Способ оценки селекционного материала гороха посевного на интенсивность фотосинтеза листьев

Авторы патента:

Амелин Александр Васильевич (RU)

Чекалин Евгений Иванович (RU)

Кондыкова Наталия Николаевна (RU)

A01H5/00 - Цветковые, например покрытосеменные растения

A01H1/04 - способы селекции

Владельцы патента RU 2626586:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Орловский государственный аграрный университет" (RU)

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к области растениеводства и селекции. Изобретение представляет собой способ оценки селекционного материала гороха посевного на интенсивность фотосинтеза листьев, включающий измерение интенсивности поглощения молекул углекислого газа на единицу поверхности листьев первого плодоносящего узла в фазу плодообразования, при этом измерения проводят с 9:00 до 11:00 часов дня с помощью переносного газоанализатора марки LI-6400 XT, который фиксирует и показывает значение интенсивности фотосинтеза на цифровом экране, при этом измерительную камеру прикрепляют к листу растения и в течение 1,5-2 минут ожидают стабилизации газообмена в измерительной камере. Изобретение позволяет сократить временные затраты и повысить точность по сравнению с известными способами. 2 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к области растениеводства и селекции.

Одной из актуальных задач современного растениеводства является повышение урожайности сельскохозяйственных растений. Селекционная работа по созданию новых высокоурожайных сортов должна базироваться на глубоких знаниях внутренней физиолого-биохимической природы продукционного процесса (Николаева Е.К. Особенности первичных реакций фотосинтеза у высокопродуктивных сортов озимой пшеницы: автореф. дис … канд. биол. наук: 03.00.12. Николаева Елена Констатиновна. - Москва, 1983) [1]. Величина продуктивности, определяемая интенсивностью и длительностью интегрального процесса накопления сухого вещества, зависит от множества внешних и внутренних факторов и в первую очередь тесно связана с эффективностью фотосинтеза - важнейшего звена метаболизма зеленых растений (Ничипорович А.А. Энергетическая эффективность фотосинтеза и продуктивность растений / А.А. Ничипорович // Пущино: НЦ БИ АН СССР. - 1979. - 37 с.) [2].

Кроме того, фотосинтез является энергетической основой адаптации растений к неблагоприятным внешним условиям (Рахманкулова З.Ф. Соотношение фотосинтеза и дыхания как энергетическая основа адаптации растений к неблагоприятным внешним условиям: автореф. дис … док. биол. наук: 03.00.12 Рахманкулова Зульфира Фаузиевна. - Москва, 2002) [3].

Известен способ определения интенсивности фотосинтеза растений в культивационном сооружении и установка для его осуществления. Способ основан на оценке скорости снижения концентрации СО₂ в сооружении при отключении его подачи, причем эта скорость зависит от интенсивности фотосинтеза и величины утечек через неконтролируемые выходы сооружения. Способ реализуется в установке для определения интенсивности фотосинтеза, снабженной установленным снаружи культивационного сооружения дополнительным измерителем концентрации углекислого газа, измерителем временных интервалов и задатчиком максимального и минимального значений концентрации (патент РФ №2030855, опубл. 20.03.1995) [4].

Известен способ определения параметров Н₂О- и СО₂- газообмена листьев растений, согласно которому проводят одновременное и дифференцированное определение кинетических параметров Н₂О- и СО₂-газообмена верхней и нижней сторон амфистоматических листьев (листьев, имеющих устьица на верхней и нижней сторонах) растений. С помощью известной газометрической установки измеряют в стационарном режиме скорости транспирации и ассимиляции СО₂ верхней и нижней сторон листа при контролируемых концентрациях Н₂О- пара и СО₂ в воздухе над обеими сторонами листа. Затем над одной из сторон листа изменяют произвольно концентрацию Н₂О-пара и СО₂, а изменившиеся при этом суммарные скорости транспирации и ассимиляции СО₂ компенсируют до их исходных значений увеличением или уменьшением концентраций соответственно Н₂О-пара и СО₂ в воздухе над другой стороной листа. Измеряют вторые значения скоростей транспирации и ассимиляции СО₂ верхней и нижней сторон листа и соответствующих концентраций Н₂О-пара и СО₂ в воздухе над обеими сторонами, а искомые кинетические параметры вычисляют по формулам (патент РФ №2012193, опубл. 15.05.1991) [5].

