2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Інститут землеробства

Української академії аграрних наук

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Спеціальність:06.01.05 - Селекція і насінництво

Селекція ліній дині з маркерними ознаками, жіночим статевим типом та отримання на їх основі гетерозисних гібридів

Томасон Ян Рихардович

Київ 2002

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Дніпропетровському державному аграрному університеті протягом 1995-2000рр.

Науковий керівник: доктор сільськогосподарських наук, професор, академік УААН, заслужений працівник народної освіти Барабаш Орест Юліанович Національний аграрний університет професор кафедри овочівництва.

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор Солодюк Наталя Володимирівна Інститут землеробства УААН головний науковий співробітник відділу селекції

кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Дрокін Михайло Дмитрович Інститут овочівництва і баштанництва УААН, завідувач відділу селекції і генетики

Провідна установа: Уманська державна аграрна академія Міністерства аграрної політики України

Захист дисертації відбудеться “_20_” _лютого____2002 р. о _10_годині на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д.27.361.01при Інституті землеробства УААН,

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту землеробства УААН

Відгуки на автореферат у двох примірниках, завірених печаткою просимо надсилати за адресою: Україна 08162, смт. Чабани, Києво-Святошинського району, Київської області, Інститут землеробства УААН, вченому секретареві Спеціалізованої вченої ради.

Автореферат розіслано “18” січня 2002 р.

Вчений секретар Спеціалізованої вченої ради, кандидат сільськогосподарських наук Кравченко Л.О.

1. Загальна характеристика роботи

селекційний диня запилення гібрид

Диня - одна із поширеніших у нашій країні баштанних культур. Але на сьогодні її виробництво недостатнє із-за посередньої врожайності сортів та різкого скорочення посівних площ під баштанні культури. Тому одним з напрямків на шляху підвищення урожайності і економічної ефективності вирощування баштанних культур є використання гетерозисних гібридів.

Диня відноситься до культур, які проявляють високий гетерозис з урожайності і перевищують сорти в середньому на 20-30%. Максимальний рівень гетерозису може сягати 70-90%. Однак, в Україні до цього часу відсутні районовані та поширені вітчизняні гібриди F1 дині. Виділені раніше гібридні комбінації не отримали розповсюдження. Основною причиною цього є складність насінництва гібридів, яке пов'язане з відсутністю материнських форм, які б легко схрещувались при вільному запиленні. Це пов'язано з тим, що розповсюджені сорти мають в основному гермафродитні і чоловічі квітки. Тому останнім часом селекція гібридів F1 спрямована на створення форм з жіночим типом цвітіння та розробку ефективних методів отримання гібридного насіння.

Актуальність теми. В даний час оптимальним варіантом для вирішення цієї проблеми є створення самозапильних ліній з гіномоноеційним і гіноеційним статевими типами цвітіння та маркерними ознаками. Вони дозволяють отримувати найвищий відсоток гібридності (90-100%) при вільному запиленні батьківських ліній та завдяки наявності рецесивних маркерних ознак проводити вибраковку негібридних рослини у товарних посівах.

Перспективність гетерозисної селекції дині полягає в можливості отримувати у гібридів F1 ознак, які важко поєднати в звичайних сортах. Наприклад: скоростиглість і продуктивність, скоростиглість і високі смакові якості; створення гібридів з комплексною стійкістю до хвороб. Отримання гетерозисних гібридів дає можливість захищати авторські права та вести контрольоване насінництво.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема дисертації є складовою частиною науково-дослідної роботи кафедри селекції і насінництва, Дніпропетровського державного аграрного університету. Дисертаційна робота виконана згідно НТП “Овочівництво і баштанництво” (номер держаної реєстрації 01980005574).

Мета і задачі дослідження. Отримання гетерозисних гібридів дині при вільному перезапиленні на основі спеціальних материнських форм з маркерними ознаками та жіночим статевим типом, розробка способів їх розмноження та вивчення комбінаційної здатності за основними господарсько-цінними ознаками. Вибір найбільш економічно ефективних способів насінництва гібридів F1.

Для виконання мети необхідно було вирішити такі завдання:

виявити характер спадковості маркерних ознак створених ліній;

встановити особливості спадковості статі у рослин дині;

розробити способи розмноження материнських форм дині;

визначити комбінаційну здатність створених ліній за основними господарсько-цінними ознаками та провести добір кращих гібридів F1;

виявити адаптивну здатність ліній та їх гібридівF1;

визначити рівень стійкості гібридів, батьківських форм до бактеріозу;

розробити технологічні способи гібридного насінництва при вільному запилені.

