Создание закрепителей стерильности и МС-аналогов сахарной свеклы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Создание закрепителей стерильности и МС-аналогов сахарной свеклы

Введение

На современном этапе основным направлением селекции сахарной свёклы является создание высокопродуктивных гетерозисных гибридов на ЦМС основе (Балков И.Я., 1978; Роик Н.В., 1990; Ошевнев В.П., 1995; Волгин В.В., 2007; Корниенко А.В., Моргун А.В., Труш С.Г., 2007; Богомолов М.А., 2008). При скрещивании стерильных форм со сростноплодными фертильными опылителями должна быть обеспечена полная гибридизация стерильного компонента и получение гетерозисного эффекта в фабричной генерации. В гибридах первого поколения можно реализовать сочетание урожайности и сахаристости, устойчивости к биотическим и абиотическим факторам и др. Однако, успех селекции по созданию гибридов и реализации продуктивности свеклы при уборке будет зависеть от методов улучшения компонентов скрещивания, линий закрепителей стерильности (О-типа), их мужскостерильных аналогов (МС) и линий многосемянного опылителя.

Поэтому важное значение имеет генетическое и селекционное изучение проявления признаков ЦМС, раздельноплодности, продуктивности, формы корнеплода и изучение комбинационной способности вновь созданных материалов, разработка более современных методов создания и отбора раздельноплодных линий опылителя О-типа и их МС-аналогов (Орлов С.Д., 1999).

В связи с этим, актуальным направлением исследований является разработка новых методов получения исходного материала и улучшение существующих линий опылителей закрепителей стерильности, их МС-аналогов по морфобиологическим признакам семян и формы корнеплода.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является выявление особенностей изменчивости и наследования морфобиологических признаков опылителей закрепителей стерильности и их МС-аналогов при создании гетерозисных гибридов сахарной свеклы.

В соответствии с этим были поставлены следующие задачи:

1. Изучить основные морфобиологические параметры растений сахарной свеклы, определяющие ее продуктивность.

2. Разработать математическую модель определения формы корнеплода.

3. Провести отбор растений сахарной свеклы по признакам семян и корнеплодов при поддержании линий опылителей О-типов и МС-аналогов.

4. Получить простые МС гибриды путём скрещивания с неродственными линиями опылителей О-типов.

5. Создать новые закрепители стерильности из раздельноплодных форм и сортов.

Научная новизна исследований. Предложена новая модель продуктивных растений сахарной свеклы, характеризующихся ширококонической формой корнеплода и прямостоячей розеткой листьев. Впервые разработаны принципы и математическая модель определения формы корнеплода, позволяющие прогнозировать проявление данного признака в гибридах. Внесены дополнения в классификацию форм корнеплода, включающие две формы (коническая, округло-коническая). Установлено, что проявление формы корнеплода при размножении МС линий и получении простых гибридов на МС основе осуществляется в большинстве случаев по отцовскому компоненту. Определено доминирование формы корнеплода овально-конической и ширококонической при скрещивании компонентов. Выявлена высокая положительная корреляционная зависимость (r=0,8-0,9) продуктивности от параметров растений сахарной свеклы (число растений с прямостоячей розеткой и длинными черешками листьев, количество ширококонических корнеплодов). Предложен принцип создания исходного материала линий опылителей О-типов и МС-аналогов, заключающийся в комплексном отборе по морфобиологическим признакам семян и корнеплодов.

Практическая значимость работы. Созданы и подготовлены для регистрации в селекцентре ВНИСС четыре новые линии опылителей О-типа с высокой закрепительной способностью и четыре МС линии со стерильностью 98,3 - 98,8%, обладающие разной формой корнеплода (90271-90041- узкоконической; 90272-90042 - конической; 90273-90043 - ширококонической; 90274-90044 - округло-конической), которые используются в селекции сахарной свеклы в качестве исходного материала. Линии опылителя О-типа и их МС-аналоги, характеризующиеся высокой раздельноплодностью (98,7-100%), комбинационной способностью, нецветушные, с гладкой поверхностью корнеплодов, могут использоваться как источники этих признаков при создании гетерозисных гибридов. Выявленные фенотипическая и генетическая изменчивости морфобиологических признаков растений сахарной свеклы сортов и гибридов используются при проведении отборов в селекции, а также в процессе создания новых МС линий и линий опылителей О-типов.

Положения, выносимые на защиту:

1. Особенности изменчивости морфобиологических признаков сортов и гибридов сахарной свеклы, позволяющие моделировать продуктивность растений.

2. Математическая модель и классификация корнеплодов по форме, способствующие отбору и прогнозированию данного признака в гибридах.

3. Корреляционная зависимость между морфобиологическими показателями и основными признаками продуктивности МС линий и опылителей О-типа, позволяющая эффективно проводить отбор.

4. Принципы улучшения опылителей О-типа и МС-линий для создания высокопродуктивных гибридов.

Апробация работы. Материалы исследований ежегодно докладывались на заседаниях Ученого совета ВНИИСС (2006-2009 гг.). По теме диссертационной работы опубликовано 3 научные статьи в реферируемом журнале «Сахарная свёкла», рекомендованном ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений по практическому использованию результатов исследований, списка литературы, включающего 170 наименований, в том числе 26 иностранных авторов. Диссертация изложена на 120 страницах, содержит 35 таблиц, 18 рисунков и 1 приложение.

