Альто-супер 2,5 л/га	301	20	6,64±1,44***

Частота морфологических и физиологических изменений составила 6,64 до 12,75%. Наибольшее количество семей с морфофизиологическими отклонениями - 38 семей, отмечено в варианте альто-супер 0,05 л/га. С увеличением концентрации препарата альто-супер с 0,05 л/га до 2,5 л/га происходит достоверное снижение частоты выхода измененных форм.

Спектр полученных морфологических и физиологических новообразований представлен в таблице 5

Таблица 5
Спектр морфологических и физиологических новообразований в М₂.
	Норма расхода альто-супер
Измененные признаки	0,05 л/га	0,5 л/га	2,5 л/га
	абс	%	абс	%	абс	%
Проанализировано семей.	298		296		301
Кустистость:
высокая	7	2,35±0,88	3	2,36±0,88	4	1,33±0,66
низкая.	0		1	0,34±0,34	1	0,33±0,33
Позднее кущение	0	-	1	0,34±0,34	-
Листовая пластинка:
узкая	6	2,01±0,81	0		0
широкая	3	1,01±0,58	3	1,01±0,58	1	0,33±0,33
Полураскидистая форма куста	1	0,34±0,34	0		0	-
Выход в трубку:
ранний	3	1,01±0,58	0		2	0,66±0,47
поздний	1	0,34±0,34	1	0,34±0,34	1	0,33±0,33
Колошение:
раннее	7	2,35±0,88	5	1,69±0,75	4	1,33±0,66
позднее	2	0,67±0,47	1	0,34±0,34	3	1,00±0,57
Длина стебля:
длинный	6	2,01±0,81	12	4,05±1,15	6	1,99±0,81
короткий	7	2,35±0,88	7	2,36±0,88	5	1,66±0,74
Молочная спелость поздняя	1	0,34±0,34	0	-	0
Скороспелость	6	2,01±0,81	0	-	2	0,66±0,47
Позднеспелость	1	0,34±0,34	1	0,34±0,34	5	1,66±0,74
Измененная окраска:
зерна	1	0,34±0,34	0	-	1	0,33±0,33
остей	0	-	0	-	1	0,33±0,33
Длина колоса	12	4,03±1,14	14	4,73±1,23	12	3,99±1,13
Масса зерна:
высокая	6	2,01±0,81	5	1,69±0,75	2	0,66±0,47
низкая	1	0,34±0,34	7	2,36±0,88	6	1,99±0.81
Крупное зерно	2	0,67±0,47	2	0,68±0,48	0	-
Всего типов новообразований	18		14		16

Из таблицы 5 видно, что в целом спектр морфофизиологических новообразований представлен 21 типом. Наибольшее количество - 18 типов новообразований отмечено в варианте альто-супер 0,05 л/га.

Таким образом, препарат альто-супер является мутагенным факторам с такой правильностью, что при увеличении нормы расхода препарата наблюдается тенденция уменьшения его мутагенной активности.

Литература

1. Глуховцев В.В. Использование химического мутагенеза в селекции ячменя // Интенсивные приемы возделывания устойчивых урожаев зерновых культур. 1986. - С.80-87.

2. Дудин Г.П. Мутагенное действие излучения гелий-неонового лазера на яровой ячмень // Генетика, 1983. - №10. - С.1693-1699.

3. Калам Ю., Орав Т. Хлорофильная мутация. - Таллин: Валгус, 1974. - 59 с.

4. Ленточкин A.M., Машевский А.С. Создание исходного селекционного материала яровой пшеницы с помощью регуляторов роста растений//Адаптивные технологии в растениеводстве - итоги и перспективы. Материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Ижевск, 2003. - С.73-78. - прототип.

Способ мутагенной обработки растений ячменя, отличающийся тем, что обработку растений проводят в фазу кущения водным раствором препарата альто-супер с нормой расхода 0,05…2,5 л/га и с расходом рабочего раствора 300 л на 1 га посевов.

Изобретение относится к биотехнологии. .

Способ индуцирования мутаций у растений рода луков // 2388215

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к селекции растений, и может быть использовано в мутационной генетике для создания новых сортов растений. .

Способ получения крупнозерных форм у апомиктичных гибридов кукурузы // 2379882

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при возделывании гибридов кукурузы. .

