Способ оценки устойчивости зерновых культур к стрессовым воздействиям
Номер инновационного патента: 22962
Опубликовано: 15.10.2010
Авторы: Тюпина Любовь Николаевна, Кабыл Жапарович Жамбакин, Нина Александровна Хайленко, Нина Владимировна Терлецкая
Формула / Реферат
Изобретение относится к селекции и физиологии растений и может быть использовано при оценке селекционного материала на засухо - и солеустойчивость.
Повышение эффективности оценки, упрощение способа и расширение технологических возможностей достигается тем, что в способе оценки устойчивости зерновых культур к стрессовым воздействиям, включающем выдерживание исследуемых культур в стрессовых условиях засоления с последующим определением устойчивых форм, согласно изобретению, после выдерживания исследуемой зерновой культуры в стрессовых условиях засухи или засоления производят отбор проб пыльцы, которую окрашивают раствором Люголя, а затем с помощью световой микроскопии подсчитывают процент пыльцевых зерен, подверженных плазмолизу, и определяют устойчивые или умеренно устойчивые к засухе и засолению формы, у которых количество фертильных пыльцевых зерен, подверженных плазмолизу, составляет менее 50 %.
Текст
(51) 01 1/04 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ при оценке селекционного материала на засухо - и солеустойчивость. Повышение эффективности оценки, упрощение способа и расширение технологических возможностей достигается тем, что в способе оценки устойчивости зерновых культур к стрессовым воздействиям,включающем выдерживание исследуемых культур в стрессовых условиях засоления с последующим определением устойчивых форм, согласно изобретению, после выдерживания исследуемой зерновой культуры в стрессовых условиях засухи или засоления производят отбор проб пыльцы,которую окрашивают раствором Люголя, а затем с помощью световой микроскопии подсчитывают процент пыльцевых зерен, подверженных плазмолизу, и определяют устойчивые или умеренно устойчивые к засухе и засолению формы, у которых количество фертильных пыльцевых зерен, подверженных плазмолизу, составляет менее 50 .(72) Терлецкая Нина Владимировна Хайленко Нина Александровна Тюпина Любовь Николаевна Жамбакин Кабыл Жапарович(73) Дочернее государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Институт биологии и биотехнологии растений республиканского государственного предприятия на праве хозяйственного ведения Национальный центр биотехнологии Республики Казахстан Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Удовенко Г.В., Диагностика устойчивости растений к стрессовым воздействиям - Л. Всесоюзный НИИ растениеводства, 1988, с.227(54) СПОСОБ ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВОСТИ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР К СТРЕССОВЫМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ 22962 Изобретение относится к селекции и физиологии растений и может быть использовано при оценке селекционного материала на засухо - и солеустойчивость. Известен способ диагностики засухоустойчивости растений,включающий определение биофизических показателей растительных тканей. В качестве последних используют сформировавшиеся листья растений,сорванных и высушенных в естественных условиях,которые облучают направленной энергией электромагнитного излучения ближней области инфракрасного спектра. Одновременно регистрируют прошедший сигнал, при этом чем меньше коэффициент прошедшего излучения, тем более засухоустойчивым является растение (патент РФ 2201664, кл. А 017/00, 2003). Указанный способ является трудоемким, требует наличия специального сложного оборудования и позволяет диагностировать устойчивость растений только к одному стресс-фактору - засухе. Известен способ оценки солеустойчивости растений, включающий измерение электрического сопротивления листьев растений, находящихся под воздействием солевого стресса и в оптимальных условиях роста. Об устойчивости к засолению судят по изменению электрического сопротивления листьев, при этом чем меньше изменяется сопротивление,тем выше солеустойчивость растений (Патент РФ 2017408, кл. А 01 Н 1/04,1994). Способ требует наличия специального сложного оборудования и не позволяет проводить оценку стрессоустойчивости в полевых условиях. Это снижает функциональные возможности способа. Известен способ оценки солеустойчивости растений, включающий 10 - суточное проращивание семян в термостате при температуре 25 - 28 С на увлажненной водой и 0,5 - молярным раствором хлористого