RU2718046C1

RU2718046C1 - Method of induced mutagenesis during selection of grapes for resistance to fungal diseases

Info

Publication number: RU2718046C1
Application number: RU2019117315A
Authority: RU
Inventors: Евгений Михайлович Родимин; Ольга Михайловна Родимина; Анна Михайловна Родимина
Original assignee: Евгений Михайлович Родимин; Ольга Михайловна Родимина; Анна Михайловна Родимина
Priority date: 2019-06-04
Filing date: 2019-06-04
Publication date: 2020-03-30

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: invention relates to agriculture in relation to selection of grapes for immunity to pathogenic fungi. Method of induced mutagenesis during selection of grapes for resistance to mildew and oidium is carried out by treatment of seeds with electroactive water with acid reaction, when seeds are in electrolytic cell and exposed to constant electric current of 65 volts, with exposure of 8 hours. Current density is from 7.0 to 7.5 mA/cm², and hydrogen index of water - pH is 2.9 units. Selection of seedlings is carried out in the second year of vegetation, after sowing of seeds on a six-point scale, with compliance of stability not worse than 2 points.

EFFECT: high percentage of mutations in selection of grapes when producing hybrid forms resistant to pathogenic fungi.

1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к селекции винограда на иммунитет к патогенным грибам, и может быть использовано для получения новых сортов.The invention relates to agriculture, namely to breeding grapes for immunity to pathogenic fungi, and can be used to produce new varieties.

Одной из серьезных проблем при создании новых сортов винограда с высокими хозяйственными признаками - величина ягод, вкус - заключается в сложности получения таких сортов, обладающих высокой устойчивостью к патогенным грибам. Наиболее опасные заболевания - милдью и оидиум - вызываемые грибами Plasmopara viticola и Uncinula necator, способны в эпифитотийные годы уничтожить до 50 и более процентов урожая.One of the serious problems when creating new grape varieties with high economic characteristics - the size of the berries, the taste - lies in the difficulty of obtaining such varieties that are highly resistant to pathogenic fungi. The most dangerous diseases - mildew and oidium - caused by the Plasmopara viticola and Uncinula necator fungi, can destroy up to 50 percent or more of the crop in epiphytotic years.

Наилучшим качеством ягод обладают виды Vitis vinifera и

Но они неустойчивы к милдью и оидиумом. Для повышения их иммунной устойчивости, в половую гибридизацию включают некоторые американские виды, например, Vitis Labrusca, Vitis riparia, Vitis Lincecumii и другие. Такие гибриды могут отличаться высокой и даже полной иммунностью к указанным грибам, но качество их ягод остается неудовлетворительным. Эта закономерность вызвана тем, что генетические признаки определяющие невосприимчивость к грибам, сцеплены с признаками качества ягод.The best quality berries have the species Vitis vinifera and

But they are unstable to mildew and oidium. To increase their immune resistance, some American species, for example, Vitis Labrusca, Vitis riparia, Vitis Lincecumii and others, are included in sexual hybridization. Such hybrids may be characterized by high and even complete immunity to these fungi, but the quality of their berries remains unsatisfactory. This pattern is due to the fact that genetic traits that determine immunity to fungi are linked to signs of berry quality.

Большое значение мутационная селекция имеет для разделения блоков генов, включающих аллели, определяющие невосприимчивость к фитопатогенам и аллели, ухудшающие другие хозяйственные признаки. Для нарушения сцепления признаков используются различные физические и химические факторы, которые приводят к генным и хромосомным мутациям. Среди них: гамма-лучи, УФ излучения, магнитные поля, различные химические супермутагены, пр. Такие методы индуцированного мутагенеза давно используются в селекции винограда и упоминаются в различных источниках, например, в трудах симпозиума Генетика и селекция винограда на иммунитет, Киев, «Наукова думка», 1978. Но в них не описаны способы с использованием электрического поля и перекисных радикалов, одновременно.Mutational selection is of great importance for the separation of gene blocks, including alleles that determine immunity to phytopathogens and alleles that worsen other economic traits. Various physical and chemical factors that lead to gene and chromosomal mutations are used to disrupt linkage of traits. Among them: gamma rays, UV radiation, magnetic fields, various chemical supermutagens, etc. Such methods of induced mutagenesis have long been used in selection of grapes and are mentioned in various sources, for example, in the works of the Genetics symposium and selection of grapes for immunity, Kiev, “Naukova Dumka ”, 1978. But they do not describe methods using an electric field and peroxide radicals at the same time.

Целью данного изобретения является разработка такого способа, который позволяет с высокой степенью контролировать дозировки мутагенных факторов, не представляющих опасность для оператора и позволяющего получать высокий процент мутаций.The aim of this invention is to develop such a method that allows you to control the dosage of mutagenic factors that are not dangerous for the operator and allows you to get a high percentage of mutations.

