Способ получения гибридов пшеницы

(51) 01 33/00 (2012.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ раствор фосфорной кислоты. Изогенные линии сорта Каз.3 созданы на основе скрещивания его с сортом Саратовская 29. Изогенные линии получены путем беккроссирования сорта Каз. 3 с сортом Саратовская 29 до воссоздания генотипа, совмещающего признаки обоих сортов, донора и рекуррента, при этом генизолиний сорта Каз.3 локализован в хромосоме 7 А. Семена изогенных линий сорта Каз.3 и Шагала обработаны 0,01-0,03 раствором алхидина и фосфорной кислоты. Активизированы желательные признаки видов пшеницы полигенность хромосомы и укрупненность зерна. Обработанные раствором алхидина и фосфорной кислоты растения возделывались раздельно обычным способом агротехники, затем проводилось скрещивание растений изогенных линий с растениями сорта Шагала. Последующие их поколения самоопылялись. На основе способа изобретения достигнут технический результат - изменение фенотипических и генотипических особенностей создаваемого гибрида утолщенность зерна, полигенность,гетерогенность хромосом. Таким образом, обработка семян созданных линий сорта Каз.3 и Шагала раствором алхидина и фосфорной кислоты и скрещивание их с последующим самоопылением позволяют вывести новые формы растений, совмещающих желательные признаки рекуррента и донора.(72) Жансугуров Амангельды Аманжолович Жансугуров Болат Амангельдиевич Шулембаева Кульзия Конусбаевна Чунетова Жанар Жумабековна Даулетбаева Сания Болатовна Зияева Гульнар Керимбековна Токубаева Анар Адилхановна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный университет им. Аль-Фараби Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИБРИДОВ ПШЕНИЦЫ(57) Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для выведения нового гибрида,совмещающего желательные признаки скрещиваемых сортов. Разработанный способ получения гибрида пшеницы включает обработку семян изогенных линий сорта Казахстанская 3 и сорта Шагала раствором алхидина и фосфорной кислоты, а затем скрещивание их с последующим самоопылением. В данном способе изобретения для повышения действия мутагена ПАВ - алхидина, использован Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для получения нового гибрида зерновых культур. Известен способ получения мутантов (Эйгес Н.С.- Химический мутагенез И.А. Рапопорта в создании признаков высоких адаптивных и высоких хлебопекарных свойств у озимой пшеницы.//Сборник научных трудов Проблемы и перспективы современной науки с материалами Четвертой Международной Телеконференции Фундаментальные науки и практика. - Томск,2011. - Т. 3,1. - с. 114-120). Недостатком данного способа является то, что облучение семян радиоактивными лучами вредно действует на развитие биологической системы, а обработка семян этиленимином существенно увеличивает нежелательные признаки, выраженные морфозами в генотипе ППГ - 186. Известен способ получения гибридов озимой пшеницы (Жангазиев А.С. - Изучение межвидовых гибридов .с другими видами тетраплоидных пшениц //Вестник науки, Казахский агротехнический университет им. С.Сейфуллина,4(55) - Астана, 2009. - с. 160-164). Способ основан на разнохромосомности пшениц - геномы А В и. Недостатком работы является то, что в способе не учтен фактор воздействия химических веществ на замещение хромосом. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ генетических перестроек хромосом в процессе экологической изоляции с нарастающей культурой земледелия (Дорофеев В. Ф. - Отдаленная гибридизация и полиплоидия в эволюции и селекции пшеницы.//Сельскохозяйственная биология, 1979,3. - с. 285-296). В данной работе установлены отсутствие генетического барьера,полная геномная совместимость,гомология формообразовательного процесса в культурных видах пшениц,произошедших от дикой двузернянки. В процессе эволюции происходит мутация в системе видообразования пшеницы. Недостатком способа генетических перестроек является то, что использование одного лишь скрещивания отдаленных и культурных видов пшеницы при возделывании приемами земледелия процесс длительный, отнимающий много времени. Не предусмотрено использование факторов мутации или внешних химических воздействий. Способ ограничен только скрещиванием родительских форм пшеницы. Задачей данного изобретения является разработка способа получения гибридов пшеницы с желательными признаками отдаленных видов. Техническим результатом является сохранение желательных признаков скрещиваемых сортов в создаваемом гибриде пшеницы засухоустойчивость по аллелю доминантного гена Каз.3, локализация геновв хромосоме 7 А, крупное зерно, длинный колос, темная окраска листьев сорта Шагала. Технический результат достигается способом получения гибрида пшеницы,включающим экоизоляцию при окультуривании, но в отличие от известного, семена маркированных изогенных 2 линий Каз.3 и сорта Шагала, отдаленных видов,обрабатываются