ІНСТИТУТ ЗЕМЛЕРОБСТВА

УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК

ТРИГУБ

ОЛЕГ ВОЛОДИМИРОВИЧ

УДК 633.11:631.524.5

ПОЛІМОРФІЗМ ГЕНОФОНДУ ГРЕЧКИ ЗВИЧАЙНОЇ (FAGOPYRUM ESCULENTUM MOENCH) ЗА РІВНЕМ ПРОДУКТИВНОСТІ ТА АДАПТИВНОСТІ В УМОВАХ ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ

Спеціальність: 06.01.05- селекція і насінництво

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Київ - 2002

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті землеробства УААН у відділі селекції круп’яних культур протягом 1994-2000 рр.

Науковий керівник - доктор біологічних наук, професор

Тараненко Любов Калинівна,

Інститут землеробства УААН, завідувач відділу

селекції круп’яних культур

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор

Алексєєва Олена Семенівна,

Подільська державна аграрно-технічна академія

кандидат сільськогосподарських наук, доцент

Жемойда Віталій Леонідович,

Національний аграрний університет,

завідувач кафедри генетики, селекції та насінництва

Провідна установа - Інститут цукрових буряків УААН, м. Київ

Захист відбудеться “20” листопада 2002 року о 12 годині на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д 27.361.01 при Інституті землеробства УААН, смт. Чабани Києво-Святошинського району Київської області

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту землеробства УААН

Відгуки на автореферат у двох примірниках, завірені печаткою, просимо надсилати за адресою: Україна, 08162, смт. Чабани Києво-Святошинського району Київської області, вченому секретареві Спеціалізованої вченої ради

Автореферат розісланий “18 “ жовтня 2002 року

Вчений секретар Спеціалізованої

вченої ради, кандидат

сільськогосподарських наук Кравченко Л.О.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Сучасний стан проблеми. Одним із найефективніших методів збільшення виробництва рослинницької продукції з метою забезпечення проблем людства є створення нових високопродуктивних високоякісних сортів культурних видів рослин.

Гречка - цінна круп’яна культура, і її цінність обумовлюється високими харчовими і лікувально-дієтичними властивостями. Сучасний рівень виробництва зерна гречки не задовольняє потреб ринкового господарства держави. Це пов’язано, в першу чергу, з недоліками районованих сортів та технологій, які повинні забезпечити реалізацію їх генетичного потенціалу. Районовані сорти гречки не відповідають вимогам виробництва за рівнем урожайності і стабільності, що обумовлено їх низькою абіотичною адаптивністю, стійкістю до вилягання та осипання. Недостатня ефективність селекційної роботи з гречкою у вказаному напрямку в значній мірі обмежується вузьким поліморфізмом вихідного матеріалу за цими ознаками.

Актуальність теми. Створення високопродуктивного вихідного матеріалу із достатньо високим рівнем адаптивності вимагає наукової інформації про те, як проявляється ця ознака і як вона лімітує продуктивність при реальній дії стресових факторів, як цей зв’язок змінюється в залежності від її інтенсивності і в якій мірі критерії цієї ознаки і продуктивності контролюються генотипом.

Наукові дослідження та інформація в цьому напрямку майже відсутні.

В зв’язку з цим, поглиблення знань у виявленні вказаних особливостей генофонду гречки, його диференціація та ідентифікація генотипів з комплексом ознак високої продуктивності та адаптивності – генетичних джерел цих ознак, як нового вихідного матеріалу є актуальним завданням селекції гречки на високу стабільну врожайність.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота є складовою частиною досліджень лабораторії зернобобових, круп’яних культур та кукурудзи Устимівської дослідної станції рослинництва по НТП "Фундаментальні дослідження", напрямок 4: "Мобілізувати, зберегти та вивчити світовий генофонд культурних рослин і їх співродичів з метою ефективного використання в селекційних програмах" (1994-1995 рр.), номер державної реєстрації UA01003578P та НТП “Генетичні ресурси рослин. Формування та ведення Національного банку генетичних ресурсів рослин України для використання в селекції по створенню високопродуктивних сортів та гібридів сільськогосподарських культур”, завдання 02. "Формування та ведення Національних колекцій польових культур. Виділення джерел цінних ознак для селекційних програм" (1996-2000 рр.), номер державної реєстрації 0197U012408.

