Способ получения сорта пшеницы

(51) 01 1/04 (2009.01) 12 5/00 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Казахстанская 126 с сортом Саратовская 29 до воссоздания генотипа реципиента. При этом генхромосомы сорта Саратовская 29 локализован в хромосоме 1 А сорта Казахстанская 126. Семена моносомной линии и изогенной линии обработаны 0,1-0,5 раствором алхидина. Раствор органического соединения активизирует деятельность ДНК и РНК. Обработанные алхидином семена моносомной и изогенной линий раздельно возделывались обычным способом агротехники. Затем проводилось скрещивание растений моносомных линий с растениями изогенных линий. Последующие их поколения самоопылялись. На основе этих приемов способа изобретения достигнут технический его результат изменение фенотипических и генотипических особенностей родительских форм создаваемого сорта. Таким образом, обработку семян созданных линий и скрещивание их с последующим самоопылением позволяют вывести новый вид растений. Введение маркированных генов изогенной линии в моносомные линии создаваемого сорта позволило получить новый вид биологического механизма. Фенотип нового сорта глубокий вырез плеча колосковой чешуи, спельтодный, скверхедный,черный опушенный, остистый колос. Генотип остистости . Генотип по красной 1144 и черной 11 окраске колоса. Ген короткостебельностив хромосоме 4 В.(72) Жансугуров Амангельды Аманжолович Шулембаева Кульзия Конуспаевна Даулетбаева Сания Болатовна Омирбекова Наргуль Жаппаровна Чунетова Жанар Жумабековна Жунисбаева Жазира Кабуловна Жансугуров Болат Амангельдиевич(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный университет имени аль-Фараби Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Майстренко О.И. Локализация хромосом // Цитогенетические исследования анеуплоидов мягкой пшеницы. - Новосибирск ИЦИГ, 1973. с.9-25(57) Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для выведения нового сорта зерновых культур. Разработанный способ получения сорта пшеницы включает обработку семян моносомных и изогенных линий пшеницы сорта Казахстанская 126 0,1-0,5 раствором алхидина и скрещивание их с последующим самоопылением. Моносомные линии сорта Казахстанская 126 созданы на основе скрещивания моносомных линий сорта Чайниз Спринг с сортом Казахстанская 126. Изогенные линии получены путем беккроссирования сорта 22110 Изобретение относится к области сельского хозяйствия и может быть использовано для выведения нового сорта зерновых культур. Известен способ выявления сорта пшеницы(Аксенова Л.А., Зак Е.А., Бочарова М.А., Клочкова Н.А. Влияние предпосевной обработки семян пшеницы ПАВ на их прорастание при неблагоприятных условиях// Физиология растений, Т.37, Вып.5, 1990), в котором перед посевом обрабатывают семена пшеницы поверхностно-активными веществами и используют зерна одного сорта пшеницы. Однако без предварительной реконструкции геномов пшеницы предпосевная обработка семян пшеницы ПАВ не дает желаемого эффекта по выявлению сортов. Известен способ создания сорта устойчивого к ржавчине (Цильке Р.А., Рыжова И.А., Христов Ю.А. Хромосомная локализация генетической системы,контролирующей устойчивость мягкой пшеницы к бурой ржавчине // Доклады ВАСХНИЛ. -1984. 8. с.9-11), включающий моносомные линии сорта Мильтурум 553, сорт Новосибирская 67 и насыщающее скрещивание. На основе этих операций локализуют ген, контролирующий устойчивость к расам бурой ржавчины в хромосоме 6 В сорта. Недостатком работы является то, что в способе не обращено внимание на воздействие химических веществ при замещении хромосом. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ создания замещенных гибридов пшеницы с помощью анеуплоидных линий(Майстренко О.И. Локализация хромосом несущих гены 1 и 3, подавляющие озимость у пшеницы // Цитогенетические исследования анеуплоидов мягкой пшеницы - Новосибирск ИЦИГ, 1973. с.9-25), включающий создание моносомной серии сорта Саратовская 29. Анализ гибридов 1 2 показал, что развитие зачаточного колоса сорта Саратовская 29 контролируется двумя дубликатными генами локализованными в хромосомах 4 В и 4. Недостатком работы является то, что способ создания замещенных гибридов сорта пшеницы не включал серию изогенных линий. Задачей данного изобретения является разработка способа получения сорта. Техническим результатом является изменение фенотипических и генетических особенностей сортов пшеницы. Технический результат достигается способом получения сорта пшеницы, включающим создание моносомной линии пшеницы, но отличие от известного способа, сначала создают маркированные изогенные линии, затем семена маркированных изогенных и моносомных обрабатывают 0,1-0,5 алхидином в течение 5 часов и растения этих линий скрещивают. Оптимальные концентрации алхидина 0,1-0,5. При этом увеличение концентрации до 1 приводит к сильной изменчивости (к нарушению хромосом), а уменьшение до 0,01 снижает действие применяемого вещества. Следовательно, граничным пределом концентрации алхидина является 0,1 0,5. Для введения маркированных генов