Способ бабенко в. и. отбора раннеспелых линий кукурузы

(5 А 01ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) ИЯ щ. ,:,гг г. БР С 1 П И САН И Е МУ СВ ЛЪСТВУ ВТО 2(57) Использование: сельское хозяйство, селекции кукУЯруэы, Сущность изобретейия; определяют активнбсть ИУК-оксидазы в ический листьях проростков. Определение биохимйческого показателя проводятв 12-14-суВареник точных проростках. Перед определениемпроростки и редварительйо"выдерживают 2-е сутокпри 14 - 15 С и круглосуточном освещении. Отбирают линии с такой же, как РА РАН- у линий с известной-раннесйелгостью,"илиболее высокой активностью ИУК-оксидазы.3 табл,(21, 4833334 (22 03,05.90 (4 07.02.93 (71 Всесою ин титут (72 В.И,Баб (5 ,Авторск. Бюл. М 5зный селекционно-гене енко, С,Н,Бойко и Б.Ф ое свидетельство СССРИзобретение относится к области сель-ского хозяйства, в частности к селекции кукурузы,Кукуруза - важнейшая продовольственно.фуражная культура. Зерно этой культурыиспользуется в качестве пищи для человека,а т кже для корма домашнихживотных. Кроме того, вегетативные органы кукурузы испо ьзуют как зеленый корм и служатот ичным сырьем для приготовления силоса.,По данным международного селекционного центра СИММИТ (Мексика), в 1985 -19 уб гг под кукурузой е мире было занятосвЫше 140 млн,га, причем 60 б этой площадиприходилось на развивающиеся страныу, Одним из преимуществ этой культурыявляется высокая.ее урожайность. Так,средний урожай зерна в 1986 г. составил вГреции 97 ц/га, США - 66 ц/га, Франции -62 ц/га, Венгрии - 60 ц/га, Канаде - 59 ц/га.В осточной Европе (включая СССР) урожайность кукурузы составляла 42 ц/га, вСССР - 33 ц/га,М 1692404, кл, А 01 Н 1/04, 1989,5, СПОСОБ БАБЕНКО В,И, ОТБОН СПЕЛЫХ ЛИНИЙ КУКУРУЗЫ В СССР посевы кукурузы, включая зерновую, силосную ина зеленый корм, составляют свыше 20 млн. га, Возделываютеейа Украине, в Молдавии, на Северном Кавка- Б эе, в Поволжье, Сибири, Цегнтральйо-черноземных областях, на Урале, Дальнем Востоке, а также в Закавказье, Средней Азии, Казахстане, Белоруссии, Прибалтике, Под зерновой кукурузой в СССР занято свыше 4.млн.га,Одним иэ важных биологических признаков к кукурузы является длина вететаци-. онного периода. Степень скороспелости - позднеспелости гибридов и родительских линий в значительной мере обусловливает уровень их йродуктивйогсти. Как правило, по сравнению с позднеспелыми скороспелые гибриды и родительские линии менее урожайные, Кроме того, от длины вегетационного перйода зависит ареал этой культуры, северная граница ее культивирования, Сравнительно низкая сумма эффективных температур в высокоширотных регионах: не позволяет выращивать в них позднеспелые гйбриды. Их можно культивировать1792594 10 20 25 30 35 40 45 3лишь в регионах с продолжительным безморозйым периодом, высокой суммой эффективных температур, мягким климатом.Выращивание позднеспелых гибридов с продолжительным вегетационным периодом нецелесообразно еще и потому, что поздно созревающее зерно необходимо сушить в сушилках, что само по себе противоречит идее применения энергосберегающих технологий в растениеводстве.Придавая важное значение длине вегетационного периода у гибридов кукурузы, исследователи научно обоснованно выделили следующие группы их спелости: 1- очень ранние (70-80 дней, 100-199 единиц по. "5 ФАО), 2 - ранние (81-90 дней, 200-299 единиц), 3 - среднераннеспелые (91-100 дней, 300-399 единиц), 4 - среднеспелые(101-110 дней, 400-499 единиц), 5 - среднепоздние (111-120 дней, 500-599 единиц), 6 - позднеспелые (121-130 дней, 600-699 единиц), 7 - очень позднеспелые (131 - 140 дней, 700- 799, 800-899, 900-999 единиц).