Введение к работе
1.1. Актуальность темы. Выведение высокопродуктивных
форм риса, характеризующихся высокими хозяйственно-ценными
признаками - основная задача селекции. Методы традиционной
селекции долговременны и требуют больших затрат различного
порядка. Поэтому успешное решение селекционных программ в
современных условиях зависит от методов, способов оценки исхо
дного материала, т. е. от методов, используемых на ранних этапах
селекционного процесса. Это сократит время создания сорта и
уменьшит объем изучаемого материала. Наибольший интерес пре
дставляют методы, основанные на изучении внутреннего статуса
растений риса, обусловленного уровнем эндогенных гиббереллинов,
являющихся специфическими фитогормонами для растений риса.
Гиббереллины способны включаться во многие важные точки
метаболизма риса, вызывать широкий спектр ответных реакций,
связанных с хозяйственно-ценными свойствами растений риса.
1.2. Цель и задачи исследований. В связи с вышеизложенным
целью исследований являлось изучение физиолого- биохимических,
молекулярно-биологических, цитогенетических признаков риса,
сопряженных с реакцией на гиббереллин и создание на основе этого
новых методов, повышающих эффективность селекционного
процесса.
Для выполнения поставленной цели решали следующие задачи: на основе изучения роли гиббереллина в метаболизме риса
-создать новые, охраноспособные методы оценки исходного материала риса на интенсивность, обусловленную участием гиббереллина в молекулярно-биологической и генетической системах риса;
-создать новые охраноспособные методы оценки исходного материала, обусловленные биологической конкуренцией гиббереллина и рибофлавина в метаболизме риса;
-создать новый охраноспособный метод отбора форм риса с цитоплазматической мужской стерильностью по реакции этих форм на экзогенную ГК;
-создать новые охраноспособные методы отбора форм риса, основанные на участии гиббереллина в метаболизме риса и биотехнологических и молекулярно-биологических подходах;
*Научный консультант по диссертации - д.с.х.н., профессор, почетный доктор Университета Феррары, заслуженный деятель науки Кубани, академик Алешин Николай Евгеньевич.
-создать новый охраноспособный метод оценки исходного материала, основанный на определении оптических свойств митохондрий риса;
-выделить новые формы с использованием вышеупомянутых методов.
1.4. Научная новизна исследований. Результаты исследований по изучению физиолого-биохимических, молекулярно-биологических и цитогенетических признаков риса, сопряженных с реакцией на гиббереллин с целью создания новых и совершенствования существующих методов и приемов селекционно-семеноводческой работы характеризуются мировым уровнем новизны. Госкомизобретений СССР выдал авторские свидетельства (28, 32, 33, 39, 52, 63, 69, 70, 71), а Риспатент выдал патенты на следующие изобретения (77, 78, 79, 80, 81):
-"способ регулирования кущения риса" (авторское свидетельство на изобретение №899033. Мировой приоритет на изобретение от 13 марта 1980 г.);
-"способ определения интенсивности растений риса" (авторское свидетельство на изобретение №1514277; приоритет на изобретение от 21 июля 1987 г.; патент №1514277 от 08.12.94)
-"способ определения солеустойчивости растений риса" (авторское свидетельство на изобретение №940697, мировой приоритет на изобретение от 21 августа 1980)
-"смесь для анализа оптических свойств митохондрий" (авторское свидетельство на изобретение №1540728, мировой приоритет на изобретение №1540728 от 4 апреля 1988; патент РФ от 15.04.1993)
-"смесь для электрофоретического разделения нуклеиновых кислот растений" (авторское свидетельство на изобретение №1754778, мировой приоритет ; патент РФ №1754778 от 15.04.1993)
-"способ оценки исходного материала риса на ЦМС" (авторское свидетельство на изобретение №1741672, мировой приоритет от14 августа 1990 г.; патент РФ №1741672 от 15.04.1993).
Предлагаемые способы позволяют сократить продолжительность селекционного процесса и, кроме того, получить качественную характеристику исходных форм риса, вовлекаемых в селекционный процесс.
В основе названных способов лежат оригинальные результаты исследований по изучению действия гиббереллина на рис, позволившие впервые сформулировать фитогормональную концепцию, охватывающую все экспериментальные данные. Основным моментом в концепции является разобщение этим фитогормоном
нуклеотидов и их белковых носителей на уровне ядра клетки (гидролизует информосомы), на биоэнергетическом уровне (конкурирует с рибофлавином за апофермент флавиновых оксидаз).
Впервые разработана модель детерминации интенсивности форм риса, с использованием которой выделен ряд новых селекционных форм риса.
Так, форма риса мутант Алексеенко, представляет собой большой селекционный и биотехнологический интерес, как линия -донор низкорослых интенсивных форм риса.