Об'єкт дослідження - розробка схем отримання гібридів F1 дині при вільному перезапиленні із застосуванням ліній з маркерними ознаками та жіночою статтю.

Предмет дослідження - отримані самозапильні лінії, гібриди F1 ,сорти дині.

Методи дослідження: органолептичний - для виявлення фенотипічної мінливості рослин; вимірювально-ваговий - для визначення середньої маси плоду, урожайності; розрахунковий - для визначення показників повторюваності, комбінаційної здатності, параметрів адаптивної здатності, ступеня домінування, гібридологічний та кореляційний аналіз господарсько-цінних ознак; математично-статистичний - для оцінки достовірності отриманих результатів досліджень.

Наукова новизна одержаних результатів. На основі оригінальних материнських ліній з різними маркерними ознаками і статевими типами показано найбільш економічно ефективні методи отримання насіння гібридів при звичайному перезапиленні. Проведена оцінка загальної та специфічної комбінаційної здатності створених ліній. Розроблені способи розмноження материнських ліній. Вивчена адаптивна здатність виділених ліній та на їх основі отримані гібриди. Виявлені закономірності підбору ліній при створені гібридів F1 з високою адаптивною здатністю.

Практичне значення одержаних результатів. Отримані спеціальні материнські лінії з маркерними ознаками та різними статевими типами, з комплексом господарсько-цінних ознак, які мають високу комбінаційну здатність та придатні для отримання гібридного насіння при вільному перезапиленні. Створені гібриди F1 дині з високою врожайністю та поліпшеними смаковими якостями. У співавторстві створено сорт дині Тітовка рекомендований для вирощування в Степу України.

Особистий внесок здобувача. Брав особисту участь у розробці, підготовці програми експериментів, опрацюванні літератури, розробці програми дослідів, проведенні польових і лабораторних досліджень, спостережень, аналізів, узагальнені одержаних результатів і висновків, складанні звітів, наукових статей і дисертаційної роботи внесені пропозиції для селекційної практики. Особистий внесок - понад 90%.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати досліджень доповідались на міжнародному симпозіумі “Гетерозис сельскохозяйственных растений” (Всеросійський науково дослідний інститут селекції і насінництва овочевих культур, Москва, 1997 р.); міжнародній конференції молодих вчених “Вторые Квасниковские чтения” (Всеросійський науково дослідний інститут овочівництва, Москва, 2000 р.) - доповідь отримала третю премію; міжнародній конференції “Селекция и семеноводство овощных культур в 21 веке” (Всеросійський науково дослідний інститут селекції і насінництва овочевих культур, Москва, 2000 р.); першій Всеукраїнській конференції молодих вчених-аграріїв “Роль молодих вчених у реформуванні аграрного сектору економіки” (Київ, Національний аграрний університет, 2001 р.); наукових конференціях - агрономічного факультету Дніпропетровського держаного аграрного університету (1996-2000 рр.), звітах Дніпропетровської дослідної станції ІОБ УААН (1995-1996 рр.).

Публікації. Результати досліджень опубліковані в 8 наукових статтях, з них 5 у фахових виданнях, отримано авторське свідоцтво на сорт дині Тітовка.

Обсяг і структура дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, шести розділів, висновків і рекомендацій для практичної селекції. Загальний обсяг роботи - 162 сторінок машинопису, в т.ч. 44 таблиць, 19 рисунків, 10 додатків. У переліку літератури 184 найменувань, в т. ч. 70 іноземних.

2. Зміст роботи

Стан вивчення питання. В розділі наведені результати досліджень вітчизняних та закордонних вчених з питань, які розглядаються в дисертації, зроблений їх аналіз, узагальнення і обґрунтування обраного напрямку досліджень.

Умови, матеріал і методика досліджень. Експериментальну роботу проводили на Дніпропетровській дослідній станції, Інституту овочівництва і баштанництва УААН (1995-1996рр.) та на дослідному полі навчально-дослідного господарства “Самарський” Дніпропетровського державного аграрного університету (1997-2000рр.).

За роки проведення досліджень погодні умови для розвитку рослин дині були неоднакові. Найбільш сприятливі умови були в 1995, 1996 та 1999 роках, помірні в 1998 та 2000 роках, вкрай жорсткі в 1997 році. Грунти - чорнозем звичайний малогумусний важко суглинистий за валовим вмістом в орному шарі гумусу - 3,2%. За даними загального обстеження в 100 г. сухого грунту міститься азоту -1,4-3,8 мг., фосфору -11,9-15,5, калію - 10,0-14,4. Грунтові води залягають глибше 15 метрів.

