СПОСОБ МУТАГЕННОЙ ОБРАБОТКИ РАСТЕНИЙ ЯЧМЕНЯ
METHOD OF MUTAGENIC TREATMENT OF BARLEY PLANTS

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].
2
2
Однако при существующем способе обработки во втором поколении (М) максимальный выход хлорофилльных мутаций не превышает 0,18%. Выход морфофизиологических изменений в М 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.
0
2
Экспериментальная работа проводилась с 2008 года на опытном поле Вятской ГСХА. Посев нулевого поколения (М) производился на делянках площадью 1 м 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.
0
В нулевом поколении (М) 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 М<sub>0</sub>.
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.
1
1
2
В первом поколении высевались семена с растений нулевого поколения, обработанные фунгицидами в фазу кущения. Посев первого поколения (M) проводился на делянках площадью 1 м в четырехкратной повторности со смещением, в каждой повторности высевалось по 125 зерен. В первом поколении (M) проводили учет всхожести семян и выживаемости растений, фенологические наблюдения, анализ элементов структуры продуктивности растений ячменя.
1
Изучаемый фактор в последействии существенно не повлиял на прохождение фаз развития, полевую всхожесть семян, выживаемость растений и на элементы структуры продуктивности растений ячменя M, 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 M<sub>1</sub>
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
2
Во втором поколении (М) 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 М<sub>2</sub>
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%.
2
2
Кроме хлорофилльных мутантов ячменя в М отмечены и морфофизиологические изменения. Частота таких изменений в М показана в таблице 4.
Таблица 4
Частота морфофизиологических изменений ячменя в М<sub>2</sub>.
Вариант
Число проанализированных семей
Число семей с морфофизилогическими изменениями
Частота морфофизиологических изменений, p±Sp, %
Контроль
312
2
0,64±0,45
Альто-супер0,05 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 М<sub>2</sub>.
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.