Сорт Sideral як донор підвищеної холодостійкості в селекції льону олійного

Размещено на http://www.allbest.ru/

1нститут олійних культур НААН

Запорізький національний університет

Сорт sideral як донор підвищеної холодостійкості в селекції льону олійного

Вітковська Ю.С., Полякова І.О.

Анотація

Робота присвячена створенню цінного селекційного матеріалу льону олійного з підвищеною холодостійкістю методом гібридизації. Льон олійний належить до культур раннього висіву і часто підпадає під дію весняних заморозків або тривалих періодів низьких додатних температур. Донором холодостійкості обрано французький сорт Sideral з високим рівнем стійкості до гіпотермічного стресу. Встановлено, що проведення простих парних схрещувань з використанням більш стійкого компонента як материнської форми дало суттєве підвищення холодостійкості отриманого матеріалу. Найбільш ефективними методами є східчасті схрещування із залученням трьох-п'яти високостійких батьківських компонентів та беккросування більш стійким компонентом. За результатом досліджень генетичне різноманіття льону олійного збагачено новими зразками, цінними для для селекції з підвищеною холодостійкістю.

Ключові слова: льон олійний, холодостійкість, схрещування, гібридна комбінація, селекційний матеріал

Abstract

Vitkovska Yu. S.1, Poliakova I. О.2

SIDERAL VARIETY AS DONOR OF INCREASED COLD RESISTANCE IN OILSEED FLAX BREEDING

Aim. To create valuable breeding material of oilseed flax with increased cold resistance via hybridization with germplasm of the Sideral variety.

Results and Discussion. Cold resistance of the investigated oilseed flax genotypes was evaluated by cold seed germination on filter paper. The hybridization method and experiment design were routine in flax breeding in accordance with the recommendations. The field experiments were conducted in the experimental fields of the Institute of Oilseed Crops of the National Academy of Agrarian Sciences in 2017-2021. Crossings were carried out according to the following scheme: stable stable, stable moderately stable, stable unstable, backcrossing, triple and stepwise crossings involving four and five components. Genotypes of different geographical origins were studied: French (Sideral), Ukrainian (Aisberh, A-11, B-11, Vodohrai) and Canadian (K-8085, Saskatoon). The data were statistically processed. The French variety, Sideral, with high resistance to hypothermic stress was chosen as a donor of cold resistance. It was found that simple paired crossings using a more resistant component as a parent gave a significant boost in the cold resistance of the obtained material. The most effective methods were stepwise crosses involving three to five highly resistant parents and backcrossing with a more resistant component. Twenty-eight 28 hybrid combinations have been obtained; they are currently being tested in nurseries of splitting families, where elite plants are selected by economic value.

Conclusions. By using germplasm of the Sideral variety, valuable material was obtained for further genetic studies and breeding to develop oilseed flax varieties with increased resistance to hypothermic stress.

Keywords: oilseed flax, cold resistance, crossbreeding, hybrid combination, breeding material.

Вступ

Метод експериментальної гібридизації набув широкого застосування в селекції культурних рослин більше ста років тому, однак і дотепер він залишається найбільш поширеним і дієвим методом ведення селекційної роботи. Використовуючи різні типи схрещувань в практичній селекції, можна поєднати цінні генетично обумовлені ознаки у новому гібриді.

Для проведення ефективної роботи з гібридизації, крім правильного добору вихідних батьківських форм, дуже важливим є і вибір типу схрещування. Формотворчий процес у гібридних комбінаціях при простих схрещуваннях відбувається при рекомбіногенезі, який ґрунтується на перекомбінуванні спадкового матеріалу, привнесеного в зиготу в рівній кількості від двох батьківських форм. Метод складної східчастої гібридизації має значно більші можливості для формоутворення за рахунок послідовного накопичення цінних властивостей. Особливо успішним у різних культур є застосування складних схрещувань при селекції на стійкість до хвороб, посухостійкість та зимостійкість [1].

