Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

06.01.05 - селекция и семеноводство

СОЗДАНИЕ НОВОГО ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ РАЗЛИЧНЫХ ПОДВИДОВ КУКУРУЗЫ И ЕГО ОЦЕНКА В АГРОКЛИМАТИЧЕСКИХ ЗОНАХ РОССИИ

Супрунов Анатолий Иванович

Краснодар - 2009

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

селекция гибрид кукуруза пищевой

Актуальность темы

Кукуруза - это одна из важнейших зерновых культур в мире. Доля кукурузы в мировом зерновом балансе составляет более 30 %, а объем ее ежегодного валового производства в последние годы равен 660 - 686 млн. тонн. За последние 60 лет площади посева кукурузы увеличилась с 87 до 146 млн. га, валовое производство зерна возросло на 622%, а урожайность повысилась с 12, 7 до 46, 9 центнеров с 1 га (Д. Шпаар, 2006).

Расширение посевов кукурузы и повышение ее урожайности является результатом селекционного прогресса, благодаря которому возросла продуктивность гибридов и существенным образом повысилась их приспособленность к недостатку тепла.

В принятой концепции - прогноз развития животноводства России до 2010 года минимальная потребность в зерне кукурузы для использования на корм составит около 3 млн. тонн, а с учетом развития - 7 млн. тонн (В.С. Сотченко, 2005).

Современные успехи селекционеров России позволили создать районировать гибриды кукурузы, дающие высокие урожаи зерна в широтах до 54 параллели.

В последние годы повышается спрос к продуктам из пищевой кукурузы, в виду более благоприятного сочетания углеводов, определяющие высокие вкусовые качества зерна.

Для повышения эффективности работ по созданию гибридов и популяций кормовой и пищевой кукурузы различных групп спелости для агроклиматических и ландшафтных зон Российской Федерации максимально адаптированных к условиям их возделывания, необходимо совершенствовать методы ведения селекционного процесса, привлечение, создание и изучение нового исходного материала.

Цель и задачи исследований

Основной целью исследований являлась разработка и реализация селекционных задач по расширению генофонда привлекаемого в селекцию исходного материала, дальнейшее совершенствование методов его создания. Селекция линий, гибридов и популяций кукурузы зерно-силосного назначения.

В задачи исследований входило:

1. Создание и оценка нового исходного материала для селекции гибридов кукурузы различных групп спелости зерно-силосного и пищевого использования.

2. Выведение новых самоопыленных линий кукурузы, оценку их по комбинационной способности и по ценным количественным признакам.

3. Выявление корреляционных связей между признаками с целью иллюстрации особенностей наследования ценных факторов, детерминирующих количественные характеристики растений кукурузы.

4. Выделение новых самоопыленных линий и гибридов кукурузы с высокой экологической стабильностью и технологическими качествами зерна.

5. Определение селекционной ценности гибридов кукурузы по результатам экологического испытания.

6. Изучение реакции на ЦМС у линий кукурузы, создание стерильных аналогов, аналогов восстановителей фертильности пыльцы и закрепителей стерильности по перспективным самоопыленным потомствам пищевой кукурузы.

7. Показать биохимические, технологические, кулинарные и пищевые характеристики качества самоопыленных линий и гибридов кукурузы различных направлений использования.

Научная новизна и практическая ценность работы

- Впервые в селекционной практике проведено двадцать циклов рекуррентного отбора на ранее цветение у позднеспелых популяций кукурузы.

- Определенна эффективность рекуррентного отбора на ранее цветение как метода позволяющего создать новый ультрараннеспелый исходный материал для селекции.

- На различных этапах отбора выделены популяции кукурузы с высокой комбинационной способностью по ценным признакам.

- Изучено влияние внешних условий среды на продуктивность популяций и гибридов кукурузы, с участием линий полученных на их основе.

- Созданы новые зубовидные и кремнистые линии кукурузы из популяции различных циклов отбора, удачно сочетающие в себе раннеспелость, продуктивность и комбинационную способность.

- Разработана и внедрена в практику схема создания ультрараннеспелых гибридов кукурузы и показана возможность получение генотипов пригодных для возделывания в районах с ограниченной теплообеспеченностью.

- Подтверждена экспериментальными данными возможность создания нового исходного материала для селекции гибридов кукурузы, в генотип которых введены факторы обуславливающие раннеспелость и позднеспелость, наследующих скороспелость от раннеспелого продуктивность и устойчивость к неблагоприятным условиям среды от позднеспелого родителя.

- Предложена схема создания линий кукурузы второго цикла отбора на специально создаваемых гибридах.

- При создании исходного материала для селекции гибридов пищевого использования, показана возможность выведения линий кукурузы с заданными параметрами.

- Создан новый исходный материал для селекции гибридов сахарной кукурузы сочетающий в одном генотипе две рецессивные мутации sugari 1 (su1) и shrаnken 2 (sh2) с целью улучшения углеводного состава зерна с приданием ему других новых ценных свойств.

- На примере полученных линий и гибридов лопающейся кукурузы, в условиях Центральной зоны Краснодарского края, изучена сопряженность признаков взрываемости зерна с элементами структуры урожая, условия его хранения в послеуборочный период.

- На основе находящихся в селекционной проработке линий и гибридов предложена шкала оценки технологических качеств зерна лопающейся кукурузы.

- Созданы стерильные аналоги и аналоги восстановители фертильности для производства гибридных семян F 1 районированных и перспективных гибридов кукурузы пищевого использования.

- Новизна наших исследований подтверждена авторскими свидетельствами и патентами на шесть самоопыленных линий и восемь родительских особей, которые являются исходными формами девяти районированных или переданных в Государственное сортоиспытание гибридов и популяций кукурузы.

