Спосіб оцінки посухо-жаростійкості ліній і гібридів кукурудзи

Спосіб оцінки посухо-жаростійкості ліній і гібридів кукурудзи, який включає в себе добір здорового, виповненого насіння, протруєння його в формаліні і пророщування в термостаті в екстремальних для культури умовах, який відрізняється тим, що насіння пророщують 3 доби на воді в сприятливих умовах при t 25 °С і 60 % вологи, після чого 6 годин витримують в умовах водного дефіциту (t 25 °C, вологість 35 %) і гіпертермії (t 40 °C), посухостійкість визначають за ступенем активності лектинів. (19) (21) u200910083 (22) 05.10.2009 (24) 11.05.2010 (46) 11.05.2010, Бюл.№ 9, 2010 р. (72) АДАМОВСЬКА ВАЛЕНТИНА ГЕРМАНІВНА, МОЛОДЧЕНКОВА ОЛЬГА ОЛЕГІВНА, БЄЛОУСОВ АНАТОЛІЙ ОЛЕКСАНДРОВИЧ, СОКОЛОВ ВЯЧЕСЛАВ МИХАЙЛОВИЧ, РИЩАКОВА ОЛЬГА ВІКТОРІВНА (73) СЕЛЕКЦІЙНО-ГЕНЕТИЧНИЙ ІНСТИТУТ - НАЦІОНАЛЬНИЙ ЦЕНТР НАСІННЄЗНАВСТВА ТА СОРТОВИВЧЕННЯ УААН 3 для кожної репродукції насіння необхідно підбирати концентрацію сахарози, що призводить до зниження пропускної здатності і точності методу. 2. Для проведення аналізу необхідна значна кількість насіннєвого матеріалу, що утруднює використання способу на ранніх етапах селекційного процесу. 3. Нестабільність технологічних складових методу (концентрація сахарози) призводить до часом незадовільної точності цього методу і значної похибки при оцінці рівня жаро-посухостійкості вихідного матеріалу. З метою усунення вказаних недоліків пропонується спосіб оцінки посухо-жаростійкості ліній і гібридів кукурудзи шляхом визначення активності лектинів у тканинах надземної частини і коренів проростків після впливу теплового шоку (ТШ) і водяного дефіциту (ВД). Метою корисної моделі є розробка критеріїв посухо-жаростійкості кукурудзи шляхом використання біохімічного показника з метою забезпечення високої точності добору рослин на посухожаростійкість, скорочення строків проведення і вартості оцінки. Поставлена задача в способі вирішується шляхом визначення активності лектинів в тканинах надземної частини і корінців проростків і ідентифікації стійких генотипів за статистично достовірним збільшенням рівня активності лектинів у надземній частині проростків і корінцях дослідних зразків, порівняно з контролем. Відмінними від прототипу ознаками є: 1) рівень посухостійкості рослин визначають за біохімічним показником - активності лектинів; 2) рівень активності лектинів визначається в надземній частині проростків і в корінцях окремо. Ефективність способу: 1. Спосіб забезпечує високу точність оцінки ліній за показником посухо-жаростійкості. Оцінка рівня посухо-жаростійкості, отримана з використанням даного способу, тісно корелює з рівнем посухо-жаростійкості, визначеної польовим методом оцінки матеріалу. 2. Спосіб дає можливість оцінити матеріал на ранніх етапах селекції. 3. При використанні способу значно скорочуються енергозатрати на проведення аналізу і строки надійного визначення важливої ознаки ліній і гібридів кукурудзи. Спосіб здійснюється наступним чином. Непошкоджене, нормально виповнене насіння кукурудзи протруюють в формаліні. Далі 25 насінин розміщують на фільтрувальному папері з додаванням 25мл води в чашку Петрі в 6-ти кратній повторності і пророщують в термостаті при температурі 25°С і відносній вологості 60% протягом 3 діб. Після чого дві чашки розміщують у камеру з вологістю 35% і