Моніторинг генетичного різноманіття кукурудзи для виявлення джерел посухостійкості

Вплив змін клімату на більшість сільськогосподарських культур. Розгляд проблеми посухостійкості та жаровитривалості рослин кукурудзи. Створення гібридів на територіях, де відбуваються зміни клімату. Створення ліній та гібридів з високою посухостійкістю.

Рубрика Сельское, лесное хозяйство и землепользование
Вид статья
Язык украинский
Дата добавления 26.03.2024
Размер файла 228,8 K

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

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

Размещено на http://www.allbest.ru/

Устимівська дослідна станція рослинництва

Інституту рослинництва ім. В. Я. Юр'єва НААН

Моніторинг генетичного різноманіття кукурудзи для виявлення джерел посухостійкості

Харченко Ю.В., Харченко Л.Я., Роговий О.Ю.

Анотація

Адаптація сільського господарства до сучасних та майбутніх змін клімату наразі має вирішальне значення. Зміни клімату, які ми спостерігаємо в останні роки матимуть вплив на більшість сільськогосподарських культур. У зв'язку з глобальним потеплінням, набуває важливого значення проблема посухостійкості та жаровитривалості рослин кукурудзи. Особлива увага в селекції кукурудзи приділяється створенню виxiднoгo матеріалу з широкою генетичною різноманітністю. Одним із основних шляхів пристосування культури до змін клімату є створення гібридів саме на територіях, де відбуваються ці зміни клімату. Тому в цих умовах особливо актуальним є вивчення колекції кукурудзи для виділення цінних зразків за ознакою посухостійкості. У статті висвітлені результати дослідження на посухостійкість 400 зразків кукурудзи в польових та 112 -- у лабораторних умовах протягом 2018-2020 років. Дослідження проводились на Устимівській дослідній станції рослинництва Інституту рослинництва ім. В. Я. Юр'єва НААН (УДСР). За результатами вивчення зразків кукурудзи виділено цінний вихідний матеріал для створення ліній та гібридів з високою посухостійкістю. Досліджувані зразки знаходяться в колекціях УДСР та Національного центру генетичних ресурсів рослин і можуть бути використані селекціонерами та іншими споживачами в теоретичних та практичних розробках.

Ключові слова: посухостійкість, кукурудза, колекція генетичних ресурсів, лінії, сорти, проростання насіння, розчин сахарози.

Abstract

Kharhenko Yu. V., Kharchenko L. Ya., Rohovyi O. Yu.

Ustymivka Experimental Station of

Plant Production of Plant Production Institute named after V.Ya. Yuriev of NAAS

MONITORING MAIZE GENETIC DIVERSITY TO IDENTIFY SOURCES OF DROUGHT TOLERANCE

Aim. To evaluate maize accessions from Ustymivka Experimental Station's collection for drought resistance in the field and laboratory; to conduct a comparative characterization of the gene pool in terms of performance and adaptability traits; to select valuable sources with high drought resistance for heterosis breeding.

Results and Discussion. The article presents results of evaluating Ustymivka Experimental Station's maize collection for drought resistance in the transitional climate of Central Ukraine (from forest-steppe to steppe). The accessions were grouped according to this trait expression level and sources of drought resistance with high economically valuable characteristics were indentified in field studies. Laboratory germination in a sucrose solution (percentage of germinated seeds) was determined for 112 maize accessions of six subspecies. According to their levels of drought resistance, the accessions were grouped as follows: unresistant (20%), low resistant (21-40%), medium-resistant (40-60%), resistant (61-80%), and highly resistant (81-100%). Based on data on the genetic diversity of maize of different geographical origins, 14 maize accessions combining very high drought resistance both in the laboratory and in the field with high grain productivity and its constituents, thousand grain weight as well as with resistance to biotic and abiotic factors were selected. The National Center for Plant Genetic Resources has registered 4 Ukrainian maize lines (WG6, UKhF90, AK145, and UKhKC530) as valuable accessions that combine high drought resistance with several economically valuable traits.

Conclusions. Selected maize lines and cultivars with high drought resistancet is advisable to involve in the breeding of new heterotic hybrids, which are relevant in the global warming context.

Keywords: drought resistance, maize, collection of genetic resources, lines, varieties, seed germination, sucrose solution.

Вступ

Зміна клімату та глобальне потепління негативно впливає на сільськогосподарське виробництво в багатьох частинах земної кулі і їх наслідки будуть посилюватися. Спостерігається збільшення таких факторів, як підвищення температури і посилення її мінливості, частота та кількість опадів, збільшення екстремальних погодних явищ. У північній півкулі очікується підвищення температури і продовольча безпека України значною мірою буде залежати від того, наскільки ефективно пристосується сільське господарство до згубного впливу змін клімату. Дослідження свідчать, що клімат України протягом останніх десятиліть вже почав змінюватися (температура та деякі інші метеорологічні параметри відрізняються від значень кліматичної норми) і згідно результатів моделювання -- для території України в майбутньому продовжуватиметься зростання температури повітря, відбуватиметься зміна кількості опадів протягом року. Це може призвести до зміщення кліматичних сезонів, зміни тривалості вегетаційного періоду, зменшення тривалості залягання стійкого снігового покриву, зміни водних ресурсів місцевого стоку. Як відомо, екологічний стрес є одним з найважливіших факторів зниження врожайності та продуктивності сільськогосподарських культур [1].