Материал, условия и методика исследований

Экспериментальная работа выполнена в лаборатории селекции сахарной свеклы на фертильной основе ГНУ Всероссийского НИИ сахарной свеклы и сахара имени А.Л. Мазлумова РАСХН в 2005-2008 гг.

Исследования выполнены в рамках Программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на 2001-2005, 2006-2010 гг. (04.08.01.05. «Создать и сохранить селекционный материал сахарной свеклы, обладающий повышенной сахаристостью, урожайностью, стерильностью, односемянностью, скороспелостью, с формой корнеплода, обеспечивающей наименьшие потери при уборке, и кормовой свеклы с высокой комбинационной способностью, раздельноплодностью, повышенной сахаристостью»).

Климат района исследований умеренно-континентальный с неустойчивым увлажнением. 2005-2008 гг. характеризовались разной обеспеченностью теплом и влагой. Преобладающие почвы: чернозёмы слабовыщелоченные среднегумусные мощные, чернозёмы типичные малогумусные среднемощные тяжелого и среднесуглинистого гранулометрического состава.

В качестве исходного материала были взяты сорта: Рамонская односемянная 47 (Р одн. 47), Черноземец и их компоненты, 22 линии опылителей О-типа, МС-форм и 20 номеров раздельноплодной фертильной сахарной свеклы лаборатории селекции ВНИИСС.

На демонстрационном центре в ЗАО “Промкор” изучено 10 гибридов иностранной селекции - KWS (Соня, Победа, Фиделия, Бъянка, Клаудия), Danisco seed (Матадор и Панама), Ses Europe (Advanta) (Тип-топ, Бристоль, Орикс), и 6 отечественной - ВНИИСС (Р одн. 47, РМС 73), ЛООС (Л одн. 52, ЛМС 94), СК НИИСС (Кубанский МС 81, Кубанский МС 82). Учеты и наблюдения проводились во время вегетации в период основных фаз роста и развития растений сахарной свеклы.

Сравнительная оценка свеклы первого года жизни по продуктивности проводилась по методике государственного сортоиспытания. Повторность 4-х кратная, делянки однорядковые, учетная площадь 4,5м², размещение систематическое. В качестве группового стандарта выступали значения по продуктивности трех гибридов Баккара, РМС 70 и ЛМС 94.

Определение урожайности корнеплодов проводили подсчетом количества корнеплодов и взвешивания, сахаристость оценивали на линии "Венема".

Форму корнеплода определяли по существующей и разработанной нами новой классификации (расчет проводили с использованием необходимых параметров корнеплода с определением индекса ее формы).

Семенные растения сахарной свеклы выращивали на изолированных участках, которые размещались в посевах озимой пшеницы, кукурузы, подсолнечника, выдерживая пространственную изоляцию 200 м при размещении семенных растений одного типа и 5 км - для разных типов (диплоидные, тетраплоидные, сростноплоидные и раздельноплоидные).

Проведение парных, групповых, инцухтирование и других скрещиваний семенных растений осуществляли под изоляторами в условиях искусственного климата и в полевых условиях. Форму корнеплода и типичность розетки листьев определяли по “Методике проведения испытаний на отличимость, однородность и стабильность” (2003).

Статистическую обработку данных осуществляли методом дисперсионного и корреляционного анализов по Б.А. Доспехову (1985).

1.Особенности изменчивости морфобиологических признаков сортов и гибридов сахарной свеклы

гибрид сахарный свекла

Оценка биоморфологических и хозяйственно-ценных признаков отечественных и зарубежных гибридов в условиях ЦЧР.

Основной фактор увеличения объемов производства свеклы - повышение ее фактической урожайности. Неблагоприятные природные факторы в сочетании с трудностями экономического характера усиливают роль сорта или гибрида в решении проблем, которые невозможно или трудно разрешить обычными путями и выдвигают на первое место необходимость создания и использования сортов и гибридов с высокой степенью адаптивности к биотическим и абиотическим стрессам (Корниенко А.В., 2008).

Разнокачественность компонентов сортов и гибридов, а также пестрота условий произрастания являются причинами возникновения генотипической и модификационной изменчивости (Буренин В.И., 2007).

Нами проведена сравнительная оценка биоморфологических признаков 16 отечественных и иностранных сортов и гибридов сахарной свёклы по более 20 различным биоморфологическим и хозяйственным признакам для определения наиболее влиятельных признаков растений на продуктивность и принципиальных отличий отечественной и зарубежной свеклы.

Установлено, что изученные материалы различаются по характеру изменчивости основных элементов продуктивности (форма, масса корнеплода, содержание сахара и др.).

Результаты проведенных исследований показали, что почти все иностранные гибриды являются более раннеспелыми по сравнению с отечественными на 15-25 дней. Это, возможно, связано с тем, что ростовые процессы в растениях иностранных гибридов в начальный период развития протекают интенсивнее.

Полевая всхожесть семян гибридов иностранной селекции была на 7 % выше, чем у отечественных (75,2 и 69,7 %), а конечная густота стояния растений оказалась выше на 13 % (соответственно 93,97 и 81,7 тыс. шт./га), что связано, по-видимому, с различными защитно-стимулирующими компонентами, использованными при подготовке семян к посеву (рис. 1).

