СПОСОБ МУТАГЕННОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ЯЧМЕНЯ
METHOD OF MUTAGENIC TREATMENT OF BARLEY SEEDS

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) [1, 2].
1
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ обработки семян с помощью химического мутагена - регулятора роста эпин [3]. Семена обрабатывались водным раствором препарата эпин различных концентраций за 24 часа до посева. В первом поколении (M) наблюдалось положительное влияние препарата на рост и развитие растений ячменя.
2
2
Однако при существующем способе обработки во втором поколении (М) независимо от концентраций препарата наблюдается низкий уровень выхода хлорофильных мутаций - средняя частота 0,32%. Выход морфофизиологических изменений в М на уровне - 5,5%, узкий спектр новообразований.
Предлагаемый способ обработки семян включает в себя обработку семян зерновых за сутки до посева водным раствором препарата альбит из расчета 3…300 г/т.
Препарат альбит зарегистрирован в реестре пестицидов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации в качестве фунгицида. Биопрепарат альбит, разработанный в научном центре при РАН РФ, успешно применяется на 47 сельскохозяйственных культурах в 36 регионах РФ. Альбит - это комплексный препарат, обладающий свойствами регулятора роста, фунгицида, удобрения и антидота [4, 5].
Характеристика предлагаемого способа.
Семена ярового ячменя сорта Биос-1 обрабатывались водным раствором препарата альбит в дозах 3,30 и 300 г препарата на тонну семян при расходе рабочего раствора 10 л/т. Контролем служили семена, обработанные дистиллированной водой в дозе 10 л/т.
1
2
В M в каждом варианте обрабатывалось и высевалось по 500 семян, повторность опыта четырехкратная (по 125 зерен на делянку площадью 1 м).
1
Наблюдения за динамикой развития растений в M показали, что в вариантах с применением альбита наступление всех фаз развития растений опережало показатели контроля на 1-2 дня.
Применение препарата альбит повлияло на значение элементов продуктивности растений ячменя (табл.1).
Таблица 1
Влияние альбита на элементы продуктивности растений ячменя в M<sub>1</sub>
Вариант
Продуктивная кустистость, шт
Длина колоса, см
Число колосков в колосе, шт
Число зерен в колосе, шт
Контроль
2,70±0,17
7,83±0,13
21,80±0,25
20,62±0,30
Альбит 3 г/т
3,23±0,21
8,40±0,20*
22,65±0,39
20,42±0,41
Альбит 30 г/т
4,52±0,28***
8,02±0,15
21,62±0,37
21,57±0,31*
Альбит 300 г/т
4,40±0,34***
8,07±0,17
22,90±0,31**
19,50±0,43*
Примечание: * - уровень вероятности Р>0,95** - уровень вероятности Р>0,99*** - уровень вероятности Р>0,999
Препарат альбит оказал стимулирующее действие на растения ячменя, в варианте альбит 3 г/т достоверно увеличилась длина колоса, в вариантах альбит 30 и 300 г/т существенно возросла продуктивная кустистость и число зерен в колосе. Достоверного снижения значений элементов продуктивности от применения препарата альбит не зафиксировано.
2
Во втором поколении (М) проводили отбор хлорофилльных мутаций. Все хлорофилльные мутации классифицировали [6].
Таблица 2
Частота и спектр хлорофилльных мутаций в М<sub>2</sub>
Вариант
Проанализировано семей, шт
Число семей с мутациями, шт
Частота хлорофилльных мутаций, p±Sp
Спектр мутаций
Контроль
258
0
0
-
Альбит 3 г/т
266
2
0,75±0,53
Albina Claroviridis
Альбит 30 г/т
307
3
0,98±0,56
Claroviridis Flavoviridis Claroviridis
Альбит 300 г/т
247
2
0,81±0,57
Claroviridis Viridoxanthostriata
Наибольшее количество семей с хлорофилльными мутациями отмечено в варианте альбит 30 г/т - 3 семьи. Спектр мутаций во всех вариантах с применением альбита ограничен двумя видами мутаций. Чаще других встречались хлорофилльные мутации типа Claroviridis - светло-зеленая окраска растений, по одной семье встречались мутации типа flavoviridis - желтовато-зеленые растения, albina - белые растения, viridoxanthostriata - растения, на листовых пластинках которых чередуются желтые и зеленые полосы.
2
2
Кроме хлорофилльных мутантов ячменя в M отмечены и формы растений с морфофизиологическими отклонениями от исходного сорта контроля. Частота таких изменений в М представлена в таблице 3.