Кукурудза (Zea mays L.) після пшениці та рису третя за значеністю у світі культура серед зернових, яка є не тільки основною фуражною культурою, а й широко використовується в промисловості, тваринництві та медицині. Вона є основним джерелом сировини для заводів з виробництва біогазу в Європі [2-4].

В останні роки більшість регіонів України потрапляють під вплив стресових факторів -- посухи, низьких і високих температур, які негативно впливають на ріст, розвиток рослин кукурудзи, знижуючи рівень урожайності. Тому важливим напрямком селекції є створення вихідного матеріалу та гібридів, толерантних до основних стресових факторів середовища [5]. Створення та впровадження ранньостиглих, середньоранніх і середньостиглих високопродуктивних гібридів кукурудзи тісно пов'язано з адаптивним потенціалом їх батьківських форм [6].

Посухостійкість у сучасному розумінні -- це комплексна ознака, яка дає можливість кукурудзі формувати значні рівні врожайності в посушливих умовах. З точки зору генетики, ця ознака реалізується завдяки взаємодії кількох десятків генів, які відповідають за велику кількість ознак у кукурудзи.

Рівень урожайності гібридів значною мірою залежить від погодних умов і є результатом складних взаємодій генотипу та середовища. Посуха в період цвітіння генеративних органів призводить до асинхронності в їх цвітінні, негативно впливає на життєздатність пилку, запилення та озернення качанів. За посушливих умов в період формування та наливу зерна значно знижується маса 1000 зернин. Посушливі умови завжди були проблемою для ефективного землеробства України, більша частина території якої належить до зони нестійкого та недостатнього зволоження. У середньому в країні тривалість літнього посушливого (бездощового) періоду може сягати 50-90 діб. Здебільшого такі явища супроводжуються підвищеною температурою повітря, що призводить до атмосферної та ґрунтової посухи. Унаслідок несприятливих за зволоженням погодних умов в окремі роки недобір урожайності кукурудзи може сягати 45-50 % [7].

Дослідження посухостійкості рослин проводяться як у нашій країні, так і за кордоном. Учені різнобічно вивчили багато фізіолого-біохімічних процесів, що відбуваються в рослинах, зокрема числі адаптивну стійкість сільськогосподарських культур до екстремальних умов вирощування на рівні клітини, тканини, цілої рослини і ценозу [8, 9]. Розроблено достатньо багато фізіологічних методів оцінки селекційного матеріалу на стійкість до підвищених температур, у тому числі і по кукурудзі [10-12]. В основному дослідження проводилися для з'ясування внутрішнього механізму обмінних процесів, їх ролі в адаптивному потенціалі генотипу, що важливо для вивчення реакції рослин на екстремальні умови середовища. Проте в науковій літературі дуже мало розробок, спрямованих на використання фізіологічних ознак в практичній селекції сільськогосподарських культур. Дослідження ліній і гібридів кукурудзи ведуться в основному за морфологічними і господарсько-цінними ознаками: висота прикріплення качанів, вихід зерна з качана, маса 1000 зернин, кількість зернин у качані, висота рослин, технологічність збирання, швидкість висихання зерна в качані та іншими. Важливим моментом для оцінки є те, що стійкість будь-якого рослинного організму в онтогенезі кількісно змінюється, і з огляду на це, оцінку стійкості генотипу необхідно проводити на матеріалі однакового віку. Зазначимо, що потрібно використовувати не один фізіологічний метод, а декілька, проводячи діагностику рослин на посухостійкість на різних етапах органогенезу, тобто від насіння до насіння [13].

Мета досліджень -- оцінити зразки кукурудзи з колекції Устимівської дослідної станції рослинництва за ознакою посухостійкості в польових умовах та на початкових етапах проростання насіння в розчині цукрози; провести порівняльну характеристику генофонду за показниками продуктивності та адаптивності; виділити цінні джерела з високою посухостійкістю для використання в гетерозисній селекції.

Матеріали, методи та умови дослідження

На УДСР у 2018-2020 роках проводилось вивчення 400 колекційних зразків кукурудзи за посухостійкістю у польових умовах. Для визначення рівня посухостійкості лабораторним методом вивчали 112 зразків кукурудзи, які належать до шести підвидів та походять з України (59 шт.), Казахстану (1 шт.), Польщі (2 шт.), Португалії (1 шт.), США (9 шт.), Китаю (1 шт.), Болгарії (2 шт.), Словаччина (1 шт.), Чехії (8 шт.), Югославії (2 шт.), Франції (1 шт.), Нідерландів (2 шт.), Грузія (2 шт.), Ізраїлю (1 шт.), Японії (1 шт.), Молдови (2 шт.), Мексики (2 шт.), Канади (3 шт.), Росії (11 шт.).

Фенологічні спостереження, оцінка стійкості до хвороб, несприятливих чинників навколишнього середовища, аналіз структури продуктивності зразків проводили згідно "Методичних вказівок польового та лабораторного вивчення генетичних ресурсів кукурудзи" [14] та з урахуванням "Класифікатора-довідника Zea mays L."[15]. При цьому користувалися шкалою визначення стану рослин на фоні природної посухи (окомірна оцінка):

1 (дуже низький) -- рослини зав'яли та засихають;

3 (низький) -- втрата тургору (в'янення рослин);

5 (середній) -- втрата тургору, швидке його відновлення;

7 (високий) -- рослини не пригнічені;

9 (дуже високий) -- стан рослин дуже добрий.

