Способ аналитической селекции сельскохозяйственных растений

Международная патентная классификация:       A01H

Патент на изобретение №:      2128906

Автор:      Филиппов П.Ф.

Патентообладатель:      Филиппов Петр Филиппович

Дата публикации:      20 Апреля, 1999

Адрес для переписки:      433315, Ульяновская обл., Ульяновский р-н, пос.Тимирязевский, Филиппову П.Ф.

Изображения

Изобретение относится к селекции. Технической задачей изобретения является осуществление счетно-позиционного контроля в морфогенезе и следовательно повышение производительности труда в селекционном процессе. Способ реализуется за счет того, что измеряют количественные признаки в популяциях растений и анализируют анатомо-морфологические и физиологические счетно-размерные признаки у различных сортов растений. При этом для двух любых связанных признаков проводят анализ размещения модальных частот одного признака относительно другого в рассматриваемой совокупности. После чего группируют их в интервальный вариационный ряд и по полимодальным кривым варьирования частоты встречаемости исследуемых парных величин судят о возможности получения нового сорта с заданными признаками. 3 табл.

Изобретение относится к селекции возделываемых растений и может быть использовано в сельском хозяйстве. Цель изобретения - точное осуществление счетно-позиционного контроля в морфогенезе, создание эффективно действующего эталона времени, морфологического поля и морфологической длины, точное предсказание эмпирического результата и в конечном итоге повышение производительности труда в селекционном процессе.

Известен способ аналитической селекции растений, основанный на выявлении кванта онтоморфогенеза с использованием разных приемов биометрии [1]. Этот способ аналитической селекции дает единственный статистический результат, не позволяет шкалировать величины счетно-размерных признаков в виде иерархических арифметических рядов. При этом различия между парными признаками недостаточны и неполны, подбор форм для селекции затруднен. В изучении онтоморфологии растений отсутствует аспект пространственно-временной организации. Элементы, блоки, позиции, временной интервал измеряются и подсчитываются вне физической связи.

Новый способ аналитической селекции включает использование собственно-биологической пространственно-временной шкалы в качестве инструмента при осуществлении структурного контроля. Для этого сначала по модальным частотам выявляют элементарную величину счета и размера в структурной организации морфологического поля и морфологической оси. Данные по счетно-размерным признакам не обезличивают, как это принято при статистической обработке данных, а дуплетно противопоставляют частоты и величины, не искажая движущую картину их варьирования и композиции.

Многовершинность кривой получают путем включения в выборку гетерогенного материала, принадлежащего к разным генеральным совокупностям: разные сорта, взятые из разных типов местообитаний; естественные и индуцированные мутанты; виды и роды растений одного семейства.

В выбранном гетерогенном материале измерение с использованием собственно-биологических упорядоченно-хаотических (мозаичных) шкал проводят следующим образом. В начале при любом зафиксированном значении одного из рассматриваемых признаков (длины колосового стержня или количества колосков, площади поля зрения микроскопа или густоты устьиц) находят всегда одно и то же значение другого признака, связанных с первым функционально в равномощных или равных отношениях. Далее при любом зафиксированном значении одного из них проводят измерение или подсчет значений другого признака в колебательном режиме.

При изучении изменчивости длины колосового стержня и количества колосков измерение и подсчеты выполняют на сухом материале. Объем выборки при этом берут достаточно большим - не менее 1500 - 2000 колосьев, собранных в фазе восковой спелости зерновок. Длину колосового стержня у мягкой и твердой пшеницы измеряют соответственно с точностью 0,25 и 0,20 см (экспериментальные величины).

Подсчет густоты устьиц на эпидермисе проводят в середине листа ближе к центральной жилке. Материал собирают в фазе цветения растений (фиксированное время). В пределах каждого листа проводят 10 подсчетов. Поле зрения микроскопа передвигают по препарату в режиме фиксаций целых устьиц. В противном случае легким смещением препарата в сторону убирают из поля зрения микроскопа нецелые устьицы. Единицами измерения при этом принимают зафиксированное значение площади поля зрения микроскопа и целочисленные значения густоты устьиц.

