Особливості прояву гетерозису у гібридів озимого жита з домінантною короткостеблістю та їх використання в селекції

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 рослин

Особливості прояву гетерозису у гібридів озимого жита з домінантною короткостеблістю та їх використання в селекції

Сень Олександр Віталійович

Київ 2003

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті землеробства УААН та лабораторії селекції озимого жита Носівської селекційної дослідної станції Чернігівського інституту агропромислового виробництва УААН в 1998-2001 рр.

Науковий керівник: доктор сільськогосподарських наук СКОРИК Віктор Варфоломійович, завідувач лабораторії селекції озимого жита Носівської селекційної дослідної станції Чернігівського інституту АПВ УААН

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор ТАРАНЕНКО Любов Калинівна, завідувач відділу селекції круп'яних культур Інституту землеробства УААН кандидат сільськогосподарських наук,

Доцент ЖЕМОЙДА Віталій Леонідович, завідувач кафедри генетики, селекції та насінництва Національного аграрного університету Кабінету Міністрів України

Провідна установа: Білоцерківський державний аграрний університет, м. Біла Церква

Захист дисертації відбудеться “17” червня 2003 року о 10 годині на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д 27.361.01 при Інституті землеробства УААН, смт. Чабани Києво-Святошинського району Київської області.

З дисертацією можна ознайомитись 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 розісланий “16" травня 2003 року.

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

1. Загальна характеристика роботи

озиме жито гетерозис міжсортовий

Актуальність теми. В сучасних умовах народногосподарське значення озимого жита зростає завдяки його нижчій вимогливості до агротехнічних умов вирощування, вищій зимостійкості порівняно з озимою пшеницею та високій енергетичній і біологічній цінності зерна.

За останні роки урожайність цієї культури вдалося підвищити за рахунок створення стійких до вилягання домінантно-короткостеблих сортів озимого жита (В.Д. Кобилянський, 1982). Але потенціал урожайності українських сортів озимого жита, створених традиційними методами, у виробництві вдається реалізувати на 41-78% (С.І. Бабич,1986; В.В. Скорик, 1994). Тому необхідне подальше підвищення урожайності цієї культури, яке можливе лише за рахунок її генетичного покращення. Оскільки озиме жито - перехреснозапильна культура, то найбільш успішним шляхом реалізації цього завдання є використання ефекту гетерозису.

Результати досліджень в селекції на гетерозис часто носять суперечливий характер, що свідчить про недостатній рівень знань в галузі видової генетики озимого жита, короткостеблість якого обумовлена домінантними генами, а зокрема з питань успадкування і особливостей прояву гетерозису за продуктивністю та елементами її структури. Все це обумовлює актуальність і доцільність здійснення досліджень за темою дисертаційної роботи.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота є складовою частиною досліджень лабораторії селекції озимого жита Носівської селекційної дослідної станції Чернігівського Інституту агропромислового виробництва УААН. Виконана у відповідності до науково-технічної програми УААН “Зернові та олійні культури”, проект “Селекція зернових культур на підвищену врожайність та якість продукції” (номер державної реєстрації 0194U006041).

Метою досліджень ставилось визначити успадковування і виявити особливості прояву ефекту гетерозису за продуктивністю та елементами її структури у міжсортових, лінійносортових, міжлінійних гібридів озимого жита з домінантною короткостеблістю і використати їх в селекції шляхом створення високоврожайних сортів-синтетиків.

В завдання досліджень входило:

виявити особливості прояву та успадкування кількісних ознак сортів та популяцій озимого жита, на їх основі зробити прогноз щодо шляхів покращення кожної з ознак і перспектив використання їх у селекції на гетерозис;

виділити сортозразки, які мають найкращі показники за комплексом господарсько-цінних ознак, з метою залучення їх в селекційний процес;

створити міжсортові, лінійносортові і міжлінійні гібриди озимого жита, виділити з них комбінації з високим рівнем гетерозису за врожайністю та основними елементами її структури;

виділити перспективні для селекції на гетерозис сорти, популяції та лінії і визначити стратегічні шляхи покращення ознак з урахуванням генетичної природи кожної ознаки;

створити патентоспроможні сорти-синтетики на основі створеного вихідного матеріалу з високою ЗКЗ за врожайністю і виділених перспективних зразків озимого жита.

Наукова новизна результатів досліджень полягає:

у виявленні особливостей прояву і генетичної обумовленості ефектів гетерозису у озимого жита з домінантною короткостеблістю за рівнем продуктивності і елементів її структури; у виділенні нових генетичних джерел, що поєднують високий рівень комбінаційної здатності за урожайністю при збереженні короткостеблості;

у створенні на основі виділених ліній нових високогетерозисних сортів-синтетиків Синтетик ДС, Синтетик 38, Синтетик 52 і Арфа, з яких останній визнаний патентоспроможним (патент № 54), а Синтетик 38 та Синтетик ДС підготовлені для передачі до державного сортовипробування.

Практичне значення результатів досліджень полягає у розробці експериментально обґрунтованих рекомендацій у вигляді конкретних високогетерозисних комбінацій схрещувань в залежності від стратегічних напрямків використання ефекту гетерозису, які забезпечують суттєве підвищення ефективності селекційної роботи, а також в створенні нових домінантно-короткостеблих сортів-синтетиків Синтетик ДС, Синтетик 38, Синтетик 52 та Арфа, що забезпечують підвищення урожайності зерна на 0,35 - 0,80 т/га.

Особистий внесок здобувача полягає в узагальненні наукових даних вітчизняної та зарубіжної літератури за темою дисертації, закладці дослідів, проведенні польових і лабораторних аналізів, систематизації та математичній обробці результатів експерименту, підготовці висновків та основних рекомендацій виробництву, у створенні (у співавторстві) нових домінантно-короткостеблих сортів-синтетиків Синтетик ДС, Синтетик 38, Синтетик 52 та Арфа.