натрия многослойной фильтровальной бумаге. Семенной материал после предварительного получасового замачивания в теплой (30-35 С) воде проращивают при круглосуточном освещении 5 тыс. лк, с последующим определением содержания в листьях свободного пролина и вычислением коэффициентов солеустойчивости,которые выражаются отношением концентрации аминокислоты в растениях, выращенных на солевом растворе, к контрольной (на воде), и выделяют три группы стойкости растений высокоустойчивые к засолению (коэффициент солеустойчивости 3,0 и выше),среднеустойчивые(2,0-3,0),слабоустойчивые (1,9 и ниже) (Патент РФ 2181240, кл. А 01 Н 1/04, 2002). Указанный способ требует наличия дорогостоящих реактивов и оборудования,позволяет диагностировать солеустойчивость растений только на уровне проростков и совершенно не применим в период формирования гамет, который является критическим -действие стресса в этот период приводит к бесплодию цветков и череззернице в колосе. 2 Известен способ оценки устойчивости зерновых культур к стрессовым воздействиям, включающий выдерживание исследуемых культур в стрессовых условиях засоления с последующим определением устойчивых форм. Основным показателем устойчивости данного способа является процент проросших семян за период времени от 5 до 15 сут в условиях засоления по сравнению с водным контролем(Удовенко Г.В.,Диагностика устойчивости растений к стрессовым воздействиям Л. Всесоюзный НИИ растениеводства, 1988, с. 227). Недостатком указанного способа является сложность осуществления, так как обязательным условием его исполнения является высокая лабораторная всхожесть семян. Этот способ обеспечивает оценку устойчивости культур только в отношении засоления и не позволяет оценить устойчивость к засухе, что снижает его функциональные возможности. Кроме того, оценка устойчивости по количеству проросших семян снижает эффективность способа. Задачей изобретения является разработка эффективного способа оценки засухо - и солеустойчивых форм зерновых злаков. Достигаемый результат повышение эффективности оценки, упрощение способа и расширение технологических возможностей способа. Для этого в способе оценки устойчивости зерновых культур к стрессовым воздействиям,включающем выдерживание исследуемых культур в стрессовых условиях засоления с последующим определением устойчивых форм,согласно изобретению, после выдерживания исследуемой зерновой культуры в стрессовых условиях засухи или засоления производят отбор проб пыльцы,которую окрашивают раствором Люголя, а затем с помощью световой микроскопии подсчитывают процент пыльцевых зерен,подверженных плазмолизу, и определяют устойчивые или умеренно устойчивые к засухе и засолению формы,у которых количество фертильных пыльцевых зерен, подверженных плазмолизу, составляет менее 50 . Известно, что фертильные (плодородные) и стерильные(бесплодные) пыльцевые зерна отличаются по содержанию крахмала, фертильное пыльцевое зерно полностью или частично заполнено крахмалом и,следовательно,окрашивается иодом, а стерильное не имеет его совсем или содержит следы и, следовательно,остается неокрашенным (Практикум по анатомии растений Учеб. пособие для вузов Под ред. Д.А.Транковского.-3-е изд., М. Высш. школа, 1979,с. 224). Одним из показателей негативного воздействия стрессового фактора (засуха, засоление) на формирующиеся пыльцевые зерна является развитие в них процесса плазмолиза. Поэтому показатель развития процесса плазмолиза в стрессовых условиях может стать основой для цитологической характеристики и отбора солее - и засухоустойчивых зерновых злаков. 22962 Предлагаемый способ основан на изменении осмотических характеристик - развитии процесса плазмолиза пыльцевых зерен важнейших зерновых злаков (пшеница, ячмень) в условиях абиотических стрессов (засуха, засоление), как в искусственно созданных лабораторных, так и в полевых условиях. Гаметофитная фаза, несмотря на небольшой срок прохождения, играет немаловажную роль в процессе эволюции и передаче генетической информации. В этой фазе развития экспрессируется значительная часть генома растений, что дает принципиальную возможность проводить оценку и отбор уже на уровне пыльцевых зерен. Поэтому с практической точки зрения разработка методов гаметного отбора на уровне пыльцевых зерен, в составе комплексного селекционно-генетического отбора позволит повысить эффективность селекционного процесса и сократить время,необходимое для создания сорта. Изобретение поясняется рисунками, где на фиг. 1 