Способ гибридизации сои

Способ гибридизации сои

Реферат

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к селекции растений, а именно к получению гибридных семян сои при искусственной гибридизации.

В селекции сои искусственная гибридизация является главным способом получения исходного материала. Проведение скрещиваний у сои связано с рядом трудностей, к которым относятся малые размеры цветка, находящегося в III фазе органогенеза (бутона), необходимость использования оптических средств, высокая травмируемость цветка при вскрытии и подверженность его к негативному воздействию внешних факторов среды. Основной путь повышения эффективности процесса получения гибридных семян - снижение травмируемости цветков за счет оптимизации процесса вскрытия бутона и создание благоприятного микроклимата в опыленном бутоне посредством изоляции внутренних его элементов.

В селекции сои применяются способы искусственной гибридизации сои, обеспечивающие доступ гибридизатора к рыльцу пестика цветка.

Известен способ гибридизации, включающий обрывание с помощью пинцета венчика и тычинок, с последующим нанесением на рыльце пестика пыльцы отцовской формы (Соя./ Под ред. Ю.П.Мякушко и В.Ф.Баранова. - М.: Колос, 1984, с.120-121).

Однако этот способ не обеспечивает получения большого количества гибридных завязей из-за большой площади повреждения тканей цветка, в результате чего происходит усиление дыхания и снижение вязкости цитоплазмы тканей, что в свою очередь приводит к ослаблению и значительному опадению гибридных завязей. Кроме того, через поврежденные ткани возможно проникновение патогенных микроорганизмов.

Известен способ гибридизации, включающий разрез венчика через его вершину и нанесение через этот разрез на поверхность пестика отцовской пыльцы. Собственные пыльники цветка при этом способе не удаляются (Лещенко А.К. Соя. (Генетика, селекция и семеноводство). - Киев: Наукова Думка, 1967, с.91).

Недостатком метода является то, что пыльца отцовского цветка наносится в момент, когда рыльце пестика материнского цветка загнуто вниз и непосредственного контакта его с пыльцой не происходит. Только на ГУ фазе органогенеза, после частичного выпрямления пестика происходит опыление, однако в это время высока вероятность опыления собственной пыльцой. Кроме этого, для расширения щели разреза при нанесении отцовской пыльцы на поверхность пестика необходимо сдавливание цветка вдоль линии разреза, что также вызывает травмирование тканей цветка и отрицательно влияет на завязываемость гибридных семян.

Известен способ гибридизации сои, заключающийся в осуществлении вертикального разреза венчика материнского цветка через его вершину, удалении через этот разрез всех пыльников и нанесении на пестик отцовской пыльцы (Лещенко А.К. Соя. (Генетика, селекция и семеноводство). - Киев: Наукова Думка, 1987, с.91).

Однако известный способ имеет следующие недостатки. Вертикальный разрез венчика материнского цветка через его вершину сам по себе не может обеспечить удобное удаление пыльников через эту щель и доступ к пестику при нанесении на него отцовской пыльцы. Поэтому необходимо применять прием сдавливания цветка вдоль линии разреза для расширения щели. Но даже легкое сдавливание цветка вызывает травмирование тканей завязи. Поочередное удаление каждого пыльника, например, пинцетом или препаровальной иглой сверху через расширенный сдавливанием цветка разрез каждый раз увеличивает вероятность травмирования пестика, а также вероятность самоопыления за счет травмирования пыльников при их удалении, т.е. появление ложногибридных бобов. Кроме того, т.к. отцовская пыльца наносится на пестик сверху, то непосредственного контакта пыльцы с рыльцем пестика в момент ее нанесения не обеспечивается, и только по мере перехода к 4-й фазе органогенеза цветка, когда пестик частично выпрямится, его рыльце коснется отцовской пыльцы. В момент нанесения на пестик пыльцы и до ее попадания на его рыльце проходит до 24 часов. В течение этого промежутка времени происходит резкое снижение жизнеспособности пыльцы, что приводит к снижению количества завязавшихся гибридных бобов. Кроме того, известный способ недостаточно производителен, т.к. при его осуществлении каждый из 10-ти пыльников удаляется отдельным приемом - путем вытаскивания его инструментом через расширенный сдавливанием цветка вертикальный его разрез, на что затрачивается значительное количество времени.

Известен также способ получения искусственных гибридов сои, взятый нами в качестве прототипа, включающий выбор цветка на материнском растении в III фазе органогенеза (бутона), вскрытие бутона путем горизонтального надреза в средней по высоте части чашечки со стороны, противоположной длинному ее зубчику, размером около 1/3 длины окружности чашечки цветка, и удаления части цветка, расположенной выше надреза, частичную кастрацию цветка путем удаления через образовавшуюся в цветке выемку нескольких пыльников, прилегающих к пестику со стороны выемки, нанесение отцовской пыльцы непосредственно на рыльце пестика (Кочегура А.В. Клыков В.В., Зеленцов С.В. Способ гибридизации сои. Авторское свидетельство №1651803, опубл. 30.05.1991. Бюл. №20).

