Методы селекции и семеноводства картофеля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Новгородский Государственный Университет имени Ярослава Мудрого

Институт сельского хозяйства и природных ресурсов

Курсовая работа

по дисциплине: Общая селекция и семеноводство

на тему: Методы селекции и семеноводства картофеля

Великий Новгород, 2006

Введение

Картофель -- важнейшая продовольственная, техническая и кормовая культура. Благодаря хорошим вкусовым качествам и высокой питательной ценности он стал вторым после хлеба продуктом питания во многих странах. Значительно возросло потребление продуктов переработки картофеля (более 30 %) и увеличился их ассортимент (чипсы, помфри, соломка и др.). Большое количество его используется в крахмало-паточной и спиртовой промышленности. Картофель и отходы его промышленной переработки (барда, мезга) идут на корм животным.

Это одна из наиболее распространенных на земном шаре сельскохозяйственных культур -- выращивается почти во всех странах мира. В Северном полушарии его возделывание заходит за Полярный круг, а в Южном достигает 50° ю. ш. Основные площади под картофелем находятся в странах Северного полушария -- СССР, Польше, ГДР, ФРГ, Великобритании, Франции, США.

В нашей стране картофелеводство развито в Нечерноземной и Центрально-Черноземной зонах РСФСР, Белоруссии, Прибалтике, Лесостепи Украины, Поволжье, на Дальнем Востоке, Северном Кавказе.

Картофель относится к семейству пасленовые--Solanaceae L., роду Solanum L., входит в секцию Tuberarium (Dun.) Buk., характеризующуюся образованием клубней.

Родина картофеля-- Южная Америка. Первичным генцентром его происхождения считают высокогорные районы Южной Америки (Перу, Боливия). Вторичный генцентр разнообразия диких клубненосных видов -- горная часть Мексики. [1]

1. Сорта

Для получения высоких урожаев картофеля большое значение имеет правильный выбор сорта с учетом особенностей его возделывания. По продолжительности вегетационного периода все сорта картофеля согласно стандарту «Картофель. Термины и определения 01.01.80» подразделяют на ранние (урожай товарных клубней формируется через 55--65 дней после посадки семенных клубней в почву, период вегетации 80--90 дней), среднеранние (с соответствующими показателями, составляющими 65--80 и 100--115 дней), средние (80--100 и 115--125 дней), среднепоздние (100--110 и 125-- 140 дней) и поздние (сбор урожая через ПО дней и более после посадки, период вегетации растений более 140 дней).

Сорта картофеля значительно различаются по урожайности в зависимости от почвенно-климатических условий того или иного района. Один и тот же сорт в одних условиях может быть урожайным, а в других -- малопродуктивным. Поэтому в каждом хозяйстве важно возделывать лишь районированные сорта картофеля. На основании государственного испытания все сорта районированы по областям, краям и автономным республикам страны.

Основоположник систематики видов картофеля в нашей стране С. М. Букасов. Известно 170 видов картофеля, которые объединены в 32 серии. Серии подразделяются на две географические группы -- южноамериканскую и североамериканскую.

Из богатейшего набора видов картофеля в культуре используется в основном лишь S. tuberosum. Все селекционные сорта созданы путем многократных скрещиваний вывезенных из Южной Америки образцов S. tuberosum между собой и с культурным видом S. andigenum. В их облике доминируют признаки S. tuberosum.

Все многообразие селекционных сортов делят по совокупности ряда признаков на сортотипы. Отдельные сортотипы выделены в группы по названию стран, в которых селекция ведется интенсивно. [2]

2. Проблемы связанные с выведением сорта

сорт селекция семеноводство картофель

Урожайность картофеля зависит от взаимодействия многих факторов, среди которых ведущее значение имеет заложенная в растении и материализованная в семенах генетическая продуктивность сорта. Предпосылкой к реализации этого фактора является использование в практическом картофелеводстве высококачественного семенного материала, производственным выведением которого занимаются семеноводческие научные и производственные учреждения (хозяйства).

Вегетативный способ размножения картофеля приводит к постепенному накоплению в клубнях вирусной, грибной и бактериальной инфекции, что сказывается на значительном снижении продуктивности сорта. Снижение урожайных качеств, особенно при поражении отдельными вирусами, иногда бывает настолько сильным, что может свести к нулю самые совершенные приемы возделывания картофеля. Длительное поддержание сортов картофеля в здоровом и чистосортном состоянии путем проведения специальных семеноводческих мероприятий является непременным условием успеха в борьбе за высокие урожаи картофеля.