Впервые сформулированная оригинальная фитогормональная модель интенсивности форм риса продемонстрировала многостороннюю роль гибберелловой кислоты в метаболизме риса и позволила создать новые, охраноспособные методы селекции и выделить на их основе новые, перспективные для селекции формы риса.
1.4,Практическая ценность и реализация результатов исследований. Практическая ценность разработанных способов оценки исходного материала в том, что они позволяют ускорить селекционный процесс, так как эти способы не менее, чем на два порядка увеличивают количество анализируемых образцов. Это увеличивает размер "мишений" и позволяет включить в процедуры скрещивания, изучения потомств в питомниках, испытания форм риса в полевых и вегетационных условиях и т. д. только уже признанные ценными формы риса. Кроме того, использование способов автора позволяет не только увеличить объем анализируемого материала, но и дать его качественную характеристику. Разработанные автором способы официально внедрены в научно-исследовательскую практику и народное хозяйство России (см. Приложение).
Автор ежегодно оценивала по шестьсот сортообразцов риса на интенсивность и передавала их в селекцентр. Результаты опубликованы в журнале "Внедренные изобретения" (Приложение 5) внедрены во ВНИИ риса (Приложение 8).
"Способ регулирования кущения риса" внедрен в рисоводстве и по результатам этих работ отчитывались ВРО ВАСХНИЛ (Приложение 3).
"Способ определения оптических свойств митохондрий" оценено и передано в селекцентр пятьсот форм риса.
Результаты этих работ отражены в отчетах ВНИИ риса (Приложение 4, 7, 9, 10, 11).
"Питательная смесь для выращивания риса" используется в лабораторной практике оценки исходного материала; по результатам этих исследований отчитывалось МСХ СССР (Приложение 4).
"Способ оценки исходного материала на ЦМС" оценено и
передано в селекцентр триста сортообразцов.
"Способ электрофоретического разделения нуклеиновых кислот", "Смесь для электрофоретического разделения нуклеиновых кислот" используются в научно-исследовательской, биотехнологической практике оценки селекционных форм риса. Оценено и передано в селекцентр около двухсот сортообразцов риса. Результаты этих работ внедрены во ВНИИ риса (Приложение 9, 10, 11).
Разработаны технологические регламенты по использованию созданных автором способов. Последнее позволяет применять названные способы в любых селекционных учреждениях по рису.
Способы оценки исходного материала, разработанные автором, рекомендованы патентным отделом для включения в методику по испытанию сортов риса на отличимость, однородность, стабильность в системе Госсортиспытания.
1.5. Основные положения, вынесенные на защиту. Гормональ
ная теория механизма действия гиббереллина (ГК) на рис,
заключающаяся в том, что пусковым механизмом действия ГК на
рис является разобщение этим фитогормоном нуклеотидов и их
белковых носителей. В ядре клетки ГК разобщает информационную
РНК и информоферы, что приводит к понижению продуктивности
риса.
На биоэнергетическом уровне клетки гибберелловая кислота, конкурируя за апофермент флавиновых оксидаз с рибофлавином, ингибирует их активность (в т. ч. нитратредуктазы), что приводит к уменьшению кущения риса, уменьшению продуктивности.
-Генетико-биохимическая модель детерминации интенсивности форм риса. Уровень эндогенных гиббереллинов в растении обуславливает интенсивность растения риса, его биологический потенциал и физиологическое состояние.
-Полукарликовые и карликовые формы риса, имеющие пониженный и заблокированный биосинтез ГК, источник повышенного выхода зеленых пыльцевых регенерантов в культуре изолированных клеток.
-Гибберелловая кислота - ингредиент состава сред для биотехнологических исследований и диагностики исходного материала для селекционного процесса.
-Взаимодействие ГК и ЦМС - инструментальный подход в селекции гибридного риса.
1.6. Апробация работы. По материалам диссертации опу
бликовано 88 научных работ (в том числе 3 монографии, 3 пособия
для ВУЗов, 15 авторских и патентных документов).
Ряд статей опубликовано в журнале Международного Инсти-
тута Риса "International Rice Research Newsletter" (Филиппины).
Большинство статей, имеющих теоретический и практический характер, переведено на английский язык и изданы американским издательством Allerton Press.
Результаты научных исследований были доложены на Всесоюзных конференциях и совещаниях (Рига, 1978; Ташкент, 1980; Краснодар 1981,1988,1992,1996, Львов, 1984; Андижан, 1985; Москва, 1987, 1990, 1995; Иркутск, 1990; Кишинев, 1991) и на Международной конференции (Манила - Филиппины, 1995).
По результатам научных исследований в области создания новых способов оценки селекционного материала автор отмечена бронзовой медалью ВДНХ СССР (1987) "За успехи в народном хозяйстве СССР", знаком "Изобретатель СССР" Госкомизобретений 1989.
