Биологическое и технологическое обоснование семеноводства F1 гибридов капусты белокочанной

Анализ биологических и технологических аспектов семеноводства F1 гибридов капусты белокочанной. Технологии, повышающие семенную продуктивность гибридов. Способы хранения маточников инбредных линий капусты белокочанной и их влияние на качество семенников.

Рубрика Сельское, лесное хозяйство и землепользование
Вид автореферат
Язык русский
Дата добавления 29.01.2018
Размер файла 177,1 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора сельскохозяйственных наук

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство

БИОЛОГИЧЕСКОЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СЕМЕНОВОДСТВА F1 ГИБРИДОВ КАПУСТЫ БЕЛОКОЧАННОЙ

Пацурия Дженери Владимирович

Москва - 2008 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Работа посвящена детальному изучению биологических и технологических аспектов семеноводства F1 гибридов капусты белокочанной. Представлены результаты исследований с инбредными самонесовместимыми линиями капусты белокочанной, используемыми в семеноводстве F1 гибридов разных сроков созревания, в условиях открытого и защищенного грунта Центральной Нечерноземной зоны России и субтропиков Дагестана.

Актуальность темы. F1 гибриды капусты белокочанной занимают все больше площадей в овощеводческих регионах, а в некоторых хозяйствах этот показатель достигает 100%. Переход овощеводства на выращивание гетерозисных гибридов капусты ставит перед семеноводством ряд проблем.

Использование самонесовместимости в селекции F1 гибридов капусты белокочанной создает определенные трудности, связанные с размножением инбредных линий. Самонесовместимые родительские линии, участвующие в производстве гибридных семян, получены в результате продолжительного инбридинга, вызывающего депрессию растений. Поэтому обязательной предпосылкой получения высоких урожаев гибридных семян, является разработка элементов технологии возделывания и агротехнических приемов, позволяющих реализовать потенциальную семенную продуктивность растений.

Семеноводство самонесовместимых родительских линий и F1 гибридов проводится в пленочных теплицах и открытом грунте. При этом весьма актуальным является изучение вопросов влияния условий выращивания и хранения маточников на урожайность семян. Необходимы современные технологии производства межлинейных производственных гибридов капусты белокочанной, позволяющие повысить урожайность семян, их качество, обеспечить сохранение эффекта гетерозиса на стабильно высоком уровне в потомстве гибридных семян.

Для научного обоснования технологий гибридного семеноводства весьма актуальны исследования по биологии семенного растения инбредных линий на разных этапах онтогенеза. Важными остаются проблемы использования «штеклингов» в семеноводстве капусты белокочанной, прохождения яровизации в зимний период.

Одним из актуальных направлений научного поиска является разработка ресурсосберегающих технологий получения гибридных семян с учетом климатических особенностей различных регионов семеноводства. Исследования по изучению биологических особенностей цветения и завязываемости семян при само- и перекрестном опылении самонесовместимых инбредных линий, а также технологии семеноводства F1 гибридов капусты белокочанной весьма актуальны и имеют практическое значение для развития экономики семеноводческих хозяйств.

Цель работы. Настоящая работа направлена на изучение биологических и технологических аспектов семеноводства F1 гибридов капусты белокочанной и разработку элементов технологий, повышающих семенную продуктивность гибридов.

Задачи исследований:

ь Изучить биологические аспекты формирования семян самонесовместимых линий капусты белокочанной;

ь Определить влияние модифицирующих факторов на проявление самонесовместимости у инбредных линий капусты белокочанной;

ь Выявить оптимальный возраст маточников капусты белокочанной, обеспечивающий высокую урожайность семян F1 гибридов;

ь Изучить способы хранения маточников инбредных линий капусты белокочанной и их влияние на качество семенников;

ь Разработать элементы технологии семеноводства исходных инбредных линий капусты белокочанной в открытом грунте и пленочных теплицах;

ь Определить в Российской Федерации зоны для ведения семеноводства F1 гибридов капусты белокочанной беспересадочным способом;

ь Дать оценку экономической эффективности получения гибридных семян капусты белокочанной с использованием разных методов семеноводства.

На защиту выносятся следующие основные положения:

ь Биологические аспекты формирования продуктивности семенных растений инбредных линий капусты белокочанной;

ь Агротехнические приемы повышения урожайности гибридных семян капусты белокочанной;

ь Элементы технологии семеноводства F1 гибридов капусты белокочанной.

Научная новизна. Впервые выполнены и обобщены результаты комплексных исследований по изучению биологических и технологических аспектов семеноводства F1 гибридов капусты белокочанной. Научно обоснована технология семеноводства F1 гибридов капусты белокочанной в открытом и защищенном грунте. Определено влияние качества маточников инбредных линий на их лежкость и семенную продуктивность. Выявлены особенности прохождения яровизации маточных растений инбредных линий разных сроков посева. Установлена степень влияния возраста маточников и площади питания семенников на урожайность и качество семян F1 гибридов. Впервые показано влияние минеральных удобрений на качество маточников инбредных линий, их лежкость, семенную продуктивность. Определены в Российской Федерации наиболее благоприятные агроклиматические зоны для ведения семеноводства F1 гибридов капусты белокочанной беспересадочным способом.

Практическая значимость работы.

Разработан комплекс технологических мероприятий по семеноводству F1 гибридов капусты белокочанной с использованием самонесовместимых инбредных линий.

Разработана и внедрена в семеноводческих хозяйствах технология беспересадочного семеноводства гибридов капусты белокочанной.

