Створення вихідного матеріалу для селекції гороху на підвищену технологічність в умовах Степу України

Размещено на http://www.allbest.ru/

Інститут рослинництва ім. В.Я. Юр'єва

Української академії аграрних наук

УДК 635.656:631.527

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

Створення вихідного матеріалу для селекції гороху на підвищену технологічність в умовах Степу України

06.01.05 - селекція рослин

Скитський Віталій Юрійович

Харків 2008

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Основним напрямом в селекції гороху є створення високотехнологічних продуктивних сортів гороху. Технологічність, передусім, зумовлена підвищеною стійкістю рослин до вилягання, яка досягається введенням до генотипу рослини гена af, тобто безлисточковості (вусатості). Більшість з відомих сортів такого морфотипу слабко пристосовані до посушливих умов Степу України. Тому визначення посухостійких зразків та створення за їх участю нового селекційного матеріалу є досить актуальним.

Для виведення високотехнологічних сортів, адаптованих до несприятливих умов вирощування, з високим і стабільним рівнем урожайності, перш за все, необхідним є теоретичне підґрунтя і чітка мета при роботі з вихідним матеріалом. Основою при оцінці селекційного матеріалу служить математично обґрунтована модель сорту, яка є результатом багаторічного вивчення різноманітного колекційного матеріалу. На даний час недостатньою є інформація по формуванню моделей гороху. Дослідження в цьому напрямі дозволять більш ефективно та цілеспрямовано вести селекцію.

Недостатність інформації про вплив окремих ознак продуктивності та архітектоніки рослини на стійкість до вилягання, а також стабільне відтворення елементів продуктивності робить дослідження з такою цілеспрямованістю досить перспективними.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Роботу виконано особисто здобувачем у 1999-2004 рр. у відповідності з тематичним планом науково-дослідних робіт Луганського інституту агропромислового виробництва УААН згідно з науково-технічною програмою: “Зернові і олійні культури” та її завданням “Створити нові, високопродуктивні сорти зернових і олійних культур, стійких до несприятливих умов вирощування з високою якістю продукції” (номер державної реєстрації 0102U001268), а також з НТП “Генетичні ресурси рослин України” та її завданням “Збагачення генетичної різноманітності культурних рослин на основі базових, ознакових та спеціальних колекцій генетичного банку рослин України” (номер державної реєстрації 0102U001267).

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є забезпечення ефективності регіональної селекції зі створення нових високотехнологічних сортів гороху шляхом визначення моделей сортів різних морфотипів, встановлення механізмів формування параметрів модельних сортів з підвищеною технологічністю та встановлення стабільності їх відтворення.

Для досягнення цієї мети були поставлені такі завдання:

1) класифікувати колекційні зразки гороху, відмінні за морфотипом за ознаками продуктивності, посухостійкості, якості насіння, стійкості рослин до вилягання; виявити найбільш цінний вихідний матеріал для селекції;

2) виявити взаємозв'язки між елементами продуктивності, якості насіння та елементами архітектоніки рослини;

3) виділити джерела зі стабільним відтворенням ознак продуктивності, якості насіння та елементів структури стебла;

4) обґрунтувати математичну модель нового високотехнологічного сорту гороху, який адаптований до несприятливих умов вирощування в зоні Степу України;

5) створити перспективний високопродуктивний селекційний матеріал для подальшої селекції гороху на підвищену технологічність;

6) встановити ефективність створення нового селекційного матеріалу гороху.

Об'єкт дослідження. Вихідний матеріал гороху, відмінний за морфотипом листа, з високими технологічними якостями.

Предмет дослідження. Закономірності взаємозв'язків елементів продуктивності, адаптивності, стійкості до вилягання.

Методи дослідження. Селекційні - індивідуальний добір з гібридних популяцій для створення селекційних ліній з встановленими параметрами; польові - для проведення фенологічних спостережень, біометричних промірів; лабораторні - вимірювально-вагові для обліку продуктивності, елементів її структури, біохімічні для визначення показників якості врожаю; статистичні (дисперсійний, кореляційний, регресійний, кластерний) - для оцінки рівня взаємозв'язку між ознаками та достовірності одержаних результатів.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше для практичного використання в селекції гороху для умов північної частини Степу України створені математично обґрунтовані моделі сортів, відмінних за морфотипом. Встановлено індивідуальні норми реакції сортозразків гороху на погодно-кліматичні умови вирощування за ознаками продуктивності, якості насіння, і виділено форми, які поєднують високий рівень цих ознак з екологічною адаптивністю. Виявлено рівень впливу елементів структури врожаю на продуктивність в колекціях, відмінних за типом листа. Встановлено закономірності формування господарсько цінних та технологічних ознак в ранніх гібридних популяціях. Показано ефективність створення принципово нових сортів гороху безлисточкового типу Комбайновий 1, Степовик та Меліор.

Практичне значення одержаних результатів. Встановлені оптимальні параметри модельного високотехнологічного сорту гороху дозволили виділити та запропонувати для використання в селекції цінний селекційний матеріал, який має параметри високої продуктивності та підвищеної стійкості до вилягання.

Створено та передано на держсортовипробування 3 високотехнологічних безлисточкових сорти гороху: Комбайновий 1, Степовик та Меліор, з яких сорт Комбайновий 1 занесено до Реєстру сортів рослин України з 2003 року, а сорт Степовик - з 2004 року.

Виділений цінний селекційний матеріал використовується в селекції гороху Луганського інституту агропромислового виробництва УААН. Насіння цього матеріалу розмножено та передано для середньострокового збереження в Національному сховищі НЦГРРУ.