Дослідження з гетерозисної селекції дині проводили згідно методики ВІР( 1988)

У розсаднику самозапильних батьківських форм зразки дині оцінювали за морфологічними, біологічними і господарсько-цінними ознаками в порівнянні зі стандартами - сорти: Липнева, Інея. На обліковій ділянці розміщали по 20-30 рослин кожної форми, стандарт - через 10 ділянок. В період вегетації проводили такі спостереження і обліки - визначали тривалість вегетаційного періоду; оцінку стійкості рослин до хвороб та урожайність. Давали оцінку якості плодів органолептичним методом та визначали вміст сухої речовини за допомогою польового рефрактометра. Крім основних спостережень вивчали структуру статі. Проводили інцухти, схрещування, бекроси.

Визначали вплив гібереліну та нітрату срібла на прояв статі. Починаючи з фази одного-двох справжніх листків проводили три обробки рослин цими препаратами через кожні чотири дні з розрахунку 2 мл на рослину (концентрація 0,25 гр/л). Облік квіток проводили по вузлах, поділяючи їх на чоловічі, гермафродитні та жіночі.

В розсаднику гібридизації лінії розміщали по 10-20 рослин на ділянці для штучного схрещування, щоб отримати не менше трьох гібридних плодів. Для роботи використано 4 материнські і 10 батьківських самозапильних ліній.

У розсаднику оцінки комбінаційної здатності самозапильних ліній в 1996-1997рр. вивчали 30 гібридів F1, в 1998-1999рр. - 48 у порівнянні з обома батьками. Ділянки в розсаднику розміщували рендомізованими блоками в 4-х кратній повторності. В кожній ділянці розміщали по 10 рослин. Оцінку проводили кожної рослини, вивчаючи морфологічні, біологічні та господарсько-цінні ознаки. При створенні гібридів F1 тестерами взяті материнські лінії: КЖТ, РЛ, ЖЗЛ, Л.20/1. Та батьківські: Л. 217, Л.218, Л.219, Л.220, Л.221, Л.222, Л.209, Л.210, Л.211, Л.212, Л.213, Д.5.

Відібрані кращі гібриди F1 вивчали в розсаднику конкурсного сортовипробування за основними господарсько-цінними ознаками. Оцінку стійкості зразків дині до бактеріозу проводили в польових та лабораторних умовах згідно з методиками ВАСГНІЛ (1970) та ВІР (1983, 1988).

Математичну обробку даних досліджень проводили за методикою Доспєхова Б.П.(1985). Оцінку параметрів комбінаційної здатності в системі повних топкросів проводили за методикою В.Г. Вольфа, П.П.Літуна (1980). Розрахунок параметрів адаптивної здатності ліній та їх гібридів F1 визначали згідно методики А.В. Кільчевського, Л.В. Хотильової (1985, 1997). Статистичну обробку експериментальних даних проводили за допомогою ПОЕМ.

СТВОРЕННЯ ТА РОЗМНОЖЕННЯ БАТЬКІВСЬКИХ ФОРМ ДИНІ

З жіночим типом цвітіння

При створенні гібридів дині F1 самим перспективним напрямоком є використання материнських форм з жіночим типом цвітіння. У зв'язку з цим нами проведена робота із створення таких форм. В результаті створені материнські лінії з жіночою статтю: Л.20/1 і Л.22/1

Лінія Л.20/1 - середньорання. Тривалість вегетаційного періоду складає 72 дні. Продуктивність вище стандарту ( сорт Липнева), завдяки великій кількості плодів. Форма плодів овальна або видовжена, поодинокі плоди, які утворюються з гермафродитних квіток мають кулясту форму з чалмою. Поверхня їх сегментована, жовто-лимонна, з елементами сітки. М'якуш білий, ніжний, волокнистий, солодкий, вміст сухої речовини становить 11,6%. Стать гіномоноеційна.

Лінія Л.22/1 - середньорання. Період від сходів до дозрівання плодів сягає 74 дні. Продуктивність вище стандарту (сорт Липнева). Форма плодів овальна. Поверхня гладка, жовта з елементами сітки. М'якуш білий іноді біло-зелений, ніжний, солодкий, соковитий. Вміст сухої речовини складає -13,5%. Стать жіноча, рослини цвітуть спочатку жіночими, а після 10 вузла на деяких рослина формуються чоловічі квітки. Лінія стійка до борошнистої роси та пероноспорозу.

