Размещено на http://www.allbest.ru/

Інститут зернового господарства УААН

УДК 635.658:631.527

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

Створення та добір селекційного матеріалу сочевиці, адаптованого до умов північної підзони Степу України

06.01.05 - селекція рослин

Кулініч Олексій Олександрович

Дніпропетровськ 2007

Загальна характеристика роботи

селекційний матеріал сочевиця степ

Актуальність теми. Сочевиця культурна (Lens esculenta Moench) добре себе почуває в умовах помірно-посушливого клімату, за посухостійкістю майже не поступається чині і нуту. До того ж вона відзначається високим вмістом білка і незамінних амінокислот. Але питанню генетики і селекції сочевиці в нашій країні приділяється ще недостатня увага, що, без сумніву, стримує освоєння ефективних методів селекції цієї цінної продовольчої культури та поширення її у виробництві. Урожайність сочевиці поки що залишається на досить низькому рівні, як у нас, так і за кордоном. Для підвищення продуктивного потенціалу цієї культури важливе значення має дослідження її генофонду, а також збільшення генетичного різноманіття шляхом гібридизації. Найбільш актуальною в цьому плані є робота по створенню та добору селекційного матеріалу, адаптованого до умов конкретного регіону, з урахуванням мінливості середовища і його лімітуючих факторів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Проведені автором в 2003-2006 рр. дослідження за темою дисертації є складовою частиною завдання 02.04 “Створити для Степу України та передати в державне сортовипробування посухостійкі і високоурожайні сорти зернобобових культур” (№ державної реєстрації 0197U000092) науково-технічної програми „Зернові та олійні культури”.

Мета і завдання дослідження. Метою дослідження було обґрунтувати і впровадити принципи створення високопродуктивного селекційного матеріалу сочевиці, адаптованого до умов північної підзони Степу України.

Завдання, які необхідно було вирішити для досягнення поставленої мети:

- встановити особливості вихідного матеріалу сочевиці за ступенем його адаптованості до умов регіону та за якісними і кількісними характеристиками;

- встановити вплив умов зовнішнього середовища на прояв кількісних ознак сочевиці;

- визначити ефективність застосування між-підвидових та внутрішньо-підвидових схрещувань для одержання високопродуктивного вихідного матеріалу;

- дослідити характер мінливості й успадковуваність кількісних ознак у гібридних популяціях сочевиці в умовах північної підзони Степу України;

- виявити продуктивні лінії з селекційно цінними ознаками і провести їх оцінку.

Об'єкт дослідження: створення та добір селекційного матеріалу сочевиці з підвищеною адаптивною здатністю.

Предмет досліджень: особливості прояву кількісних ознак і властивостей у гібридних популяцій і сортозразків сочевиці підвидів Macrosperma і Microsperma з комплексом різних морфо-біологічних ознак, які в процесі адаптивної селекції забезпечують формування високих урожаїв генотипів з підвищеною стійкістю до несприятливих факторів зовнішнього середовища північної підзони Степу України.

Методи досліджень: польовий дослід: оцінка сортозразків сочевиці, ідентифікація їх за адаптивною здатністю; спостереження за розвитком рослин, пошкодженням їх шкідниками та хворобами; гібридизація: оцінка комбінаційної здатності сортозразків сочевиці; вимірювання: визначення значень господарсько корисних ознак рослин та елементів структури урожаю; хімічний аналіз: визначення вмісту в насінні білка, жиру і клітковини; математико-статистичний: оцінка статистичної достовірності результатів досліджень.

Наукова новизна одержаних результатів. В умовах північної підзони Степу України вперше на основі детального дослідження та системного аналізу сортозразків сочевиці підвидів Macrosperma і Microsperma встановлено їх особливості за рівнем урожайності, якістю продукції та стійкістю проти хвороб і шкідників, ідентифіковано за загальною та специфічною адаптивною здатністю щодо умов регіону. Доказано ефективність використання гібридизації між підвидами сочевиці Macrosperma і Microsperma для створення високопродуктивного селекційного матеріалу. Установлено закономірності мінливості та успадковуваність ознак сочевиці в природних і гібридних популяціях. Визначено селекційну цінність одержаного селекційного матеріалу, на основі якого створено нові лінії і сорт Лінза, який переданий і знаходиться в державному сортовипробуванні.

