Обґрунтування методів оцінки і добору кращих генотипів люцерни посівної за ступенем самонесумісності

Размещено на http://www.allbest.ru/

українська академія аграрних наук

Селекційно-генетичний інститут

Національний центр насіннєзнавства та сортовивчення

МАКСІМОВ АНАТОЛІЙ МИКОЛАЙОВИЧ

УДК: 633.31:631.520

ОБҐРУНТУВАННЯ МЕТОДІВ ОЦІНКИ І ДОБОРУ КРАЩИХ ГЕНОТИПІВ ЛЮЦЕРНИ ПОСІВНОЇ ЗА СТУПЕНЕМ САМОНЕСУМІСНОСТІ

06.01.05 - селекція рослин

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Одеса-2007

ДИСЕРТАЦІЄЮ Є РУКОПИС

Робота виконана в Інституті кормів Української академії аграрних наук

Науковий керівник:

кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник

Бугайов Василь Дмитрович,

Інститут кормів УААН, завідувач лабораторії селекції кормових культур

Офіційні опоненти:

доктор сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник

Дремлюк Григорій Куприянович,

Селекційно-генетичний інститут - Національний центр насіннєзнавства та сортовивчення, головний науковий співробітник відділу селекції та насінництва кормових культур

кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник

Свиридов Олександр Васильович,

Інститут землеробства південного регіону УААН, завідувач лабораторії селекції багаторічних трав

Провідна установа: Національний науковий центр „Інститут землеробства УААН” (смт. Чабани)

Захист дисертації відбудеться “16” червня 2007 року о 9⁰⁰ годині на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д 41.363.01 у Селекційно-генетичному інституті - Національному центрі насіннєзнавства та сортовивчення, 65036, м. Одеса, Овідопольська дорога, 3

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Селекційно-генетичного інституту - Національного центру насіннєзнавства та сортовивчення, 65036, м. Одеса, Овідопольська дорога, 3

Автореферат розісланий “16 ” травня 2007 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради З.В. Щербина

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Серед важливих завдань державного значення у вітчизняному сільськогосподарському виробництві особливої гостроти набуває проблема рослинного білку. В зв'язку з цим слід звернути увагу на таку цінну багаторічну високобілкову культуру як люцерна, яка відзначається високою продуктивністю та якістю корму. Тому розробка методів створення сортів з підвищеною кормовою та насіннєвою продуктивністю у люцерни - одне із важливих завдань селекції цієї культури.

Актуальність теми. Останнім часом підвищення продуктивності люцерни є одним з головних напрямків селекційної роботи, яка ведеться у різних наукових установах (Бобер А.Ф., 2001; Бугайов В.Д., Мамалига В.С., 1993; Терещенко Н.М., 1985; Campbell T.A., He Y., 1997). Незважаючи на цілий ряд здобутків, дана проблема на сьогодні залишається актуальною й остаточно не вирішеною. Тому, постає питання про пошук нових підходів в селекції культури, які б могли б радикально вплинути на підвищення її продуктивності. На думку провідних селекціонерів люцерни головним напрямом у вирішенні цієї проблеми є оволодіння ефектом гетерозису. Відомо, що найбільшого ефекту гетерозису можна досягнути при контрольованому перехресному запилені відповідно підібраних батьківських форм. Одним з механізмів генетичного контролю перехресного запилення у люцерни є використання явища самонесумісності.

При селекції люцерни на основі самонесумісних рослин одним із складних моментів є сам процес виділення їх із популяції, який вимагає значного обсягу робіт з перевіркою впродовж декількох років. Важливим при цьому є оцінка самонесумісності у люцерни посівної з урахуванням різних типів гейтоногамічного запилення. А виділені в процесі оцінки самонесумісні рослини з комплексом господарсько-цінних ознак можуть бути використанні як вихідний матеріал при створені сортів-синтетиків.

Тому обґрунтування методів оцінки і добору кращих генотипів люцерни посівної за ступенем самонесумісності є достатньо актуальним.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження за темою дисертаційної роботи проводили у відповідності з тематичними планами науково-дослідних робіт Інституту кормів УААН за програмою 20 [01.07] “Корми і кормовий білок” (номер державної реєстрації 010U007579.

Мета і завдання дослідження. Мета досліджень - вивчити природу явища самонесумісності люцерни посівної в зв'язку з добором кращих генотипів для послідуючої селекції сортів-синтетиків. Для досягнення цієї мети поставленні наступні завдання:

· вивчити мінливість рівня самонесумісності люцерни посівної;

· вивчити ознаки насіннєвої продуктивності самонесумісних клонів залежно від типу запилення, їх мінливість і кореляційні зв'язки між ними;

· виявити характер успадковування гібридами люцерни першого покоління рівня самонесумісності та морфологічних ознак;

· виділити генотипи люцерни з підвищеним рівнем самонесумісності за господарськими ознаками.

Об'єкт дослідження - закономірності прояву ознаки самонесумісності у люцерни посівної та особливості успадковування цієї ознаки гібридами F₁.

Предмет дослідження - формування продуктивності самонесумісної популяції люцерни посівної при різних типах запилення.

Методи дослідження: селекційні (інцухт, гейтоногамічне запилення, гібридизація) - для встановлення рівня та характеру успадкування самонесумісності; вимірювально-ваговий - для визначення врожайності; біометричний - для оцінки клонів за комплексом господарсько-цінних ознак; цитологічний та мікроскопічний - для визначення фертильності пилку; математико-статистичний - для оцінки достовірності результатів дослідження.