Апробація результатів дисертації. Результати роботи за темою дисертації доповідалися в Інституті землеробства УААН на науково-практичному семінарі молодих вчених та спеціалістів “Вчимося господарювати”(1999 р.) і науково-практичній конференції молодих вчених “Проблеми сучасного землекористування” (2002 р.), засіданні лабораторії селекції озимого жита Інституту землеробства УААН (1999 р.), засіданнях відділу селекції круп'яних культур Інституту землеробства УААН (2000-2001 рр.), методичній комісії Інституту землеробства УААН по селекції та насінництву (1999-2001 рр.)

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 7 наукових праць, в тому числі 5 у фахових виданнях, в яких викладено основні положення дисертації.

Обсяг і структура роботи. Дисертація складається із вступу, 7 розділів, висновків, рекомендацій селекційній практиці та виробництву, списку використаних джерел літератури та додатків. Робота викладена на 175 сторінках машинописного тексту, містить 63 таблиці, 1 рисунок, 14 додатків. Список використаних джерел літератури включає 221 найменування, із яких 38 іноземних.

2. Основний зміст роботи

1.СТАН СЕЛЕКЦІЙНО-ГЕНЕТИЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ В СЕЛЕКЦІЇ НА ГЕТЕРОЗИС ОЗИМОГО ЖИТА (огляд літератури)

Огляд наукової літератури щодо можливостей використання ефекту гетерозису у озимого жита показав, що селекція гетерозисних гібридів на стерильній основі пов'язана зі значними труднощами при створенні вихідного матеріалу, складною системою насінництва, а отже, і з підвищеними затратами на виробництво гібридного насіння, які в сучасних складних економічних умовах малоприйнятні. Хоча в майбутньому селекція ЦЧС-гібридів на матеріалі з домінантною короткостеблістю має широкі перспективи, оскільки такі гібриди не проявляють ефекту гетерозису за висотою і тому є стійкими до вилягання, а на даному етапі більш доцільним є створення високогетерозисних сортів-синтетиків.

Розглянуті результати досліджень в селекції на гетерозис свідчать про недостатній обсяг проведення експериментальних робіт, неоднозначне трактування одержаних даних, а отже про необхідність поглиблення наукових знань в галузі видової генетики озимого жита, зокрема з питань успадкування і особливостей прояву гетерозису за продуктивністю та елементами її структури, їх взаємозв'язків з домінантною короткостеблістю.

2.УМОВИ. МАТЕРІАЛ І МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

Дослідження по темі дисертаційної роботи виконувалися протягом 1998 - 2001 рр. в лабораторії селекції озимого жита Носівської селекційної дослідної станції, яка знаходиться в північній частині лісостепової зони (Носівський район Чернігівської області).

Польові досліди розміщувалися в селекційній сівозміні на чорноземах глибоких малогумусних вилугованих легкосуглинкових.

Клімат зони помірно теплий, м'який, із достатнім зволоженням. Переважаючі західні та північно-західні вітри приносять до 550-600 мм опадів на рік. Середня багаторічна сума активних температур складає 2540?С.

Метеорологічні умови в окремі роки проведення досліджень були дещо нетиповими, але це істотно не впливало на ріст і розвиток рослин озимого жита.

Вихідним матеріалом для проведення досліджень слугували 8 сортів і 9 популяцій озимого жита, отриманих з Центру генетичних ресурсів рослин України (ЦГРРУ) та 51 лінія озимого жита, створені шляхом поступового інбридингу (F = 0,51 - 0,96) на Носівській СДС, 7 із яких вивчалися в діалельній схемі схрещувань.

Генетико-статистичні параметри ознак сортів, популяцій і ліній озимого жита визначалися за загальноприйнятими методиками: коефіцієнти успадкування в широкому (Н2) і вузькому розумінні (h2), фенотипові (VР) та генотипові (VG) коефіцієнти варіації, дисперсію (S2), фенотипові (rР) та генетичні (rG) коефіцієнти кореляції за П.Ф. Рокицьким (1973, 1974), Д.С. Фолконером (1985).

Оцінку ступеню прояву гетерозису у міжсортових і лінійносортових гібридів від тесткросних схрещувань проводили за результатами сортовипробування по Б.А. Доспєхову (1985) та за формулою Г.М. Бейла і Р.І. Аткінса (1965). Також вивчалася комбінаційна здатність 7 ліній озимого жита за результатами сортовипробування міжлінійних гібридів від діалельних схрещувань за методикою В.Г. Вольфа і П.П. Літуна (1980) згідно І моделі І методу Б. Гриффінга. Стандартом використовувався сорт озимого жита Боротьба.

Посів сортовипробувань проводили в оптимальні для зони строки селекційною сівалкою СКС-6-10 в агрегаті з трактором Т-16. Норми висіву становили, залежно від досліду, 2,5; 3,0; 4,5 млн. насінин на 1 га, повторність 4 і 6 разова, облікова площа ділянки 3, 5 і 10 м2, розміщення ділянок рендомізоване. Збирання врожаю проводилося комбайном Sampo-130. Гібриди від діалельних схрещувань висівалися в мікросортовипробуванні вручну на ізольованій ділянці з обліковою площею ділянок 1 м2 і схемою розміщення насіння 5 х 30 см у 3 разовій повторності з рендомізованим розміщенням ділянок.

Агротехніка по всіх дослідах була загальноприйнятою для зони. Протягом вегетаційного періоду проводилися необхідні фенологічні спостереження згідно “Методики державного сортовипробування сільськогосподарських культур” (1995 р.).

Для розрахунку економічної ефективності вирощування нових сортів-синтетиків озимого жита використовувалися економічні показники: урожайність, вартість урожаю, виробничі витрати, чистий прибуток, рентабельність (Н.Г. Лобас, 1991). В розрахунку прийнято реалізаційну ціну зерна озимого жита станом на 2001 р. у розмірі 350 гривень за тону. Виробничі витрати визначалися згідно типової технологічної карти вирощування озимого жита для лісостепової зони.