Рис. 1. Результаты сравнения отечественных и зарубежных сортов и гибридов по комплексу признаков, 2005 г.

Суточный прирост массы корнеплода в октябре у отечественных сортов и гибридов свёклы был на 40 % выше, чем у иностранных (6,09 и 8,60 г), а средний суточный прирост за всё время вегетации у зарубежных форм был больше на 7 % (6,17 и 5,70 г).

У растений зарубежной селекции период отмирания ботвы происходит быстрее, чем образование новых листьев, у отечественных же растений этот процесс идёт медленнее. Средняя масса листьев была практически одинаковой (176 и 185 г), однако ассимиляционная поверхность у отечественных форм свёклы оказалась выше на 21 % (0,23 и 0,30 м2), что свидетельствует о разной их физиологической и генетической структуре. Отношение массы листового аппарата к массе корнеплода у отечественных форм было выше на 19 %, соотношение, соответственно - 0,288 и 0,343.

Средняя масса корнеплода у иностранных гибридов выше на 8% (671,1 и 615,7 г). Урожайность корнеплодов отечественных сортов и гибридов была на 19 % меньше, чем у иностранных (соответственно - 61,5 и 50,0 т/га). Сахаристость свёклы как иностранных, так и отечественных гибридов была одинаковой (около 18,8 %). Сбор сахара у отечественных сортов и гибридов был на 21% меньше, чем у иностранных (соответственно - 11,52 и 9,00 т/га). Оценка отечественного гибрида ЛМС 94 и зарубежных гибридов (Фиделия и Бъянка) представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Оценка биоморфологических и хозяйственно-ценных признаков отечественного гибрида ЛМС 94 и зарубежных гибридов сахарной свеклы (Фиделия и Бъянка) в условиях ЦЧР, 2005 г.

Так, у гибрида иностранной селекции Фиделия показатели урожайности и сбора сахара, густоты стояния растений, длины листа, диаметра корнеплода и расстояния от максимального диаметра до вершины головки корнеплода были выше, в сравнении с гибридом ЛМС 94.

Нашими исследованиями установлено, что гибриды зарубежной селекции интенсивно нарастают в июле-августе, а отечественные в августе-сентябре, зарубежные гибриды имеют более высокую густоту стояния растений и более высокую массу корнеплода.

Проведенные исследования показали, что сорта и гибриды иностранной селекции имеют преимущество перед отечественными. Селекционерам следует вести целенаправленную селекционную работу по созданию гибридов сахарной свеклы со следующими параметрами: с высоким качеством и всхожестью семян, выравненностью по форме корнеплода, с более широкой формой корнеплода (ширококоническая, овально-коническая и т. п.), с выравненностью по высоте головки корнеплода, с более крупным листовым аппаратом, интенсивными физиологическими процессами роста.

Таким образом, полученная характеристика по продуктивным и морфобиологическим показателям отечественных и зарубежных гибридов на МС-основе позволила наметить направления селекции сахарной свеклы, основанные на создании новой модели растения.

2.Индивидуальные отборы родоначальных растений на свекле I года жизни

В связи с вышеизложенным, нами использовался индивидуальный отбор или метод педигри (Бордонос М.Г., 1960; Балков И.Я., 1978) для поддержания, создания линий и сортов. Этот метод применяется для создания новых исходных материалов с повышенной урожайностью, сахаристостью, выровненной формой корнеплодов, технологическими качествами. Потомство лучших корнеплодов педигри было использовано нами для формирования линий и компонентов гибридов.

В исследованиях были использованы разработанные нами принципы индивидуальных отборов новых исходных материалов по биоморфологическим признакам и форме корнеплода при селекции опылителей О-типов и их МС-аналогов.

Основные этапы и принципы отборов педигри в опылителях О-типах и МС-аналогов состоят в последовательном отборе по устойчивости к болезням (80-90% корнеплодов из номера); отбор корнеплодов по весу, форме (50-60%) и сахаристости в процессе поляризации. После таких отборов для посадки остается 15-29% корнеплодов от родоначального номера. Перед посадкой формируется посадочный материал на изолированных участках из МС-линий и опылителей О-типов с одинаковой формой и размером корнеплодов.

3.Математическая модель и классификация корнеплодов по форме

При проведении индивидуальных отборов, парных, групповых скрещиваний использовалась существующая классификация, основанная на визуальной характеристике их по форме. Однако в процессе исследований выявлено, что некоторые корнеплоды было сложно соотнести к конкретной форме, имеющейся в существующей классификации. В связи с этим нами были разработаны математические параметры, оценивающие форму корнеплода.

Любые корнеплоды имеют форму, характеризующуюся линейными размерами ее параметров: толщиной, шириной и длиной (Ларюшин Н.П., Кухарев О.Н., Омеков В.П., 2004), связанной с их массой. Соотношение всех этих параметров корнеплода выражает его форму. Каждый вид свеклы, сорт, гибрид характеризуется определенной, генетически и средообусловленной формой корнеплода.

При оценке исходного материала, сортов и гибридов по массе, форме корнеплода выявлено, что у некоторых корнеплодов сложно определить форму по существующей классификации, которая основана на визуальных наблюдениях и не имела связи с определенными параметрами.

В связи с этим нами предложены новые принципы для определения параметров массы и формы корнеплода, основанные на конкретных размерах и характеристиках.