3. Задачи и направления селекции картофеля

Существующие сорта картофеля не удовлетворяют полностью предъявляемым к ним требованиям. Отмечены нестабильность урожайности и ее снижение под воздействием неблагоприятных внешних условий, а также в результате поражения болезнями и вредителями. В связи с этим перед селекцией ставится ряд задач, которые можно разделить на общие, региональные и специфические.

Общая задача -- создание экологически пластичных, высокоурожайных, устойчивых к болезням, вредителям и неблагоприятным условиям сортов, имеющих разные сроки созревания, обладающих высокой питательной ценностью и хорошими вкусовыми качествами и пригодных для механизированного возделывания.

Одна из региональных задач -- выведение фитофтороустой-чивых сортов для тех районов страны, где эта болезнь проявляется ежегодно и причиняет огромный ущерб картофелеводству. Другая -- создание для южной зоны страны сортов картофеля, пригодных для суходольного и поливного земледелия в условиях повышенной температуры почвы и воздуха, а также двуурожайных сортов с коротким периодом покоя клубней.

К специфическим задачам селекции нужно отнести выведение сортов, пригодных для промышленной переработки на пищевые полуфабрикаты (картофельная крупка, пюре, сушеный картофель и др.) и готовую продукцию (чипсы, помфри, крекеры и др.), а также сортов, приспособленных для выращивания из семян.

В связи с поставленными задачами разрабатываются и направления селекционной работы. Создаются высокопродуктивные сорта, устойчивые к фитофторозу, вирусным болезням, с повышенным содержанием крахмала, белка или с комплексом других важных признаков. Развитие новых направлений усложнило решение селекционных программ и потребовало организации промежуточного этапа в работе, а именно: получения специальных родительских форм -- носителей отдельных ценных признаков или их сочетаний, отсутствующих у культурного вида S. tuberosum (иммунитет к вирусам, фитофторозу, нематоде, колорадскому жуку).

Работа по созданию эффективных родительских форм, так называемых полуфабрикатов для селекции, проврдится в США, Великобритании, ФРГ, Польше, Чехословакии, в Международном центре по картофелю (Перу), СССР. В нашей стране селекция ведется по всем важнейшим направлениям.

Селекция на высокую урожайность и питательную ценность. Уровень урожайности и ее стабильность -- главные показатели ценности любого сорта. Этот признак полигенный, контролируется многими доминантными и рецессивными генами. Его проявление зависит от сочетания различных генов, а также от внешних условий.

Урожай картофеля с куста определяется числом клубней и средней массой одного клубня. При подборе родительских пар для скрещивания необходимо это учитывать, так как известно, что урожайных гибридов больше в потомстве урожайных родительских форм. Поскольку число положительных по признаку урожайности трансгрессий незначительно (1,5--1,6%), отборы нужно проводить в больших гибридных популяциях.

Наряду с высокой урожайностью сорта должны характеризоваться повышенным качеством и улучшенным химическим составом клубней (протеина 1,8--3,2%, крахмала 14--30%, витамина С 20--30 мг/100 г).

Селекция на повышенное содержание крахмала и белка в клубнях. Это одна из важнейших задач. Оба признака полигенные. Поскольку отмечена положительная связь между крахма-листостью родительских форм и их потомства, можно использовать в качестве доноров высококрахмалистые сорта, тщательно подбирая родительские пары для скрещивания и отбирая положительные по содержанию крахмала трансгрессии.

Поскольку между содержанием белка и крахмала нет отрицательной корреляции, можно путем подбора родительских пар для скрещивания и отбора комбинаций создать высокобелковые (2,5%) и крахмалистые (24--26%) сорта.

Селекция на скороспелость и создание двуурожайных сортов. Ранние и среднеранние сорта успевают соответственно за 50-- 60 и 60--80 дней от момента посадки образовать товарные клубни, т. е. они более интенсивные по сравнению со среднеспелыми, среднепоздними и поздними сортами. В благоприятных условиях по урожайности они могут превышать более поздние сорта. Ранние сорта дают потребителю продукцию i летние месяцы. Их можно использовать в занятых парах.

В СССР возделывают около 70 ранних и среднеранних сортов картофеля.

Наибольший выход раннеспелых гибридов отмечен в скрещиваниях ранних сортов между собой, но они низкоурожайны. Для выведения скороспелых и урожайных сортов рекомендуется скрещивать ранние сорта со среднеранними и среднеспелыми и подбирать родительские пары на основе продолжительности периодов роста и интенсивности накопления урожая. Наибольшее количество раннеспелых сортов (25--35%) получается при скрещивании родительских форм с быстрым образованием всходов (15--17 дней), коротким (10--12 дней) периодом от всходов до образования клубней и интенсивным накоплением урожая.