Отримані результати оброблялися відповідними статистичними методами (дисперсійний, діалельний аналіз, генетико-статистичні параметри прояву ознак) за допомогою комп'ютера Pentium II із використанням програм, складених автором.

3. ОСОБЛИВОСТІ УСПАДКОВУВАННЯ ОСНОВНИХ СЕЛЕКЦІЙНИХ ОЗНАК ТА ПРОЯВ ГЕТЕРОЗИСУ У МІЖСОРТОВИХ ДОМІНАНТНО-КОРОТКОСТЕБЛИХ ГІБРИДІВ ОЗИМОГО ЖИТА

Аналізом параметрів генотипового та фенотипового прояву ознак і коефіцієнтів успадкування за нащадками 17 колекційних зразків озимого жита з ЦГРРУ встановлено, що найбільш суттєвий прояв ефекту гетерозису можливий за ознаками “продуктивна кущистість”, “маса 100 зерен з рослини”, “маса зерна з колоса” та “маса зерна з рослини”, оскільки співвідношення коефіцієнтів успадкування в широкому і вузькому розумінні вказують на переважно домінантний і епістатичний контроль цих ознак в більшості досліджуваних зразків.

За ознакою “число зерен у колосі” (загальне збільшення зерен в колосі) при створенні гібридів з участю досліджуваних соротозразків прояв гетерозису є маловірогідним, оскільки між довжиною колосу і його щільністю існує негативна кореляція, тому гетерозис за довжиною колоса в більшості випадків призводитиме до зменшення його щільності та мало впливатиме на зміну кількості квіток у колосі, а отже і зміну числа зерен в колосі. Отримані результати підтверджуються дослідженнями В.Д. Кобилянського (1982), В.В. Скорика (1994).

На основі сортовипробування за врожайністю 17 міжсортових гібридів озимого жита та їх батьківських форм встановлено в 17,7% гібридів прояв депресії, в 52,9% - гетерозис, а в 29,3% - проміжне успадкування, з яких 5,9% з ухилом в бік менш урожайного з батьків і 5,9% з ухилом в бік більш урожайного з батьків. Виділено два високогетерозисні гібриди (Верхняцьке 32 х Харківське 97) х Боротьба та Київське 93 х Боротьба, у яких ступінь прояву конкурсного та істинного гетерозису становив 13,6% і 22,5% відповідно.

Оцінка ступеню прояву основних структурних елементів продуктивності двох міжсортових гетерозисних гібридів озимого жита (Верхняцьке 32 х Харківське 97) х Боротьба та Київське 93 х Боротьба показала, що найбільш суттєве підвищення урожайності в озимого жита досягалося при прояві гетерозису за такими ознаками: “продуктивна кущистість”, “маса 100 зерен з рослини”, “маса зерна з колоса”, і як наслідок - “маса зерна з рослини”. За ознакою “висота рослин” гетерозису не встановлено.

4. ОЦІНКА КОМБІНАЦІЙНОЇ ЗДАТНОСТІ ДОМІНАНТНО-КОРОТКОСТЕБЛИХ ЛІНІЙ ОЗИМОГО ЖИТА МЕТОДОМ ТЕСТКРОСУ

Придатність ліній для використання в селеційних програмах на гетерозис визначається не лише господарсько цінними ознаками, а насамперед їх комбінаційною здатністю.

Для оцінки комбінаційної здатності 44 ліній озимого жита за урожайністю були проведені тестерні схрещування. В результаті сортовипробування лінійносортових гібридів було виділено 8 з них, які істотно перевищили стандарт за урожайністю зерна (табл. 1).

Таблиця 1 Урожайність кращих сортолінійних гібридів озимого жита та рівень їх конкурсного гетерозису, 2000 р.

Гібриди	Середня врожайність, кг/5м2	до стандарту	Конкурсний гетерозис, %
Блок 1
Боротьба (стандарт)	1,82	0,00	0,0
4692 х Боротьба	2,19	+0,37	20,3
4711 х Боротьба	2,41	+0,59	32,4
4694 х Боротьба	2,48	+0,66	36,3
4696 х Боротьба	2,51	+0,69	37,9
НІР05 0,36
Блок 2
Боротьба (стандарт)	1,75	0,00	0,0
4716 х Боротьба	2,18	+0,43	24,6
4713 х Боротьба	2,25	+0,50	28,6
4714 х Боротьба	2,26	+0,51	29,1
4715 х Боротьба	2,60	+0,85	48,6
НІР05 0,37

Встановлено, що гетерозисні домінантно-короткостеблі лінійносортові гібриди озимого жита не проявляли істотного ефекту гетерозису за висотою рослин (середня висота гібридів 104 - 117 см), а рівень конкурсного гетерозису за врожайністю (20 - 49%) цілком прийнятний для його господарського використання.

Вивчені лінії розрізнялися за ступенем прояву комбінаційної здатності (КЗ) за окремими ознаками (складових продуктивності), хоча за продуктивністю всі вони мали високу КЗ (табл. 2).

Таблиця 2 Характеристика кращих ліній озимого жита за комбінаційною здатністю по елементах продуктивності, 2000 р.

Ознаки	Ступінь прояву КЗ у ліній
	4713	4715	4692	4711	4714	4694	4716	4696
Висота рослин	С*	С	С	С	С	С	С	С
Продуктивна кущистість	В	В	С	С	С	С	С	В
Довжина колоса	В	В	В	С	В	В	В	В
Кількість квіток у колосі	В	В	С	С	С	В	В	С
Число зерен у колосі	С	Н	С	В	Н	С	С	В
Озерненість колоса	Н	Н	С	В	Н	С	Н	В
Щільність колоса	Н	С	Н	С	С	С	С	С
Маса 100 зерен з рослини	В	В	В	В	В	С	С	С
Маса зерна з колоса	В	С	В	В	В	В	В	С
Маса зерна з рослини	В	В	В	В	В	В	В	В

Висока КЗ за ознакою довжини колоса у більшості досліджуваних ліній спричиняла зниження його щільності, а загальне збільшення кількості квіток у гібридів з цими лініями переважно не призводило до збільшення числа зерен, а отже, і озерненості колоса. Високий рівень гетерозису за масою зерна з рослини проявлявся завдяки середній та високій КЗ за ознаками “продуктивна кущистість”, “маса 100 зерен”, “маса зерна з колоса” в різних поєднаннях.