Особистий внесок здобувача. Особиста участь здобувача в розробці положень, що виносяться на захист, полягає в проведенні польових і лабораторних дослідів. Здобувачем узагальнено літературні дані за темою дисертаційної роботи і проведено аналіз результатів досліджень, підготовлені публікації і рукопис дисертації. Цінні селекційні лінії розмножено та рекомендовано для використання в селекції. Публікації виконані як самостійно, так і в співавторстві. Внесок здобувача в публікації, виконані в співавторстві, полягає в отриманні експериментальних даних і узагальненні результатів досліджень і складає 10-80%; в сортах Комбайновий 1, Меліор - по 10%, Степовик - 15%.

Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційної роботи оприлюднені на засіданнях селекційної секції вченої ради Інституту рослинництва ім. В.Я. Юр'єва УААН (2000-2004 рр.); на міжнародних конференціях “Наукові основи стабілізації виробництва продукції рослинництва” (м. Харків, 1999 р.); “Досягнення та перспективи сучасної селекції на забезпечення стабільного виробництва рослинного білка” (м. Луганськ, 2002 р.); “Актуальні проблеми сучасного землеробства” (м. Луганськ, 2003 р.); виїзному засіданні координаційної ради наукового центру “Селекція” (м. Кіровоград, 2003 р.) та звітних конференціях Луганського національного аграрного університету (м. Луганськ, 2000, 2001, 2005, 2007 рр.).

Публікації. Матеріали дисертаційної роботи висвітлено у 9 публікаціях, серед яких 4 - у фахових виданнях ВАК України та 5 тез доповідей.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота містить вступ, 7 розділів, висновки, список використаних джерел, додатки. Основна частина викладена на 178 сторінках комп'ютерного набору тексту. Робота ілюстрована 42 таблицями, 61 рисунком, додатки містять 24 таблицї та 5 рисунків. Список використаних джерел налічує 261 посилання, з них 27 на іноземних мовах.

Основний зміст роботи

В результаті аналізу літературних джерел встановлено недостатність вивчення впливу елементів продуктивності та елементів структури стебла на стійкість рослин до вилягання серед форм з різною будовою листкового апарату. Наведені в огляді літератури дані обумовили обґрунтування актуальності обраного напряму досліджень і важливості вирішення цього питання для селекції гороху на підвищену технологічність.

Дослідження за темою дисертаційної роботи проводили на дослідних полях лабораторії селекції зернобобових культур Луганського інституту агропромислового виробництва у 1999-2004 рр. Клімат місцевості континентальний. Середня річна температура становить 7,7-8,0°С. Опадів впродовж року випадає 390-460 мм. Сума активних температур вище 10°С - 2850-3060°.

Погодні умови в період проведення досліджень характеризувалися значними відмінностями за середньодобовими температурами повітря та кількістю опадів. Найбільш сприятливими для розвитку рослин гороху були 2001 та 2004 рр., а у 1999, 2000, 2002 та 2003 рр. відмічений негативний вплив посухи в різні фази розвитку рослин, що дозволило дати всебічну оцінку колекційним сортозразкам та гібридним комбінаціям.

Матеріалом для дослідження були 176 сортозразків виду Pisum sativum subsp. sativum робочої колекції Луганського інституту агропромислового виробництва. У вивченні знаходилось 65 зразків України, 53 - країн СНД і 58 - з 12 країн Європи і Америки.

Матеріалом вивчення закономірностей формування параметрів модельних ознак були експериментально створені гібриди за участю 9 кращих сортів, які контрастно відрізняються між собою за морфологічними ознаками - це листочкові сорти Надійний, Харківський янтарний, Інтенсивний 92, Цукат та з вусатим типом листа - Комбайновий 1, Степовик, Вусач ранньостиглий, Харківський еталонний та Renata. За діаллельною схемою отримано 72 гібридних комбінації, які відтворювалися впродовж 3-х років.

Досліди проводили згідно методики польового досліду (Б.А. Доспєхов, 1985) з застосуванням загальноприйнятої технології вирощування гороху.

Посухостійкість встановлювали за методом контрастних років (В.К. Абрамов, А.И. Корнев, 1984).

Коефіцієнт пластичності підраховували методом регресійного аналізу (П.П. Літун, 1980).

Стійкість рослин до вилягання визначали у фазі масового цвітіння та повного достигання відношенням висоти стеблостою до довжини стебла (В.Н. Гелюх, 1989).

Експериментальні дані обробляли методами дисперсійного, кореляційного, регресійного та кластерного аналізів. Статистичну обробку дослідних даних виконували на ПЕОМ з використанням штатних можливостей Microsoft Excel та системи STATISTICA-6,0 в середовищі MS office 2000.

Для відношення селекційного матеріалу до тієї чи іншої групи стиглості в польових умовах були використані суми активних температур проходження певних фаз розвитку рослин гороху. У фазі “сходи-цвітіння” мінливість сум активних температур знаходилася на низькому рівні (V = 0,9-6,4%). Достовірно відрізнялися між собою встановлені суми температур в суміжних групах стиглості. Виявлена закономірність зменшення кількості тепла, необхідного для формування 1 вузла при переході груп стиглості з ранньої до пізньої, і, як наслідок цього, зменшення тривалості цього процесу.

Кількість тепла, яка накопичувалася за повний вегетаційний період, знаходилася в більш широкому діапазоні мінливості (5,8-6,9%). Не існувало чіткої межі за тривалістю вегетаційного періоду між середньостиглою та середньопізньою групами в обох колекціях, відмінних за морфотипом листа.

Встановлена специфічність впливу на продуктивність елементів її структури серед зразків з різною будовою листя. Ознака “кількість фертильних вузлів” мала суттєвий вплив на продуктивність серед листочкових зразків (r = 0,458*), причому цей зв'язок збільшувався за покращенням умов вирощування (r = 0,520*). Достовірна кореляція у зразків з вусатим типом листа спостерігалася між продуктивністю та навантаженням на плодовий вузол (r = 0,422*). Чим екстремальніші були умови, тим тіснішим виявився цей зв'язок ( r = 0,477*). Складові навантаження - ознаки “кількість бобів на вузлі” та “кількість насіння в бобі” - мали подібні зміни впливу на продуктивність, тільки “маса 1000 насінин” мала приблизно однаковий вплив в різних погодно-кліматичних умовах.