Для получения скороспелых сортов применяют также межвидовую гибридизацию, скрещивая S. tuberosum с культурными видами S. andigenum, S. rybinii Juz. et Buk., S. phureja. Два последних вида как лишенные периода покоя клубней используются при создании двуурожайных сортов для некоторых южных районов страны. Эти сорта должны быть скороспелыми, высокоурожайными и иметь короткий период покоя клубней.

Селекция на фитофтороустойчивость. Болезнь вызывается грибом Phytophtnora infestans. Возбудитель имеет много рас, число которых может возрастать в процессе селекционной работы. Болезнь особенно сильно поражает сорта в зонах с влажным и умеренно теплым климатом (Белоруссия, Прибалтика, Сахалин).

Создание сортов с расоспецифическои устойчивостью не увенчалось успехом. Все они в условиях производства поражались, так как происходило постепенное накопление более вирулентных рас. Очень важно следить за тем, чтобы на больших площадях не скапливались сорта с одинаковыми генами устойчивости к фитофторозу. Кроме того, необходимо выводить сорта, сочетающие сверхчувствительность с полевой устойчивостью, так как первый тип устойчивости уменьшает первоначальную инфекцию, а второй -- замедляет скорость распространения болезни в поле.

Селекция на устойчивость к вирусам. Одна из труднейших задач селекции- создание сортов с комплексной устойчивостью к вирусным болезням. Сложность заключается в большом разнообразии вирусов и их штаммов, характер проявления которых меняется в зависимости от внешних условий и сортовой специфичности. Решающее значение здесь имеет выбор исходного материала, основанный на знании генетической природы различных типов устойчивости и закономерностей их наследования.

Селекция на устойчивость к раку. Рак картофеля вызывается грибом Synchytrium endobioticum и относится к опасным карантинным болезням. На территории нашей страны выявлены четыре биотипа рака. Все сорта, поступающие в государственное сортоиспытание, должны быть устойчивыми к обычной расе гриба. К ней невосприимчивы многие селекционные сорта, дикие и культурные виды картофеля.

Селекция на устойчивость к парше. Болезнь вызывается грибом Streptomices scabies и отрицательно сказывается на качестве клубней, их товарном виде. Пораженный паршой картофель не принимают ни торговые, ни заготовительные организации, поскольку через язвы в клубень проникает вторичная инфекция (грибы, бактерии), вызывающая его гниение. Источниками первичной инфекции являются почва и больные клубни.

Наиболее надежный способ защиты от болезни -- выведение устойчивых сортов.

Селекция на устойчивость к бактериальным болезням. Наиболее вредоносны из них черная ножка и кольцевая гниль. Возбудители черной ножки -- Pectobacterium phytophthorum, Pecto-bacterium carotovorum и другие виды бактерий. Источник инфекции -- больные клубни и зараженная почва. Поражение проявляется в загнивании и почернении основания стебля, что приводит к гибели растения.

Селекция на устойчивость к картофельной нематоде. Картофель повреждают два вида гельминта -- Globodera rostochien-sis (желтая) и Globodera pallida (белая). Желтая нематода представлена патотипами Rol--Ro5, белая -- Pal--РаЗ. Нематода распространена во всех странах с развитым картофелеводством. В СССР она приурочена к приусадебным участкам, но обнаруживается и в полях севооборотов.

Селекция на устойчивость к колорадскому жуку. Один из опаснейших вредителей картофеля -- Leptinotarsa decemlineata, завезенный из Северной Америки в Западную Европу и распространившийся там в XX столетии. Его вредоносность обусловлена большой прожорливостью жуков и личинок, поедающих листья. Иммунных к колорадскому жуку сортов и видов картофеля нет, но известны формы с различной степенью устойчивости. Виды картофеля различаются по пригодности их для откладки яиц жуком. [4]

4. Исходный материал

Сорта отечественной и иностранной селекции, созданные на основе вида S. tuberosurn, обладали рядом положительных признаков (высокая урожайность и крахмалистость, хорошие вкусовые качества), но были неустойчивы к опаснейшим болезням, вредителям и стрессовым факторам. В связи с этим в 20-е гг. начались поиски источников таких признаков. После ряда экспедиций Н. И. Вавилова, С. М. Букасова, С. В. Юзепчука и других исследователей на родину картофеля в Америку, организованных в 1925--1927 гг. и позже, коллекция ВИР пополнилась большим числом диких и культурных видов, ставших донорами многих положительных признаков, отсутствующих у S. tuberosum. В странах Южной Америки были открыты культурные аборигенные виды картофеля, издавна возделываемые индейцами, например S. phyreja, S. rybinii, и множество диких видов. В Северной Америке найдены только дикие виды.

