Створення вихідного матеріалу для селекції озимої м’якої пшениці шляхом обробки насіння гібридів мутагенами

Размещено на http://www.allbest.ru/

ІНСТИТУТ ЗЕМЛЕРОБСТВА

УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

СТВОРЕННЯ ВИХІДНОГО МАТЕРІАЛУ ДЛЯ СЕЛЕКЦІЇ ОЗИМОЇ М'ЯКОЇ ПШЕНИЦІ ШЛЯХОМ ОБРОБКИ НАСІННЯ ГІБРИДІВ МУТАГЕНАМИ

06.01.05 - селекція рослин

ХОМЕНКО СВІТЛАНА ОЛЕГІВНА

КИЇВ - 2006

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано в Національному аграрному університеті Кабінету міністрів України та Миронівському інституті пшениці ім. В.М.Ремесла УААН протягом 1999-2005 рр.

Науковий керівник: доктор біологічних наук,

старший науковий співробітник

Чугункова Тетяна Володимирівна,

Інститут фізіології рослин і генетики НАНУ,

завідувач відділу генетичних основ гетерозису

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук,

старший науковий співробітник

Бурденюк-Тарасевич Лариса Антонівна,

головний науковий співробітник Білоцерківської дослідно-селекційної станції Інституту цукрових буряків УААН

кандидат сільськогосподарських наук

Білявська Людмила Григорівна,

доцент кафедри селекції, насінництва і генетики

Полтавської державної аграрної академії

Мінагрополітики України

Провідна установа: Інститут рослинництва ім. В.Я.Юр'єва УААН

Захист дисертації відбудеться „26” квітня 2006 року о 10 годині на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д 27.361.01 при Інституті землеробства УААН

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту землеробства УААН.

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

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

пшениця озимий мутагенний схрещування

Серед факторів, що забезпечують одержання високих і стабільних врожаїв високоякісного зерна озимої пшениці, в сучасних умовах провідне місце займає селекційно-генетичне поліпшення культури. Використання у світовій практиці порівняно невеликої кількості найбільш інтенсивних сортів сільськогосподарських культур та залучення їх до гібридизації для створення вихідного матеріалу призводить до збільшення спорідненості генофонду, спричиняючи втрати врожаю від епіфітотій та дії несприятливих факторів середовища (С.П.Мартинов, 2001). Одним із можливих і актуальних шляхів збільшення генетичного різноманіття вихідного матеріалу в селекції озимої м'якої пшениці є мутаційна селекція (В.В.Моргун, В.Ф.Логвиненко, 1995).

Актуальність теми. Вирішення проблеми створення сортів озимої м'якої пшениці з комплексом господарсько-корисних ознак потребує подальшої розробки теоретичних і практичних основ мутаційної селекції. У зв'язку з цим особливого значення набуває удосконалення методів індукованого мутагенезу, пошук різних способів ефективного впливу мутагенних чинників для підвищення частоти та розширення спектру мінливості ознак рослин, створення генетичних колекцій мутантів з корисними ознаками (В.В.Моргун, 2001).

Певну перспективу має використання гібридного, гетерозиготного матеріалу для обробки мутагенами. Таким методом були створені нові конкурентоздатні сорти, які знаходяться як в Реєстрі сортів рослин України, так і на Державному сортовипробуванні. Але теоретичні основи і практична база цього питання розроблені недостатньо. Мало вивчені особливості впливу мутагенних факторів на ріст і розвиток рослин озимої пшениці першого гібридного покоління, характер взаємозв'язків між окремими ознаками та закономірності їх успадкування в F₂M₂. Немає достатніх відомостей про частоту і спектр мутацій в F₂M₂ та про розмах варіювання ознак в F₃M₃, не розроблені рекомендації для селекційної практики при роботі з гібридними популяціями, обробленими в F₁ мутагенами.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Наукова робота виконана за тематичними планами лабораторії селекції інтенсивних сортів озимої пшениці Миронівського інституту пшениці ім. В.М.Ремесла УААН в рамках завдання „Провести аналіз гібридно-мутантних форм озимої м'якої пшениці за комплексом господарсько-цінних ознак в умовах Лісостепу України” (№ державної реєстрації 0101U007686) згідно НТП „Зернові і олійні культури”, підпрограми І „Теоретичні основи селекції сільськогосподарських культур. Теоретичні і методологічні основи селекційного процесу” та завдання „Створити сорт гібридно-мутантного походження з рівнем продуктивності 80-90 ц/га, високою стійкістю до несприятливих абіотичних факторів середовища, грибних захворювань, цінний за якістю зерна” (№ державної реєстрації 0101U007691) згідно НТП „Зернові і олійні культури”, підпрограми ІІ „Створити нові високопродуктивні сорти озимої і ярої пшениці, стійкі до несприятливих умов вирощування і з високою якістю зерна”.