Подготовлены методические рекомендации по размножению самонесовместимых инбредных линий капусты белокочанной поздних сроков созревания для селекционно-семеноводческих учреждений.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены на научных конференциях Российского государственного аграрного университета - МСХА имени К.А.Тимирязева (Москва, 1988, 1990, 1997, 2000, 2005), Международном симпозиуме (Франция, 1997), научно-методической и координационной конференции «Ресурсосберегающие и экологически безопасные технологии и агроприемы выращивания и хранения овощных и бахчевых культур» (Москва, 1997), II Всероссийском съезде по селекции и семеноводству сельскохозяйственных культур «Пути выхода из кризиса селекции, семеноводства и торговли семенами на современном этапе» (Москва, 1998), Международной научно-практической конференции «Селекция и семеноводство овощных культур в XXI веке» (Москва, 2000). По теме диссертации опубликовано 30 печатных работ, методические указания, рекомендации, статьи, в том числе одна на английском языке.

Работа является обобщением результатов исследований, выполненных на кафедре селекции и семеноводства овощных и плодовых культур за период с 1976 по 2005 годы. Предоставленный экспериментальный материал выполнен автором лично и совместно с сотрудниками Селекционной станции имени Н.Н.Тимофеева.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 265 страницах машинописного текста, содержит 92 таблицы, 5 рисунков. Библиографический список литературы включает 352 источника, в том числе 163 иностранных. Приложение на 16 страницах.

Автор искренне признателен научному консультанту, доктору сельскохозяйственных наук, профессору А.В. Крючкову, директору Селекционной станции имени Н.Н.Тимофеева Г.Ф. Монахосу, заведующему кафедрой селекции и семеноводства овощных, плодовых и декоративных культур, профессору Е.В.Мамонову за ценные замечания и советы при работе с рукописью диссертации.

УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

гибрид капуста белокочанный семенной

Экспериментальная работа выполнена на опытных участках учебного хозяйства «Отрадное» и Овощной опытной станции имени В.И.Эдельштейна РГАУ - МСХА имени К.А.Тимирязева, а также в Дербентском районе Республики Дагестан.

Материалом исследований служили гомозиготные по аллелям гена самонесовместимости инбредные линии капусты белокочанной 5-6 поколений инбридинга, а также их изогенные линии. Инбредные линии получены из сортов и гибридов белокочанной капусты разных сроков созревания: Амагер 611 (А), Харьковская зимняя (Ха), Зимовка 1474 (Зм), Дауэрвайс (Дв), Слава 1305 (С), Слава грибовская 231 (Сг), Дитмарская (Дт), Золотой гектар (Зг), Номер первый грибовский 147 (Нп), F1 Хитома (Хт), Тюркис (Т), F1 Бизон (Би), F1 Хидена (Хд), F1 Ладена (Лд), всего более 60.

Влияние температурного фактора на самонесовместимость исследовали на инбредных линиях сортов Номер первый грибовский 147, Слава 1305 и Зимовка 1474. Влияние длительности инбридинга на самонесовместимость изучали на родственных линиях 1-5 поколений инбридинга сорта Слава 1305. Самонесовместимость исследуемых линий проявлялась на уровне завязывания 0-2 семян на стручок при автогамном опылении цветков. При изучении влияния возраста растения при переходе в генеративную фазу на самонесовместимость инбредные линии высевали в 5 сроков: 20 апреля, 15 мая, 15 июня, 10 июля, 10 августа. На трех соцветиях первого порядка ветвления каждого растения одновременно проводили самоопыление цветков и бутонов и перекрестное опыление цветков.

Изучение влияния температуры воздуха на проявление самонесовместимости проводили на растениях, выращенных в вегетационных сосудах. Во время цветения помещали по 6 растений в условия с различным температурным режимом: 10-12 оС; 18-20 оС и 28-30 оС. Контролем служил вариант 18-20 оС.

Изучение влияния разных сроков посева при выращивании маточников и площадей питания самонесовместимых инбредных линий и промежуточных гибридов капусты белокочанной первого и второго года выращивания на урожайность и посевные качества семян проводили в открытом грунте в полевом опыте. Посевы проводили в 4 срока с интервалом 15 дней. Рассаду в апреле выращивали с пикировкой, а в мае - посевом семян в пленочные парники. Агротехника в опытах общепринятая для хозяйств Московской области. Маточники убирали в середине октября, проводили биометрические наблюдения и хранили в хранилище в камерах при разных уровнях температур: 0…+2 оС, +3…+4 оС и +5…+6 оС. Начиная с января, через каждые 2 недели проводили анализ морфологического строения конуса нарастания центральной верхушечной и боковых почек. Степень дифференциации конуса нарастания определяли с помощью бинокулярного микроскопа МБС - 1. Весной определяли сохранность маточников в зависимости от срока посева и температуры хранения, производили вырезку кочерыг. Посадку изогенных линий проводили в апреле в изолированные домики из пленки. В открытый грунт кочерыги инбредных линий высаживали после предварительного подращивания в первой декаде мая. Маточные растения разных сроков посева высаживали в пленочную теплицу при разных схемах посадки: (90+50) х 40, (90+50) х 50, (90+50) х 60 см. Опыты закладывали методом рендомизированных повторений в 3-кратной повторности по 10 учетных растений каждой линии. В период вегетации проводили фенологические и биометрические наблюдения. Семенные растения убирали в фазу восковой спелости при побурении большинства семян. После дозаривания и сушки семенников, проводили обмолот и учет семенной продуктивности каждого растения отдельно. Посевные качества семян определяли по ГОСТу 12038-84 и ГОСТу 12038-80.

Степень самонесовместимости определяли по среднему числу завязавшихся семян в стручке при автогамном и гейтеногамном опылении цветков. Учет завязавшихся семян проводили в каждом стручке отдельно. Для изучения влияния длительности инбридинга на самонесовместимость брали по три растения в каждом поколении. На соцветиях первого порядка ветвления проводили самоопыление цветков и бутонов и перекрестное опыление цветков. В процессе роста и развития семенников разных поколений инбридинга проводили биометрические наблюдения: измеряли высоту растений, динамику листообразования и ветвления, количество цветущих побегов.

