Спосіб прогнозування зимостійкості озимих зернових

МПК6 А 01 H1/04 Спосіб прогнозування зимостійкості озимих зернових. Винахід стосується галузі сільського господарства, зокрема селекції озимих зернових культур, і може бути використаний для прогнозування зимостійкості та масового відбору зимостійких сортів, гібридів, ліній озимих зернових на ранніх етапах селекційного процесу. Здатність рослин протистояти несприятливим умовам перезимівлі (низькі температури, вологість, опади, відсутність снігового покриву, значні перепади температур тощо) являє собою важливе і складне фізіологічне пристосування. В механізмах адаптації рослин до несприятливих факторів зовнішнього середовища важливу роль відіграють ферменти. Існування форм ферментів з різноманітними властивостями (ізоферменти) збільшує адаптаційні можливості рослинного організму. Пероксидазі надається особливе значення в стійкості рослин до несприятливих факторів. Несприятливе оточуюче середовище веде до "окислювального стресу" в клітині ( Вілкенс та ін. 1995). В результаті цього стресу накопичується перекис водню. Для видалення перекису водню рослини мають специфічні ферменти. Одним з них є пероксидаза. Прискорене виявлення зимостійких сортів озимих культур на ранніх етапах є одним із важливих завдань селекційного процесу. Одним із відомих способів відбору морозостійких рослин озимих зернових є ("Способ отбора морозостойких озимых зерновых культур, АС № 1029925 кл. АОИ Н 1/04 авторы: Б. Ф. Гаркавый, С. В. Бирюков, С. Ф. Лыфенко, Н. В. Тупицын и А. М. Шеремет"). Спосіб характеризується такими ознаками як вирощування рослин в штучних умовах до фази початку розвитку другого листка, дією на проростки низькими температурами від 79°С до 3-4°С в світлий період доби, а в темний період доби 2-3°С. Час освітлення рівномірно скорочують від 13-14 до 9-10 год. на добу. На другому етапі загартування, яке триває 2 доби, в першу добу температура становить - 4°С, на другу - 6°С. В цей період загартування освітлення триває 7-8 годин на добу. По закінченню загартування рослини проморожують при температурі -14-17°С протягом 24 годин, потім витримують 2 доби в камері при +5°С і довжині дня 10 годин. Вирощування рослин проводять при температурі 15-17°С і короткому дні 12 годин. Оцінка морозостійкості проводиться на 3 і 25 добу: перша оцінка — по ступеню пошкодження листя, друга — підраховують кількість живих рослин, що залишилися. Цей спосіб характеризується такою спільною суттєвою ознакою як визначення морозостійкості. Але на відміну від запропонованого способу він не забезпечує прискореного відбору зимостійких рослин. Відомий також спосіб відбору морозостійких сортів озимої пшениці в якому сорти озимої пшениці висівають в грунт. Після проходження загартування у всіх рослин відбирають верхні листки і вміщають в етанол при 42-45°С. Чез 24 години відібрані листки оцінюють по інтенсивності забарвлення. Цей спосіб характеризується ознаками, де визначення морозостійкості озимих культур є подібною суттєвою ознакою до винаходу. Проте, на відміну від винаходу, який заявляється, оцінку морозостійкості можна здійснити лише після проходження рослинами стадії загартування в природних умовах ( А. С. № 1597124 кл. АОІН 1/04 " Способ отбора морозоустойчивых сортов озимой пшеницы". Авторы : Ю. Б. Федулов, В. В. Майлистов и О. О. Голуб). Найбільш близьким до запропонованого винаходу по сукупності ознак є спосіб діагностики зимостійкості рослин який характеризується такими ознаками як проходження рослинами періоду загартування, витримування в оптимальних умовах, вимірювання активності пероксидази, додаткової дії низькою температурою та повторне визначення активності пероксидази (АС № 1681785, АОІН 1/04. Способ диагностики зимостойкости растений. Авторы 2 В. П. Кучеренко, В. И. Северин и Л. И. Коваль). Спосіб характеризується такими ознаками: після загартування рослин в природних умовах зрізають однорічні пагони, витримують в оптимальних умовах 2-3 доби, визначають активність пероксидази (Аопт), потім ці пагони тримають при низькій температурі (0-+3°С) на протязі 2-х діб, після чого знову визначають активність пероксидази (А хол). Розрахунок роблять по відношенню другого показника до першого. Рослини, у яких відношення А хол./А опт, більше одиниці, вважають зимостійкими, а при відношенні рівному або менше одиниці — незимостійкими. Такі ознаки відомого способу як проходження рослинами періоду загартування, витримування в оптимальних умовах, вимірювання активності пероксидази співпадають з ознаками запропонованого винаходу. Незважаючи на це, відомий спосібна відміну від запропонованого винаходу не дає можливості визначення зимостійкості озимих в будь-яку пору року. В основу винаходу покладено завдання створити такий спосіб прогнозування зимостійкості озимих зернових, в якому нове визначення зимостійкості зернових на ранньому етапі розвитку (на проростках) дозволило б забезпечити підвищення ступеню прогнозування зимостійкості озимих зернових за рахунок прискореного відбору зимостійких озимих в будьякий час року а також ліквідувати трудомісткі роботи пов'язані з вирощуванням рослин в грунті. Покладене завдання вирішується таким способом: на відміну від прототипу, що включає посів насіння в полі, одержання проростків, проходження рослинами періоду загартування в природних умовах та визначення активності пероксидази, в пропонованому винаході насіння вирощують в лабораторних умовах діючи на проростки перемінно низькою температурою (0-+2°С) та оптимальною (18-23°С) на протязі 4-х діб. з Сукупність суттєвих ознак пропонованого винаходу усуває недоліки відомих способів і забезпечує можливість проводити роботи по прогнозуванню зимостійкості озимих зернових культур в будь-який період року. Так, на відміну від відомого способу, в якому визначення зимостійкості озимих зернових можливе лише після проходження рослинами етапу осіннього загартування, посів насіння, пророщування та отримання проростків в лабораторних умовах по пропонованому способу, дозволяє більш надійно виділити рослини з високою зимостійкістю. Крім того здійснення пропонованого способу не потребує значних трудовитрат, тому, що всі заходи та операції проводяться з проростками, а не з рослинами, які проходять загартування в природних умовах. Порівняльний аналіз пропонованого винаходу з прототипом свідчить, що він відрізняється тим, що посів насіння, одержання проростків для визначення активності пероксидази, загартування проростків проводять в лабораторних умовах. Пропонований спосіб є новий тому, що він не відомий з рівня техніки. В загальновідомих джерелах інформації не виявлені відомості про те, що добір озимих зернових з високою морозостійкістю можливий шляхом визначення активності пероксидази після дії на проростки перемінно низькою та оптимальною температурою. Таким чином, пропонований спосіб відповідає умові патентоспроможності "новизна". Досягнення такого технічного результату явним чином не виникає з рівня техніки і забезпечується тільки при використанні всіх суттєвих ознак винаходу в заявленій послідовності, що дає підставу зробити висновок про відповідність пропонованого винаходу умові патентоспроможності "винахідницький рівень". Пропонований винахід за допомогою нових суттєвих ознак забезпечує прогнозування зимостійкості озимих зернових на ранніх етапах розвитку, значне скорочення трудовитрат і ч може бути використаним