Мета дослідження. Експериментальне обґрунтування ефективності сумісного використання комбінаційної та мутаційної мінливості при обробці насіння гібридів озимої м'якої пшениці мутагенами для розширення спектру мінливості за комплексом господарсько-корисних ознак і створення нового перспективного вихідного матеріалу в селекції озимої пшениці.

Завдання дослідження передбачали:

* встановити морфо-біологічні особливості колекції озимої м'якої пшениці і підібрати батьківські компоненти схрещування, які б мали господарсько-цінні і контрастні морфологічні ознаки та створити на їх основі гібриди;

* визначити вплив хімічних та фізичного мутагенних чинників на польову схожість, ріст і розвиток рослин різних комбінацій схрещувань озимої пшениці у F₁M₁;

* встановити характер успадкування окремих морфологічних ознак у гібридно-мутантних популяціях F₂M₂;

* визначити загальну частоту, спектр мутацій та формотворчий процес в F₂M₂ і F₃M₃;

* встановити особливості впливу використаного фізичного та хімічних мутагенних чинників і їх ефективність для створення форм озимої пшениці з певними господарсько-корисними ознаками;

* виділити гібридно-мутантні форми, цінні для селекційної роботи, та лінії озимої пшениці, придатні для створення сорту.

Об'єкт дослідження - формотворення в гібридно-мутантних популяціях озимої м'якої пшениці під дією хімічних (нітрозоетилсечовина, нітрозометилсечовина) та фізичного (гамма-промені) мутагенних чинників.

Предмет дослідження - новостворені форми озимої м'якої пшениці F₁M₁ - F₄M₄, отримані шляхом обробки гібридного насіння мутагенами.

Методи досліджень - системний аналіз росту і розвитку рослин F₁M₁, виділення та аналіз мутацій за господарсько-корисними ознаками в F₂M₂ - F₄M₄ озимої пшениці. Були використані методи польових і лабораторних досліджень, що включають структурний аналіз елементів продуктивності, генетичний аналіз успадкування морфологічних ознак, оцінку стійкості проти основних збудників грибних хвороб та біохімічний аналіз якості зерна, методи статистичного аналізу.

Наукова новизна одержаних результатів. Встановлено, що дія нітрозоалкілсечовин та гамма-променів у помірних дозах на гібриди F₁ озимої м'якої пшениці викликає, порівняно з F₁ без обробки, розширення спектру і збільшення загальної частоти мутаційних змін у рослин озимої пшениці. Виявлені відмінності від теоретично очікуваного розщеплення у варіантах з обробкою мутагенами при успадкуванні ознаки колір зерна у бік збільшення рецесивних чи домінантних форм.

Показано можливість прогнозування збільшення частоти мутацій в F₂M₂ при суттєвому пригніченні певних ознак у пшениці в F₁M₁. Отримано нові дані щодо одержання стійких проти ураження борошнистою росою і септоріозом форм озимої пшениці, які доводять можливість використання обробки насіння гібридів мутагенами при створенні нових сортів озимої м'якої пшениці.

Створено новий селекційний матеріал, який в результаті генетичної рекомбінації та дії мутагенних чинників поєднує ознаки низькорослості, стійкості проти грибних хвороб, продуктивності та високої якості зерна, а також новий сорт Калинова.

Практичне значення одержаних результатів. На основі результатів експериментальних досліджень розроблено пропозиції для селекційної практики, використання яких дозволить розширити можливості експериментального мутагенезу та гібридизації при створенні сортів озимої м'якої пшениці. Одержано цінні селекційні лінії з підвищеною стійкістю проти борошнистої роси та септоріозу листя, з підвищеною кущистістю, крупним колосом, крупним зерном, ранньостиглі. Створено колекцію карликових мутантних форм озимої пшениці, яка може бути джерелом низькорослості в селекції озимої пшениці і використовується в селекційній роботі Миронівського інституту пшениці. Для використання в селекції передано до Національного центру генетичних ресурсів рослин України - 3, до Національного аграрного університету - 19, до Білоцерківського державного аграрного університету - 22 цінних зразків озимої пшениці. Передано на ДСВ новий сорт озимої пшениці гібридно-мутантного походження Калинова.