Прорастание пыльцы и рост пыльцевых трубок наблюдали методом люминисцентной микроскопии по методике Мартина (F.W.Martin, 1959) в модификации А.В.Крючкова и Е.В.Мамонова (1974). Этот метод был применен при обнаружении совместимых и несовместимых комбинаций в генетическом анализе растений инбредных линий на гомо- и гетерозиготность. Фертильность пыльцы определяли ацетокарминовым методом (А.И.Атабекова, Е.И.Устинова, 1967; З.П.Паушева, 1970). Для определения биохимических и химических показателей семян (содержание жира, сахаров, аскорбиновой кислоты, общего азота, фосфора) использовали общепринятые методики.

Экспериментальные данные обрабатывали методом вариационной математики по Б.А.Доспехову (1985).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Биологические основы формирования семян самонесовместимых инбредных линий капусты белокочанной. Биология цветения и оплодотворения самонесовместимых инбредных линий капусты белокочанной

Характер и продолжительность цветения растений инбредных самонесовместимых линий капусты белокочанной определяются генетическими особенностями. Установлены значительные различия по числу раскрывшихся цветков в сутки и интенсивности начала цветения. Продолжительность цветения одного цветка у изучаемых линий практически одинакова, без опыления цветки начинают увядать через 2-3 суток и на 4-5 сутки начинается опадание лепестков. При перекрестном опылении оплодотворение происходит быстрее, и лепестки опыленных цветков инбредных линий увядают в первый день.

Изучение жизнеспособности пыльцы в условиях теплицы проводилось при перекрестном опылении 1-суточных цветков у растений самонесовместимых инбредных линий пыльцой с цветков разного возраста. Высокая завязываемость семян наблюдается при опылении пыльцой с цветков в возрасте 1-3 суток. В среднем в стручке завязывается 17, 3 семян. В дальнейшем с возрастом пыльцы, происходит значительное снижение завязываемости семян, и на 6-е сутки завязываются только единичные семена. Существенное снижение оплодотворяющей способности пыльцы в 5-6 суточных цветках объясняется значительным ухудшением качества пыльцы. Анализ фертильности пыльцы показал, что процент жизнеспособности ее с возрастом резко падает.

Для того, чтобы установить начало оплодотворения после опыления, проводили подсчет завязавшихся семян через определенные промежутки времени после удаления рыльца пестика. Единичное завязывание семян наблюдается уже через 8 часов после нанесения пыльцы на рыльце пестика. Начало массового оплодотворения отмечается в среднем через 12 часов.

Полученные результаты были подтверждены данными люминесцентного анализа роста пыльцевых трубок. При перекрестном опылении рост пыльцевых трубок отмечается уже через 2 часа после нанесения пыльцы на рыльце. Через 18-20 часов после опыления большое число пыльцевых трубок можно наблюдать в тканях столбика и завязи.

При самоопылении прорастание пыльцевых трубок наступает значительно позже, прорастают только отдельные пыльцевые зерна. Большинство появившихся трубок имели изогнутую, скрученную форму со вздутиями на конце. В ткани столбика проникали только единичные трубки.

Влияние возраста опыляемого цветка и бутона на завязываемость семян у самонесовместимых линий капусты белокочанной

Анализ полученных результатов показывает, что самонесовместимость сильнее всего проявляется в первые двое суток цветения. С возрастом цветка она ослабевает. Уже на третьи сутки цветения у инбредных линий завязывалось в 2, 0 раза больше семян, чем у цветков первых и вторых суток цветения. Высокая степень проявления самонесовместимости при опылении 1-2 суточных цветков объясняется тем, что белки, препятствующие прорастанию своей пыльцы, наиболее активны в первый день раскрытия цветка. С возрастом цветка активность их ослабевает.

При перекрестном опылении цветков в возрасте 1-2 суток существенных изменений в завязываемости семян не отмечено и только на третьи сутки наблюдается постепенное снижение. Различная степень снижения завязываемости семян у разных инбредных линий при перекрестном опылении объясняется генетическими особенностями. Так у линии С1-18, Нп21-12 пестики достаточно жизнеспособны в течение 3-4 суток, лепестки не увядают, цветок остается свежим, а у линий А 52-29, Дв 21-33 и Зм 30-22 лепестки увядают уже на третьи сутки после начала цветения.

При массовом производстве гибридных семян капусты белокочанной размножение самонесовместимых гомозиготных по S-аллелям инбредных линий осуществляется главным образом гейтеногамным опылением бутонов. Практическую ценность представляют те растения, у которых не только хорошо выражена самонесовместимость, но и достаточно высоко проявляется способность к образованию семян при гейтеногамном опылении бутонов. Поэтому изучение влияния факторов внешней среды на завязываемость семян при гейтеногамном опылении бутонов имеет важное практическое значение.

Анализ завязываемости семян при опылении пыльцой своего растения рылец бутонов разного возраста показал, что при опылении бутонов за сутки до распускания завязывается небольшое число семян - 4, 2-5, 3 шт./стручок в среднем. Максимальное число семян в стручке завязывается при опылении бутонов за 2 и 3 суток до распускания (в среднем 12, 2-14, 2 шт./стручок). Высокая семяобразовательная способность при самоопылении бутонов за 2-3 суток до распускания объясняется тем, что в этом возрасте отсутствуют белки, контролирующие самонесовместимость. Но уже за 1 сутки до распускания бутонов они начинают образовываться и препятствуют прорастанию пыльцы на рыльце пестика, что и приводит к низкой завязываемости семян.