- С участием автора создано и включено в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в Российской Федерации двадцать два гибрида и популяций кукурузы. Гибриды районированы в одиннадцати регионах включающих в ареал семьдесят два края, области и республики Российской Федерации.

- Проходят, государственное испытание в семи регионах России пять гибридов и одна популяция кукурузы, в создании которых принимал участия автор.

- Разработаны методические указания по производству гибридных семян кукурузы в Российской Федерации.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на заседаниях методической комиссии Краснодарского НИИСХ (1995, 1997, 2000 2008 гг.), на Международной конференции, посвященной 100 лет со дня рождения академика Б.П. Соколова (г. Днепропетровск, 1997 г.), на научно-практической конференции «Зеленая революция П.П. Лукьяненко» (г. Краснодар, 2001 г.), на научно-практической конференции «Достижения, направления развития сельскохозяйственной науки России» (г. Ростов-на-Дону, 2005 г.), на XV Международном симпозиуме «Нетрадиционное растениеводство. Эниология. Экология и здоровье» (г. Симферополь, 2006 г.), на Юбилейной Международной НПК «Состояние и перспективы развития агрономической науки», посвященной 100-летию сельскохозяйственного образования на Дону (п. Персианский, 2007 г.), на II Вавиловской Международной научно-практической конференции «Генетические ресурсы культурных растений в XXI веке: состояние, проблемы, перспективы» (Санкт-Петербург, 2007 г.), на IV Международном конгрессе «Зерно и хлеб России» (г. Санкт-Петербург, 2008 г.).

По материалам диссертации опубликовано 43 научных работ, в т. ч. 7 в рекомендованных ВАК изданиях, получено 34 авторских свидетельств и патентов на гибриды, популяции, линии и родительские формы кукурузы.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, предложений селекционной практике и производству, списка использованной литературы и приложений.

Работа написана на 396 страницах машинописного текста, включает 120 таблиц, 23 рисунка и 62 приложений. Список использованной литературы содержит 283 источников, в том числе 113 иностранных авторов.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Эффективность двадцати циклов рекуррентного отбора на ранее цветение в позднеспелых популяциях кукурузы.

2. Характеристика популяций разных циклов отбора по комбинационной способности.

3. Влияние условий выращивания на урожайность и другие признаки растений тесткроссов популяций поздних циклов отбора.

4. Создание и оценка нового исходного материала кукурузы зерно-силосного назначения с использованием популяций разных циклов отбора на раннее цветение.

5. Выведение и оценка нового исходного материала для селекции раннеспелых и ультрараннеспелых гибридов кукурузы с использованием метода рекуррентного отбора в зубовидных популяциях поздних циклов отбора и раннеспелых кремнистых популяциях.

6. Селекция и оценка нового исходного материала в генотип которых включены раннеспелые и позднеспелые линии кукурузы.

7. Создание и оценка новых линий кукурузы второго цикла отбора для селекции среднеранних и среднеспелых гибридов кукурузы зерно-силосного использования.

8. Выведение и оценка синтетических популяций кукурузы зерно-силосносного и пищевого использования.

9. Создание и оценка нового исходного материала для селекции гибридов пищевого использования.

10 Использование цитоплазматической мужской стерильности (ЦМС) в селекции гибридов пищевого назначения.

Условия, исходный материал и методика исследований

Основная часть исследований выполнена в ГНУ Краснодарский НИИСХ им. П.П. Лукьяненко (КНИИСХ) в 1993 - 2008 годах, расположенном в Центральной зоне Краснодарского края. Испытания популяций и их тесткроссов проводились также на Северо-Кубанской сельскохозяйственной опытной станции (СКСХОС), станица Ленинградская, Северная зона Краснодарского края и в НИИСХ Центрально-Черноземной полосы им. В.В. Докучаева (пос. Каменная степь Таловского района Воронежской области).

Экологическое сортоиспытания гибридов кукурузы по годам исследований проводились в нескольких пунктах различных агроклиматических зон Российской Федерации в рамках программы ЭСИ «Север» и по линии двухсторонних договоренностей о научно-техническом сотрудничестве.

Климатические условия были типичными для зон. Климат центральной и северной зон Краснодарского края формируется в основном, под влиянием атлантических и средиземноморских воздушных масс, что делает его умеренно континентальным.

По многолетним данным среднегодовое количество осадков в КНИИСХ и на СКСХОС составляло 603 и 507 мм, а за период вегетации кукурузы (май - август) 214 и 227 мм соответственно, при неравномерном их распределении.

НИИСХ ЦЧП расположен в зоне переходной от степей к лесостепям. Климат континентальный. Сумма положительных температур за период со средней суточной температурой воздуха выше 10єС составляет 2700єС. Сумма осадков за год 459 мм, а за май - август - 206 мм.

Дефицитом осадков характеризовались 1994, 1996, 2001, 2003 годы. При этом в 1994, 1996 и 2007 годах основной дефицит влаги пришелся на период вегетации кукурузы, а в 2001 и 2007 году осадки в период вегетации распределились крайне неравномерно и сопровождались резким снижением влажности воздуха в период цветения кукурузы.

Проведение экологических сортоиспытаний гибридов кукурузы в различных почвенно-климатических условиях (Центральном, Центрально-Черноземном, Северо-Кавказском, Средневолжском, Уральском и Западно-Сибирском регионах) позволило всесторонне оценить анализируемый материал. Большинство представленных агроклиматических зон обладали колебаниями эффективных температур, иногда недостаточным увлажнением, большим варьированием количества выпавших осадков по годам и крайне неравномерным их распределением в течение года.

Материалом для исследований служили восемь позднеспелых популяций кукурузы, присланных в 1978 году профессором Р. Ламбертом из Иллинойского университета (США): BS 10, BS 3, BS 16, IELS, RDAI, RDYTE, RDAC 4 и RSSSCPR. Популяции кукурузы обладали широкой генетической основной и хорошей комбинационной способностью.

