Способ определения содержания эфирного масла в листьях растений мяты по суммарному объему секреторных желез
Владельцы патента RU 2490866:
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Главный ботанический сад им. Н.В. Цицина Российской академии наук (ГБС РАН) (RU)
Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к селекции. В способе определяют содержание эфирного масла в листьях растений мяты по суммарному объему секреторных желез. При этом количество и размеры железок на единице площади листьев растений мяты получают с использованием светового микроскопа с видеосистемой Lumenera Infinity 2 с последующей обработкой данных с помощью программы Infinity camera V:5.02. Также используют световой микроскоп с цифровой камерой и масштабной линейкой или бинокуляр с окулярным микрометром. Способ позволяет повысить скорость оценки потенциальной продуктивности селекционных образцов. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и, в частности к селекции, и касается создания экспресс-метода выделения перспективных гибридов и сортов мяты. Известен способ оценки перспективных гибридов и сортов мяты по количеству эфирного масла, выделенного из вегетативной массы листьев и соцветий растения, методом гидродистилляции (метод Клевенджера, модифицированный Лошкаревым (ГОСТ 24027.2-80)). Недостатком данного способа является длительное время экстракции водяным паром (не менее 2 часов), достаточно большое количество сухого материала (не менее 50 г) и сроки отбора анализируемого материала (вторая половина вегетационного периода - фаза бутонизации-массового цветения), поэтому дальнейшая работа с отобранным селекционным материалом возможна только на следующий вегетационный год.
Другими оценочными показателями продуктивности селекционного материала могут бы физиологические и биохимические параметры и их комплексный системный анализ - данный способ широко применяется при прогнозировании потенциальной продуктивности зерновых культур (патент RU 2439873 С2, A01G 7/00, 2009).
Продуктивность эфирного масла мяты определяется железистым аппаратом растения, главным образом численностью 10 - клеточных железок (трихом) сферической формы на поверхности листьев и соцветий.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ отбора высокопродуктивных форм мяты по количеству эфирного масла, приходящегося на I мм2 листовой поверхности (Диссертационная работа на соискание кандидата сельскохозяйственных наук Лысяковой Н.Ю., 1984). Этот способ заключается в анализе методом хромотографии суспензии из высечек листовых пластинок растений мяты на ранних сроках вегетации. Недостатком данного экспресс-метода является необходимость наличия высокоточного и дорогостоящего оборудования - газового хроматографа.
Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является создание более простого способа прогнозирования продуктивности эфирного масла межвидовых гибридов, внутривидовых клонов и сортов мяты. Поставленная задача решается путем учета количества и морфологических параметров трихом на листьях мяты, отобранных в фазу технической спелости, расчета суммарного объема железистых образований и сопоставления полученных данных с результатами районированных сортов старой селекции мяты. Необходимо наличие только светового микроскопа с видеосистемой Lumenera Infinity 2 или цифровой фотокамерой, линейки для фиксирования масштаба при фотосъемке, или бинокуляра с окулярным микрометром.
Ход работы
У отобранных к оценке растений мяты отбираются 10-30 листьев 5-7 пары 2-3 яруса главного цветоносного побега в фазу технической спелости, т.к. в данную фазу заканчивается формирование эфиромасличных желез и в них наблюдается наибольшее содержание масла.
С помощью видеосистемы или цифровой фотокамеры, присоединенной к световому микроскопу, фотографируются на увеличении ×500 по 10 участков каждого листа с верхней и нижней сторон, поскольку железки зачастую расположены с обеих сторон листа. На полученных снимках с помощью программы Infinity camera V:5.02 подсчитывают число железок в кадре, определяют площадь поверхности листа в кадре в см2, количество железок на 1 см2 верхней и нижней сторонах листа. Также измеряют их диаметр и вычисляют среднее значение диаметра железок.
Возможно проведение данных расчетов с помощью масштабной линейки, для чего ее фотографируют и учитывают, что 1 мм =100 мкм.
При отсутствии светового микроскопа аналогичные замеры можно проводить с помощью бинокуляра. Учет количества железок в поле зрения, их диаметра и площади поля зрения проводят, используя окулярный микрометр.
Используя полученные данные, вычисляют суммарный объем железок на 1000 см2 площади листьев по формулам:
V1000=Vверх+Vниз
Vверх или низ=4/3πR3×n×1000, где
V1000 - суммарный объем железок на 1000 см2 площади листьев, см3;
Vверх - объем железок на верхней стороне, см3;
Vних - объем железок на нижней стороне, см3;
πR=3,14;
R - радиус железок, см;
n - число железок на 1 см2 поверхности листа, шт.
Для отбора перспективных селекционных образцов гибридов и сортов мяты рассчитанные суммарные объемы их железок на листьях растений сравнивают с аналогичными данными районированных сортов мяты или растениями старой селекции. В ходе разработки данного экспресс-метода получена положительная корреляция между суммарным объемом железок на 1000 см2 площади листьев и сбором эфирного масла с целого растения, что позволяет рассматривать данный признак в качестве показателя продуктивности эфирного масла растений мяты.
