Способ изменения высоты растений пшеницы

 

Использование: сельское хозяйство, биотехнология , селекция. Сущность изобретения: культивируют ткань растений-доноров на каллусогенной среде, в которую дополнительно вводят 5-20 мае. % полиэтиленгликоля 6000, затем , получают растения-регенеранты с измененной высотой . 3 з.п. ф-лы, 1 ил.1 табл. (Л

СО!03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)з А 01 Н 4/00, 1/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4897483/13 (22) 30.10.90 (46) 07.06,92. Бюл. )Ф 21 (71) Научно-производственное объединение

"Элита Поволжья" (72) С. В. Тучин, Л. Н. Архипова, Н. Н. Носова, Т. Н. Сахаджи и П. А. Дьячук (53) 57.086.83(088,8) (56) Писарева Л. А. Короткостебельность, индуцированная у озимой пшеницы "Мироновская-808" химическими мутагенами.—

Бюл. ВИР, 1979, вып. 89, с. 53 — 55.

Лобачев Ю. В., Крупнов В. А. Гены низкорослости и их проявление у пшеницы.—

Сельхозбиология, 1988, N 2, с. 118 — 124.

Охрименко Г. Н., Гапоненко А.К.Сомаклональная изменчивость яровой пшеницы. — В кн.: Тез. докл. Всесоюзн. конф. по биотехнологии злаковых культур. Алма-Ата, .1988, с. 65 — 66.

Изобретение относится к сельскохозяйственной биотехнологии и может быть использовано в генетике и селекции растений.

Известен способ изменения высоты растений пшеницы с использованием мутагенов, в частности химических, Но этим известным способом нельзя достичь направленного изменения только вы- соты растений при сохранении основных биологических признаков исходного селектируемого образца.

Известен также способ изменения высоты растения пшеницы на основе изогенных линий, применяемый для получения аналогов сорта с одним или несколькими измененными генами, регулирующими высоту растений, который требует проведения многочисленных беккроссов между доно„„SU „„1738171 А1 (54) СПОСОБ ИЗМЕНЕНИЯ ВЫСОТЫ РАСТЕНИЙ ПШЕНИЦЫ (57) Использование: сельское хозяйство, биотехнология, селекция. Сущность изобретения: культивируют ткань растений-доноров на каллусогенной среде, в которую дополнительно вводят 5 — 20 мас. полиэтиленгликоля 6000, затем, получают растения-регенеранты с измененной высотой. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.1 табл. ром и реципиентом в течение нескольких поколений (вегетаций).

Однако несмотря на целенаправленный перенос генов высоты от донора к реципиенту без изменения других генетических систем, этот способ требует больших временных затрат на создание форм с измененной высотой. Кроме того, зачастую этим способом не удается разорвать нежелательные, с биологической и хозяйственной точек зрения, сцепления генов высоты с другими генетическими системами, что накладывает дополнительные ограничения а практическое использование этого способа.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изменения высоты растений пшеницы после культивирования изолированных тканей на искусственных каллусогенных питательныхсредах с фитогормональн ыми до1738171

40

55 бавками с последующей регенерацией из них растений.

Основным недостатком известного способа является отсутствие направленных изменений высоты полученных растений, по сравнению с высотой растений-доноров, или ее стабилизации на уровне высоты растений пшеницы исходного донорного сорта.

Цель изобретения — направленное изменение высоты растений и ее стабилизация на уровне высоты растений пшеницы исходного донорного сорта..

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изменения высоты растений пшеницы, предусматривающем культивирование изолированных тканей растений-доноров на каллусогенной среде в присутствии фитогормонов и последующее получение растений путем регенерации, в качестве фитогормона дополнительно используют полиэтиленгликоль 6000. в концентрации 5 — 20 мас.%, при этом, с целью уменьшения высоты получаемых растений полиэтиленгликоль 6000 используют в.концентрации 14,5 — 20 мас,%, с целью уменьшения высоты растений, измененных ранее по высоте в сторону увеличения, пол иэтиленгликол ь 6000 используют в концентрации 7,5 — 20 мас.%, с целью стабилизации высоты получаемых растений, полиэтиленгликоль 6000 используют в концентрации 5 — 14 мас.%.

На чертеже показано влияние полиэтиленгликоля 6000 (ПЭГ) различной концентрации в каллусогенной питательной среде в весовых процентах (горизонтальная ось) на высоту (Н) растений потомств регенерантов в см (вертикальная ось) трех сортов яровой мягкой пшеницы. Пунктирными линиями показана высота в см растений исходных донорных сортов пшеницы.

