Теоретико-методологічні аспекти селекційно-генетичних основ підвищення продуктивності тютюну: сутність та інноваційний потенціал

Найменша тривалість вегетаційного періоду становила 90 днів і була у сорту Венгерський огородній, а найвища - у Крупнолистого 33 (135 днів). За кількістю коробочок у суцвітті виділилися такі сорти: Український 12, Крупнолист- ний 33, Венгерський огородній та Американ 20 із показниками 210-230 штук. Кількість коробочок у суцвітті між сортами варіювала в межах 117-230 штук. Виділено із нещільним суцвіттям такі чотири сорти тютюну: Вірджинія 27, Тернопільський 7, Тернопільський 14, Крупнолистний 33. Помірно щільне суцвіття відмічено у трьох зразків: Собол- чський 15, Американ 20, Басма 99. Щільне суцвіття спостерігали у таких трьох сортів: Берлей 38, Закарпатський 12, Український 12. Два сорти мали дуже щільне суцвіття: Венгерський огородній і Заградний 8. Плескато-куляста форма суцвіття притаманна таким сортам: Басма 99, Венгерський огородній, Закарпатський 12, Український 12. Найвищий показник продуктивності суцвіття коливався в межах від 7,4 до 27,4 г і спостерігався у сорту Венгерський огородній.

Рекомендовано такі агротехнічні прийоми для агрофор- мувань Закарпатської області: висівати насіння нормою 0,8-1,0 г/м2; саджати розсаду сорту Тернопільський 14 за схемою 70х25 см, Тернопільський 7 - 44х25 см і Берлей 38 - 70х40 см; використовувати таку систему удобрення: 20-25 т/га гною під зяблеву оранку або мінеральні добрива дозою N45P6gK90 кг/га.

Ключові слова: тютюн, ознаки, продуктивність, якість, насіння, суцвіття, щільність волоті.

Key words: tobacco, traits, productivity, quality, seeds, inflorescences, panicle density.

Постановка проблеми

селекція тютюн сорт продуктивність

Тютюн є важливою технічною культурою. Вирощування цієї культури трудомістке, але високоприбуткове. Попит на тютюнові вироби великий, хоча дія нікотину на організм людини шкідлива. Тому одним із напрямків розвитку агропромислового комплексу України має бути вирощування тютюну. В Україні тютюнництво розміщено у трьох агрокліматичних регіонах: Придністровському (Тернопільська, Івано-Франківська, Чернівецька, Хмельницька, Вінницька та Одеська області), Закарпатському і Кримському [1, с. 88].

Вирощування тютюну у придністровській частині України стало традиційним завдяки географічному положенню, наявності значних площ родючих земель і сприятливим кліматичним умовам. Закарпатська зона відрізняється строкатістю грунтово-кліматичних умов, тому вирощування зосереджено у низинній підзоні. Сорти тютюну, рекомендовані для освоєння виробництвом, мають відповідати основним його вимогам, зокрема характеризуватися високою продуктивністю, якістю сировини і низькою трудомісткістю [2, с. 79]. «Виходячи із вимог до сучасних сортів тютюну, важливого значення набуває насіннєва продуктивність, удосконалення технології ведення насінництва, поліпшення якості насіннєвого матеріалу. Таку якість можна одержати завдяки генетично зумовленій високій насіннєвій продуктивності та суворому дотриманню комплексу агротехнічних заходів, які сприяють забезпеченню умов для формування насіння, прогресивних способів післязбирального оброблення насіння і підготовки його до сівби» [3, с. 32].