Ежегодно выращивалось около 600 растений каждой популяции. В скрещивание вовлекались 30 наиболее раноцветущих растений. Семена с каждого опыленного растения обмолачивались отдельно и на следующий год высевались посемейно. В работу брали не более трех растений с ряда, чтобы не происходило быстрого сужения генетической основы популяций.

В каждой популяции проводили подсчет числа листьев, измеряли высоту растения и прикрепления початка. Учет полегших растений, влажности зерна проводили на момент уборки урожая. Для оценки комбинационной способности популяций кукурузы 0, 5, 9, 12 и 14 циклов отбора были использованы пять тестеров различных гетерозисных групп.

При создании исходного материала для селекции ультрараннеспелых кремнистых линий кукурузы были использованы пять раннеспелых кремнистых популяций кукурузы, с закрытой генеалогией, созданных в США, Германии, Польше и России.

При создании линий кукурузы второго цикла отбора был использован исходный материал из генетической коллекции Краснодарского НИИСХ.

В селекционный процесс по созданию линий и гибридов сахарной кукурузы, на различных этапах исследований, было привлечено 52 сортообразца из трех стран СНГ, а также США и Японии. Двенадцать сортообразцов имели мутацию эндосперма su1, остальные sh2. Вкусовые качества зерна сахарной кукурузы определяли органолептическим и биохимическим методами.

При создании исходного материала для селекции линий и гибридов лопающейся кукурузы было изучено 100 сортообразцов с различным типом зерна: 69 с желтой перловой и 31 образец белой рисовой лопающейся кукурузы из девяти стран СНГ, США, Аргентины, Польши, Словакии и Китая. Технологические качества зерна линий и гибридов лопающейся кукурузы рассчитывали по отношению объема зерна после переработки (поджаривания) к его объему до переработки (Коэффициент увеличения объема, КУО). В опытах при переводе гибридов пищевого использования на стерильную основу использовался Молдавский (М) и Бразильский (С) типы ЦМС.

Опыты по изучению линий и новых гибридов кукурузы проводили по методикам ВИР (1980), Госкомиссии по сортоиспытанию и охране селекционных достижений (1989) с учетом общепринятой для зоны технологии.

Испытание популяций per se проводили в двукратной, а тесткроссов - в трехкратной повторности. Площадь делянки 4, 9-19, 6 мІ. Делянки были двух и четырехрядковые. Ширина междурядий 0, 7 м, густота стояния 40-60 тыс. растений на 1 га.

Экспериментальные данные обрабатывали различными методами биометрической статистике на ПЭВМ (Б.А. Доспехов, 1985, В.Г. Вольф и др., 1980).

Тесткросный анализ проводился по В.К. Савченко (1973).

Селекционный индекс рассчитан по В.С. Сотченко (1992), как частое от деление урожайности зерна в ц/га на его уборочную влажность (%).

Для определения селекционной ценности сортов использована усовершенствованная Н.А. Орлянский (2004) формула В.В. Хангильдина (1978).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Эффективность рекуррентного отбора на раннее цветение в позднеспелых зубовидных популяциях кукурузы

Важная роль в повышении генетического разнообразия кукурузы принадлежит синтетическим популяциям (М.И. Хаджинов, 1935).

Впервые принципы улучшения популяций методом селекции были предложены Н.К. Hayesu и R.J. Gaber (1919). Наиболее детальное описание основных селекционных приемов при использовании этого метода сделано M.E. Jenkins (1940). Г.Ф. Спрег (1955) разделил методы рекуррентного отбора на несколько групп в зависимости от предположительного типа действия генов.

В данном разделе предполагается рассмотреть эффективность одного из них - простого (фенотипического) рекуррентного отбора, проводимого внутри популяций.

Данный вид отбора наиболее эффективен для признаков с высокой наследуемостью, которые можно точно измерить или оценить визуально.

Основной задачей наших исследований, при проведении рекуррентного отбора на раннее цветение, было создание нового исходного материала для селекции гибридов кукурузы раннеспелой и ультрараннеспелых групп спелости.

За период научных исследований в Краснодарском НИИСХ, в том числе с участием автора, проведено двадцать циклов отбора на раннее цветение в восьми позднеспелых популяциях кукурузы. На различных этапах отбора одной из наших задач было изучение основных признаков популяции при возделывании их в нескольких агроклиматических зонах. Поставленный в 1995 году эксперимент по реакции популяций на различные условия среды выявил существенную зависимость места испытания на длину межфазного периода всходы - цветение початков (Рисунок 1).

Как показали результаты наших исследований высокие температуры воздуха, особенно второй половины лета, способствовали более интенсивному развитию растений в Центральной и Северной зонах Краснодарского края (КНИИСХ и СКОС). Несмотря на то, что на севере края цветение популяций всех циклов отбора было несколько позднее, различая с Краснодаром по данному признаку, были не очень значительными: для нулевого, пятого и девятого цикла 2, 3 - 3, 5 дня, для двенадцатого и четырнадцатого 1, 9 дня.



Рисунок 1 - Продолжительность периода всходы-цветения початков (среднее по 8 популяциям) по пунктам изучения, 1995г.

В условиях Центрально-Черноземного региона (Воронежская область) накопление суммы эффективных температур шло значительно медленнее. В результате, продолжительность периода всходы-цветение початков, в среднем по восьми популяциям и циклам отбора, была значительно выше. В частности, у оригинальных популяций, цветение початков наступало почти на 19 дней позже, чем в Краснодаре. В результате отбора на раннее цветение продолжительность периода всходы-цветение в КНИИСХ и на СКОС сокращалась в среднем по восьми популяциям на 1, 30 - 1, 28 дня за цикл отбора (18 дней за период отбора), а в НИИСХ ЦЧП на 2, 07 дня или 29, 5 дней за четырнадцать циклов отбора. Отбор на раннее цветение оставался эффективным селекционным приемом по сокращению длины вегетационного периода и после 14 циклов, что говорит о сохранении в популяциях достаточного генетического разнообразия (Рисунок 2).



