Способ оценки и отбора эталонных растений в процессе первичного и элитного семеноводства промышленных сортов риса

(51) 01 1/04 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности, к первичному и элитному семеноводству риса и других зерновых культур, и может быть использовано в процессе семеноводства промышленных сортов для повышения уровня сортоспецифичности суперэлитных и элитных семян и ускорения семеноводческих работ. Известен способ отбора генотипов зерновых культур повышенного качества, включающий биохимический анализ размолотого зерна, при котором определяют содержание белка и связанного танина и отбирают для селекции образцы,содержание белка в зерне которых составляет более 15, общего танина не менее 0,5 при отношении содержания связанного танина к содержанию свободного не менее 10 (Патент РФ 2055467, Кл. А 01 Н 1/04, 1996). Отбор генотипов зерновых культур по содержанию общего белка,определяемого биохимическими анализами, не обеспечивает генетической характеристики и сортоспецифичности отобранных образцов,(57) Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности, к первичному и элитному семеноводству риса и других зерновых культур, и может быть использовано в процессе семеноводства промышленных сортов для повышения уровня сортоспецифичности суперэлитных и элитных семян и ускорения семеноводческих работ. Повышение эффективности способа,обеспечение возможности выявления измененных биотипов и ускорение первичного и элитного семеноводства риса достигается тем, что в способе оценки и отбора эталонных растений в процессе первичного и элитного семеноводства промышленных сортов риса, включающем отбор метелок и их генетическую идентификацию,согласно изобретению,проводят анализ сортоспецифичности отобранных метелок по белковым формулам на основе электрофоретических спектров запасных белков зерновки, выявляют типичный спектр белковмаркеров оризинов и оризенинов в плоском полиакриламидном геле и отбирают генетически однородные сортовые семена. поскольку содержание белка существенно варьирует в зависимости от климатических и погодных условий, а также от экологических, в том числе микроэкологических условий произрастания отдельных растений. Известен способ оценки и отбора селекционных сортообразцов риса для размножения, включающий отбор элитных растений, посев семян в залитых емкостях с почвой, проращивание семян в условиях оранжереи при комнатной температуре. После отбора растений производят генетическую идентификацию,после созревания метелок сбрасывают воду из емкостей и срезают стебли растений на высоте 10 - 15 см от узла кущения, а после повторного образования из узла кущения новых побегов удобряют почву органическими и минеральными удобрениями и заливают водой с температурой 20 - 25 С, постепенно доводя ее слой до 15 см и выращивают побеги до следующей фазы созревания семян (Предварительный патент РК 18022, кл. А 01 16/00, 2006). Указанный способ не позволяет выявить все появляющиеся в сортах измененные биотипы и(72) Абугалиева Айгуль Изтлеуовна Аймаков Жанат Жанабаевич Мамонов Леонид Кириллович Таранов Олег Николаевич(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) Предварительный патент РК 18022, кл. А 01 16/00, 2006(54) СПОСОБ ОЦЕНКИ И ОТБОРА ЭТАЛОННЫХ РАСТЕНИЙ В ПРОЦЕССЕ ПЕРВИЧНОГО И ЭЛИТНОГО СЕМЕНОВОДСТВА ПРОМЫШЛЕННЫХ СОРТОВ РИСА нетипичные растения. Это снижает его эффективность и не позволяет ускорить процесс первичного и элитного семеноводства. Задачей изобретения является разработка биотехнологического способа отбора сортоспецифичных растений для первичного и элитного семеноводства промышленных сортов риса. Повышение эффективности способа,обеспечение возможности выявления измененных биотипов и ускорение первичного и элитного семеноводства риса достигается тем, что в способе оценки и отбора эталонных растений в процессе первичного и элитного семеноводства промышленных сортов риса, включающем отбор метелок и их генетическую идентификацию,согласно изобретению,проводят анализ сортоспецифичности отобранных метелок по белковым формулам на основе электрофоретических спектров запасных белков зерновки, выявляют