Виявлені лінії (4692, 4694, 4696, 4711, 4713, 4714, 4715, 4716) доцільно оцінити на загальну та специфічну комбінаційну здатність в діалельних схрещуваннях і, в залежності від отриманих результатів, використати для створення сортів-синтетиків або простих гетерозисних гібридів озимого жита.

5. СТУПІНЬ ПРОЯВУ ЗАГАЛЬНОЇ І СПЕЦИФІЧНОЇ КОМБІНАЦІЙНОЇ ЗДАТНОСТІ У ЛІНІЙ ОЗИМОГО ЖИТА З ДОМІНАНТНОЮ КОРОТКОСТЕБЛІСТЮ В ДІАЛЕЛЬНИХ СХРЕЩУВАННЯХ

Основними показниками, що визначають цінність вихідного матеріалу для селекції на гетерозис є загальна та специфічна комбінаційна здатність, яку ми визначали в діалельній схемі схрещувань.

На основі І моделі І методу діалельного аналізу 7 гомозиготних за висотою ліній озимого жита, створених шляхом поступового інбридингу, встановлено, що лінії 4447 та 4452 виявили високу ЗКЗ за врожайністю зерна, лінія 4448 - середню, решта - низьку (табл. 3).

Таблиця 3 Загальна і специфічна комбінаційна здатність короткостеблих ліній озимого жита за врожайністю зерна, г/м2, 1999 р.

Лінії + \ >	Константи СК3 (Sij; kl)	Ефекти	Варіанси
	4443	4445	4446	4447	4448	4450	4452	ЗКЗ (gi)	ЗКЗ	СКЗ	ЗКЗ/СКЗ
4443	1,4	-17,9	-12,4	13,1	9,1	21,4	-14,9	-136,0	18496,0	282,4	65,5
4445		-63,1	-41,1	-22,6	73,9	74,6	3,7	-74,5	5550,3	3510,3	1,6
4446			-19,1	-38,6	104,4	-34,9	41,8	-43,0	1849,0	3511,3	0,5
4447				-45,1	-29,1	-1,36	123,9	177,5	31506,3	4078,1	7,7
4448					-76,1	-40,4	-41,7	6,0	36,0	5288,9	0,0
4450						-1,6	-17,9	-139,5	19460,3	1840,0	10,6
4452							-87,3	209,5	43890,3	5397,2	8,1

Аналогічні результати комбінаційної здатності отримані за інтегральною ознакою “маса зерна з рослини”. Встановлено, що гібриди з лініями 4447, 4452 та 4448 сформували високий врожай зерна з рослини завдяки гетерозису за окремими ознаками, а саме: з лінією 4447 - за рахунок підвищення продуктивної кущистості, збільшення продуктивності колоса та середньої крупності зерна; з лінією 4452 - за рахунок зростання крупності зерна та підвищення маси зерна з колоса; гібриди з лінією 4448 сформували середню масу зерна з рослини за рахунок високої крупності зерна та середньої маси зерна з колоса (табл.4). Ці лінії придатні для створення синтетиків.

Таблиця 4 Параметри прояву загальної комбінаційної здатності короткостеблих ліній озимого жита за основними елементами продуктивності, 1999 р.

Лінії	ЗКЗ ліній (gi) за ознаками:
	продуктивна кущ., шт.	довжина колоса, см	Кількість квіток у колосі, шт	число зерен у колосі, шт	озерненість колоса, %	щільність колоса, шт/см	маса 100 зерен, г	маса зерна з колоса, г	маса зерна з рослин, г
4443	1,65В*	1,83В	-8,28Н	-6,12Н	0,70С	-1,27Н	-0,52Н	-0,56Н	-3,83Н
4445	0,18С	3,61В	-10,11Н	6,46В	16,84В	-1,04Н	-0,68Н	-0,18Н	-0,76Н
4446	0,89В	0,64В	5,33В	-12,68Н	-23,22Н	0,29В	-0,36Н	-0,49Н	-2,91Н
4450	-3,23Н	0,94В	15,31В	-3,25Н	-18,44Н	-0,16Н	0,31В	-0,26Н	-6,39Н
4448	-0,58Н	-3,76Н	2,45В	-11,21Н	-14,35Н	1,22В	1,10В	-0,04С	-0,05С
4447	1,55В	-0,92Н	3,21В	12,10В	11,62В	0,53В	0,02С	0,88В	9,22В
4452	-0,47Н	-2,35Н	-7,91Н	14,70В	26,84В	0,43В	0,11В	0,66В	4,71В
НІР05 (gi-gj)	0,32	0,39	1,36	0,99	1,34	0,09	0,10	0,08	0,24

Встановлено також високу СКЗ гібридів 4450 х 4445, 4445 х 4448, 4452 х 4447, 4446 х 4448, 4452 х 4446, при чому у двох останніх істотного реципрокного ефекту не виявлено. З'ясовано, що гетерозис за масою зерна з рослини є наслідком наддомінування та різних ступенів домінування за всіма без винятку структурними елементами (табл.5).

Таблиця 5 Ступінь прояву специфічної комбінаційної здатності у міжлінійних гібридів за складовими елементами продуктивності, 1999 р.