Наукова новизна одержаних результатів. Вивчена структура популяції люцерни за ознакою самонесумісності. Розроблена оригінальна методика оцінки самонесумісності люцерни з урахуванням різних типів гейтоногамічного запилення. Цей метод визнано винаходом (патент № 17756 від 16.10.06, доля автора дисертації складає 50%). Цим самим розроблені передумови для створення сортів-синтетиків на основі клонів з різним ступенем самонесумісності.

Практичне значення одержаних результатів. Виділенні клони з комплексом господарсько цінних ознак та підвищеним рівнем самонесумісності. Для вивчення ступеня самонесумісності залежно від типу запилення рекомендується проводити гейтоногамічне запилення (Само., Гейт.-1, Гейт.-2, Гейт.-3).

Особистий внесок здобувача. Дисертантом виконано аналіз літературних джерел за темою досліджень, сплановано й проведено польові та лабораторні дослідження, здійснено статистичну обробку даних та побудовано математичні моделі, проаналізовано та узагальнено одержані експериментальні дані, сформульовано пропозиції для селекційної практики.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати досліджень доповідались і обговорювались на засіданні Вченої ради Інституту кормів УААН (2002-2005 рр.), V міжвузівській науково-практичній конференції “Сучасна аграрна наука: напрямки досліджень, стан і перспективи” (Вінниця, 2004), міжнародному науковому симпозіумі “Сучасні технології селекційного процесу с.-г. культур” (Харків, 2004), IV міжнародній науковій конференції “Корми і кормовий білок” (Вінниця, 2006).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 8 наукових праць, з них 6 у фахових виданнях ВАК України.

Обсяг і структура дисертаційної роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, 6 розділів, висновків, пропозицій для селекційної практики, списку використаних літературних джерел та додатків. Матеріали роботи викладено на 113 сторінках друкованого тексту і включають 32 таблиці, 11 рисунків та 6 додатків. Список використаних джерел нараховує 210 найменувань, у тому числі 41 іноземних авторів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

РОЗДІЛ 1. ОГЛЯД НАУКОВОЇ ЛІТЕРАТУРИ

В розділі подано літературний огляд з історії люцерносіяння і селекції люцерни в Україні, розглянуті сучасні уявлення про причини та механізми виникнення самонесумісності, особливості прояву генетичного контролю, зміна рівня даної ознаки у люцерни. Приведенні данні щодо підходів практичного використання самонесумісності в селекції люцерни.

РОЗДІЛ 2. УМОВИ МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

Для досягнення поставленої мети і вирішення завдань за темою дисертаційної роботи впродовж 2002-2005 рр. проводились дослідження, на полях лабораторії селекції кормових культур Інституту кормів УААН в агрокліматичних умовах Правобережного Лісостепу України. Це зона помірно континентального клімату з нестійким зволоженням, середньобагаторічною температурою повітря 6,7-7,0 ^оС та кількістю опадів біля 540 мм. Протягом років досліджень кліматичні умови складались доволі різноманітно, та, в цілому, були сприятливими для росту і розвитку люцерни.

Ґрунти на дослідних ділянках відносяться до сірих лісових середньосуглинкових. Вони малозабезпечені гумусом, вміст якого в шарі 0-30 см складає 1,85%, містять легкогідролізованого азоту 3,4-5,4 мг-екв. на 100 г ґрунту, рухомого фосфору 10-12 мг-екв. на 100 г ґрунту, обмінного калію 12-14 мг-екв на 100 г ґрунту, рН=6,0. Ступінь насичення основами - 85,7%. Ґрунтотворна порода - лес. Рельєф ґрунтів рівнинний.

Дослідження проводились в розсаднику індивідуального стояння рослин, який закладався квадратногніздовим способом за схемою 70х70 см. За попередніми результатами [28, 168] для наших досліджень були взяті кращі за насіннєвою та кормовою продуктивністю сортозразки люцерни та перспективні селекційні номери, виділені з гібридної комбінації Vela x Vertus в кількості 1200 рослин популяції №2/95 та по 400 рослин кожного сорту і популяцій (табл. 1). Рівень самонесумісності рослин визначався відповідно методики ВІР. Вивчення ознак насіннєвої продуктивності самонесумісних генотипів залежно від типу запилення, їх мінливість і кореляційні зв'язки між ними та характер успадковування рівня самонесумісності здійснювали на 80 рослинах попередньо відібраних за ознакою самонесумісності з популяції 2/95. Запилювали по 50 квіток кожного типу схрещувань: в межах квітки (С) > в межах китиці (Г₁) > між китицями в межах стебла (Г₂) > між китицями різних стебел (Г₃) > в межах абсолютно самонесумісних рослин, схрещених з відносно самофертильними (РСН=10-30%) (П₁) > в межах абсолютно самонесумісних рослин, схрещених з абсолютно самонесумісними (П₂).

Таблиця 1. Список сортозразків люцерни, що були включені до вивчення в 2002-2005 рр.

№	Назва зразку	№ по каталогу ВІР	Походження
1	Жидруне	38914	Литва
2	Mega	35641	Швеція
3	Ярославна	44789	Україна
4	Globus	47445	Швеція
5	Vika	42258	Данія
6	Регіна	-	Україна (Інститут кормів)
7	Популяція № 2/95	-	Україна (Інститут кормів)
8	Популяція № 4/95	-	Україна (Інститут кормів)
9	Популяція № 5/95	-	Україна (Інститут кормів)
10	Популяція № 6/95	-	Україна (Інститут кормів)

Фенологічні спостереження проводили згідно “Методики державного сортовипробування сільськогосподарських культур” (1985) і “Методики проведення досліджень по кормовиробництву” (1994).

Для збільшення кількості самонесумісних рослин використовували вегетативне розмноження згідно рекомендацій С.І. Венгреновського, М.І. Джелаллі, А.А. Постолатій (1968). Рівень фертильності пилку визначали згідно методичних вказівок Е.С. Алексєєвої, З.П. Паушевої (1988). Кількість насіннєвих зачатків у зав'язі визначали як середню арифметичну кількості насіннєвих зачатків у 20 зав'язях.