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Установлено, що форма суцвіття відіграє важливу роль у підвищенні продуктивності генеративних органів (Савіна О. І. та ін.) [4, с. 25]. Найбажанішим для сортів тютюну є плескато-куляста і куляста форми, що забезпечують врожайність до 15 г насіння із суцвіття. Обернено-куляста форма дає врожай до 0,65 г, а подвійно-конічна - до 2 г насіння, що унеможливлює впровадження таких сортів у виробництво. Низьку насіннєву продуктивність і твердонасінність має сорт Берлей 320 [5, с. 16]. Підсумовуючи вищезазначене, ми констатуємо, що середньою продуктивністю характеризуються суцвіття кулястої форми. Плескато-куляста форма суцвіття притаманна сортам сортотипу Український, Американ і Трапезонд із високою та дуже високою продуктивністю насіння.

Різноякісність насіння (його модифікаційна мінливість) встановлювалася для кожного досліджуваного сорту [6, с. 134]. Унаслідок ретельного аналізу базової колекції виділено зразки з високими показниками насіннєвої продуктивності та окремими ознаками, що корелюють із продуктивністю [7, с. 88]. Отже, виділено 29 сортозразків із високими параметрами продуктивності суцвіття, показники яких сягають 24 г із одного суцвіття і можуть служити вихідним матеріалом для селекції на підвищену насіннєву продуктивність. Визначено, що сорти Собол- чський 15/21, Ерго 23, С-11, Сигарний 99 придатні для широкого впровадження у виробництво під час виготовлення сировини сигарного типу [8, с. 34]. Методами математично-статистичного моделювання встановлено низку важливих ознак, які корелюють із продуктивністю суцвіття (висота і ширина суцвіття, плескато-куляста форма, кількість коробочок у суцвітті та його щільність) [9, с. 36], на які потрібно звернути увагу під час добору форм у селекційному процесі.

Ми досліджували філогенетичні зв'язки роду Nicotiana методом внутрішніх ділянок ядерної рибосомної ДНК (шгДНК). Філогенетичний аналіз даних проведено для всього роду Nicotiana, що охоплював як диплоїдні, так і поліплоїдні таксони, а також лише диплоїдні таксони. Всі таксони, незалежно від плоїдності, дали чисті поодинокі екземпляри ІТС регіону [10, с.107]. Опрацювавши результати, ми зрозуміли, що знання того, як ITS розвивається у штучних амфідипло- їдах, дає уявлення про те, що аналіз ITS може виявити природні амфідиплоїди невідомого походження, саме із цього погляду аналіз послідовностей ITS є дуже інформативним.

Науковці Інституту біофізики Академії наук Чеської Республіки і Лондонського університету королеви Марії розглянули закономірності еволюції гДНК у покритонасінних роду Nicotiana задля визначення наслідків впливу алополіплоїдії на ці процеси [11, с. 988]. Визначено, що алополіплоїдні види Nicotiana ідеально підходять для вивчення еволюції гДНК, оскільки філогенетична реконструкція послідовностей ДНК виявила закономірності дивергенції видів та їх батьківських форм [12, с. 291]. Дослідивши роботи авторів, можна припустити, що моделі епігенетичної експресії гДНК, установлені навіть у гібридів F₁, суттєво впливають на ймовірні моделі розбіжності гДНК.

Дослідники Токійського університету сільського господарства і технологій продовжили роботу своїх колег із Ібарківського університету, намагаючись установити причини летальності міжвидових гібридів N. suaveolens ^х N. Tabacum. Ними було виявлено запрограмовану летальність клітин із ознаками загибелі вакуолярної частини, включаючи особливості, пов'язані з аутофагією, і встановлено детальний часовий хід ознак загибелі вакуолей [12, с. 2475; 14, с. 1]. Результати досліджень продемонстрували, що втрата гомеостазу білка дає ключі до майбутніх підходів для з'ясування всього процесу.

К.П. Лєонова з колегами дослідної станції тютюнництва вивчали міжсортові гібриди за насіннєвою продуктивністю. Визначено, що в F₁ ступінь фенотипового домінування і гетерозис залежали від різноманіття генотипів компонентів схрещування, а також від взаємодії генотипу з агрокліматичними умовами вирощування [15, с. 252; 16, с. 449]. За результатами досліджень насіннєвої продуктивності виділено такі кращі гібридні комбінації: 00035, 00036, 00038, 00о4о, 00045, 00047, 00049.