Результати досліджень використовуються в навчальній роботі кафедри селекції та насінництва НАУ при підготовці фахівців для агропромислового комплексу.

Особистий внесок здобувача полягає в розробці програми досліджень, проробці літератури за темою роботи, безпосередньому здійсненні польових і лабораторних досліджень та їх науковому узагальненні. Здобувачем проведено аналіз та статистичну обробку результатів експерименту, зроблено висновки. Внесено пропозиції для селекційної практики. Авторство в наукових працях, опублікованих у спіавторстві, складає 25-80%, у створених зразках - 60-100%, у сорті Калинова - 10 %.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень доповідались на науково-практичному семінарі молодих вчених та спеціалістів Інституту землеробства УААН (1999 р.), міжнародній конференції молодих учених „Современные проблемы генетики, биотехнологии и селекции растений” в Інституті рослинництва ім. Юр'єва (Харків, 2000 р.), III з'їзді Вавіловської спілки генетиків і селекціонерів „Генетика ХХI столетия: современное состояние и перспективы развития”, в Інституті загальної генетики ім. М.І.Вавілова (Москва, 2004 р.); Всеукраїнській науково-практичній конференції в Інституті землеробства УААН (2004 р.) та міжнародній науково-практичній конференції „Генетичні ресурси адаптивного рослинництва: мобілізація, інвентаризація, збереження, використання” в Інституті землеробства і тваринництва західного регіону УААН (Оброшино, 2005 р.). Матеріали дисертації доповідались та обговорювались на засіданнях кафедри селекції та насінництва (2000-2005 рр.) та Навчально-наукового центру біології рослин Національного аграрного університету, а також на засіданнях Вченої ради Миронівського інституту пшениці ім. В.М.Ремесла УААН (1999-2005 рр.).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 11 наукових праць, у тому числі 7 статей у фахових виданнях та 4 тез і матеріалів наукових конференцій.

Структура роботи. Дисертаційна робота викладена на 174 сторінках комп'ютерного набору і складається з вступу, огляду літератури, п'яти розділів експериментальної частини, висновків, пропозицій для селекційної практики, списку літературних джерел. Містить 28 таблиць, 17 рисунків, 6 додатків і 228 літературних джерел, в т.ч. 25 латиницею.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

РОЗДІЛ 1. СУЧАСНІ УЯВЛЕННЯ ПРО РОЛЬ КОМБІНАЦІЙНОЇ ТА МУТАЦІЙНОЇ МІНЛИВОСТІ В СЕЛЕКЦІЇ ОЗИМОЇ ПШЕНИЦІ

В розділі подано аналіз сучасних уявлень про роль комбінаційної та мутаційної мінливості в селекції озимої пшениці. Викладена історія застосування гібридизації в селекції. Висвітлені проблеми підбору батьківських пар для схрещування. Представлені історичні аспекти мутаційної селекції рослин в Україні. Узагальнені недостатньо вивчені питання мутаційної селекції, вирішення яких має важливе значення в збагаченні вихідного матеріалу шляхом поєднання комбінаційної та мутаційної мінливості в селекційному процесі. На вирішення цих питань і були спрямовані наші дослідження.

РОЗДІЛ 2. УМОВИ, МАТЕРІАЛ І МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

Дослідження проводились протягом 1998-2005 рр. в лабораторії селекції інтенсивних сортів озимої пшениці Миронівського інституту пшениці ім. В.М.Ремесла УААН. Польові досліди розміщувались в полях селекційної сівозміни на типових чорноземах. Клімат даної зони помірно-континентальний. Метеорологічні умови в роки проведення досліджень були типовими для правобережної частини лісостепової зони України, хоча дещо розрізнялися по роках.

В якості батьківських форм для гібридизації були використані сорти Миронівського інституту пшениці - Миронівська 808, Миронівська 29, Миронівська 33, Миронівська 65, Експромт, Крижинка, Миронівська ранньостигла (р/с); Селекційно-генетичного інституту УААН - Альбатрос одеський (од.); Донського селекцентру (Росія) - Донська напівкарликова (н/к), а також константні лінії гібридного походження, створені в МІП - Мільтурум 31217, Грекум 30513, Ферругінеум 31143. За морфологічним та ботанічним складом зразки були представлені білозерною та червонозерними формами і відносились до різновидностей lutescens, erythrospermum, milturum, graecum, ferrugineum.