Між самими елементами структури врожаю встановлені переважно негативні зв'язки. Позитивні, стабільно відтворені за роками, залежності відмічені тільки між ознаками “кількість бобів на вузлі” та “кількість насіння в бобі”. Це свідчення того, що останнім часом селекція гороху спрямована на поєднання в одному генотипі високих рівнів цих ознак.

Враховуючи той факт, що взаємодія між елементами структури врожаю носить переважно негативний характер, необхідно було встановити, які з них мають найбільший вплив на продуктивність без значного зменшення показників інших. Цим умовам відповідають бета коефіцієнти регресії, які дають оцінку, на скільки середньоквадратичних відхилень зміниться продуктивність при зміні конкретної ознаки на одну сигму.

За умови середньої довжини стебла у листочкових зразків найбільш поширених груп стиглості спостерігалася суттєва залежність продуктивності від трьох ознак: “кількість фертильних вузлів”, “кількість насіння в бобі” та “маса 1000 насінин” (рис. 1). Причому зростання впливу спостерігалося

селекція горох технологічність

Рис. 1. Залежність продуктивності від динаміки змін елементів її структури в колекції гороху листочкового типу за найбільш екстремальних умов 2000 року

За таких умов неможливо компенсувати недорозвиненість якоїсь однієї з вказаних ознак за рахунок інших.

У зразків з вусатим типом листа за посушливих умов зміни продуктивності суттєво залежали від змін всіх ознак структури врожаю (рис. 2).

Рис. 2. Залежність продуктивності від динаміки змін елементів її структури в колекції з вусатим типом листа

Відмінна риса зразків такого морфотипу - це зростання впливу на зміни продуктивності ознаки “кількість бобів на вузлі” в порівнянні із зразками листочкового типу.

Зразки, продуктивність яких в значній мірі залежать від факторів середовища, при будь-якому стресі не реалізують свої потенційні можливості. Тому, поряд з оцінкою рівня розвитку ознаки, важливим є знання характеру реакції зразка на екологічні умови. Встановлений позитивний і середній за ступенем зв'язок між продуктивністю та її екологічною пластичністю (r = 0,641*). Виділені зразки, які мали оптимальну норму реакції продуктивності на погодні умови (тобто коефіцієнт пластичності яких наближався до одиниці), походять з різних країн світу.

За реакцією до посухи колекційний матеріал розділено на три групи. До групи стійких, з посухостійкістю 63,6-92,5%, увійшло 14,5% від загальної колекції (25 зразків), до середньостійких - 70,5% (124 зразки) та з низькою стійкістю -15,4% (27 зразків). Встановлений негативний зв'язок між посухостійкістю та продуктивністю (r = -0,278*). За специфічністю сортозразків колекції гороху на дію посухи та формоутворенню ознак вегетативної та генеративної частин рослини колекцію розділено на п'ять кластерів, з них виділено два типи зразків, що характеризувалися високою продуктивністю та достатньою довжиною стебла. Але за посухостійкістю вони мали діаметрально протилежні значення. Тому необхідно зважено підходити при оцінці такого матеріалу в екстремально посушливих умовах.

У селекції гороху вирішальним показником, який характеризує цінність сорту є не тільки продуктивність, а і вміст білка в насінні. Виявлений недостовірний зв'язок між продуктивністю та вмістом білка (r = 0,036-0,124). Також недостовірною була залежність між рівнем білка в насінні та його пластичністю (r = -0,187). Це свідчить про те, що за останні 10-15 років створені такі селекційні сорти, які формують високу білковість насіння з відносно високою її стабільністю без суттєвого зниження продуктивності. Виділені зразки, які поєднували підвищений вміст білка в насінні з оптимальним співвідношенням елементів структури врожаю.

Виявлення оптимальних параметрів господарсько цінних ознак модельного сорту проводили за допомогою регресійного аналізу. Порівняння параметрів модельних сортів та сортів-еталонів дало змогу ефективніше проводити добори серед гібридних популяцій та вказувало на подальший напрямок їх вдосконалення. Встановлено, що листочкові сорти повинні мати більший рівень ознак “кількість насіння в бобі” та “маса 1000 насінин”, ніж у сорту Надійний, а “вусаті” - “кількість бобів на вузлі” та “маса 1000 насінин”, ніж у сорту Комбайновий 1 (табл. 1). Сорти-еталони відповідали вимогам до модельних сортів за більшістю ознак структури стебла. Сорт Надійний мав мінімально оптимальний розмір стерильної частини, тому селекційні лінії, що поступатимуться йому за довжиною до 1-го плодоносу, не будуть конкурентоспроможними за продуктивністю.

Таблиця 1. Порівняльна характеристика параметрів господарсько цінних ознак модельних сортів та сортів-еталонів (1999-2001 рр.)