В. В. Кириленко зазначає, що основним методом створення вихідного матеріалу озимої м'якої пшениці, адаптованого до умов середовища, була і залишається внутрішньовидова складна східчаста гібридизація, яка полягає в комбінуванні зародкової плазми від 2 - 4 стійких батьківських форм [2].

А. М. Розвадовським із співавторами встановлено підвищену ефективність складних чотирикомпонентних скрещувань у селекції гороху в порівнянні з простими парними за основними ознаками продуктивності, рівнем гетерозису, ступенем і частотою трансгресій та інтенсивністю доборів [3].

Льон олійний (Linum humile L.) належить до стародавніх культурних рослин, які успішно вирощуються в багатьох країнах на різних континентах. Олія з насіння льону використовуються в різних галузях промисловості: хімічній, лакофарбовій, фармацевтичній, поліграфічній та ін. [4, 5, 6]. В Україні льон належить до культур раннього висіву, отже, рослини постійно зазнають негативного впливу холоду на ранніх фазах вегетації, тому актуальним є створення сортів з високою холодостійкістю [7].

Метою роботи було дослідити ефективність використання генетичної плазми сорту Sideral (Сідерал) для створення цінного селекційного матеріалу льону олійного з підвищеною холодостійкістю методом гібридизації.

Матеріал та методи дослідженя

Оцінку холодостійкості досліджуваних генотипів льону олійного проводили методом холодового пророщування насіння на фільтрувальному папері [7]. селекційний льон холодостійкість генетичний

Методика проведення гібридизації та закладання дослідів загальноприйнята в селекції льону олійного відповідно до рекомендацій [8]. Польові досліди проводили на дослідних полях Інституту олійних культур НААН (південні чорноземи степової зони України) у 2017-2021 років.

Схрещування проводили за схемою: стійкий^стійкий, стійкий^середньостійкий, стійкийхнестійкий, беккросування, потрійні та східчасті схрещування із залученням чотирьох та п'яти компонентів [9].

Матеріалом дослідження були зразки генофонду різного географічного походження: французького (Sideral), українського (Айсберг, А-11, В-11, Водограй) та канадського (К8085, Saskatoon).

Статистичну обробку даних проводили згідно [10] на рівні значущості 5 %.

Результати та обговорення

На перших етапах роботи нами була проведена оцінка різних генотипів льону олійного та їхнє розподілення на групи за холодостійкістю [7, 11]. Протягом цього досліду виявили, що французький сорт Sideral продемонстрував найвищий рівень толерантності до гіпотермії. Цей сорт успішно вирощується як озимий на півдні Франції та півночі Італії [12]. За нашими даними, в умовах степу України за тривалості вегетаційного періоду 95 діб він формував урожайність насіння 1,48 т/га з олійністю 44,4 %, що достатньо близько до характеристик сортів української селекції. Саме тому сорт Sideral визначили основним генетичним джерелом холодостійкості льону олійного при створенні перспективного селекційного матеріалу [13].

Крім сорту Sideral, нами було обрано ще шість генотипів для створення вихідного селекційного матеріалу з підвищеною стійкістю до гіпотермії через залучення їх до системи схрещувань (рис. 1). Сорт Водограй та лінії А-11 і В-11 обрані з групи «найстійкіші», сорт Айсберг з групи «високостійкі», лінія К-8085 -- «середньостійкі», а сорт Saskatoon -- «низькостійкі».

Рис. 1. Рівень схожості насіння льону олійного при холодовому пророщуванні (3°С), %, НІР095 -- 0,94

Нами була розроблена система схрещувань [9, 13], яка базується на проведенні низки простих та складних схрещувань із залученням генотипів, які мають різну холодостійкість. Сорт Sideral в наших дослідженнях виступав основним донором генетичної плазми (рис. 2).

Проведено серію простих схрещувань стійкого сорту Sideral з генотипами із груп «найстійкіші» та «високостійкі», щоб досягти накопичувального ефекту. При схрещуванні холодостійкого сорту з генотипами з груп «середньостійкі» та «низькостійкі» сподівались досягти ефекту гібридної сили.

