Изобретения в сфере сельского хозяйства, животноводства, рыболовства

 
Изобретения в сельском хозяйстве Обработка почвы в сельском и лесном хозяйствах Посадка, посев, удобрение Уборка урожая, жатва Обработка и хранение продуктов полеводства и садоводства Садоводство, разведение овощей, цветов, риса, фруктов, винограда, лесное хозяйство Новые виды растений или способы их выращивания Производство молочных продуктов Животноводство, разведение и содержание птицы, рыбы, насекомых, рыбоводство, рыболовство Поимка, отлов или отпугивание животных Консервирование туш животных, или растений или их частей Биоцидная, репеллентная, аттрактантная или регулирующая рост растений активность химических соединений или препаратов Хлебопекарные печи, машины и прочее оборудование для хлебопечения Машины или оборудование для приготовления или обработки теста Обработка муки или теста для выпечки, способы выпечки, мучные изделия

Способ получения "искусственных семян" из культуры корня шлемника байкальского (scutellaria baicalensis georgi)

 
Международная патентная классификация:       A01H C12N

Патент на изобретение №:      2415928

Автор:      Вдовитченко Мария Юрьевна (RU), Кузовкина Инна Николаевна (RU)

Патентообладатель:      Учреждение Российской академии наук Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН (RU)

Дата публикации:      10 Апреля, 2011

Начало действия патента:      28 Января, 2010

Адрес для переписки:      127276, Москва, ул. Ботаническая, 35, Учреждение Российской академии наук Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, патентная служба


Изображения





Корни шлемника байкальского разрезают на сегменты размером 2-3-мм. Полученные сегменты капсулируют в альгинатную оболочку, содержащую безгормональную питательную среду Гамборга с добавлением антибиотика клафоран. Концентрация клафорана составляет 300-550 мг/л. Способ позволяет получить оздоровленную культуру, не проявляющую признаков бактериальной инфекции в течение полутора лет и имеющую более высокие показатели ростовой активности и содержания основных флавонов, по сравнению с исходной культурой корня. Полученные «искусственные семена» сохраняют жизнеспособность корневых фрагментов при их длительном хранении в условиях низких положительных температур. 1 ил., 2 табл.

Область применения.

Изобретение относится к области физиологии растений, биотехнологии и генной инженерии и может быть использовано в промышленном производстве лекарственного сырья корневого происхождения для фармакологической, пищевой и косметологической отраслей.

Уровень техники.

Идея создания так называемых «искусственных семян» (ИС) возникла при культивировании соматических эмбрионов растений, которые заключали в искусственный эндосперм и ограничивали искусственной семенной оболочкой [Murashige Т. Plant growth substances in commercial uses of tissue culture. In Frontiers of Plant Tissue Culture, edited by T.Thrope, pp.15-26, Calgary: International Association of Plant Tissue Culture (1978)].

В дальнейшем понятие ИС было расширено, и в настоящее время искусственными семенами называются капсулированные в гелевую оболочку не только соматические эмбрионы, но и пазушные и верхушечные почки, стеблевые и корневые сегменты, предназначенные для последующего культивирования в условиях in vitro или in vivo. В ИС копируется строение растительного семени. ИС состоит из растительной части (соматического эмбриона, почки и т.д.), капсулы (эндосперм) и иногда семенной оболочки. В семени содержатся все питательные вещества, необходимые для развития проростка. Оболочка семени защищает зародыш от высыхания и от заражения микроорганизмами.

В настоящее время техника капсулирования растительного материала используется при изготовлении ИС в основном из соматических эмбрионов и надземных частей растений.

Имеется несколько японских работ по инкапсулированию фрагментов pRi Т-ДНК трансформированных корней (называемых также культурой корня) хрена обыкновенного (Armoracia rusticana) [Uozumi N., Nakasbimada Y., Kato Y., Andy Kobayasbi T. Production of artificial seed from horseradish hairy root. J. Ferment. Bioeng., 74: 21-26 (1992)]. А также живучки ползучей (Ajuga reptans) [Uozumi N., Ohtake A., Nakashmada Y., Morikawa Y., Tanaka N., Kobayashi T. Efficient Regeneration from GUS-Transformed Ajuga Hairy Roots. J. Ferment Bioeng. 81: 374-378 (1996)].