Советская селекция кукурузы ныне имеет успехи, которые; к сожалению, имеют эпизодический характер. По этой причине средняя урожайность этой культуры в СССР заметно нйже, чем в ряде зарубежных стран. ОбьяСнить это можно не только более суровыми климатическими условиями в нашей стране; но и определенным отставанием отечественной селекции,Для того, чтобы преодолеть это отставание и заполучить перспективный селекционный материал, СССР в 70-е годы закупил значйтельное количество гибридов в Югославйи, Румыний, Болгарии. Указаннйе страны располагали очень продуктйвными линиями, отселектированными в США,Франции, Мексике и других странах.Приобретение зарубежных гибридов и родительских линий стоило нам немало валютных затрат, однако зкономическая эффективность закупки сортимента кукурузы за границей оказалась невысокой по той причине, что подавляющее большинство закупленного материала было слишком поздэкономически мало выгоден, так как его осуществление предусматривает цикл дорогостоящих полевых работ, как то вспашку, удобрение растения, культивацию посева, защиту растений от болезней и вредителей, уборку урожая, сушку зерна, К тому же принимая во внимание вариабельность погодных условий в разные годы, нет оснований надеяться на то, что можно получить надежные результаты по данным однолетнего опыта. Немаловажно также то, что осуществление этого способа связано с большой затратой времени (свыше 6 мес,),Громоздкость традиционного способа определения длины вегетационного периода, его дороговизна, временная неоперативность вынудили нас к поиску новых путей в решении проблемы определения раннеспелости-позднеспелости кукурузы, который завершился разработкой экспрессного способа. Основу. разработанного нами способа составляет определение активности ИУК-оксидазы-фермента, регулирующего содержание, а следовательно, спектр физиологического воздействия на гормон роста индолилуксную кислоту (ИУК): При этом мы исходим из той принципиальной позиции, что различия в интенсивности ростовых процессов между раннеспелыми и позднеспелыми линиями кукурузы наиболее заметно проявляются в случае выращивания опытных проростков в неблагоприятных условиях (пониженная температура, круглосуточное освещение),П р и м е р. Семена линий кукурузы, относящихся к разным группам спелости, проращивания в течение 6, 8, 10. 12, 14, 16 суток в песчаной культуре при 20 - 22 С, 16- часовой длине дня в контролируемых условиях камеры искусственного климата.Полученные разновозрастные проростки на протяжении двух суток выдерживали в неблагоприятных для роста кукурузы условиях - при 14 - 15 С и круглосуточном освещении. Минеральное питание опытных растений осуществляли путем их полива вдвое разбавленным раствором АрнонаХогленда 50 55 неспелым, а потому малопригодным или совсем непригодным для выращивания в нашей стране. Такого просчета в государственном масштабе можно было избежать, если бы мы располагали эффективными методами, особенно лабораторными и быстрыми, определения скороспелости-позйеспелости гибридов и линий кукурузы.Применяющийся и поныне в полевых условиях традиционный способ определения продолжительности вегетационного периода сельскохозяйственных культур Ферментную вытяжку с ИУК-.оксидазной активностью получают по методу Гамбурга из навески свежей ткани надземной части проростков 1 г, которую растирают в охлажденной ступке с 10 мл 0,02 М фосфатного буфера рН 6,1. После 30-минутной экспозиции в холодильнике гомо генат центрифугируют при 8 тыс оборотов/мин в течение 10 мин, Для отделения ферментной вытяжки от ингибиторов зндогенного происхождения используют гель.