Способ осуществляется следующим способом.

Изолированные 14-дневные зародыши донорных растений пшеницы в стерильных условиях помещают на каллусогенную питательную среду(например, Линсмайера-Скуга), содержащую фитогормональные добавки ауксинового ряда (например, 2, 4— дихлорфеноксиуксусную кислоту) и культивируют, например, в темноте при+27ОС в течение 1 месяца. Затем полученные калуссные культуры пересаживают на питательн ые среды следующего состава в зависимости от поставленных задач: а) для получения растений, не отличающихся по высоте от исходных донорных растений, используют каллуеогеннуа среду (например, Линсмайера-Скуга), содержащую фитогормональные добавки ауксинового ряда (например, 2, 4-дихлорфеноксиуксусную кислоту), с добавкой полиэтиленгликоля

6000 в концентрации 5 — 14 мас.%; б) для получения растений более низких, чем растения исходного донорного сорта, используют каллусогенную среду (например, Линсмайера-Скуга), содержащую фитогормональные добавки ауксинового ряда (например, 2,4-дихлорфеноксиуксусную кислоту) с добавкой полиэтиленгликоля 6000 в концентрации 14,5 — 20 мас.%; в) для получения растений более низких, чем растения, измененные по высоте в сторону увеличения в результате культивирования на каллусогенной среде, используют каллусогенную среду (например, Линсмайера-Скуга), содержащую фитогормональные добавки ауксинового ряда (например, 2,4-дихлорфеноксиуксусную кислоту) с добавкой полиэтиленгликоля

6000 в концентрации 7,5 — 20 мас.%.

После пересадки каллусных культур на указанные среды их культивируют, например, в темноте при +27 С в течение I месяца. По истечении этого срока каллусные культуры со всех вариантов сред пересаживают на среду для органогенеза, например, Блейдза. содержащую фитогормональные добавки ауксинового и кинетивного рядов (например, индолил-3-уксусную кислоту и кинетин), и культивируют их на свету, например, при освещенности. 3000 лк с фотопериодом день/ночь 16/8 ч при +27ОС с целью регенерации растений. Растения с хорошо развитыми побегами и корнями переносят в сосуды с почвой и выращивают до получения семенного потомства; семенное потомство объединяют в группы в зависимости от варианта среды культивирования каллусных культур и выращивают, сравнивая среднюю высоту растений в группе с высотой группы растений исходного донорного сорта.

Способ изменения высоты растений пшеницы реализовали следующим обра- зом.

Пример 1. От донорных растений пшеницы сортов Ершовская 32 (разновидность эритроспермум), Саратовская 46 (разновидность альбидум) и Саратовская 55 (разновидность альбидум) изолировали 14дневные зародыши, которые, предварительно простерилизовав 3%-ным раствором хлорамина, высаживали на стерильную каллусогенную среду Линсмайера-Скуга, содержащую 2,0 мл/л 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты, и культивировали в темноте при

+27 С в течение 1 месяца. Далее культивировали на средах с ПЭГ 6000 по схеме при1738171 веденной ранее. По истечении месячного срока каллусные культуры пересаживали на среду Блейдза, содержащую 0,2 мг/л индолил-3-уксусной кислоты и 0,2 мг/л кинетина, и культивировали их на свету при 3000 лк с 5 фотопериодом день/ночь 16/8 ч при +27ОС с целью регенерации растений, Растения с хорошо развитыми побегами и корнями переносили в сосуды с почвой и выращивали до получения семенного потомства; семен- 10 ное потомство объединяли в группу в зависимости от использования концентрации полиэтиленгликоля 6000 в среде культивирования, выращивали и определяли высоту растений в каждой группе и аналогичный 15 показатель группы растений исходного донорного сорта. Кроме того, устанавливали соответствие ботанической разновидности растений потомств регенерантов таковой исходного донорного сорта. 20

По экспериментальным данным, обработанным с применением методов биологической статистики, были построены для трех сортов пшеницы графики зависимости высоты растений от концентрации ПЭГ 6000 в 25 среде, и с учетом средних арифметических и ошибок средних были построены "коридоры достоверности", как для высоты растений исходных донорных сортов, так и для потомств регенерантов (фиг. 1), Добавление 30 в каллусогенную среду ПЭГ 6000 в низких концентрациях до 4,5 мас. 7ь достоверно не снижало и не стабилизировало высоту растений по .сравнению с высотой растений исходного донорного сорта. Концентрация 35

ПЭГа в каллусогенной среде в диапазоне 5 — 14 мас.ф стабилизировала высоту растений на уровне исходного донорного сорта.