З метою виявлення генотипів з високою стійкістю до посухи у фазу проростків застосовано лабораторний метод пророщування у розчині цукрози визначення за показником “частка пророслого насіння” [16]. Відібрані зразки насіння (25 шт. на пробу в 3-разовій повторності) пророщували в 10,8 % розчині цукрози (осмотичний тиск 14 ат.). У чашки Петрі викладали насіння кукурудзи, яке заливали 25 мл розчину цукрози і пророщували протягом 5 діб в термостаті за температури 30оС. Після пророщування визначали частку пророслого насіння (%) згідно формули:

P -- частка пророслого насіння (%),

a -- середня кількість пророслого насіння в розчині цукрози,

b -- середня кількість пророслого насіння відносно контролю.

При цьому, чим вищий відсоток проростання насіння в розчині цукрози, тим більш посухостійкий зразок.

Для визначення істотності відмінності при оцінці посухостійкості способом пророщування на розчині цукрози використовували метод обробки даних за альтернативною мінливістю, який складається з декількох етапів. Спочатку визначали довірчий інтервал значення ознаки за формулою:

Р ± t Sp, де

P -- середній відсоток пророслих насінин,

t -- критерій Стьюдента (для рівня значимості 0,05 дорівнює 1,98),

Sp -- квадратична помилка частки, що визначається за формулою:

n -- кількість закладеного на пророщування насіння.

Розподіл зразків за мірою стійкості до посухи проводили по нижній межі довірчих інтервалів, які визначали за формулою:

Xmax -- максимальне значення відсотка проростання за нижнім довірчим інтервалом, Xmin -- мінімальне значення відсотка проростання, r -- кількість груп. клімат посухостійкість кукурудза гібрид

Насіння для проведення досліджень одержали від контрольованого запилення в 2018-2020 роках на дослідному полі УДСР. Сівбу проводили в оптимальні строки вручну, облікова площа ділянки -- 4,9 м2. Як стандарти використовували для селекційних сортів та популяцій гібриди Харківський 193МВ, Харківський 295МВ, Харківський 313МВ (Україна), для самозапилених ліній -- лінії ДС103, УХ52 (Україна), F2, F7 (Франція).

У зоні діяльності дослідної станції клімат перехідний від лісостепового до степового, помірно-континентальний з нестійким зволоженням. Гідротермічний коефіцієнт в середньому складає 0,96. Сума ефективних температур -- 2900 °С з кількістю опадів за період травень -- вересень -- 280 мм. Річна кількість опадів 430-480 мм є достатньою для росту рослин, проте розподіляються вони нерівномірно і були мінливими в різні фази онтогенезу рослин кукурудзи (табл. 1). Найбільш сприятливим виявився 2019 рік. Температурний режим на рівні багаторічних показників та достатня (а в травні і надмірна) кількість опадів у періоди проходження основних фаз онтогенезу сприяла росту та розвитку рослин кукурудзи. Упродовж серпня у 2018 та 2020 роках була зафіксована сильна посуха коли температура повітря перевищувала на 3 - 6 °С багаторічні показники, а кількість опадів становила 2,4 - 3,2 мм при нормі 58 мм. Крім цього 2020 рік вирізнявся надмірно прохолодним травнем (-1,1°С до багаторічних показників), що негативно вплинуло на розвиток рослин кукурудзи на початкових етапах онтогенезу.

Таблиця 1. Метеорологічні умови в роки проведення досліджень, 2018-2020 рр. (за даними метеопосту Устимівської дослідної станції рослинництва)

Рік

Місяц

Середньо-місячна температура повітря, °С

Відхилення від багаторічної (+,-)° с

Абс. max °С

Абс. min °С

Середньо-місячна сума опадів, мм

Відхилення від багаторічної (+,-) мм

ГТК

середньобаг аторічна

фактична

середньобаг аторічна

фактична

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

2018

травень

15,9

20,3

+4,4

32,0

5,6

50,0

27,7

-22,3

0,44

червень

19,5

22,2

+2,7

35,0

6,6

57,0

31,8

-22,2

0,47

липень

21,0

23,8

+2,8

33,5

10,6

72,0

47,9

-24,1

0,65

серпень

19,8

26,0

+6,2

36,0

9,6

58,0

3,2

-54,8

0,04

вересень

14,4

18,5

+4,1

35,6

3,6

56,0

50,4

-5,6

0,91

2019

травень

15,9

18,5

+2,6

32,5

7,6

50,0

130,7

+80,7

1,70

червень

19,5

24,5

+5,0

35,6

10,6

57,0

62,7

+5,7

0,85

липень

21,0

23,5

+3,7

34,0

9,1

72,0

56,3

-15,7

0,81

серпень

19,8

22,0

+2,2

34,0

8,6

58,0

14,3

-43,7

0,21

вересень

14,4

16,6

+2,2

33,0

-0,4

56,0

29,8

-26,2

0,59

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

2020

травень

15,9

14,8

-1,1

28,0

3,1

50,0

81,2

+31,2

1,74

червень

19,5

23,8

+2,8

34,5

6,1

57,0

27,7

-29,3

1,09

липень

21,0

24,0

+3,0

38,0

12,6

72,0

31,4

-40,6

0,46

серпень

19,8

23,0

+3,2

35,5

8,6

58,0

2,4

-55,6

0,03

вересень

14,4

19,9

+5,5

36,5

2,1

56,0

25,3

-30,7

0,93

Результати та їх обговорення

Погодні умови вегетаційного періоду 2018-2020 років дали можливість провести порівняльну оцінку колекційних зразків кукурудзи за показниками стійкості до посухи