Недостатком известных способов является то, что они предназначены для использования в стационарных условиях и не приспособлены для оценки селекционного и коллекционного материала в полевых условиях.

Известен способ дистанционного определения функционального состояния фотосинтетического аппарата растений, заключающийся в том, что посылают лазерные импульсы излучения в темное время суток, возбуждая тем самым излучение флуоресценции хлорофилла, измеряют уровни флуоресценции F0 и Fm, и определяют максимальный квантовый выход первичного разделения зарядов в фотосистеме ФСII (патент РФ №2453829, Бюл. №17, опубл. 20.06.2012) [6].

Известен способ оценки фотосинтетической интенсивности растительных организмов, который включает измерение оптических показателей фотосинтезирующих тканей растений и плодов, путем фиксирования изменений интенсивности светорассеяния фотосинтезирующих тканей растений или плодов под действием квазимонохроматического излучения видимой области спектра (патент РФ №2352104, Бюл. №11, опубл. 20.04.2009) [7].

Недостатком известных способов является использование сложной и дорогостоящей аппаратуры.

Известен способ определения интенсивности фотосинтетического аппарата различных сортов растений, путем измерения показателей, отражающих физиологическое состояние хлоропластов (патент РФ №2098948, опубл. 20.12.1997) [8].

Недостатком данного способа является трудоемкая и длительная подготовка растений к анализу, что не позволяет оценить состояние растительного организма в момент отбора проб у большого количества коллекционных и селекционных образцов.

Задачей изобретения является определение интенсивности фотосинтеза листьев для оценки селекционного материала гороха посевного в полевых условиях с сохранением растений при снижении трудоемкости измерений.

Техническим результатом изобретения является сокращение затраченного времени и повышение точности по сравнению с известными способами.

Поставленная задача и указанный технический результат достигается за счет того, что в заявляемом способе оценки селекционного материала гороха посевного на интенсивность фотосинтеза листьев, включающем измерение интенсивности поглощения молекул углекислого газа на единицу поверхности листьев первого плодоносящего узла в фазу плодообразования, при этом измерения проводят с 9:00 до 11:00 часов дня с помощью переносного газоанализатора марки LI-6400 XT, который фиксирует и показывает значение интенсивности фотосинтеза на цифровом экране, при этом измерительную камеру прикрепляют к листу растения и в течение 1,5-2 минут ожидают стабилизации газообмена в измерительной камере.

Сущность предлагаемого решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен график интенсивности фотосинтеза растений гороха посевного в зависимости от фазы развития, а на фиг. 2 представлен генотипический интервал варьирования интенсивности фотосинтеза растений гороха посевного в фазу плодообразования.

Экспериментально установлено, что современные высокопродуктивные генотипы гороха посевного обладают высокой интенсивностью фотосинтеза листьев на первом плодоносящем узле в фазу плодообразования (фиг. 1). В данную фазу растениям гороха характерна максимальная потребность в ассимилянтах для формирования семян, что позволяет оценить интенсивность фотосинтеза у генотипов и выделить перспективные из них для вовлечения в селекцию культуры на высокую интенсивность фотосинтеза (фиг. 2).

В измерения включали листья, расположенные на первом плодоносящем узле. Это связано с тем, что они являются физиологически наиболее зрелыми и вносят наибольший вклад в формирование урожайности растений (Бартков, Б.И. Распределение ассимилянтов в период плодоношения бобовых растений (о принципе дублирования в фотосистемах) / Б.И. Бартков, Е.Г. Зверева // Физиология и биохимия культурных растений. - 1974. - Т. 6. - Вып. 5. - С. 502-505) [9].

Ассимилянты образованные в данных листьях за счет фотосинтеза, используются растением в первую очередь для формирования плодов и семян (табл.).

