ТюмГУ и ИБХФ РАН используют фосфемид для увеличения генетического разнообразия культурных растений
Институт биологии Тюменского государственного университета и Институт биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН изучают возможности увеличить генетическое разнообразие культурных растений с помощью химического мутагена фосфемида (ди-(этиленимид)-пиримидил-2-амидофосфорной кислоты; lat. Phosphemidum, относится к химической группе фосфазинов).
Решение этой задачи особенно актуально для северных регионов, характеризующихся сложными (нередко экстремальными) почвенно-климатическими условиями и ограниченными ресурсами культивируемых видов растений.
Впервые на культурных злаках (пшеница и ячмень) была проведена серия опытов по подбору концентрации и экспозиции мутагена для обработки семян с учетом их физиологического статуса и ответной реакции генотипа на мутагенную обработку.
Доказано, что, обеспечивая получение новых форм, мутаген не оказывал отрицательного влияния на структурно-функциональное состояние растений и биохимический состав зерна.
Была апробирована экспресс-диагностика содержания хлорофилла в клетках листьев растений на разных этапах онтогенеза. На основе показаний оптического счетчика хлорофилла SPAD 502 (Minolta Camera Co, Ltd, Токио, Япония) были установлены существенные различия по накоплению и деградации хлорофилла в контрольной группе и вариантах с фосфемидом.
В партнерстве с учеными Всероссийского научно-исследовательского института крахмалопродуктов — филиала ФНЦ пищевых систем им. В. М. Горбатова было установлено, что мутантные популяции ячменя, полученные при обработке семян водным раствором фосфемида, можно рассматривать как хорошую платформу для отбора генотипов с повышенным содержанием амилозы и рекомендовать для практической селекции. Стабилизация показателей выхода крахмала в вариантах с фосфемидом относительно контрольной группы была отмечена в исследуемых образцах зерна третьего поколения.
У пшеницы и ячменя были выделены различные типы видимых мутаций, которые затрагивали стебель, листья, колос, физиологические показатели роста и развития; встречались системные мутации. У некоторых растений отмечено изменение в строении колоса; появлялись высокорослые и низкорослые, устойчивые к полеганию растения, с восковым налетом на соломине и др.
На опытном полигоне для изучения генетического разнообразия культурных растений (Тюменская область, Нижнетавдинский район) в экстремальных погодных условиях 2021 года ряд мутантов ячменя и яровой пшеницы характеризовались высокой биологической устойчивостью к почвенной и атмосферной засухе.
Исследователи ставят новую задачу — с помощью антиоксидантного действия пара-аминобензойной кислоты (ПАБК) снизить повреждающий эффект от высоких концентраций мутагена в популяциях первого поколения. Это позволит получить больше полезных мутаций.
Мутагены — химические и физические факторы, вызывающие наследственные изменения — мутации.