Мета та завдання досліджень. Мета досліджень полягає у вивченні генофонду гречки у вигляді різних еколого-географічних груп за ознаками продуктивності і адаптивності та у виявленні генетичних джерел гречки за цими ознаками з високим рівнем адаптації до умов Лісостепу України, як цінного вихідного матеріалу для селекції сортів нового покоління. Для досягнення вказаної мети ставились такі завдання:

- визначити рівень продуктивності різних еколого-географічних груп культурного виду гречки за елементами її структури;

- виявити рівень адаптивності різних екотипів гречки до стресових абіотичних факторів середовища;

- визначити рівень взаємозв’язків і взаємовпливу елементів продуктивності та критеріїв стійкості до стресових умов;

- виявити дольові частки впливу генотипу і умов середовища на рівень продуктивності і адаптивності в системі генотип-середовищних взаємовідносин;

- виділити генетичні джерела за ознаками продуктивності та стійкості до стресових факторів середовища, як новий вихідний матеріал для створення високопродуктивних сортів гречки з стабільною урожайністю.

Об’єкт дослідження – показники абіотичної адаптивності (посухо- та жаростійкість) сортозразків гречки звичайної (Fagopyrum esculentum Moench) на різних етапах органогенезу та зв’язок цих показників з елементами продуктивності, морфологічними і фенологічними ознаками рослин та умовами середовища на різних етапах росту та розвитку, ідентифікація генотипів за цими ознаками.

Предмет досліджень – сортозразки гречки звичайної різного еколого-географічного походження.

Методи дослідження – польові та лабораторні методи вивчення колекційного матеріалу, методи математичної статистики та аналізу.

Наукова новизна одержаних результатів полягає:

- у виявленні особливостей прояву ознак адаптивності і продуктивності різних еколого-географічних груп гречки в умовах Лісостепу України;

- у встановленні рівня взаємообумовленості, взаємозв’язку та генотип-середовищного впливу на формування цих ознак;

- в ідентифікації на їх основі екотипів гречки за названими ознаками і виявлення генетичних джерел цих ознак;

- у розробці системи діагностичних оцінок, що характеризують рівень здатності рослинних організмів на різних етапах онтогенезу протистояти дії стресових факторів.

Практичне значення результатів досліджень полягає:

- у рекомендації селекційній практиці генетичних джерел високої продуктивності, крупноплідності, низькорослості і скоростиглості, посухо- і жаростійкості гречки, як вихідного матеріалу для селекції, що здатні забезпечити підвищення ефективності селекційного процесу;

- у передачі до Національного центру генетичних ресурсів рослин України (НЦГРРУ) каталогу цінних генотипів гречки за ознаками високої продуктивності і стійкості до стресових умов середовища;

- у передачі селекційним установам по селекції гречки (Інститут землеробства УААН, Подільська аграрно-технічна академія, Сумська обласна селекційна станція) генетичних джерел з комплексом ознак, які поєднують в собі високу продуктивність, крупноплідність, скоростиглість з показниками підвищеної посухо- та жаростійкості, як принципово новий вихідний матеріал для селекції гречки на високу стабільну продуктивність.

Особистий внесок здобувача полягає в узагальненні наукових даних вітчизняної та зарубіжної літератури за темою дисертації, закладці досліду, проведенні польових та лабораторних спостережень, узагальненні результатів досліджень, формуванні висновків та рекомендацій селекційній практиці, підготовці до публікації наукових праць.

Апробація результатів дисертації. Результати проведених досліджень, основні положення та висновки дисертаційної роботи доповідалися на Міжнародному симпозіумі “Методологічні основи формування ведення і використання колекцій генетичних ресурсів рослин” (Харків, 1996), Міжнародній науково-практичній конференції молодих вчених та спеціалістів “Наслідки наукових пошуків молодих вчених-аграрників в умовах реформування АПК” (Чабани, 1996), на міжнародній конференції "Наукові основи стабілізації виробництва продукції рослинництва" (м. Харків, 1999 р.), на 12-ій міжнародній науковій конференції "Вивчення онтогенезу рослин природних і культурних флор у ботанічних закладах і дендропарках Євразії" (м. Полтава, 2000 р.), на міжнародній конференції молодих дослідників "Сучасні проблеми генетики, біотехнології і селекції рослин" (м. Харків, 2001 р.), на методичній комісії Інституту землеробства УААН (1995-1998 рр.), а також на науково-технічній раді Устимівської дослідної станції рослинництва (1995-2000 рр.).

Публікації. Матеріали дисертації опубліковані в 11 наукових працях, 6 з них є фаховими.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, 3 розділів, висновків, пропозицій селекційній практиці, списку використаної літератури та додатків. Робота викладена на 173 сторінках машинописного тексту, вміщує 50 таблиць, 4 діаграми та 4 додатки. Список використаних літературних джерел включає 209 найменування, в тому числі 45 іноземних авторів.