Основний зміст роботи

Сочевиця, її народногосподарське значення, сучасний стан і основні напрями селекції. У розділі наведено: аналіз сучасного стану селекції даної культури, аналіз літературних джерел з питань застосування адаптивної селекції, розглянуто вплив основних абіотичних і біотичних факторів навколишнього середовища на урожайність сочевиці, мінливість кількісних ознак рослин. Наведено основні напрямки використання продукції даної культури та вимоги до її якості. Показано необхідність та основні напрями вирішення проблеми підвищення продуктивності та адаптованості існуючих сортів сочевиці до умов північної підзони Степу України.

Умови, вихідний матеріал і методика проведення досліджень. Експериментальні дослідження проводилися в 2003-2006 рр. у польових дослідах на Красноградській дослідній станції Інституту зернового господарства УААН, яка розташована в північній частині зони Степу України. Даний регіон характеризується помірно-континентальним кліматом. Сума активних температур (вище 5 ^оС) за рік сягає 2500-2900. Найтепліший місяць - липень, середньомісячна температура повітря у цьому місяці 21,5 ^оС. Середня багаторічна сума опадів 529 мм, а за період з квітня по серпень - 230 мм. Розподіл опадів на протязі року нерівномірний. Літо дуже жарке та сухе. Опади, які випадають влітку, мають переважно зливовий характер і спричиняють стікання води та інтенсивне її випаровування. У зв'язку з цим в літні місяці спостерігається мінімальна відносна вологість повітря і найбільша кількість днів з атмосферною посухою, що негативно позначається на продуктивності рослин. В окремі роки жарка погода супроводжується суховіями, які приносять шкоду під час цвітіння та наливу зерна. Середня кількість днів з атмосферною посухою за вегетаційний період становить 18, у тому числі інтенсивної і дуже інтенсивної 3 дні.

Ґрунти дослідної станції - глибокі чорноземи з гумусовим горизонтом 70-80 см. Вміст гумусу - 4,7-4,9%, рН в орному шарі ґрунту - 6,9-7,0. Ґрунтові води залягають глибоко (12-15 м) і помітного впливу на процеси життєдіяльності рослин не мають.

Аналіз метеорологічних даних протягом досліджень показав, що 2003 і 2004 рр. були несприятливими для росту та розвитку рослин сочевиці, а особливо в період дозрівання. У 2005 р. - посередніми. У 2006 р. погодні умови були сприятливими.

За вихідний матеріал для досліджень використовували сучасні сорти сочевиці, кращі селекційні лінії, створенні на Красноградській дослідній станції, сортозразки різного генетичного та екологічного походження, отримані з Національного центру генетичних ресурсів рослин України при Інституту рослинництва ім. В.Я. Юр'єва.

Гібридні популяції та їх батьківські форми висівалися за схемою: материнська форма - гібрид - батьківська форма. Стандарт Красноградська 250 висівався через кожні 19 ділянок - в колекційному і селекційному розсадниках, через 6 ділянок - в контрольному сортовипробуванні. Облікова площа ділянки у контрольному розсаднику становила 20 м². Фенологічні спостереження, обліки та оцінки проводили згідно з Методикою державного сортовипробування сільськогосподарських культур України (2000 р.). При вирощуванні сочевиці застосовувалася загальноприйнята агротехнологія для північного Степу.

