Способ получения семян самонесовместимых форм табака душистого

 

Использование: биотехнология,селекция , цветоводство. Сущность изобретения: семена самонесовместимых форм табака душистого получают путем опыления материнских растений пыльцесмесью, состоящей из облученной большими дозами гамма-радиации совместимой пыльцы с необлученной самонесовместимой пыльцой . 1 табл. ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

est)s А 01 Н 1/06, 1/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

ОО

О

М ъ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4902030/13 (22) 11.01.91 (46) 23.01,93, Бюл. ¹ 3 (71) Киевский медицинский институт им. акад, А.А,Богомольца (72) С,B.Андрейченко (56) Nettancourt D. de Incompatibility in

angiosperms.— Berlin, Heidelberg, N.Y.;

Springer, 1977, р. 105 — 108.

Linskens Н.F. et, al. Uberwindung der

Selbstinkompatibilitat durch Rontgenbestrahlung des Griffeis l/Naturwissensch.—

1960, ч. 46, и. 8, р. 547.

Pandey К.К, Mentor pollen: possible role

of УУа! held growth promoting substances in

overcoming intra and interspecific

incompatibility I/Genetica. 1977, ч. 47, и, 3, р, 219 — 229.

Изобретение относится к биологии, а именно к прикладной генетике, и может быть использовано в сельском хозяйстве, в плодоводстве и цветоводстве для получения инбредного потомства от самонеопыляющихся растений.

Отсутствие у некоторых видов плодовых и цветочных культур способности к самоопылению усложняет стоящую перед селекционерами задачу широкого культивирования этих культур в отдаленных районах в связи с невозможностью получения семенного потомства.

В связи с этим важное значение приобретает разработка способов проведения жесткого инбридинга, поскольку известные способы, широко используемые в настоящее время, не дают достаточного выхода жизнеспособных материнских семян у целого ряда плодовых и цветочных культур. Со„„ЯЦ „„1789142 А1 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕМЯН САМОНЕСОВМЕСТИМ6!Х ФОРМ ТАБАКА4УШИСТОГО (57) Использование: биотехнология,селекция, цветоводство. Сущность изобретения: семена самонесовместимых форм табака душистого получают путем опыления материнских растений пыльцесмесью, состоящей из облученной большими дозами гамма-радиации совместимой пыльцы с необлученной самонесовместимой пыльцой. 1 табл. здание новых способов жесткого инбридинга позволит селекционно-генетическим станциям снабжать в достаточном количестве семенами требуемых культур предприятия агропромышленного комплекса.

Известен способ, согласно которому преодоление самонесовместимости у цветковых растений, а именно табака (Nicotiana

alata) и помидора (Lycopersicum peruvianum) производят путем хронического облучения целых растений низкими дозами гамма-радиации на протяжении всего периода цветения, Это обеспечивает значительное увеличение плодообразования, а также появление семян у полностью самонесовместимых растений, семяобразование путем самоопыления неспособных, Однако способ является достаточно сложным и трудоемким, требует наличия специального облучателя типа "гамма-по1789142 ле", постоянной длительной эксплуатации оборудования и технического персонала, Известен также способ, согласно которому преодоление самонесовместимости у цветковых растений, например петунии (Petunia hybrida), производят путем облучения пестиков рентгеновскими лучами в дозе

2000 P перед опылением, Это обеспечивает семяобразование у половины из обработанных радиацией цветков. Эффект является "0 кратковременным и почти исчезает при проведении самоопыления спустя 24 ч после облучения, К недостаткам метода относится его трудоемкость и техническая сложность, что обусловлено необходимостью создания направленного потока ионизирующей радиации в определенные, далеко друг от друга отстоящие точки растения, а также транспортировкой целых растений на далекие расстояния к облучателю, которая чревата потерей экспериментального материала.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ преодоления самонесовместимости у цветковых растений, согласно которому преодоление самонесовместимости, например, у такого растения, как табак душистый, характеризуется длиннопестичностью и гаметофитным контролем за несовместимостью в пестике, проводится пыльцесмесью из двух компонентов s сeоoоoтTнHоolшuеeнHи и 11:1.

Совместимый компонент берется с растений данного вида, способных свободно скрещиваться с исследуемым клоном, а в качестве второго компонента используется самонесовместимая пыльца, Первый компонент пыльцесмеси обрабатывают гамма-радиацией Со с мощностью дозы 0,06 Гр/с в дозе i 000 Гр, Получаемые семена диплоидные и имеют материнское, а не гибридное происхождение.

Однако такой способ позволяет получать только 5% жизнеспособных семян в плодах по сравнению с тем количеством, которое получается при совместных опылениях.

Целью изобретения является получение с помощью облученной пыльцы семян самонесовместимого табака душистого с увеличенным выходом; повышение выхода жизнеспособных семян материнского происхо>кдения.