Для нахождения кванта счета при варьировании густоты устьиц сначала проводят анализ размещения модальных частот в рассматриваемой совокупности мультикопийных дат, затем применяют группировку их в интервальный вариационный ряд. Частоты густоты устьиц вместе с частотами поля зрения микроскопа распределяют строго по своим местам соответственно своему значению. В центре классового интервала располагают кратные значения густоты устьиц, а влево и вправо от него по 3 минимальных и максимальных значения.

Объектами для апробации данного способа послужили сорта мягкой пшеницы Лютесценс 62, Саратовская 29, Артемовка, Мироновская 808, гибриды Мироновская 808 х Ульяновка и твердой пшеницы Народная, а также искусственные мутанты этих же сортов. В апробируемый материал вошли также литературные данные по пшенице [2], картофелю [3], редису и редьке [4] и кукурузе [5].

Установлено, что у разных видов растений густота устьиц на 1 мм2 эпедермиса листа по модальным частотам образует квантированный ряд чисел, кратных базовому числу хромосом. Например, независимо от того, что твердая пшеница имеет 2х = 28, а мягкая - 2х = 42 хромосомы, внутривидовое варьирование густоты устьиц у них происходило одинаково с кратным числом 7 (табл. 1).

Видно, что у селекционных линий твердой и мягкой пшеницы среднеарифметические и индивидуальные величины по модальным частотам густоты устьиц представлены кратными числами: 28 - 35 - 42 - 49 - 56 - 63 - 70 - 77 - 84 У ежи сборной (2х = 28 хромосом) густота устьиц оказалась ровно в 4 раза выше, чем у пшеницы. Модальные частоты по густоте устьиц возвышаются именно там, где размещаются квантированные величины счетного признака (табл. 2).

Из данных табл. 2 видно, что несмотря на различия по частоте встречаемости вариантов, среднее значение признака в любом классе, особенно там, где должны стоять квантовые числа, сводится к замене классовых интервалов их центральными значениями, что свидетельствует о наличии собственно-биологический единицы счета в распределении густоты устьиц на эпидермисе листа. В сжатом виде квантированные числа, по густоте устьиц представлены числами (шт/мм2): 112 - 140 - 168 - 196 - 224 - 252 - 280 - 308 - 336 Видно, что семиричный ритм распределения густоты устьиц на эпидермисе листа весьма удачно укладывается в десятичный цифровой код.

По данным [5] разнообразия рядов зерен в початке кукурузы определяются величинами от 8 до 42. Отсутствуют здесь признаки с числами 2, 4, 6 рядов зерен. Однако они встречаются в колосе пшеницы, ржи и ячменя. Квантированный ряд зерен в початке кукурузы можно записать в виде блока двух рядов с девятью структурными элементами: 8 - 10 - 12 - 14 - 16 - 18 - 20 - 22 - 24 26- 28 - 30 - 32 - 34 - 36 - 38 - 40 - 42 Первый вариационный ряд завершается утроенным числом 24, а второй - инверсией этого числа. А с точки зрения соразмерности, пропорциональности и симметрии оба ряда являются по отношению друг к другу инверсными.

В морфологии колоса установлено, что у сортов мягкой и твердой пшеницу имеется внутренний ритм изменения структуры колоса, который на многочисленном материале (n = 2778 и 2844) представлен взаимно однозначным кратным варьированием длины колосового стержня и количества колосков в колосе соответственно в отношении 1 : 2 и 0,8 : 2. Количественный анализ показывает наличие почти полной зависимости между этими признаками (r = +0,92

0,06). При этом количество колосков в колосе колебалось от 8 до 24, а длина колосового стержня - от 4 до 12 см у мягкой пшеницы. Ниже приводятся данные по мягкой пшенице (табл. 3).