изогенной линии в моносомные растения создаваемого сорта проводят скрещивание и самоопыление. Разовая обработка зерна моносомной и изогенной линий усиливает процесс замещения хромосомы моносомного растения желаемой хромосомой изогенной линии, тем самым улучшается качество генотипа Казахстанской 126. На этой основе получен аналог Казахстанская 126 краснозерный сорт пшеницы. Так, урожайность яровой пшеницы 30 ц/га, против контроля 10 ц/га. Значит разовая обработка семян моносомного растения сорта Казахстанской 126 обеспечивает ускорение межсортового замещения хромосом и увеличивает продуктивность сорта пшеницы. Разработанный способ получения сорта позволяет создать новый вид растений с измененными фенотипическими и генотипическими особенностями. Предложенный способ включает создание морфологически маркированных изогенных и моносомных линий сортов и обработку семян раствором алхидина (ПАВ), а затем замещение хромосом моносомных линий сорта Казахстанской 126 с соответстующими маркерными хромосомами изогенной линий. Например хромосому с геном ,локализованным в хромосоме 4 В и гены 13 в хромосомах 5 А и 5,заменяют соответствующими хромосомами моносомных линий сорта Казахстанская 126. Отличием разработанного способа получения сорта пшеницы является то, сначала получают морфологически маркированные изогенные и моносомные линии и семена обрабатывают алхидином для ускорения процесса переноса хромосомы (таблица 1) Таблица 1 Содержание химических элементов в алхидине (С 46 Н 37 О 18) Поверхностно-активное вещество Алхидин Обработка семян изогенных и моносомных линий пшеницы алхидином (ПАВ) необходима для повышения активности белковых веществ и 2 увеличения органической части ДНК и РНК. Последние способствуют росту и развитию клеток. Применяемое химическое соединение - алхидин,имеет растительное происхождение. Его получает из 22110 верблюжьей колючки, которой достаточно в пустынных зонах Казахстана. Очевидность использования ПАВ в данном способе получения сорта - это повышение процесса полимеризации,соединения углерода, что является основой аминной группы органических веществ. В свою очередь алхидин, как стимулятор роста и развития растений,ускоряет процесс замещения хромосом. Способ получения сорта пшеницы рассмотрим на примере сорта пшеницы Казахстанская 126. Полевые опыты по способу получения сорта зерновых культур рассматривают создание маркированных изогенных и моносомных линий сорта Казахстанская 126, обработка семян ПАВ и замещение хромосом морфологически маркированных изогенных линий с соответствующими хромосомами моносомных линий и проводят на светлокаштановых почвах предгорья Заилийского Алатау на территории НПЦ Растениеводство и земледелие. Пример 1. Создание морфологических маркерованных изогенных и моносомных линий сорта Казахстанская 126 выполнено сотрудниками кафедры генетики и молекулярной биологии на полях НПЦ Растениеводство и земледелие и осуществлено по генам , , , В, Рс, , ,С. Моносомные линии сорта пшеницы Казахстанская 126 созданы на основе скрещивания моносомных линий сорта Чайниз Спринг с реципиентом. Технология получения изогенной и моносомной линий сорта Казахстанская 126 приведена в приложениях 1 и 2. В самоопыленном потомстве из морфологически маркированных растений сорта Казахстанская 126 отбирают изогенные линии по гену-черной окраске колоса. Генлокализован в хромосоме 1 А сорта Казахстанская 126. Далее моносомное растение по хромосоме 1 А скрещивают с растением изогенной линией по гену . Полученные по определенным признакам изогенные линии сорта Казахстанская 126 скрещивают с соответствующими моносомными линиями этого же сорта. Схема передачи генаизогенной линии в генотип сорта Казахстанская 126 приведена в приложении 2. Отбор моносомного растения от дисомиков позволяет локализацию генов и реконструкцию генома пшеницы. При этом создается не только новый фенотип, а именно - новый генотип пшеницы с измененными признаками. Таким образом осуществляют реконструкцию генома сорта Казахстанская 126 и его моносомных линий на основе межсортового замещения маркерных хромосом изогенных линий сорта.Саратовская 29 и дополнительной обработки их семян поверхностно активным веществом -алхидином. Для обработки семян изолиний сорта Казахстанской 126 готовят раствор алхидина с концентрацей 0,1. Обьем приготовленного раствора составляет 80 литров на 100 кг зерна. Для обработки зерна изолиний Казахстанской 126 готовят площадку длиной 2 м и шириной 2 м. Площадь ее 4 м 2. Участок уплотняют до плотности 1,56 г/см 3, а затем подстилают полиэтиленовую пленку. Зерна пшеницы сорта Казахстанская 126 равномерно распределяют на поверхности слоем толщиной в 2 см. Затем обрабатываемые зерна увлажняют путем опрыскивания раствором гидропультом по установленной норме. После опрыскивания увлажненные семена моносомных растений перемешивают для их лучшего взаимодействия с раствором. При этом обрабатываемые зерна в растворе выдерживают 5 часов. Обработанные зерна изолиний Казахстанской 126 и моно 1 А Каз.126 высевают