Рисунок 2 - Изменение продолжительности периода всходы-цветение початков у 8 популяций кукурузы по циклам отбора, Краснодар 2000 г.

В 2000 году в условиях центральной зоны Краснодарского края изучено 8 популяций кукурузы Per Se 0, 5, 10, 15 и 20 цикла отбора. Популяции кукурузы по-разному реагировали на отбор на раннее цветение. За первые пять циклов наиболее отзывчивой на отбор была популяция BS 3 (2, 0 суток за цикл). После десяти циклов отбора BS 16 (1, 7 суток), после 15 циклов IELS и BS 3(1, 4 суток), с 15 по 20 цикл BS 10 (1, 0 суток за цикл). Несмотря на то, что после 20 циклов отбора наиболее рано цветущей была популяция IELS, (35 дней от всходов до цветения початков). Максимальное же сокращение вегетационного периода достигнуто в более позднеспелых популяциях кукурузы BS 10 и BS 3 - 24 дня за период отбора (1, 2 суток за цикл). Притом, что в среднем по восьми популяциям эти величины составили соответственно 22, 2 дня или 1, 10 суток за цикл. Наиболее интенсивное снижение длины межфазного периода, в среднем по восьми популяциям, было отмечено в течение первых десяти циклов отбора - 1, 5 суток за цикл. Накопление аллелей, связанных с раннеспелостью, привело к снижению скорости сокращение периода всходы-цветение в последующих циклах отбора почти вдвое.

В результате отбора на раннее цветение изменялся целый ряд признаков, в частности условие среды оказали заметное влияние на величины количественных признаков. В результате отбора высота растений синтетиков кукурузы, в среднем по 8 популяциям уменьшилась в КНИИСХ и НИИСХ ЦЧП соответственно на 89, 8 - 98, 1 см (6, 41 см - 7, 01 см за цикл отбора). Варьирование значений этого признака по результатам отбора в пунктах изучения находилось в пределах 13, 0 - 18, 2%. Различия по высоте прикрепление початков в пунктах изучения были не очень значительными. В условиях Центральной зоны Краснодарского края наиболее существенный сдвиг по этому признаку произошел у популяции RDAC 4 (5, 8 см за цикл), а в условиях Воронежской области у синтетика RDAI (5, 5 см за цикл). В среднем по 8 популяциям высота прикрепления початка в условиях Краснодара снижалась за цикл отбора на 4, 5 см, в НИИСХ ЦЧП на 4, 8см. Наиболее существенное уменьшение числа листьев, высоты растений и прикрепления початка по результатам отбора происходило, как правило, в более позднеспелых популяциях кукурузы.

В условиях Краснодара вегетационный период изучаемых популяций кукурузы не лимитирован.

Лимитирующим фактором в Центральной зоне Краснодарского края, как правило, бывает недостаточное увлажнение. Приспособленные к благоприятным условиям Кукурузного пояса США оригинальные синтетики кукурузы не всегда могли реализовать свой генетический потенциал.

На начальных этапах отбора и, особенно, в засушливые годы для популяций кукурузы было характерно большое количество бесплодных растений по причине значительного разрыва во времени цветения метелок и початков.

Для быстрого сокращения разрыва между цветением метелок и початков пыльца при опылении, в соответствии с методикой, бралась лишь от растений, у которых цвели одновременно мужские и женские соцветия. Проявление данного признака было характерно для более засухоустойчивых форм. В результате синтетики пятого цикла были хорошо адаптированы к зоне, в которой проводился отбор. Их продуктивность, несмотря на отбор, была достаточно высокой, а урожайность некоторых из них даже возрастала в условиях недостаточного увлажнения (Таблица 1).

Уменьшение продолжительности вегетационного периода снижало потенциальную продуктивность популяций кукурузы в условиях юга России.

Таблица 1 - Урожайность восьми популяций кукурузы различных циклов отбора ц с 1 га, 2000 год, Краснодар

Популяция	Циклы отбора	За цикл отбора
	0	5	10	15	20
RDAI	59, 6	55, 5	45, 4	30, 8	25, 6	1, 7
BS10	51, 7	43, 3	32, 6	27, 9	16, 4	1, 8
IELS	50, 5	46, 1	34, 0	29, 4	18, 3	1, 6
BS3	52, 6	61, 5	44, 2	31, 4	28, 8	1, 2
RDYTE	47, 2	42, 6	38, 9	29, 4	25, 6	1, 1
RDAC4	59, 8	60, 1	36, 7	28, 8	18, 2	2, 2
BS16	50, 0	54, 1	41, 0	27, 0	24, 4	1, 3
RSSSCPR	59, 0	56, 6	40, 0	30, 0	24, 8	1, 7
Среднее	53, 8	52, 5	39, 1	29, 3	22, 8	1, 6
Стандарт	69, 6	64, 7	48, 8	36, 8	35, 5
НСР0, 05	4, 6	4, 3	5, 0	4, 6	4, 3

Взаимодействие генотип х условия окружающей среды, генотип х год испытания существенно влияют на продуктивность популяций кукурузы и затрудняют быструю идентификацию наиболее ценных генотипов. Двухфакторный дисперсионный анализ не выявил существенного влияния фактора "год испытаний" на величину продуктивности популяций, т.к. количество осадков по годам испытаний было сходным (таблица 2).