Из данных табл. 3 видно, что модальные частоты, подчеркнутые внизу, у 1/4 растений определяют равномощное паритетное отношение между рассматриваемыми признаками в виде 6:12, 6,5:13, 7:14 и т.д. У другой 3/4 растений при любом зафиксированном значении одного из них значение другого признака, несовпадающего с данным кратным отношением, предельно отклоняется от него в плюс и минус стороны на одну и ту же величину. При этом длина колосового стержня с девятью структурными элементами, независимо от количества колосков в колосе, предельно отклоняется на плюс и минус 1,0 см с ритмичностью 0,25 см, а количество колосков - на два колоска с ритмичностью 0,5 колосков. По отклонениям и ритмам снова устанавливается равномощный паритет. В колосе кроме развитых колосков формируются недоразвитые, число которых варьирует от 1 до 3. Снова утроенный ритм, но теперь малого кванта. По отношению к большому кванту малый квант равноценен эффекту 0,5 колосков.

В наших опытах у ежи сборной подсчет устьиц проводился при поле зрения микроскопа S = 0,5356 и S = 0,57 мм2. При этом получены следующие квантированные ряды: 60 - 75 - 90 - 105 - 120 - 135 - 150 - 165 - 180 40 - 50 - 60 - 70 - 80 - 90 - 100 - 110 - 120 Нетрудно заметить, что кратные счетные числа по густоте устьиц содержат в кратное число раз зафиксированный размер. Так, в составе первого ряда размер круга S = 0,5356 мм2 представлен в виде "матрешки" и повторяется соответственно в 112 -...- 336 раз. Последний ряд соответствует также геометрическому расположению густоты устьиц на 1 мм2 эпидермиса листа. Другой геометрический размер S = 0,57 мм2 в составе чисел 40 -...- 120 повторен в кратное число раз с числами 70 - 105 - 140 - 175 - 210. Размер при этом выступает как постоянный равномощный спутник счета, что говорит о наличии функциональной пространственной связи между ними.

Обращаясь к литературе мы нашли еще две работы, где можно заметить у картофеля [3] , редиса и редьки [4] определенную генетическую связь между количеством устьиц и числом хромосом. Если число хромосом у этих растений представлено с кратным числом 6, то и количество устьиц на 1 мм2 листовой поверхности делится на 6 в кратное число раз.

В другой работе [2] у разных видов и сортов пшеницы были обнаружены такие квантированные закономерности: число проводящих пучков в листьях всегда равно семи, а между основными семью видно по три мелких пучка, появление колоса наблюдается после образования на соломине 7 узлов, в соломине яровой пшеницы 7 пучков более крупных чередуются с другими семью несколько меньших размеров; строение стебля усложнено большим числом промежуточных пучков, обычно кратное 7; общее количество крупных пучков в 7-м междоузлии определяет собою число колосков в колосе; при непрерывном освещении преобладает число колосков 7, в естественных условиях приближается к 14, а у озимой пшеницы Украинка - к 21; количество хромосом у разных видов пшеницы кратно варьирует в пределах 14 - 28 - 42, т.е. во всех случаях изменчивость счетного признака представлена кратным числом семь, а наименьший признак утроен.

Анализ наших наблюдений показывает, что протяженность времени от всходов до цветения растений также кратна семи. Так, у ежи сборной Анненковская 18 с использованием химического мутагенеза нами был получен скороспелый мутант, который зацветает на 14 дней раньше исходного сорта. Этот мутант начинает цвести через 28 дней после начала отрастания растений. Обычно у яровой пшеницы цветение наступает через 56 дней, а у кукурузы - через 84 дня после всходов. Бросается в глаза, что на макроэволюционном уровне и числовой временной ряд также утраивается с квантовым ритмом 7 дней.