При опылении бутонов за 4 суток до распускания завязывается в среднем в 1, 5-2, 0 раза меньше семян по сравнению с периодом максимального завязывания. Завязываемость семян при опылении бутонов за 5 суток до распускания снижается соответственно в 3, 3 и 4, 5 раза по сравнению с опылением бутонов за 2 суток до распускания. Существенное уменьшение завязываемости семян при опылении бутонов этого возраста объясняется высокой степенью повреждения хрупких тканей очень мелких пестиков при раскрытии.

Наблюдается различие между инбредными линиями по их способности завязывать семена при гейтеногамном опылении. Линия А52-29 при опылении бутонов за 2 суток до их распускания образовывала 15, 5 семян в стручке, линия Нп21-12 - только 11, 6.

Средние величины влияния возраста цветков и бутонов на проявление самонесовместимости и завязываемость семян при опылении бутонов и перекрестном опылении цветков могут быть представлены не числом дней, а порядковым номером от границы между цветками и бутонами. Самонесовместимость в значительной степени проявляется у первых 4-5 цветков. В наибольшей степени самонесовместимость снижается у 6-10 цветков.

Результаты гейтеногамного опыления бутонов показывают, что у первых двух бутонов, считая от зоны цветения, завязывается небольшое количество семян, что объясняется действием гена самонесовместимости. У следующих, более молодых бутонов, завязываемость семян в значительной степени возрастает и достигает максимума у 4-8 бутона (до 15-16 семян в стручке), далее наблюдается снижение завязываемости семян. Таким образом, при размножении самонесовместимых линий кочанной капусты гейтеногамным опылением бутонов наибольший интерес представляет зона с 3 по 14 бутон, в которой в среднем завязывается более 10 семян в стручке.

Роль факторов внешней среды на проявление самонесовместимости у инбредных линий капусты белокочанной

При проведении генетического анализа самонесовместимых линий селекционер встречается с рядом трудностей, которые обусловлены модификационной изменчивостью аллелей гена самонесовместимости. Микроклимат в теплице в течение дня изменяется. Температура воздуха достигает своих максимальных значений в полдень, относительная влажность воздуха - в вечерние и утренние часы, что следует принимать во внимание при планировании работ.

Анализ результатов самоопыления цветков, проведенного в разное время дня, показывает определенную зависимость степени проявления самонесовместимости от времени проведения скрещивания в тепличных условиях. При опылении в 12-13 часов, наблюдается повышение активности гена самонесовместимости при опылении цветков. Снижение завязываемости семян при самоопылении цветков в 12-13 часов можно объяснить условиями микроклимата в теплице во время прорастания пыльцевых зерен. При самоопылении цветков в 12-13 часов прорастание пыльцы и рост пыльцевых трубок происходит при максимальной дневной температуре воздуха (25-28оС), освещенности (20-22 тыс. люкс) и минимальной относительной влажности воздуха (65-70%). При самоопылении в 18-19 часов, прорастание пыльцы и рост пыльцевых трубок происходит при относительно невысокой температуре воздуха, низкой освещенности, но при высокой относительной влажности воздуха. Очевидно, что различное сочетание факторов внешней среды, в разной степени влияющих на проявление гена несовместимости вызывает наблюдаемые изменения самонесовместимости (табл.1).

Таблица 1. Завязываемость семян у инбредных линий капусты белокочанной в зависимости от времени опыления, шт.семян/стручок (1976-1978 годы)

Вариант опыления

Инбредная линия

Время опыления, час

НСР05

7-8

12-13

18-19

Самоопыление цветков

А 52-29

3, 2

2, 9

3, 4

0, 6

Зм 30-22

1, 3

0, 8

1, 7

0, 6

С 1-45

2, 6

1, 0

2, 4

0, 9

Нп 21-12

3, 7

2, 1

5, 7

0, 9

Самоопыление бутонов

А 52-29

8, 4

6, 9

10, 7

1, 1

Зм 30-22

13, 7

13, 3

14, 8

0, 9

С 1-45

10, 5

9, 9

13, 1

0, 8

Нп 21-12

10, 3

8, 7

13, 4

1, 3

Для изоляции семенников от случайного переопыления применяют изоляторы из различных материалов: бумаги, марли, синтетических прозрачных пленок. Все перечисленные материалы обладают различными физическими и оптическими свойствами и определяют специфические условия микроклимата, в разной степени влияющие на проявление гена самонесовместимости, что сказывается на точности оценки степени проявления самонесовместимости. Установлено, что меньше всего семян завязывается под марлевыми изоляторами и больше всего под изоляторами из поливинилхлоридной пленки. Под этими изоляторами у инбредных линий завязывается в 1, 6-3, 7 раза больше, чем под марлевыми (табл. 2).

Таблица 2. Завязываемость семян у инбредных линий капусты белокочанной в зависимости от типа изолятора, шт.семян/стручок (1976-1978 годы)