Рис. 1. Розподіл зразків кукурудзи за посухостійкістю на фоні природної посухи 2018-2020 рр. (рівень прояву ознаки, бал)

Узагальнюючи результати вивчення за посухостійкістю колекційних зразків кукурудзи за період 2018-2020 років було виявлено, що найчисленнішою є група зразків з середнім рівнем прояву ознаки (169 шт.). Найгірше реагували на вплив посухи рослини 21 зразка кукурудзи. Найбільш посухостійкими були 24 зразки.

Таблиця 2. Посухостійкість зразків кукурудзи на фоні природної посухи (середнє за 2018-2020 рр.)

Посухості йкість рослин, бал

Характеристика

Кількість зразків

Зразки

1

2

3

4

1 -- дуже низька

рослини зав'яли та засихають

21

місцевий сорт UB0104076, ХЛГ33, ИК37Вт, УХ296, ЗКМ186, УХК509 (UKR), Х3090зМ (USA) та ін.

3 -- низька

втрата тургору (зав'ядання рослин)

94

УХ846, УХ858, УХ868, УХ874, УХЧ38-3, УХЧ64, УП3, УП99, УП135, УП138, УП143 (UKR), 260-М-2 (MOL), T66(BLR), CO43(CAN), PV133(PRT) та ін.

1

2

3

4

5 -- середня

втрата тургору, швидке його відновлення

169

УХК 602, УХІ47, УХФ90, УХК690, УХК439 (UKR), LC184, Weiser gross corn higer l (CZE), Blu Hopi (невідоме) та ін.

7 -- висока

рослини не пригнічені

92

УХС 189, УХС 194, ЗК 336, ЗК 379, УХІ 25, УХК689, ИК208, УХ2, УХ128, УХ130, УХ144, УХ180, УХК380, ЗК229, УХЧ 48-2, ЛНАУ 16, Харківська 215 з М (UKR), місцевий сорт UB0104046 (RUS), МАН 185-2, місцевий сорт UB0102418 (MDA), МД 32-54, Dekalb 236 (NLD) та ін.

9 -- дуже висока

стан рослин дуже добрий

24

ДК680 з МВ, ДК633/266 МВ, ХЛГ179, УХК530, УХФ39, АК159, ХЛГ78, WG6, ОА252, УХК612, ЛНАУ18, УС32-4, ХЛГ33, ИК37Вт, УХ296, ЗКМ186 та місцевий сорт UB0104076 (UKR), Б321, КС7, Ленінградка, Медовая (RUS), 6039-53 (DEU), HPOOL 4 C (MEX), N309(0X1 (USA) та ін.

За результатами польової оцінки у 2018-2020 роках з визначенням стану рослин, тобто тургору вегетативної сфери рослин, виділено кращі посухостійкі лінії, характеристика яких наведена в таблиці 3.

Одним з основних показників, який підтверджує стійкість генотипу до посухи, є врожайність та її стабільність. Тобто оцінка стійкості базується на мінімізації недобору врожаю в екстремальних умовах порівняно з оптимальними. Виділено низку зразків, котрі перевищили стандарти на 10 - 15 %, серед них лінії ЛНАУ18, ЛНАУ16, УХК143, УХК328, КЛ wx8, КЛ wx9, ВК36 (Україна), D-BE14 (Німеччина), К210, К216, Р165, Р 255 (USA), Б234 зМ, Б329 (Росія), які мають високу та стабільну продуктивність (65 - 120 г) і масу 1000 зернин (200 - 300 г). Одним із основних показників, який підтверджує стійкість генотипу до посухи є врожайність та її стабільність. Тобто оцінка стійкості базується на мінімізації недобору врожаю в екстремальних умовах порівняно з оптимальними.

Таблиця 3. Характеристика кращих посухостійких зразків кукурудзи за продуктивністю та її складовими, 2018-2020 рр. (польові дослідження)

Номер Національ ного каталога

Назва зразка

Посухостійкість

Продуктивність, г.

Маса 1000 зернин, г

Довжина качана, см

Кількість качанів на рослині,шт.

Озерненість качана, шт.