температурою 25°С на 6 год, створюючи умови водного дефіциту (дослід 1). Дві чашки розміщують у термостат на 6 год при температурі 40°С, яка відповідає умовам гіпертермії 49643 4 для рослин (дослід 2). І дві чашки залишають у сприятливих для росту умовах з температурою 25°С і відносною вологістю повітря 60% (контроль). Після 6 годинної експозиції з надземної частини і коренів проростків виділяють лектини [7]. Активність лектинів визначають за їх здатністю аглютинувати тріпсинізовані еритроцити білих щурів при кімнатній температурі [8]. Після чого порівнюють дані отримані на проростках, які підлягали дії водного дефіциту (дослід 1) і теплового шоку (дослід 2) з даними контролю. Висновок про рівень стресо-стійкості роблять аналізуючи зміни ступеню активності лектинів у рослин дослідних варіантів порівняно з контрольними. Причинно-наслідковий зв'язок між рівнем зміни активності лектинів і жаростійкості рослин можна пояснити на основі слідуючих теоретичних посилань. Адекватна реакція рослинних тканин при дії різних стресових факторів багато в чому залежить від стабілізації і кінетичних властивостей білків та ферментів, а також від стану сигнальних систем, які забезпечують скоординоване функціонування в клітині захисно-пристосувальних механізмів. Важливою складовою цих систем, на наш погляд, можуть бути лектини клітинних стінок. В останній час з'явилися дані про участь лектинів у реакціях рослин, що відповідають на осмотичний, пошкоджувальний, сольовий і низькотемпературний стреси [3, 4, 5]. Наявність лектинів не лише в клітинних стінках, а також у плазматичних мембранах і мембранах органел вказує на ймовірність залучення лектинів у реакції з гліколіпідами і, таким чином, на можливу їх участь у стабілізації мембранних структур при різних стресових впливах, у т.ч. і ВД і ТШ [6]. На основі аналізу даних літератури, а також результатів досліджень, які показали наявність чіткої залежності між змінами активності лектинів під дією ВД і ТШ і рівнем посухо-жаростійкості ліній кукурудзи, можна рекомендувати запропонований спосіб для використання в селекції при доборі на посухо-жаростійкість ліній і гібридів кукурудзи . Спосіб було апробовано в лабораторії біохімії та відділі селекції та насінництва кукурудзи Селекційно-генетичного інституту - Національного центру насіннєзнавства та сортовивчення. Дані таблиці 1 засвідчують, що стійкі генотипи можна ідентифікувати за статистично достовірним збільшенням рівня активності лектинів у надземній частині проростків і коренях дослідних зразків порівняно з контролем (%). Дослідження показали, що для високостійких ліній показник збільшення лектинової активності при водяному дефіциті становив 183,9%, а при тепловому стресі - 271% в тканинах надземної частини проростків та 143,9, 236,7 відповідно в тканинах коренів (Табл. 2). Тобто, як видно з табличних даних, чим більш посухостійкі форми кукурудзи, тим вища у них лектинова активність. 