Вариант опыления

Инбредная

линия

Материал

НСР05

бумага

марля

марля + ПВХ

ПВХ

Самоопыление цветков

А 52-29

1, 7

1, 2

1, 5

1, 9

0, 3

Зм 30-22

1, 6

0, 3

0, 6

1, 7

0, 4

С 1-45

1, 1

0, 6

0, 4

1, 8

0, 5

Нп 21-12

1, 5

0, 7

1, 2

2, 6

0, 5

Гейтеногамное опыление бутонов

А 52-29

11, 3

14, 7

17, 0

9, 3

1, 3

Зм 30-22

16, 2

19, 2

16, 1

15, 7

1, 0

С 1-45

13, 1

16, 7

18, 8

12, 6

1, 7

Нп 21-12

11, 8

15, 8

14, 8

8, 4

1, 6

Инбредные линии отличаются по степени проявления самонесовместимости. Реакция их на условия внешней среды также не одинакова. Под разными изоляторами складываются неодинаковые микроклиматические условия, что и обуславливает различия в степени проявления самонесовместимости у инбредных линий. Наиболее высокой завязываемостью семян обладает линия А 52-29, Нп 21-12. Меньше всего завязывается семян у Зм 30-22 и С 1-45. У инбредной линии А 52-29 под бумажным изолятором завязывается в 3, 4 и 1, 5 раза больше семян, чем, соответственно у Зм 30-22 и С 1-45. Завязываемость семян у линии Нп 21-12 была в 3, и 1, 4 раза выше, чем, соответственно у Зм 30-22 и С 1-45. Такая же зависимость между инбредными линиями прослеживается и под другими изоляторами. Основной причиной ослабления реакции самонесовместимости при самоопылении цветков является сравнительно высокая относительная влажность воздуха. Под изолятором из ПВХ относительная влажность воздуха была на 20% выше по сравнению с марлевым.

При самоопылении бутонов инбредных линий влажность воздуха под изолятором не оказывает первостепенного влияния на завязываемость семян. Отмечено, что завязываемость семян значительно выше под марлевым и комбинированным изоляторами. Меньше всего семян завязывается под изолятором из поливинилхлоридной пленки. Уменьшение завязываемости семян под этим изолятором у А 52-29, Зм 30-24 и Нп 21-12 в 1, 6; 1, 3 и 1, 9 раза меньше чем под марлевым и в 1, 8; 1, 5 и 1, 7 раза по сравнению с комбинированным изолятором соответственно. Инбредная линия С 1-45 в меньшей степени, чем остальные реагировала на материал изоляторов.

По нашим наблюдениям, освещенность практически не оказывает влияния на степень проявления самонесовместимости у инбредных линий капусты белокочанной, что подтверждается высокой завязываемостью семян при самоопылении цветков и бутонов в вечернее время и под различными по светопроницаемости изоляторами.

Следует отметить достоинства комбинированного изолятора, в котором создаются оптимальные условия для проявления степени самонесовместимости и обеспечивается хорошая завязываемость семян при опылении бутонов. Эти изоляторы весьма удобны в работе, так как вследствие высокой прозрачности поливинилхлоридной пленки можно наблюдать за результатами скрещивания, не снимая их.

Результаты исследований по изучению влияния температуры на степень проявления самонесовместимости показывают, что наиболее сильно самонесовместимость проявляется при температуре 18-20 оС. При режимах 10-13 оС и 30-32 оС наблюдается ослабление реакции самонесовместимости в 2, 2 и 2, 9 раза соответственно.

Инбредные линии по-разному реагируют на температурный фактор. Оптимальные условия для проявления самонесовместимости инбредных линий капусты белокочанной 18-20 оС. Варьирование этого признака в зависимости от генотипических особенностей инбредной линии от 0, 1 у Зм 30-22, до 0, 9 у А 52-29. При температурных режимах 10-13 оС и 30-32 оС наблюдается ослабление реакции самонесовместимости в среднем по инбредным линиям в 6-7 раз по сравнению с оптимальным температурным режимом.

При гейтеногамном опылении бутонов инбредных линий капусты белокочанной наибольшее количество семян завязывается при температуре 18-20 оС. Отклонение температуры от оптимальных параметров в ту или иную сторону снижает завязываемость семян в 1, 7 раза при понижении до 10-13 оС и в 1, 3 раза при повышении до 30-32 оС. Температура 18-20 оС наиболее благоприятна для прорастания пыльцы и роста пыльцевых трубок, а также для процесса оплодотворения.

Ослабление реакции самонесовместимости у инбредных линий капусты белокочанной при высоких температурах вызвано частичным разрушением специфических белков, определяющих реакцию несовместимости. В свою очередь, низкая температура тормозит процессы жизнедеятельности растений, в том числе и активность специфических белков. В результате этого у инбредных линий частично преодолевается барьер самонесовместимости.

Влияние инбридинга на проявление самонесовместимости у инбредных линий капусты белокочанной

Инбридинг применяют при выделении из сортов форм с ценными хозяйственными признаками и очистке сорта от нежелательных признаков. Особенно широко инбридинг применяется при выведении гомозиготных линий, используемых в производстве гибридных семян. В наших исследованиях изучалось влияние длительного инбридинга на самонесовместимость, а также признаки, имеющие значение в селекционной работе. В период выращивания семенников 1 - 5 поколения инбридинга сорта Слава грибовская 231 проводили биометрические наблюдения за их ростом и развитием.

С увеличением числа поколений инбридинга наблюдается депрессия в росте и развитии семенных растений. В значительной степени депрессия начинает проявляться со 2 - 3 поколений инбридинга. Что касается числа листьев на растении, то этот признак усиливается с увеличением числа поколений инбридинга.

Анализ влияния инбридинга в течение ряда поколений показывает, что он приводит к ослаблению реакции самонесовместимости. В проведенных исследованиях завязываемость семян при самоопылении цветков в 3 поколении инбридинга увеличивается в среднем в 1, 6 раза по сравнению с первым поколением (табл. 3). В результате исследований выявлена тенденция к ослаблению реакции самонесовместимости инбредных линий капусты белокочанной с увеличением числа поколений инбридинга. Вместе с тем, результаты, полученные при перекрестном опылении, указывают на вызываемое инбредной депрессией общее снижение завязываемости семян в каждом последующем поколении инбридинга. Так, в среднем у растений второго поколения инбридинга завязываемость семян ниже на 2, 1%, третьего на 21, 5, четвертого на 26, 1 и пятого на 37, 3%, чем у первого поколения.

При гейтеногамном опылении бутонов, так же как и при перекрестном опылении цветков, наблюдается уменьшение завязываемости семян с увеличением числа поколений инбридинга (табл. 4).