-фильтрацию на колонке с сефадексом 6 - 25 (из Швеции),Первые 2,5 мл элюата отбрасывают, следующие 6 мл собирают для определения ИУК- оксидазной активности.С этой целью готовят реакционную смесь (1 мл раствора 2,4-дихлорфенола, 1 мп раствора МпО 2, 2 мл раствора ИУК, 4 мл 0,02 М фосфатного буфера рН 6,1 и 2 мл ферментной вытяжки), прокачивают ее на лабораторной качалке в темноте при 260 С. далее отсюда через 10, 20, 30; 40 и 60 мин отбирают по 1 мл реакционной среды и переносят в пробирку с 2 мл реактива Сальковск го, Окраска здесь развивается в теченйе 1 4, перед началом колориметрирования пробирки центрифугируют при 1000 оборотов/мин в течение 5 мин.Колориметрирование проводятна фото олориметре при зеленом светофильтре (максимум пропускания при 490 ммк). По полученным отсчетам строят кривую динамии разрушения ИУК. Для расчета активности ферм ентати аной активности используют весь прямолинейный участок полученной кривой, т,е. тот отрезок времени, в течение которого разрушение происходит с постоянной скоростью, Расчет активности проводят по соответствующей фамуле,Проведенные исследования привели к принципиальной важности выводу, суть которого состоит в том, чтоуровень активности ИУК-оксидазы у молодых растений кукурузы коррелирует с интенсивностью рост вых процессов и в конечном итоге позволя т судить о принадлежности линий к той ил иной группе спелости (табл.1),Установлено, что у 8-суточных проростко после 2-х суток в неблагоприятных для ро та условиях не обнаруживалась диффере циация по признаку скороспелости-поэдн спелости. В этом., случае активность фе мента не могла служить признаком, поза ляющим отличить рэннеспелые линии от ср днепоэднеспелых,Аналогичную ситуацию наблюдали при ан лизе 16-суточных опытных растений, хотя ельзя не отметить того, что позднеспелые линии Од 306, э особенно Ю 64, достоверно отличались от раннеспелых линий. Во всяком случае более, чем тенденции различия линий по скороспелости и среднепоэднеспелости у 16-суточных растений говорить не приходится,10-суточные проростки раннеспелых лийий достоверно отличались от среднепозднспелых линий, Однако различий между срдднеспелыми и позднеспелыми линиями в энгом случае обнаружить не удалось, У 12- суточных проростков наблюдали аналогич 1 ну ситуацию с той разницей, что междусреднеспелыми и позднеспелыми линиями проявлялась тенденция различия в величине активности ИУК-оксидэзы.Наиболее надежные результаты получены при выращивании растений кукурузы в течение 14 суток и последующем выдерживании их 2 суток в неблагоприятных для роста условйях, когда линии разных групп спелости четко различались между собой, Особенно важным представляется то, что наблюдались достоверные различия между позднеспелыми и в разной степени средне 10 спелыми линиями, Оказалось, что при 10-суточном выра 15 щивании опытных растений и последующем выдерживании ихпри 14 - 15 С и непрерывном освещении можно фиксировать досто:верные различия в ферментативной активности лишь между раннеспелыми и 20 позднеспелыми линиями (табл,2), Надежно отделить раннеспелые линии от среднеспелых, а тем более позднеспелых, оказалось возможным в результате анализа 12-суточных растений, Не менее надежные данные оксидазы и 14-суточных растений исспедуемых лин, Подытоживая итоги исследований, которым подвергались две серии линий из 30 разных регионов кукурузосеяния, следует констатироватьто обстоятельство, что для определения принадлежности исследуемых линий к той. ипи иной группе спелости анализу целесообразно подвергать 12-14-суточные растений после их пребывания в течение 2 суток при 14 - 15 С и круглосуточном освещении. При этом в каждом опыте 35 должна фигурировать пиния с достоверно известной скороспелостью (контроль) 40 Сравнение исследуемых линий с контролем, выращенными в строго аналогичных условиях, позвОляет дифференцировать исследуемые линии по длине их вегетационногопериода. 