Ознака	Листочковий тип	“Вусатий” тип
	модельний сорт	Надійний	модельний сорт	Комбайновий 1
Маса насіння, г/рослини	9,5	10,6	8,0	8,2
Довжина стебла, см	75-95	77,3	60-75	72,7
Довжина стерильної частини, см	41-55	41,0	34-44	43,0
Довжина фертильної частини, см	35-51	36,3	27-31	29,7
Довжина стерильного міжвузля, см	3,0-3,7	3,0	2,7-2,9	2,7
Довжина фертильного міжвузля,см	6,5-9,2	7,2	5,0-6,5	6,1
Кількість продуктивних вузлів	5,0	4,7	4,5-5,0	4,7
Бобів на фертильному вузлі, шт.	1,5-2,0	1,65	1,5-2,0	1,47
Кількість насіння в бобі, шт.	5,2-5,7	4,3	4,4-4,8	4,5
Маса 1000 насінин, г	290-350	264,1	240-255	225,9
Коефіцієнт стійкості до вилягання	0,40-0,48	0,48	0,58-0,67	0,66

Визначено оптимальні параметри сортів, стійких до вилягання. Встановлено, що сорти з вусатим типом листа можуть поєднувати в одному генотипі високі рівні продуктивності та стійкості до вилягання за середньою довжиною стебла (60-75 см). Сорт листочкового типу, стійкий до вилягання, повинен мати коротке або дуже коротке стебло (19-39 см).

За результатами кластерних аналізів в колекціях з різною будовою листя виділені зразки з параметрами, близькими до модельних сортів.

Встановлено специфічність впливу на стійкість до вилягання ознак вегетативної та генеративної частин рослини серед зразків, відмінних за морфотипом листа. Ознаки структури стебла мали більший вплив на стійкість до вилягання, ніж ознаки структури врожаю. Більшу залежність стійкості до вилягання мали листочкові зразки від довжини стебла.

Таблиця 2. Бета коефіцієнти регресії залежності стійкості до вилягання від ознак вегетативної та генеративної частин рослини (1999-2001 рр.)

Ознака	Листочкова колекція	Колекція вусатого типу
Довжина до 1-го плодоносу	-0,50*	-0,56*
Довжина стебла	-0,78*	-0,64*
Кількість фертильних вузлів	0,17	-0,65
Навантаження на вузол	-0,14*	0,24
Кількість бобів на вузлі	-0,13*	0,26
Кількість насіння в бобі	-0,11*	-0,16
Маса 1000 насінин	0,03	0,10

* - істотно на 95% рівні ймовірності

Тип листа мав особливості впливу ознак продуктивності на стійкість до вилягання. У листочкових зразків негативний зв'язок зі стійкістю до вилягання мала ознака “навантаження на плодовий вузол” (в = -0,14*), а серед “вусатих” - “кількість фертильних вузлів” (в = -0,65*).

З метою створення нового селекційного матеріалу задіяна програма схрещувань за повною діалельною схемою. До неї було залучено 9 кращих сортів, які контрастно відрізняються між собою за морфологічними ознаками. Це 4 сорти листочкового типу та 5 - з вусатим типом листа. Створено 72 гібридні комбінації. Схема гібридизації відтворювалася на протязі трьох років.

За продуктивністю та елементами її структури серед гібридного матеріалу та батьківських форм були виділені п'ять типів (рис.3). Характеристикам високопродуктивного сорту відповідали гібридні комбінації п'ятого типу (кластер 5), але через високу кількість фертильних вузлів та довжину фертильної частини вони не могли протистояти виляганню і, як наслідок цього, не мали перспективи бути використаними в подальших поколіннях в селекції на підвищену технологічність.

Рис. 3. Профіль ознак продуктивності різних типів гібридів F1 у 2000-2002 роках

Параметрам високотехнологічного сорту відповідали гібриди другого типу (кластер 2), які характеризувалися високою енергією росту та вкороченими фертильними міжвузлями. Характерною рисою цих гібридів було високе навантаження на плодовий вузол. Такі риси архітектоніки рослини та елементів структури врожаю дозволили рослинам гібридів другого типу поєднати високу продуктивність з підвищеною стійкістю до вилягання. Гібриди четвертого типу мали середню продуктивність, гібриди першого та третього типів - низьку.

Сорти другого типу Надійний та Комбайновий 1 (табл. 3) передавали своїм нащадкам оптимальні технологічні параметри тільки за умови їх гібридизації з сортами першого типу. Якщо до схрещувань залучали сорти другого типу з сортами третього, то нащадки мали найрізноманітніші параметри та належали до першого, четвертого та п'ятого кластерів (див. рис. 3). При гібридизації сортів другого та п'ятого типів, за умови використання останнього в якості батька, отримували матеріал з характеристиками першого або другого кластерів.

Таблиця 3. Характеристика батьківських форм (2000-2002 рр.)

Сорт	Номер Національного каталогу	Продуктивність, г	Довжина стебла, см	К-ть ферт. вузлів	Навантаження, г	Кластер
Надійний	UD0100660	13,8	70,7	5,4	2,14	2
Комбайновий 1	UD0101645	11,5	81,6	4,8	1,93	2
Степовик	UD0100579	10,4	68,3	4,9	1,83	1
Вусач ранньостиглий	UD0100430	10,0	67,5	4,8	1,62	1
Renata	UD0101342	8,2	45,7	4,1	1,39	3
Цукат	UD0100683	15,4	48,9	5,1	2,03	3
Інтенсивний 92	UD0100669	12,5	54,7	5,7	1,39	3
Харківський еталонний	UD0101458	7,9	51,3	4,8	1,56	3
Харківський янтарний	UD0101296	16,1	72,7	5,9	1,76	5

Сорт п'ятого типу Харківський янтарний при використанні його в якості материнського компоненту створював гібридний матеріал, що характерний для п'ятого кластеру, а якщо його пилком запилювали квітки сортів інших типів, то нащадки від цього схрещування мали характеристики першого або четвертого кластеру.

Ефективність доборів простежували на прикладі селекційного матеріалу у третьому поколінні (табл. 4).