Способ получения двухнулевых линий-восстановителей фертильности brassica napus, имеющих хорошее агрономическое качество // 2373698

Изобретение относится к способу получения двухнулевых линий-восстановителей фертильности рапса Brassica napus с цитоплазматической мужской стерильностью (ЦМС) Ogura, представляющего собой интрогрессию редьки, несущую ген-восстановитель фертильности Rfo, вырезанный из аллели Pgi-2 редьки и рекомбинированный с геном Pgi-2 Brassica oleracea, имеющих хорошее агрономическое качество, отличающееся женской фертильностью, хорошим уровнем переноса Rfo и высокой вегетационной мощностью.

Масло, семена и растения подсолнечника с модифицированным распределением жирных кислот в молекуле триацилглицерина // 2337530

Рекомбинантная полинуклеотидная последовательность, характеризующая уникальный трансформационный акт между генетической конструкцией, включающей ген cryiiia, и геномной днк картофеля сорта луговской, ее применение и содержащие эту последовательность клетка, трансгенное растение и его потомство // 2337529

Изобретение относится к области генетической инженерии и направлено на получение устойчивого к колорадскому жуку и отвечающего условиям биологической и пищевой безопасности трансгенного картофеля на основе высокопродуктивного отечественного сорта и разработку надежного средства для идентификации соответствующего трансформационного события в геноме растения.

Способ стимуляции митотической активности клеток растений // 2332841

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для повышения митотической активности меристем однодольных и двудольных растений. .

Способ индукции эпигенетической изменчивости у мягкой пшеницы // 2322801

Изобретение относится к области генетики и селекции и может быть использовано при создании исходного материала для селекции сельскохозяйственных растений. .

Способ получения фотомутантов сельскохозяйственных культур // 2312482

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в селекционной работе. .

Способ получения генетически модифицированных растений капусты белокочанной // 2286669

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к способу получения генетически модифицированных растений капусты белокочанной. .

Способ мутагенной обработки семян ячменя // 2464779

Изобретение относится к области генетики и селекции и может быть использовано для индукции мутаций при создании исходного материала для селекции сельскохозяйственных культур

Растения томата, обладающие повышенными уровнями устойчивости к botrytis // 2469094

Изобретение относится к области биотехнологии

Гибридный инсектицидный белок, молекула нуклеиновой кислоты, кодирующая такой белок, трансгенные растения и их семена, содержащие такой белок, способ получения белка и его применение // 2497830

Группа изобретений относится к области белковой инженерии, молекулярной биологии растений и борьбы с вредителями и касается гибридного инсектицидного белка и его применений. Описанный гибридный инсектицидный белок включает от N-конца до С-конца N-концевой участок белка Cry3A, слитого с С-концевым участком белка Cry1Ab, причем позиция кроссинговера белка Cry3A и белка Cry1Ab расположена в консервативном блоке 2, в консервативном блоке 3 или в консервативном блоке 4 и обладает активностью против западного кукурузного корневого жука. Также представлены молекулы нуклеиновых кислот, кодирующие новые белки, способы получения белков, способы их применения, а также трансгенные растения и их семена, содержащие такие белки. Группа изобретений позволяет получить экономически выгодные средства для борьбы с жуками рода Diabrotica. 13 н. и 26 з.п. ф-лы, 8 ил., 9 табл., 46 пр.

Масло, семена и растения подсолнечника с модифицированным распределением жирных кислот в молекуле триацилглицерина // 2502793

Изобретение относится к области биохимии, в частности к способу получения семян подсолнечника, которые содержат эндогенное масло, содержащее по меньшей мере 12% стеариновой кислоты от общего содержания жирных кислот, в котором содержание олеиновой кислоты выше содержания линолевой кислоты и в котором коэффициент распределения насыщенных жирных кислот α между положениями sn-1 и sn-3 составляет по меньшей мере 0,28. Раскрыто масло семян подсолнечника, имеющее по меньшей мере 12% стеариновой кислоты от общего содержания жирных кислот, более высокое содержание олеиновой кислоты, чем линолевой кислоты, и коэффициент распределения насыщенных жирных кислот α между положениями sn-1 и sn-3, составляющий по меньшей мере 0,28, а также пищевой продукт его содержащий. Также раскрыт способ получения растения подсолнечника, образующего семена, содержащие эндогенное масло, содержащее по меньшей мере 12% стеариновой кислоты от общего содержания жирных кислот, и в котором коэффициент распределения насыщенных жирных кислот α между положениями sn-1 и sn-3 составляет по меньшей мере 0,38. Изобретение позволяет эффективно получать масло, содержащее по меньшей мере 12% стеариновой кислоты от общего содержания жирных кислот, более высокое содержание олеиновой кислоты, чем линолевой кислоты, и коэффициент распределения насыщенных жирных кислот α между положениями sn-1 и sn-3, составляющий по меньшей мере 0,28. 5 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил., 8 табл., 3 пр.

