способ отбора растений конопли по содержанию в них каннабиноидных соединений

Формула изобретения

1. Способ отбора растений конопли по содержанию в них каннабиноидных соединений, включающий анализ признаков органов растений и отбор по этим признакам, отличающийся тем, что анализируют вегетативные органы растений путем их визуального осмотра, определяют признак интенсивности их антоциановой окраски и в качестве растений с минимальным содержанием каннабиноидных соединений отбирают растения с максимально интенсивной окраской вегетативных органов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве селекционной элиты отбирают растения с красной или темно-красной окраской их вегетативных органов.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что для определения признака интенсивности окраски вегетативных органов используют эталоны окраски.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при выращивании конопли.

Известен способ отбора растений конопли по содержанию в них каннабиноидных соединений, включающий анализ органов растений (Авторское свидетельство СССР №784838, кл. А01Н 1/4, 1979) [1]. Однако данный известный способ трудоемок. Известен способ отбора растений конопли по содержанию в них каннабиноидных соединений, включающий анализ органов растений (Авторское свидетельство СССР №1380687, кл. А01Н 1/4, 1988) [2]. Однако данный известный способ очень сложен, требует значительных затрат труда, времени и материальных средств.

Техническим результатом, достигаемым при реализации настоящего изобретения, является упрощение и ускорение процесса отбора, снижение трудозатрат и затрат материальных средств.

Достигается это тем, что в способе отбора растений конопли по содержанию в них каннабиноидных соединений, включающем анализ признаков органов растений и отбор по этим признакам, отличающемся тем, что анализируют вегетативные органы растений путем их визуального осмотра, определяют признак интенсивности их антоциановой окраски и в качестве растений с минимальным содержанием каннабиноидных соединений отбирают растения с максимально интенсивной окраской вегетативных органов.

Рекомендуется в качестве селекционной элиты отбирать растения с красной или темно-красной окраской их вегетативных органов.

Для определения признака интенсивности окраски вегетативных органов используют эталоны окраски.

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие изобретение.

Пример 1. В 1999-2005 годах в селекционном питомнике однодомной желтостебельной конопли, пространственно изолированном от других посевов, изучали влияние многократного методического отбора на частоту появления особей с антоциановой окраской вегетативных органов. Высокий агрофон на данном участке создавали внесением под предпосевную обработку почвы минеральных удобрений из расчета N ₁₂₀P₉₀K₉₀ кг/га действующего вещества. Посев семян - ручной, под маркер, площадь питания растений - 5×45 см. Для уничтожения сорняков, а также улучшения водно-воздушного режима почвы проводили рыхление междурядий: первый раз на глубину 5-6 см в период 1-2 пар листьев; второй - на глубину 7-8 см при появлении 3-х пар листьев; третий - через 5-7 дней на глубину 5 см. Проводили также тщательную восьмикратную видовую прополку от зеленостебельных растений и от растений обычной поскони: первую - в фазе начала бутонизации, каждую последующую - через 4-5 дней после предыдущей. Структурный анализ селекционной элиты по признаку «антоциановая окраска вегетативных органов» выполняли в период созревания 75% семян в соцветиях большинства растений.

Результаты исследований приведены в таблице 1. На фиг.1 показаны фенотипические классы однодомных желтостебельных растений конопли по признаку «антоциановая окраска стеблей».

Впервые в практике отечественного коноплеводства зафиксирован факт, что в естественных условиях в популяциях однодомных сортов желтостебельной конопли могут появляться растения с разной интенсивностью антоциановой окраски на вегетативных органах с частотой до 1,7%. И этот признак, как любой другой жизненно важный, в процессе отбора может приобрести положительное, нужное для селекционера, значение: в наших экспериментах, например, в результате непрерывного шестикратного отбора доля растений с антоциановой окраской увеличилась в 48 раз.

Пример 2. В 2003-2005 годах провели вегетационные опыты по установлению генетико-селекционных особенностей растений с антоциановой окраской вегетативных органов. С этой целью выделили четыре типа растений по интенсивности антоциановой окраски:

- с темно-красной окраской;

- с красной окраской;

- со светло-красной окраской;

- с бледно-красной окраской.

Ген, контролирующий антоциановую окраску, обозначили символом R (естественно, отсутствие антоциановой окраски - r).