Таблиця 4. Характеристика різних типів гібридів третього покоління (2004 рік)

Ознака	Тип 1	Тип 2	Тип 3	Тип 4
Довжина до першого плодоносу, см	46,6	41,2	43,8	47,4
Довжина стебла, см	76,2	71,3	67,4	79,0
Довжина стерильного міжвузля, см	3,3	2,9	2,8	3,6
Довжина фертильного міжвузля, см	7,0	6,9	5,7	7,3
Маса насіння, г	7,1	7,5	6,1	7,4
Кількість фертильних вузлів	4,3	4,4	4,2	4,3
Навантаження на плодовий вузол, г	1,69	1,65	1,43	1,73
Кількість бобів на 1 вузлі, шт.	1,68	1,69	1,55	1,69
Кількість насіння в 1 бобі, шт.	4,0	4,0	4,1	4,0
Маса 1000 насінин, г	250,9	243,4	223,9	258,2

Цілеспрямованими доборами, які проводили на основі встановлених оптимальних параметрів модельного високотехнологічного сорту, вдалося покращити показники ознак “кількість бобів на вузлі” та “маса 1000 насінин” у гібридів першого типу та наблизити їх за продуктивністю до гібридів четвертого типу. Позитивні риси гібридів другого типу вдалося зберегти, і у третьому поколінні вони мали найвищу продуктивність.

У результаті досліджень за темою дисертаційної роботи створено та передано на держсортовипробування 3 безлисточкові (“вусаті”) сорти, з яких Комбайновий 1 та Степовик занесені до Реєстру сортів рослин України (табл. 5).

Таблиця 5. Економічна ефективність від використання нових високотехнологічних сортів гороху

Сорт	Роки сорто-випробу-вання	Врожай-ність, т/га	Прибавка врожаю	Ціна 1 т насіння I репродукції, тис. грн.	Чистий прибуток, тис. грн. /га
			т/га	%
Комбайновий 1	2000-2002	2,98	0,41	16,1	2,4	0,984
Степовик	2002-2003	2,69	0,41	15,3	2,4	0,984
Меліор	2003-2006	2,36	0,43	18,6	2,4	1,032

Використання цих сортів у виробництві дасть змогу отримати економічний ефект в якості чистого прибутку у розмірі 984 грн./га. Від використання сорту Меліор, який з 2007 року проходить держсортовипробування, планується отримати чистий прибуток у розмірі 1032 грн./га.

Створено новий селекційний матеріал з підвищеними технологічними якостями, який зареєстровано у Національному центрі генетичних ресурсів рослин України - Свідоцтва № 202 від 17.11.2005 р., № 203 від 17.11.2005 р. та № 15 від 26.03.2006 р.

Висновки

У дисертації наведено теоретичне узагальнення і вирішення нового важливого наукового завдання з встановлення оптимальних параметрів модельних сортів гороху, відмінних за морфотипом листка, та створених на їх основі селекційних номерів. Виявлені кореляції між господарсько цінними ознаками, встановлені сортові специфічності за екологічною пластичністю, посухостійкістю та якістю продукції колекційних сортозразків дозволили виділити гібридний матеріал, який поєднує високу продуктивність з підвищеною технологічністю, що має суттєве значення для розвитку подальшої селекції гороху та сільськогосподарського виробництва посушливої зони Степу України.

1. Встановлено суми активних температур, необхідних для проходження певних фаз розвитку рослин гороху. Від сходів до цвітіння середньоранньостиглим зразкам необхідно накопичити 528,5° тепла, середньостиглим - 631,2°, середньопізньостиглим - 654,8°, пізньостиглим - 762,7°. Повний цикл розвитку рослин гороху - від сходів до достигання - проходить за сумою активних температур 1210,1°, 1290,1°, 1304,8° та 1387,1° у відповідних групах стиглості.

2. Доведено, що вирішальне значення у підвищенні продуктивності відіграє ознака “кількість фертильних вузлів”: в колекції звичайного морфотипу за середньою довжиною стебла - коефіцієнт регресії в = 0,57*-0,74* та в колекції з вусатим типом листа - в = 0,80*-0,94*. Зростання рівня ознак “кількість насіння в бобі” та “маса 1000 насінин” призводило до ефективного підвищення навантаження плодового вузла серед форм із звичайним морфотипом - в = 0,49* та в = 0,62*, серед форм з вусатим типом листа - в = 0,54* та в = 0,49*. Збільшення ознаки “кількість бобів на вузлі” мало суттєвий вплив на продуктивність серед матеріалу з вусатим типом листа в середньопізній групі - в = 0,68*.

3. Встановлено специфічність залежності стабільності ознаки “продуктивність рослин” від пластичності елементів структури врожаю: достовірний позитивний зв'язок для сортозразків листочкового та “вусатого” типу найбільшим був за ознаками “кількість фертильних вузлів” - в = 0,642* та в = 0,682* і “кількість насіння в бобі” - в = 0,642* та в = 0,682*, негативний зв'язок - за ознакою “маса 1000 насінин” - в = -0,384* та в = -0,050.

4. Визначено структуру рослини з високою посухостійкістю, яка характеризується інтенсивними темпами росту на всіх етапах її розвитку. Показано, що посухостійкість зразків листочкового типу зростає за збільшенням тривалості вегетаційного періоду (r = 0,213*), а серед зразків з вусатим типом листка такої закономірності не встановлено (r = 0,023).

5. Не виявлено залежності вмісту білка в насінні гороху від його продуктивності. Показано, що вміст білка у сортозразків колекції не залежить від його пластичності (r = -0,187).

6. Виділено цінні сортозразки, що поєднують стабільно високе відтворення господарсько цінних ознак з підвищеною продуктивністю:

- “продуктивність” - 25 сортозразків листочкового типу і 3 з вусатим типом листа;

- “кількість фертильних вузлів” - 14 сортозразків листочкового типу і 1 з вусатим типом листа;

- “кількість бобів на вузлі” - 10 сортозразків листочкового типу і 3 з вусатим типом листа;

- “кількість насіння в бобі” - 14 сортозразків листочкового типу і 2 з вусатим типом листа;

- “маса 1000 насінин” - 8 сортозразків листочкового типу і 1 з вусатим типом листа;

- “посухостійкість” - 11 сортозразків листочкового типу і 4 з вусатим типом листа;

- “вміст білка в насінні” - 7 сортозразків листочкового типу і 4 з вусатим типом листа;

- “коефіцієнт стійкості до вилягання” - 2 сортозразки листочкового типу і 7 з вусатим типом листа.