ЗМІСТ РОБОТИ

РОЗДІЛ 1. БІОЛОГІЧНІ ТА АДАПТИВНІ

ОСОБЛИВОСТІ ГРЕЧКИ (огляд літератури)

Проаналізовано результати попередніх досліджень зарубіжних і вітчизняних авторів в галузі ботанічної систематики та класифікації гречки, особливостей абіотичної адаптивності та продуктивності генофонду, як основних показників стабілізації урожайності її сортів, а також генетичного контролю деяких ознак продуктивності з метою використання в подальшій практичній селекції.

РОЗДІЛ 2. УМОВИ, МАТЕРІАЛ ТА МЕТОДИКА

ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

Дослідження за темою дисертації проводилися на протязі 1994-2000 років на Устимівській дослідній станції рослинництва інституту імені В. Я. Юр’єва Української академії аграрних наук.

Польові дослідження розміщувалися в селекційно-насінницьких сівозмінах із застосуванням загальноприйнятої технології вирощування гречки.

Погодні умови за роки досліджень характеризувалися значною різноманітністю від типових до екстремальних.

Вихідний матеріал для досліджень представлений 57 сортозразками гречки звичайної (Fagopyrum esculentum Moench) різного еколого-географічного походження із колекції Устимівської дослідної станції рослинництва. В якості стандарту використано районовані сорти Крупинка та Лілея. Спостереження та обліки на дослідних посівах виконані у відповідності з методичними вказівками по вивченню колекційних зразків кукурудзи, сорго і круп’яних культур (просо, гречка, рис) (Ленінград, 1968 р.) та методичними рекомендаціями “Аналіз структури рослин гречки” (Чернівці, 1994). Біохімічні аналізи виконані в лабораторії біохімії Устимівської дослідної станції рослинництва, з визначенням вмісту води і сухої речовини в рослинному матеріалі, інтенсивності транспірації (мг/г·год) та (г/м2год) (за методами О.С. Іванова та Г.В. Удовенко), водного дефіциту та водоутримуючої здатності, жаростійкості рослин за методом Мацкова Ф.Ф. та при прогріванні насіння, реакції на температурні шоки проростків гречки. Специфічні методики проведення досліджень представлені у відповідних розділах дисертаційної роботи.

Дані спостережень, обліків та аналізів обробляли на ЕОМ методами варіаційної статистики, кореляційним, дисперсійним та генотип-середовищним аналізом (Доспєхов Б.А., 1985; Леонтьев Н.Л. 1966; Eberhart S.A., Russel W.A., 1966).

РОЗДІЛ 3. Господарсько-біологічні особливості

генофонду гречки

Для підвищення ефективності селекційної роботи по виведенню високоврожайних, з стабільним проявом по роках, сортів гречки необхідною умовою є включення до цього процесу вихідного матеріалу з високими адаптивними показниками, що дало б можливість зменшити залежність показників продуктивності від умов природного навколишнього середовища. В результаті проведених в контрастні за умовами роки спостережень виявлені особливості прояву у сортозразків різних еколого-географічних груп ознак насіннєвої продуктивності – врожайності, індивідуальної зернової продуктивності (маси та кількості зерен з однієї рослини), маси 1000 зерен; ознак морфологічної структури – висоти рослини та кількості міжвузль; показників тривалості вегетації, а також критеріїв адаптивності, насамперед посухостійкості – ступеня водонасиченості тканин рослини, раннього скрінінгу, водного дефіциту та водоутримуючої здатності; жаростійкості - інтенсивності транспірації, стійкості листової пластинки до дії високих температур, зміни схожості насіння після прогріву. Встановлено рівень їх взаємозв’язків та взаємообумовленості, а також вплив генотипу та довкілля на формування цих ознак, що дало можливість виділити генетичні джерела за складовими цих ознак, а також їх комплексом.

3.1.Характеристика еколого-географічних груп за ознаками врожайності та елементів структури продуктивності

За ознакою урожайності еколого-географічні групи гречки характеризуються значним різноманіттям - від 123 до 431 г/м2. Високою урожайністю відрізнялися найбільш пристосовані до місцевих умов сортозразки скоростиглої північної та середньостиглої південної груп (233,6 та 213,3 г/м2), дещо нижчою - середньостиглої гірської (151,9 г/м2) та пізньостиглої приморської (134,7г/м2) груп при середньому варіюванні ознаки (V=38,5) (таблиця 1). Причому в стресових умовах 1996 року залежність прояву ознаки від впливу довкілля збільшувалась (V=66,9).

Таблиця 1

Характеристика сортозразків еколого-географічних груп гречки за

елементами структури продуктивності (1994-2000 рр.)