Гібриди	Специфічна комбінаційна здатність за ознаками:
	продуктивна кущ., шт.	довжина колоса, см	Кількість квіток у колосі, шт	число зерен у колосі, шт	озерненість колоса, %	щільність колоса, шт/см	маса 100 зерен, г	маса зерна з колоса, г	маса зерна з рослин, г
4445х 4448	С*	С	С	С	С	С	С	В	В
4446х 4448	В	С	С	С	С	С	С	С	В
4445х 4450	С	С	С	С	С	С	С	В	В
4446х 4452	С	С	С	В	В	С	С	С	В
4447х 4452	В	С	С	С	С	С	С	С	В

Виділені лінії та специфічні комбінації при створенні сортів-синтетиків та гетерозисних гібридів забезпечать їм високу стійкість до вилягання.

При створенні простих та трьохлінійних гетерозисних гібридів озимого жита на основі ЦЧС (при умові створення системи ЦЧС) вивчений вихідний матеріал у вигляді специфічних комбінацій доцільно взяти за основу.

6. ХАРАКТЕРИСТИКА НОВИХ СОРТІВ-СИНТЕТИКІВ ОЗИМОГО ЖИТА З ДОМІНАНТНОЮ КОРОТКОСТЕБЛІСТЮ

Створення високопродуктивних сортів-синтетиків озимого жита на основі підбору компонентів з високою ЗКЗ за урожайністю є перспективним шляхом використання ефекту гетерозису. Основним результатом проведених досліджень було створення сортів-синтетиків: Синтетик ДС, Синтетик 38, Синтетик 52 і Арфа. Всі нові сорти-синтетики озимого жита характеризувалися високою стабільністю прояву висоти рослин та основних господарсько цінних ознак (табл.6).

Таблиця 6 Прояв основних господарсько цінних ознак у нових сортів-синтетиків озимого жита, 1999 -2001 рр.

Синтетики	Висота рослин	Продуктивна кущистість	Маса 100 зерен	Маса зерна з колоса	Маса зерна з рослини
	Х, см	V, %	Х, шт	V, %	Х, г	V, %	Х, г	V, %	Х, г	V, %
Арфа	117,3	5,8	12,6	26,6	3,9	7,3	1,75	17,5	21,8	28,0
Синтетик 52	112,6	4,2	10,4	25,2	4,7	7,0	2,05	16,7	20,6	26,1
Синтетик 38	110,7	3,8	9,3	20,9	4,6	7,9	1,94	22,6	16,8	23,4
Синтетик ДС	101,4	5,9	8,3	20,0	4,5	6,6	2,12	15,2	16,7	22,7

Сорт-синтетик Синтетик ДС - створений з участю трьох основних компонентів різного генетичного походження, які за результатами діалельного аналізу ідентифіковані нами як лінії з високою ЗКЗ (4447 і 4452) та із середньою ЗКЗ (4448) за рівнем продуктивності і відсутністю гетерозису за ознакою висоти рослин. Для полікросного перезапилення з кожної лінії підбиралися елітні рослин, які мали такі показники: висота - менше 100 см, маса 100 зерен - більше 3,7 г, маса зерна з колоса - більше 2 г.

Синтетик ДС за рівнем врожайності (5,62 т/га) переважав стандарт Боротьба на 0,60 т/га (табл. 7). В конкурсному сортовипробуванні серед досліджуваних синтетиків він був найнижчим за висотою (101,4 см), мав найвищу масу зерна з колоса (2,12 г), високу масу 100 зерен (4,5 г), середні продуктивну кущистість (8,3 шт) та масу зерна з рослини (16,7 г).

Таблиця 7 Урожайність зерна нових сортів-синтетиків озимого жита в конкурсному сортовипробуванні, 1999-2001 рр.

Сорти синтетики	Урожайність по роках	Середнє, т/га	до стандарту, т/га
	1999	2000	2001
	т/га	до стандарту, т/га	т/га	до стандарту, т/га	т/га	до стандарту, т/га
Боротьба (стандарт)	5,17	0,00	4,89	0,00	5,16	0,00	5,07	0,00
Арфа	5,87	+0,70	5,37	+0,48	5,56	+0,40	5,60	+0,53
Синтетик 52	5,55	+0,38	5,29	+0,40	5,42	+0,26	5,42	+0,35
Синтетик 38	6,04	+0,87	5,45	+0,56	6,13	+0,97	5,87	+0,80
Синтетик ДС	-	-	5,48	+0,59	5,86	+0,70	5,67	+0,60
Р%	2,38		3,42		2,23
НІР05		0,36		0,42		0,29

Синтетичний сорт Синтетик 38 - створений з участю 38 компонентів (в рівних пропорціях), відібраних за індивідуальною врожайністю, які окремо на протязі тривалого часу проходили селекційне вдосконалення в напрямку гомозиготації за геном НІ та іншими господарсько цінними ознаками. Випробування за врожайністю проводилося протягом трьох років.

Синтетик 38 мав урожайність 5,87 т/га, що на 0,80 т/га більше, ніж стандарт Боротьба, характеризувався найвищою озерненістю колоса (92,2%), високою крупністю зерна (4,6 г), середніми масою зерна з колоса (1,94 г), масою зерна з рослини (16,8 г), помірною висотою рослин (110,7 см) та середньою продуктивною кущистістю (9,3 шт).

На основі відбору та перезапилення найбільш крупнозерних ліній (маса 100 зерен більше 5,2 г), що походили з п'яти популяцій різного генетичного походження, був створений сорт Синтетик 52, який проходив порівняльне сортовипробування і покращення комбінаційної здатності з використанням резерву насіння протягом чотирьох років.

Синтетик 52 характеризувався рівнем врожайності 5,42 т/га і перевищував стандарт на 0,35 т/га. Мав найвищу масу 100 зерен (4,7 г) та щільність колоса (3,22 шт/см), високу масу зерна з колоса (2,05 г) та масу зерна з рослини (20,6 г), помірну висоту рослин (112,6 см) та продуктивну кущистість (10,4 шт). Зважаючи на те, що за врожайністю зерна Синтетик 52 перевищував стандарт переважно не істотно, використання його в селекції озимого жита можливе як джерела крупності зерна та інших господарсько цінних ознак.