Указанная цель достигается тем, что облучение совместимого компонента для пыльцесмеси производится дозой 25003500 Гр в течение 3,5-4,9 ч при мощности дозы 0,2 Гр/с, Способ осуществляется следующим образом. Для сбора пыльцы табака душистого срезают бутонизированные цветки непосредственно перед их раскрытием, Еще за15

50 крытые пыльники помещают на 30 ч в чашки

Петри в условиях комнатной температуры и нормального давления, Из растрескавшихся пыльников вытрушивают пыльцу путем быстрого ручного перемещения чашки Петри в разные стороны, Собранную пыльцу хранят при — 20 С в стеклянных плотно закрытых бюксах, Для использования пыльцы ее перед началом эксперимента выдерживают в течение 1 ч при комнатной температуре и 80%-ной влажности воздуха.

Облучение проводят гамма-радиацией в стеклянных бюксах в дозе 2500-3500 Гр в течение 3,5 — 4,9 ч при мощности дозы 0,2

Гр/с, Облученную пыльцу смешивают в соотношении 1:1 со свежесобранной пыльцой самонесовместимых растений и сразу опыляют пестики самонесовместимых растений приготовленной смесью. Облученную пыльцу собирают с растений, перекрестно совместимых с растениями из самонесовместимого клона, В таблице представлены результаты опылений пыльцесмесями из самонесовместимой и облученной разными дозами гамма-радиации совместимой пыльцы табака душистого.

Пример 1, Для сбора пыльцы табака душистого срезают бутонизированные цветки перед самым раскрытием. Пыльники помещают на сутки в чашки Петри при комнатной температуре на 30 ч после того, как их доставали из цветков. Вытрушивание пыльцы из растрескавшихся пыльников проводят вручную путем резких перемещений чашек Петри. Собранную пыльцу помещают в стеклянные бюксы и облучают гамма-радиацией Со с мощностью дозы

0,2 Гр/с в дозе 1000 Гр в течение 1,4 ч.

Облученную пыльцу смешивают с аналогично собранной пыльцой самонесовместимых растений в соотношении 1:1, Затем проводят опыление пестиков самонесовместимых растений полученной смесью. Всхожесть собранных семян определяют путем их проращивания в чашках Петри на влажной фильтровальной бумаге при 26 С, Результаты опыления показали, что плоды образуются в 97% случаев после проведения опылений пыльцесмесями, При этом количество плодов с семенами составляет

97% от их общего числа, а в остальных плодах семян не обнаружено. Среднее количество семян в плоде 42 ч 12. Всхожесть семян 70%. Отмечено большое количество разрушенных и пустых семян, а также семян с деградировавшим зародышем и эндоспермом. В одном опылении удалось получить в среднем 28 жизнеспособных семян.

1789142

Пример 2. Пыльцу табака душистого собирают из пыльников по методике примера 1. Облучение совместимого компонента для пыльцесмеси проводят гамма-радиацией Со в дозе 2000 Гр в течение 2,8 ч при мощности дозы 0,2 Гр/с, После этого проводят опыление самонесовместимого табака душистого смесью из облученной совместимой и собственной самонесовместимой пыльцы в соотношении 1:1, Всхожесть собранных семян определяют по методике примера 1.

Результаты опыления показали, что образование плодов происходит в 93, случаев. При этом в 85 случаев образуются семенные плоды, тогда как в остальных плодах семян не обнаружено. Количество семян в плодах не превышает 65 и в среднем составляет 55 семян на плод. В плодах отмечено наличие пустых семян без зародыша, а также разрушенных семян. На одно опыление получено в среднем 40 жизнеспособных семян, Пример 3. Пыльцу табака душистого собирают из пыльников по методике примера 1. Облучение совместимого компонента для пыльцесмеси проводят дозой 2500 Гр в течение 3,5 ч при мощности дозы 0,2 Гр/с.

После этого проводят опыление пестиков растений самонесовместимого клона табака душистого пыльцесмесью из облученной совместимой и самонесовместимой пыльцы в соотношении 1:1. Всхожесть семян определяют проращиванием в термостате по примеру 1, Отмечено появление плодов в 97/ случаев от всех опылений. Количество плодов с семенами 95 . Остальные характеризуются полным отсутствием семян или их остатками. Количество семян в плодах в среднем

105+14, Семена характеризуются высокой прорастающей способностью. Отмечено уменьшение в плодах пустых и разрушенных семян по сравнению с использованием дозы 2000 Гр, В результате всхожесть семян достигает83/. В одном опылении получено в среднем 85 жизнеспособных семян, Пример 4, Пыльцу собирают из пыльников табака душистого по методике примера 1. Совместимую пыльцу, собранную с перекрестно совместимых с опыляемым клоном растений, облучают дозой 3000 Гр в течение 4,2 ч при мощности дозы 0,2 Гр/с.

После облучения смешивают облученный компонент с самонесовместимой пыльцой в соотношении 1:1 и полученной смесью опыляют самонесовместимые растения. После сбора семян определяют их всхожесть путем .проращивания при 26 С на влажной фильтровальной бумаге в чашках Петри в

55 термостате. Отмечено появление плодов для всех опылений. Количество семенных плодов 96 от всего количества. Среднее количество семян в плодах 142 + 17. Всхожесть семян 91,. Получено в одном опылении 129 + 15 жизнеспособных семян.