При проведенні складних схрещувань використовували тільки генотипи з груп «найстійкіші» та «високостійкі» для підсилення в гібридному поколінні ознаки холодостійкості. Проведено беккроси для насичення матеріалу генетичною плазмою холодостійкого сорту Sideral. А міжгібридні та східчасті схрещування застосували для посилення ознаки при поступовому залученні різних високостійких компонентів схрещування.

Рис. 2. Схеми схрещувань різних генотипів батьківських форм льону олійного для отримання селекційного матеріалу з підвищеною холодостійкістю

Наступним етапом роботи була оцінка насіння з рослин F1 такою ж методикою холодового пророщування насіння, якою раніше було оцінено вихідні генотипи. Отримані результати наведено в таблиці 1.

Таблиця 1. Застосування сорту Sideral для створення селекційного матеріалу льону олійного з підвищеною холодостійкістю

Примітки: 1наведено показник перевищення над менш стійким батьківським компонентом, а у варіантах із залученням кількох генотипів приведено показник зміни холодостійкості для кожного менш стійкого батьківського компоненту; 2відмічене перехід до групи з більш високою стійкістю.

Як можна бачити з даних таблиці, при проведенні простих парних схрещувань з сортом Sideral як материнським компонентом відбулося покращення рівня холодостійкості у гібридах з усіма менш стійкими батьківськими компонентами, які виступали запильниками. Найбільш суттєве підвищення і перехід до групи з більш високою стійкістю відзначено для сорту Saskatoon (+24,2 %) та лінії К-8085 (+16,9 %). При проведенні реципрокних схрещувань за цими ж комбінаціями також мало місце підвищення холодостійкості, але її рівні були менше, ніж при простих схрещуваннях -- у межах 0,6 - 10,1 %. Зроблено висновок про наявність материнського ефекту при успадкуванні ознаки холодостійкості у льону.

При проведенні різних типів складних схрещувань також відзначено підвищення холодостійкості в порівнянні з менш стійкими батьківськими компонентами. Найвищі значення отримано при застосуванні чотири- та п'ятикомпонентних східчастих схрещувань, де схожість становила 96,7 % та 96,9 %, відповідно. Імовірно, це можна пояснити додатною трансгресією, яка відбувається при успадкуванні такої полігенної ознаки як холодостійкість.

У міжгібридних схрещуваннях об'єднання спадковості батьків відбувається не послідовно, як при східчастій гібридизації, а паралельно. Спочатку отримали прості гібриди, а надалі їх схрестили між собою. При такому типі схрещування отриманий матеріал мав рівень схожості нижче ніж при східчастих типах схрещувань -- 95,6 %.

Таким чином, при створенні селекційного матеріалу льону олійного з підвищеною холодостійкістю ефективним є застосування беккросування більш стійким компонентом та східчастості схрещування.

У програмах з підвищення стійкості сортів льону олійного до фузаріозного в'янення також були застосовані прямі та реципрокні схрещування, насичуючі (беккроси) з додаванням пилку більш стійкого материнського сорту. Схрещування проводили за схемами, подібними до схем досліджень: стійкий X стійкий, стійкий X середньостійкий, стійкий X нестійкий. Зазначено, що перше покоління має враженість рослин хворобою близьку до материнської форми; за участі в схрещуваннях високостійкого сорту гібриди успадковують високу стійкість до фузаріозу; повторні схрещування з високостійким сортом значно підвищують стійкість гібридів; застосування міжсортових схрещувань з наступним добором дозволило отримати новий цінний селекційний матеріал та створити нові сорти [14].

У дослідженнях, проведених на популяціях, озимого тритикале, одержаних від внутрішньовидової гібридизації, встановлено ефективність добору високопродуктивних генотипів з підвищеною й високою зимостійкістю. За результатом дослідження отримано генотипи, які перевищували стандартні сорти за стійкістю до критичної температури вимерзання на -0,5... -2,0 °С і характеризувалися підвищеною врожайністю зерна [15].