Известно около 150 диких и 20 культурных видов картофеля, многие из которых хорошо изучены. Так, S. commersonii устойчив к раку (агрессивным биотипам), парше обыкновенной, черной ножке, вирусам А и Y, стеблевой нематоде, колорадскому жуку, заморозкам, имеет повышенное содержание крахмала и сырого протеина.

В качестве исходного материала используют также отечественные и иностранные сорта, выдающиеся по урожайности, устойчивости к болезням, имеющие высокое содержание крахмала, обладающие рядом других положительных признаков и хорошо передающие их потомству. В селекции на высокую крахмалистость применяют сорта Бертита, Октябренок, Верба, Сотка; в селекции на скороспелость -- Ранняя роза, Приекульский ранний, Кобблер, Каскад; в селекции на устойчивость к фитофторозу-- Аквила, Апта, Влтава, Трета, Делос, Эпока и ряд других; к вирусу X-- Асока, Амарил, Олев и др., вирусу У -- Датура, Бизон, Фаналь и др., к раку (вирулентным биотипам)-- Екатерининский, Смена, Хилла, Темп и др., к нематоде-- Ректор, Сагитта, Спекуля, Протон, Панста, Венстер, Кобра и др. [4]

5. Методы селекции

Существует несколько методов селекции:

Отбор, внутривидовая гибридизация, межвидовая гибридизация, метод беккросса, экспериментальная полиплоидия, экспериментальная гаплоидия, селекция на гетерозис, мутагенез, инцухт (инбридинг), клеточная селекция.

Внутривидовая гибридизация. Научная селекция картофеля в нашей стране началась только после Великой Октябрьской социалистической революции. Путем межсортовых скрещиваний между интродуцировамными из разных стран сортами были получены первые отечественные сорта, имеющие высокую продуктивность и относительную устойчивость к ряду болезней: Лорх, Кореневскип и др. Однако дальнейшая гибридизация между сортами S. tuberosum ssp. europaeum не принесла успеха, так как потомство от таких скрещиваний было неустойчивым к болезням и вредителям. После создания на основе межвидовой гибридизации новых сортов S. tuberosum ssp. hybridum вновь стало возможным получение высокопродуктивного, относительно устойчивого к болезням исходного материала.

Межсортовая гибридизация широко используется для выведения сортов картофеля в СССР, Великобритании, Франции, Венгрии и других странах. При использовании данного метода важны правильный подбор компонентов скрещивания и получение большого объема гибридных популяций для выделения клонов с хозяйственно ценными признаками.

Межвидовая гибридизация. Этот метод стал широко применяться в нашей стране в начале 30-х гг. В скрещивания вовлекались дикие и культурные виды картофеля, устойчивые к различным болезням. Например, вид S. demissum использовали для получения фитофтороустойчивых сортов. Достаточно широко применяется в селекции на повышение крахмалистости и полевую устойчивость к фитофторе и нематодам вид S. andigenum.

Межвидовая гибридизация затруднена вследствие нескрещиваемости многих видов с сортами и сильного доминирования негативных признаков диких видов в гибридном потомстве (длинные столоны, мелкие клубни, плохой вкус и др.). Чтобы избавиться от этих нежелательных признаков, используют бек-кроссирование. [1]

6. Методы оценки селекционного материала

Большое значение для селекции картофеля имеет оценка устойчивости гибридного материала к болезням, вредителям, экстремальным условиям среды, а также качества их клубней.

Оценка устойчивости к болезням. Устойчивость к вирусным болезням может быть выявлена в самый ранний период роста сеянцев. Для этого их заражают с помощью пистолета-распылителя с расстояния 10--15 см инокулюмом вирусов X и Y, в который добавлен абразив (карборунд, целит) для нарушения целостности листьев и повышения эффективности приема. После инокуляции сеянцы опрыскивают водой, чтобы на листьях не оставалось высохшего инокулюма, а через 7-- 10 дней выносят из теплицы наружу. Выбраковку по внешним признакам проводят неоднократно в течение 1,5---2 мес после инокуляции, затем все внешне здоровые растения проверяют серологически и давшие с сывороткой положительные реакции удаляют.