Експериментальні дані обробляли за допомогою статистичних методів (В.Г. Вольф, 1966; Б.А. Доспехов, 1985; Н.А. Плохинский, 1969; П.Ф. Рокицкий, 1974), на персональному комп'ютері із використанням спеціальних програм: Exsell-7.0, Statistica-6, Origin-6.1 та ряду інших.

РОЗДІЛ 3. ПОПУЛЯЦІЙНА МІНЛИВІСТЬ РІВНЯ САМОНЕСУМІСНОСТІ ЛЮЦЕРНИ ПОСІВНОЇ

Структура популяції люцерни за ступенем самонесумісності. В результаті вивчення популяційної мінливості рівня самонесумісності встановлено, що в популяції люцерни №2/95 присутні форми з будь-яким рівнем самонесумісності окрім, абсолютно самофертильних, оскільки норма реакції генотипів була в межах 10-100% (табл. 2). Середнє значення цієї ознаки, залежно від умов року знаходилось в межах 79,4-84,0%. Варіація є значною (коефіцієнт варіації більший 20%), що свідчить про високий ступінь популяційної мінливості рівня самонесумісності. Асиметрія завжди мала негативні значення, що вказує на існування в рядах популяційного розподілу рівня самонесумісності лівосторонньої асиметрії переважно високого ступеню. Значення ексцесу по роках є додатнім і вірогідним. Це дає підстави стверджувати, що популяційний розподіл рівня самонесумісності відзначається суттєвою гостровершністю. Характер даного розподілу, свідчить про наявність експоненціального популяційного розподілу за ознакою рівня самонесумісності люцерни. В складі даної популяції ми виявили 3,9% рослин із стовідсотковим рівнем самонесумісності.

Таблиця 2. Характеристика ранжованих рядів рівня самонесумісності у досліджуваної популяції люцерни №2/95

Показники	Роки
	2002	2003	2004
Мінімум, %	11,9	11,5	10,2
Максимум, %	100	100	100
Середнє арифметичне, %	84,0±0,621*	79,4±0,639*	80,0±0,632*
Середнє квадратичне відхилення, %	20,1±0,439*	19,1±0,452*	18,9±0,447*
Коефіцієнт варіації, %	23,9±0,582*	24,1±0,635*	23,6±0,621*
Медіана, %	89,1	85,7	86,3
Асиметрія	-1,38±0,0756*	-1,27±0,0816*	-1,40±0,0818*
Ексцес	1,42±0,151*	1,16±0,163*	1,67±0,163*
Примітка. * - вірогідно на 1%-му рівні значущості

Таким чином, експоненціальна форма популяційного розподілу рівня самонесумісності люцерни свідчить, що в досліджуваній популяції модальним класом є інтервал 90-100%, котрий може складати від третини до половини всієї популяції.

Фертильність пилку в залежності від рівня самонесумісності. За допомогою дисперсійного аналізу і побудованих регресійних моделей доведено існування корелятивної мінливості фертильності пилку залежно від рівня самонесумісності (табл. 3). Встановлено, що значення коефіцієнта кореляції є негативне, за ознакою зв'язки зворотні, середньої сили. Тобто, при зростанні самонесумісності люцерни спостерігається зниження рівня фертильності пилку.

Таблиця 3. Зв'язки рівня самонесумісності рослин люцерни з рівнем фертильності пилку

Рік	Коефіцієнт кореляції	Регресійна модель	Коефіцієнт детермінації	Фактичний рівень значущості
2003	-0,481±0,1688**	Y=-0,212*X+96,4	0,2310	0,00832
2004	-0,434±0,1734*	Y=-0,238*X+95,4	0,1885	0,01862
Примітки: * - вірогідно на 5%-му рівні значущості. ** - вірогідно на 1%-му рівні значущості.



Рис. 1. Стохастичні зв'язки між рівнем самонесумісності та фертильністю пилку, 2003 рік.

Рис. 2. Стохастичні зв'язки між рівнем самонесумісності та фертильністю пилку, 2004 рік.

Тому, при використанні в селекційних роботах рослин з відповідним рівнем самонесумісності, слід враховувати відповідний рівень фертильності пилку.

РОЗДІЛ 4. ОСОБЛИВОСТІ ПРОЯВУ САМОНЕСУМІСНОСТІ ПРИ РІЗНИХ ТИПАХ ЗАПИЛЕННЯ

Вплив рівня самонесумісності, різних типів запилення та умов року на насіннєву продуктивність. Число утворених бобів на сто запилених квіток - ознака, яка має важливий вплив на рівень насіннєвої продуктивності. Чим більше в китицях утворюється бобів, тим більша вірогідність отримання високого врожаю насіння.

Як показали наші дослідження, суттєво на прояв ознаки “кількість бобів на 100 запилених квіток” впливають рівень самонесумісності та тип запилення (F_факт < F_теор ). Істотною є взаємодія умов року з типом запилення рівня самонесумісності з типом запилення умов року з рівнем самонесумісності та типом запилення.

Одержанні дані свідчать про різну здатність зав'язувати боби рослинами люцерни популяції 2/95 під впливом різних факторів: типу запилення та рівня самонесумісності (табл. 4).

Таблиця 4. Рівень плодоутворення залежно від умов року, рівня самонесумісності й типу запилення, шт.