Висота рослини, см

Тривалість вегетації, діб

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

UB0111196

ЗК 106/1

9

130,2

188

14,7

1,4

442

178

102

UB0108247

АК 157

9

118,8

185

17,3

1,5

472

172

100

UB0111437

ДК 680 з МВ

9

116,2

316

17,0

1,1

500

190

101

UB0111225

УХФ 39

9

109

280

17

1,2

533

200

106

UB0108526

ЛНАУ 16

7

99,4

178

13,7

1,4

424

156

98

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

UB0108611

ЛНАУ 18

9

163,2

194

16,7

1,4

16,7

35,7

179

UB0104119

ХЛГ 78

9

98,8

160

14,0

1,4

496

162

101

UB0108248

АК 159

9

100,3

289

14,0

1,2

392

184

102

UB0103235

УХК 434

9

110,8

260

16

1,9

546

151

111

UB0108029

УХК 586

9

120,6

250

16

1,9

608

180

128

UB0108032

УХК 590

9

96,2

284

14

1,5

390

155

102

UB0108000,

УХК 542

9

140,0

344

16

2,0

476

180

126

UB0100778

ZPLB 341

9

97,2

284

13

2,0

377

152

99

UB0111426

КЛ wx8

9

130,3

244

15

1,1

684

185

108

UB0111427

КЛ wx9

9

132,4

246

16

1,0

722

178

111

UB0103634

ВК 36

9

105,6

280

14

1,3

462

167

109

UB010518

РКЦ 38

9

88,1

180

14

1,2

440

158

110

UB0106907

КЦ 27-5

9

70,1

182

15

1,3

520

180

99

UB0104508

ЗК 25

9

97,0

256

17

1,4

560

213

105

UB0108180

УХК 615

9

98,7

240

16

1,1

522

156

103

UB0108378

УХК 678

9

71,1

300

12

1,0

333

154

110

UB0111466

Міраж

9

69,2

168

17

1,6

530

195

100

UB0100436

S 77

9

105,5

280

16

1,3

560

190

107

UB0103367

УХК 425

9

50,5

160

12

1,3

440

166

99

UB0105522

LC 184

9

85,4

260

16

1,2

510

179

111

UB0108223

УХК 612

9

97,2

272

13

1,0

412

180

106

UB0103240

УХК 439

9

79,7

176

12

1,0

560

170

100

UB0108118

УХК 596

9

94,4

220

16

1,1

530

160

102

UB0105155

УП 189

9

52,8

131

13

1,3

350

130

100

UB0101226

4 V

9

48,4

240

14

1,1

280

156

99

UB0108941

Харківська 215зМ

9

82,3

264

14

1,1

500

170

110

UB0100747

F 7

7

84, 0

260

13

1,3

342

170

100

UB0100425

ДС 103

7

88,6

240

15

1,1

470

177

115

UB0100812

УХ 52

7

79,9

272

16

1,1

495

170

100

Вимпел МВ F1

9

204

290

24

1,1

660

270

112

Виділено низку зразків, які перевищили стандарти на 10 - 15 % , серед них лінії ЛНАУ18, ЛНАУ16, УХК143, УХК328, КЛ wx8, КЛ wx9, ВК36 (Україна), D-BE14 (Німеччина), К210, К216, Р165, Р255 (США), Б234зМ, Б329 (Росія), які мають високу та стабільну продуктивність (65 - 120 г) і масу 1000 зернин (200 - 300 г). Необхідно відзначити, що місцеві сорти більш пристосовані до стресових абіотичних факторів у пізніх фазах розвитку рослин.

Селекціонерів, які працюють в зонах з несприятливими умовами (посуха, високі температури), цікавлять зразки з коротким або оптимальним періодом від сходів до цвітіння. Було виділено сорти та лінії, у яких цвітіння настає на 30 - 45 добу -- УП189, UB0103993, Місцева К524 (Україна), Dakota whiete flint (Дакота віете флінт) (Канада), Montana multicolor (Монтана мультиколор) (США) та на 46 - 50 добу: УП185, Ароматна, УХК743, УХК590, ХЛГ78, АК145, АК159, місцеві сорти UB0103999, UB0103955, UB0103958 ((Україна), LE172 (Чехія), Adam's extra early (Адамс екстра ерлі) (Румунія), Хуторянка, Лакомка Белгородья (Лакомка Білгороддя) (Росія), UB0103984 (Канада) та інші. У більшості зразків (68,5 %) цвітіння починалося на 53 - 64 добу.

Опосередковано про посухостійкість селекційних зразків свідчить наявність череззерниці. Так, із 400 лінії у 86 відмічено череззерницю качанів (1 - 3 бали), це складає 21 % від загальної кількості ліній. Тобто, у переважної більшості ліній (79 %) відбулося повноцінне запилення качанів, що свідчить про їх посухостійкість. За групами стиглості кількість зразків, у яких спостерігалася череззерниця качанів, варіювала. Так, серед інцухт-ліній ранньостиглої групи тільки у 2 % відмічено череззерницю. Велику частку (33 % і 44 %) таких ліній виділено серед середньостиглої і середньопізньої груп стиглості, відповідно. Середньоранні лінії займають проміжне становище (17 %). Слід зазначити, що у 2019 році умови вегетаційного періоду були оптимальними для росту рослин, але стресовими для наливання зерна. Це спричинило зменшення маси 1000 зернин та недостатню озерненість качана, особливо його верхівки у 37,6 % вивчених зразків кукурудзи. У 18,6 % зразків череззерниця становила 40 - 90 %, однак, вдалося виділити 11 ліній з високою озерненістю качана (500 - 720 шт. зернин на качані) -- УХК439, ЗКМ169, УХК530, КЦ814-2, ДК365МВ, УХК602, УХФ39, ДК633/266, КЦ72-2 (UKR); БМ257, КЛ7жт (Казахстан) та 23 з підвищеною озерненістю (400 - 500 шт.).