Способ стабилизации транскрипции хлоропластных генов рапса в условиях хлоридного засоления // 2514641

Изобретение относится к области биотехнологии и сельского хозяйства. В способе растения обрабатывают раствором биологически активного вещества, в качестве которого используют 24-эпибрассинолид. При этом через 3 недели культивирования растений рапса на жидкой питательной среде последующие две недели растения подвергают хлоридному засолению 125 мМ с однократным внесением в раствор 24-эпибрассинолида в концентрации 10-8 М в начале засоления. Способ позволяет повысить устойчивость растений рапса к повреждающему действию интенсивного хлоридного засоления и экологическую безопасность производимой продукции. 4 ил., 1 табл., 1 пр.

Белок-фактор транскрипции dst с доменом "цинковые пальцы" риса и его применение для регуляции устойчивости к засухе и к действию солей // 2558249

Изобретение относится к области биохимии, в частности к способам получения растения с повышенной устойчивостью к засухе и действию солей по сравнению с диким видом растения путем снижения экспрессии/функции белка-фактора транскрипции у растения. Также изобретение относится к растению с повышенной устойчивостью к засухе и действию солей, полученное вышеуказанным способом. Изобретение позволяет эффективно получать растения с повышенной устойчивостью к засухе и действию солей по сравнению с диким видом растения. 4 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл., 6 пр.

Способ предпосевной стимуляции семян и устройство для его осуществления // 2565822

Группа изобретений относится к сельскому хозяйству, в частности к методам предпосевной стимуляции семян низкоинтенсивным лазерным излучением в инфракрасной и красной областях оптического диапазона. Способ характеризуется тем, что на проклюнувшиеся семена после суточного замачивания однократно воздействуют при освещении 10-15 лк низкоинтенсивным сканирующим лазерным излучением сначала инфракрасного диапазона излучения лазером типа ADL-85502-TL. После чего проклюнувшие семена подвергают воздействию излучения лазером типа HLDH-660-A-50-01 в красном диапазоне излучения, дополнительно промодулированным пространственным модулятором. Устройство включает контейнерный блок, соединенные в технологической последовательности блок формирования управляющей программы, блок формирования потока излучения, установленный на вращающейся каретке и имеющий два лазера, пространственный модулятор. Последний размещен в контейнерном блоке и представляет собой многослойную анизотропную квазижидкокристаллическую дифракционную решетку, заключенную между двумя прозрачными пластинами, для образования в каждой точке падения промодулированного лазерного луча интерференционного лазерного поля со своей спекл-структурой. Группа изобретений обеспечивает повышение эффективности и качества стимуляции за счет обеспечения условий согласования пространственного распределения интенсивности поля лазерного излучения со структурой обрабатываемых семян. 2 н.п. ф-лы, 1 пр., 1 табл., 4 ил.

Способы полива растений с помощью 1-мср // 2615442

Изобретение относится к области биохимии, в частности к способу увеличения устойчивости к засухе сельскохозяйственного растения путем полива. Способ включает внесение 1-метилциклопропена в воде для полива растений на сельскохозяйственную культуру при расходе от 1-20 г на гектар, где концентрация 1-метилциклопропена в воде для полива составляет от 200 до 500 ppm. Изобретение позволяет эффективно увеличивать устойчивость сельскохозяйственных растений к засухе. 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 9 пр.

Способ получения безмаркерных трансгенных растений каланхоэ перистого, экспрессирующих ген цекропина р1 // 2631929

Изобретение относится к области биохимии, в частности к способу получения безмаркерных трансгенных растений каланхоэ перистого, экспрессирующих ген цекропина Р1. Изобретение обеспечивает получение и тестирование безмаркерных растений каланхоэ с повышенными антибиотическими свойствами за короткий промежуток времени для использования в фармакологии и медицине. 8 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл., 12 пр.

Устойчивые к бактериям трансгенные растения // 2640246

Изобретение относится к области биохимии, в частности к вектору экспрессии нуклеиновой кислоты, содержащему нуклеотидную последовательность, кодирующую секретируемый доминантно негативный белок HrpY. Также раскрыты выделенный полинуклеотид, содержащий последовательность, кодирующую указанный белок, растительная клетка, которая экспрессирует указанный белок, генетически модифицированное растение, содержащее заявленный вектор экспрессии. Раскрыты способы получения указанного растения, оценки устойчивости указанного растения. Изобретение позволяет получить модифицированное растение, обладающее устойчивостью к Ralstonia solanacearum. 9 н. и 6 з.п. ф-лы, 12 ил., 7 табл., 3 пр.