показаны фертильные (а), стерильныепыльцевые зерна злаков и пыльцевые зерна с ярко выраженным плазмолизом (с) на рис. 2 показаны пыльцевые зерна в пыльниках а - устойчивой,-неустойчивой к стрессу формы пшеницы. Способ осуществляют следующим образом. Берут растения пшеницы или ячменя,выращенные в тепличных или полевых условиях в стадии формирования пыльцевых зерен. При выращивании в теплице температура воздуха должна составлять 252 С, при освещении 3000 люкс, относительной влажности воздуха 60 . Выращенные в контролируемых тепличных условиях растения срезают на уровне верхнего междоузлия и помещают срезами в сосуды с раствором сахарозы (15,5-16,0 для ячменя и 17, 518,0 - для пшеницы), создавая условия искусственной засухи или с раствором(1,52,0), создавая условия солевого стресса. Приведенные концентрации растворов подтверждены экспериментальным путем. Рекомендуемая экспозиция в растворах стрессоров 1,0 - 1,5 часа. В качестве контрольного варианта использовали растения,экспонировавшиеся указанное время в дистиллированной воде. Пробы пыльцы для световой микроскопии берут через каждые 0,5 часа. В случае выраженной атмосферной или почвенной засухи во время прохождения фаз выход в трубку - колошение в полевых условиях или при выращивании экспериментальных растений на провокационных фонах, отбираемые растительные пробы не нуждаются в лабораторной обработке стресс-факторами. Цитологические препараты следует готовить из пыльцы растений,отобранных в полевых условиях. Отобранные цитологические препараты окрашивают раствором Люголя для медицинских целей стандартной концентрации. С использованием световой микроскопии подсчитывают процент фертильных пыльцевых зерен, подверженных плазмолизу, по отношению к нормальным пыльцевым зернам. В таблице представлены данные по оценке устойчивости зерновых культур к стрессовым воздействиям. В качестве зерновой культуры использованы генотипы пшеницы Астана и ВИР 264-2, которые экспонировали в стрессовых условиях. Пробы брали в динамике в течение 1,5 часов. По каждому варианту просмотрено не менее 10 полей зрения. Показано, что высокий процент фертильности пыльцевых зерен всех генотипов сохранялся на протяжении всего эксперимента как в контроле, так и в условиях солевого или осмотического стрессов, однако при стрессе существенно изменялась осмотические характеристики пыльцевых зерен. Из таблицы видно, что изучаемые генотипы неодинаково реагировали на созданные стрессовые условия. В течение первых 0,5 ч пыльцевые зерна сорта Астана были менее подвержены солевому и осмотическому стрессам, однако при наблюдении в динамике видно, что осмотический стресс на данный генотип воздействует сильнее, чем на образец из коллекции ВИР. Солеустойчивость обоих генотипов была примерно одинаковой и невысокой. С использованием световой микроскопии подсчитывают процент пыльцевых зерен,подверженных плазмолизу. Устойчивыми или умеренно устойчивыми к засухе и засолению следует считать формы, у которых фертильные пыльцевые зерна, подверженные плазмолизу(отделение протопласта от оболочки) в условиях стресса составляют менее 50 по отношению к контролю - нормальным пыльцевым зернам без плазмолиза. Таблица ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ оценки устойчивости зерновых культур к стрессовым воздействиям,включающий выдерживание исследуемых культур в стрессовых условиях засоления с последующим определением устойчивых форм, отличающийся тем, что после выдерживания исследуемой зерновой культуры в стрессовых условиях засухи или засоления производят отбор проб пыльцы,которую окрашивают раствором Люголя, а затем с помощью световой микроскопии подсчитывают процент пыльцевых зерен, подверженных плазмолизу, и определяют устойчивые или умеренно устойчивые к засухе и засолению формы, у которых количество фертильных пыльцевых зерен, подверженных плазмолизу составляет менее 50 .
МПК / Метки
МПК: A01H 1/04
Метки: воздействиям, устойчивости, культур, зерновых, способ, оценки, стрессовым
Код ссылки
<a href="https://kz.patents.su/4-ip22962-sposob-ocenki-ustojjchivosti-zernovyh-kultur-k-stressovym-vozdejjstviyam.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Способ оценки устойчивости зерновых культур к стрессовым воздействиям</a>
Предыдущий патент: Способ выращивания саженцев и клоновых подвоев культурных сортов
Следующий патент: Способ селекции каракульских овец сур сурхандарьинского типа бронзовой расцветки
Случайный патент: Способ активации водных растворов