Оптимальное время проведения измерения с 9:00 до 11:00 часов дня, так как в это время суток интенсивность фотосинтеза листьев достигает у растений максимального значения, и на нее не оказывает влияния повышение температур воздуха в полуденное время, а также обезвоживание и перегрев листа и растения.

Способ осуществляется следующим образом.

В полевых условиях на интактных растениях генотипов гороха посевного с помощью переносного газоанализатора оценивают интенсивность фотосинтеза. Измерения проводятся на листьях, расположенных на первом плодоносящем узле в фазу плодообразования с 9:00 до 11:00 часов. К листу растения прикрепляют измерительную камеру переносного газоанализатора (марки LI-6400 XT или аналога) (LI-6400 XT Portable Photosynthesis System, LI-COR: Biosciences, www.licor.com) [10]. В течении 1,5-2 минут ожидают стабилизации газообмена в измерительной камере. После чего фиксируют значение интенсивности фотосинтеза, которое отображается на цифровом экране компьютера прибора, нажатием кнопки.

Пример

Оценку селекционного материала проводят на современных перспективных линиях гороха посевного, когда растения достигли фазы развития плодообразования. В поле на интактных растениях в селекционном посеве измерения начинают в 9:00 по местному времени и продолжают до 11:00. На опытной делянке отмечают здоровые, типичные растения для оцениваемого сорта или линии гороха посевного, без видимых повреждений листьев, расположенных на первом плодоносящем узле. Прикрепляют к листу растения измерительную камеру переносного газоанализатора марки LI-6400 XT. В течение 1,5-2 минут ожидают стабилизации газообмена в измерительной камере. После чего фиксируют значение интенсивности фотосинтеза, которое отображается на цифровом экране компьютера прибора, нажатием кнопки. Открепляют измерительную камеру и переходят к измерению интенсивности фотосинтеза следующего растения. Последовательность действий повторяется. По результатам статистической обработки полученных экспериментальные данных оценки селекционного материала (сортов и линий) (фиг. 2) выделяют сорта и линии с высокой интенсивностью фотосинтеза листьев. В наших исследованиях перспективными для селекции гороха посевного оказались Рас 657/7 - 16,57 μмоль СО₂ м²/с, Орловчанин - 11,56 μмоль СО₂ м²/с и Лу Д-60 - 11,24 μмоль СО₂ м²/с.

Техническим результатом изобретения является то, что с высокой точностью и минимальными затратами времени можно проводить оценку интенсивности фотосинтеза гороха посевного в полевых условиях экспресс-методом с сохранением растений для последующей оценки по хозяйственно-полезным признакам: урожайности, качеству зерна, устойчивости к биотическим и абиотическим стрессорам; а благодаря широкому диапазону варьирования признака (фиг. 2) выделять высокоурожайные сорта и линии с высокой интенсивностью фотосинтеза растений для включения их в селекционный процесс культуры.

Способ оценки селекционного материала гороха посевного на интенсивность фотосинтеза листьев, включающий измерение интенсивности поглощения молекул углекислого газа на единицу поверхности листьев первого плодоносящего узла в фазу плодообразования, при этом измерения проводят с 9:00 до 11:00 часов дня с помощью переносного газоанализатора марки LI-6400 XT, который фиксирует и показывает значение интенсивности фотосинтеза на цифровом экране, при этом измерительную камеру прикрепляют к листу растения и в течение 1,5-2 минут ожидают стабилизации газообмена в измерительной камере.

Изобретение относится к области биохимии, в частности к способу получения безмаркерных трансгенных растений каланхоэ, экспрессирующих ген цекропина P1. Изобретение позволяет создавать биобезопасные лекарственные растения каланхоэ с высоким уровнем накопления целевого продукта и в сокращенные по времени сроки.

Применение инсектицидного кристаллического белка dig3 в комбинации с cry1ab для регулирования устойчивости к кукурузному мотыльку // 2624031

Изобретение относится к области биохимии, в частности к трансгенному растению для замедления или предотвращения развития устойчивости к белкам Cry1Ab и DIG-3 у кукурузного мотылька (ЕСВ), его семени, а также к способу предотвращения развития устойчивости к белку Cry1Ab и DIG-3 у ECB с его использованием.