Так як створенні лінії формують майже тільки жіночі квітки, кількість чоловічих і гермафродитних, які утворюються, недостатня для перезапилення. Тому виникає питання про способи їх збільшення. Для вирішення цієї проблеми нами пропонується два способи, а саме:

Створення та використання гермафродитних ліній аналогів.

Використання фізіологічно-активних речовин.

В результаті індивідуального добору з гібридної популяції 717/81х6018А нами створена самозапильна гіномоноеційна лінія Л.20/1 та її гермафродитний аналог Л.20Г. Він відрізняється від материнської лінії тільки типом цвітіння та дозволяє розмножувати жіночі форми при вільному перезапиленні.

Другим напрямком досліджень було вивчення впливу найбільш поширених фізіологічно активних речовин на зсув статі жіночих ліній в бік маскулінізації. Встановлено, що для розмноження жіночих ліній перспективно використання нітрату срібла, оброблюючи рослини в фазі 1-2 - справжніх листочки, коли починають формуватись генеративні органи.

Материнських форм дині з генетичними маркерами

Другим перспективним напрямком є використання форм з рецесивними генетичними маркерами, які проявляються на ранніх етапах розвитку рослин. В результаті проведеної нами роботи виділені лінії, з рецесивними маркерами, які можна використовувати для контролю гібридності. Так, з сорту дині Кущова 61 нами відібрана лінія КЖТ (кущова жіночого типу). Вона має маркерну ознаку “кущовість” контролюється геном b (ч2ф< ч2т). Лінія ЖЗЛ ( лінія з жовто-зеленим листям) була відібрана із зразка отриманого з Польщі (к-6018). Вона має рецесивний маркер “молоде жовто-зелене листя” (контролюється рецесивним геном v-2 (ч2ф< ч2т), яке дуже добре відрізняється від рослин із звичайним зеленим забарвленням у фазі першого справжнього листка. Однією з цінних маркерних ознак у дині є характер розсіченості листової пластинки (РЛ)(Дютін К.Е., 1983). При цьому потрібно зауважити, що сорти дині мають різний ступінь розсіченості листя. Так як при схрещуванні форм із звичайним листям та розсіченим в другому поколінні зустрічаються три фенотипи (фаза 5-6 звичайних листків): з сильним розсіченням пластинки до 1/3 поверхні, слабим розсіченням до 2/3 та цільнолистні форми, встановлено, що ознака “розсічене листя” спадкується моногенно за типом неповного домінування. Тому рослини в F1 мали проміжну форму розсіченої листової пластинки, а в F2 при розщепленні воно склало 1:2:1(ч2ф< ч2т). Для більш контрольованого насінництва при створенні гібридів F1 бажано використовувати форми з декількома генетичними маркерами, за умови, що вони не зціплені. В результаті роботи нами створена лінія КРЛ (кущова розсіченолистна), яка має дві рецесивні ознаки: кущовість, розсічене листя. За результатами гібридологічного аналізу цих ознак нами встановлено, що зазначені ознаки легко комбінуються та успадковується незалежно одна від одної(ч2ф <ч2т).

Слід зазначити, що лінія КЖТ є найбільш скоростиглою. Період від масових сходів до дозрівання плодів складає 69 днів. Продуктивність в середньому за три(1997-1999 рр.) роки склала 1,27 кг. Плоди овальної форми, дрібні та середньої величини. Стать моноеційна. При чому в перші 3-5 днів цвітіння рослини формують тільки жіночі квітки. Кора жовтого кольору з несуцільною сіткою або без неї. М'якуш білий або зеленувато-білий, розсипчастий, тонкий, малосолодкий або середньої солодкості. Вміст сухої речовини - 8,4%. Низький смак скоріш за все пов'язаний із скоростиглістю та невеликою площею фотосинтетичного апарату.

Лінія РЛ - середньорання. Вегетаційний період її від сходів до дозрівання плодів складає 73 дні . Продуктивність у середньому за три роки найвища (1,28 кг). Плоди овальні або коротко овальні, середньої величини. Кора щільна, золотиста, з сіткою. М'якуш білий, ніжний, соковитий, солодкий. Вміст сухої речовини 10,4%. Стать моноеційна. Лінія стійка до борошнистої роси.

Лінія ЖЗЛ - середньорання. Вегетаційний період 76 днів. Продуктивність нижча за стандарт Липневу. Плоди овальні, середньої величини. Кора щільна, жовта з маленькими тріщинами та елементами сітки. М'якуш білий, ніжний, соковитий, солодкий. Вміст сухої речовини -11,4%. Стать андромоноеційна. Відносно стійка до бактеріозу.