Рік	Рівень самонесумісності	Тип запилення
		С	Г1	Г2	Г3	П1	П2	Середнє
2003	60,0-79,9	28,6	37,5	46,8	49,8	79,1	67,8	51,6
	80,0-89,9	86,2	21,7	31,6	28,7	65,2	55,2	48,1
	90,0-99,9	9,55	15,9	28,2	30,9	65,2	56,8	34,4
	100	1,65	9,86	12,3	12,9	56,8	54,1	24,6
2004	60,0-79,9	30,6	43,0	47,9	56,5	62,3	83,3	53,9
	80,0-89,9	29,3	36,8	38,0	37,1	63,7	56,8	43,6
	90,0-99,9	13,7	20,2	16,9	21,8	54,0	59,7	29,2
	100	0,62	10,5	16,2	13,9	57,6	48,6	24,6
Середнє	25,0	24,4	29,7	31,5	62,9	60,3	-
НІР(0,1) рівень самонесумісності 6,9	НІР (0,1)тип запилення 5,1

Із зростанням рівня самонесумісності кількість бобів на 100 запилених квіток істотно зменшується. Причому, абсолютно самонесумісні рослини при самозапилені та гейтоногамному типах запилення зав'язують в декілька разів менше бобів, ніж рослини з рівнем самонесумісності 60,0-79,9%. Простежується закономірність істотного зменшення кількості бобів при самозапилені в порівняні з перехресним запиленням.

Методом регресійних моделей виявлені негативні зв'язки рівня самонесумісності з кількістю бобів на 100 запилених квіток, оскільки коефіцієнт регресії має від'ємне значення (табл. 5). Встановлено, що при самозапиленні в межах квітки (С) зв'язки є тісними (R²>0,49).

Таблиця 5. Оцінка регресійних моделей зв'язку рівня самонесумісності з кількістю бобів на 100 запилених квіток при різних типах запилення популяції люцерни 2/95

Тип запилення	Рівняння регресії	Коефіцієнт детермінації (R2)	Критерій Фішера фактичний (Fфакт)	Рівень значущості фактичний (Pфакт)
2003 рік
С	y = -0,958x + 99,1	0,6129	98,2	1,52*10-14
Г1	y = -0,852x + 96,2	0,2292	18,4	6,08*10-5
Г2	y = -1,02x + 121	0,2353	19,1	4,69*10-5
Г3	y = -0,994x + 120	0,2984	25,1	4,96*10-6
П1	y = -0,589x + 119	0,0877	5,77	0,0193
П2	y = -0,365x + 90,6	0,0568	3,61	0,0620
2004 рік
С	y = -1,45x + 146	0,5659	87,3	7,04*10-14
Г1	y = -1,47x + 158	0,3208	31,6	3,66*10-7
Г2	y = -1,14x + 129	0,1210	9,22	0,0034
Г3	y = -1,55x + 169	0,2909	26,7	2,35*10-6
П1	y = -0,14x + 72,2	0,0017	0,106	0,7463
П2	y = -1,17x + 166	0,0935	6,70	0,0118

У всіх трьох варіантах гейтоногамії (Г_1, Г₂, та Г₃) виявлені середні за силою зв'язки між рівнем самонесумісності та кількістю бобів на 100 квіток (0,09<R²<0,49). При перехресному запиленні (П₁ та П₂) зв'язки виявились слабкими (0,09<R²). Таким чином, у досліджуваній формі люцерни 2/95 виявлено суттєвий вплив типу запилення на характер корелятивної мінливості кількості бобів на 100 квіток залежно від рівня самонесумісності. Подальшим статистичним аналізом доведено істотність моделей самозапилення.

Отже, рівень самонесумісності, суттєво впливаючи на зав'язування бобів при самозапиленні, перешкоджає підвищенню гомозиготності популяції люцерни, підтримуючи в ній перехресне запилення. При перехресному запиленні між абсолютно несумісними рослинами та в комбінаціях між абсолютно самонесумісними і частково самофертильними, рівень плодоутворення (кількість бобів на 100 запилених квіток) все таки буває нижчий у порівнянні з варіантами перехресного запилення частково несумісних рослин.

Число насінин на один біб - одна із важливих ознак насіннєвої продуктивності люцерни, яка відображає рівень реалізованих можливостей. Аналізуючи дослідження впливу факторів навколишнього середовища на утворення кількості насінин на один біб встановлено, що на прояв даної ознаки популяції люцерни 2/95 суттєво впливають умови року та тип запилення (F_факт> F_теор). Істотної взаємодії факторів не виявлено (F_факт< F_теор).

В цілому за роки дослідження при вивченні “числа насінин на один біб” при різних типах запилення була встановлена найбільша кількість насіння, яка утворилась при перехресному типі запилення (табл. 6). Найменша кількість насіння на один біб спостерігалася при самозапиленні.

Поряд з цим не виявлено істотної різниці у формуванні кількості насіння в одному бобі при самозапиленні та гейтоногамії, а також при перехресних типах запилення П₁ і П₂.

Таблиця 6. Залежність “кількості насіння на один біб” від умов року, рівня самонесумісності і типу запилення, шт.

Рік	Рівень самонесумісності	Тип запилення
		С	Г1	Г2	Г3	П1	П2
2003	60,0-79,9	1,276	0,891	0,866	1,019	2,145	1,978
	80,0-89,9	0,837	1,015	0,855	1,020	2,384	2,384
	90,0-99,9	1,079	1,199	0,809	0,886	4,178	3,452
	100	0	0,603	0,911	1,014	2,677	2,032
2004	60,0-79,9	0,805	0,510	0,625	1,070	1,310	1,240
	80,0-89,9	1,320	0,862	0,850	0,780	1,710	1,860
	90,0-99,9	0,488	0,470	0,521	0,472	1,444	1,165
	100	0	0,461	0,490	0,567	1,765	1,456
Середнє	0,726	0,751	0,741	0,853	2,202	1,946
НІР(тип запилення) <0,668

Оцінюючи регресійну модель зв'язку рівня самонесумісності з кількістю насінин на один біб, встановлено суттєве зниження обнасіненості бобу тільки при самозапиленні, причому у 2003 р. цей зв'язок виявився слабким (R²<0,01), а у 2004 р. - тісним (R²>0,49). Моделі інших типів запилення виявились невірогідними на 1%-му рівні значущості (Р_факт <0,01), тому в даному випадку слід відмітити відсутність істотної корелятивної мінливості кількості насінин на один біб залежно від рівня самонесумісності досліджуваних форм люцерни (табл. 7).