Методика для определения формы корнеплода, предложенная нами, заключается в следующем. Формы корнеплода определяются его индексом, который рассчитан по соотношению составляющих его параметров.

Индекс, определяющий форму корнеплода, можно выразить следующей формулой:

где Ф - индекс формы свеклы,

K - коэффициент, выражается в абсолютных единицах (определяется величиной массы корнеплода, деленной на 1000),

D - максимальный диаметр корнеплода (при неравномерных параметрах диаметра измеряется самый большой и малый размер и вычисляется средний размер диаметра (D_max + D_min)/2, в см),

B - расстояние от плоскости максимального диаметра корнеплода до вершины головки, где начинает формироваться ботва (см),

L - длина собственно корнеплода, расстояние от верхушки головки до конца хвостовой части (см),

d - диаметр в хвостовой части корнеплода (в см). Определяется, если корнеплод имеет массу более 200 грамм, то диаметр хвостовой части необходимо учитывать от 1 см, а если корнеплод менее 200 грамм, то диаметр замеряется от размера 0,3 см. На рисунке 3 приведено обозначение параметров корнеплода.



Рис. 3. Обозначение размеров корнеплода для расчета индекса формы

Предлагаем следующую классификацию формы корнеплода сахарной свеклы, исходя из градации по величине его индекса “Ф”:

Так если “Ф” от 0,01 до 0,25 - веретенообразная,

“Ф” от 0,26 до 0,50 - узкоконическая,

“Ф” от 0,51 до 0,75 - коническая,

“Ф” от 0,76 до 1,00 - ширококоническая,

“Ф” от 1,01 до 1,50 - овально-коническая,

“Ф” от 1,51 до 2,50 - округло-коническая,

Далее по этой формуле, рассчитывали индекс и определяли форму корнеплода у различных селекционных образцов сахарной свёклы: гибридов, диплоидных раздельноплодных форм, линий МС и опылителей О-типов. Индекс формы позволяет определить различия между образцами свеклы, обладающими разными формами корнеплода. Следует отметить, что для определения формы корнеплода необходимо использовать только здоровые корнеплоды, не пораженные болезнями и нетравмированные при уборке.

Существующая до настоящего времени классификация сахарной свеклы по форме корнеплода, в сущности, обозначала “сбег корнеплода в конус” и этим самым отмечала только общие контуры корнеплода (Мазлумов А.Л., 1927). Для более детального разграничения формы корнеплода внутри каждой группы нами была видоизменена классификация, состоящая из 5 ранее описанных форм корнеплода и предложенных 2 новых (коническая и округло-коническая) (рис. 4).

Исходя из разработанной формулы и расчета индекса, нами был проведен анализ и оценка гибридов отечественной и зарубежной селекции, а также некоторых компонентов сортов и гибридов по форме корнеплода.

Рис. 4. Классификация корнеплодов по форме

Средний показатель индекса формы у отечественных сортов и гибридов составляет 0,51 (коническая форма), а у иностранных гибридов - 0,67, приближен к ширококонической форме. Наибольший индекс формы корнеплода отмечен у гибрида Матадор (0,88), наименьший - у Кубанского гибрида МС 81 (0,34). У Фиделии индекс формы корнеплода равен 0,73, такой же индекс и у сорта Р одн. 47 (0,73), 0,54 - у гибрида ЛМС 94.

Нами проведен расчет индекса и определение формы корнеплода у фертильных раздельноплодных компонентов сорта Рамонская односемянная 117 (Р одн. 117) (табл. 1).

У образца 26038 выявлено наибольшее значение индекса формы корнеплода, который составляет 1,53, что характерно для округло-конической формы; образец 26054 имеет индекс равный 0,77 - характерен для ширококонической; образец 26002 - 0,22, что свидетельствует о конической форме; образец 26455 - имеет индекс 0,31, что характерно для узкоконической формы.

Таблица 1. Характеристика форм корнеплодов у компонентов сорта Р одн. 117, в зависимости от величины параметров их размеров и индекса (Ф), 2006 г.

Номер образца	L, см	D, см	d, см	B, см	K	Индекс (Ф)	Форма корнеплода
26038	24,1	11,7	1,0	3,9	0,82	1,53	округло-коническая
26054	26,1	8,9	1,0	3,9	0,58	0,77	ширококоническая
26002	29,5	7,6	1,2	2,5	0,41	0,22	веретенообразная
26455	18,5	6,3	1,1	2,9	0,34	0,31	узкоконическая

Структура селекционного материала компонентов Р одн. 117 по содержанию корнеплодов различной формы представлена в таблице 2.

Таблица 2. Соотношение корнеплодов по форме (в процентах к общему числу), 2006 г.

Номер образца	Веретенообразная	Узкоконическая	Коническая	Ширококоническая	Овальноконическая	Округло-коническая
26038	2	8	15	10	20	45
26054	4	19	22	12	16	27
26002	50	10	14	5	11	10
26455	45	15	8	8	10	14

В каждом селекционном номере различная частота встречаемости форм корнеплодов. Так, наибольшая часть округло-конической формы корнеплода (45%) у номера 26038. Часть корнеплодов у этого номера (20%) овально-конической формы, 10% - ширококонической, 15% - конической, 8% - узкоконической, 2% - веретенообразной. Веретенообразная форма корнеплода (50%) встречается у образца 26002.