Кроме того, проводились исследования возможного применения метода инкапсулирования фрагментов pRi Т-ДНК трансформированных корней для подготовки их к криосохранению на примере культуры корня барвинка малого (Vinca minor) [Hirata K., Mukai M., Goda S., Ishio-Kinugasa M., Yoshida K., Sakai A., Miyamoto K. Cryopreservation of hairy root cultures of Vinca minor (L.) by encapsulation-dehydration. Biotechnology Letters 24: 371-376, 2002.].

В вышеуказанных работах решались задачи микроклонального размножения растений и криосохранения растительного материала.

Однако при выращивании культуры корня шлемника байкальского основной задачей является периодическое оздоровление длительно культивируемых корней, элиминирование случайно внесенной или эндогенной бактериальной инфекции и сохранение жизнеспособности корней при длительном хранении в условиях низких положительных температур.

Задача.

Задачей создания нового способа получения «искусственных семян» из культуры корня шлемника байкальского (Scutellaria baicalensis Georgi) является оздоровление культуры корня, элиминирование бактериальной инфекции и сохранение жизнеспособности корней при длительном хранении в условиях низких положительных температур.

Решение задачи.

Поставленная задача решается использованием нового способа получения «искусственных семян» из культуры корня шлемника байкальского (Scutellaria baicalensis Georgi), заключающемся в сегментировании корней на 2-3 мм фрагменты, их капсулировании в альгинатную оболочку, содержащую безгормональную питательную среду Гамборга с добавлением антибиотика клафоран в концентрации 300-550 мг/л, с последующим хранением.

Сущность изобретения.

Сущность нового способа получения «искусственных семян» из культуры корня шлемника байкальского заключается в иммобилизации при низких положительных температурах фрагментов молодых участков корней в гелевых капсулах, содержащих питательные вещества и антибиотик. Локальное действие антибиотика способствует более точному проникновению в клетки корней и элиминированию эндогенной бактериальной инфекции. Питательные вещества гелевого матрикса поддерживают жизнеспособность корневых фрагментов при их хранении в условиях низких положительных температур, а отсутствие в ИС экзогенных регуляторов роста не изменяет морфологию корней и состав их вторичных метаболитов. Таким образом, при воспроизведении культуры корня шлемника байкальского из ИС можно получить оздоровленную, хорошо растущую и продуктивную массу корней.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Искусственные семена получают из культуры корня шлемника байкальского, культивируемой в условиях in vitro, но содержащую случайно внесенную или эндогенную бактериальную инфекцию.

Периферийные участки корней вручную разрезают на фрагменты длиной 2-3 мм, которые затем смешивают с гелеподобным 3,5% раствором Na-альгината, содержащим питательные вещества культуральных сред без добавления гормональных регуляторов роста. В состав гелевого матрикса также входит антибиотик клафоран (cefotaxime) в концентрации 450 мг/л. Для закрепления геля и образования капсул используют 70 мМ раствор CaCl2 - время выдерживания капсул в растворе CaCl2 составляет 8-10 минут, после чего их промывают дистиллированной водой. Для избежания преждевременного прорастания ИС (см. чертеж) помещают на хранение в стерильные чашки Петри без питательной среды в условия низких положительных температур на 2-6 недель, проводя, таким образом, иммобилизацию корневых фрагментов. Состав питательной среды гелевого матрикса.

Среда Гамборга (В-5) мг/лсахароза 20000 NaH2PO4·2H2O 169KNO 3250 (NH4) 2SO4 134MgSO 4·7H2O 250CaCl 2150 MnSO4·4H 2O13,6 Н3 ВО33 ZnSO4 ·7H2O 2Na 2MoO4·2H2O 0,25CoCl 2·6H2O 0,025CuSO 4·5H2O 0,025KI 0,75 тиамин10 пиридоксин 1никотиновая кислота1 мезоинозит 100клафоран 450

При переносе ИС после хранения при пониженных положительных температурах на питательную среду в условия +26°С активизируются корневые меристемы инкапсулированных фрагментов, что на 3-4-й день приводит к прорастанию корней через альгинатную оболочку и образованию хорошо растущей массы ветвящихся корней.

Разный состав питательных веществ гелевого матрикса ИС приводит к различной всхожести ИС после хранения при низких положительных температурах. Корневые фрагменты шлемника байкальского лучше сохраняются в оболочке со средой Гамборга (В-5), чем с другими питательными средами.