Вивчення посухостійкості у польових дослідах, які основані на порівнянні урожайності генотипу в екстремальних і оптимальних умовах вирощування надійні та якісні. Однак, в польових умовах не завжди можна відібрати посухостійкі форми через нестабільність погодних умов. Тому використання фізіологічних методів при визначенні посухостійкості вихідного матеріалу має важливе значення для отримання гібридів кукурудзи з підвищеними адаптивними властивостями. Методи оцінки посухостійкості у фазі проростків ґрунтуються на визначенні проростання насіння в розчинах осмотиків, які імітують дефіцит вологи. Спільно з групою збереження та інформаційного забезпечення ведення колекцій генетичних ресурсів рослин УДСР в межах вивчення стійкості до абіотичних чинників (посухостійкість) в лабораторних умовах було досліджено 112 зразків кукурудзи. За рівнем посухостійкості зразки залічено до груп: нестійкі (проросло менше 20 %) -- 10 шт., низькостійкі (21 - 40 %) - 25 шт., середньостійкі (40 - 60 %) -- 39 шт., стійкі (61 - 80 %) -- 26 шт., високо стійкі (81 - 100 %) -- 12 шт. (табл.4).

Таблиця 4. Характеристика кращих посухостійких зразків, виділених у дослідженнях (2018 - 2020 рр.) кукурудзи за продуктивністю та її складовими.

Номер Національ ного каталога

Назва зразка

Частка проросло го насіння, %

Коєфіцієнт варіації, %

Продуктивність, г

Маса 1000 зернин, г

Довжина качана, см

Озерненість качана, шт.

Кількість качанів на рослині, шт.

Висота рослини,см

Тривалість вегетації, діб

UB0100569

HP 01

94,4

27,4

100

190

15

560

1,5

170

112

UB0102254

УХК 296

94,2

13,7

86,5

240

16

530

1,1

160

102

UB0100149

ИК 208

91,3

14,3

70,9

290

13

460

1,1

150

109

UB0104119

ХЛГ 78

88,5

12,8

98,8

260

14

496

1,4

162

101

UB0103367

УХК 425

88,2

10,4

58,6

160

11

450

1,3

166

100

UB0103269

УХК 743

88,1

13,5

67,6

240

16

400

1,1

148

101

UB0103989

КИН 074

84,2

21,7

41

206

12

260

1,5

150

100

UB0108217

БМ 257

83,3

8,7

91,3

228

13

437

1,3

170

114

UB0105159

УП 197

83,0

8,2

66,0

240

13

400

1,2

155

106

UB0108138

Харківська 126 ВМ

83,0

23,9

59,8

260

13

343

1,1

170

98

UB0104124

ХЛГ 179

82,9

0,9

122,2

240

15

544

1,1

187

94

UB0103219

Krajova pop

80,0

1,4

86,1

310

17

374

1,7

160

107

UB0101332

PV 133

77,0

3,0

86,7

200

16

500

1,1

172

104

UB0102603

Б 321

76,3

64,0

99,3

304

17

495

1,0

182

99

Стандарт УХ 52

85,4

25,1

79,9

272

16

495

1,1

170

93

Стандарт ДС 103

61,2

0,3

88,6

240

15

470

1,1

177

114

Аналізуючи результати польового та лабораторного досліджень встановлено, що виділені зразки виявляли високий рівень посухостійкості в польових (7 - 9 балів) та лабораторних умовах.

Досліджені зразки істотно різнилися за амплітудою варіювання посухостійкості (Рипи 0, Ртах -- 98), що підтверджено низькими та високими показниками коефіцієнтів варіації. Порогові мінімальні (Vmin = 0,2 %) та максимальні (Vmax = 57,8 %) значення знаходились на значному віддаленні. Середня варіабельність знаходиться в межах 10,1 - 12,5 %. Найбільші коливання посухостійкості мали ЗКМ169 (Lim 35,0 - 50,5 %, ^ер = 47,0 %), Місцева К510 (Lim 50,1 - 66,0 %, ^ер = 21,2 %), КЦ27-5 (Lim 55,1 - 67,0 %, ^ер = 31, %), ОД117 (Lim 52,1 - 71,0 %, V^ = 28,6 %) (Україна), UB0103213 Krajova pop (Крайова поп) (Lim 66,7 - 80,0 %, У>ер = 40,2 %) (Словаччина), Лінія 20 (Lim 57,0 - 72,5 %, У-ер= 31,6%) (Болгарія). Найменший розмах варіювання відзначено у зразків ХЛГ179 (UKR), Zvanarci 155 (Зварнаці 155) (Lim 22,2 - 23,9 %, У>ер = 1,2 %) (Болгарія), S83 (Lim 15,4 - 15,6 %, V-ер = 0,2 %) (Польща). Їх ми рекомендуємо, як джерела для включення до селекційного процесу.