Оценка устойчивости к механическим повреждениям. Такую оценку нужно проводить ежегодно, начиная с питомника гибридов второго года. Первоначально применяют лабораторный метод оценки устойчивости клубней к потемнению мякоти с помощью прибора динамической прочности (ПДП), а для гибридов в основном и конкурсном испытаниях--механизированную уборку в поле. Их убирают комбайном или картофелекопателем КСТ-1,4, которые сильно повреждают клубни. В день уборки учитывают внешние (обдирание кожуры, вырывание мякоти, трещины), а через 10--20 дней хранения при температуре 16-- 18 °С и внутренние (потемнение мякоти) повреждения. По результатам учета вычисляют процент поврежденных клубней, в том числе по видам механических повреждений.

Качество клубней. Данный признак определяется многими показателями -- формой, глубиной глазков, окраской кожуры и мякоти, вкусовыми достоинствами, содержанием крахмала, белка, витаминов. Первые пять признаков оценивают визуально. Содержание крахмала, белка, витаминов устанавливают известными лабораторными методами. [4]

7. Оценка качества семенного картофеля

Качество супер-суперэлитного, элитного и сортового картофеля оценивают чистосортностью, степенью поражения болезнями, урожайностью.

Оценку посевов супер-суперэлитного, суперэлитного и элитного картофеля проводит комиссия в присутствии представителя хозяйства. Результаты оценки оформляют актом с указанием процента больных растений, состояния обследуемых посевов и дальнейшего их использования.

Клубни семенного картофеля должны быть здоровыми, целыми, с окрепшей кожурой, по форме и окраске типичными для данного сорта, сухими, непроросшими (при весенней реализации допускается наличие клубней с ростками не более 5 мм).

В семенном картофеле не допускается наличие клубней, пораженных мокрой гнилью, задохшихся, подмороженных, с ожогами, уродливых, с израстаниями и легкообламывающимися наростами, раздавленных, порезанных, с ободранной кожурой (более 1/4 поверхности клубня); наличие земли и посторонних примесей более 2% от массы клубней.

Максимальный размер клубней семенного картофеля по поперечному диаметру:

для сортов с округло-овальной формой клубней -- 30--60 мм.

Допускается наличие клубней, не отвечающих требованиям по размеру, не более 3% по счету. Размер клубня семенного картофеля при использовании для собственных нужд в хозяйстве не нормируется.

В семенном картофеле допускается наличие клубней, в процентах по счету, не более:

С железистой пятнистостью и потемнением мякоти (при пораженин более 1/4 продольного разреза клубня)--5%;

с механическими повреждениями (порезы, вырывы, трещины, вмятины тканей клубней глубиной более 5 мм и длиной более 10 мм) и повреждениями сельскохозяйственными вредителями (проволочником -- при наличии более трех ходов; грызунами, хрущами и совками -- с отверстиями площадью более 1/3 поверхности клубня и глубиной более 5 мм без повреждения глазков)--5%, в том числе поврежденных проволочником -- 1%, грызунами, хрущами и совками--0,5%.

Урожай элитного картофеля реализуют при наличии положительного заключения по результатам грунтового контроля, который осуществляют по образцам суперэлиты. Осенью представитель объединения «Сортсемовощ» отбирает из партии суперэлитного картофеля каждого сорта среднюю пробу (200 клубней) по ГОСТ 11856--66 «Картофель семенной. Отбор образца и методы определения посевных качеств», прикладывает к этому образцу этикетку с указанием хозяйства, сорта, массы партии, номера образца, даты отбора. Элитовыращивающее хозяйство за свой счет отсылает образец картофеля учреждению, осуществляющему грунтовой контроль, а оттуда получает результаты грунтового контроля. Эти данные хозяйства принимают во внимание при оценке партий элитного картофеля собственными силами. [3]

Список используемой литературы

1. Интенсивная технология производства картофеля/ Сост. К.А. Пшеченков.-М.: Росагропромиздат, 1989.- 303с.: ил.

2. Писарев Б.А. Сортовая агротехника картофеля.- М.: Агропромиздат, 1990.- 208с.: ил.

3. Производство картофеля: возделывание, уборка, хранение. Справочник/ Сост. Б.А. Писарев.- М.: Росагропромиздат, 1990-223с.

4. Частная селекция полевых культур /Ю.Б. Коновалов, Л.И. Долгодворова и др.;-М.: Агропромиздат, 1990.-543с.: ил.

Размещено на Allbest.ru