Экономический эффект от применения данного способа измерения в селекции растений еще не велик. Однако имеется большая перспектива использования данного изобретения в аналитической селекции при выведении новых форм растений, у которых численное значение измеряемых морфологических и временных признаков и свойств укладывается в квантированный арифметический ряд. В нашей работе новый способ аналитической селекции послужил основой выведения сортов растений, отличающихся пространственно-временным квантированным ритмом одной и той же природы. Так, по квантированному ритму рядов расположения зерен в початке кукурузы нами была предсказана возможность получения форм пшеницы, у которых варьирование количества колосков в колосе должно происходить в пределах от 26 до 42, т.е. ровно на 18 колосков больше, чем у обычных широкораспространенных в производстве сортов. В настоящее время нами действительно получены формы озимой пшеницы с вышеназванным варьированием количества колосков в колосе. Предсказана также возможность получения новых форм пшеницы с 2-3 колосками на одном уступе колосового стержня. Путем многократного отбора из гибридной популяции нами получены двухколосковые линии пшеницы.

Получены также сорта ежи сборной с хронобиологическим квантированным ритмом. В Ульяновской области районирован сорт ежи сборной Анненковская 18, который зацветает через 42 дня после начала отрастания. В конкурсном сортоиспытании за 1976 - 1980 годы урожайность зеленой массы и сухого вещества у этого сорта с хронологическим ритмом составила соответственно 415 и 103 ц/га против стандарта 316 и 76 ц/га. Экономический эффект при данном уровне урожайности ежегодно составляет 110 тыс.руб. с 1 га.

Источники информации 1. Магомедмирзаев М. М. Анализ структуры изменчивости морфологических признаков высших растений и его использование в решении общих и прикладных задач популяционной биологии. Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук. Л., 1977.

2. Коломыцев Г.Г. К вопросу о закономерностях строения растений / Советская ботаника. М.-Л., 1936, N3, с.77-87.

3. Сизова М.А. Анатомическое строение листа некоторых видов картофеля // Тр. по прикл.бот., ген. и сел. Л : ВИР, 1976, т.37, B3.

4. Москалева Г.И. Сравнительное анатомическое изучение листа Ravanus sativus L //Бюллетень ВИР, Вып. 66, 1976.

5. Шелл Дж. Возникновение концепции гетерозиса // В кн.: Гибридная кукуруза. М., ИЛ, 1955, с. 23-72.

Формула изобретения

Способ аналитической селекции сельскохозяйственных растений, включающий физическое измерение количественных признаков в популяциях растений и квантированный анализ полученных данных, отличающийся тем, что анализируют анатомо-морфологические и физиологические счетно-размерные признаки у сортов различных экотипов, естественных и искусственных мутаций, при любом зафиксированном значении одного из признаков находят всегда одно и то же значение другого признака, связанного с первым функционально в равномощных или равных отношениях, при любом зафиксированном значении одного из признаков проводят измерении или подсчет другого признака в колебательном режиме, проводят анализ размещения модальных частот в рассматриваемой совокупности мультикопийных дат, группируют их в интервальный вариационный ряд и по полимодальным кривым варьирования частоты встречаемости исследуемых парных величин судят о возможности нового сорта с заданными признаками.

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

Дата прекращения действия патента: 19.04.2002

Извещение опубликовано: 27.08.2006 БИ: 24/2006

Популярные патенты:

2399194 Способ и устройство контроля воздушного режима в корнеобитаемой среде

... градиента концентрации индикаторного газа и последующий контроль за процессом выравнивания этого градиента. На чертеже представлена схема предложенного устройства, состоящего из следующих основных элементов: герметичной камеры (позиция 1) с размещенным внутри испытуемым образцом (2), имеющим воздухопроницаемые каналы; дозатора индикаторного газа (3) и газоанализатора индикаторного газа (4). Помимо этих элементов в состав устройства могут входить некоторые другие вспомогательные элементы, обеспечивающие более точную интерпретацию результатов измерения. Например, вентилятор для перемешивания воздуха внутри камеры, приспособление для регулирования температуры, влажности и давления ...