Таблица 3. Завязываемость семян у линий капусты белокочанной разных поколений инбридинга при само- и перекрестном опылении (среднее число семян в стручке, шт.)

Поко-ления инбри-динга

Самоопыление

по годам

Перекрестное опыление

о годам

1974

1975

1976

сред-нее

1974

1975

1976

сред-нее

Слава 231

-

-

-

-

27, 4

27, 0

28, 0

27, 5

I1

1, 0

1, 6

2, 1

1, 6

24, 0

27, 5

20, 7

24, 1

I2

1, 2

1, 3

2, 7

1, 7

23, 5

23, 0

24, 2

23, 6

I3

0, 9

2, 8

3, 1

2, 6

18, 8

20, 3

17, 5

18, 9

I4

1, 4

2, 6

2, 4

2, 1

17, 7

18, 1

17, 5

17, 8

I5

1, 8

3, 0

2, 9

2, 6

15, 2

15, 3

15, 0

15, 2

НСР05

0, 37

0, 49

0, 30

-

2, 68

2, 73

2, 65

Таблица 4. Завязываемость семян у разных поколений инбредных линий капусты белокочанной при гейтеногамном опылении бутонов (число семян в стручке, шт.)

Поколения инбридинга

Годы наблюдений

Среднее за три года

1974

1975

1976

Слава грибовская 231

14, 8

17, 2

14, 0

15, 3

I1

14, 5

16, 8

14, 2

15, 2

I2

12, 8

14, 6

11, 6

13, 0

I3

13, 0

13, 9

11, 0

12, 6

I4

10, 7

13, 1

11, 0

11, 6

I5

10, 8

12, 8

10, 2

11, 3

НСР05

1, 20

2, 31

2, 20

-

Значительное уменьшение завязываемости семян начинает происходить со второго поколения инбридинга. Если в первом поколении инбридинга количество семян практически на одном уровне с сортом, то уже во втором, третьем, четвертом и пятом поколениях снижается соответственно на 15, 0; 17, 6; 24, 2 и 26, 1%. Основная причина уменьшения завязываемости семян связана с депрессией инбредных растений.

В числе многих факторов, влияющих на завязываемость семян, может иметь место и снижение фертильности пыльцы у инбредных линий с возрастом поколений инбридинга. Результаты полученных нами данных говорят о том, что с увеличением поколений инбридинга фертильность пыльцы снижается незначительно (табл. 5). Достоверное снижение фертильности пыльцы по сравнению с сортом Слава грибовская 231 наблюдается в первом и втором поколениях инбридинга. В дальнейшем с увеличением числа поколений инбридинга фертильность пыльцы изменяется несущественно.

Таблица 5. Фертильность пыльцы у инбредных линий капусты белокочанной в зависимости от поколения инбридинга, %

Год

Слава грибовская 231

Поколения инбридинга

I1

I2

I3

I4

I5

1974

НСР05 1, 2 %

93, 7

89, 2

89, 7

89, 9

89, 5

89, 8

1975

НСР05 2, 3 %

97, 1

91, 8

85, 4

87, 3

86, 9

85, 6

Среднее

95, 4

90, 5

87, 6

88, 6

88, 2

87, 7

Результаты исследования влияния инбридинга на посевные качества семян, а также морфологические, биохимические и хозяйственные признаки растений капусты белокочанной показали, что инбредная депрессия проявляется на всех анализируемых этапах развития растений, но не по всем признакам. Масса 1000 штук семян во всех поколениях инбридинга была практически одинаковой. Энергия прорастания и всхожесть семян снижались с каждым поколением инбридинга. Если семена первого поколения инбридинга имели энергию прорастания и всхожесть 96, 9 и 98, 5%, то в пятом поколении - 92, 8 и 94, 8% соответственно.

Способы преодоления самонесовместимости у инбредных линий капусты белокочанной

Спорофитная система несовместимости наиболее успешно используется у капустных растений для получения 100% гибридных семян. В то же время самонесовместимость инбредных линий капусты белокочанной является серьезным препятствием в получении семян этих линий посредством автогамного опыления цветков. Для получения семян инбредных самонесовместимых линий капусты белокочанной используют главным образом гейтеногамное опыление бутонов.

Гейтеногамное опыление бутонов, как способ размножения инбредных линий капусты белокочанной. Наиболее распространенным и единственно надежным способом размножения самонесовместимых инбредных линий капусты белокочанной является гейтеногамное опыление бутонов. Эта трудоемкая процедура составляет значительную часть расходов при производстве гибридных семян. Минимизировать затраты ручного труда и повысить его эффективность важная задача семеноводства самонесовместимых инбредных линий капусты.

В условиях зимней теплицы отмечается относительно невысокая завязываемость семян у первых двух бутонов от зоны цветения (табл. 6). Начиная с 3-4 бутона от зоны цветения, завязываемость семян резко повышается. Оптимальная зона для гейтеногамного опыления от 3 до 9 бутона от зоны цветения. Инбредные линии капусты белокочанной значительно отличаются по своей способности завязывать семена при гейтеногамном опылении. Так, наиболее высокая завязываемость семян отмечена у линии С1б. Среднее число завязавшихся семян на стручок - 16, 1. Самая низкая способность завязывания семян при гейтеногамном опылении у линии Дт 46а - 8, 7 семян на стручок. Оптимальная зона для гейтеногамного опыления инбредных линий капусты белокочанной в пленочной теплице с 4 по 9 бутон включительно.

В условиях пленочной теплицы высокую семяобразовательную способность при гейтеногамном опылении показали также и инбредные линии раннеспелой белокочанной капусты.

Таблица 6. Завязываемость семян при гейтеногамном опылении инбредных линий капусты белокочанной в зимней теплице (число семян в стручке, шт.) 1981- 1983 годы.