Результати досліджень показали, що самозапилення істотно зменшує кількість насінин в одному бобі порівняно з перехресним запиленням. Причому, в міру руху по схемі запилення між китицями різних стебел > між китицями в межах одного стебла > в межах квіток китиці > в межах квітки.

Таблиця 7. Оцінка регресійних моделей зв'язків рівня самонесумісності з ”кількістю насіння в одному бобі” при різних типах запилення

Тип запилення	Рівняння регресії	Коефіцієнт детермінації (R2)	Критерій Фішера фактичний (Fфакт)	Рівень значущості фактичний (Pфакт)
2003 рік
С	y = -0,0227x + 2,93	0,0834	5,64	0,0206
Г1	y = -0,00808x + 1,75	0,00619	0,355	0,5536
Г2	y = 0,000454x + 0,801	0,0000459	0,00285	0,9576
Г3	y = -0,00263x + 1,19	0,00242	0,146	0,7041
П1	y = 0,0242x + 0,339	0,0356	2,21	0,1418
П2	y = 0,0334x - 0,224	0,0584	3,72	0,0583
2004 рік
С	y = -0,0529x + 5,34	0,4901	64,4	1,80*10-11
Г1	y = -0,0116x + 1,62	0,0173	1,16	0,2849
Г2	y = -0,0109x + 1,58	0,0135	0,917	0,3416
Г3	y = -0,0141x + 1,94	0,0127	0,836	0,3638
П1	y = 0,0109x + 0,619	0,00700	0,437	0,5109
П2	y = -0,00597x + 1,99	0,00208	0,135	0,7140

Абортивність насіннєвих зачатків в зав'язі люцерни. Статистичним аналізом доведено істотність впливу умов року, рівня самонесумісності та типу запилення (F_факт>F_теор) на абортивність насіннєвих зачатків у зав'язі люцерни. Істотної взаємодії досліджуваних факторів не виявлено (F_факт<F_теор). Встановивши дольову участь впливу досліджуваних факторів на абортивність насіннєвих зачатків, ми спостерігаємо, що умови року детермінують близько 3% рівня прояву ознаки “абортивність насіннєвих зачатків в зав'язі люцерни”. Рівень самонесумісності детермінує понад 10% даної ознаки. Тип запилення детермінує біля третини рівня прояву ознаки. Інші, не досліджувані фактори, детермінують в межах 54% досліджуваної ознаки. Проведені дослідження показали, що при формуванні насіннєвої продуктивності люцерни дані фактори мають значний негативний вплив. Причому, загальна сума дії внесків цих факторів становить майже 42%.

В результаті проведених досліджень нами було встановлено, що при самозапиленні істотно збільшується рівень абортивності насіннєвих зачатків у порівнянні з перехресним запиленням (табл. 8).

Проведені дослідження показали, що зростання рівня самонесумісності призводить до зниження рівня абортивності насіннєвих зачатків в зав'язі люцерни. Причому, в абсолютно самонесумісних абортивність в 1,5-3 рази менша, ніж у рослин з рівнем самонесумісності 60,0-79,9%. Цілком ймовірно, що нормальний характер розвитку ембріогенезу і насіння знаходиться під контролем генотипу. Генотипові механізми формування насіння шліфуються звичайним добором і є основою функціонування і взаємодії всіх ембріональних структур.

Таблиця 8. Абортивність насіннєвих зачатків в зав'язі люцерни залежно від умов року, рівня самонесумісності й типу запилення, %

Рік	Рівень самонесумісності	Тип запилення
		С	Г1	Г2	Г3	П1	П2	Середнє
2003	60,0-79,9	67,7	58	43,8	39,6	31,1	24,6	44,1
	80,0-89,9	57,7	49	25,4	27,9	19,3	24,8	34
	90,0-99,9	55,6	47,1	27,4	24,6	11,4	10,5	29,4
	100	100	52,3	16,3	14,0	12,4	8,9	33,9
2004	60,0-79,9	66,6	78,8	61,5	52,2	46,8	33,3	56,5
	80,0-89,9	71,5	51,2	41,8	42,8	41,6	33	47
	90,0-99,9	58,5	64,5	23,6	17,9	21,9	14,8	33,5
	100	100	55	20,2	24,5	16,3	18,7	39,1
Середнє	64,7	57,0	32,5	30,4	25,1	21,1	-
НІР(01) рівень самонесумісності < 8,7	НІР(01) тип запилення < 6,9

Спосіб виділення самонесумісних рослин люцерни посівної. Одним із складних моментів у виведенні сортів-синтетиків на основі стабільно самонесумісних клонів є сам процес виділення їх з популяції, який потребує значного обсягу вибірки рослин впродовж декількох років.

За результатами досліджень розроблено спосіб виділення самонесумісних рослин, який дає можливість ідентифікувати генотипи із стабільним 100% проявом рівня самонесумісності, що забезпечить високу ефективність селекційного процесу в отриманні гібридних форм.