2040900 Фунгицидное средство

... Соединение формулы I названо среди прочих промежуточных соединений в выложенном описании изобретения к неакцептованной заявке ФРГ 2 927 480 (или же в заявке на патент Великобритании N 2024824). Их применение в качестве фунгицидного активного вещества описано в Европейском патенте ЕР-А 236272. Они характеризуются прежде всего как фунгицид контактного действия. Соединение формулы II описано в качестве фунгицидного активного вещества в заявке на патент Великобритании 2098607. Действие этого производного триазола основано на подавлении биосинтеза энергостерина. Упомянутая соль соединения формулы III может получаться путем реакции обмена основания с кислотами. В качестве солей формулы ...

2384052 Способ повышения эмбриональной жизнеспособности и естественной резистентности цыплят-бройлеров

... 100- 100- 982 971 961 951 Таблица 7 Динамика живой массы цыплят, n=30 Группы цыплят7 сут14 сут 21 сут28 сут 35 сут 42 сут , % контроль132,50±3,33 278,20±7,12 463,60±5,39 612,30±8,87 977,10±8,14 1319,20±11,05 2 опытная137,70±7,48*** 298,30±11,33 489,30±7,29 644,50±7,24 1013,60±8,12 1388,00±8,86 +68,80 Гематологические и биохимические исследования крови Таблица 8 Гематологические показатели крови суточных цыплят, n=5 Показатели контроль2 опытная , % Гемоглобин, г/л 97,60±2,20 99,60±3,80 2,05Эригроцигы, ×1012 л 3,44±0,153,65±0,18 6,10 Лейкоциты, ...

2154296 Зерноуборочная машина, преимущественно зерноуборочный комбайн, с мультипроцессорным управляющим устройством

... микропроцессоре и выводится для показа, при задании соответствующего приращения это значение изменяется в памяти заданных значений и выводится для показа. Аналогично измененное в результате последующей регулировки фактическое значение в текущем режиме выводится для показа, благодаря чему обеспечивается полный контроль функции. Кроме того, постоянно работает программа контроля, которая вырабатывает предупредительный сигнал, когда фактическое значение не соответствует заданному или когда происходит длительное регулирование настроечного органа или оно совсем не происходит. Показ, квитирование или запоминание предупредительного сигнала происходят так же, как для частей программы с ...

2027346 Лесозаготовительная машина

... в плоскости, перпендикулярной оси балки. Протаскивающий механизм состоит из каретки 5, включающей управляемые захваты 6 (механизм управления не показан). Каретка 5 посредством тяговых органов 7 и 8 соединена с гидроприводной лебедкой 9 и может передвигаться по направляющим балки 2. Система отмера длин выпиливаемых лесоматериалов состоит из измерителя заданной длины, включающего попарно установленные основной 10 и дополнительный 11 передающие элементы заданной длины, установленные вдоль боковой поверхности балки 2 со смещением друг относительно друга. Продольные смещения передающих элементов 10 и 11, преимущественно, соответствуют расстоянию - от численного значения ...

Еще из этого раздела:

2400042 Высевающий аппарат

2492650 Микроэмульсионная бактерицидная композиция

2462016 Устройство для протравливания семян

2459398 Способ рекультивации почв, загрязненных минерализованными водами

2112341 Лапа плоскорежущая

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

2189708 Машина для формирования гребней

2272840 Способ молекулярного маркирования пола хмеля обыкновенного (humulus lupulus l)

2494588 Лемех плуга

2204241 Способ определения поливных норм при капельном орошении томатов

Изобретения в сфере сельского хозяйства, животноводства, рыболовства

Способ аналитической селекции сельскохозяйственных растений

Изображения

Формула изобретения