Содержание ПЭГа в среде в концентрации

14,5 мас. достоверно снижало высоту рас- 40 тений потомств регенерантов по сравнению с исходным донорным сортом для всех сортов пшеницы. В то же время изменения концентрации ПЭГа 6000 в среде в пределах 7,5 — 20 мас. приводило к достоверно- 45 му снижению высоты растений по сравнению с измененными растениями, полученными после культивирования каллусных культур на каллусогенной среде.

При этом во всех случаях ботаническая pasновидность растений пшеницы потомств 50 регенерантов соответствовала ботанической разновидности растений исходного донорного сорта.

Пример 2. В таблице приведены данные по высоте и ботанической разновид- 55 ности растений пшеницы исходного донорного сорта Ершовская 32 и второго, "третьего и четвертого поколения потомств регенерантов, полученных из каллусных культур, прошедших культивирование на каллусогенных средах с полиэтиленгликолем 6000 и на каллусогенной среде без добавления ПЭГа.

Растения третьего и.четвертого поколений, ведущие свое происхождение от каллусных культур, выращенных на среде с концентрацией ПЭГа 20 мас.ф, отличались по высоте от растений исходного донорного сорта. не различаясь при этом по ботанической разновидности. В случае выращивания каллусных культур на средах, содержащих

ПЭ Г 6000 в концентрациях 5 и 10 мас.$, различий по высоте растений с исходным донорным сортом обнаружено не было во всех поколениях потомств регенерантов; ботаническая разновидность также не изменялась, Использование предлагаемого способа, направленного на изменения высоты растений пшеницы и ее стабилизации, обеспечивает по сравнению с известными способами следующие технико-экономические преимущества:

Манипулирование составом питательных сред введением разных концентраций полиэтиленгликоля 6000 позволяет направленно получать наследственные формы пшеницы, отличающиеся по высоте от исходного донорного образца, что значительно сокращает время генетико-селекционных работ по созданию аналогов сортов по высоте;

Кроме того, предлагаемый способ не только позволяет изменять, но и стабилизировать высоту растений пшеницы уже в ранних поколениях.

Формула. изобретения

1. Способ изменения высоты растений пшеницы, предусматривающий культивирование изолированных тканей растений-доноров, на каллусогенной среде в присутствии фитогормонов и последующее получение растений путем регенерации, о тл и ч а ю щи йс я тем,что, сцельюнаправленного изменения высоты получаемых растений по сравнению с высотой растений-доноров или ее стабилизации, в качестве фитогормона дополнительно используют полиэтиленгликоль 6000 в концентрации 5 — 20 мас. .

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что,. с целью уменьшения высоты получаемых растений, полиэтиленгликоль 6000 используют в концентрации 14,5-20 мас. .

3. Способпо п.1,отличающийся тем, что, с целью уменьшения высоты растений, измененных ранее по высоте в сторону увеличения, полиэтиленгликоль 6000 используют в концентрации 7,5- 20 мас.g.

1738-171 учаемых растений, полиэтиленгликоль 6000 используют в концентрации 5 — 14 мас.; .

4. Способ по и. 1, отличающийся тем, что, с целью стабилизации высоты полГруппа растений

Разновидность

Высота, см

II поколение, 1987 г.

Ш поколение, 1988 г.

IV поколение, 1989 r.

41,0+0,53

41,7+0,96

Эритроспермум

58,2+1,33

То же

48,1+

0,52

40,5+

0.46

59,9+

1,97

51,0+

0,60

1-2

1-3

1-4

1-5.9,6

5,6

1,2

1,5„

5,3

0,7

3,5*

0,7

* различия достоверны g << на уровне 0,95

Ы

ПЗГ IИС%

Составитель В.Демкин

Техред M.Моргентал

Корректор Н.Король

Редактор В,Бугренкова

Заказ 1944 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101

Исходногодоно-: ного сорта Ершовская 32

Потомств регенерантов после культивирования каллусных культур на средах: каллусогенной каллусогенной +

5 мас. 7» ПЭГа каллусогенной +

10 мас.$ ПЭГа каллусогенной +

: 20 мас. ПЭГа

Примечание:

Критерий достоверности

48,0+

0,61

40,7+

1,32

40.1+

0,35

34,9+

0,87