Недостатком способа является то, что при поперечном надрезе при вырезании части чашечки и венчика цветка с определенной частотой происходит травмирование острым пинцетом его элементов (пестика и рыльца), приводящее к отмиранию цветка, при этом возможно полное обрывание цветка. Кроме того, образовавшаяся в цветке выемка не обеспечивает изоляцию опыленного цветка от вредного воздействия факторов внешней среды, что является причиной отмирания части опыленных цветков.

Настоящим изобретением решается задача повышения эффективности способа получения искусственных гибридов сои за счет увеличения выхода гибридных бобов.

Цель изобретения - улучшение техники вскрытия бутона сои для уменьшения вероятности травмирования его элементов (пестика и рыльца), а также изоляции их от воздействия внешних факторов среды, приводящих к опадению цветка с одновременным созданием внутри опыленного цветка условий микроклимата, близких к естественным.

Технический результат достигается тем, что в известном способе гибридизации сои, включающем вскрытие бутона материнской формы растения в период III фазы органогенеза со стороны, противоположной длинному зубчику его чашечки, частичную кастрацию цветка путем удаления лепестков венчика и нескольких пыльников, прилегающих к рыльцу бутона, нанесение непосредственно на рыльце бутона пыльцы с цветка отцовской формы, согласно изобретению, вскрытие бутона производят путем двух вертикальных надрезов его чашечки на расстоянии друг от друга 1,0-1,5 мм и отгибания вниз полученного между этими надрезами «язычка», частичную кастрацию цветка осуществляют путем полного удаления венчика и 3-х пыльников, а после нанесения отцовской пыльцы на рыльце бутона «язычок» возвращают в исходное положение.

Сопоставительный анализ предлагаемого изобретения с прототипом позволяет сделать вывод, что предлагаемый способ отличается от известного наличием нового действия (закрывание проема в чашечке материнского бутона путем возвращения в исходное положение отогнутого «язычка», образовавшегося в результате двух параллельных между собой ее надрезов) и условиями осуществления действий по вскрытию бутона материнского растения (в прототипе бутон вскрывают путем горизонтального надреза в средней части чашечки, удаления части чашечки и лепестков выше надреза, а также нескольких пыльников, а в предлагаемом изобретении бутон вскрывают путем осуществления двух вертикальных надрезов его чашечки на расстоянии друг от друга 1,0-1,50 мм и отгибания вниз полученного между этими надрезами «язычка»). Из сказанного выше следует, что предлагаемое изобретение соответствует критерию новизна.

Исследуя уровень техники в процессе проведения патентного поиска по всем видам сведений, общедоступных в печати, мы обнаружили, что способ получения искусственных гибридов сои, включающий заявленную совокупность признаков, для специалиста в области селекции сои явным образом не следует из известного на сегодня существующего уровня техники.

Нашими исследованиями на протяжении ряда лет выявлена эффективность получения гибридных бобов сои при проведении искусственной гибридизации с использованием при вскрытии материнского цветка менее травмоопасных (для цветка) вертикальных надрезов чашечки, отгибания вырезанной части чашечки и полного удаления венчика, а также естественной изоляции опыленного цветка от факторов внешней среды отогнутой частью чашечки. Именно такая совокупность признаков необходима и достаточна для достижения поставленной цели (обеспечение технологии вскрытия бутона сои для уменьшения вероятности травмирования его элементов (пестика и рыльца), а также обеспечение их изоляции от воздействия внешних факторов среды, приводящих к опаданию цветка, с одновременным созданием внутри опыленного цветка условий микроклимата, близких к естественным) и решения поставленной задачи (повышение эффективности способа получения искусственных гибридов сои за счет повышения выхода гибридных бобов). На основании этого можно сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения критерию изобретательский уровень.

Предлагаемое изобретение соответствует и критерию «промышленная применимость», так как оно может быть использовано в сельском хозяйстве и, кроме того, в описании изобретения представлены средства и методы, с помощью которых возможно осуществление технического решения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения.

На чертеже (вариант «а») схематически показан бутон материнского растения сои с линиями двух вертикальных надрезов его чашечки и тот же бутон с отогнутым вниз «язычком» и удаленными венчиком и пыльниками (вариант «б»).