Лінія КРЛ -середньорання. Тривалість вегетаційного періоду 73 дні. Продуктивність низька, пов'язана з депресією скоріш за все через наявність рецесивних генів (b, l). Кора щільна з жовтим забарвленням, має сітку. М'якуш білий, ніжний соковитий, солодкий. Вміст сухої речовини складає 10%. Стать моноеційна.

Чоловічих ліній

Рівень результативності гетерозисної селекції визначається досягненнями у підборі та створенні генофонду кращих за комбінаційною здатністю і іншими господарсько цінними ознаками самозапильних ліній. На ранніх етапах гетерозисної селекції дині в якості вихідного матеріалу при створені ліній необхідно використовувати сорти з різних еколого-географічних зон (Санкин П.В.,1974). В результаті роботи створено 12 самозапильних ліній. Проведено їх вивчення за селекційно-цінними ознаками та параметрами адаптивної здатності. Виявлені кращі лінії в ранньостиглій групі: за урожайністю -Л.220 (з сорту Муза), скоростиглістю Л.221 (з №38) та вмістом сухої речовини - Л.222 (з сорту Тітовка). В середньостиглій: за врожайністю - Л.209(з сорту Берегиня) та вмістом сухої речовини - Л.210 (з Г-6).

ОТРИМАННЯ ГЕТЕРОЗИСНИХ ГІБРИДІВ ДИНІ

Вивчення комбінаційної здатності самозапильних ліній

За результатами чотирирічного дослідження комбінаційної здатності за товарною урожайністю, тривалістю вегетаційного періоду, вмістом сухої речовини встановлено, що джерелами дисперсії в двох групах стиглості є генотипічні та кліматичні фактори вирощування. При цьому нами спостерігалась суттєва взаємодія генотип-кліматичних факторів вирощування, що вказує на нетотожні реакції гібридів на зміну кліматичних умов вирощування та неможливість виділення на одному фоні гібридів, які були б кращими на інших фонах. Встановлено також, що урожайність в ранньостиглій групі контролюється генами з адитивною дією з вкладом генів з неадитивною дією, в середньостиглій - в основному адитивними; скоростиглість та вміст сухих речовин в ранньостиглій групі і середньостиглій контролюється генами з адитивною дією. При цьому необхідно зауважити, що в середньостиглій групі в 1998 році за смаковими якостями більш суттєвий влив мали гени з неадитивною дією.

Подальший аналіз відтворення комбінаційної здатності ліній значною мірою залежить від кліматичних умов. За характером екологічної реакції лінії можна диференціювати на три групи (таблиці 1 та 2). В ранньостиглій групі - перша група лінії зберігала високу ЗКЗ в усі роки досліджень за врожайністю - Л.220; скоростиглістю - Л.221, КЖТ; вмістом сухої речовини -Л. 217, Л.222, ЖЗЛ. Друга виявила низькі ефекти ЗКЗ відповідно за урожайністю - Л.221, Л.222, ЖЗЛ; скоростиглістю - Л.217, Л.220, Л.222, ЖЗЛ; вмістом сухої речовини - КЖТ, Л.221. Решта ліній значно залежали від кліматичних умов, змінюючи значення ефектів ЗКЗ від високих до низьких за урожайністю - Л.217, Л.218, КЖТ, РЛ; скоростиглістю - Л.218, РЛ; вмістом сухої речовини - Л.218, Л.220, РЛ. В середньостиглій групі - високі ЗКЗ за всі роки досліджень мали за урожайністю - Л.209, КЖТ, скоростиглістю - Л.211, КЖТ. Низькі ефекти ЗКЗ за урожайністю - Л.212, Л.213, ЖЗЛ, скоростиглістю - Л.212, Л.213, РЛ, ЖЗЛ, вмістом сухої речовини - Л.211. Інші лінії змінювали значення ефектів ЗКЗ в залежності від зовнішніх умов. З наведених даних видно, що на рівні оцінок комбінаційної здатності має місце диференціація лінійного матеріалу за адаптивними можливостями. Однорічних оцінок комбінаційної здатності не достатньо для визначення генетичної цінності ліній і їх слід обов'язково супроводжувати аналізом комбінаційної здатності в контрастних умовах вирощування. Лінії із стабільно високими ефектами ЗКЗ та СКЗ можуть бути успішно використані при створенні гетерозисних гібридів F1. А лінії які мають високі ефекти ЗКЗ та середні і низькі СКЗ - при створені синтетичних популяцій.

Таблиця 1 Ефекти загальної комбінаційної здатності ліній дині за господарсько-цінними ознаками(ранньостигла група)