7. Визначено оптимальні параметри високопродуктивних сортів. Показано, що перспективний селекційний матеріал листочкового типу повинен мати більший рівень ознак “кількість насіння в бобі” та “маса 1000 насінин”, ніж у сорту Надійний, а у матеріалі з вусатим типом листка - збільшення ознаки “маса 1000 насінин” в порівнянні з сортом Комбайновий 1 за умови формування інших ознак на рівні сортів-еталонів.

8. Визначено оптимальні параметри стійкого до вилягання сорту. Доведено, що вусатий тип листка дозволяє поєднувати високу продуктивність з підвищеною стійкістю рослин до вилягання за середньої довжини стебла. Високостійкі форми (з коефіцієнтом стійкості до вилягання більше 0,70) листочкового типу мають карликове або напівкарликове стебло (19 -39 см).

9. Встановлено специфічність впливу елементів продуктивності на стійкість рослин до вилягання в залежності від морфотипу листка: серед зразків з вусатим типом листка суттєве зниження стійкості відбувається за збільшенням кількості фертильних вузлів, а серед зразків листочкового типу - за зростанням навантаження на плодовий вузол.

10. Встановлено особливості формування високотехнологічного матеріалу. Його утворення відбувалося за умови схрещуваня технологічних сортів другого типу Надійний та Комбайновий 1 з сортами першого типу Вусач ранньостиглий та Степовик.

11. Виявлено реципрокний ефект в успадкуванні продуктивності та її елементів, причому переваги мають комбінації, в яких форма з більш високою продуктивністю використовувалася в якості материнського компоненту.

12. Доведено стабільність формування ознаки “навантаження на плодовий вузол” у гібридів F1 за різних умов року та значну залежність від погодних умов кількості фертильних вузлів та елементів структури стебла.

13. Встановлено, що навантаження на плодовий вузол та прості елементи, що його складають, а саме: кількість бобів на вузлі, кількість насіння в бобі та маса 1000 насінин - добре відтворюються в наступних поколіннях.

14. У процесі виконання роботи створено та передано на держсортовипробування нові сорти гороху з вусатим типом листка Комбайновий 1, Степовик та Меліор, з яких сорти Комбайновий 1 та Степовик занесено до Реєстру сортів рослин України.

15. Переваги створених високотехнологічних сортів гороху підтверджуються показниками економічної ефективності їх використання. Рівень чистого прибутку при їх вирощуванні складає 984-1032 грн./га.

Пропозиції для селекційної практики і виробництва

Для підвищення ефективності селекційної роботи з добору стійких до вилягання форм з гібридних та селекційних розсадників та створенню високотехнологічних сортів гороху пропонується:

Встановлювати групи стиглості селекційних номерів за різницею тривалості періоду “сходи-цвітіння” в порівнянні із середньостиглим сортом-еталоном Надійний.

Використовувати при доборах селекційного матеріалу звичайного морфотипу форми з підвищеним рівнем кількості насіння в бобі та маси 1000 насінин, у матеріалі з вусатим типом листка - кількості бобів на вузлі.

Підсилити роль доборів на формування достатньої довжини стебла в посушливих умовах при селекції на підвищену посухостійкість.

Залучати до гібридизації при селекції на комплексне поєднання сортозразки-джерела цінних ознак:

- високої продуктивності з підвищеною стійкістю до вилягання - листочкового типу: Напарник, сел. № 235/96, сел. № 244/96, сел. № 262/96, сел. № 263/96, сел. № 286/94, сел. № 312/95, сел. № 344/89, Харківський 376, Харківський 302, Харківський 80, Харківський 29, Сармат, Алма Атинский 340, Алтайский неосыпающийся; з вусатим типом листка: Комбайновий 1, сел. № 285/95, Вусач неосипаючий, Вусач інтенсивний, Флагман 5;

- високої продуктивності, підвищеної стійкості до вилягання та посухостійкості - листочкового типу: сел. № 263/96, Сармат; з вусатим типом листка: Комбайновий 1, Вусач неосипаючий;

– підвищеної стійкості до вилягання, високої продуктивності та її високої стабільності - з вусатим типом листка: Комбайновий 1, Вусач інтенсивний, сел. № 285/95;

– високої продуктивності, підвищеної стійкості до вилягання та високого вмісту білка в насінні - листочкового типу: сел. № 235/96, Харківський 376; з вусатим типом листка: Комбайновий 1, Вусач інтенсивний, Вусач неосипаючий.

Впроваджувати у виробництво високоврожайні, стійкі до вилягання, пристосовані до вирощування в зоні Степу України сорти гороху з вусатим типом листка Комбайновий 1 та Степовик.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Трунов А. Современные сорта гороха, их продуктивность и технологичность в условиях Степи Украины / Александр Трунов, Виталий Скитский // Збірник наукових праць Луганського ДАУ. - Луганськ, 2000. - № 6 (15) - С. 93 - 96. (авторство складає 50%, включає виконання польових досліджень, аналіз та узагальнення одержаних результатів).

2. Скитский В. Пути создания сортов гороха с показателями повышенной технологичности / Виталий Скитский, Александр Трунов // Збірник наукових праць Луганського ДАУ. - Луганськ, 2001. - №11 (23) - С. 94 - 99. (авторство складає 70%, включає виконання польових та лабораторних досліджень, аналіз та узагальнення одержаних результатів).