Таблица 2 - Доля влияния фактора "год испытаний" на урожайность популяций по циклам отбора, %, КНИИСХ, 1995, 1997 годы

Источники варьирования	Циклы отбора
	0	5	9	12	14
Год испытаний	13	-	2	3	4
Популяция	78	91	76	56	76
Взаимодействие факторов	-	2	11	-	9
Остаточная	9	7	10	41	11

Не оказал существенного влияния фактор "пункт испытания" на урожай популяций нулевого и пятого цикла отбора при испытании синтетиков кукурузы в КНИИСХ и НИИСХ ЦЧП (таблица 3). Однако в последующих циклах отбора фактор "пункт испытаний" был определяющим при формировании урожайности популяций кукурузы.

Возросшая доля влияния фактора "пункт испытания" в урожае популяций более поздних циклов отбора обусловлена значительным увеличением урожайности синтетиков в НИИСХ ЦЧП к аналогичным значениям в Краснодарском НИИСХ.

Таблица 3 - Доля влияния фактора «пункт испытания» на урожайность популяций кукурузы по циклам отбора, %, КНИИСХ - НИИСХ ЦЧП, 1995-1997 годы

Источники варьирования	Циклы отбора
	0	5	9	12	14
Пункт испытаний	9	-	55	86	80
популяция	35	50	27	6	14
Взаимодействие факторов	53	49	16	7	3
Остаточная	4	1	2	1	3

В Краснодарском НИИСХ и на СКОС продолжительность периода вегетации не была лимитирована наступлением холодов для всего изучаемого материала. Поздняя уборка способствовала некоторому сглаживанию различий по влажности зерна между циклами отбора.

Учет полегания растений проводили на одну дату. Поэтому ожидали увеличение количества полегших растений в КНИИСХ и на СКОС в раннеспелом материале. Однако этого не произошло, так как в процессе отбора на раннее цветение, начиная с третьего цикла, в работу не брали початки с полегших растений, т.е. шел отбор против полегания (Таблица 4).

Таблица 4 - Уборочная влажность и полегание растений синтетиков кукурузы по циклам отбора в различных пунктах изучения % (среднее по восьми популяциям), 1995, 1997 годы

Признак	Пункт изучения	Цикл отбора
		0	5	9	12	14	за цикл отбора
Уборочная влажность, %	КНИИСХ	24, 4	19, 3	17, 8	16, 3	15, 5	-0, 63
	СКОС	24, 7	19, 2	17, 5	16, 4	15, 6	-0, 65
	НИИСХ ЦЧП	57, 5	44, 7	37, 6	30, 5	24, 0	-2, 4
Полегание, %	КНИИСХ	9, 6	3, 3	3, 9	5, 3	4, 3	-5, 3
	СКОС	8, 4	3, 0	3, 4	4, 7	4, 0	-4, 3
	НИИСХ ЦЧП	-	-	-	0, 2	0, 1	-

Проведенный отбор на раннее цветение в популяциях кукурузы и изучение их в различных агроклиматических условиях делает их материалом, подходящим для анализа взаимосвязей между различными количественными признаками.

Для вычисления коэффициентов корреляции популяции нами были использованы данные по восьми синтетиками кукурузы 0, 5, 9, 12 и 14 циклов отбора в Краснодарском НИИСХ и НИИСХ ЦЧП (Рисунок 3).



Рисунок 3 - Корреляционная взаимосвязь продолжительности периода всходы-цветение початков с урожайностью и другими признаками растений популяций кукурузы, КНИИСХ, 1995год

В НИИСХ ЦЧП корреляция между урожайностью и скороспелостью была отрицательной (r = -0, 240), так как позднеспелые популяции не реализовали свою потенциальную продуктивность.

Таким образом, после двадцати циклов рекуррентного отбора на раннее цветение в позднеспелых популяциях кукурузы создан новый ультрараннеспелый исходный материал для селекции, с продолжительностью периода «всходы-цветение» початков 35 - 40 дней. При этом мы исходим из того, что в результате отбора на раннее цветение логично предположить существование в популяциях поздних циклов отбора существование значительного числа генов эффекты, которых не связаны с продолжительностью вегетационного периода. В таком случае, синтетики последних циклов отбора, являются изоаналогами оригинальных популяций, что делает полученный на их основе исходный материал неродственным традиционно используемым.

Условие возделывание популяций кукурузы, различных циклов отбора, выявили существенную зависимость места испытаний на длину вегетационного периода и другие хозяйственно-полезные признаки.

Комбинационная способность популяций кукурузы

Для анализа оценок зависимости, комбинационной способности синтетиков кукурузы от циклов отбора и тестеров были использованы результаты двухлетних испытаний тесткроссов восьми популяций кукурузы 0, 5, 9, 12 и 14 циклов отбора, с пятью тестерами. В данном опыте мы оценили общую и специфическую комбинационную способности популяций различных циклов отбора, представляющих случайный образец.

Анализ варианс ОКС по признаку «урожайность» в топкроссах показал достоверные различия по циклам отбора. Аддитивные гены оказывали большее влияние на урожайность топкроссов, чем не аддитивные: средний квадрат общей комбинационной способности превышал в опытах средний квадрат специфической комбинационной способности.

На рисунке 4 показано, как изменялись оценки общей комбинационной способности популяций по циклам отбора в условиях 1995 года.



Рисунок 4 - Эффекты ОКС по урожайности зерна популяций кукурузы по циклам отбора, КНИИСХ, 1995 год

У тесткроссов с популяциями RSSSCPR, RDAI и RDAC 4 была отмечена хорошая общая комбинационная способность по всем циклам. Однако величина их ОКС под давлением отбора варьировала значительно.

Тесткроссы с оригинальной популяцией BS 3 выявили низкие эффекты ОКС. Однако уже в 5 цикле отбора их урожайность, по мере адаптации к условиям среды, возросла.

Для более системной оценки тесткроссов популяций кукурузы различных циклов отбора нами было проведено их ранжирования по ОКС и СКС (Таблица 5).