Гібридне насіння першого покоління обробляли: N-нітрозоетилсечовиною 0,01% (НЕС), N-нітрозометилсечовиною 0,005% (НМС); та г-п 100 Гр. Контролем слугувало гібридне насіння, замочене у воді. Експозиція обробки 18 год. Гібридизацію і обробку насіння мутагенами проводили у 2000 і повторювали у 2001 році.

Всі фенологічні спостереження за гібридно-мутантним матеріалом та аналіз елементів структури врожаю проводили відповідно до методичних вказівок по вивченню колекції пшениці (ВІР, 1985), “Методики Державного сортовипробування сільськогосподарських культур” (2000) і з урахуванням градацій “Широкого унифицированного классификатора СЭВ рода Triticum L.” (ВІР, 1989).

Протягом вегетаційного періоду фіксували всі видимі морфологічні зміни (відхилення від контролю). Проводили класифікацію мутацій, визначали їх спектр за класифікацією, запропонованою В.В.Моргуном, В.Ф.Логвиненко (1995). Оцінки стійкості проти борошнистої роси, бурої іржі та септоріозу проводили на природному інфекційному фоні в період максимального розвитку хвороби за загальноприйнятими методиками.

Всі рослини з розсадників F₁М₁, F₂М₂ та F₃М₃ збирали в фазу повної стиглості з корінням у снопи. Структурний аналіз гібридно-мутантних рослин та батьківських форм здійснювали індивідуально за ознаками: висота рослин, довжина колоса, кількість колосків та зерен з головного колоса, маса зерна з головного колоса, маса 1000 насінин. Ділянки F₄М₄ площею 1 м² збирали вручну, зжинаючи всі рослини в снопи. Зерно з кожної ділянки після обмолоту зважували та оцінювали за крупністю, формою, скловидністю.

Статистичну обробку результатів досліджень проводили на ЕОМ методами кореляційного і дисперсійного аналізів за Б.А.Доспєховим (1985). При цьому визначали основні показники варіаційного ряду: коефіцієнт варіації (V), середню арифметичну та її похибку (х ± S х). Для аналізу успадкування маркерних ознак використовували критерій ч².

РОЗДІЛ 3. СТВОРЕННЯ ВИХІДНИХ ГІБРИДНИХ ФОРМ ДЛЯ ОБРОБКИ МУТАГЕНАМИ

Оскільки дія мутагенних факторів безпосередньо залежить від генотипу, підбір вихідного матеріалу для мутаційної селекції рослин є важливим і актуальним завданням. Пари для схрещування підбирались так, щоб батьківські компоненти відрізнялись за однією-трьома маркерними ознаками (безостість/остистість, колір колосся та зерна) і мали б селекційну цінність в подальшій роботі (табл. 1).

Для створення нового селекційного матеріалу із 9 сортів та 3 константних ліній озимої пшениці було сформовано 8 комбінацій реципрокних схрещувань. Середня зав'язуваність у 2000 році становила 51,1%, у 2001 - 48,9%.

РОЗДІЛ 4. ВПЛИВ МУТАГЕННИХ ФАКТОРІВ НА РОСЛИНИ ОЗИМОЇ ПШЕНИЦІ В F₁

Польова схожість. Схожість насіння є першим і важливим показником, що характеризує дію на організм мутагенних факторів. Вона залежить від природи і концентрації мутагену та генетичної основи обраного рослинного матеріалу.

Таблиця 1

Відмінність батьківських компонентів у створених комбінаціях схрещування за морфологічними ознаками

- - Прямі і зворотні (реципрокні) схрещування

+ - Наявність відмінності за ознакою

- - Відсутність відмінності за ознакою

Сумарні результати польової схожості насіння гібридних комбінацій в 2000 р. після обробки мутагенами засвідчують, що помірні дози хімічних мутагенів можуть виявляти стимулюючу дію на схожість обробленого насіння. Кращою в цьому відношенні виявилась НМС (0,005%) у варіантах Альбатрос одеський х Мільтурум 31217 і Крижинка х Ферругінеум 31143. Гамма-промені в багатьох випадках знижували схожість насіння. НЕС (0,01%), за деякими виключеннями, суттєвого впливу на схожість насіння не виявляла.

Рівень перезимівлі. Виживання рослин в зимовий період після обробки насіння мутагенами, як правило, знижується порівняно з контролем і, відповідно, характеризує ступінь впливу мутагенних чинників. В досліджувані роки (2000/2001 та 2001/2002) рівень перезимівлі рослин F₁M₁ був дещо нижчим, ніж рослин в контролі (F₁). Найменше на перезимівлю рослин вплинула НМС-0,005%. Середній відсоток рослин, що перезимували після дії цього мутагену складав 74,0% (контроль 78,1%). Більш „жорсткою” дією відзначився використаний фізичний мутагенний чинник -гамма-промені 100 Гр, після дії якого в середньому за два роки перезимувало 69,5% рослин. Слід відзначити гібридні комбінації, в яких одним із компонентів схрещування були зимостійкі сорти, - Крижинка, Миронівська 808 та середньозимостійкий сорт Альбатрос одеський, де рівень перезимівлі був досить високим.