Трансгенный объект сои mon 87708 и способы его применения // 2624025

Изобретение относится к области биохимии, в частности к рекомбинантной молекуле ДНК, указывающей на присутствие трансгенного события, где репрезентативный образец семени, содержащий указанное трансгенное событие, депонирован как АТСС РТА-9670.

Трансгенное событие mon 87427 маиса и относительная шкала развития // 2623176

Зародышевая плазма канолы, проявляющая признаки состава семян, которые обеспечивают увеличенную питательную ценность муки канолы, имеющей признаки омега-9 // 2622086

Изобретение относится к области биохимии, в частности к муке канолы, полученной из темных семян канолы, где содержание белка муки канолы составляет от 43% до 44% в расчете на 88% сухого вещества, 3% масла.

Маркеры, сцепленные с устойчивостью растений сои к scn // 2620973

Изобретение относится к области биохимии, в частности к способу идентификации растения, включающему по крайней мере одну детерминанту устойчивости сорта растения сои к соевой цистообразующей нематоде (SCN), а также к способу получения SCN-устойчивого растения сои, представляющего собой интерес сорта, включающему стадии скрещивания растения сои, имеющего признак устойчивости к SCN, с растением сои SCN-неустойчивого сорта, представляющий интерес, применение маркер-вспомогательной селекции, а также размножение растений сои F1 с получением SCN-устойчивого растения сои.

Высокоамилозная пшеница // 2619636

Изобретение относится к области биохимии, в частности к зерну пшеницы Triticum aestivum, имеющему повышенное содержание амилозы по сравнению с зерном пшеницы дикого типа, к растению пшеницы Triticum aestivum, которое продуцирует зерно, которое имеет пониженный уровень или активность общего белка SBEII, а также к способу получения указанного зерна.

Подавление экспрессии генов у насекомых-вредителей // 2619219

Изобретение относится к генетическому контролю нападения видов насекомых-вредителей. В частности, к предотвращению или борьбе с нападением вредителей на растения с применением молекулы интерферирующей рибонуклеиновой кислоты (РНК).

Конструкт и способ для экспрессии трансгенов с использованием двунаправленного конститутивного промотора brassica // 2619178

Изобретение относится к области биохимии, в частности к конструкту нуклеиновой кислоты для экспрессии множественных генов в клетках и тканях растений, а также к способу получения трансгенного растения и способу получения трансгенной клетки с его использованием.

Способ повышения эффективности культивирования in vitro березы повислой, лимонника китайского, рододендрона и сирени // 2619177

Изобретение относится к области биотехнологии растений. Изобретение представляет собой способ повышения эффективности культивирования in vitro березы повислой, лимонника китайского, рододендрона и сирени, включающий размножение микропобегов на искусственных питательных средах в течение трех недель в сочетании с микрочеренкованием побегов, допуская на экспланте не более двух пазушных почек.

Способ формирования сортов клевера лугового лугопастбищного направления // 2622663

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к области селекции. Способ включает оценку образцов в травосмесях со злаковыми и разнотравными компонентами и отбор на конкурентоспособность выживших особей более 50%.

Способ подбора сортов малины для выращивания в условиях республики коми // 2620012

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ включает оценку интродуцируемых в условиях Республики Коми растений малины относительно их отношения к метеорологическим условиям интродукционного района, оценку реакции этих растений, находящихся в фазе критического периода роста по показателям, в том числе к болезням, характерным для данного интродукционного района.

Способ получения тетраплоидных форм осины // 2619384

Изобретение относится к области биотехнологии растений и лесному хозяйству и может быть использовано для получения новых тетраплоидных форм осины с измененной продуктивностью и морфологией.

Канола ho/ll с устойчивостью к заболеванию килой крестоцветных // 2618846

Изобретение относится к области биохимии, в частности к способу идентификации растения, включающего последовательность ДНК, вносящую вклад в устойчивость к заболеванию килой крестоцветных у Brassica napus.