Номер бутона от зоны цветения

Инбредные линии

Среднее

Дт 46 а

Дт 46 б

С 1 а

С 1 б

Дв 25

1

2, 1

3, 8

1, 0

3, 0

4, 3

2, 8

2

6, 6

4, 6

8, 5

13, 3

10, 6

8, 7

3

5, 6

8, 2

10, 6

19, 3

14, 9

11, 7

4

11, 3

12, 6

14, 2

21, 0

14, 5

14, 7

5

11, 0

18, 1

16, 1

20, 3

16, 6

16, 4

6

11, 3

17, 2

16, 8

19, 3

14, 5

15, 8

7

14, 0

14, 1

15, 6

18, 3

13, 6

15, 1

8

12, 1

10, 6

12, 8

18, 3

13, 1

13, 4

9

9, 4

8, 8

10, 5

17, 6

9, 2

11, 1

10

3, 6

2, 9

5, 5

10, 4

7, 5

6, 0

Среднее

8, 7

10, 1

11, 2

16, 1

11, 9

-

НСР05

2, 5

2, 2

3, 1

2, 8

2, 1

-

С целью получения максимального количества семян от инбредных самонесовместимых линий капусты белокочанной гейтеногамное опыление бутонов приходится проводить в разных зонах семенного растения по мере его развития. Поэтому важное значение при массовом размножении самонесовместимых инбредных линий имеет определение таких зон семенного растения, где завязываемость семян наиболее высокая. Изучение влияния местоположения бутона на соцветии показало, что наиболее высокая завязываемость семян при гейтеногамном опылении бутонов отмечена в средней зоне соцветия - 14, 0 семян на стручок (табл.7). В нижней зоне соцветия в среднем семян завязывается меньше на 6, 4%. Минимальное число семян завязывается в верхней зоне соцветия. Инбредные линии капусты белокочанной разных сроков созревания различаются по степени завязываемости семян при гейтеногамном опылении бутонов. Наименьшее количество семян дают инбредные линии сортов ранних сроков созревания. Так, Дт 46 а и Дт 46 б в средней зоне соцветия завязывают в среднем по 8, 3 семян/стручок. В то время как линии среднеспелых сортов - до 19, 7 семян/стручок, позднеспелых - 15, 5 семян/стручок.

В результате исследований установлено, что наиболее благоприятные условия для семяобразования при гейтеногамном опылении бутонов самонесовместимых инбредных линий капусты белокочанной разных сроков созревания создаются в нижней и средней зонах соцветия.

По всем изучаемым линиям наибольшая завязываемость семян при гейтеногамном опылении бутонов отмечена на побегах первого порядка ветвления в среднем ярусе семенного растения. Завязываемость семян при гейтеногамном опылении бутонов на центральном побеге и верхнем ярусе семенного растения незначительно отличается от завязываемости семян в среднем ярусе растения, а у некоторых линий отклонения по этому показателю были в пределах ошибки опыта. Следует отметить достаточно сильное влияние генотипа растения на завязываемость семян при гейтеногамном опылении бутонов. Наилучшие результаты при размножении самонесовместимых инбредных линий капусты белокочанной, полученных от сортов разных сроков созревания, гейтеногамным опылением бутонов могут быть получены при опылении бутонов, расположенных в верхнем и среднем ярусе семенного растения на побегах первого порядка ветвления и на центральном побеге.

Использование хлорида натрия для размножения самонесовместимых инбредных линий капусты белокочанной. Размножение родительских инбредных самонесовместимых линий капусты белокочанной представляет собой одно из основных препятствий эффективного внедрения двухлинейных гибридов в производство. Одним из эффективных способов ингибирования фенотипического проявления гена самонесовместимости является обработка рыльцев пестика открытых цветков раствором хлорида натрия. Воздействие хлорида натрия на рыльце пестика снижает образование каллозы и тем самым увеличивает прорастание пыльцы при самоопылении цветков. В связи с этим нами были проведены исследования по изучению влияния различных концентраций хлорида натрия и экспозиции на проявление самонесовместимости у инбредных линий, различающихся по активности аллелей гена самонесовместимости (табл.7).

В результате исследований установлено, что обработка цветков инбредных линий капусты белокочанной раствором хлорида натрия за 20-30 минут до опыления существенно снижает степень проявления самонесовместимости. Максимальная завязываемость семян отмечена при использовании хлорида натрия в концентрации 3, 0-3, 5%. Выявлены значительные генотипические различия в реакции линий на обработку раствором хлорида натрия. При этом наиболее сильный эффект отмечен у линий со слабой степенью проявления самонесовместимости. Более высокая эффективность воздействия хлорида натрия на проявление самонесовместимости выявлена у растений с низким уровнем самонесовместимости, что необходимо учитывать при размножении линий. Использование этого способа размножения может привести к увеличению доли растений со слабо выраженной самонесовместимостью, так как они всегда будут давать больше семян, чем строго самонесовместимые.

Поэтому предлагаем проводить размножение самонесовместимых инбредных линий в два этапа. Первый этап - поддержание линий. На этом этапе маточные растения выращивают до фазы технической спелости кочана, строго отбирают по хозяйственным и морфологически признакам. В начале цветения проводят гибридологический анализ на гомозиготность по аллелям гена самонесовместимости. Каждое растение автогамным опылением цветков проверяют на степень самонесовместимости и размножают гейтеногамным опылением бутонов. При условии гомозиготности линии, потомство растений с более строгой самонесовместимостью используют для второго этапа размножения линий в количестве, необходимом для промышленного семеноводства. На этом этапе индукция перехода к генеративной фазе развития маточных растений осуществляется на более ранних стадиях онтогенеза (фаза начала формирования кочана). Это позволяет снизить инбредную депрессию семенных растений.