Біологічна стійкість рослин. Мутагенні чинники хімічної та фізичної природи характеризуються різним впливом на біологічні об'єкти. Зовнішній прояв реакції рослин на вплив мутагенами являє собою зміну комплексу показників і підсумковим показником чутливості рослин до дії мутагенів є їх біологічна стійкість (табл.2), яка визначається в кінці вегетації.

Таблиця 2

Виживання рослин F₁M₁ протягом вегетації (середнє 2000/01 і 2001/02 рр.)

При обробці насіння гібридів озимої пшениці хімічними та фізичним мутагеном в помірних концентраціях і дозах виявляється специфіка як мутагену, так і генотипу відносно виживання рослин. Досліджені нами мутагени за їх дією на гібриди озимої пшениці в F₁M₁ можна розподілити наступним чином: НМС 0,005% > НЕС 0,01% > ?-п 100 Гр в порядку зростання впливу на біологічну стійкість рослин. Загалом всі три мутагени не виявили надто сильної негативної дії на рослини озимої пшениці в жодному з варіантів.

Слід відмітити популяції F₁M₁ від прямих і обернених схрещувань сортів Крижинка і Експромт, які виявили досить високий ступінь виживання після дії різних мутагенних чинників.

Строки колосіння. Тривалість вегетаційного періоду, зокрема строки колосіння, є однією з важливих біологічних і господарських ознак озимої пшениці. В наших дослідженнях були проаналізовані дати колосіння сортів і ліній, що слугували батьківськими формами в проведених схрещуваннях, гібридів першого покоління (F₁), та рослин, що виросли із насіння, обробленого мутагенами (F₁M₁). Проведені фенологічні спостереження засвідчили, що більшість рослин F₁ колосились на рівні більш пізньостиглої батьківської форми або пізніше на 1-3 дні. Обробка хімічними мутагенами насіння F₁ майже не впливала на строки колосіння рослин F₁М₁ (в порівнянні з F₁). Деякі розбіжності в датах колосіння не виходили за межі 1-2 днів як в бік скорочення, так і подовження цього періоду. Більш суттєвим був вплив ?-променів. В багатьох комбінаціях строки колосіння рослин F₁М₁, у варіантах оброблених ?-променями, відхилялись в бік запізнення на 1-5 днів.

Висота рослин та показники структури елементів продуктивності колосу у F₁М₁. Стабільність і величина врожайності озимої пшениці залежить від вираженості і співвідношення різних елементів продуктивності, до яких належать кількість зерен в колосі, маса зерна колосу, довжина колосу, маса 1000 зерен, продуктивна кущистість, а також від висоти рослин. Нами проаналізовано вплив мутагенних чинників на висоту рослин та показники структури елементів продуктивності колосу (табл.3).

Таблиця 3

Висота рослин та показники елементів продуктивності колосу F₁, F₁M₁

і їх батьківських форм

Найбільші відхилення від контролю під дією мутагенних чинників спостерігали у гібридів від реципрокного схрещування Миронівська 808 х Донська напівкарликова. Відзначали зниження абсолютних величин проаналізованих показників та збільшення коефіцієнта їх варіації. Серед мутагенів найбільше пригнічували розвиток рослин - g-п 100 Гр. В інших комбінаціях схрещування відхилення від контролю F₁ були несуттєвими.

РОЗДІЛ 5. РОЗЩЕПЛЕННЯ ЗА МОРФОЛОГІЧНИМИ ОЗНАКАМИ У ГІБРИДНО-МУТАНТНИХ ПОПУЛЯЦІЯХ F₂M₂ ОЗИМОЇ ПШЕНИЦІ

Розщеплення за ознакою безостість/остистость колосу. В наших дослідженнях не враховували відмінностей у довжині остюків колосу озимої пшениці. Використовували крайні вираження ознаки - наявність чи відсутність остюків.