У статті представлено огляд селекційних досліджень останніх років, спрямованих на створення нового екологічно стійкого матеріалу тютюну, що відповідає вимогам ресурсозберігаючих технологій. Представлено новостворені перспективні сорти тютюну [17, с. 10]. Розглянувши матеріли авторів, знайдено колекційні сортоутворювачі, які характеризуються широким поліморфізмом. Окрім того, виділені такі сорти-донори, що використовуються у селекції на оптимальний вегетаційний період, якість сировини, стійкість до хвороб: Трапезонди - 41, 41-42, 3072,362, 15, 92, 162, 1187, 204, 25; Самсун 27, Самсун Апсни; Остроліст 1519, Остроліст 215; Переволочанець 1244; Ювілейний; Кубанський 143.

Г. Бялковська із співавторами визначали економічну ефективність вирощування нового сорту тютюну Берлей 46. Цей зразок одержано методом індивідуального добору у популяціях міжсортових гібридів Берлей польський х Банат [18, с. 41]. Сорт занесено до Державного реєстру України у 2017 році.

Згідно із зазначеним вище, зроблено такі висновки: новий сорт тютюну Берлей 46 має істотні переваги за стійкістю до хвороб і шкідників, стресових погодних умов, за високою врожайністю та якістю сировини. Сорт тютюну Берлей 46 рекомендується для вирощування у господарствах України.

Постановка завдання

Матеріалом для дослідження стали друковані праці науковців Тернопільської державної сільськогосподарської дослідної станції, Ужгородського національного університету, Дослідної станції тютюнництва, Уманського національного університету садівництва, Інституту біофізики Академії наук Чеської Республіки, Всеросійського інституту тютюну, махорки і тютюнових виробів. Усі ці роботи стосувалися селекційно-генетичних основ підвищення продуктивності тютюну.

Мета роботи - підбір літературних джерел, у котрих публікуються праці науковців відомих селекційних установ; виділення перспективних зразків тютюну; аналіз їхніх основних селекційно-генетичних ознак; розроблення рекомендацій із агротехніки вирощування виділених сортів в умовах Закарпатської області.

Задля досягнення цієї мети ставилися такі завдання:

- проаналізувати дослідження вітчизняних і зарубіжних науковців;

- виділити перспективні сорти тютюну;

- вивчити їх за ознаками, що впливали на насіннєву продуктивність;

- надати рекомендації агроформуванням Закарпатської області щодо норми висіву насіння, схеми висадження розсади, норм удобрення рослин.

Виклад основного матеріалу дослідження

За результатами наукової роботи науковців Дослідної станції тютюнництва та Ужгородського національного університету проведено детальний аналіз проявлення основних селекційно-генетичних ознак у 12 сортів тютюну. Ці ознаки впливали на насіннєву продуктивність: висоту рослин, форму суцвіття, кількість коробочок у суцвітті, урожайність насіння і тривалість вегетаційного періоду [19, с. 71; 8, с. 40].

Висота рослин тютюну є важливою ознакою і відіграє вагому роль у формуванні генеративних органів та проявленні низки якісних і кількісних показників. Згідно із класифікатором ідентифікації колекційного матеріалу висота рослин характеризується такими граничними показниками: дуже низька (до 124 см), низька (від 125 до 164 см), середня (від 165 до 180 см), висока (від 181 до 199 см), дуже висока (від 200 см і вище) [19, с. 70].

Результати дослідження свідчать, що три сорти тютюну характеризувалися дуже високою висотою рослин: Вірджинія, Тернопільський 7 та Тернопільський 14. Середню висоту мали Соболчський 15, Крупнолистний 33. Низька висота була у сортів Басма 99, Венгерський огородній, Заградний 8, Український 12, Берлей 38. До дуже низьких сортів відносяться Американ 20 і Закарпатський 12 (табл. 1).