Известен «Способ индуцирования мутаций у растений» (патент РФ 2302728), который заключается в обработке семян потоком отрицательных аэронов, перекисью водорода и маннитола. Способ позволяет увеличить выход хромосомных аберраций и повышает жизнеспособность семян. Недостаток способа в том, что он не апробирован в селекции винограда.The well-known "Method of inducing mutations in plants" (RF patent 2302728), which consists in treating seeds with a stream of negative aerons, hydrogen peroxide and mannitol. The method allows to increase the yield of chromosomal aberrations and increases the viability of the seeds. The disadvantage of this method is that it is not tested in the selection of grapes.

Наиболее близким изобретением к предлагаемому (прототип) является «Способ повышения всхожести семян амурского винограда» (патент РФ 2654865). Известный способ позволяет проводить обработку семян винограда в электрическом поле с одновременным воздействием перекисных радикалов. Однако способ не изучен на предмет проявления мутаций и их последствий.The closest invention to the proposed (prototype) is a "Method of increasing the germination of seeds of Amur grapes" (RF patent 2654865). The known method allows the processing of grape seeds in an electric field with the simultaneous exposure to peroxide radicals. However, the method has not been studied for the manifestation of mutations and their consequences.

Целью предлагаемого изобретения является использование электрического поля и перекисных радикалов, возникающих в анодной электролитической ячейке для индуцирования мутаций в селекции винограда, с целью получения гибридных форм, устойчивых к патогенным грибам.The aim of the invention is the use of an electric field and peroxide radicals that occur in the anode electrolytic cell to induce mutations in the selection of grapes, in order to obtain hybrid forms resistant to pathogenic fungi.

Для осуществления предлагаемого изобретения, стратифицированные гибридные семена виноград помещают в анодную электролитическую ячейку с питьевой водой. Напряженность постоянного электрического тока составляла 65 вольт. При этом показатель рН анолита достигает величины 2,9 единиц. А плотность тока устанавливалась в пределах - от 7,0 до 7,5 мА/см. Экспозиция семян в ячейке - 8 часов.To implement the invention, stratified hybrid seeds of grapes are placed in an anode electrolytic cell with drinking water. The dc voltage was 65 volts. The pH of the anolyte reaches a value of 2.9 units. And the current density was set in the range from 7.0 to 7.5 mA / cm. The exposure of seeds in the cell is 8 hours.

Был проведен эксперимент по описанной методике с гибридными семенами (Таежный х Сомерсет сидлис). Контролем служили те же семена, не прошедшие обработку в электролитической ячейке.An experiment was conducted according to the described method with hybrid seeds (Taiga x Somerset sidlis). The control was the same seeds that had not undergone processing in an electrolytic cell.

Форма винограда Таежный является гибридом винограда

и Vitis Labrusca. При высокой морозоустойчивости, форма полностью неустойчива к милдью и среднеустойчива к оидиуму. При удовлетворительном весе ягод, около 3 грамм, имеет специфический «лисий» вкус.The grape shape Taiga is a hybrid of grapes

and Vitis Labrusca. With high frost resistance, the form is completely unstable to mildew and medium resistant to oidium. With a satisfactory weight of berries, about 3 grams, has a specific "fox" taste.

Сорт Сомерсет сидлис является сложным гибридом с участием Vitis vinifera и нескольких американских видов, в том числе Vitis Labrusca, Vitis riparia, Vitis Lincecumii. Сорт Сомерсет сидлис высокоустойчив к милдью и оидиуму, но имеет мелкие ягоды, около 1 грамма.Somerset Sidlis is a complex hybrid involving Vitis vinifera and several American species, including Vitis Labrusca, Vitis riparia, Vitis Lincecumii. Somerset sidlis is highly resistant to mildew and oidium, but has small berries, about 1 gram.

Из полученных 144-х гибридных семян, после проращивания без стимуляции в электролитической ячейке, взошло 16 штук из них. В дальнейшем эти семена считались контрольными. После стимуляции оставшихся семян, взошло еще 59 штук, которые являлись экспериментальными. Итого, было получено 75 сеянцев.Of the 144 hybrid seeds obtained, after germination without stimulation in an electrolytic cell, 16 of them sprouted. Subsequently, these seeds were considered control. After stimulation of the remaining seeds, another 59 seeds emerged, which were experimental. In total, 75 seedlings were obtained.

В период вегетации до 1-го настоящего листа мы наблюдали у 36 сеянцев экспериментальной группы отсутствие роста или морфологические изменения: отсутствие одного из семядольных листьев, курчавость листьев, отсутствие зеленой окраски, что свидетельствовало о наличии мутаций. Такие сеянцы отбраковывались. Оставшиеся сеянцы - 16 контрольных и 23 экспериментальных - высаживались в условия с повышенным инфекционным фоном. Растения выращивались по методике А.Ю. Потапенко (диссертация на ученую степень к. с-х наук «Направленное выращивание сеянцев винограда в целях ускорения селекционного процесса», Новочеркасск, 1996 г. ), что позволяло получить сигнальные грозди на многих сеянцах уже на второй год и сделать оценку качеству плодов.During the growing season until the 1st true leaf, we observed in 36 seedlings of the experimental group lack of growth or morphological changes: the absence of one of the cotyledon leaves, curly leaves, lack of green color, indicating the presence of mutations. Such seedlings were rejected. The remaining seedlings - 16 control and 23 experimental - were planted in conditions with increased infectious background. Plants were grown according to the method of A.Yu. Potapenko (dissertation for a scientific degree of farm science “Directed cultivation of grape seedlings in order to accelerate the selection process”, Novocherkassk, 1996), which made it possible to obtain signal clusters on many seedlings already in the second year and evaluate the quality of fruits.