Пример 5. Сбор пыльцы осуществляют по методике примера 1. Совместимую пыльцу облучают в дозе 3500 Гр в течение 4 9 ч при мощности дозы гамма-радиации Сс бо

0,2 Гр/с. После облучения смешивают облученный компонент с самонесовместимой пыльцой в соотношении 1:1 и полученной смесью опыляют самонесовместимые растения. Всхожесть семян определяют по методике примера 1.

Отмечено некоторое уменьшение количества образовавшихся плодов в опылениях, причем количество плодов с семенами сократилось до 93 . Количество семян в плоде 126 +. 9. В то же время всхожесть семян остается на уровне 88, что указывает на низкое содержание в плодах неполноценных семян, Получено до 120 жизнеспособных семян на одно опыление, каждое из которых в дальнейшем способно было развиться в полноценное растение.

Пример 6. Для сбора пыльцы табака душистого срезают бутонизированные цветки перед самым раскрытием. Пыльники помещают на сутки в чашки Петри при комнатной температуре на 30 ч, после того как их достают из цветков. Вытрушивание пыльцы из растрескавшихся пыльников проводят вручную путем резких перемещений чашек Петри. Собранную пыльцу помещают в стеклянные бюксы и облучают гамма-радиацией Со с мощностью дозы 0,2 Гр/с в дозе 4000 Гр в течение 5,5 ч, Облученную пыльцу смешивают с аналогично собранной пыльцой самонесовместимых растений в соотношении 1;1. Затем проводят опыление пестиков самонесовместимых растений полученной смесью. Всхожесть семян проверяют путем их проращивания B чашках

Петри на влажной фильтровальной бумаге при 26 С, Результаты опыления показали, что плоды образуются в 62/ случаев после проведения опылений пыльцесмесями.

Количество плодов с семенами 637, в остальных плодах семян не обнаружено. Среднее количество семян в плоде 33 + 7.

Всхожесть семян 247. Отмечено большое количество пустых семян. В результате получено до 6 полноценных семян на одно опыление.

Пример 7. Сбор пыльцы осуществляют по методике примера 1, Совместимую пыль1789142 цу облучают в дозе 5000 Гр при мощности

0,2 Гр/с в течение 6,2 ч. Совместимый компонент после облучения смешивают с самонесовместимой пыльцой и полученной смесью опыляют пестики самонесовместимых растений, Всхожесть семян определяют по методике примера 1. Отмечено резкое уменьшение плодообразования (до 16 ), причем все плоды характеризуются отсутствием в них семян.

Формула изобретения

Способ получения семян самонесовместимых форм табака душистого, включающий сбор совместимой пыльцы с пыльников, ее высушивание, облучение гамма-радиацией, смешивание в соотношении

Результаты опылений пыльцесмесями из самонесовместимой и облученной разными дозами гамма-радиации совместимой пыльцы табака душистого

Количество образовавшихся плодов (/О от общего числа опылений

Доза, Гр

Количество плодов с семенами (7, от общего числа плодов) Среднее количество семян в плоде, шт

Среднее количество жизнеспособных семян, получаемых в 1 опылении

Всхожесть семян, /

42 +12

55+ 9

105+ 14

142 +. 17

126 9

33+ 7

78

83

91

88

97

92

97

96

94

63

97

93

97

98

62

28 8

40ч 6

85 + 11

129 + 15

109 + 8

5":1

1000

Изобретение повышает выход жизнеспособных семян материнского происхождения в 4 — 5 раз, поскольку полученные экспериментальным путем дозы облучения совместимого компонента в интервале

2500-3500 Гр при мощности дозы 0,2 Гр/с в течение 3,5 — 4,9 ч приводят к угнетению проявляемого его пыльцевыми трубками стерилизующего действия на семяпочки, что дает возможность самонесовместимому компоненту пыльцесмеси беспрепятственно производить оплодотворение; уменьшает затраты на облучение гаммарадиацией за счет сокращения времени работы облучателя и, как следствие, сокращения времени работы обслуживающего персонала; уменьшение времени эксплуатации оборудования облучателя и подсобных помещений, т.е. снижение амортизационных расходов, 5 Предлагаемый способ позволяет добиться почти 100 > -ного облучения плодов в опылениях; уменьшить количество бессемянных партенокарпических плодов; увеличить количество нормальных семян при

10 одновременном уменьшении общего числа пустых и разрушенных семян; повысить общую всхожесть семян за счет уменьшения количества семян с деградировавшим зародышем или недоразвитым эндоспермом;

15 получить большее количество полноценных семян, способных развиться в нормальные растения, Предлагаемый способ воспроизводим, не требует от селекционеров специального

20 обучения, может использоваться в теплицах и в открытом грунте.

Проведение способа за пределами указанных параметров резко снижает эффективностьь оп ылений п ыл ьцесмесью.

25 Стоимость полученных предлагаемым способом семян понижается в три — пять раз по сравнению с прототипом, 30 1:1 с самонесовместимой пыльцой и опыление пыльцесмесью, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода >кизнеспособных семян материнского происхождения, облучение гамма-радиацией

35 проводят в дозе 2500-3500 Гр при мощности дозы 0,2 Гр/с в течение 3,5 — 4,9 ч.