Проросшие молодые корневые кончики отделяют и помещают в жидкую питательную среду того же состава и культивируют в условиях качания (90 об/мин) в темноте до образования хорошо растущей массы корней (3-4 недели). Для контроля стерильности полученных таким образом из ИС корневых культур берут пробы культуральной среды на контаминацию. Установлено, что даже после 2-недельной иммобилизации инфицированных корневых фрагментов в оболочке, содержащей антибиотик, ИС дают начало обновленной корневой культуре шлемника байкальского, сохраняющей стерильность в течение последующих пассажей.

Ростовая активность и масса обновленной культуры корня шлемника байкальского, полученной из ИС, в течение одного пассажа почти в 2 раза превышает массу исходной культуры корней того же возраста, а общее содержание основных флавонов в пересчете на 1 г сухой корневой массы становится почти в 3 раза выше. Таким образом, общая продуктивность культуры корня существенно возрастает.

Результаты примера 1 представлены в таблицах 1 и 2.

Пример 2.

Аналогично примеру 1, за исключением уменьшенной концентрации антибиотика клафорана в гелевом матриксе - 300 мг/л.

При концентрации антибиотика клафоран ниже 300 мг/л элиминирования бактериальной инфекции не происходит.

Результаты примера 2 представлены в таблицах 1 и 2.

Пример 3.

Аналогично примеру 1, за исключением увеличенной концентрации антибиотика клафорана в гелевом матриксе - 550 мг/л.

При концентрациях более высоких, чем 550 мг/л, всхожесть ИС снижается вследствие ингибирования прорастания корневых сегментов, что уменьшает выход оздоровленного растительного материала.

Результаты примера 3 представлены в таблицах 1 и 2.

Результаты изобретения.

Как видно из таблицы 1, повышение концентрации антибиотика клафорана в гелевом матриксе ИС приводит к снижению всхожести ИС при хранении в условиях низких положительных температур. Понижение же содержания антибиотика ведет к риску недостаточного элиминирования бактериальной инфекции в культуре корня шлемника байкальского.

В таблице 2 приведены основные показатели продуктивности культуры корня шлемника байкальского. Как можно видеть, обновленная культура корня, полученная из ИС, по ростовой активности и массе корней в течение одного пассажа почти в 2 раза превышает массу исходной культуры корня того же возраста, которая была ослаблена внезапно проявившейся бактериальной инфекцией. Кроме того, общее содержание основных флавонов в пересчете на 1 г сухой корневой массы в обновленной культуре корня шлемника байкальского становится почти в 3 раза выше, и соответствует содержанию флавонов в стабильно растущей исходной неинфицированной культуре.

С помощью способа получения ИС из длительно растущей культуры корня шлемника байкальского получена оздоровленная культура, не проявляющая признаков бактериальной инфекции в течение полутора лет и имеющая более высокие показатели ростовой активности и содержания основных флавонов, по сравнению с исходной культурой корня. В ИС сохраняется стерильность и жизнеспособность корневых фрагментов при их длительном хранении в условиях низких положительных температур.

Таблица 1. Жизнеспособность ИС в зависимости от концентрации антибиотика в гелевом матриксе и сроков хранения при низких положительных температурах. Концентрация антибиотика клафоран в оболочке ИС, мг/л Всхожесть ИС после разных сроков хранения, % 2 недели4 недели 6 недель 300 9085 85450 90 8280 550 8075 70

Таблица 2. Сравнительная оценка продуктивности 6-недельной культуры корня шлемника байкальского, выращиваемой в колбах, до и после применения нового способа получения ИС. Основные показатели Исходная неинфицированная корневая культура Инфицированная корневая культура до обновления Корневая культура, полученная из ИС Сырой вес корней, г 18,5±1,311,4±1,3 19,3±1,5 Доля сухого вещества, %6,3±0,2 9,9±0,2 6,4±0,2 Содержание основных флавонов, мг/г сух.в. 22,4±0,28,2±0,1 21,4±0,4 Содержание флавонов в 6-недельной культуре, мг/колба 26,1±0,39,3±0,2 26,4±0,4

Формула изобретения

Способ получения «искусственных семян» из культуры корня шлемника байкальского (Scutellaria baicalensis Georgi), заключающийся в сегментировании корней на 2-3-мм фрагменты, капсулировании их в альгинатную оболочку, содержащую безгормональную питательную среду Гамборга с добавлением антибиотика клафоран в концентрации 300-550 мг/л, с последующим хранением.