3. Скитский В. Эффективное использование коллекционного материала гороха в селекционном процессе на современном этапе / Виталий Скитский, Анатолий Шевченко // Збірник наукових праць Луганського НАУ. - Луганськ, 2005. - №47 (70) - С. 129 - 132. (авторство складає 70%, включає виконання польових досліджень, аналіз та узагальнення одержаних результатів).

4. Скитський В.Ю. Оптимальні параметри сортів гороху відмінних за морфотипом та типом використання / В.Ю. Скитський // Збірник наукових праць Луганського НАУ. - Луганськ, 2007. - № 80 (103) - С. 93 - 98.

5. Шевченко А.М. Селекція гороху на технологічність при вирощуванні / А.М. Шевченко, В.Ю. Скитський, О.П. Трунов // Генетика і селекція в Україні на межі тисячоліть. - Київ.: Логос, 2001. - С. 153 - 156. (авторство складає 20%, включає виконання польових та лабораторних досліджень, узагальнення одержаних результатів).

6. Шевченко А.М. Генетические ресурсы - на обеспечение селекции технологичных сортов гороха / А.М. Шевченко, И.А. Шевченко, В.Ю. Скитский // Фактори експериментальної еволюції організмів. - К.: Логос, 2006. - С. 325 - 329. (авторство складає 30%, включає виконання польових досліджень, узагальнення одержаних результатів).

7. А.с. № 04132. Україна. Сорт гороху Комбайновий 1 / Шевченко А.М., Іванова З.Ф., Грицай Н.П., Лисогор О.Д., Скитський В.Ю., Трунов О.П., Полатовська Л.В., Шуйська Н.П. - № 99001003; Заявл. 01.00. (авторство складає 10%).

8. А.с. № 04134. Україна. Сорт гороху Степовик / Шевченко А.М., Трунов О.П., Скитський В.Ю., Іванова З.Ф., Грицай Н.П., Лисогор О.Д., Полатовська Л.В., Шуйська Н.П. - № 01001006; Заявл. 01.02. (авторство складає 15%).

9. Технологічний сорт гороху Комбайновий 1 / Шевченко А.М., Іванова З.Ф., Скитський В.Ю. [та ін.] // Аграрна наука - виробництву: Науково-інформаційний бюлетень завершених наукових розробок. - Київ, 2003. - № 1- С. 7.

10. Шевченко А.М. Вихідний матеріал для селекції технологічних сортів гороху / А.М. Шевченко, В.Ю. Скитський // Наукові основи стабілізації виробництва продукції рослинництва: Міжнародна конференція, присвячена 90-річчю від заснування Інституту рослинництва ім. В.Я. Юр'єва. - Харків, 1999. - С. 315 - 316. (авторство складає 30%, включає виконання польових та лабораторних досліджень, узагальнення одержаних результатів).

11. Скитський В.Ю. Сортозразки гороху цінні для селекції / В.Ю. Скитський // Наукові проблеми виробництва зерна в Україні та сучасні методи їх вирішення: Всеукраїнська науково-практична конференція молодих вчених і спеціалістів. - Дніпропетровськ, 2000. - С. 87.

12. Шевченко А.М. Состояние и перспективы селекции и производства гороха на Востоке Украины / А.М. Шевченко, А.П. Трунов, В.Ю. Скитский // Материалы Х Международного симпозиума “Нетрадиционное растениеводство. Эниология. Экология и здоровье ”. - Симферополь, 2001. - С. 392 - 393. (авторство складає 20%, включає виконання польових досліджень, узагальнення одержаних результатів).

13. Методологічне забезпечення селекції зернобобових культур в сучасних умовах / Шевченко А.М., Шевченко І.А., Скитський В.Ю. [та ін.] // Сучасні технології селекційного процесу сільськогосподарських культур: Міжнародний науковий симпозіум. Харків, 7-9 липня 2004 р. - Харків, 2004. - С. 9 - 10. (авторство складає 10%, включає виконання польових досліджень, узагальнення одержаних результатів).

Анотація

Скитський В.Ю. Створення вихідного матеріалу для селекції гороху на підвищену технологічність в умовах Степу України. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.05 - селекція рослин. - Інститут рослинництва ім. В.Я. Юр'єва УААН, Харків, 2008.

У роботі висвітлено визначення параметрів математичних моделей сортів гороху різних морфотипів за ознаками “продуктивність” та “стійкість до вилягання”. Обґрунтовані механізми формування високотехнологічних модельних параметрів.

Встановлено різницю тривалості періоду “сходи-цвітіння” між сортами-еталонами та селекційними лініями, необхідну для визначення приналежності останніх до конкретних груп стиглості в польових умовах.

Виявлено специфічність формування продуктивності у зразків в залежності від типу будови листя, а також від їх приналежності до тієї чи іншої групи стиглості.

Виділено зразки-джерела поєднання високого рівня ознак елементів структури врожаю з відносною їх стабільністю та підвищеною продуктивністю.

Визначено особливості формування стійкості рослин до вилягання в залежності від типу листка та ознак вегетативної та генеративної частин рослини.

Виділено гібридні комбінації, що відповідають параметрам високотехнологічних та високопродуктивних сортів. Показано можливість вдосконалення гібридів за умови оптимального розвитку у них елементів архітектоніки рослин.

Доведено, що навантаження на плодовий вузол та його складові добре відтворюються в наступних поколіннях та мають несуттєву мінливість за різних погодно-кліматичних умов.

Виділено селекційний матеріал з підвищеною технологічністю та передано на державне сортовипробування сорти гороху Комбайновий 1, Степовик та Меліор, з яких Комбайновий 1 та Степовик занесено до Реєстру сортів рослин України.

Ключові слова: селекція, горох, математична модель сорту, технологічність, екологічна пластичність, селекційна цінність, елементи структури врожаю, архітектоніка рослини.