Найбільш близьким до пропонованого способу за сукупністю суттєвих ознак є спосіб виділення самонесумісних рослин шляхом самозапилення, тобто приймочка маточки запилюється пилком своєї квітки. Недоліком є те, що при цьому не враховуються інші типи запилення, при яких на приймочку попадає пилок з інших квіток тієї рослини, що спостерігається при неконтрольованому обльоті комах-запилювачів та запиленні квіток ними.

Суть пропонованого способу полягає у використанні самозапилення - злиття гамет продукованих однією і тією ж квіткою. При цьому виявлені самонесумісні рослини підлягають додатковій перевірці шляхом використання гейтоногамічних типів запилення, що дає можливість виявити стабільно самонесумісні рослини.



С - самозапилення в межах квітки;

Г₁ - самозапилення в межах квіток китиці;

Г₂ - самозапилення квіток між китицями в межах одного стебла;

Г₃ - самозапилення квіток між китицями різних стебел;

N - кількість самонесумісних рослин при самозапилені в межах квітки (С);

n - кількість самонесумісних рослин після перевірки.

Рис. 1. Схема способу виділення самонесумісних рослин люцерни посівної

РОЗДІЛ 5. УСПАДКОВУВАННЯ ГІБРИДАМИ ЛЮЦЕРНИ ПЕРШОГО ПОКОЛІННЯ РІВНЯ САМОНЕСУМІСНОСТІ

Успадковування рівня самонесумісності. В селекційній практиці при створенні нового сорту необхідно підібрати батьківські пари для схрещування з наперед визначеними параметрами архітектоніки рослин. При цьому визначальним є характер успадковування ознак, за якими вівся добір вихідних форм.

За нашими результатами значення коефіцієнту успадковуваності рівня самонесумісності люцерни гібридами по матерях, коливається в межах 72-84%, що свідчить про значний внесок материнської форми у фенотиповій мінливості цієї ознаки (табл. 9). Решта - 28-16% фенотипової мінливості рівня самонесумісності детермінується геномом батька, взаємодією материнської і батьківської гамет і, звичайно факторами навколишнього середовища.

Таким чином, узагальнивши вище наведені аналітичні результати, слід відзначити, що самонесумісність домінує над самосумісністю й успадковується за типом позитивного домінування.

Таблиця 9. Успадковування рівня самонесумісності люцерни гібридами першого покоління

Комбінація схрещувань	Рівень самонесумісності	Коефіцієнт успадковування
	Р+	Р>	Середнє для гібридів
1	273х348	100	30,95	100	0,8246*
	375х348	100	30,95	100
	564х348	100	30,95	93,1±0,64*
	740х348	100	30,95	94,1±0,89*
	796х348	100	30,95	100
2	431х155	100	13,54	100	0,8386*
	738х155	100	13,54	100
	1013х155	100	13,54	86,4±1,63*
3	690х118	100	30,76	100	0,7274*
	742х118	100	30,76	88,5±1,66*
Примітка. * - вірогідно на 1%-му рівні значущості.

Отже, в селекційних програмах при створенні сортів-популяцій з високим рівнем самонесумісності більше уваги слід приділити добору материнських форм, ніж батьківських, оскільки дана ознака успадковується в набагато більшій мірі від матері, ніж від батька.

РОЗДІЛ 6. ХАРАКТЕРИСТИКА ВИДІЛЕНИХ ГЕНОТИПІВ РОСЛИН ЛЮЦЕРНИ З ПІДВИЩЕНИМ РІВНЕМ САМОНЕСУМІСНОСТІ ЗА МОРФО-БІОЛОГІЧНИМИ ТА ГОСПОДАРСЬКИМИ ОЗНАКАМИ

З метою підвищення ефективності селекційного процесу, спрямованого на створення сортів-синтетиків, нами в якості вихідного матеріалу виділені цінні генотипи люцерни з підвищеним рівнем самонесумісності (табл. 10).

Із кращих номерів, виділених за кормовою продуктивністю, слід відмітити №№690, 564 і 742. Генотипи №564, 175, 336 і 1057 мали підвищену насіннєву продуктивність.

Таким чином, вивчення значної кількості виділених генотипів з підвищеним рівнем самонесумісності показало, що між ними практично немає форм з підвищеним рівнем кормової і насіннєвої продуктивності одночасно. Серед них частіше зустрічаються генотипи, які мають покращену одну або декілька ознак. Це ще раз підтверджує необхідність посиленої селекційної роботи по створенню форм, які поєднують в собі ознаки високої кормової і насіннєвої продуктивності. Це можливо лише за рахунок створення сортів-синтетиків на основі виділених і розклонованих самонесумісних генотипів люцерни з підвищеною комбінаційною здатністю.

Таблиця 10. Структура виділених генотипів люцерни з підвищеним рівнем самонесумісності, 2002-2005 роки, шт.

Назва зразку	Клас рівня самонесумісності, %
	70-79,9	80-99,9	100
Популяція № 2/95	10	20	14
Популяція № 4/95	15	9	3
Популяція № 5/95	13	10	7
Популяція № 6/95	10	6	4
Жидруне	15	7	7
Mega	4	18	9
Ярославна	12	8	9
Globus	8	10	10
Vika	11	10	8
Регіна	13	11	8
Всього	111	109	79

ВИСНОВКИ

люцерна самонесумісність запилення рівень

У дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення наукових завдань, що полягають у вивченні структури популяції люцерни за ознакою самонесумісності, ідентифікації корелятивної залежності даної ознаки з рівнем фертильності пилку та насіннєвою продуктивністю, встановленні характеру успадковування гібридами люцерни першого покоління рівня самонесумісності.