мутагеном раствором,содержащим в своем составе алхидин и фосфорную кислоту. Применение фосфорной кислоты усиливает энергетическое воздействие алхидина. Оптимальные концентрации веществ в растворе 0,01-0,03,соответственно,для каждого химического вещества. Оба вещества берутся в соотношении 11. Увеличение концентрации какоголибо из составляющих до 0,1 приводит к сильной изменчивости (к нарушению хромосом), а уменьшение до 0,005 снижает действие применяемого состава. Для введения маркированных генов изогенных линий в получаемый гибрид проводят скрещивание и самоопыление. Разовая обработка зерен изогенных линий и сорта-донора раствором алхидина и фосфорной кислоты в указанных концентрациях усиливает процесс локализации маркированных хромосом, тем самым улучшается и ускоряется генетическая перестройка видов. На этой основе получен гибрид пшеницы при скрещивании изогенной линии и сорта Шагала. Урожайность полученного гибрида яровой пшеницы составляет 31,2 ц/га против контроля 11,2 ц/га. Значит, разовая обработка семян изогенных линий с маркерными генами ускоряет замещение хромосом скрещиваемых изогенных линий и сорта Шагала и увеличивает продуктивность гибрида пшеницы. Разработанный способ получения гибрида пшеницы позволил создать новый вид растений с фенотипическими и генетическими особенностями рекуррентного родителя и донора. Предложенный способ включает создание морфологически маркированных изогенных линий сорта Казахстанской 3 и обработку семян сортов Каз.3 и Шагала составом, состоящим из раствора алхидина (ПАВ) и фосфорной кислоты, также предусматривается скрещивание этих сортов пшеницы и замещение хромосом изогенных линий. Перенос и локализация генов ,из сорта Шагала в генотип рекуррентного сорта Казахстанской 3 осуществляется обработкой семян раствором алхидина и фосфорной кислоты. При этом усиливается влияние доминантного гена рекуррентного генотипа - 1 и 3. Одновременно локализуется генв 7 А хромосоме,что обеспечивает удлинение зерна гибрида. Отличием разработанного способа получения Гибрида 11 является то, что семена полученных изогенных маркированных линий обрабатываются раствором алхидина и фосфорной кислоты для усиления генов укрупненности зерна родителей. Обработка семян изогенных маркированных линий и сорта-донора раствором алхидина и фосфорной кислоты также необходима для повышения активности маркированных генов создаваемого Гибрида 11. Необходимость использования фосфорной кислоты в составе обрабатывающего раствора обусловлена усилением энергетического действия алхидина в замещении хромосом скрещиваемых форм. Применяемые компоненты раствора зарегистрированы в химических справочниках, т.е. стандартны. Алхидин (ПАВ) получают в Казахстане из верблюжьей колючки. Пример 1. Полевые опыты по получению Гибрида 11 зерновых культур проводились на светлокаштановых почвах КазНИИ земледелия и растениеводства. Создание изогенных маркированных линий сорта Казахстанской 3, выполненное сотрудниками кафедры молекулярной биологии и генетики,осуществлено по генам , , , В, Рс, , ,С. При этом использован метод возвратного скрещивания по Бриггс и Ноулз. При переносе в генотип рекуррентного сорта генов маркеров в схеме полного непрерывного скрещивания все растения 1 оказались с признаком введенных генов. Для восстановления генотипа рекуррентного сорта необходимо не менее шести-восьми кратных скрещиваний. В процессе беккроссирования проводили тщательный отбор генотипов, сходных по морфотипу с рекуррентным родителем и отличавшихся по маркерному признаку. В таблице 1 приведен список некоторых изогенных линий сорта Казахстанская 3. Таблица 1 Изогенные линии сорта Казахстанская 3 Изогенные линии Длинная колосковая чешуя Карликовость Опущение листа Хромосомная локализация гена 7 А На основе изогенных линий локализованы маркерные гены и реконструирован геном пшеницы. При этом была создана новая скороспелая форма с генотипами 1 и 3,устойчивая к встречающимся в Казахстане видам ржавчины. Таким образом, осуществлена реконструкция генома изогенных линий сорта Каз.3 с замещением хромосомы 7 А этого сорта соответствующей хромосомой сорта Шагала с дополнительной обработкой семян раствором алхидина и фосфорной кислоты. Для обработки семян изолинии Каз.3 и сорта Шагала были приготовлены растворы алхидина с концентрациями 0,005 0,01 0,02 0,03 0,05 и растворы фосфорной кислоты с соответствующими концентрациями. Компоненты состава(с одинаковой концентрацией) смешивают в соотношении 11. Объем используемого раствора алхидина и фосфорной кислоты - 80 литров на 100 кг зерна. Для обработки зерна изолинии готовят квадратную площадку с площадью 4 м 2. Землю на участке утрамбовывают до плотности 1,56 г/см 3, а затем настилают полиэтиленовую пленку. Зерна пшеницы равномерно распределяют на поверхности слоем толщиной 2 см, обрабатывают раствором и выдерживают в течение 5 часов. Обработанные