Во время вегетации можно было наблюдать поражение листьев милдью и оидиумом. Эти поражения оценивались по общепринятой шестибальной шкале, где 0 баллов - полная иммунность, 1 балл - очень высокая устойчивость, 2 балла - высокая устойчивость, 3 балла - средняя устойчивость, 4 балла - низкая устойчивость, 5 баллов - полная неустойчивость. Высокоустойчивыми сеянцами считались те, которые получили оценку не хуже 1-2 баллов по заражению обоими грибами.During the growing season, it was possible to observe leaf damage by mildew and oidium. These lesions were evaluated according to the generally accepted six-point scale, where 0 points - full immunity, 1 point - very high resistance, 2 points - high resistance, 3 points - medium resistance, 4 points - low resistance, 5 points - complete instability. Highly resistant seedlings were considered those that received a rating of not worse than 1-2 points for infection with both fungi.

В контрольной группе устойчивость не превышала 3 баллов и наследовалась по принципу гипотетического гетерозиса, когда в потомстве не наблюдается выщепления форм, превышающих устойчивость одной из наиболее устойчивых родительских форм, но наблюдаются формы более устойчивые, чем величина среднего значения устойчивости двух исходных форм. В экспериментальной группе наблюдалось 11 штук растений с устойчивостью 1-2 балла.In the control group, resistance did not exceed 3 points and was inherited according to the principle of hypothetical heterosis, when the offspring did not observe cleavage of forms that exceeded the stability of one of the most stable parental forms, but forms were more stable than the average value of the stability of the two initial forms. In the experimental group, 11 plants were observed with a resistance of 1-2 points.

Было замечено, что на второй год вегетации некоторые сеянцы приобретают более высокую устойчивость к грибам, по сравнению с первым годом. Это может объясняться тем, что в ответ на внедрение патогена, растение, вырабатывает большее количество фитоалексинов. Поэтому, окончательный отбор на устойчивость, целесообразно проводить на втором году вегетации. Степень изменения устойчивости некоторых форм показана в таблице 1.It was noted that in the second year of vegetation, some seedlings acquire higher resistance to fungi, compared with the first year. This can be explained by the fact that in response to the introduction of the pathogen, the plant produces a greater amount of phytoalexins. Therefore, the final selection for sustainability, it is advisable to carry out in the second year of vegetation. The degree of change in the stability of some forms is shown in table 1.

На третий и последующие годы продолжалась оценка хозяйственно ценных признаков плодов тех высокоустойчивых сеянцев, которые не дали сигнальные грозди на второй год после посева. Удовлетворительными считались те ягоды, вес которых был не менее 3 грамм и без «лисьего» вкуса, характерного для гибридов с участием Vitis Labrusca. В экспериментальной группе, из 11-ти высокоустойчивых к грибам, таких растений обнаружилось 6 шт. Был сделан вывод, что для получения требуемых результатов, целесообразно проводить селекцию с семенами прошедшими обработку в описанном способе. Способ может применяться при гибридизации в селекции винограда для получения форм с высокой устойчивость к грибным заболеваниям.In the third and subsequent years, the evaluation of economically valuable traits of the fruits of those highly resistant seedlings that did not give signal clusters in the second year after sowing continued. Those berries were considered satisfactory, whose weight was at least 3 grams and without the “fox” taste characteristic of hybrids involving Vitis Labrusca. In the experimental group, out of 11 highly resistant to fungi, 6 plants were found. It was concluded that in order to obtain the required results, it is advisable to carry out selection with seeds that have been processed in the described method. The method can be used for hybridization in the selection of grapes to obtain forms with high resistance to fungal diseases.

Claims

1. The method of induced mutagenesis in the selection of grapes for resistance to mildew and oidium by treating seeds with electroactivated water of an acidic reaction, when the seeds are in an electrolytic cell and are exposed to a direct electric current of 65 volts, with an exposure of 8 hours, with a current density of 7 , 0 to 7.5 mA / cm ^2, and the pH value of water - the pH is 2.9 units, characterized in that the selection of seedlings is carried out in the second year of vegetation, after seeding on a six-point scale, f and according to the stability of better than 2 points.

2. The method according to p. 1, characterized in that the seedlings are selected, the berries of which do not have a "fox" taste characteristic of hybrids with the participation of Vitis Labrusca.