Таблиця 1Характеристика колекційних зразків тютюну за ознаками насіннєвої продуктивності

Примітка: * Щільність суцвіття: 1 - дуже рихле, 3 - не щільне, 5 - помірно щільне, 7 - щільне; 9 - дуже щільне.

Джерело: складено автором на основі аналізу: [19, с. 71; 8, с. 40]

Тривалість вегетаційного періоду тютюну прямо залежить від біологічних особливостей сорту і погодних умов. За період дослідження виділено такі сорти: один ранній (Венгерський огородній), шість середньостиглих (Заградний 8, Басма 99, Американ 20, Берлей 38, Тернопільський 14, Тернопільський 7), один середн- топізній (Соболчський 15), один пізньостиглий (Вірджинія 27), три дуже пізні сорти (Закарпатський 12, Крупнолистний 33, Український 12).

Ознаки коробочок майже не змінюються під впливом зовнішніх умов. За кількістю коробочок у суцвітті домінували сорти Український 12, Крупнолистний 33, Венгерський огородній і Американ 20 із показниками 210-230 штук. Найменша кількість коробочок у суцвітті була притаманна чотирьом сортам тютюну, серед яких Берлей 38 і Заградний 8 характеризувалися показниками 117-127 штук. У сортів кількість коробочок у суцвітті варіювала в межах 117-230 штук.

Суцвіття тютюну - це волоть різної форми. Різноманітність форм волоті зумовлена неоднаковим розташуванням квітконосних гілок першого і другого порядків. На центральних гілках першого порядку розташовано близько 80-90% квіток.

Насіннєва продуктивність рослин тютюну залежить від форми і щільності суцвіття та не залежить від розміру квітки, забарвлення, інших особливостей її будови. Щільність розташування гілок і квіток є систематичними ознаками тютюну. Суцвіття залежно від щільності розміщення квіток на гілках першого і другого порядків може бути рихлим, нещільним, помірно щільним, щільним і дуже щільним [19, с. 71]. За результатами дослідження виділено чотири сорти тютюну із нещільним суцвіттям: Вірджинія 27, Тернопільський 7, Тернопільський 14, Крупнолистний 33. Помірно щільне суцвіття відмічено у трьох зразків: Собол- чський 15, Американ 20, Басма 99. Щільне суцвіття спостерігали у трьох сортів: Берлей 38, Закарпатський 12, Український 12. Два сорти мали дуже щільне суцвіття: Венгерський огородній і Заградний 8.

Кулясту форму суцвіття мали сорти Вірджинія 27, Тернопільський 7, Терно- нільський 14, Берлей 38, Соболчський 15, Крупнолистний 33. Плескато-куляста форма була притаманна таким сортам: Басма 99, Венгерський огородній, Закарпатський 12, Український 12. Два зразки мали відповідно обернено-кулясту і подвійно-конічну форми суцвіття.

Отримані результати свідчать про те, що продуктивність насіння із одного суцвіття коливалася в межах від 7,4 до 27,4 г, причому відмічено найвищий показник у сорту Венгерський огородній. Середній показник у 12 сортів становив 20,9 г.

На Дослідній станції тютюнництва НААН (м. Умань) у 2017-2018 рр. уперше вивчали вихідний матеріал тютюну (6 сортів Тернопільської ДСДС і 5 сортів Закарпатської ДСДС) за придатністю до культивування в агрокліматичних умовах центральної частини Лісостепу України. Найвищою врожайністю сировини за всіх схем садіння характеризувалися сорти Вірджинія і Тернопільський 7. Урожайність сировини в них варіювала в межах 2,74-3,64 т/га. Сорти тютюну Темп 321 і Берлей 38 мали високу продуктивність у разі загущеного висадження рослин (площа живлення становила 0,12 м²). Урожайність їхньої сировини становила 3,73 і 3,83 т/га відповідно. Низькопродуктивними в агрокліматичних умовах центральної частини Лісостепу України виявилися сорти тютюну Спектр і Собол- чський 33. За схемою висадження розсади 0,6 х 0,2 м найвищу врожайність сировини відмічено у сорту Берлєй 38 (3,83 т/га), за схемою висадження 0,6 х 0,3 м - у сорту Тернопільський 7 (3,3 т/га) і за схемою 0,6 х 0,35 м - у зразка Вірджинія (3,64 т/га) [20, с. 31].