Еколого-географічні групи | Назва показника

врожайність, г/м2 | продуктивність 1 рослини, г | маса 1000 зерен, г | тривалість вегетаційного періоду, днів | Висота рослини, см

хсер | Cq* | хсер | Cq | хсер | Cq | хсер | Cq | хсер | Cq

Пізньостигла приморська | 134,7 | 20,6 | 0,98 | 26,9 | 25,9 | 82,0 | 82,4 | 40,1 | 126,7 | 43,4

Середньостигла гірська | 151,9 | 18,4 | 1,62 | 18,1 | 23,4 | 58,8 | 78,3 | 42,8 | 107,5 | 52,9

Скоростигла північна | 233,6 | 26,3 | 1,75 | 52,6 | 26,2 | 49,6 | 73,1 | 62,5 | 100,2 | 63,0

Середньостигла південна | 213,3 | 32,0 | 1,73 | 61,7 | 27,4 | 46,6 | 76,3 | 56,8 | 116,6 | 73,4

Крупинка(st1)

Лілея (st2) | 285,9

253,6 | 1,6

1,5 | 29,6

29,4 | 78,8

74,8 | 108,8

117

НІР05 | 3,71 | 0,13 | 2,01 | 3,2 | 15,0

* - рівень впливу генотипу.

Найвищий рівень урожайності сортозразки забезпечили в 1994 році (307,96г/м2), у якому в критичні періоди росту та розвитку рослин метеорологічні умови були близькими до оптимальних.

Показник врожайності, як інтегральна ознака найбільш залежна від умов середовища: в її формуванні генотип забезпечує 23,6%, а умови середовища - 74,0%. Слід відмітити диференціацію за часткою участі генотипу у формуванні урожайності в залежності від умов середовища: в екстремальному (1996 р.) вона становила 20,1%, а в оптимальних умовах (1994 р.) – 38,9% ( див. табл. 1).

Значною стабільною врожайністю характеризуються сортозразки UDS00411 із Орловської області, UDS00481 із Хмельницької області (середньостигла південна група); UDS00358 із Мінської області (скоростигла північна група), які на протязі всіх років досліджень, забезпечили врожайність, відповідно - 289,3, 270,4, 288,3 г/м2, вищий рівень врожайності від стандартів вони забезпечували, як в оптимальних умовах так і в умовах екстремально посушливих і кваліфіковані, як генетичні джерела за ознакою високої стабільної врожайності.

Врожайність найтісніше обумовлена основними елементами структури продуктивності, рівень кореляційного зв’язку з показниками індивідуальної насіннєвої продуктивності - масою зерна та кількістю зерен з рослини становить r=0,57 та 0,53, з масою 1000 зерен r=0,45. Середній позитивний зв’язок виявлено між тривалістю вегетаційного періоду (r=0,36) та незначні позитивні кореляції між урожайністю та висотою прикріплення першого продуктивного суцвіття (r=0,12), і несуттєвий негативний з кількістю міжвузль на стеблі (r=-0,12) (таблиця 2).

Таблиця 2.

Результати вивчення кореляційних зв’язків між урожайністю і

Елементами структури продуктивності

Показники | Урожайність, г/м2 | Маса зерна з рослини, г | Кількість зерен з рослини, шт. | Маса 1000 зерен, г | Тривалість вегетаційного періоду, днів | Висота рослини, см

Маса зерна з рослини, г | 0,57

Кількість зерен на рослині, шт. | 0,53 | 0,97

Маса 1000 зерен, г | 0,45 | 0,32 | 0,20

Тривалість вегетаційного періоду, днів | 0,36 | 0,36 | 0,40 | -0,10

Висота рослини, см | 0,06 | 0,24 | 0,28 | 0,28 | 0,51

Висота прикріплення 1-го суцвіття, см | 0,12 | 0,12 | 0,06 | 0,39 | 0,20 | 0,41

В зв'язку з тим, що показник урожайності найбільш обумовлюється показниками індивідуальної насіннєвої продуктивності - маси і кількості зерен з рослини, які пов’язані між собою майже лінійним зв’язком (r=0,97) та маси 1000 зерен - ці показники визначені, як індикаторні характеристики врожайності експериментального генофонду гречки.