Использование на практике разработанного нами индекса позволит селекционеру произвести оценку, описание и анализ селекционных номеров. Использование индекса необходимо для селекции линий, компонентов при создании новых конкурентоспособных, высокопродуктивных сортов и гибридов, а также для регулировки рабочих органов уборочных комплексов, что приведет к сокращению потерь при уборке.

Разработанный нами индекс можно использовать для отбора штеклингов, что позволит сократить время на создание исходного материала, прогнозировать создание сортов и гибридов с необходимой формой корнеплода. Использование математической модели может стать основой при изучении генетики наследования признака формы корнеплода свеклы.

Таким образом, предложенная математическая модель определения формы корнеплода и классификация корнеплодов свеклы по данному признаку позволяют не только выявить селекционный материал, но и вести целенаправленную селекцию по форме корнеплода и прогнозировать необходимую продуктивность растений свеклы.

4.Характер проявления признака формы корнеплодов при поддержании МС форм и создании простых гибридов сахарной свеклы

Хозяйственно важными признаками у сахарной свеклы являются масса корнеплодов, их форма и сахаристость, относящиеся к количественным полигенным признакам.

Можно предположить, что форма корнеплода является генетическим признаком, который меньше подвержен действию внешних факторов. Исследованиями установлено, что форма корнеплода проявляется уже на 90-95 день после посева, то есть, у штеклингов.

Исследования, проведенные по изучению проявления формы корнеплода при размножении МС линий, показали, что данный признак в большинстве случаев проявляется по опылителю О-типу (табл. 3).

Таблица 3. Формы корнеплода после размножения МС линий, 2008 г.

При размножении МС линий: 7008, 7010, 7014, 7016, 7018, 7021, 7022 и 7023 форма корнеплода проявляется по отцовской линии (табл. 3). У МС линий 7006 и 7012 форма корнеплода сохраняется по материнскому компоненту. Также можно утверждать, что при размножении и поддержании МС линий овально-коническая и ширококоническая формы корнеплода проявляют доминантные свойства по сравнению с конической и узкоконической формами. Более широкая форма корнеплода проявляет в большей степени доминантные свойства, то есть, чем больше индекс формы, тем больше её доминантные свойства.

Для получения простых гибридов на МС основе использовали раздельноплодные диплоидные материалы компонентов сортов и 7004 МС с конической формой корнеплода, которые были размещены в паре с каждым из этих номеров (табл. 4).

Таблица 4. Наследование признака формы корнеплода у простых гибридов на МС основе, 2008 г.

Форма у МС линии	Номер опылителя	Форма корнеплода	Наследование формы корнеп. по отцовской линии
		Опылитель	Гибрид
коническая	207001	узкоконическая	узкоконическая	+
коническая	207003	ширококоническая	ширококоническая	+
коническая	207004	ширококоническая	коническая	-
коническая	207010	ширококоническая	узкоконическая	-
коническая	207012	узкоконическая	узкоконическая	+
коническая	207014	ширококоническая	ширококоническая	+
коническая	207016	ширококоническая	ширококоническая	+
коническая	207019	ширококоническая	ширококоническая	+
коническая	207020	ширококоническая	ширококоническая	+
коническая	207021	ширококоническая	коническая	-
коническая	207022	ширококоническая	ширококоническая	+
коническая	207023	коническая	коническая	+ -
коническая	207024	коническая	коническая	+ -
коническая	207025	ширококоническая	коническая	-
коническая	207026	коническая	узкоконическая	-
коническая	207029	узкоконическая	узкоконическая	+
коническая	207030	ширококоническая	узкоконическая	-
коническая	207031	узкоконическая	коническая	-
коническая	207037	узкоконическая	узкоконическая	+
коническая	207041	ширококоническая	ширококоническая	+

Из 20 изучаемых комбинаций 13 простых гибридов наследуют форму корнеплода по отцовскому компоненту. У 4 номеров наблюдалось проявление формы корнеплода по материнскому компоненту, у 3 гибридов присутствовала иная форма корнеплода.

Количество и процент комбинаций проявления признака формы корнеплода представлены в таблице 5.

Таблица 5. Проявление признака формы корнеплода сахарной свеклы, 2008 г.

Наследование	Гибриды	В %	Размножение МС	В %
Всего комбинаций	20	100	13	100
По отцовской линии	13	65,0	11	84,6
По материнской	4	20,0	2	15,4
Другая форма	3	15,0	-	0

При размножении МС линии проявляется доминирование более широкой формы корнеплода. Из 13 гибридных комбинаций отцовскую форму корнеплода проявляют 11 номеров, материнская форма корнеплода проявляется у 2 номеров.

Таким образом, в большинстве случаях форма свеклы проявляется по отцовской линии с доминированием более широкой формы корнеплода. При размножении МС линии отцовскую форму корнеплода проявляют 84,6%, по материнской линии форма корнеплода проявляется у 15,4% номеров. В простых гибридах по отцовской линии форма корнеплода проявляется у 65%, у 20% - по материнской линии и 15% - идет независимо от того или иного родителя.