Висновки і пропозиції

У статті здійснено аналіз та узагальнення результатів досліджень науковців різних селекційних установ. Виділено 12 перспективних сортів і вивчено їхні ознаки, що впливали на насіннєву продуктивність. Висота рослин коливаласу у межах від 118 до 224 см. Найменша тривалість вегетаційного періоду становила 90 днів і спострегалась у сорту Венгерський огородній, а найвища - у сорту Крупнолистий 33 (135 днів). За кількістю коробочок у суцвітті виділилися такі сорти: Український 12, Крупнолистний 33, Венгерський огородній та Американ 20 із показниками 210-230 штук. Плескато-куляста форма суцвіття притаманна таким сортам, як Басма 99, Венгерський огородній, Закарпатський 12, Український 12. Продуктивність насіння із суцвіття коливалась у межах від 7,4 до 27,4 г, найвищий показник спостерігали у сорту Венгерський огородній.

Ми рекомендуємо агроформуванням Закарпатської області висівати насіння нормою 0,8-1,0 г/м²; розсаду сорту Тернопільський 14 саджати за схемою 70 х 25 см, сорту Тернопільський 7 - 44 х 25 см і Берлей 38 - 70 х 40 см відповідно. Слід використовувати таку систему удобрення: 20-25 т/га гною під зяблеву оранку або N₄₅P₆₀K₉₀ кг/га.

Список використаної літератури

1. Ковалюк О.М., Савіна О.І., Шейдик К.А. та ін. Систематизація базової колекції тютюну за насіннєвою продуктивністю. Актуальные вопросы современной науки: сборник научных трудов. 2016. Т. 50. С. 88-97.

2. Ковалюк О.М. Шейдик К.А. Мінливість насіннєвої продуктивності селекційного матеріалу тютюну. Молодий вчений. Львів. 2016. № 12 (39). С. 79-83.

3. Юречко А.А., Гаврилюк Н.І., Петренкова В.П. Формування ознакової колекції тютюну за господарськими ознаками в умовах Придністров'я України. Генетичні ресурси рослин. 2013. № 12. С. 32-40.

4. Савіна О.І., Шейдик К.А., Ковалюк О.М., Матієга О.О. Виділення ознак для формування ознакових колекцій тютюну за насіннєвою продуктивністю. Проблеми агропромислового комплексу Карпат. 2016. Вип. 25-26. 133-141.

5. Савіна О. І., Матієга О. О., Ковалюк О. М. Аспекти селекції тютюну на формування високої насіннєвої продуктивності. Проблеми агропромислового комплексу Карпат: міжвідом. тем. наук. зб. Ужгород: ВАТ «ПАТЕНТ». 2006-2007. Т. 15-16. 129-133.

6. Савіна О. І., Ковалюк О. М., Ганженко О. М. Особливості формування насіннєвої продуктивності сортотипів тютюну. Збірник наукових праць Інституту землеробства УААН. 2005. №4. С. 134-139.12.

7. Ковалюк О. М., Савіна О. І., Шейдик К. А. Систематизація базової колекції тютюну за насіннєвою продуктивністю. Актуальные вопросы современной науки: сб. науч. тр. Новосибирск: Издательство ЦРНС. 2016. Т.5 0. С. 88-97.

8. Савіна О. І., Ковалюк О. М., Шейдик К. А. Оптимізація моделі сорту тютюну для підвищення насіннєвої продуктивності. Сортовивчення та охорона прав на сорти рослин. 2017. № 13 (1). С. 34-42.