Підрахунок рослин за ознакою безостість (остистість) колосу в F₂M₂ показав, що обробка мутагенами змінює характер успадкування. В контрольних варіантах (F₂) за даною ознакою відзначено розщеплення 3:1, що характерно для моногібридного успадкування. У варіантах з мутагенною обробкою (F₂M₂) це співвідношення змінювалось у бік збільшення кількості остистих форм. Найбільше відхилення спостерігали в комбінаціях, де однією із батьківських форм була безоста і червоноколоса лінія Мільтурум 31217. В комбінації Альбатрос одеський х Мільтурум 31217 критерій ² за варіантами обробки складав 15,584, 33,383 і 62,573. При схрещуванні Грекум 30513 х Мільтурум 31217 відповідно 23,146; 64,356; 41,589. В цілому ж в комбінаціях, де однією з батьківських форм є червоноколоса (Мільтурум 31217 чи Ферругінеум 31143), відхилення у варіантах з обробкою мутагенами істотно збільшувалось.

Порівнюючи вплив використаних мутагенних чинників на характер розщеплення за ознакою безостість/остистість слід зазначити, що найбільше відхилення від менделівського розщеплення спостерігали при обробці g-п 100 Гр (max 62,537) та НМС 0,005% (max 64,356).

Розщеплення за ознаками колір колосся та зерна. Для аналізу розщеплення в F₂M₂ за кольором колосся та зерна після обробки насіння гібридів мутагенними чинниками нами використовувались дві лінії озимої пшениці, що мали червоне забарвлення колосся: Мільтурум 31217 та Ферругінеум 31143. Білозерною формою озимої пшениці була лінія Грекум 30513. При аналізі розщеплення за ознакою кольору колосся розрізняли крайні вираження кольору: білий і червоний, до якого входили всі відтінки від блідо-червоного до темно-бурого. В контрольних варіантах співвідношення рослин з червоним і білим забарвленням колосся та зерна складало близько 15:1, що характерно для дигібридного успадкування.

Аналіз розщеплення в F₂M₂ за ознакою колір колосся показав, що у варіантах з мутагенною обробкою спостерігалося відхилення від очікуваного співвідношення у бік збільшення як домінантних, так і рецесивних форм, що залежало від генотипу гібриду.

Аналіз розщеплення в F₂M₂ за кольором зерна також виявив відхилення від теоретично очікуваного розщеплення в успадкуванні цієї ознаки (табл. 4) у бік збільшення домінантів або рецесивів, що залежало від комбінації схрещування і використаного мутагену.

Таблиця 4

Розщеплення за кольором зерна у F₂M₂ (2002 р.)

² < 3,84 при Р_0,05 відповідає 15:1,

^* - ² > 3,84 при Р_0,05 не відповідає 15:1

РОЗДІЛ 6. АНАЛІЗ СПЕКТРІВ І ЧАСТОТИ МУТАЦІЙ, ІНДУКОВАНИХ ДІЄЮ МУТАГЕНІВ

Загальна характеристика мутацій в F₂M₂. В нашій роботі використовували класифікацію мутацій, запропоновану В.В.Моргуном та В.Ф.Логвиненко (1995). Були виявлені мутації, пов'язані зі змінами морфологічних ознак стебла та листя, особливостями будови колосу, а також з пізнім і раннім колосінням, стійкістю до грибних листкових хвороб та інші (табл. 5). Аналіз спектру одержаних мутацій засвідчив, що він в найбільшій мірі залежав від комбінації схрещування, тобто від генотипу одержаного гібриду.

Проведені обліки показують, що різні мутагени індукували майже однакову кількість типів морфо-біологічних мутацій. Хоча найбільшою генетичною активністю серед досліджуваних мутагенів виділився варіант з опроміненням g-п 100 Гр, де спостерігалося 23 типи мутацій.

У зв'язку з тим, що мутанти в межах кожної сім'ї вищеплюються неоднаково і в одній сім'ї може виникнути кілька різних типів мутацій, частоту виникнення і реалізації мутацій точніше показує облік усіх випадків виникнення мутацій, тобто відсоток мутантних рослин від загальної кількості вивчених рослин даної комбінації схрещування.

Таблиця 5

Частка родин з мутаціями в F₂M₂, 2002 р.

Залежність частоти мутацій від комбінації схрещування і використаного мутагену представлена на рис.1.

Найвищою мутабільністю відрізнялись комбінації схрещування Миронівська 808 Ч Донська напівкарликова та зворотня - 3 і 3R, а також Грекум 30513 х Альбатрос одеський - 5R, Миронівська 65 х Миронівська ранньостигла - 4R.

Цікавим є той факт, що F₁M₁ цих же комбінацій схрещування відзначились найбільшим зниженням показників висоти рослин та елементів структури продуктивності порівняно з контролем, що висвітлено в попередньому розділі.