У Національному центрі генетичних ресурсів рослин України зареєстровано 4 лінії кукурудзи, як цінні зразки, що поєднують високу посухостійкість з низкою цінних господарських ознак. Зокрема висока посухостійкість поєднується:

лінії WG6 (Україна) з високою зерновою продуктивністю рослини (130,0 г), довгим качаном (17 см), високою озерненістю качана (540 шт.), високою кількістю качанів на рослині (1,8 шт.) та з високою інтенсивність накопичення сухих речовин (5,9 г/добу) і ремонтантністю;

у лінії кукурудзи УХФ90 (Україна) з стабільною зерновою продуктивністю рослини (78,7 г), високою озерненість качана (597 шт.), високим виходом зерна (84,4 %) та стійкістю до біотичних та абіотичних чинників (9 б.);

у лінії АК145 (Україна) з стабільною зерновою продуктивністю рослини (92,3 г), високою кількістю качанів на рослині (1,9 шт.), високою озерненістю качана (474 шт.), стійкістю до враження пухирчастою сажкою (9 б.), еректоїдним розташуванням листкових пластинок та ремонтантністю;

у лінії кукурудзи УХК530 (Україна) з високою зерновою продуктивністю рослини (110 г), високою озерненістю качана (606 шт.), високою кількістю рядів зерен (20 шт.), високою інтенсивністю накопичення сухих речовин у зерні (6,1 г/добу) та еректоїдним розташуванням листкових пластинок.

Загалом дослідження показали, що використання лабораторного методу діагностики вихідного матеріалу кукурудзи за ознакою посухостійкості на початкових етапах селекційного процесу дало можливість виділити джерела посухостійкості, що є складовою частиною стратегії селекції і відповідає програмі створення високопродуктивних гібридів з високим адаптивним потенціалом і пристосованих до умов лісостепу України.

Комплексна діагностика селекційного матеріалу на посухостійкість різними методами дозволяє всебічно оцінити та виділити генотипи з високим адаптивним потенціалом до стресових умов вирощування.

Висновки

Проведена оцінка 400 зразків кукурудзи за проявом морфо-біологічних та цінних господарських ознак у різних погодних умовах на посухостійкість у польових дослідженнях. З використанням лабораторного методу оцінено 112 зразків вихідного матеріалу кукурудзи на посухостійкість. За результатом вивчення зразків кукурудзи різного географічного походження виділено 14 зразків з дуже високою посухостійкістю у проростків, а саме: АК145, WG6, УХФ90, УХК530, УХК425, УХК296, ИК208, УП197, HP01, Харківська 126 МВ, УХК743, ХЛГ78 (Україна), БМ257, КИН074 (Казахстан). Виділено зразки кукурудзи, котрі поєднують посухостійкість з високою зерновою продуктивністю та її складовими, масою 1000 зернин та стійкістю до біотичних та абіотичних чинників. У Національному центрі генетичних ресурсів рослин зареєстровано чотири українські лінії: WG6, УХФ90, АК145, УХК530 кукурудзи, як цінні зразки, що поєднують високу посухостійкість з низкою цінних господарських ознак. Виділені лінії та сорти кукурудзи доцільно залучати до селекції сучасних гетерозисних гібридів.

Список літератури

1. Польовий А. М., Костюкєвич Т. К., Толмачова А. В., Жигайло О. Л. Вплив кліматичних змін на формування продуктивності кукурудзи в західному лісостепу України. Вісник аграрної науки Причорномор'я. 2021. Вип. 1. С. 29-36

2. Грабовський М. Б. Проблеми виробництва зерна кукурудзи у світі та в Україні. Економіка та управління АПК. 2010. Вип. 2 (71). C. 56-61.

3. Морозов О. В., Морозова О. С., Іванів М. О, Керімов А. Н. Ефективність вирощування кукурудзи на зерно в Україні. Таврійський науковий вісник. 2021. № 119. С. 83-91.

4. Гур'єв В. Б. Добір гібридів кукурудзи для використання зерна на біопаливо. Пропозиція. №5. С. 46-51.

5. Сікалова О. В., Івлева Т. В., Деркач І. Б., Чернобай Л. М. Новий вихідний матеріал кукурудзи з комплексом цінних селекційних ознак та властивостей. Генетичні ресурси рослин. 2011. № 9. С. 131-137.

6. Каменщук Б. Д. Агроекологічний вплив умов вирощування на зернову продуктивність гібридів кукурудзи різних груп стиглості. Стан та перспективи розвитку рослинницької галузі в умовах змін клімату: IV Міжнародна науково-практична конференція молодих вчених, 1 - 3 липня 2009 р.: тези доповідей. Харків, ІР ім. В. Я. Юр'єва УААН, 2009. С. 125-126.

7. Паламарчук В. Д., Дідур І. М., Колісник О. М., Алєксєєв О. О. Аспекти сучасної технології вирощування висококрохмальної кукурудзи в умовах Лісостепу правобережного. Монографія. Вінниця, ТОВ «Друк». 2020. 536 с.

8. Гадзало Я. М., Вожегова Р. А., Коковіхін С. В., Біляєва І. М., Дробітько А. В. Наукове обґрунтування технологій вирощування кукурудзи на зрошуваних землях з урахуванням гідротермічних чинників і змін клімату. Зрошуване землеробство. 2020. № 73. С. 21-26.

9. Hardacre A., Eagles H. A. Comparative temperature reroutes of corn belt deut and corn welt deut pool 5 maize hybrids. Field Crops Research. 1986. Vol. 26, № 5. Р. 1009-1012

10. Філіпов Г. Л. Використання фізіологічних методів діагностики для добору адаптивно стійких форм кукурудзи. Бюлетень Інституту зернового господарства. 2009. № 36. С. 89-91.