Способ оценки генотипов гречихи по интенсивности транспирации // 2618836

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в селекции. Изобретение представляет собой способ оценки генотипов гречихи по интенсивности транспирации, включающий измерение интенсивности транспирации с помощью измерительной камеры, где для измерения транспирации используют 3 лист сверху генеративной части главного стебля на 10 день после начала цветения на интактных растениях с 9:00 до 10:00 часов дня.

Способ размножения трансгенных растений клевера лугового методом культуры почек in vitro // 2617944

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Изобретение представляет собой способ размножения трансгенных растений клевера лугового методом культуры почек in vitro, включающий выделение почек из поверхностно стерилизованных в течение 5 мин в 0,1%-ном водном растворе диоцида и 4-5 раз промытых в стерильной воде отрезков стеблей длиной 1,5-2.0 см с пазушными почками вегетирующих трансгенных растений клевера лугового и помещение их на агаризованную питательную среду Гамборга В5, где вначале отрезки стеблей с пазушными почками длиной 1,5-2,0 см промывают в проточной водопроводной воде (10 мин) и после поверхностной стерилизации при встряхивании отделенные пазушные почки культивируют на агаризованной среде Гамборга В5 с 2,0 мг/л БАП до размера не менее 4,0 мм, а затем 4 пассажа на агаризованной среде Гамборга В5 с 2,0 мг/л БАП и 50 мг/л канамицина до образования морфогенной ткани только с зелеными побегами, при этом размноженными трансгенными (канамицин устойчивыми) растениями являются растения-регенеранты клевера лугового, образовавшие корни не менее 50 мм на агаризованной среде Гамборга В5 с 2,0 мг/л БАП и 50 мг/л канамицина.

Устройство и способ доставки пыльцы для направленного опыления растений // 2612914

Группа изобретений относится к области сельского хозяйства, в частности к устройству и способам доставки пыльцы в процессе направленного опыления при выращивании растений маиса.

Морфотопографический способ оценки устойчивости сельскохозяйственных растений к ионной токсикации алюминием // 2608654

Изобретение относится к области селекции зерновых культур. Способ включает асептическое культивирование проростков на голодном агаре (2%) (контроль) и агаре с добавлением 15 мг/л ионов алюминия и водорода (pH 4) (стрессовые условия).

Способ производства семян сои в условиях орошения, преимущественно для среднеспелых сортов, и способ первичного семеноводства сои в условиях орошения // 2606921

Изобретения относятся к области сельского хозяйства. Способ производства семян сои в условиях орошения предусматривает широкорядный посев семян сои, полив, уход за растениями и уборку.

Способ отбора зерновых колосовых культур на устойчивость к повреждению скрытостебельными вредителями // 2606096

Изобретение относится к области сельского хозяйства и селекции. Способ включает посев оцениваемых культур и отбор.

Способ выращивания семян ярового ячменя с использованием средств биотехнологии и минеральных удобрений в аридных условиях юга россии // 2626589

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Изобретение представляет собой способ производства выращивания семян ярового ячменя с использованием средств биотехнологии и минеральных удобрений в аридных условиях Юга России, включающий применение обработки защитно-стимулирующим комплексом, где семена ячменя замачивают водным раствором комплекса биологически активных веществ, где на фоне минеральных удобрений в дозе N30P30 используют водные растворы одного из биологических препаратов, таких как Энергия М и ЗСС при обработке семян, при этом расход препарата Энергия М составляет 5 г на 1 т и ЗСС-1 л на 1 т, расход рабочего раствора равен 10 л/т семян, предшественник в севообороте - чистый пар, обеспечивающий, при годовом количестве осадков в пределах 250-330 мм, эффективное действие предлагаемых агроприемов. Норма высева семян составляет 2,8-3,0 млн всхожих зерен на 1 га. Изобретение позволяет получить достаточно высокие стабильные урожаи ярового ячменя кормового направления в семеноводческих посевах с одновременным сохранением либо повышением показателей почвенного плодородия на основе взаимодействия средств биотехнологии и пониженных доз минеральных удобрений. 1 табл.