зерносеющей сеялкой СН-16 на глубину почвы 5-7 см из расчета нормы высева 120 кг/га. При этом площадь делянки 1000 м 2. Повторность опыта трехкратная, расположение делянок одноярусное. Примеры конкретного выполнения приведены в таблице 2,поскольку условия проведения оставляют прежними(пример 1), меняют только концентрацию раствора ПАВ. Согласно общепринятой методике проводят скрещивание моносомиков сорта Казахстанская 126 с растением изогенной линий. Затем отбирают моносомные растения с генотипом новой реконструкции. Отличием предложенного способа для получения сорта является то, что зерна изогенной линии Каз. 126 для повышения активности маркированных генов хромосом обрабатывют 0,1-0,5 раствором алхидина и передаются маркированные хромосомы путем скрещивания моно 1 А сорта Каз.126 с растением изогенной линии Казахстанской 126. 22110 Таблица 2. Примеры способов конкретного выполнения В предлагаемом изобретении использование ПАВ - алхидина для активизации подвижности соединении белка и нуклеиновых кислот изогенной линии основано на пополнение запасов биологических веществ за счет полифенольных составов раствора растительного происхождения. В разработанным способе для получения сорта на основе изогенной линии сорта Каз.126 и передачи маркирированных генов хромосом в моносомные растения сорта Каз.126 существенно повышают урожай зерна пшеницы до 30,3 ц/га. Повышение продуктивности зерновых культур достигают регулированием морфогенетических признаков всхожести семян, кустистости растений,увеличения длины колоса и массы зерна с главного колоса. Так, всходы на фоне контроля - сорта Казахстанской 126 задерживались на 7 дней по сравнению с расматриваемым способом для получения сорта зерновых культур. В рекомендуемом способе при получении сорта с новым генотипом с маркерными генами кустистость увеличилась на 5 стеблей по сравнению с изогенной линией. Длина колоса составила 21,5 см, масса зерна Приемы переноса хромосом в моно Каз.126 Обработка изогенной Перенос генов линии с алхидином маркированных хромосом 1 главного колоса при передаче маркерных генов составила 5 г против контроля -1 г, а высота растений увеличилась на 10-13 см. Таким образом, обработка зерна изогенной линии раствором алхидина и передача маркированных генов в моносомное растение сорта Каз.126 способствуют увеличению биомассы организма. Следует отметить, что нижний предел разработанного способа соответствует заграничным пределом для получения зерновых культур. Например, зерна изогенной линии сорта Каз.126,обработанной 0,01 раствором алхидина и передача ее маркированных генов в моно 1 А сорта Каз.126,повышает урожай до 20,4 ц/га. Рекомендуемый способ по хромосомной инженерии может применяться в условиях аграрного производства для получения новых сортов пшеницы. Урожай зерна необработанной изогенной линии сорта Каз.126 составляет 10,5 ц/га, урожай сорта Каз.126 с алхидином - 10,8 ц/га (таблица 3,4,5) 22110 Здесь суммарный эффект из вышеперечисленных вариантов не превышает контроль или же он равен 2,3 ц/га. Не изменяются, фенотип и генотип пшеницы. Предложен способ получения сорта, включающий обработку препаратом алхидином растительного происхождения. Алхидин ускоряет деятельность унивалентов у моносомных линий и замещение хромосом изогенных линий. Таблица 4 Изменение в генеративных клетках при мейозе нового сорта Разработанный способ ИзменениеОткрытые Пикноз биваленты 10 Общее изменение В В линиях созданном сорте 0,15 0,60 Таблица 5 Хромосомы создающие изменчивость и наследственность сорта пшеницы по стадиям его развития Генетические процессы Фазы развития Молочная Колошение спелость Установление хромосомов 2 А,6 А 2 А,5 А,6 А 3 В,7 А При передаче хромосом Моно А Каз.126. х изогенной линии 21,91 Трубкование Морфология полученного сорта короткостебельный, компактоидный, спельтоидный, остистый. Приложение 1- Схема получения изогенной линии сорта Казахстанская 126 Этап 1 Казахстанская 126 х Саратовская 291 3-6 до воссоздания генотипа сорта Каз. 126 Приложение 2 - Схема переноса маркированных хромосом от изогенной линии Этап 2 скрещивание 1 А моно 20 2011 с изогенной линией 21 21 В потомстве такого скрещивания получили моносомные и дисомные генотипы 20 21 201 21 моносомик дисомик Затем выделяют моносомные растения с генотипом 2011 и самоопыляют. 20 201 х 20 201 . В самоопыленном потомстве получают моносомики с генотипом, имеющий хромосому 241 и дисомик 2 42. При этом моносомик с одной дозой гена -будет иметь слабую окраску, а генотип дисомика с двойной дозы с насыщенной черной окраской колоса. В результате замещения хромосом идентификация моносомных растений от дисомных проводят по активности проявления гена . 22110 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ создания сорта пшеницы, включающий создание моносомной линии пшеницы,отличающийся тем, что сначала создают маркированные изогенные линии, затем семена маркированных изогенных и моносомных линий обрабатывают 0,1-0,5 раствором алхидина в течении 5 часов, затем растения этих линий скрещивают