45 Как показали наши опыты, выявление различий в активности ИУК-оксидазы, коррелирующих с длиной вегетационного периода линий; невозможно в оптимальных или близких к ним условиях выращивания рас 50 тений. Это положение подтверждается результатами проведенного опыта, которые показали, что при условии выращивания кукурузы нэ 8-часовом фотопериоде и пони 55 женной, тормозящей рост температуре 14-15 С различия между линиями разной степени спелости не проявлялись (табл,3). Характерно то, что различия в ферментативной активности отсутствовали как в 10-суточньгх, так и 12 - 14-суточных проростках. 25 получены при определении активности ИУК1792594 14-суточных проростках кукурузы, которые предварительно выдерживают двое суток при 14 - 15 С и круглосуточном освещении, а в качестве биохимического показателя определяют активность ИУК-оксидазы в листьях проростков и отбирают линии с такой же, как у линий с известной раннеспелостью или более высокой активностью ИУК-оксидазы. фо рмула изобретения Способ отбора раннеспелых линий кукурузы, включающий определение в растениях биохимического показателя, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности способа и сохранения селекционного материала, определение биохимического показателя проводят в 12 Таблица 1 Степень разрушения ИУК ферментной вытяжкой с ИУК-оксидазной активностью в надземной части растений кукурузных линий с различной длиной вегетационного периода после воздействия на них непрерывного освещения при 14 - 15 С (мкг ИУК/мин 1 г сыроймассы) Активность ИУК - оксидазы воз аст астений, с тГруппа спелости Линия 10 12 Таблица 2 Степень разрушения ИУК ферментной вытяжкой с ИУК-оксидазной активностью в надземной части растений кукурузных линий с различной длиной вегетационного периода после воздействия на них непрерывного освещения при 14-15 С (мкг ИУК/мин 1 г сыроймассы) Активность ИУК - оксидазы Р И Группа спелости Линия 10 Г 2 Ранняя Ранняя Ранняя Среднеранняя Среднеспелая Среднеспелая Среднепоздняя СреднепоздняяПоздняя Поздняя ИК 22-3Од 17Од 18Од 21Од 139ИК 205 - 21Од 322В 631Од 306ЧЧ 64 Од 7ВИР 26ВИР 44НМ 404165343В 73А 635 Очень ранняяРанняяРанняяРанняяСреднеспелаяСреднеспелаяСреднеспелаяСреднепоздняяПоздняяПоздняя 0,009 0,008 0,007 0,007 0,006 0,007 0,006 0,008 0,006 0,006 НСР 0,05 = =0,002 0,009 0,009 0,008 0,004 0,004 0,005 0,004 0,005 0,004 НСРо,о 5 = =0,001 0,01150,012 0,010,0069 0,0072 0,0092 0,007 0,0072 0,0062 0,0056НСР 0,05 =0,002 0,008 0,01 0,009 0,008 0,005 0,005 0,006 0,006 0,004 0,005 НСР.,о 5= =0,001 0,009 0,009 0,008 0,009 0,005 0,006 0,005 0,006 0,003 0,003 НСР 0,05 = =0,001 0,01 0,009 0,008 0,007 0,006 0,007 0,007 0,005 0,005 0,004 НСР 0,05 = =0,00210 1792594 Составитель В, БабенкоРедактор С, КулакЬа Техред М,МоргенталКорректор Н. Бучок Тираж :Подписноерственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКЙТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 аз 463ВНИИПИ Го одственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарийа, 101 П Таблица 3 Степень разрушения ИУК ферментной вытяжкой с ИУК-оксидазной. активностью в надземной части растений кукурузных линий:с различной длиной вегетационного "пери-оДа после воздействия на них 8-часовогофотопериода при 14 - 15 ОС (мкг ИУК/мин 1 г сыр- .ноймассы),