У ході цієї роботи отримано сім'ї з 28 гібридних комбінацій, які наразі проходять випробування та розщеплюються. Проводяться добори елітних рослин за висотою та габітусом. У наступних розсадниках, починаючи з СР-1, буде проведено добір за іншими - цінними господарськими ознаками, такими як вміст олії, маса 1000 зернин, урожайність.

Висновки

Проведення простих парних схрещувань з використанням більш стійкого компонента як материнської форми дало суттєве підвищення холодостійкості отриманого матеріалу льону олійного.

При створенні селекційного матеріалу льону олійного з підвищеною холодостійкістю найбільш ефективним є застосування беккросування більш стійким компонентом та східчастості схрещування із залученням трьох - п'яти високостійких батьківських компонентів.

При застосуванні генетичної плазми сорту Sideral отримано цінний матеріал для подальшої генетико-селекційної роботи зі створення сортів льону олійного з підвищеною стійкістю до гіпотермічного стресу.

Список літератури

1. Молоцький М. Я., Васильківський С. П., Князюк В. І., Власенко В. А. Селекція і насінництво сільськогосподарських рослин. Київ: Вища освіта, 2006. 463 с.

2. Кириленко В. В. Методи створення вихідного матеріалу пшениці озимої, стійкого до несприятливих чинників довкілля лісостепу України: автор. дис. ... доктора с. -г. наук: 06.01.05. Дніпро, 2016. 41 с.

3. Розвадовський А. М., Кузь В. В. Порівняння ефективності різних типів схрещування в селекції гороху. Збірник наукових праць Вінницького державного аграрного ун-ту. 2001. Вип. 9. С. 88-93.

4. Kiryluk A., Kostecka J. Pro-environmental and health-promoting grounds for restitution of flax (Linum usitatissimum L.) cultivation. Journal of Ecological Engineering. 2020. Vol. 21. №7. P. 99-107.

5. Kraevska S., Yeshchenko O., Stetsenko N. Optimization of the technological process of flax seed germination. Food Science and Technology. 2019. Vol. 13. №3.

6. Lykhochvor V., Olifir Y., Panasiuk R., Tyrus M. False flax (Camelina sativa L.) and oil flax (Linum usitatissimum L.) - an important source of deficient omega-3 fatty acids. Agronomy Research. 2022. Vol. 20. №X.

7. Вітковская. Ю. С., Полякова І. О. Оцінка різних генотипів льону олійного до дії низьких температур. Науково-технічний бюлетень Інституту олійних культур НААН. 2019. Вип.27. С. 43-50.

8. Лях В. О., Полякова І. О. Селекція льону олійного. Методичні рекомендації. Запоріжжя: Запоріжський ацірнаотний цніакпсмики, 2008. 40 с.

9. Вітковська Ю. С., Полякова І. О. Створення селекційного матеріалу льону олійного з підвищеною холодостійкістю методом гібридизації. Фактори експериментальної еволюції організмів. 2021. Том 29. С. 25-28.

10. Ушкаренко В. О., Вожегова Р. А., Голобородько С. П., Коковіхін С. В. Статистичний аналіз результатів польових дослідів у землеробстві. Херсон: Айлант, 2013. 403 с.

11. Вітковська Ю. С., Полякова І. О., Синяєва Н. П. Особливості проростання насіння льону олійного під впливом гіпотермічного стресу. Науково-технічний бюлетень Інституту олійних культур НААН. 2020. Вип. 29. С. 56-66.

12. Tavarini S, Angelini L. Agronomical evaluation and chemical characterization of Linum usitatissimum L. as oilseed crop and bio-based products in two environments of Central and Northern Italy. Italian Journal of Agronomy. 2016. 11: 735: 122-132.

13. Вітковська Ю. С., Полякова І. О. Біологічні особливості та господарсько-цінні ознаки сорту льону олійного Sideral в умовах степу України. Науково-технічний бюлетень Інститут олійних культур НААН. 2022. Вип. 33. С. 46-55.