Сорт-синтетик Арфа був створений шляхом перезапилення 6-ти компонентів різного генетичного походження і наступним багаторазовим добором елітних рослин із заданими параметрами.

Сорт Арфа, серед створених нами нових синтетичних сортів, вирізнявся високою врожайністю зерна 5,60 т/га, що на 0,53 т/га більше, ніж стандарт Боротьба. Мав найвищу продуктивну кущистість (12,6 шт), і як наслідок - найвищу масу зерна з рослини (21,8 г), найнижчу масу 100 зерен (3,9 г) та масу зерна з колоса (1,75 г). Висота рослин цього синтетика була найвищою і становила 117,3 см. Селекційне вдосконалення тривало 16 років (В.В. Скорик, 1994; В.В. Скорик, 1998). У 2001 р. Державною комісією по сортовипробуванню сортів рослин України сорт озимого жита Арфа був визнаний патентноспроможним (патент № 54).

Синтетичні сорти Синтетик ДС та Синтетик 38 підготовлені для передачі до державного сортовипробування, патентоспроможний сорт Арфа рекомендується для більш широкого впровадження в АПК України.

7. ЕКОНОМІЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ ВИРОЩУВАННЯ НОВИХ СОРТІВ-СИНТЕТИКІВ ОЗИМОГО ЖИТА

Був проведений розрахунок економічної ефективності вирощування нових сортів-синтетиків озимого жита Арфа, Синтетик 52, Синтетик 38, Синтетик ДС та стандарту Боротьба. Ефективність вирощування озимого жита виявилася високою, рівень рентабельності стандарта Боротьба склав 201%. Всі створені синтетики жита за рівнем рентабельності переважали його на 14 - 38%. Повна собівартість продукції нових синтетиків складала 103,23 - 111,25 грн/т, що на 3,54 - 11,56 грн. менше, ніж у стандарту Боротьба. Найнижча собівартість вирощування була у сортів Арфа та Синтетик 38.

Чистий прибуток з гектарної площі у створених синтетиків жита становив 1294 - 1449 грн, тоді як у стандарту - 1170 грн. Тобто нові сорти давали на 124 - 279 грн/га більший прибуток від стандарту. Найвищим прибуток був від вирощування нових сортів Синтетик 38 та Синтетик ДС.

Таким чином, розрахунки показали, що всі нові сорти-синтетики озимого жита перевищували стандарт за урожайністю, чистим прибутком з гектара та рентабельністю. Найбільш економічно ефективним буде вирощування синтетиків Арфа, Синтетик 38 та Синтетик ДС.

Висновки

1.У дисертації наведено узагальнені експериментальні дані і розроблені елементи нового рішення актуальної задачі підвищення ефективності селекції на гетерозис шляхом створення домінантно-короткостеблих сортів-синтетиків озимого жита з підвищеним рівнем врожайності.

2. У 17 вивчених генотипів, що розрізнялися за факторами ознаки висоти рослин, виявлено різний ступінь успадкування цієї ознаки в широкому розумінні (H2= 0,23 - 0,96) і вузькому (h2= 0,15 - 0,82). Аналіз коефіцієнтів успадковування за нащадками показав, що селекція на гетерозис в озимого жита найбільш перспективна за ознаками: “продуктивна кущистість” (H2= 0,12 - 0,98; h2= 0,07 - 0,59), “маса 100 зерен” (H2= 0,34 - 0,84; h2= 0,04 - 0,89), “маса зерна з колоса” (H2= 0,25 - 0,83; h2= 0,02 - 0,52) та “маса зерна з рослини” (H2= 0,19 - 0,78; h2= 0,01 - 0,37).

3. Виявлено гібридні комбінації з участю сорту Київське 93 та популяції Верхняцьке 32 х Харківське 97, які характеризувалися найбільш високим рівнем конкурсного гетерозису 22,5 і 13,6% відповідно. Показано, що у гібридів з участю сорту Київське 93 високий рівень гетерозису обумовлений підвищеною продуктивною кущистістю, крупністю зерна, масою зерна з рослини, а з участю популяції Верхняцьке 32 х Харківське 97 - в наслідок прояву гетерозису за ознаками крупності зерна, маси зерна з колосу та маси зерна з рослини.

4. Шляхом тестування експериментально виділено 8 (з 44 тестованих) гомозиготних за висотою ліній (4692, 4694, 4696, 4711, 4713, 4714, 4715, 4716), що характеризувалися домінантною короткостеблістю (104 -117 см) та високим рівнем прояву гетерозису за ознакою урожайності (20,3 - 48,6% до стандарту Боротьба).

5. За результатами діалельного аналізу 7 гомозиготних за висотою ліній озимого жита, які виділились за врожайністю в попередні роки, ідентифіковано лінії з високою ЗКЗ (4447 і 4452) та із середньою ЗКЗ (4448) за рівнем продуктивності і відсутністю гетерозису за ознакою висоти рослин.

6. З використанням вказаних вище ліній створений і підготовлений для передачі на державне сортовипробування сорт-синтетик озимого жита Синтетик ДС, який за рівнем врожайності (5,62 т/га) переважав стандарт Боротьба на 0,60 т/га, відзначався короткостеблістю (101,4 см), високою масою зерна з колосу (2,12 г) та високою стабільністю прояву інших господарсько цінних ознак.

7. За результатами діалельного аналізу ідентифіковано гібридні комбінації з участю гомозиготних ліній з домінантною короткостеблістю, що характеризуються високою СКЗ (4445 х 4448, 4446 х 4448, 4445 х 4450, 4446 х 4452, 4447 х 4452). Показано, що високий рівень прояву гетерозису у цих гібридів обумовлений генетичними ефектами різного ступеня домінування. Ці комбінації є перспективними для подальшої селекції зі створення простих міжлінійних та трьохлінійних гібридів озимого жита.