5.Корреляционная зависимость между морфобиологическими показателями и основными признаками продуктивности мс линий и опылителей о-типа

В процессе филогенеза у растений свеклы выработана определенная взаимосвязь между признаками, которая характеризует растительный организм как целостную, сбалансированную систему. Отклонение в развитии одних признаков обычно влечет за собой изменение других. Однако попытка найти связь между каким-либо признаком и конечной продуктивностью в редких случаях приводит к успеху. По-видимому, высокая урожайность свеклы обеспечивается определенным сочетанием нескольких признаков, причем в различных условиях выращивания и для разных сортов и гибридов это сочетание может меняться (Буренин В.И., 2007).

В результате проведенных исследований нами выявлено, что в селекционных номерах сахарной свеклы встречаются растения с различной листовой пластинкой, длиной черешков. Листья встречаются, как гладкие, так и гофрированные в различной степени, темно- и светло-зеленые, с различным количеством листьев, раскидистые и прямостоячие, высокие и низкие. Корреляционная зависимость морфобиологических показателей с признаками продуктивности МС линий и линий опылителей О-типов сахарной свеклы представлена в таблице 6.

Таблица 6. Корреляция основных морфобиологических, хозяйственно-полезных признаков МС линий и опылителя О-типа сахарной свеклы, 2006-2008 гг.

Установлена корреляционная зависимость основных морфобиологических показателей с продуктивностью и формой корнеплодов. Из таблицы 6 можно проследить, что увеличение в номере количества растений с прямостоячими листьями отрицательно сказывается на урожайности МС линий (-0,976). Среднюю зависимость имеет опылитель О-тип по урожайности и сахаристости от количества прямостоячих листьев (0,543; 0,528). Слабую зависимость показателя индекса формы имеют растения опылителя О-типа от количества прямостоячих листьев (0,044). Раскидистый листовой аппарат у свеклы отрицательно влияет: на урожайность МС линий (-0,899). В опылителях О-типа количество раскидистых растений оказывает высокую положительную зависимость на продуктивные показатели. Количество высоких растений в номере отвечает за более высокую урожайность, сахаристость и индекс формы свеклы. Выступание головки корнеплода над уровнем почвы находится в отрицательной корреляционной зависимости с содержанием сахара в МС линиях (-0,917).

Растения с большой листовой пластинкой среди МС линий обладают меньшей урожайностью, но повышенной сахаристостью и увеличенным индексом формы корнеплода (0,971). Большие корнеплоды в номерах МС и опылителя О-типа положительно сказываются на три важнейшие характеристики. Номера свеклы, растения которой имеют листья с волнистыми краями, обладают меньшей урожайностью в МС линиях (-0,911). Растения, имеющие длинные черешки листа, находятся в сильной положительной корреляции между всеми изучаемыми признаками свеклы. Урожайность МС линий имеет обратную зависимость от темной окраски листьев (-0,899). Чем больше количество листьев у растений МС линий, тем меньше их урожайность (-0,979). В остальных случаях эти показатели имеют положительную сильную связь с продуктивностью свеклы.

Данные по корреляционной зависимости морфобиологических признаков способствуют правильному принципу отбора во время вегетации свеклы первого года по фенотипу габитуса растений.

6.Принципы улучшения опылителей О-типа и МС-линий

Индивидуальные отборы родоначальных растений на свекле II года жизни

Для создания стабильных МС линий и опылителей О-типов проводились отборы по признаку раздельноплодности. Стерильность у МС-аналогов и закрепительная способность в опылителях О-типах поддерживалась парными скрещиваниями (МС Ч О-тип) с дальнейшей оценкой по стерильности МС линии.

За 3 года анализа стерильности МС линий в теплице были отобраны растения с достаточно высоким процентом стерильности (91,5-94,6%) (табл. 7).

Таблица 7. Анализ стерильности материалов МС после размножения в тепличном боксе

Раздельноплодные диплоидные селекционные номера были оценены на закрепительную способность (табл. 8).

Таблица 8. Анализ стерильности материалов МС (поиск новых растений опылителей О-типов) в тепличном боксе.

	годы исследований
	2006	2007	2008
Изучено номеров	49	44	59
Изучено растений	468	493	694
Количество фертильных растений	389	424	598
Количество стерильных растений	79	69	96
Процент стерильных растений	16,9	14,0	13,8
Количество растений со 100% стерильностью и раздельноплодностью	17	16	24

Данные таблицы 8 показывают, что из диплоидных раздельноплодных номеров у 13,8-16,9 % растений присутствуют гены закрепителей стерильности. Поиск новых закрепителей стерильности из диплоидных раздельноплодных компонентов является одним из способов получения опылителей О-типов.

Во время вегетации проводили визуальную браковку семенных растений на изолированных участках МС линий: по стерильности, раздельноплодности; опылители О-типы: по фертильности и раздельноплодности. Семенные растения отбирали по признакам: неосыпаемость, крупность семян, выполненность семян, среднеспелость, дружность созревания семян, неповреждаемость болезнями, нестелющиеся. После обмолота семян с родоначальных растений, проводили индивидуальную, детальную оценку и отбор по семенам. Из 100 % отобранных родоначальников производили отбор по месторасположению семян на семенном растении (что составляет 2-3% от родоначального растения). Параллельно анализировали и отбирали номера из родоначальников с 90-100% раздельноплодностью (70-80%). Далее браковали по крупности (5,5 мм и больше) и выполненности семенного материала (90-100 %). После вышеприведенных отборов остается лишь 20-25 % номеров от родоначальных растений, которые высевались в питомник размножения и затем в селекционный питомник.