Для вегетационных опытов использовали пахотный слой почвы. Опыты закладывали в металлических сосудах высотой 22 см и диаметром 20 см, которые предварительно взвешивали с точностью до 10 г. Для нормального роста и развития растений вносили удобрения из расчета N₂₀₀P₁₀₀K ₁₅₀ мг на 1 кг сухой почвы. В каждый сосуд высевали по 10 семян, повторность - пятикратная. Полив проводили по массе сосуда, исходя из оптимальной для конопли влажности - 70% от полной полевой влагоемкости. Процесс опыления в пределах семьи в одном сосуде контролировали с помощью пергаментных изоляторов (длина 216 см, ширина 24 см), которыми накрывали растения вместе с сосудом перед началом цветения. Верхний конец изоляторов привязывали шпагатом к туго натянутой проволоке в верхней части вегетационного домика. Такой изолятор при необходимости легко приподнимался и снимался.

Результаты исследований приведены в таблицах 2 и 3. На фиг.2-5 показано хромосомное объяснение наследования антоциановой окраски у однодомной желтостебельной конопли при инбридинге растений с разным цветом вегетативных органов.

Экспериментальные данные позволяют констатировать, что антоциановая окраска на растениях конопли является аллеломорфным признаком и зависит от двух пар генов - усилителей окраски. При наличии четырех генов вегетативные органы приобретают наиболее густой тон окраски, при трех генах-усилителях окраска становится немного светлее, при двух - еще светлее, при одном - наиболее светлая.

По фенотипу в инбредной популяции расщепление происходит в следующих соотношениях: 1 растение темно-красной окраски, 4 - красной, 6 - светло-красной, 4 - бледно-красной и 1 растение без антоциановой окраски, то есть получается типичный биномиальный ряд.

Таким образом, при размножении растений с антоциановой окраской путем инбридинга в потомстве получаются все переходы от темно-красных к соломенно-желтым. Отношение всех окрашенных к соломенно-желтым (без антоциановой окраски) 15:1. Поскольку вероятность (Р) значительно выше табличного значения квадрат (0,05), то имеющиеся некоторые отклонения следует рассматривать как случайные.

Пример 3. В 1999-2005 годах на материале, отобранном в селекционном питомнике, установили степень изменчивости содержания тетрагидроканнабинола (ТГК) в растениях в зависимости от интенсивности антоциановой окраски вегетативных органов и вычислили коэффициент корреляции между признаками «антоциановая окраска вегетативных органов» и «содержание ТГК в растениях», а также, учитывая выявленные закономерности, начали селекционный процесс по созданию первого в мировой практике безгашишного сорта однодомной конопли среднерусского типа с антоциановой окраской вегетативных органов.

Для анализа содержания тетрагидроканнабинола (ТГК) образцы отбирали в период созревания 75% семян в соцветиях. Содержание ТГК определяли на хроматографе «Кристалл 2000 М» с программированием температуры. Разделение каннабиноидов проводили на капиллярной колонке. Пики идентифицировали по времени удерживания. Содержание рассчитывали по методу внутреннего стандарта. В качестве внутреннего стандарта использовали метилстеарит.

Фенотипическую корреляцию между изучаемыми признаками рассчитывали по П.Ф.Рокицкому (1973).

Результаты исследований представлены в таблицах 4-6.

Табличный материал показывает, что чем больше доминантных аллелей полигенов содержится в генотипе, тем ниже содержание ТГК в растениях. Следовательно, для селекционной практики наибольший интерес будут представлять растения с темно-красной и красной окраской вегетативных органов. Это хорошо подтверждается результатами расчетов корреляционной зависимости между признаками «антоциановая окраска вегетативных органов» и «содержание ТГК в растениях»: чем интенсивнее антоциановая окраска растений, тем ниже содержание в них вредных наркотических веществ (=-0,66-0,98).

Следовательно, признак «антоциановая окраска вегетативных органов» вполне может служить основой для диагностики и отбора растений без психотомиметически активных каннабиноидных соединений. В отобранном новым способом селекционном материале, в сравнении с известным, содержание тетрагидроканнабинола (ТГК) оказалось в 28 раз ниже.

Таким образом, способ согласно изобретению позволяет упростить процесс отбора, сократить затраты труда, времени и материальных средств, в конечном итоге, создать совершенно новую, ранее не известную в мировой практике, форму конопли с нокаутированными генами синтеза тетрагидроканнабинола.