Таблица 5 - Распределение популяций кукурузы по группам ОКС и СКС (в среднем по пяти тестерам), 1997 год, Краснодар

ОКС	Цикл отбора
	0	5	9	12	14
Высокая	RSSSCРR* RDAI*	RSSSCРR* RDAI* BS 3*	RSSSCРR* BS3* RDAC 4	RSSSCРR* RDAI* BS 3*	RSSSCРR* RDAI* BS 3*
Средняя	RDAC 4 BS 10 BS 16	RDAC 4	BS16 BS10 RDAI	RDAC 4 BS 10 BS 16	RDAC4
Низкая	IELS RDYTE BS 3	BS 16 RDYTE IELS BS 10	IELS RDYTE	IELS RDYTE	BS 16 RDYTE IELS BS 10
Интервал между группами по ОКС (ц с 1 га)	2, 5	1, 3	1, 7	1, 4	1, 1

* - различие по ОКС достоверно на 0, 05 уровне значимости;

____ - высокие значения варианс СКС.

Основой для разделения популяций по их ценности на три группы служила разность между высшей и низшей урожайностью топкроссов в среднем по пяти тестерам, деленная на три (В.З. Пакудин, 1972). В группу с высокой ОКС по большинству циклов отбора и годам испытаний вошли синтетики RSSSCPR и RDAI. По отдельным циклам отбора и годам испытаний достоверные различия по ОКС выявлены у популяций BS 3 и RDAC 4. В топкроссах с высокими значениями варианс СКС и повышенными эффектами ОКС популяций можно ожидать больше выдающихся комбинаций (Sprague G.F. и Tatum L, A., 1942).

Высокие вариансы СКС и эффекты ОКС в ходе эксперимента выявлены у тесткроссов, различных циклов отбора с популяциями RSSSCPR, RDAI, BS 3 и RDAC 4. Наряду с этим у некоторых тесткроссов несмотря на средние и низкие эффекты ОКС выявлены высокие значения специфических взаимодействий. Однако анализ данных по ОКС и СКС позволяет сделать вывод, что СКС в более сильно подвержена влиянию внешних условий, чем ОКС.

Влияние условий выращивания на урожайность и другие признаки растений тесткроссов популяций кукурузы поздних циклов отбора

Условия Краснодарского края позволяют выращивать кукурузу с периодом вегетации до 140 дней (ФАО 700). В то же время в южных зонах трудно дать достоверную оценку раннеспелому селекционному материалу.

В связи с этим существует точка зрения, что проводить испытание гибридов кукурузы необходимо в тех же условиях внешней среды, для которых они создаются (M.A. Gutirres Gaitan, H. Gortes-Mendoza, C.O. Gardner, 1986).

По сравнению с Краснодаром продолжительность периода всходы - цветение початков тесткроссов кукурузы в НИИСХ ЦЧП увеличивалась в среднем по восьми популяциям с тестерами F 2 x См 7 на 11, 1 суток, а с Кр 709 х Кр 714 на 6, 9 суток (таблица 6).

Таблица 6 - Изменчивость признаков растений у тесткроссов популяций 14 цикла отбора в зависимости от пункта изучения, 1995 год

Тестер, пункт изучения	Признак растений
	период всходы-цветение початков, дней	высота растений, см	высота прикрепления початка, см	количество листьев, штук	уборочная влажность, %
Кр 709 х Кр 714	КНИИСХ	41, 9	226, 7	76, 7	14, 9	16, 2
	НИИСХ ЦЧП	48, 8	234, 3	64, 9	14, 7	22, 2
НСР0, 05		3, 2	4, 8	3, 6	1, 4	1, 6
F 2 х См 7	КНИИСХ	36, 6	195, 9	60, 6	14, 4	15, 9
	НИИСХ ЦЧП	47, 7	215, 6	58, 3	14, 2	21, 3
НСР0, 05		4, 1	5, 3	3, 9	1, 1	1, 3

Растения кукурузы в НИИСХ ЦЧП были более высокорослыми, а уборочная влажность зерна оказалась выше на 5, 4-6, 0 %. Условия испытаний сказались и на продуктивности изучаемых тесткроссов (таблица 7).

Таблица 7 - Урожайность зерна тесткроссов популяций кукурузы, (среднее за 1995-1997 годы)

Популяция	Урожайность ц с 1 га, пункт изучения, тестера
	Кр 709 х Кр 714	F 2 х См 7
	КНИИСХ	НИИСХ ЦЧП	КНИИСХ	НИИСХ ЦЧП
RDAI	56, 5	68, 7	46, 7	64, 8
BS10	52, 7	65, 4	40, 7	56, 9
IELS	50, 4	62, 6	40, 3	58, 4
BS3	56, 0	69, 1	41, 3	65, 9
RDYTE	49, 0	65, 6	40, 8	64, 9
RDAC4	56, 8	68, 6	41, 3	55, 9
BS16	58, 5	66, 2	43, 8	61, 7
RSSSCPR	59, 9	66, 4	45, 0	59, 1
Среднее	55, 0	66, 8	42, 5	59, 7
Стандарт	52, 0	64, 7	40, 5	60, 9
НСР 0, 05	4, 5	3, 9	4, 5	3, 9

В 1995-1997 годах по опыту средняя урожайность зерна тесткроссов в НИИСХ ЦЧП была выше, чем в Краснодаре на 12, 8 ц с 1 га. С зубовидным тестером тесткроссы популяций кукурузы, в условиях Воронежской области превышали по урожайности зерна аналогичные гибриды в Краснодаре на 6, 5-16, 6 ц с 1 га, а с кремнистым тестером на 14, 1-24, 6 ц с 1 га. Из представленных синтетиков только тесткроссы с популяцией RDAI оказались достаточно пластичными по продуктивности в двух пунктах изучения и с обоими тестерами. Если в условиях Краснодара выделились по продуктивности тесткроссы с популяциями BS16 и RSSSCPR, то в НИИСХ ЦЧП наиболее эффективно смогли реализовать свой генетический потенциал тесткроссы с популяциями BS3, RDAC4 и RDYTE.