типичный спектр белковмаркеров оризинов и оризенинов в плоском полиакриламидном геле и отбирают генетически однородные сортовые семена. На основе электрофореграмм составляют типичные белковые формулы районированных сортов, при этом выявляются и элиминируются все появляющиеся в сортах измененные биотипы и нетипичные растения, появляющиеся в результате механического засорения, спонтанной гибридизации и мутагенеза. В Государственной научно-технической программе по дальнейшему укреплению продовольственной безопасности страны на 20092011 гг. главное внимание уделяется разработке и внедрению молекулярно-генетических и биоинженерных методов создания и поддержания новых высокоурожайных сортов сельскохозяйственных культур. Приоритетное значение имеют методы генетической идентификации и внедрение в селекционную практику эффективных генетических и биохимических маркеров признаков растений,сопряженных с высокой продуктивностью и качеством зерна. Первичное и промышленное семеноводство риса являются двумя составляющими для организации контрольно-семенного дела и дальнейшего развития рисоводства в республике. На практике при выращивании районированных сортов в полевых условиях происходит механическое засорение, а также частичное спонтанное переопыление посевов. Особую опасность представляет засорение посевов краснозерными формами и вырождение районированных сортов. Поэтому разработка и внедрение эффективных и надежных способов поддержания и ускоренного размножения сортимента риса и внедрения новых подходов и методов в практику первичного и промышленного семеноводства этой культуры является актуальной. Способ осуществляют следующим образом. Используют электрофорез запасных белков зерновки в плоском полиакриламидном геле. Извлечение запасных белков зерновки проводят 70 этанолом при нагревании до 60 С и разделении на гелевых пластинах 125125 мм при напряжении 200 В и 400 В с силой тока 80-96 А при экспозиции 15 мин. и 90 мин. с последующей окраской бромфеноловым синим и визуальной идентификацией электрофореграмм. Использован эффективный способ размножения селекционных сортообразцов в отавной культуре риса, обеспечивающий ускоренное семенное воспроизводство генетически однородного сортового материала. Разделение запасных белков зерновки,представленных классом проламинов (оризинов и оризининов),проводили в плоском полиакриламидном геле, что позволяет вести позерновой анализ сибсов районированных сортов на уровне метелок для определения белковой формулы сорта. Электрофоретическая подвижность компонентов белков оризинов и оризенинов в пределах субфракций А(0-38), В(39-59), С(60-76) и Д(77-100 и выше) позволяет идентифицировать сортовые биотипы, отличающиеся от основной формулы сорта. Установлено, что изменчивость компонентного состава в А и В субфракциях связана с оризиновыми биотипами, а изменчивость С и Д субфракций - с оризениновыми биотипами. Варьирование компонентного состава А или В субфракций совместно с С и Д субфракциями характерно для оризин-оризениновых биотипов. Электрофоретический анализ семян и индивидуальных сибсов метелок предусматривал определение генетической структуры сортовой популяции в достаточной повторности, включая выборку не менее чем из 75-100 зерновок. Определение степени гетерогенности и полиморфизма сортов сопровождалось составлением типичной развернутой белковой формулы и чип-паспорта по специфичности запасных белков-маркеров. Пример 1. Проведен опыт по отбору, первичному семеноводству и получению суперэлиты сорта Баканасский. В заложенных питомниках массового отбора на полях рисового севооборота агрофирмы Бирлик Балхашского района, Алматинской области по стандартной методике апробации отобраны типичные для сорта растения, метелки которых были взяты для оценки этих растений по белковым формулам. Из каждой пронумерованной метелки выделено до 3 и более семян, каждое из которых проверено по типичности белковой формулы, оцениваемой по электрофоретическому спектру оризинов и оризининов запасных белков зерновки. Типичная белковая формула запасных белков оризинов и оризининов для сорта Баканасский следующая А- 