5 49643 6 Таблиця 1 Індукована зміна сумарної активності лектинів у проростках ліній кукурудзи із рівнем посухостійкості Сумарна активність лектинів № лінії Назва ліній 1731 П29-231-1 1733 ИК107 зМ 1748 ГКБ23/119-31 1754 Од221 MB 0,00333±0,001 ЛБF2/Мо1728/14 Середнє 1740 МСА224-131 0,02285±0012 1734 ИК107 ВСз/53МВ 1755 Од329 0,01197±0,000 8 0,01587±0,001 2 0,01628±0,000 7 0,01467±0,000 6 0,016328 1756 1758 ЛБ329/22 HBF2/Mo 1728/421 Середнє 1729 ГК26 зМ 0,00601±0,000 4 1751 ГКB23/NS183111 0,0228±0,0021 1752 ЛБ228 1741 МСА224-112 1735 ИК107ВС3/66 ТШ ВД+ТШ ВД ТШ ВД+ТШ 0,00519±0,0003 194,7 181,9 155,8 Контроль 0,01373±0,000 9 0,01206±0,000 8 0,00980±0,000 2 0,01031±0,001 1 0,009846 1759 % 0,01409±0,000 6 0,01524±0,000 8 0,00528±0,000 1 ВД Високопосухостійкі лінії 0,00606±0,000 0,00649±0,0008 5 від контролю 0,01338±0008 0,03790±0,001 0,03351±0,003 97,4 276,0 244,1 0,0213±0,003 0,01359±0,001 0,01429±0,0009 176,6 112,6 118,5 0,01081±0,0008 0,0369±0,0021 0,02709±0,0014 110,3 376,5 276,4 0,01563±0,0031 177,6 356,9 151,6 151,32 260,78 179,02 0,03683±0,001 5 0,014058 0,026256 Посухостійкі лінії 0,03312±0,002 0,03069±0,0016 1 0,01494±0,000 0,01737±0,0009 7 0,01831±0,0021 0,01922±0,001 0,04446±0,002 0,02213±0,001 0,03003±0,001 2 0,02099±0,001 0,02723±0,0021 1 0,024908 0,027128 Непосухостійкі лінії 0,00239±0,000 0,00458±0,0002 1 0,01807±0,000 0,00841±0,0002 4 0,01267±0,000 0,01111±0,0004 8 0,00864±0,000 0,00846±0,0004 5 0,00353±0,0000 0,00588±0,000 9 3 0,019142 0,01933±0,0009 134,3 144,9 84,6 0,01627±0,0011 145,1 124,8 135,9 0,02587±0,0009 121,1 281,0 163,0 0,02149±0,0008 184,5 135,9 132,0 0,02671±0,0021 185,6 143,1 182,1 154,12 165,94 139,52 0,021934 0,00224±0,0002 76,2 39,8 37,2 0,01706±0,0005 36,8 79,2 74,8 0,00964±0,0004 78,8 89,9 68,4 0,01227±0,0009 55,5 56,7 80,3 0,00251±0,0000 8 66,8 111,4 47,5 Таблиця 2 Зміна активності лектинів проростків кукурудзи при дії гіпертермії і водяного дефіциту, в % від контролю (середнє по групам ліній з різною посухостійкістю) Надземна частина проростків Варіанти досліду Високопосухостійкі лінії Стійкі лінії Середньостійкі лінії Нестійкі лінії ВД 183,9 141,5 100,9 91,2 Список літератури: 1. Методы оценки устойчивости растений к неблагоприятным условиям среды / под редакцией Г.В. Удовенко. - Ленинград: Колос, 1976. - 318 с. 2. Деклараційний патент 69859 А, Україна. Спосіб визначення жаростійкості озимої пшениці / Коріння ТШ ВД ТШ 271,3 152,8 135,4 89,8 143,9 153,0 88,5 65,4 236,7 201,1 104,0 85,4 П.О. Феоктистов, В.Г. Адамовська, І.П. Григорюк. 2004. 3. Комарова Э.Н., Выскребенцова Э.И., Трунова Т.И. Активность лектиноподобных белков клеточных стенок и внешних мембран органелл и их связь с эндогенными лигандами в проростках озимой пшеницы при холодовой адаптации// Физиология растений. - 2001. - 50, № 4. - с. 511-516. 7 4. Шакирова Ф.М., Безрукова М.В. Изменение содержания АБК и лектинов в корнях проростков под влиянием 24-эпиобрассинолида и засоления // Физиология растений. - 1998. - 45. - с. 451-455. 5. Шакирова Ф.М. Неспецифическая устойчивость растений к стрессовым факторам и ее регуляция. - Уфа: Гилем, 2001. - 160 с. 6. Шакирова Ф.М., Безрукова М.В., Шахметов И.В. Влияние теплового стресса на динамику накопления АБК и лектина в клетках каллуса пшениц // Физиология растений. 1995. - 42, N 5. - с. 700702. 7. Комарова Э.Н., Выскребенцова Э.И., Трунова Т.И. Изменение лектиновой активности меристемы узла кущения озимой пшеницы при закаливании к морозу // Физиология растений. - 1995. 42, № 4. - с. 612-615. 8. Луцик М.Д., Панасюк Е.Н., Луцик А.Д. Лектины. - Львов: Вища школа, 1981. - 154 с. 49643 8 9 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 49643 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601