Отже зниження показників висоти рослин, довжини головного колосу, кількості та маси зерна головного колосу у F₁M₁, порівняно з F₁, може свідчити про виникнення більшої кількості мутацій в F₂M₂.

Найменша сумарна кількість мутацій була одержана в таких комбінаціях схрещування: Грекум 30513 Ч Мільтурум 31217 (7) та Мільтурум 31217 Ч Альбатрос одеський (6R). За всіма комбінаціями схрещування найбільш ефективною для одержання індукованих мутацій була обробка г-п 100 Гр, хоча в деяких випадках частка мутацій при обробці НЕС 0,01% (комбінація схрещування 3R) перевищувала таку ж при обробці г-п 100 Гр.

Розмах варіювання за деякими господарсько-цінними ознаками в F₃M₃. У F₃M₃ вивчали характер висоти рослин, тривалості періоду „сходи-колосіння” та стійкості проти ураження основними листковими хворобами. Карликові рослини були виявлені майже у всіх комбінаціях схрещування у варіантах з обробкою мутагенами. У контролі практично не зустрічались карликові форми. Найбільше карликів - 29% було виділено у комбінації схрещування Альбатрос одеський Ч Грекум 30513 у варіанті з обробкою НМС 0,005%. Дещо більше було виділено і високорослих рослин у різних варіантах обробки. Це свідчить про розширення меж варіювання за ознакою висота рослин при обробці гібридів мутагенними чинниками.

Якщо порівняти варіанти обробки, то у контролі в середньому за всіма комбінаціями схрещування відібрано 0,2% карликових рослин, у варіантах з обробкою мутагенами від 7,6% (НЕС) до 6,2% (g-п). Напівкарликових рослин (висотою 65-80 см) відібрано майже так само як і у контролі. По варіантах це виглядає так: контроль - 25,7%, НЕС - 28,1%, НМС - 27,8%, ?-п - 25,3%.

Виявлено, що обробка гібридів мутагенними чинниками призводить також до розширення меж варіювання за тривалістю періоду сходи-колосіння в F₃М₃ як у бік подовження, так і у бік його скорочення, що покращує можливості добору за даною ознакою. Зміни тривалості вегетаційного періоду у рослин F₃М₃ залежать від комбінації схрещування та від мутагенного чинника. Рослину, що колосилась на 2 дні раніше від Донської напівкарликової - стандарту за ранньостиглістю, було виявлено в комбінації схрещування Грекум 30513 х Альбатрос одеський (g-п 100 Гр).

В наших дослідженнях вперше було виділено рослини F₃М₃, стійкі проти збудника септоріозу (бал стійкості 7) у варіантах з обробкою мутагенами. У контролі найвищим балом стійкості був - 6.

Найвища частка родин з рослинами, стійкими до септоріозу, отримана в реципрокних схрещуваннях Крижинка Ч Експромт (9,7% при обробці g-п 100 Гр та 14,12% при обробці НЕС 0,01%, відповідно) і Ферругінеум 31143 х Крижинка (12,27% і 16,03% при обробці НЕС 0,01%).

РОЗДІЛ 7. ЕФЕКТИВНІСТЬ ВИКОРИСТАННЯ ОБРОБКИ ГІБРИДІВ МУТАГЕНАМИ ДЛЯ СТВОРЕННЯ КОНКУРЕНТОЗДАТНИХ ЛІНІЙ ОЗИМОЇ М'ЯКОЇ ПШЕНИЦІ

Протягом вегетаційного періоду 2004/2005 рр. в селекційних розсадниках F₃M₃ та F₄M₄ проводились фенологічні спостереження та оцінки стійкості до несприятливих факторів перезимівлі, вилягання, а також проти хвороб озимої пшениці, які дозволили виділити 61 зразок за кращими показниками. Ці зразки було зібрано і після визначення врожайності виділено 15 ліній для передачі в контрольний розсадник. Характеристика кращих з них наведена в таблиці 6. Виділені лінії представляють високу цінність для селекційної роботи як джерела певних корисних ознак, та як вихідний матеріал для адаптивної селекції озимої пшениці.

Слід зазначити, що найбільша кількість ліній з високими господарськими показниками була одержана при обробці g-п 100 Гр і НЕС 0,01%. Це свідчить про доцільність використання зазначених мутагенних чинників в мутаційній селекції. Найбільше ліній виділено з комбінації схрещування Миронівська 65 х Миронівська ранньостигла та Миронівська 33 х Миронівська 29; в родоводі трьох ліній був присутній сорт Крижинка, що дозволяє рекомендувати вищезгадані сорти для гібридизації і подальшої обробки гібридів мутагенами.