Данный эксперимент позволил нам, выявить наиболее приспособленные генотипы для данной зоны возделывания кукурузы.

Создание и оценка нового исходного материала для селекции гибридов кукурузы зерно-силосного назначения с использованием популяций разных циклов отбора на раннее цветение

На разных этапах наших исследований было создано более тысячи линий кукурузы из популяций различных циклов отбора. На сегодняшний день две линии вошли в районированные и переданные в Государственное сортоиспытание гибриды кукурузы. Из синтетика BS 3, после шести циклов отбора на раннее цветение выделена среднеранняя линия Кр 802, а из девятого цикла отбора раннеспелая линия Кр 801. В процессе исследований было установлено, что линия Кр 802 хорошо комбинирует с гетерозисной группой Айовадент, а линия Кр 801 с Стиф Сток Синтетик. В 2000 - 2004 годах в десяти пунктах Российской Федерации гибриды с участием данных линий проходили широкое экологическое сортоиспытание, что позволило нам выявить их селекционную ценность. Полученные результаты были использованы в моделировании коммерческого раннеспелого гибрида кукурузы Росс 195 МВ. По результатам испытаний был определен наиболее продуктивный материнский компонент этого гибрида, в который вошли линии, представляющие гетерозисные группы кукурузы Айовадент и Стиф Сток Синтетик. Линии Кр 801 и Кр 802 взяты в качестве в отцовских особей изучаемого гибрида.

Важным звеном по оценке и последующим внедрением в сельскохозяйственное производство новых гибридов кукурузы является их испытание в зонах предполагаемого районирования. Данная работа была проведена в 2003 году в рамках экологического сортоиспытания ЭСИ «Север». Гибрид Росс 195 МВ проходил сортоиспытание в группе спелости ФАО 150 - 200. Экологическое сортоиспытание гибридов кукурузы данной группы спелости проходило в двенадцати пунктах, включающих в себя большинство агроклиматических зон Российской Федерации, в которых возделывается кукуруза.

В качестве комплексного показателя для определения селекционной ценности гибрида мы использовали усовершенствованную формулу В.В. Хангильдина (1978) в 2004 году Н.А. Орлянским.

Cц=XІ x (Х lim: Х opt), где

Сц - селекционная ценность гибрида;

ХІ - средняя урожайность по всем пунктам, возведенная в квадрат;

X lim - средняя урожайность по лимитированным пунктам;

X opt - средняя урожайность по оптимальным пунктам.

При расчете данных значений мы не могли не учитывать, что для зерновой кукурузы в условиях с ограниченным теплообеспечением влажность зерна имеет ключевые фактором. С учетом данного значения наиболее рациональным вариантом оценки гибрида было бы разработанная Н.А. Орлянским (2004) формула селекционного индекса ценности гибрида (Сuц), рассчитанного по формуле:

Сuц = (Сu • Сц) ч 100, где

Сuц - селекционный индекс ценности гибрида;

Сu - селекционный индекс по Сотченко В.С. (1992);

Сц - селекционная ценность гибрида.

В качестве стандарта был использован широко распространенный в сельскохозяйственном производстве страны раннеспелый гибрид селекции Всероссийского НИИ кукурузы Катерина СВ (Таблица 8).

Таблица 8 - Результаты экологического сортоиспытания гибрида РОСС 195 МВ, 2003 год (среднее по 12 пунктам)

Название гибрида	Урожайность зерна, ц с 1 га	Уборочная влажность, %	Селекционный индекс, СИ	Селекционная ценность, Сц	Селекционный индекс ценности, Сиц
Катерина СВ (стандарт)	45, 3	28, 8	1, 57	1149, 2	18, 04
РОСС 195 МВ	52, 7	29, 4	1, 79	1317, 9	23, 59

При анализе результатов экологического сортоиспытания мы учитывали среднюю урожайность в трех оптимальных и трех минимальных пунктах определяющихся по величине средней продуктивности. Это позволило усреднить норму реакцию генотипов на условие мест выращивания. В экологическом сортоиспытании гибрид РОСС 195 МВ в среднем на 7, 4 ц с 1 га превышал по своей продуктивности стандарт. Расчет селекционной ценности и их индексов изучаемых гибридов позволил нам сделать вывод о широкой экологической адаптивности нового раннеспелого гибрида РОСС 195 МВ.

Данное обстоятельство позволило нам принять решение о его передаче в Государственное сортоиспытание (2004 - 2005), по результатам которого он был районирован по Центральному, Волго-Вятскому, Средневолжскому, Западно-Сибирскому регионах на силос и Центрально-Черноземному - на зерно. Данные регионы включают в себя 33 края, республики и области Российской Федерации.

Селекция ультрараннеспелых гибридов кукурузы зернового типа

В качестве исходного материала для селекции линий и гибридов данного типа были использованы пять раннеспелых кремнистых популяций, в которых в течение трех лет проводился отбор на раннее цветение. После изучения и проведенного в популяциях отбора, были получены сортолинейные гибриды с привлечением раннеспелых кремнистых линий кукурузы F 2 MB, CM 7 MB, Две 1121 МВ, Две 1116 МВ и Кр 721 МВ. В результате длительного селекционного процесса на данном исходном материале было отобрано по ряду селекционных признаков пятнадцать линий кукурузы. Характеристику лучших из них мы проводим в таблице 9.