Пример 1. Расчет V1000 для сортов мяты старой селекции, районированных для Украины и южных регионов России, выращенных на экспериментальном участке лаборатории в Главном ботаническом саду РАН. На отобранных 30 листьях 5-7 пары 2-3 яруса главного цветоносного побега в фазу технической спелости каждого сорта подсчитаны количество секреторных железок, их диаметр и V1000 (табл.1).
| Табл.1. | |||||
| Суммарный объем желез (V1000) сортов мяты старой селекции, см3. | |||||
| сорт | кол-во желез на 1 см2 площади листа, шт. | диаметр желез, мкм | V1000.см3 | ||
| верхняя сторона листа | нижняя сторона листа | верхняя сторона листа | нижняя сторона листа | ||
| Краснодарская 2 | 334 | 1080 | 88,58 | 88,39 | 0,509 |
| Кубанская 6 | 590 | 1252 | 90,61 | 85,99 | 0,646 |
| Симферопольская 200 | 210 | 850 | 106,6 | 106,2 | 0,664 |
| Москвичка | 655 | 999 | 90,44 | 87,81 | 0,605 |
| Удайчанка | 474 | 1257 | 92,21 | 95,55 | 0,766 |
| Лекарственная 4 | 551 | 895 | 93,22 | 90,94 | 0,583 |
Как видно из данных таблицы районированные сорта мяты старой селекции имеют V1000 не менее 0,5 см3 (мл). Данная величина (0,5) взята за нижний предел показателя V1000 при отборе перспективных селекционных образцов межвидовых гибридов и внутривидовых клонов растений мяты для дальнейшей селекционной работы.
Пример 2. Расчет V1000 Для межвидовых гибридов, внутривидовых клонов мяты, выращенных на экспериментальном участке лаборатории в Главном ботаническом саду РАН.
На отобранных 30 листьях 5-7 пары 2-3 яруса главного цветоносного побега в фазу технической спелости каждого селекционного образца согласно предлагаемому способу подсчитаны количество секреторных железок, их диаметр и V1000 (табл.2).
Как видно из данных таблицы опытные образцы растений мяты №1, 2, 4, 7 и 8 имеют V1000 больше 0,5 см3, поэтому они были отобраны для дальнейшей селекционной работы.
| Табл.2. | ||||||
| Суммарный объем желез (V1000) опытных образцов растений мяты, см3. | ||||||
| № | Внутривидовые клоны, межвидовые гибриды | кол-во желез на 1 см2 площади листа, шт. | диаметр желез, мкм | V1000,см3 | ||
| верхняя сторона листа | нижняя сторона листа | верхняя сторона листа | нижняя сторона листа | |||
| Внутривидовой | ||||||
| тетраплоидный клон М. | ||||||
| 1 | arvensis, | 439 | 785 | 101,75 | 93,09 | 0,573 |
| Внутривидовой клон М. | ||||||
| 2 | arvensis (NV-74) | 524 | 1373 | 87,57 | 87,79 | 0,670 |
| Внутривидовой клон М. | ||||||
| 3 | arvensis (17-Тайвань) | 411 | 983 | 87,89 | 88.68 | 0,502 |
| Внутривидовой клон М. | ||||||
| 4 | arvensis (18-Япония) | 385 | 1148 | 86,33 | 88,29 | 0,541 |
| Внутривидовой клон М. | ||||||
| 5 | arvensis (24-Сыктывкар) | 218 | 204 | 77,78 | 73,29 | 0,094 |
| Внутривидовой клон М. | ||||||
| 6 | arvensis (19-Крым) | 302 | 1008 | 86,2 | 88,06 | 0,460 |
| 7 | Межвидовой гибрид М. piperita и М. crispa | 539 | 1320 | 85,83 | 85,73 | 0,611 |
| 8 | Внутривидовой клон М. crispa (Крым) | 550 | 1741 | 81,77 | 86,44 | 0,745 |
Таким образом, предлагаемый нами способ определения содержания эфирного масла в листьях растений мяты по суммарному объему секреторных желез отличается простотой и позволяет быстро оценить потенциальную продуктивность селекционных образцов и выбрать перспективные гибриды и клоны растения, дальнейшая селекционная работа с которыми будет экономически оправданна. Источники информации
1. ГОСТ 24027.2-80. Сырье лекарственное растительное. Методы определения влажности, содержания золы, экстрактивных и дубильных веществ, эфирного масла.
2. Лысякова Н.Ю. Некоторые морфо-физиологические особенности межвидовых гибридов мяты, определяющие уровень накопления эфирного масла / Диссертационная работа на соискание кандидата сельско-хозяйственных наук. Симферополь, 1984.
1. Способ определения содержания эфирного масла в листьях растений мяты по суммарному объему секреторных желез, отличающийся тем, что количество и размеры железок на единице площади листьев растений мяты получены с использованием светового микроскопа с видеосистемой Lumenera Infinity 2 с последующей обработкой данных с помощью программы Infinity camera V:5.02.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют световой микроскоп с цифровой камерой и масштабной линейкой.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют бинокуляр с окулярным микрометром.