1. Оцінено популяційну мінливість рівня самонесумісності на прикладі популяції 2/95 люцерни посівної. Встановлено корелятивну залежність даної ознаки за рівнем фертильності пилку та насіннєвою продуктивністю методами кореляційного, регресійного та дисперсійного аналізів шляхом побудови математичних моделей прямолінійного та криволінійного типів з подальшим порівнянням та виділенням таких, що найбільш оптимально описують кореляційні зв'язки.

2. У досліджуваній популяції люцерни має місце значна варіація рівня самонесумісності та спостерігається експоненціальний розподіл генотипів з модальним класом в інтервалі 90-100%, котрий складає від третини до половини всієї популяції. Частка рослин зі стабільним проявом даної ознаки складає 3,9%.

3. Виявлена корелятивна залежність рівня самонесумісності з фертильністю пилку, яка знаходиться в межах від -0,434 до -0,481.

4. Встановлено суттєвий вплив типу запилення на характер корелятивної залежності кількості бобів на сто квіток, який зв'язаний з рівнем самонесумісності. Так, при самозапилені в межах квітки (С) цей зв'язок був тісним (R² > 0,49), в усіх трьох варіантах гейтоногамії (Г_1, Г_2, Г₃ ) він мав середню силу (0,09<R²<0,49). При перехресному запилені ( П₁, П₂) зв'язок виявився слабким (0,09< R² чи R²?0,09) і негативним за напрямом.

5. При формуванні насіннєвої продуктивності, а саме кількості бобів на сто квіток, рівень самонесумісності складає 16,82%, а тип запилення - 36,68%. Причому, загальна сума дії цих двох ознак становить 53,5%, інших факторів - 46,5%.

6. Генетичні механізми насіннєвої продуктивності контролюються генами самонесумісності, тому в результаті самозапилення істотно зменшується кількість насінин в одому бобі порівняно з перехресним типом запилення.

7. Встановлено суттєве зниження кількості насінин на одну квітку із зростанням рівня самонесумісності при самозапиленні на всіх типах гейтоногамного запилення. При самозапиленні зв'язки тісні (R² > 0,49), а у випадку гейтоногамії - середні або слабкі (0,09<R²<0,49 чи R²<0,09). При перехресному запиленні не відмічено істотного впливу рівня самонесумісності за кількістю насіння в одній квітці.

8. Дольова участь рівня самонесумісності у формуванні кількості насіння в одній квітці складає 1,42%, типу запилення - 33,34%. Причому, інші не досліджувані фактори детермінують понад половини прояву ознаки „кількість насіння в одній квітці”.

9. Істотно зменшується рівень абортивності насіннєвих зачатків у зав'язі люцерни посівної за схемою запилення в межах квітки > в межах квіток китиці > між китицями в межах одного стебла > між китицями різних стебел > в межах абсолютно самонесумісних рослин, схрещених з відносно самофертильними (РСН=10-30%) > в межах абсолютно самонесумісних рослин, схрещених з абсолютно самонесумісними.

Дольова участь впливу досліджуваних факторів на абортивність насіннєвих зачатків в плодах люцерни складає: тип запилення - 28,85%, рівень самонесумісності - 10,36%, умови року - 2,68%. Інші не досліджувані фактори детермінують цю ознаку в межах 54%.

10. Запропонований нами спосіб виділення самонесумісних рослин забезпечить високу ефективність селекційного процесу при отриманні гібридних форм.

11. Коефіцієнт успадковуваності рівня самонесумісності люцерни гібридами F₁ материнськими формами, коливається в межах 72-84%, решта 28-16% фенотипової мінливості даної ознаки детермінується генотипом батька, взаємодією материнської і батьківської гамет та факторами навколишнього середовища.

Рівень самонесумісності успадковується за типом позитивного домінування, причому, самонесумісність домінує над самосумісністю.

12. Вивчення значної кількості виділених генотипів з підвищеним рівнем самонесумісності показало, що між ними практично немає форм з підвищеним рівнем кормової і насіннєвої продуктивності одночасно. Серед них частіше зустрічаються генотипи, які мають підвищений рівень деяких ознак. Це ще раз підтверджує необхідність посиленої селекційної роботи по створенню форм, які поєднують в собі ознаки високої кормової і насіннєвої продуктивності.

РЕКОМЕНДАЦІЇ СЕЛЕКЦІЙНІЙ ПРАКТИЦІ

1. З урахуванням гейтоногамних типів запилення пропонується розроблений спосіб виділення самонесумісних рослин люцерни посівної, який дає можливість отримати генотипи із стабільним 100% проявом рівня самонесумісності, за один рік (Деклараційний патент №17756 від 16.10.06.).

2. Пропонуються включити в селекційний процес для створення сортів-синтетиків 299 генотипів люцерни посівної з підвищеним рівнем самонесумісності (70-100%), виділених як за окремими, так і комплексом господарськоцінних ознак. З них 79 рослин абсолютно самонесумісні.

Результати наших досліджень використовуються в селекційних програмах Інституту кормів УААН, Селекційно-генетичному інституті - Національному центрі насіннєзнавства та сортовивчення, Інституті землеробства південного регіону.

ПЕРЕЛІК РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Бугайов В.Д., Максімов А.М. Природа явища самонесумісності люцерни посівної в зв'язку з використанням її в селекції // Корми і кормовиробництво, Вінниця. - 2004. - Вип. 52. - С. 19-24 (Доля авторства здобувача - 70%, особистий внесок - постановка дослідів, узагальнення результатів, написання статті).

2. Бугайов В.Д., Максімов А.М. Вплив різних типів запилення на формування ознак насіннєвої продуктивності люцерни посівної // Праці Міжнародного наукового симпозіуму “Сучасні технології селекційного процесу с.-г. культур”. - Харків: МАГДА LТД, 2004. - С. 33-34 (Доля авторства здобувача - 65%, особистий внесок - проведення експериментальної частини, статистична обробка отриманих даних, написання статті).