у селекції озимих зернових. Тому він є промислово придатним. Поставлена задача вирішується тим, що у способі прогнозування зимостійкості озимих зернових, насіння пророщують на протязі 48 годин в чашках Петрі на фільтрувальному папері в термостаті при температурі 2325°С. Зерно, що проросло, вміщують в спеціальні ростильники між двома шарами фільтрувального паперу і вирощують при температурі 18-23°С. На 56-денні проростки, що продовжують рости в ростильниках, перемінно діють на протязі 4-х діб низькою температурою (0-+3°С темний період, 15-16 годин) та оптимальною (18-23°С світлий період, 8-9 годин). Після такого загартування рослини продовжують рости при оптимальній температурі. Через три доби вимірюють активність пероксидази (Аопт), зрізаючи для цього з 3-4 листків мінімальну частину, необхідну для наважки 50 мг. Друге вимірювання активності пероксидази в тих же листках проводять після дії на проростки низької температури (0-+3°С) на протязі 48 годин (Ахол). Вираховують відношення Ахол/Аопт. Рослини, у яких це відношення більше одиниці мають більш лабільну пероксидазну систему здатну протистояти стресу. Якщо відношення Ахол/Аопт дорівнює або менше одиниці - такі рослини мають незадовільну зимостійкість. Було проведено ряд дослідів по прогнозуванню зимостійкості озимих зернових відомої зимостійкості в лабораторних умовах. В таблиці наведено результати дослідів по прогнозуванню зимостійкості озимих зернових. Аналізували рослини лише відомої зимостійкості. За стандарт зимостійкості брали жито "Київське 9" (співвідношення Ахол/Аопт « 2.0). Відомий зимостійкістю сорт озимої пшениці "Миронівська 808" теж має високий показник Ахол/Аопт — 1,8. Незимостійкі сорта, гібриди, лінії мають відношення Ахол/Аопт менше одиниці (див. табл.). Всі рослини, що мали співвідношення Ахол/Аопт менше одиниці, протягом несприятливої зими 1996-1997 p.p. (затяжна тепла осінь, відсутність снігового покриву при морозах - 23°С) за даними Інституту Землеробства вимерзли. Запропонований спосіб прогнозування зимостійкості рослин технічно простий, дає можливість працювати з вирівняним матеріалом в будь-яку пору року, а також одразу прогнозувати зимостійкість зібраного врожаю нових сортів, гібридів, ліній тощо, щоб восени висіяти озимі із задовільною зимостійкістю. Достовірність підтверджується даними таблиці . Зимостійкість Сорт Ахол/Аопт за показниками в природних Ахол/Аопт Жито "Київське 9" Пшениця "Миронівська остиста" 29 33 61 808 " Кримська 10" " Кінельська 9" " Мірлебен" " Поліська 90" "Поліська 90-167" " Поліська 90-209" " MV - 24 " " Soison French " " Тіра 6112-96" «№ 1247-94" " № 1009-95" " № 11004-96" "№ 11014-96" " № 11045-96" "№ 11061-96" "№ 11071-96" "№ 11154-96" "№11166-96" "№ 11225-96" "№ 11252-96" "№11253-96" flR 9-95 Амфідиплоїд "Поліська 1" 56/96 3/5 Перезимівля 1.99+0.17 1.36+0.13 1.51+0.09 1.54+0.12 1.59+0.15 1.80+0.11 1.59+0.14 1.28+0.11 1.80+0.09 1.31+0.07 1.30+0.11 1.24+0.09 1.17+0.11 1.03+0.12 1.48+0.21 1.05+0.08 1.21+0.09 0.82+0.12 0.79+0.12 1.76+0.25 1.30+0.09 0.94+0.09 0.90+0.09 1.59+0.21 1.46+0.17 1.15+0.09 1.30+0.11 1.21+0.12 0.93+0.07 1.43+0.13 1.48+0.13 ЗИМ. зим. зим. зим. зим. зим. зим. зим. зим. зим. зим. зим. зим. нест. зим. нест. нест. нест. нест. зим. зим. нест. нест. зим. зим. сер. ст. зим. зим. нест. зим. зим. умовах (в балах) 5 3-4 3-4 3-4 3-4 4-5 3 3-4 3-4 3-4 3-4 3-4 3 2-3 3-4 2 2 2 2 3-4 4 2 2 4 3-4 3 3-4 3 2 3-4 3-4 Ахол. - активність пероксидази при 0 - +2° С Аопт. - активність пероксидази при оптимальній температурі Зим. - рослини зимостійкі Нест. - рослини не зимостійкі Сер. ст.- рослини середньої стійкості рослини в екстремальні зими 5 балів - найвища зимостійкість, 2 вимерзають