зерна изолиний Казахстанской 3 и сорта Шагала высевают зерносеющей сеялкой СН-16 на глубину 5-7 см из расчета нормы высевки 120 кг/га. Площадь делянки 1000 м 2. Результаты экспериментов приведены в таблице 2. Для сравнения была проведена обработка семян раствором алхидина соответствующих концентраций. Согласно методике проводят скрещивание изогенных линий сорта Казахстанской 3 и сорта Шагала. При отборе искомых генотипов в расщепляющемся поколении гибридных растений 1 удалось отобрать растения, фенотипически схожие с реккурентным родителем и наследующие один интересующий признак - опущение листа. Проведено беккроссирование с тщательным отбором растений по маркерным признакам. Таблица 2 Примеры передачи желательных признаков рекуррента и донора Получение гибрида Примеры передачи желательных признаков рекуррента и донора Обработка Маркеры гибрида и Примеры Обработка раствором Маркеры гибрида 11 раствором хромосомная предлагаемо алхидина и фосфорной и хромосомная алхидина,локализация гена го способа кислоты, , соотв-но, локализация гена в соотношении 11 1 Неопушенный 1 0,05 Неопушенный колос колос 0,5 Пурпурный 2 0,03 Опушение листа перикарп (Рр/7 В)(Н 1/4 А) 0,3 Окраска ушек 3 0,02 Опушение листа листа (/2) Примеры передачи желательных признаков рекуррента и донора Обработка Маркеры гибрида и Примеры Обработка раствором Маркеры гибрида 11 раствором хромосомная предлагаемо алхидина и фосфорной и хромосомная алхидина,локализация гена го способа кислоты, , соотв-но, локализация гена в соотношении 11 0,01 Неопушенный 5 0,005 Неопушенный колос колосконцентрации алхидина и фосфорной кислоты в растворе за пределами оптимального диапазона Отличием предложенного способа получения Гибрида 11 является то, что при замещении хромосомы 7 А сорта Шагала соответствующей хромосомой сорта Каз.3, полученный новый генотип - Гибрид 11 приобретает хозяйственноценный признак - удлинение колоса и удлиненное крупное зерно, после обработки 0,01-0,03 раствором алхидина и фосфорной кислоты. В разработанном способе для получения Гибрида 11 (изогенная линия Каз.3 х сорт Шагала) существенно повышается урожай зерна пшеницы до 31,2 ц/га. Повышение продуктивности зерновых культур достигается регулированием морфогенетических признаков при этом увеличиваются кустистость растений, длина колоса, толщина стебля, темная окраска листа. В рекомендуемом способе при получении гибрида Каз.3 с новым генотипом кустистость увеличилась на 5 стеблей по сравнению с изогенной линией. Длина колоса составила 22 см, масса зерна главного колоса при передаче генов утолщенности составила 5 г против контроля 1 г. Таким образом, обработка зерна изогенной линии Казахстанская 3 и сорта Шагала раствором алхидина и раствором фосфорной кислоты способствует увеличению биомассы организма. Рекомендуемый способ создания высокоурожайных гибридов может быть применен в условиях аграрного производства. Следует отметить, что обработка семян раствором алхидина не повышает продуктивности пшеницы. Урожай зерна необработанной изогенной линии сорта Казахстанская 3 составляет 11 ц/га, урожай сорта Казахстанская 3 и сорта Шагала с алхидином - 14,7 ц/га (таблица 3, фиг. 1). Здесь сверхсуммарный эффект от обработки зерна изогенной линий Казахстанская 3 и сорта Шагала алхидином не превышает 5,3 ц/га. Не изменяется генотип пшеницы. Под сверхсуммарным эффектом подразумевается превышение суммарной прибавки урожая при различных вариантах обработки раствором алхидина по сравнению с контрольным вариантом. Таблица 3 Экспериментальные данные, подтверждающие наличие положительного эффекта по сравнению с известным Наименование сорта и линий (варианты) Обработка Показатели полученного гибрида 11 при передаче изолиний Каз.3 и маркерных признаков сорта Шагала Урожай зерна,Прибавка урожая Масса зерна раствором ц/га от контроля, ц/га колоса, гр. Контроль - Изогенная линия 11,2 0,2 сорта Каз.3 и Шагала на воде Изогенная линия Каз.3 на 13,0 1,8 0,21 растворе алхидина Изогенная линия сорта 14,7 3,5 1,8 Каз.3 и Шагала на растворе алхидина По примеру 1 (табл. 2) 0,05 24,1 12,9 1,4 По примеру 2 (табл. 2) 0,03 27,9 16,7 2,0 По примеру 3 (табл. 2) 0,02 29,1 17,9 2,3 По примеру 4 (табл. 2) 0,01 31,2 20,0 2,8 По примеру 5 (табл. 2) 0,005 24,1 12,9 1,5 концентрации алхидина и фосфорной кислоты в растворе за пределами оптимального диапазона Полученный Гибрид 11 совмещает засухоустойчивость, скороспелость (гены типа скорости и развития 1 и 3) и удлинение колосковой чешуи по генам -изогенной линии Казахстанская 3, формирование удлиненного колоса с крупным зерном сорта Шагала. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения гибридов пшеницы,включающий создание изогенной линии пшеницы,отличающийся тем, что семена изогенных линий и сорта-донора обрабатывают 0,01-0,03 раствором алхидина и фосфорной кислоты, а затем растения этих линий и сорта-донора скрещивают.