8. Створено, з використанням виділених домінантно-короткостеблих ліній, перспективні гетерозисні сорти-синтетики озимого жита Синтетик 52, який характеризувався підвищеною масою 100 зерен (4,7 г), помірною висотою (112,6 см), рівнем врожайності (5,42 т/га), що перевищував стандарт на 0,35 т/га, а також перспективний гетерозисний сорт-синтетик домінантно-короткостеблого озимого жита Синтетик 38, який характеризувався помірною висотою рослин (110,7 см) та високим рівнем врожайності (5,87 т/га), що на 0,80 т/га більше, ніж стандарт Боротьба. Цей сорт підготовлений для передачі до державного сортовипробування.

9. Створено сорт-синтетик озимого жита Арфа, який характеризувався помірною висотою (117,3 см), підвищеною продуктивною кущистістю (12,6 шт.) і високою врожайністю (5,60 т/га), що на 0,53 т/га більше, ніж стандарт Боротьба. У 2001 р. Державною комісією по сортовипробуванню сортів рослин України сорт-синтетик Арфа визнаний патентноспроможним (патент № 54.).

10. За економічною ефективністю вирощування, нові сорти синтетики озимого жита Арфа, Синтетик ДС, Синтетик 38, Синтетик 52 та стандарт Боротьба показали, що найбільш економічно ефективним буде вирощування сортів-синтетиків Арфа, Синтетик ДС, Синтетик 38, які за рентабельністю перевищували стандарт Боротьба на 29 - 38%.

Рекомендації селекційній практиці та виробництву

1. Виявлені особливості прояву і успадкування гетерозису у рослин озимого жита з домінантною короткостеблістю за ознаками елементів структури продуктивності, а також експериментально виділені гомозиготні за висотою лінії з високою ЗКЗ (4447 і 4452) та гібридні комбінації з високою СКЗ (4445 х 4448, 4446 х 4448, 4445 х 4450, 4446 х 4452, 4447 х 4452) пропонуються для використання в практичній селекції озимого жита як нові генетичні джерела цінних ознак.

2. Експериментально створені нові перспективні гетерозисні сорти-синтетики: Синтетик ДС, Синтетик 38 пропонуються для державного сортовипробування з метою визначення їх придатності для господарського використання та патентоспроможності.

3. Новий сорт-синтетик Арфа, що визнаний Державною комісією по сортовипробуванню сортів рослин України патентноспроможним, пропонується для більш широкого розмноження і впровадження в агропромисловий комплекс України.

Публікації по темі дисертації

Сень О.В., Скорик В.В. Жито озиме у балансі продовольчого зерна // Вісник аграрної науки.- Київ.- 1999.- № 5. - С. 78.

Патика В.П., Надкернична О.В., Скорик В.В., Сень О.В. Кореляційні зв'язки між рівнем асоціативної азотфіксації і селекційними ознаками озимого жита // Збірник наукових праць Інституту землеробства УААН. - Чабани. - 1999.- вип. 1-2. - С. 144 -150.

Сень О.В. Створення вихідного матеріалу домінантно-короткостеблого озимого жита // Збірник наукових праць Інституту землеробства УААН. - Чабани.- 2001.- вип. 4. - С. 93 - 96.

Сень О.В. Комбінаційна здатність ліній озимого жита з домінантним типом короткостеблості // Збірник наукових праць Вінницького ДАУ.- Вінниця. -2002.- вип.11.- С. 21 - 25.

Скорик В.В., Скорик В.В., Сень О.В. Патент на сорт озимого жита “Арфа”, № 54 від 15.11.2001 р. / Державний департамент інтелектуальної власності.- Бюл. № 10.

Сень О.В. Результати вивчення комбінаційної здатності домінантно-короткостеблого озимого жита // Матеріали науково-практичного семінару молодих вчених та спеціалістів “Вчимося господарювати”. - Чабани. - 1999.- Ч. ІІ. - С. 4 - 5.

Сень О.В. Ефективність оцінки комбінаційної здатності за врожайністю вихідного матеріалу домінантно-короткостеблого озимого жита в діалельній схемі схрещувань // Матеріали науково-практичної конференції молодих вчених “Проблеми сучасного землекористування”. - Чабани.- 2002. - С. 161 - 162.

Анотація

Сень О.В. Особливості прояву гетерозису у гібридів озимого жита з домінантною короткостеблістю та їх використання в селекції.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.05 - селекція рослин. Інститут землеробства УААН.- Київ, 2003.

Приведені дані експериментальних досліджень, здійснених в умовах північного Лісостепу України, за результатами яких виявлені особливості прояву та успадкування кількісних ознак 8 сортів та 9 популяцій озимого жита, на їх основі визначено шляхи покращення кожної з ознак і перспективи використання їх у селекції на гетерозис. Аналіз коефіцієнтів успадкування за нащадками показав, що селекція на гетерозис в озимого жита найбільш перспективна за ознаками: “продуктивна кущистість”, “маса 100 зерен”, “маса зерна з колоса” та “маса зерна з рослини”.

Досліджено особливості прояву і успадкування гетерозису у міжсортових, лінійносортових і міжлінійних гібридів озимого жита з домінантною короткостеблістю за продуктивністю та основними елементами її структури в тесткросних і діалельній схемах схрещувань. Експериментально виділені гомозиготні за висотою лінії з високою ЗКЗ та гібридні комбінації з високою СКЗ за врожайністю, які пропонуються для використання в практичній селекції озимого жита як нові генетичні джерела цінних ознак.

На основі експериментально виділеного вихідного матеріалу створені нові перспективні гетерозисні сорти-синтетики: Синтетик ДС, Синтетик 38, Синтетик 52 та Арфа, які характеризуються високою стабільністю прояву основних господарсько цінних ознак, стійкістю до вилягання і вищим від стандарту рівнем врожайності зерна.