Таблица 3
Частота морфофизиологических изменений ячменя в М<sub>2</sub>
Вариант
Число проанализированных семей
Число семей с морфофизиологическими изменениями
Частота морфофизиологических изменений, p±Sp
Вариант
258
3
1,16±0,67
Альбит 3 г/т
266
10
3,76±1,17
Альбит 30 г/т
307
13
4,23±1,15*
Альбит 300 г/т
247
15
6,07±1,52**
Примечание: * - уровень вероятности Р>0,95** - уровень вероятности Р>0,99
С увеличением концентрации препарата альбит происходит увеличение частоты выхода измененных форм. Наибольшее количество семей с изменениями - 15 семей отмечено в варианте альбит 300 г/т.
Для практической селекции наряду с частотой мутаций крайне важен и спектр мутационной изменчивости. Из таблицы 4 видно, что в целом спектр морфофизиологических новообразований представлен 7…13 типами. Наибольшее количество новообразований отмечено в варианте альбит 300 г/т - 13 типов, наименьшее число - 7 типов в варианте альбит 30 г/т.
Наиболее распространенными типами были новообразования по длине стебля и длине колоса. Наименее распространены изменения, связанные с ранним наступлением кущения и позднеспелостью. Не встречались в опытах следующие типы морфофизиологических изменений ячменя: раннее кущение, ранний выход в трубку, высокая масса зерна с колоса, низкая продуктивная кустистость, отсутствие воскового налета на листьях.
2
Таким образом препарат альбит является мутагенным факторам с такой правильностью, что при увеличении нормы расхода препарата увеличивается его мутагенная активность. В сравнении с прототипом препарат альбит дает большое количество хлорофилльных мутаций и дает более широкий спектр морфофизиологических изменений в М.
Описание мутантов с хозяйственно полезными признаками.
Мутант 7-5 создан при воздействии альбита 3 г/т. Разновидность нутанс. Колос двурядный желто-серый, длиной 9,3 см, плотность низкая, 10,3 членика на 4 см длины колосового стержня. Длина соломины выше, чем у родительской формы, и составляет - 73,6 см. Куст прямостоячий.
Мутант 7-10 получен в варианте альбит 3 г/т. Разновидность нутанс. Колос двурядный желтый, длинный (10,2 см), что на 2,3 см выше, чем у Биос-1. Куст прямостоячий. Средняя длина стебля 78,7 см. Имеет высокое число зерен в колосе, отличается ранним колошением.
Мутант 6-7 выделен при обработке альбитом 30 г/т. Разновидность нутанс. Колос двурядный, желтый с сероватым оттенком, длиной 8,7 см. Стебель высокий (71 см). Высокая продуктивная кустистость 3,8 продуктивных стебля на одно растение.
Мутант 5-1 получен в варианте альбит 300 г/т. Разновидность нутанс. Колос двурядный желтый, длинный (9,3 см), что на 1,4 см выше, чем у Биос-1. Куст прямостоячий. Средняя длина стебля 76,3 см. Имеет высокую продуктивную кустистость.
Источники информации
1. Дудин Г.П. Мутагенное действие излучения гелий-неонового лазера на яровой ячмень // Генетика. 1983, №10, с.1693-1699.
2. Соколова Е.В., Ленточкин A.M. Сравнительтная мутабильность ячменя к регуляторам роста // Адаптивные технологии в растениеводстве - итоги и перспективы: материалы всероссийской научно-практической конференции, посвященной 60-летию кафедры растениеводства ИжГСХА. - Ижевск: Изд-во ИжГСХА, 2003. - С.115-118.
3. Черемисинов М.В., Дудин Г.П. Изменчивость ярового ячменя во втором и третьем поколениях под влиянием протравителей семян // Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур: сборник материалов VIII Всероссийской научно-практической конференции. - Пенза: РИО ПГСХА, 2004. - С.43-45.
4. Мелькумова А. Биопрепарат Альбит для повышения урожая и защиты сельскохозяйственных культур. - М.: ВНИИ защиты растений МСХ РФ. - 2006 г.
5. Алехин В.Г. Биопрепарат Альбит: результаты и особенности применения (Комплексный препарат, обладающий свойствами регулятора роста, фунгицида, удобрения и антидота) // Гл. агроном, - 2007. - №3. - с.55-59.
6. Калам Ю., Орав Т. Хлорофилльная мутация. - Таллин: Валгус, 1974. - 59 с.