Аннотация

Скитский В.Ю. Создание исходного материала для селекции гороха на повышенную технологичность в условиях Степи Украины. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.05 - селекция растений. - Институт растениеводства им. В.Я. Юрьева УААН, Харьков, 2008.

Работа посвящена определению моделей сортов различных морфотипов. Обоснованы механизмы формирования параметров созданных модельных сортов с повышенной технологичностью.

Установлена разница длительности периода “всходы-цветение” между сортами-эталонами и селекционными номерами, необходимая при определении конкретных групп спелости в полевых условиях, что упрощает анализ и отпадает необходимость в подсчете количества стерильных узлов.

В условиях зоны Степи Украины определена селекционная ценность исходного материала гороха по продуктивности, качеству семян и устойчивости растений к полеганию. Выявлена специфичность формирования продуктивности у образцов в зависимости от типа строения листьев, а также от их отношения к той или иной группе спелости. Количество фертильных узлов играет решающую роль в формировании продуктивности, причем большее влияние характерно для образцов с усатым типом листа и в более поздних группах спелости обоих типов. Повышение продуктивности среди листочковых образцов возможно за счет поднятия уровней признаков “количество семян в бобе ” и “масса 1000 семян”, а среди “усатых” сортов достоверное влияние на продуктивность также имеет признак “количество бобов на узле”. Стабильность формирования продуктивности напрямую зависит от оптимальной реакции на условия выращивания признаков “количество фертильных узлов” и “количество семян в бобе”. Определено, что высокую устойчивость к засушливым условиям во время вегетации имеют формы со средней и выше средней длиной стебля, что имеет ценность при создании сортов в зоне Степи Украины.

Выделены образцы-источники сочетания высокого уровня признаков элементов структуры урожая с относительной их стабильностью и повышенной продуктивностью.

Впервые для практического использования в селекции гороха в условиях Степи Украины созданы математически обоснованные модели сортов гороха с различным строением листьев. На их основе определена ценность коллекционного и селекционного материала по сравнению с сортами-эталонами в группах, различающихся по типу листа.

Определены особенности формирования устойчивости растений к полеганию в зависимости от типа листа и признаков вегетативной и генеративной частей растения. Установлены оптимальные параметры модельных сортов, устойчивых к полеганию, с различным строением листового аппарата. Доказана возможность сочетания в одном генотипе высокой продуктивности с повышенной устойчивостью к полеганию и средней длиной стебля у форм с усатым типом листа.

Выделены гибридные комбинации, которые отвечают параметрам высокотехнологичного сорта, относящиеся ко второму типу. Положительной чертой таких гибридов есть повышенная нагрузка на плодовый узел и укороченные фертильные междоузлия, что позволяет гибридам второго типа формировать высокую продуктивность в сочетании с повышенной устойчивостью к полеганию. Высокопродуктивные гибриды сгруппированы в пятом типе, но чрезмерное развитие фертильной части не позволяет растениям пятого типа противостоять полеганию. Гибриды четвертого типа имеют средний уровень продуктивности, а гибриды первого и третьего типов - ниже среднего. Показано, что целенаправленными отборами, при которых ориентиром служили установленные параметры высокотехнологичного модельного сорта, в третьем поколении удалось улучшить продуктивную часть гибридов первого типа и приблизить их по продуктивности к гибридам четвертого типа, при условии оптимального развития элементов архитектоники растений гибридов в первом поколении.

Установлено существенное влияние погодно-климатических условий во время роста гибридов F1 на признак “количество фертильных узлов” и элементы архитектоники растения. Незначительную реакцию на условия выращивания имеет признак “нагрузка на плодовый узел”, а также простые признаки, которые его составляют.

Доказано, что нагрузка на плодовый узел и его составляющие признаки хорошо воспроизводятся в последующих поколениях, что особенно важно при оценке гибридного материала на ранних этапах селекционного процесса.

В результате отбора выделен селекционный материал с повышенной технологичностью и переданы на госсортоиспытание сорта гороха Комбайновый 1, Степовык и Мелиор, из которых Комбайновый 1 и Степовык занесены в Реестр сортов растений Украины.

Ключевые слова: селекция, горох, математическая модель сорта, технологичность, экологическая пластичность, селекционная ценность, элементы структуры урожая, архитектоника растения.

Summary

Skytskyi V. Yu. Initial material creation for pea breeding on promoted technological efficacy in the conditions of Ukraine Steppe. ? Manuscript.

The thesis of Candidate of Agricultural Sciences in speciality 06.01.05 - plant breeding . -Plant production Institute after V.Ya. Yurjev UAAS, Kharkov, 2008.

Determination of mathematical models parameters of pea varieties of different morphotypes for their “productivity” and “stability to lodging” signs was reflected in the work.. The mechanisms of hi-tech model parameters forming was set.

The sums of active temperatures, necessary for determination of selection lines belonging to the concrete groups of ripeness in the field conditions were set.

Specifity of productivity forming for samples in dependence of leaves structure type and their belonging to some other group of ripeness.

Standards-sources of high level of signs combination of a harvest structure with their relative stability and high productivity was selected.

The features of plants stability forming to turndoun in dependence with the type of leaf and signs of vegetative and generative parts of plant were determined.

Hybrid combinations in accordance to hi-tech and hi-productive sorts were emphasized. Possibility of hybrids improving with condition of an optimal development in them plants architectonic element was exposed.

It is proved, that loading on a fruit knot and his constituents is well reproduced in next generations and is had unimportant changeability in different weather-climatic terms.

In the process of work selection material wis promoted technological efficacy are selected Kombainovy 1, Stepovyk and Melyor sorts were passed for state testing. From them Kombainovy 1 and Stepovyk were added to Register of plants sorts of Ukraine.

Keywords: selection, pea, mathematical model of sort, technological, ecological plasticity, selection value, elements of structure of harvest, architectonics of plant.

Размещено на Allbest.ru

...