Біометричні аналізи проводили на вибірках із 25 рослин гібридних популяцій та сортозразків колекційного розсадника. Адаптивність і пластичність визначали методом регресійного аналізу за А.В. Кильчевським, Л.В. Хотылевою (1997). Успадковуваність ознак визначали за J.M.Poehlman, D.A. Sleper (1995). Розрахунки по визначенню загальної та специфічногї комбінаційної здатності сортів при гібридизації проводили згідно методики В. Griffing (1956). Статистичний обробіток дослідних даних здійснювали методом дисперсійного аналізу згідно В.Г. Вольф (1966), Б.А. Доспехов (1979); за допомогою комп'ютерних програм Microsoft Excel, “Statistica 6.0” for Windows.

Еколого-географічна характеристика вихідного матеріалу. Сочевиця походить з південно-західної Азії, де, як показують більшість досліджень, зосереджено її найбільше різноманіття. Але це досить пластична культура, в даний час вона набула широкого розповсюдження і її можна зустріти від 50є північної до 40є південної широт. За комплексом біологічних, морфологічних і господарськи цінних особливостей всі форми і сорти сочевиці діляться на два підвиди - Microsperma (дрібнонасінна) і Macrosperma (крупнонасінна), які в свою чергу розділені на 6 агроекологічних груп. Згідно цієї класифікації серед досліджуваних сортозразків ми виділили наступні агроекологічні групи: європейська, середземноморська, середньоазіатська і афганська. Перші дві належать до підвиду Macrosperma, а дві другі - до підвиду Microsperma. Всі сортозразки в умовах регіону розвивалися нормально і давали урожай. Вегетаційний період їх коливався від 70 діб у сортозразків середньоазіатської групи до 100 діб у окремих зразків середземноморської групи. Проте слід відмітити, що темпи розвитку рослин у високій мірі залежали від погодних умов, які складалися в той чи інший рік.

Вегетаційний період і зв'язок з гідротермічними умовами. В усі роки на час сівби складалися несприятливі умови, тому що зимові запаси вологи на цей період вже випаровувалися, а нових поступало недостатньо. Період від сівби до сходів становив 9-12 діб. Істотної різниці у швидкості появи сходів між підвидами не зафіксовано. Час настання фази цвітіння в основному залежав від температурних умов травня та початку червня. У 2003 р., завдяки високій середньодобовій температурі, цвітіння у дрібнонасінних форм в середньому настало на 35-ту добу після сходів, крупнонасінних на 38-у. Дещо більшою тривалість періоду сходи - цвітіння була у 2004 р. і становила у обох підвидів в середньому 48 діб. У 2005 р. кількість діб між фазами сходи і цвітіння була проміжною в порівнянні з двома попередніми роками, і склала для крупнонасінних 43, для дрібнонасінних 41 добу. У дрібнонасінних ця фаза настала на 2-3 доби раніше. Тривалість періоду цвітіння - дозрівання залежала як від температурних умов, так і від опадів. У 2003 р. він був найдовшим і в середньому в обох підвидів склав 55 діб, дозрівання в середньому настало 10 серпня. Сума опадів за цей період була - 230 мм, сума активних температур склала 780 єС. У 2004 р. дозрівання у крупнонасінних форм настало за 48 діб після цвітіння - 8 серпня, у дрібнонасінних в середньому за 46 діб - 6 серпня. Сума опадів за цей період була відповідно 157 мм, активних температур - 719 єС. У 2005 р. дозрівання відбулося раніше порівняно з двома попередніми роками: 31 липня у крупнонасінних і 29 - у дрібнонасінних. Сума опадів була 92 мм, сума активних температур - 630 єС. Різниця по тривалості вегетаційного періоду за роками становила 10 діб. У 2003 і 2004 рр. вегетаційний період був значно довшим від середньої багаторічної його тривалості. У 2003 р. за рахунок подовження періоду цвітіння - дозрівання, у 2004 р. - сходи - цвітіння.

