ФОТО — Сибирские ученые получили полезный мутант пшеницы

Сибирские ученые совместно с коллегами из МГУ им. М.В. Ломоносова и Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН изучили воздействие мутагена фосфемида на яровую пшеницу и доказали эффективность его применения в практической селекции. Вещества, которые вызывают мутацию, называют мутагенами.

К изменениям на генном уровне могут привести химические или физические факторы. На данный момент при помощи направленной мутации растений можно получить новые формы с улучшенными признаками (размер, цвет, вкус, способность противостоять болезням). Особенно важно генетическое разнообразие для растений, активно употребляемых в пищу человеком.

Ведь в случае возникновения болезни, которая способна уничтожить определенный сорт таких растений, можно лишиться части важных продуктов. Для контролируемой мутации специалисты проверяют действие разных мутагенов на растения и исследуют получившиеся новые сорта.

Один из продуктов, составляющих важную часть рациона человека, — яровая пшеница. Ученые из Тюменского государственного университета изучили влияние различных концентраций мутагена фосфемида (диэтиленимид 2-амидопиримидилфосфорной кислоты) на агробиологические показатели яровой пшеницы. За основу исследователи взяли метод химического мутагенеза, когда на растение воздействуют различными веществами (кислоты, соли, растворы).

Данный способ позволяет получать новые мутации в короткие сроки. Исходный материал был представлен сортами отечественной (Скэнт 1, Скэнт 3) и иностранной (Cara, Hybrid, Лютесценс 70) пшеницы, а также гибридами,  полученными в результате их скрещивания.

При обработке мутагеном в высокой концентрации (0,01%) у гибрида в первом поколении обнаружили увеличение массы семян и повышение устойчивости к грибкам (их называют мучнистой росой), которые поедают живую ткань листьев. Во втором мутантном поколении ученые обнаружили целый спектр мутаций стебля, колоса, листьев и физиологических показателей в период роста и развития растений.

Мучнистая роса на листе Опираясь на данные исследования, опубликованного в журнале «Сельскохозяйственная биология», авторы рекомендовали оптимальные концентрации для обработки семян. Они отмечают, что для получения новых форм пшеницы с улучшенными признаками особенно эффективны 0,01% и 0,002% концентрации фосфемида.

«К настоящему времени в мире изучено много мутагенных факторов: физических (таких, как гамма-облучение или рентгеновские лучи) и химических, — поясняет один из авторов работы, заведующая кафедрой ботаники, биотехнологии и ландшафтной архитектуры Тюменского Государственного Университета, профессор Нина Боме.

 — В нашем исследовании мы рассмотрели малоизученный химический мутаген фосфемид и провели серию лабораторных экспериментов, чтобы выявить оптимальную концентрацию раствора данного мутагена для обработки семян.

Это многогранная задача. Во-первых, концентрация должна быть достаточной для того, чтобы произошли наследственные изменения на уровне хромосом и генов, обеспечив получение новых форм с ценными признаками. Во-вторых, эта концентрация не должна быть летальной и вызывать гибель большого количества растений — иначе просто не с чем будет работать.

В данном случае, мы смогли успешно подобрать такие концентрации, подтверждением чему стали видимые мутации в полевых условиях на экспериментальном участке. Это позволило нам заключить, что применение фосфемида способствует увеличению разнообразия исходного материала, и мутаген  можно эффективно использовать в селекции пшеницы».