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 29.01.2012

Дата публикации: 27.11.2012





Популярные патенты:

2076583 Способ выращивания растений в теплице и устройство для его осуществления

... управления. На фиг.1 изображена теплица в плане; на фиг.2 -- разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 пространственная схема работы приводов перемещения источников оптического излучения; на фиг.4 электрическая схема соединения групповых держателей. Способ выращивания растений в теплице 1 осуществляют устройством, содержащим систему культивации растений, включающую размещенные рядами растильни-вегетационные лотки 2 для растений 3, и систему создания и поддержания требуемого климатического режима в теплице, которая включает узел облучения растений с блоком управления 4 и линейными источниками оптического излучения 5, установленными на подвесках в держателях 6 первой группы над и вдоль ...


2064741 Устройство для обработки почвы

... или 5, отличающееся тем, что устройство снабжено механизмами изменения кривизны лекал. 15. Устройство по п.4, отличающееся тем, что ролики внедрения прикреплены к раме с возможностью перемещения вдоль линии, составляющей с направлением давления на рычаг рабочего органа угол до 90o. 16. Устройство по п.3, 4 или 5, отличающееся тем, что оно снабжено механизмом холостого хода для перемещения лекала или роликов из рабочего положения в нерабочее. 17. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочие органы расположены внутри гусеничного обвода рядами. 18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что рабочий орган выполнен в виде расположенных в одном ряду клиньев и рычагов, соединенных ...


2420060 Способ генетической трансформации растений селекционно-ценных образцов клевера лугового

... 1. Солодкая Л.А., Агафодорова М.Н., Куренина Л.В., Лапотышкина Л.В. Способ регенерации растений клевера лугового при генетической рансформации. / Патент на изобретение RU 2305931, 2007 г.2. Michael L. Sullivan, Kenneth H. Quesenberry Red Clover (Trifolium pratense) // Methods in Molecular Biology, vol.343: Agrobacterium Protocols, 2/e, volume 1. Edited by: Kan wang, Humana Press Inc., Totowa, N1, p.369-383. Формула изобретения Способ генетической трансформации растений селекционно-ценных образцов клевера лугового, включающий инокулирование поверхности эксплантов, помещенных на среду Гамборга B5 без антибиотиков, культурой агробактерий, кокультивирование в течение 48 ч, ...


2161400 Способ определения активности агентов

... для укорененных растений), шт.; 6) количество образовавшихся стеблей и их ответвлений (или количество вновь образовавшихся корней и их ответвлений для предварительно укорененных растений), шт.; 7) мощность надземной части растений - масса образовавшихся стеблей (без листьев), мг; 8) толщина и плотность стеблей мм; 9) количество междоузлий, шт.; 10) количество листьев, шт.; 11) площадь листовой поверхности, мм2; 12) степень тургора растений (визуально); 13) цвет корней, стеблей, листьев (визуально); 14) наличие повреждений патогенами (визуально); 15) состояние листовых пластинок (изменение цвета, пятнистость, усыхание секторов, полное усыхание) - визуально; 16) масса листьев, ...


2140738 Производные n-арилгидразина, способ их получения, способ подавления насекомых и композиция для подавления насекомых

... тщательно перемешивали на вихревом смесителе. Вслед за этим в каждую банку добавляли десять личинок, повреждающих корни, в 3-ей стадии, и банки неплотно закрывали, чтобы имелся воздухообмен для личинок. Обработки проводили в течение 6 дней, делая подсчеты смертности. Ненайденные личинки считались мертвыми, поскольку они быстро разлагаются и их нельзя обнаружить. Концентрации, использовавшиеся в этом испытании, соответствовали приблизительно 50 кг/га. Испытания оценивались в соответствии со шкалой (табл. VII), а полученные данные приведены в таблицах IV, V и VI. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ подавления насекомых, включающий контактирование указанных вредителей или их корма, ...


Еще из этого раздела:

2261597 Способ борьбы с нематодами - возбудителями болезней сельскохозяйственных растений

2105446 Плоскорежущая лапа

2229783 Способ посева семян трав и кустарников для создания пастбищ

2127256 Замещенные простые оксимовые эфиры и фунгицидное, инсектицидное, арахноицидное средство

2453091 Способ обработки почвы

2260932 Способ уборки льна и тресты при неблагоприятных погодных условиях

2444769 Жидкостный резервуар, устройство наблюдения для наблюдения под поверхностью жидкости и оптическая пленка

2272399 Зерноуборочный комбайн

2038763 Регулятор вакуума

2067832 Способ борьбы с грибковыми инфекциями растений