Способ индуцирования мутаций у растений

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к селекции растений. Обрабатывают семена раствором перекиси водорода и маннитола в соотношении 1:1 в течение 5-10 ч, при этом концентрация перекиси водорода составляет 1-2 ммоль, а концентрация маннитола 4-5 ммоль. Изобретение позволяет увеличить выход хромосомных аббераций с одновременным повышением жизнеспособности семян. 1 табл.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к селекции растений, и может быть использовано в мутационной генетике для создания новых сортов растений.

Известен способ индуцирования мутаций у растений, включающий обработку семян мутагеном, с последующей промывкой в проточной воде и высушиванием. Семена подвергают предварительной обработке сульфатом железа (II) с концентрацией 4-5 ммоль в течение 5-10 ч с последующим облучением их потоком отрицательных аэроионов на расстоянии 23-25 см в течение 40-80 мин (RU №2004111628, МПК7 А01Н 1/04, опубл. 20.10.2005 г.).

Недостатком известного способа является следующее: при существующем режиме воздействия сульфатом железа (II) снижается всхожесть семян и выживаемость растений 1-го поколения.

Технический результат заключается в увеличении выхода хромосомных аббераций с одновременным повышением жизнеспособности семян путем повышения прооксидантного и антиоксидантного эффекта.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе индуцирования мутаций у растений, включающем обработку семян мутагеном, облучение потоком отрицательных аэроионов с последующей промывкой в проточной воде и высушиванием, в качестве мутагена используют раствор перекиси водорода и маннитола в соотношении 1:1, которым обрабатывают семена в течение 5-10 ч, при этом концентрация перекиси составляет 1-2 ммоль, а концентрация маннитола 4-5 ммоль.

Если концентрация перекиси водорода менее 1 ммоль, то снижается ее мутагенное действие, а также прооксидантный эффект. Концентрация перекиси водорода более 2 ммоль приводит к угнетению жизненных функций семян. Концентрация маннитола менее 4 ммоль понижает антиоксидантный эффект, более 5 ммоль ингибирует мутагенное действие перекиси водорода.

Время обработки семян перекисью водорода и маннитолом не должно превышать 10 ч, так как более длительная обработка негативно влияет на процесс прорастания семян. Обработка семян менее 5 ч приводит к уменьшению выхода хромосомных аббераций.

Способ осуществляют следующим образом.

Воздушно-сухие семена обрабатывают раствором перекиси водорода и маннитола в соотношении 1:1 в течение 5-10 ч. Концентрация перекиси водорода составляет 1-2 ммоль, концентрация маннитола 4-5 ммоль. Затем семена промывают в проточной воде и далее воздействуют на них потоком отрицательных аэроионов. Для этого семена помещают под электроэффлювиальный ионизатор воздуха, который образует отрицательно заряженный кислород (супероксид анион-радикал кислорода) в процессе тихого разряда без примесей озона и положительных аэроионов. Семена помещают на расстоянии 23-25 см от электроэффлювиального ионизатора. Содержание аэроионов, определенное в месте обработки, составляет при 70-80 мин 2,7 млн в 1 см3.

При проведении цитогенетического анализа показано, что наибольший выход аберрантных клеток при действии перекиси водорода и маннитола, стимулирующей процессы пероксидации, выход аберрантных клеток повышается на 33% по сравнению с контролем. В таблице показано увеличение выхода хромосомных аберраций, что характеризует данный подход как эффективный в получении исходного материала при селекции. В исследованиях во всех вариантах опыта отмечена зависимость между увеличением содержания МДА (малоновый диальдегид) и выходом аберраций хромосом. Как следует из таблице после действия прооксиданта активность СОД (супероксида дисмультазы) и каталазы резко снижается, а содержание МДА резко повышается. Обработка ионизированным воздухом в течение 40 мин приводит к увеличению активности СОД и каталазы, снижению количества МДА в проростках лука.

В качестве (антиоксиданта) используют маннитол с концентрацией 4-5 ммоль, который при обработке ионизированным воздухом в присутствии перекиси водорода (прооксиданта) с концентрацией 1-2 ммоль повышает выход хромосомных аберраций в клетках апикальной меристемы проростков лука, активируя антиоксидантные ферменты и снижая содержание МДА (таблица 1).

Перекись водорода играет важную роль в процессах окисления, так как является источником образования наиболее мощного из известных в биосистемах окислителей - гидроксильного радикала ОН*-, образующегося в ходе реакций Фентона (1) и Хабера-Вайса (2):

Эти две реакции являются основными источниками гидроксильных радикалов, обладающих чрезвычайно высокой реакционной способностью, вклад которых в повреждение ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), инициируемое перекисью водорода и ионизированным воздухом, понижается.

Семена высевают для выращивания первого поколения (M1) после обработки, во втором поколении (М2) получают измененные растения, в третьем поколении проверяют мутационную (наследственную) природу, отбирают мутации и рассчитывают их частоту по известным методикам экспериментального мутагенеза, например, на 100 семей М2. В основе реализации мутагенного эффекта лежит имитация природного процесса ограниченной свободнорадикальной модификации ДНК активными формами кислорода. При этом применение маннитола позволяет сводить к минимуму появление в ходе реакции Фентона гидроксильного радикала, модулируя тем самым мутагенный эффект активных форм кислорода.

Формула изобретения

Способ индуцирования мутаций у растений, включающий обработку семян мутагеном, облучение потоком отрицательных аэроионов с последующей промывкой в проточной воде и высушиванием, отличающийся тем, что в качестве мутагена используют раствор перекиси водорода и маннитола в соотношении 1:1, которым обрабатывают семена в течение 5-10 ч, при этом концентрация перекиси водорода составляет 1-2 ммоль, а концентрация маннитола 4-5 ммоль.

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 03.02.2008

Извещение опубликовано: 10.11.2009        БИ: 31/2009