9,10, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 24, 26, 31,33, 35, 37 В - 40, 43, 45, 48, 50, 55, 56, 58 С- 61, 64, 67, 73, 76 Все отличающиеся по белковым формулам метелки были удалены из дальнейшей работы. Семена из типичных по белковым формулам метелок были высеяны в оранжерее. В многолетней культуре риса в течение 5 генераций в год было получено до 5 000 семян риса, которые затем высевали в питомниках размножения на полях рисового севооборота. В течение трех лет было получено 1500 кг семян, количества которых было достаточно для выращивания растений суперэлиты риса сорта Баканасский. Полученные семена суперэлиты были проверены на сортоспецифичность, при этом 20 выборок показали 100-ную их типичность и пригодность для пересева и получения элитных семян. Пример 2. Проведен опыт по отбору, первичному семеноводству и получению суперэлиты сорта Мадина. В семенном севообороте на полях агорфирмы Бирлик по стандартной методике апробации в питомниках индивидуального и массового отбора отобраны типичные для сорта растения, метелки которых были взяты для оценки этих растений по белковым формулам. Из каждой пронумерованной метелки выделено до 3 и более семян, каждое из которых проверено по типичности белковой формулы,оцениваемой по электрофоретическому спектру оризинов и оризининов запасных белков зерновки. Типичная белковая формула запасных белков оризинов и оризининов для сорта Мадина следующая А-9, 11, 13, 15, 17, 24, 26, 29, 31, 33, 35, 38 В-40, 42, 45, 50, 53, 55, 56, 58 С-61, 63, 67, 71, 73, 76 Д-80, 83, 86, 91, 94, 98 Все отличающиеся по белковым формулам метелки были удалены из дальнейшей работы. Семена из типичных по белковым формулам метелок были высеяны в оранжерее, где на их основе создана многолетняя культура риса. В многолетней культуре риса в течение 5 генераций в год получено до 4 500 семян риса, которые затем размножали в питомниках на полях рисового севооборота агрофирмы Бирлик. В течение трех лет было получено 1 400 кг семян, количество которых было достаточно для выращивания суперэлиты риса сорта Мадина. Полученные семена суперэлиты были проверены на сортоспецифичность взятием 20 выборок, которые показали их типичность и пригодность для посева для получения элитных семян. Пример 3. Проведен опыт по отбору, первичному семеноводству и получению суперэлиты перспективного биотипного аналога сорта Мадина в котором был исключен этап высева семян из отобранных метелок в оранжерее. Семена из отобранных метелок высевались непосредственно в полевых условиях в питомнике размножения. В результате опыта проведена морфологическая оценка метелочных сибсов и семян, кратно воспроизведены суперэлитные семена перспективного аналога сорта Мадина. Таким образом,на этапе первичного семеноводства районированных сортов в оранжерейной культуре многолетнего риса получено достаточное количество генетически однородных сортовых семян, необходимых для закладки питомников индивидуального отбора в полевых условиях и воспроизводства исходного материала для получения сортовой суперэлиты. В результате проведенных опытов в трех генерациях оранжерейной отавной культуры риса получено в среднем 15 тыс. штук зерен по каждому сорту. Следовательно, новый способ размножения и воспроизводства сортовых семян путем многократного клонирования генетически однородных растений представляет практический интерес и может эффективно использоваться в целях первичного семенного размножения. На основе биотехнологического подхода открывается возможность реально ускорить воспроизводство элитных семян, повысить качество и увеличить производство сортовой элиты в рисовом семенном севообороте. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ отбора эталонных растений в процессе первичного и элитного семеноводства промышленных сортов риса, включающий отбор метелок и их генетическую идентификацию,отличающийся тем, что проводят анализ сортоспецифичности отобранных метелок по белковым формулам на основе электрофоретических спектров запасных белков зерновки, выявляют типичный спектр белковмаркеров оризинов и оризенинов в плоском полиакриламидном геле и отбирают генетически однородны сортовые семена.