9. Савіна О. І., Матієга О. О., Шейдик К. А., Корсак В. В., Ловас В. П. Селекційна цінність вихідного матеріалу тютюну за основними ознаками. Вісник аграрної науки. 2011. Вип. 9. С. 34-36.

10. Chase M. W., Knapp S., Cox A. V., Clarkson J. J., Butsko Y., Joseph J., Savolai- nen V, Parokonny A. S. Molecular systematics, GISH and the origin of hybrid taxa in Nicotiana (Solanaceae). Ann. Bot. 2003. Vol. 92. P. 107-127. doi: 10.1093/aob/mcg087

11. Skalicka K., Lim K. Y, Matyasek R., Koukalova B., Leitch A. R., Kovarik A. Rapid evolution of parental rDNA in a synthetic tobacco allotetraploid line. Am. J. Bot. 2003. Vol. 90. P. 988-996. doi: 10.3732/ajb.90.7.988

12. Skalicka K.,. Lim K. Y., Matyasek R., Matzke M., Leitch A. R., Kovarik A. Preferential elimination of repeated DNA sequences from the paternal, Nicotiana tomen- tosiformis genome donor of a synthetic, allotetraploid tobacco. New Phytol. 2005. Vol. 166. P. 291-303. doi: 10.1111/j.1469-8137.2004.01297

13. Ueno N., Nihei S., Miyakawa N., Hirasawa T., Kanekatsu M., Marubashi W., Doom W. G Van, Yamada T. Time course of programmed cell death, which included autophagic features, in hybrid tobacco cells expressing hybrid lethality. Plant Cell Rep. 2016. Vol. 35 (12). P. 2475-2488. doi: 10.1007/s00299-016-2048-1

14. Ueno N., Kashiwagi M., Kanekatsu M., Murubashi W., Yamada T. Accumulation of protein aggregates induces autolytic programmed cell death in hybrid tobacco cells expressing hybrid lethality. Sci. Rep. 2019. No 9 (1). P. 1-10. doi: 10.1038/s41598- 019-46619-5

15. Лєонова К. П., Моргун А. В., Моргун В. І., Коваленко А. М. Аналіз міжсортових гібриди F₁ тютюну за структурними елементами насіннєвої продуктивності. Збірник наукових праць Уманського національного університету садівництва. 2020. Вип. 96. Ч. 1. С. 252-264. doi. 10.31395/2415-8240- 2020,230-96-1-252-264

16. Leonova K. P., Morgun A. V, Hospodarenko H. M., Ketskalo V. V, Kotsyuba S. P., Nevlad V. I. Evaluation of the tobacco genotypes by seed productivity. Ukrainian Journal of Ecology. 2020. No 10 (2). P. 449-454, doi: 10.15421/2020_122

17. Хомутова С. А., Саломатин В. А., Кубахова А. А. Потенциал новых сортов табака для развития табачной отрясли. Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2014. Вып. 102 (8). С. 1-12.

18. Бялковська Г. Д., Юречко А. А., Вельган Є. Л., Пащенко В. І. Новий перспективний сорт тютюну української селекції Берлей 46. Вісник аграрної науки. 2020. №5 (806). С.41-47. doi:https://doi.org/10.31073/agrovisnyk202005-05

19. Моргун А.В., Моргун В.І., Леонова К.П., Молодчана О.М. Оцінка вихідного матеріалу тютюну в агрокліматичних умовах центрального Лісостепу України. Селекція і насінництво. 2019. Вип. 115. С. 69-75.

20. Моргун А.В., Моргун В.І., Молодчана О.М. Оцінка адаптивного потенціалу вітчизняних сортів тютюну в агрокліматичних умовах центральної частини Лісостепу України. Вісник аграрної науки. 2019. №3 (792). С. 28-32.

Размещено на Allbest.ru