Ключові слова: озиме жито, домінантна короткостеблість, господарсько цінні ознаки, популяції, лінії, гібриди, успадкування, гетерозис, сорти-синтетики, висока врожайність зерна.

Аннотация

Сень О.В. Особенности проявления гетерозиса у гибридов озимой ржи с доминантной короткостебельностью и их использование в селекции.- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.05 - селекция растений. Институт земледелия УААН.- Киев, 2003.

Приведены данные экспериментальных исследований, осуществленных в условиях северной Лесостепи Украины, по результатам которых выявлены особенности проявления и наследуемости количественных признаков 17 коллекционных образцов озимой ржи, полученных из ЦГРРУ, на их основе определены пути улучшения каждого из признаков и перспективы использования их в селекции на гетерозис.

Анализом параметров генотипического и фенотипического проявления признаков и коэффициентов наследуемости по потомками установлено, что наиболее существенное проявление эффекта гетерозиса у гибридов с участием сортообразцов возможно по признакам “продуктивная кустистость”, “масса 100 зерен с растения”, “масса зерна с колоса” и “масса зерна с растения”, поскольку соотношение коэффициентов наследуемости в широком и узком понимании указывают на преимущественно доминантный и эпистатический контроль этих признаков у большинства исследуемых образцов.

На основе испытания по урожайности 17 межсортовых гибридов озимой ржи и их родительских форм установлено в 17,7% гибридов проявление депрессии, в 52,9% - гетерозис, а в 29,3% - промежуточное наследование, из которых 5,9% с уклоном в сторону менее урожайного из родителей и 5,9% с уклоном в сторону более урожайного из родителей. Выделено два високогетерозисных гибрида (Верхняцкое 32 х Харьковское 97) х Борьба и Киевское 93 х Борьба, в которых степень проявления конкурсного гетерозиса по урожайности составляла 13,6% и 22,5% соответственно, при отсутствии его по признаку “высота растений”.

Исследованы особенности проявления и наследование гетерозиса в 44 доминанто-короткостебельных линейносортовых гибридов озимой ржи от тестерных скрещиваний, в 8 из которых уровень конкурсного гетерозиса по урожайности оказался целиком приемлемым для его хозяйственного использования (20- 49%). Изученные линии различались по степени проявления комбинационной способности (КС) по отдельным признакам (составных продуктивности), хотя за продуктивностью все они имели высокую КС.

На основе изучения общей и специфической комбинационной способности по урожайности и элементам ее структуры 7-ми линий доминанто-короткостебельной озимой ржи в диаллельной схеме скрещиваний (І модели І метода) идентифицированы линии с высокой (4447, 4452) и средней (4448) ОКС, а также установлено высокую СКС гибридов 4450 х 4445, 4445 х 4448, 4452 х 4447, 4446 х 4448, 4452 х 4446, при чем у двух последних существенного реципрокного эффекта не выявлено. Выделенные гомозиготные по высоте линии с высокой ОКС и гибридные комбинации с высокой СКС по урожайности предлагаются для использования в практической селекции озимой ржи как новые генетические источники ценных признаков.

На основе экспериментально выделенного исходного материала с высокой и средней ОКС созданны новые перспективные гетерозисные сорта-синтетики: Синтетик ДС, Синтетик 38, Синтетик 52 и Арфа, которые характеризуются высокой стабильностью проявления основных хозяйственноценных признаков, устойчивостью к полеганию и более высоким на 0,35- 0,80 т/га от стандарта уровнем урожайности зерна. Расчеты экономической эффективности выращивания новых сортов синтетиков показали, что наиболее экономически эффективным будет выращивания сортов-синтетиков Арфа, Синтетик ДС, Синтетик 38, которые по рентабельности превышают стандарт Борьба на 29-38%.

Исходя из этого, созданные сорта-синтетики Синтетик ДС, Синтетик 38 предлагаются для государственного сортоиспытания с целью определения их пригодности для хозяйственного использования, а новый сорт-синтетик Арфа, который признан Государственной комиссией по сортоиспытанию сортов растений Украины патентоспособным, предлагается для более широкого размножения и внедрения в агропромышленный комплекс Украины.

Ключевые слова: озимая рожь, доминантная короткостебельность, хозяйственноценные признаки, популяции, линии, гибриды, наследование, гетерозис, сорта-синтетики, высокая урожайность зерна.

Abstract

Sen' O.V. Details of the manifestation of heterosis in winter rye hybrids with dominant shortness and their use in breeding. - Manuscript.

Thesis for the degree of Candidate of Agricultural Sciences in the speciality 06.01.05 - plant breeding. Institute of Agriculture of UAAS. Kyiv, 2003.

The data of experimental research conducted in the conditions of the northern Ukrainian Forest-Steppe are adduced, as a result of which the details of manifestation and inheritance of quantitative traits of 8 varieties and 9 populations of winter rye are revealed. On their basis the ways of the improvement of each of traits and perspectives of their use in heterosis breeding are determined. The analysis of coefficients of heredity on off-springs showed that the breeding for heterosis in winter rye is the most prospective on the traits: “prodyctive tilling capacity”, “weight per 100 kernels”, grain weight from the ear” and “grain weight from the plant”.

The details of manifestation and inheritance of heterosis in intervarietal, line and varietal and interline hybrids of winter rye with dominant shortness on the productivity and basic elements of its structure in testcross and diallel crossing designs are studied. Homozygous combinations on the height of line with high general combining ability and hybrid ones with high specific combining ability on the yield that are proposed for the use in practical winter rye breeding as new genetic sources of economic characters are experimentally selected. On the basis of experimentally selected parental material the new promising heterosis varieties-synthetics are developed: Synthetic DS, Synthetic 38, Synthetic 52 and Arfa which are characterized by the high stability of manifestation of major agronomic, characters, lodging resistance and higher from the standard grain level.

Key words: winter rye, dominant shortness, agronomic characters, populations, lines, hybrids, heredity, heterosis, varieties-synthetics.

Размещено на Allbest.ru

...