Таблица 9 - Характеристика ультрараннеспелых кремнистых линий кукурузы, Краснодар, 2003 год

Происхождение	Название линии	Признак
		период всходы - цветение початков, дней	высота растений, см	высота прикрепления початка, см	кол-во листьев на растении, штук
AS-G х F2 МВ	Кр 810	43	130±5, 2	35 ± 2, 1	10, 3±0, 31
Sunt Flint х СМ7 МВ	Кр 812	42	135±3, 3	40 ± 4, 3	10, 5±0, 62
Wielkopolanka х Две 1121 МВ	Кр 815	40	132±4, 2	38 ± 2, 0	10, 2±0, 49
КРП 10 х Две 1116 МВ	Кр 817	39	130±7, 1	35 ± 3, 3	10, 0±0, 40
Rozilo х Кр 721 МВ	Кр 819	44	155±6, 4	55 ± 4, 0	12, 4±0, 43
Lacaune	F2 (стандарт)	50	150±4, 2	45 ± 3, 3	14, 5±0, 45

Двадцатилетний отбор на раннее цветение в восьми позднеспелых популяциях кукурузы позволил нам получить ультрараннеспелые синтетики. Из синтетиков поздних циклов отбора после оценки их селекционной пригодности по ряду признаков был отобран ряд ультрараннеспелых линий кукурузы (Таблица 10).

Таблица 10 - Характеристика линий кукурузы, полученных из популяций поздних циклов отбора, Краснодар, 2003 год

Происхождение линий	Цикл отбора	Название линий	Период всходы - цветение початков, дней	Морфологические признаки
				высота растений, см	высота прикрепления початка, см	кол-во листьев на стебле, штук
RDAI	14	Кр 807	47	160±4, 1	60±2, 4	13, 2±0, 41
RSSSCPR	16	Кр 806	45	165±3, 8	90±4, 6	13, 0±0, 52
RDAI	20	Кр 825	45	160±4, 4	55±3, 5	10, 5±0, 45
BS3	20	Кр 822	44	155±4, 8	40±2, 9	11, 4±0, 40
BS10	20	Кр 816	43	150±3, 0	45±4, 4	12, 2±0, 38
RSSSCPR	20	Кр 818	42	140±2, 8	40±5, 0	12, 0±0, 41
BS16	20	Кр 820	43	150±4, 0	45±4, 0	12, 3±0, 35
RDAC4	20	Кр 824	43	150±6, 1	45±3, 9	13, 0±0, 30
IELS	20	Кр 813	41	145±6, 0	40±4, 1	11, 0±0, 55
BS3	20	Кр 811	43	135±3, 8	40±3, 8	10, 5±0, 48
Lacaune	-	F2(стандарт)	50	150±4, 2	45±3, 3	14, 5±0, 45

Первые тесткроссные скрещивания ультрараннеспелых и раннеспелых линий были проведены в 2003 году. За последующий период времени было изучено в северных регионах России десятки гибридных комбинаций с участием линий данного типа. Показательным для оценки селекционной ценности ультрараннеспелых гибридов является сортоиспытания 2007 года, которые проходили в Центрально-Черноземном, Западно-Сибирском и Средневолжском регионах страны.

В состав изучаемого гибрида вошли две ультрараннеспелые кремнистые линии кукурузы Кр 810 и 812 являющимися более раннеспелыми и изоаналогами линий F2 и СМ 7, раннеспелая зубовидная линия Кр 703 и ультрараннеспелая полузубовидная линия Кр 816, полученная из синтетика двадцатого цикла отбора BS 10.

Н.И. Орлянский (2004) указывает, что с учетом соотношения урожайности и влажности зерна, а также эффективности семеноводства ультрараннеспелых гибридов кукурузы, оптимальными для них являются схемы скрещивания: (Раннеспелая х Раннеспелую) х (Суперранняя х Суперраннюю) и (Раннеспелую х Суперраннюю) х (Суперраннюю х Суперраннюю). При этой модели гибрида не нарушается влияние на наследование признаков. Желательно, чтобы в качестве материнской формы гибрида использовались раннеспелые зубовидные формы, как более продуктивные. В качестве стандарта был взят ультрараннеспелый гибрид кукурузы Омка 130 (таблица 11). Для определения хозяйственной пригодности гибридов были вновь рассчитаны их селекционные индексы.

Таблица 11 - Селекционная ценность гибридов кукурузы по результатам экологического сортоиспытания (данные по семи пунктам), 2007 год

Название гибрида	Урожайность зерна, ц с 1 га	Уборочная влажность, %	Селекционный индекс, Си	Селекционная ценность Сц	Селекционный индекс ценности Сиц
Омка 130 (стандарт)	36, 3	22, 0	1, 65	957, 1	15, 8
(Кр 703 х Кр 816) х (Кр 810 х Кр 812)	43, 2	21, 9	1, 97	1547, 8	30, 5

НСР _{0, 05} 4, 4

Экспериментальный гибрид селекции Краснодарского НИИСХ в среднем по опыту по урожаю зерна превышал стандарт на 6, 9 центнеров с 1га. Ни в одном из пунктов гибрид Омка 130 не превзошел по продуктивности экспериментальный гибрид. Изучаемый гибрид был высоко пластичным в пунктах испытаний. Достаточно сказать, что разница по урожаю зерна в трех самых худших и трех самых лучших пунктах испытаний для Омки 130 была 11, 5 центнеров с 1 га. Для экспериментального гибрида разность урожайности составляла 8, 1 центнеров с 1 га.

Повышенная урожайность и низкая уборочная влажность зерна предопределили высокие селекционные индексы изучаемого гибрида, который в 2010 году будет передан в Государственное сортоиспытание.

Таким образом, полученный на основе 5 кремнистых и 7 зубовидных популяций кукурузы поздних циклов отбора на раннее цветение из нового оригинального материала было выделено 15 ультрараннеспелых перспективных линий для селекции ультрараннеспелых гибридов зернового типа.

Создание и оценка исходного материала с использованием раннеспелых и позднеспелых линий кукуру...