Таблиця 6

Характеристика за господарськими показниками кращих ліній, виділених з F₄M₄, які висіяні в контрольному розсаднику (2005 р.)

У попередні роки в результаті селекційної роботи з гібридно-мутантними популяціями у відділі селекції пшениці за участю дисертанта було виділено ряд перспективних ліній. Серед них лінія Лютесценс 32264, яка була передана на Державне сортовипробування в 2005 році як сорт під назвою Калинова. Дольова участь дисертанта у авторстві складає 10%. Лінія Лютесценс 32264 стабільно протягом чотирьох років перевищувала стандарт за врожайністю, зокрема на 11,1 ц/га у 2004 р. і на 5,8 ц/га у 2005 р. Вона вирізняється високою стійкістю проти ураження борошнистою росою і септоріозом колосу та показниками якості зерна на рівні „цінної” пшениці.

ВИСНОВКИ

У дисертації наведене теоретичне узагальнення та нове вирішення важливого наукового завдання зі створення перспективного вихідного матеріалу з комплексом цінних ознак та властивостей шляхом застосування в селекції обробки гібридів озимої пшениці мутагенними чинниками. Виявлено, що поєднання гібридизації і мутагенезу для одержання нового вихідного матеріалу є ефективним і дозволяє розширити межі мінливості за господарсько-корисними ознаками та одержувати конкурентоспроможні лінії і сорти озимої пшениці, що має суттєве значення в селекції цієї культури.

1. Встановлено, що помірні дози НМС та НЕС можуть виявляти стимулюючу дію на польову схожість гібридного насіння першого покоління озимої пшениці. НМС підвищувала схожість гібридного насіння в середньому на 5,3% порівняно з контролем. Найбільшу позитивну реакцію на дію мутагенів виявлено в комбінації схрещування Миронівська 33 х Миронівська 29 і Крижинка х Ферругінеум 31143.

2. Вплив мутагенів на F₁ виявлявся у зниженні рівня перезимівлі, подовженні строків колосіння, зниженні рівня загального виживання рослин, особливо при обробці ?-п 100 Гр. В деяких комбінаціях схрещування виявлено зниження висоти рослин та показників елементів продуктивності порівняно з контролем.

3.Аналіз розщеплення у F₂M₂ за ознакою безостість/остистість дозволив встановити достовірне відхилення від теоретично очікуваного при моногібридному схрещуванні в бік збільшення рецесивних остистих форм. Виявлено збільшення критерію ч² у комбінаціях, де однією з батьківських форм є червоноколоса (Альбатрос одеський х Мільтурум 31217 / ?-п 100 Гр - 62,537).

4. Аналіз розщеплення у F₂M₂ за ознаками кольору колосся та зерна виявив відхилення від теоретично очікуваного розщеплення при дигібридному схрещуванні в бік як зменшення, так і збільшення кількості домінантних форм, що залежало від комбінації схрещування і використаного мутагену. Обробка g-п 100 Гр спричиняла найбільше відхилень в розщепленні гібридів від теоретично очікуваного.

5. Найбільшою генетичною активністю серед досліджуваних мутагенів виділився варіант з опроміненням g-п 100 Гр, де спостерігалося 23 типи мутацій. У варіанті з обробкою насіння НЕС 0,01% виявили 21, з обробкою НМС 0,005% - 20 типів мутацій.

6. Встановлено, що зниження показників висоти рослин, довжини головного колосу, кількості та маси зерна з головного колосу у F₁M₁ порівняно з F₁, може свідчити про виникнення більшої кількості мутацій в F₂M₂.

7. В F₃М₃ виявлено розширення меж варіювання за ознакою висота рослин здебільшого в бік її зменшення. У варіанті контролю за всіма комбінаціями схрещування відібрано 0,2% карликових рослин, у варіантах з обробленням мутагенами від - 7,6% (НЕС) до 6,2% (g-п).

8. Виявлено розширення меж варіювання за тривалістю періоду сходи- колосіння в F₃М₃ як у бік подовження, так і у бік його скорочення, що покращує можливості добору за скоростиглістю. Зміни тривалості вегетаційного періоду у рослин F₃М₃ залежали від комбінації схрещування та від мутагенного чинника. Рослину, що колосилась на 2 дні раніше від Донської напівкарликової - стандарту за ранньостиглістю, було виділено в к...