3. Бугайов В.Д., Максімов А.М. Структура популяції люцерни за ступенем самонесумісності // Збірник матеріалів наукової конференції “Сучасна аграрна наука: напрямки досліджень, стан та перспективи”, Вінниця. - 2004. - С. 7-8 (Доля авторства здобувача - 80%, особистий внесок - постановка дослідів, узагальнення результатів, написання статті).

4. Максімов А.М. Особливості прояву самонесумісності у структурі популяції люцерни посівної // Вісник Дніпропетровського аграрного університету. - Дніпропетровськ, 2005. - №1. - С.58-60.

5. Бугайов В.Д., Максімов А.М. Популяційна мінливість рівня самонесумісності та особливості її прояву у люцерни посівної // Корми і кормовиробництво, Вінниця. - 2005. - Вип. 55. - С. 9-15 (Доля авторства здобувача - 60%, особистий внесок - проведення експериментальної частини, математична обробка результатів досліджень, написання статті).

6. Максімов А.М. Вплив рівня самонесумісності рослин люцерни посівної на формування елементів структури насіннєвої продуктивності // Вісник аграрної науки. - К., 2006. - Вип. 7.- С. 78-80.

7. Бугайов В.Д., Максімов А.М. Успадкування рівня самонесумісності гібридами люцерни першого покоління // Корми і кормовиробництво, Вінниця. - 2006. - Вип. 57. - С. 15-19 (Доля авторства здобувача - 80%, особистий внесок - проведення експериментальної частини, статистична обробка отриманих даних, написання статті).

8. Бугайов В.Д., Максімов А.М. Спосіб виділення самонесумісних рослин люцерни посівної // Деклараційний патент на винахід №17756 А01Н 1/04 від 16.10.2006 р. (Доля авторства здобувача - 50%, особистий внесок - проведення експериментальної частини, статистична обробка отриманих даних).

АНОТАЦІЯ

Максімов А.М. Обґрунтування методів оцінки і добору кращих генотипів люцерни посівної за ступенем самонесумісності. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.05 - селекція рослин. - Селекційно-генетичний інститут - Національний центр насіннєзнавства та сортовивчення. - Одеса, 2007.

В дисертації наведено результати досліджень популяційної мінливості рівня самонесумісності люцерни посівної. Визначено корелятивну залежність даної ознаки з рівнем фертильності пилку та насіннєвою продуктивністю, встановлений характер успадковування гібридами люцерни першого покоління рівня самонесумісності.

За рівнем самонесумісності рослини розподілилися в межах популяції експоненціально з модальним класом у інтервалі 90-100%, котрий може складати від третини до половини всієї популяції. Частка рослин із стабільним проявом даної ознаки складає 3,9%.

Виявлено існування відємної корелятивної залежності рівня самонесумісності з рівнем фертильності пилку, яка знаходиться в межах від -0,434 до -0,481.

Встановлено суттєвий вплив типу запилення на характер корелятивної мінливості кількості бобів на сто квіток залежно від рівня самонесумісності. Доведено, що самозапилення істотно зменшує кількість насіння на один біб порівняно з перехресним.

Згідно генетичного аналізу, встановлено, що коефіцієнт успадковуваності рівня самонесумісності люцерни гібридами F₁ по материнських формах коливається в межах 72-84%.

На основі узагальнення результатів досліджень виділені форми з підвищеним рівнем самонесумісності для подальшого створення сортів-синтетиків.

Ключові слова: люцерна, самонесумісність, гейтоногамія, запилення, популяція, самозапилення.

АННОТАЦИЯ

Максимов А.Н. Обоснование методов оценки и отбора лучших генотипов люцерны посевной по степени самонесовместимости. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.05 - селекция растений. - Селекционно-генетический институт - Национальный центр семеноведения и сортоизучения. - Одесса, 2007.

В диссертационной работе приведены результаты исследований популяционной изменчивости уровня самонесовместимости люцерны посевной. Установлена коррелятивная зависимость данного признака с уровнем фертильности пыльцы, установлен характер наследования гибридами первого поколения уровня самонесовместимости.

Показано, что изменчивость уровня самонесовместимости в исследуемой популяции подлежит значительной вариации - более 20%. Распределение в популяции носит экспоненциальный характер с модальным классом в интервале 90-100%, который составляет от трети до половины всей популяции. Доля растений со стабильным проявлением данного признака составляет 3,9%.

Доказано существование корреляционной зависимости уровня самонесовместимости с уровнем фертильности пыльцы, которая находится в пределах от -0,434 до -0,481.

Выявлено существенное влияние типа опыления на характер корреляционной зависимости количества бобов на сто цветков в зависимости от уровня самонесовместимости. При самоопылении в пределах цветка связи были тесными (R²>0,49), при гейтоногамном опылении связи средней силы (0,09< R²<0,49), а при перекрестном опылении связи слабые или близкие к ним (0,09< R² или R²?0,09), негативные по направлению.

Установлено, что самоопыление в большей степени влияет на уменьшение количества семян на один боб по сравнению с перекрестным опылением.

Показано, что с увеличением уровня самонесовместимости абортивность семенных зачатков завязи люцерны уменьшается. При этом у абсолютно самонесовместимых гентипов абортивность в 1,5-3 раза меньше, чем у растений с уровнем самонесовместимости 60,0-79,9%.

Установлено, что коэффициент наследуемости уровня самонесовмести-мости люцерны гибридами F₁ по материнской линии колеблется в пределах 72-84%, остальные 28-16% фенотипической изменчивости данного явления детерминируется генотипом отца, взаимодействием материнской и отцовской гаметы и факторами окружающей среды.

Уровень самонесовместимости наследуется по типу положительного доминирования,...