Проведення кореляційного аналізу показало що зв'язок між ознаками тривалістю періоду сходи - цвітіння і урожайність має від'ємний напрямок (2003 р. - r = -0,42±0,08; 2004 - r = 0,03±0,09; 2005 - r = -0,34±0,09). Між періодом цвітіння - дозрівання та урожайністю - позитивний (2003 р. - r = 0,37±0,09; 2004 - r = 0,12±0,09; 2005 - r = 0,25±0,09). Загалом можна стверджувати про наявність тенденції до збільшення урожайності з подовженням тривалості періоду цвітіння - дозрівання. Але надмірне подовження тривалості цього періоду негативно впливає на урожайність. Встановлено тісний від'ємний зв'язок між ознаками тривалість періоду цвітіння - дозрівання і періоду сходи - цвітіння (r = -0,75±0,06), що вказує на те, що подовження або скорочення одного з них в більшості випадків відбувається за рахунок іншого. Майже всі роки, особливо 2003 і 2004, були провокаційними щодо здатності дозрівати і давати нормальний урожай за дії одного з найбільш несприятливих і небезпечних факторів в регіоні, а саме надмірної кількості опадів в кінці вегетації.

Ураженість хворобами і шкідниками. Серед хвороб та шкідників, які являють собою потенційну небезпеку для сочевиці в регіоні, ми відмічали такі: фузаріозне в'янення, аскохітоз, бульбочкові довгоносики і попелиці.

Придатність до механізованого збирання. Для оцінки придатності до механізованого збирання ми визначали висоту рослин перед збиранням. Дана ознака в значній мірі залежала від погодних умов. За результатами проведеного дисперсійного аналізу вплив умов середовища на ознаку становив 33 %, а вплив генотипу - 40 %. Загалом висота рослин сортозразків по колекції коливалася від 15 до 65 см. Найбільшою вона була у 2003 р. Цього року за період дозрівання випала найбільша кількість опадів - 229 мм. У 2003 р. було істотне вилягання рослин серед усіх сортозразків, висота рослин при цьому була 54-57 см. Середня висота рослин у 2004 і 2005 рр. була майже однаковою - 51-53 см. Крупнонасінні форми дещо перевищували дрібнонасінні за цим показником. До найбільш цінних за ознакою - висота рослин та стійкістю до вилягання можна віднести такі сортозразки, крупнонасінні: Дніпровська 3, К. 165, ПСЕ-4; дрібнонасінні: CDC Matador, Flip 86-394, К. 1212.

Якість урожаю. В селекції сочевиці, як харчової культури, особлива увага приділяється поліпшенню якості її зерна. Причому важливе значення мають не тільки смакові та поживні характеристики, а також зовнішня привабливість насіння (забарвлення та його однорідність, величина). За результатами вивчення сортозразків колекції ми розподілили їх на 3 класи за величиною насіння. За забарвленням насіннєвої оболонки та сім'ядолей ми виділили такі підтипи: А (зелена насіннєва оболонка і зелені сім'ядолі), В (світло-зелена насіннєва оболонка, жовті сім'ядолі), С (рожева насіннєва оболонка, оранжеві сім'ядолі).

Серед зразків колекції маса 1000 насінин була в межах 25-78 г у 2003 р., 29-78 г у 2004 р., і 26-75 г у 2005 р. Це ознака полігенна, що пояснює її досить сильну варіабельність за роками досліджень, у всіх сортозразків. Максимальною, в середньому, вона була в 2004 р. Це пов'язано з тим, що рослини внаслідок не дуже сприятливих умов на початку вегетації, сформували меншу кількість гілок, а відповідно і бобів та насіння і перерозподіл в структурі урожаю відбувся в бік збільшення маси насіння. За вмістом білка сортові відмінності були незначними, значно більші коливання цього показника спостерігалися в залежності від умов років. У 2003 р. амплітуда сортових коливань становила 17,5-22,8 %. Цього року лише 3 сортозразки мали високий вміст білка: Flip 84-164, Red Chid, Хейка - 22,7-22,8 % (табл. 2).

Таблиця 2. Якісні характеристики сортозразків колекційного розсадника, які виділилися за продуктивністю, 2003-2005 роки