Способ осуществляют следующим образом. Начинают с выбора цветка на растении материнской формы в III фазу его органогенеза, т.е. бутона. Выбирают бутон, расположенный на растении так, что длинный зубчик его чашечки находится с противоположной стороны от гибридизатора, т.к. у такого бутона рыльце будет ориентировано на гибридизатора. Бутон вскрывают путем осуществления двух вертикальных надрезов его чашечки на расстоянии друг от друга 1,0-1,5 мм и отгибания вниз полученного между этими надрезами «язычка». После отгибания «язычка» осуществляют частичную кастрацию бутона, для чего полностью удаляют лепестки венчика и три пыльника, прилегающие к рыльцу пестика. На рыльце наносят пыльцу с цветка отцовской формы. После нанесения пыльцы «язычок» возвращают в исходное положение, т.е. бутон закрывают. Причем надрезы чашечки бутона осуществляют снизу вверх параллельно друг другу, начиная с точек, расположенных ниже середины бутона, любым остро заточенным инструментом.

Пример. В полевых условиях 2009-2011 гг. провели искусственные скрещивания сои по 30 комбинациям. По каждой комбинации искусственному опылению подвергали 25-30 цветков. Согласно предлагаемому способу вскрытие бутонов проводили путем осуществления двух вертикальных надрезов чашечки бутона (фиг., вариант а) на расстоянии между последними 1,5 мм. Для этого гибридизатор, слегка придерживая бутон пальцем со стороны его длинного зубчика, с помощью остро заточенного крючка делал два надреза снизу вверх параллельно друг другу, начиная ниже середины бутона по высоте и прорезая вверх до конца чашелистиков. Получившийся между надрезами «язычок» отгибали вниз, придерживая его в таком положении пальцем руки, венчик удаляли полностью, вытягивая лепестки вверх с помощью пинцета. Пинцетом или крючком удаляли 3 пыльника, находящихся в непосредственной близости от рыльца, обеспечивая таким образом хороший доступ к нему для проведения опыления рыльца бутона отцовской пыльцой. Опыление осуществляли легким прикосновением к рыльцу материнского бутона пыльников с пыльцой из цветка отцовской формы. После нанесения на рыльце материнского бутона пыльцы с отцовского цветка бутон закрывали путем возврата в исходное состояние отогнутого вниз «язычка», изолируя тем самым внутренние части бутона от негативного воздействия внешних факторов среды (солнечные лучи, низкая влажность воздуха, вредители и проч.).

Параллельно с использованием заявляемого способа осуществляли искусственную гибридизацию по всем 30 комбинациям и в таком же объеме на основе способа, взятого в качестве прототипа.

Анализ полученных данных показал (таблица), что заявляемый способ гибридизации сои обеспечивает увеличение выхода гибридных бобов по сравнению с прототипом. Так, в целом за три года сравнительных испытаний при использовании предлагаемого нами способа гибридизации получено 265 гибридных бобов, что было на 84 боба больше, чем при скрещивании по способу-прототипу. По количеству завязавшихся бобов от общего числа опыленных цветков (31% против 22,1%) также видна более высокая результативность заявляемого способа - повышение удачи скрещиваний за счет уменьшения травмируемости внутренних элементов бутона (пестика и рыльца) материнского растения. Кроме того, заявляемый способ гибридизации сои обеспечивает снижение затрат времени на опыление одного цветка (4,6 минуты против 5,5 минут) и увеличение количества опыленных цветков в течение одного часа (на 2 шт).

Эффективность нового способа гибридизации сои
2009-2011 гг.
Способ	Количество опыленных цветков, шт.	Завязалось бобов	Затраты времени, мин.
всего	за 1 час	штук	%	на опыление одного цветка	на получениеодного гибридного боба
Известный (прототип)	818	11	181	22,1	5,5	24,9
Предлагаемый	832	13	265	31,9	4,6	14,4

Таким образом, заявляемое изобретение обеспечивает достижение поставленной цели и решение поставленной задачи - повышение эффективности способа получения искусственных гибридов сои.

1. Способ гибридизации сои, включающий вскрытие бутона материнской формы растения в период III фазы органогенеза цветка со стороны, противоположной длинному зубчику его чашечки, частичную кастрацию цветка путем удаления лепестков венчика и нескольких пыльников, прилегающих к рыльцу бутона, нанесение непосредственно на рыльце бутона пыльцы с цветка отцовской формы, отличающийся тем, что вскрытие бутона производят путем осуществления двух вертикальных надрезов его чашечки на расстоянии друг от друга 1,0-1,5 мм и отгибания вниз полученного между этими надрезами «язычка», частичную кастрацию цветка осуществляют путем полного удаления венчика и 3 пыльников, а после нанесения отцовской пыльцы на рыльце бутона «язычок» возвращают в исходное положение.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что два надреза чашечки бутона осуществляют снизу вверх параллельно друг другу, начиная с точек, расположенных ниже середины бутона.