7.Отбор по месторасположению семян на семенном растении

Возможность выделения продуктивных генотипов зависит как от отборов, так и от методов производства семян. Хорошо развитые, здоровые семена - это главное условие поддержание продуктивности (Бороевич С., 1984).

Для стабилизации признаков продуктивности необходимо хорошее выравнивание линии по генотипу. Для изучения влияния месторасположения семян на семенном растении на продуктивные качества корнеплода были произведены парные скрещивания, отбор семян с различных ветвей семенного растения после свободного опыления, с дальнейшей их оценкой и сравнение их с семенами после самоопыления.

Нами проведены исследования по изменчивости признаков в зависимости от типа скрещиваний. Установлено, что с учетом формы корнеплода наиболее близкие показатели к стандарту по густоте стояния, урожайности, сахаристости корнеплодов в сравнении со свободным опылением наблюдались у пробного гибрида на МС основе с участием раздельноплодного опылителя. Установлены отклонения в сторону снижения урожайности, сбора сахара и формы корнеплода, полученные при парных скрещиваниях под изоляторами. Можно предположить, что снижение этих показателей произошло в результате подбора близкородственных пар для скрещивания. При самоопылении раздельноплодной линии наблюдалось снижение урожайности и сбора сахара (рис. 6).



Рис. 6. Сравнительная оценка параметров корнеплодов из семян, полученных разными методами скрещиваний

Установлено, что растения, выросшие из семян, собранных с ветвей второго, третьего и более порядков, схожи с признаками растений (форма, параметры корнеплода и сахаристость), полученных из семян после инцухтирования. Большие отличия имеют семена с ветвей первого порядка. Форма корнеплода изменяется в сторону уменьшения её индекса при сборе семян с ветвей первого порядка и при парных скрещиваниях (57,1 % и 42,9 % в сравнении с показателями семян после самопыления). Увеличение расстояния от максимального диаметра корнеплода до конца головки (120,0%) и индекса формы корнеплода (214,3 %), но снижение сахаристости (95,2%) наблюдается при сборе семян с центральной ветви семенного растения. Наибольшее значение индекса формы корнеплода установлено у родительских компонентов (343,3%). Сахаристость находилась примерно на одном уровне (в абсолютных величинах - 14,6-16,3 %) за исключением семян, собранных с ветвей первого порядка, обеспечивающих более высокое содержание сахара в корнеплодах свеклы (18,9 %) и их вытянутую форму (увеличение длины корнеплода). Наименьший показатель был у семян с центральной ветви (13,9 %). Инцухт способствует выщеплению сахаристых форм корнеплода.

Таким образом, используя семена, собранные с разных ветвей, можно улучшать различные качественные и количественные характеристики селекционного номера, а также создавать новые исходные формы сахарной свеклы.

8.Влияние фракции семенного материала на его продуктивность

Одной из важнейших причин снижения продуктивности сорта, уже внедренного в производство, является ухудшение качества семян. Крупные семена обычно имеют повышенную всхожесть и энергию прорастания. Семена разных фракций одного и того же сорта обладают различными урожайными качествами (Бороевич С., 1984).

Таблица 9. Основные показатели качества семян разной фракции у компонента Р одн. 117, 2008 г.

Фракция, мм	Энергия прорастания, %	Лабораторная всхожесть, %	Сростноплодность, %	Масса 1000 семян, г
<3,5	1,9	17,1	0,7	7,50
3,5-4,5	20,7	50,8	4,9	12,53
4,5-5,5	43,0	82,2	8,3	19,33
>5,5	76,3	97,2	31,4	29,56

Таблица 10. Основные показатели продуктивности разной фракции у компонента Р одн. 117, 2008 г.

Фракция, мм	Урожайность, т/га	Сахаристость, %	Сбор сахара, т/га	В % от районированного st
				Урожайность	Сахарист.	Сбор сахара
<3,5	28,43	16,70	4,74	63,9	106,3	67,9
3,5-4,5	31,21	16,17	5,07	70,1	102,9	72,6
4,5-5,5	42,41	16,11	6,81	95,3	102,5	97,5
>5,5	46,10	16,02	7,34	103,6	101,9	105,1
НСР05 3,12 2,88

С увеличением фракции семян возрастает их энергия прорастания, лабораторная всхожесть, масса 1000 семян, но также возрастает и процент сростноплодности. Также установлено, что по мере увеличения размера семени увеличивается продуктивность растений: урожайность почти на 40 % и сбор сахара на 37,2 %.

В результате проведенных исследований установлено влияние фракции семян на основные продуктивные показатели свеклы. После отборов родоначальных растений по крупности семян возрастает их энергия прорастания, лабораторная всхожесть, масса 1000 семян, урожайность и сбор сахара.

Выводы

гибрид сахарный свекла

1. Создан новый исходный материал сахарной свеклы: четыре линии опылителя О-типа и их МС-аналоги, обладающие высокой закрепительной способностью, фертильностью, раздельноплодностью, стерильностью и выравненностью по признаку формы корнеплода: 90271-90041- узкоконическая; 90272-90042 - коническая; 90273-90043 - ширококоническая; 90274-90044 - округло-коническая.