Таблица 1 Влияние методического отбора на частоту появления особей с антоциановой окраской вегетативных органов в популяции однодомной желтостебельной конопли (селекционный питомник)
Год	Всего растении	В том числе								Общая численность растений с антоциановой окраской, %
		С антоциановой окраской						Без антоциановой окраски
		сильной		средней		слабой		шт	%
		шт	%	шт	%	шт	%
1999	1340	4	0.3	5	0.4	13	1.0	1318	98.3	1.7
2000	1624	9	0.6	11	0.7	21	1.3	1583	97.4	2.6
2001	1701	20	1.2	24	1.4	30	1.8	1627	95.6	4.4
2002	1963	53	2.7	57	2.9	88	4.5	1765	89.9	10.1
2003	2008	122	6.1	195	9.7	201	10.0	1490	74.2	25.8
2004	2072	284	13.7	385	18.6	437	21.1	966	46,6	53.4
2005	2100	563	26.8	573	27.3	579	27.6	385	18.3	81.7

Таблица 2 Соотношение растений с антоциановой окраской в инбредных потомствах (в среднем за 2003-2005 годы)
Тип растения по интенсивности антоциановой окраски	Всего растений	В том числе окрашенных, %	Х2 при 15:1
Темно-красная	150	99,24	34,50
Красная	149	98,76	32,12
Светло-красная	149	93,20	29,63
Бледно-красная	150	74,32	27,15

Таблица 3 Генетическая характеристика растений однодомной желтостебельной конопли антоциановой окраской вегетативных органов (селекционный питомник, 2003-2005 годы)
№ п.п.	Генетические классы		Фенотипические классы
	Генная формула	Число доминантных аллелей	Окраска вегетативных органов	Число растений	Частота
1	R1R1R 2R2	4	Темно-красная	152	1
2	R 1R1R2r 2	3	Красная	651	4
3	R1r 1R2R2	3	Красная
4	R1r1R 2r2	2	Светло-красная	999	6
5	R 1R1r2r 2	2	Светло-красная
6	r1 r1R2R 2	2	Светло-красная
7	R1 r1r2r 2	1	Бледно-красная	675	4
8	r1r 1R2r2	1	Бледно-красная
9	r1r1r 2R2	0	Без антоциановой окраски	170	1
			Итого:	2647

Таблица 4 Степень изменчивости содержания тетрагидроканнабинола (ТГК) в желтостебельных растениях однодомной конопли с различной интенсивностью окраски вегетативных органов (селекционный питомник, 2003-2005 гг.)
Окраска вегетативных органов	Ед. изм.	Содержание ТГК, %
		До 0,02	0,021-0,024	0,025-0,028	0,029-0,032	0,033-0,036	0,036-0,040	Свыше 0,041
Темно-красная	шт	50	4	3	-	-	-	-
Красная	шт	36	6	180	23	-	-	-
Светло-красная	шт	25	9	130	20	121	51	20
Бледно-красная	шт	10	11	110	20	105	24	40
Всего:		121	30	423	63	226	75	60

Таблица 5 Коэффициент корреляции между признаками «антоциановая окраска вегетативных органов» и «содержание ТГК в растениях» у однодомной желтостебельной конопли
Год	Окраска вегетативных органов
	Темно-красная	Красная	Светло-красная	Бледно-красная
1999	-0,66+0,02	-0,63+0,02	-0,60+0,01	-0,59+0,01
2000	-0,74+0,03	-0,07+0,03	-0,65+0,03	-0,60+0,01
2001	-0,98+0,07	-0,98+0,14	-0,96+0,12	-0,94+0,18
2002	-0,86+0,07	-0,84+0,06	-0,81+0,07	-0,81+0,12
2003	-0,80+0,07	-0,76+0,03	-0,74+0,03	-0,70+0,03
2004	-0,88+0,07	-0,84+0,06	-0,81+0,06	-0,78+0,03
2005	-0,91+0,07	-0,87+0,03	0,83+0,06	-0,80+0,06

Таблица 6 Характеристика перспективной селекционной элиты по содержанию тетрагидроканнабинола (ТГК) в растениях
Порядковый номер	Известный способ (прототип)	Новый способ
1	0.003	0.0001
2	0.008	0.0003
3	0.008	0.0003
4	0.016	0.0005
5	0.016	0.0005
6	0.020	0.0007
7	0.020	0.0007
8	0.020	0.0007
9	0.020	0.0007
10	0.020	0.0007
11	0.020	0.0007
12	0.020	0.0007
13	0.020	0.0007
14	0.020	0.0007
15	0.020	0.0007
16	0.020	0.0007
17	0.020	0.0007
18	0.020	0.0007
19	0.020	0.0007
20	0.022	0.0007
21	0.022	0.0007
22	0.022	0.0007
23	0.022	0.0007
24	0.022	0.0007
25	0.022	0.0009
26	0.028	0.0009
27	0.028	0.0009
28	0.028	0.0009
29	0.030	0.0010
30	0.030	0.0010
X	0.020	0.0007