11. Грабовська Т. О. Добір вихідного селекційного матеріалу кукурудзи на посухостійкість з використанням фізіологічних методів. Вісник Дніпропетровського державного аграрного університету. 2007. № 2. С. 42-45.

12. Гаркава О. М. Оцінка та добір селекційного матеріалу кукурудзи на адаптивну стійкість до жари та посухи. Вісник Дніпропетровського державного аграрного університету. 2008. № 2. С. 28-33.

13. Грабовський М. Б. Створення посухостійкого селекційного матеріалу кукурудзи за допомогою фізіологічних методів. Рослини та урбанізація: Матеріали I науково- практичної конференції (Дніпропетровськ, 21 - 23 листопада 2007 р.), Дніпропетровськ: ООО ТПГ “Куница”. 2007. С. 168-169.

14. Гур'єва І. А., Рябчун В. К., Літун П. П., Степанова В.П., Вакуленко С.М., Кузьмишина Н.В., Коломацька В.П., Бєлкін О.О. Методичні рекомендації польового та лабораторного вивчення генетичних ресурсів кукурудзи. Харків. 2003. 43 с.

15. Кириченко B. B., Гур'єва І. А., Рябчун В. К., Кузьмишина Н. В, Вакуленко C. М., Степанова В. П. Класифікатор-довідник виду Zea mays L. Харків. 2009. С. 82.

16. Удовенко Г. В. Общие требования к методам и принципам диагностики устойчивости растений к стрессовым воздействиям. Ленинград: ВИР, 1988. С. 5-10.

References

1. Poliovyi AM, Kostiukevych TK, Tolmachova AV, Zhyhailo OL. 2021. Influence of climatic changes on the corn performance in the western forest-steppe of Ukraine. Visnyk Ahrarnoi Nauky Prychornomoria. 1: 29-36.

2. Hrabovskyi MB. 2010. Problems of corn grain production in the world and in Ukraine. Ekonomila ta Upravlinnia APK. 2(71): 56-61.

3. Morozov OV, Morozova OS, Ivaniv MO, Kerimov AN. 2021. Effectiveness of growing corn for grain in Ukraine. Tavriiskyi Naukovyi Visnyk. 119: 83-91.

4. Huriev VB. 2008. Selection of corn hybrids to use grain for biofuel. Propozytsiia. 5: 46-51.

5. Sikalova OV, Ivleva TV, Derkach IB, Chernobai LM. 2011. New corn starting material with a set of valuable breeding traits and properties. Geneticni Resursi Roslin. 9: 131-137.

6. Kamenshchuk BD. 2009. Agroecological effect of growing conditions on grain productivity of corn hybrids of different ripeness groups. In: State and prospects of plant industry development under climatic changes. Abstractbook. 4th International scientific and practical conference of young scientists; 2009 July 1-3; Kharkiv, Ukraine. Kharkiv: PPI named after V.Ya. Yuriev; 2009. p. 125-126.

7. Palamarchuk VD, Didur IM, Kolisnyk OM, Alekseiev OO. 2020. Aspects of current technologies for growing high-starch corn in the Right-Bank forest-steppe: monograph. Vinnytsia: Druk LLC. 536 p.

8. Hadzalo YaM, Vozhehova RA, Kokovikhin SV, Biliaeva IM, Drobitko AV. 2020. Scientific justification of corn growing technologies on irrigated lands with due account for hydrothermal factors and climatic changes. Zroshuvalne Zemlerobstvo. 73: 21-26.

9. Hardacre A, Eagles HA. 1986. Comparative temperature reroutes of corn belt deut and corn welt deut pool 5 maize hybrids. Field Crops Research. 26(5): 1009-1012

10. Filipov HL. 2009. Application of physiological methods of diagnostics for selection of adaptively resistant forms of corn. Biuleten of Instytutu Zernovoho Hospodarstva. 36: 89-91.

11. Hrabovska TO. 2007. Selection of starting breeding material of corn for drought resistance using physiological methods. Vishyk Dnipropetrovskoho Derzhavnoho Ahrarnoho Universytetu. 2: 42-45.

12. Harkava OM. 2008. Evaluation and selection of breeding material of corn for adaptive resistance to heat and drought. Vishyk Dnipropetrovskoho Derzhavnoho Ahrarnoho Universytetu. 2: 28-33.

13. Hrabovskyi MB. 2007. Creation of drought-resistant breeding material of corn using physiological methods. In: Plants and urbanization: Abstracts of the 1st Scientific and practical conference; 2007 Nov 21-23; Dnipropetrovsk, Ukraine. Dnipropetrovsk: TPH Kunitsa LLC; p. 168-169.

14. Hurieva IA, Riabchun VK, Litun PP, Stepanova VP, Vakulenko SM, Kuzmyshyna NV, Kolomatska VP, Bielkin OO. 2003. Methodological recommendations for field and laboratory studies of corn genetic resources. Kharkiv. 43 p.

15. Kyrychenko VV, Hurieva IA, Riabchun VK, Kuzmyshyna NV, Vakulenko SM, Stepanova VP.

16. Classifier-guidebook of the species Zea mays L. Kharkiv. p. 82.

17. Udovenko GV. 1988. General requirements for methods and principles of diagnostics of resistance of plants to stressors. Leningrad: VIR. p. 5-10.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

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