Таблица 7. Влияние концентрации хлорида натрия и времени от обработки до опыления на завязываемость семян у самонесовместимых линий капусты белокочанной (шт./стручок, среднее по 4 линиям), 1999-2000 годы.

Концентрация хлорида натрия, %

Экспозиция (время до опыления), мин.

Среднее

10

20

30

0

0, 6

0, 6

0, 6

0, 6

2, 0

2, 5

6, 4

6, 5

5, 1

2, 5

2, 8

6, 4

5, 8

5, 0

3, 0

4, 2

11, 0

8, 9

8, 0

3, 5

6, 1

9, 3

9, 8

8, 4

4, 0

5, 3

5, 9

8, 3

6, 5

4, 5

4, 4

6, 7

6, 4

5, 8

Среднее

3, 7

6, 6

6, 6

5, 6

Размножение линий на этом этапе можно осуществлять преодолением барьера самонесовместимости цветков хлоридом натрия и опылением пчелами. Для этого сосуды с семенниками линий в фазу начала цветения высаживают в камеру или изоляционный домик, сшитый из капроновой сетки, при больших объемах - в теплицу, предварительно выполнив все необходимые работы по их герметизации. Затем, в зависимости от площади, устанавливают улей или пакет с пчелами. Утром отмечают начало вылета пчел. Обычно в начале апреля в Московской области в ясную погоду пчелы начинают сбор пыльцы в зимних теплицах в 8 часов утра. Ежедневно за полчаса до вылета проводят опрыскивание цветков 3, 0-3, 5% раствором хлорида натрия таким образом, чтобы раствор попадал на рыльце пестиков.

Технология получения маточных растений инбредных линий капусты белокочанной

Особенности формирования семенного куста, количество и качество семян у капусты белокочанной наряду с другими факторами в значительной степени зависят от возраста маточного растения в период перехода к генеративной фазе развития при пониженных температурах.

Самонесовместимые инбредные линии и промежуточные гибриды капусты белокочанной, используемые при производстве четырехлинейных гибридных семян, вследствие длительного инбридинга, отличаются пониженной жизнеспособностью и низкой семенной продуктивностью, вследствие чего сроки посева при выращивании маточников могут значительно отличаться от принятых в семеноводстве сроков посева сортов.

Влияние срока посева на рост и развитие маточников самонесовместимых инбредных линий позднеспелых сортов

Разработка технологий семеноводства F1 гибридов капусты белокочанной предусматривает оптимальные сроки посева маточников и температуры их хранения. Изучение влияния возраста маточников и температуры хранения на начало дифференциации конуса нарастания, а также рост, развитие и семенную продуктивность семенников имеет большое научное и практическое значение.

Значительное влияние на рост и развитие маточников оказывают генетические особенности инбредных линий и сроки посева (табл.8).

Маточники апрельских сроков посева имеют крупные размеры, толстую наружную кочерыгу и отличаются высокой плотностью кочана. Растения позднего срока посева формируют маточники - недогоны, которые имеют тонкую наружную кочерыгу и кочан в фазе начала его формирования. Маточники посева 5 мая по объемным размерам незначительно отличаются от апрельских, но их кочаны не достигают технической спелости, менее плотные (в пределах 2-4 баллов) и имеют много пигментированных кроющих кочан листьев. Отмечены большие различия в развитии маточных растений, обусловленные генетическими особенностями инбредных линий.

Наиболее крупные маточники в сортотипе Амагер формируют линии изогенной пары А 61, а в сортотипе Лангендейкская зимняя линии изогенной пары Зм 57, которые выведены из отечественных сортов Амагер 611 и Зимовка 1474. Медленными темпами роста и сравнительно небольшим размером кочана характеризуются линии изогенной пары Т6, хотя и относятся к сортотипу Лангендейкская зимняя, что связано с сильным проявлением инбредной депрессии.

Таблица 8. Влияние срока посева на массу маточников у инбредных линий капусты белокочанной поздних сроков созревания, кг (1985-1987 годы)

...

Инбредная линия

Сроки посева

НСР05

5 апреля

20 апреля

5 мая

20 мая

Сортотип Амагер

А 61 л 3-52

3, 84

2, 27

2, 25

1, 63

0, 57

А 61 л 3-76

4, 18

2, 91

2, 29

1, 52

0, 68

Ха 13 к 3-1

3, 17

2, 66

1, 43

1, 06

0, 72

Ха 13 к 3-2

2, 79

2, 06

1, 30

1, 09

0, 37

Среднее

3, 50

2, 59

1, 82

1, 33

-

Сортотип Лангендейкская зимняя

Зм 57 к-11

3, 56

3, 18

2, 99

1, 75

0, 96

Зм 57 к-81

3, 87

3, 83

3, 31

2, 07

0, 87

Т 6 к 2-121

1, 82

1, 74

1, 38

0, 91

0, 31

Т 6 к 2-911

2, 15

2, 14

1, 87

0, 89

0, 41

Т 7 к 2-11

3, 10

2, 96

2, 19

0, 94

0, 75

Т 7 к 2-13

3, 14

2, 62

2, 49

0, 89

0, 92

Вб 4 к 1-131

3, 11

2, 43

2, 03

0, 99

0, 78

Вб 4 к 1-223

3, 20

2, 27

2, 12

0, 73

0, 81

Лд 6-511

3, 10

2, 30

1, 67

0, 88

0, 85

Лд 6-542

3, 61

2, 77

1, 75

1, 38

0, 45

Би 8-11

2, 69

2, 68

1, 99

1, 54

0, 54

Хд 3-321

3, 03

3, 00

2, 00

1, 55

0, 35

Хд 3-331

2, 04

1, 86

1, 70

1, 06

0, 43

Би 8-47

2, 26

1, 96


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.