2. Анализ морфобиологических и хозяйственных признаков семян, формы и массы корнеплода изученных сортов и гибридов показал, что основными показателями являются признаки семени и корнеплода. Полученная характеристика по продуктивным и морфобиологическим показателям отечественных и зарубежных гибридов на МС-основе позволила наметить основные направления селекции сахарной свеклы.

3. Дополнена классификация форм корнеплода свеклы двумя формами корнеплода (коническая и округло-коническая). Разработана математическая модель и индекс формы корнеплода, позволяющий определить принадлежность свеклы к конкретной форме. Определено процентное соотношение корнеплодов в номере, относящихся к различным формам и составлена структура селекционных материалов по данному признаку.

4. При размножении МС линий проявляется доминирование более широкой формы корнеплода. Также форма корнеплода свеклы проявляется в основном по отцовской линии. Отцовскую форму корнеплода проявляют 84,6%, по материнской линии форма корнеплода проявляется у 15,4% номеров. В простых гибридах отцовская форма корнеплода проявляется у 65%, у 20% - по материнской линии и 15% - идет независимо от того или иного родителя.

5. Для родоначальников высокоурожайных растений из номеров МС линий необходимо отбирать растения с прямостоящей розеткой и длинными черешками листьев, с ширококоническими, выступающими корнеплодами над уровнем почвы. Для сахаристых МС форм растения должны быть прямостоящие, иметь большое количество крупных листьев с волнистыми краями и длинными черешками, корнеплоды должны быть ширококонической формой. Растения опылителей О-типа необходимо отбирать прямостоящие, с крупными выступающими корнеплодами над уровнем почвы, с большой, темной листовой пластинкой, с волнистыми краями и длинными черешками, с большим количеством листьев, что будет положительно сказываться на их урожайность, сахаристость и форму корнеплода.

6. Разработан принцип отбора растений педигри по семенам и корнеплодам селекционных номеров, позволяющий создать исходный материал, обладающий повышенной урожайностью, сахаристостью, выравненностью по форме корнеплода, высокой стерильностью, закрепительной способностью и раздельноплодностью.

7. Установлено влияние месторасположения семян на семенном растении сахарной свеклы на продуктивные её качества. Растения, выросшие из семян, собранных с ветвей второго, третьего и более порядков схожи с признаками растений (форма, параметры корнеплода и сахаристость), полученных из семян после инцухтирования. Увеличение расстояния от максимального диаметра корнеплода до вершины головки (120,0%) и индекса формы корнеплода (214,3 %), но снижение сахаристости (95,2%) наблюдается при сборе семян с центральной ветви семенного растения. Семена, собранные с ветвей первого порядка, обеспечивают более высокое содержание сахара в корнеплодах свеклы (18,9 %) и их вытянутую форму (увеличение длины корнеплода). Наименьший показатель сахаристости был у семян с центральной ветви (13,9 %). Инцухт способствует выщеплению сахаристых форм корнеплода.

8. Показано влияние фракции семян на основные продуктивные показатели свеклы. После отборов родоначальных растений по крупности семян возрастает их энергия прорастания, лабораторная всхожесть, масса 1000 семян, но также возрастает и процент сростноплодности. По мере увеличения размера семени увеличивается урожайность почти на 40 % и сбор сахара на 37,2 %.

Рекомендации для практического использования

1. Предлагается использовать в селекционном процессе четыре улучшенные линии опылителя О-типа и их МС-аналоги сахарной свеклы (соответственно 90271-90041- узкоконическая; 90272-90042 - коническая; 90273-90043 - ширококоническая; 90274-90044 - округло-коническая), обладающие высокой раздельноплодностью, закрепительной способностью, фертильностью и стерильностью (98,3%; 98,4%; 98,8%; 98,5%) при создании высокопродуктивных гибридов.

2. Рекомендуется внести дополнения в существующую классификацию форм корнеплода (веретенообразная, узко-коническая, ширококоническая, овально-коническая, цилиндрическо-коническая) две формы (коническую и округло-коническую) при селекции и производстве сахарной свеклы.

3. Предлагается использовать формулу расчета индекса и математическую модель для определения формы корнеплода.

4. Предлагается использовать крупную фракцию семян (4,5-5,5 мм) при выращивании сахарной свеклы по интенсивной технологии, а фракцию 5,5 мм и более в селекции сахарной свеклы.

Литература

1. Корниенко А.В. Сравнительная оценка исходного материала и гибридных комбинаций в прямых и обратных скрещиваниях / А.В. Корниенко, Е.В. Гончаров, Ю.Н. Мельников, В.А. Сухоруких, Р.В. Бердников // Сахарная свекла. - 2007. - №6 - С. 19-20.

2. Корниенко А.В. Структурный анализ массы корнеплодов у селекционных номеров сахарной свеклы / А.В. Корниенко, Е.В. Гончаров, Ю.Н. Мельников, В.А. Сухоруких, Р.В. Бердников // Сахарная свекла. - 2007. - №7 - С. 27-28.

3. Корниенко А.В. Определение и расчет математической модели формы корнеплодов у различных селекционных номеров / А.В. Корниенко, А.Ф. Никитин, О.И. Стогниенко, А.М. Парфенов, В.А. Сухоруких, Р.В. Бердников, Е.В. Гончаров, Ю.Н. Мельников // Сахарная свекла. - 2008. - №8 - С. 26-28.

Размещено на Allbest.ru

...