14. Савенко Л. А. Методы повышения устойчивости сортов льна масличного к фузариозному увяданию: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук: 06.01.05. Харьков, 1965. 24 с.

15. Щипак Г. В., Матвієць В. Г., Рябчун Н. І., Щипак В. Г. Результати селекції гексаплоїдних тритикале на зимостійкість. Сортовивчення та охорона прав на сорти рослин. 2017. № 1. С. 43-54.

References

1. Molotskyi MYa, Vasylkivskyi SP, Kniaziuk VI, Vlasenko VA. 2006. Breeding and seed production of agricultural plants. Kyiv: Vyshcha Osvita. 463 p.

2. Kyrylenko VV. 2016. Methods of creating starting material of winter wheat resistant to adverse environmental factors of the Forest-Steppe of Ukraine. Author's synopsis of the thesis for Doctor of Agricultural Sciences. 06.01.05. Dnipro. 41 p.

3. Rozvadovskyi AM, Kuz VV. 2001. Comparison of the effectiveness of different types of crossing in pea breeding. Zbirnyk Naukovykh Prats Vinnytskoho Derzhavnoho Ahrarnoho Universytetu. 9: 88-93.

4. Kiryluk A, Kostecka J. 2020. Pro-environmental and health-promoting grounds for restitution of flax (Linum usitatissimum L.) cultivation. Journal of Ecological Engineering. 21(7): 99107.

5. Kraevska S, Yeshchenko O, Stetsenko N. 2019. Optimization of the technological process of flax seed germination. Food Science and Technology. 13(3).

6. Lykhochvor V, Olifir Y, Panasiuk R, Tyrus M. 2022. False flax (Camelina sativa L.) and oil flax (Linum usitatissimum L.) - an important source of deficient omega-3 fatty acids. Agronomy Research. 20(X).

7. Vitkovska YuS, Poliakova IO. 2019. Evaluation of responses of different genotypes of oilseed flax to low temperatures. Naukovo-Tekhnichnyi Biuleten Instytutu Oliinykh Kultur NAANU. 27: 43-50.

8. Liakh VO, Poliakova ІО. 2008. Linseed breeding. Zaporizhzhya: ZNU, 40 p.

9. Vitkovska YuS, Poliakova IO. 2021. Creation of breeding material of oilseed flax with increased cold resistance by hybridization. Faktory Eksperymentalnoi Evoliutsii Orhanizmiv. 29: 25-28.

10. Ushkarenko VO, Vozhehova RA, Holoborodko SP, Kokovikhin SV. 2013. Statistical analysis of data of field experiments in agriculture. Kherson: Ailant. 403 p.

11. Vitkovska YuS, Poliakova IO, Syniaieva NP. 2020. Features of germination of flax seeds affected by hypothermic stress Naukovo-Tekhnichnyi Biuleten Instytutu Oliinykh Kultur NAAN. 29: 56-66.

12. Tavarini S, Angelini L. 2016. Agronomical evaluation and chemical characterization of Linum usitatissimum L. as oilseed crop and bio-based products in two environments of Central and Northern Italy. Italian Journal of Agronomy. 11:735: 122-132.

13. Vitkovska YuS, Poliakova IO. 2022. Biological characteristics and economically valuable traits of the Sideral oilseed flax variety in the steppe of Ukraine. Naukovo-Tekhnichnyi Biuleten Instytutu Oliinykh Kultur NAAN. 33:46-55.

14. Savenko LA. 1965. Methods of increasing resistance of oilseed flax to Fusarium wilt. Author's synopsis of the thesis for Candidate of Agricultural Sciences. 06.01.05. Kharkov. 24 р.

15. Shchypak HV, Matviiets VH, Riabchun NI, Shchypak VH. 2017. Results of hexaploid triticale breeding for winter hardiness. Sortovyvchennia ta Okhorona Prav na Sorty Roslyn. 1: 43-54.

Размещено на Allbest.ru