Індивідуальна насіннєва продуктивність. Формування насіннєвої продуктивності генотипів окремих сортозразків різних еколого-географічних груп гречки в значній мірі визначалися умовами середовища (Сv=49,9%), що забезпечило значне варіювання ознаки по роках V=38,1. Частка впливу генотипу у формуванні ознаки становила Cq=45,0%. В різні роки продуктивність рослин окремих зразків коливалася від 0,2 до 5,2 г. За 1994-2000 роки високим показником маси зерна з рослини відрізнялися зразки скоростиглої північної групи (1,8 г) та середньостиглої південної групи (1,7 г), дещо нижчою генотипи - середньостиглої гірської групи (1,6 г), а найбільш низькою продуктивністю відрізнялися зразки пізньостиглої приморської групи (1,0 г) (див. табл.1). Найвища продуктивність сформувалася в оптимальних умовах 1994 року - 2,4 г, а найнижча в екстремальному 1996 році - 0,9г.

За кількістю зерен з рослини найвищі показники у скоростиглої північної групи (69,7 шт.), а найнижчі - у пізньостиглої приморської групи (37,3 шт.), при високій варіабельності (V=54,6) та суттєвій залежності від умов середовища (Сv=40,4%). Частка впливу генотипу на показник – Cq=53,6%.

В екстремально посушливих умовах 1996 року середній показник за ознакою становив 36,9 шт. і був низьким в порівнянні з оптимальними умовами 1994 року, де його рівень дорівнював 84,5 шт. Серед групи експериментальних виявлено сортозразки, у яких озерненість була не лише на високому рівні, але й відрізнялася досить високою стабільністю. Сортозразки з рівнем ознаки індивідуальної насіннєвої продуктивності (маси зерна з рослини на рівні 2,0-2,4 г та кількості зерен – 110-125 шт.) можна класифікувати, як генетичні джерела показника індивідуальної насіннєвої продуктивності - UDS00411 із Орловської області та UDS00406 та UDS01402 із Хмельницької області (середньостигла південна група), UDS00542, UDS00358 із Мінської області, UDS01319 із Бурятії (скоростигла північна група).

Маса 1000 зерен, як технологічний показник якості зерна є досить стабільною по роках (V=11,7), з високою забезпеченістю його величини генотипом (Cq=68,7%).

Дані таблиці 1 вказують, що найбільш крупноплідне зерно, в усі роки вивчення, мали зразки середньостиглої південної групи (27,4 г) та скоростиглої північної групи (26,2 г), дещо меншу - пізньостиглої приморської групи (25,9 г) і найменшу - середньостиглої гірської (23,4 г). Найбільше сприяли формуванню повноцінного зерна погодні умови 1994 року.

Наші дослідження дозволили виявити стабільні за роками досліджень сортозразки гречки з оптимальними для переробної промисловості показниками маси 1000 зерен на рівні 28,0-30,0 г – UDS00003 із Башкирії (28,8 г), UDS00358 і UDS00542 із Мінської обл. (28,2 та 27,9 г) (скоростигла північна група), UDS00442 і UDS00481 із Полтавської обл. (28,2 та 29,5 г), UDS00411 із Орловської обл. (29,3) (середньостигла південна група) і кваліфікувати їх, як генетичні джерела цієї ознаки.

Тривалість вегетаційного періоду. Найбільшою тривалістю вегетаційного періоду вирізнялись зразки пізньостиглої приморської (82,4 дні) та середньостиглої гірської групи (78,3 днів), а більш скоростиглими виявилися сортозразки середньостиглої південної (76,3 днів) та скоростиглої північної груп (73,1 дні). При цьому, тривалість вегетаційного періоду генотипово обумовленою найбільше була у зразків скоростиглої північної (Cq=62,5%) та середньостиглої південної груп (Cq=56,8%), а найменше у пізньостиглої приморської групи (Cq=40,1%). В умовах оптимального 1994 року показник тривалості вегетаційного періоду був на рівні 75,7 днів, з розподілом у груп від 88,7 – у зразків пізньостиглої приморської до 70,3 – у скоростиглої північної і значно зменшувався в умовах екстремально посушливого 1996 року – 70,4 днів (від 71,7 – у середньостиглої південної до 69,9 – у скоростиглої північної).

Виявлено зразки, з стабільно коротким періодом вегетації – UDS000026 із Московської обл. (68 днів), UDS000049 із Татарстану (70 днів) та сортозразки, в яких висока врожайність поєднувалась з середньою і стабільною тривалістю вегетаційного періоду - UDS00358 і UDS00542 із Мінської обл. (72 та 73 дні), UDS00411 із Орловської обл. (73 дні), UDS00441 із Полтавської обл. (73 дні).

Висота рослини зразків гречки коливалася від 50 до 171 см. Найбільш високоросле стебло мали сортозразки пізньостиглої приморської (126,7 см) та середньостиглої південної груп (116,6 см), дещо меншою вона була у середньостиглої гірської (107,5 см) та скоростиглої північної груп (100,2 см) (див. табл.1). Встановлено високу генотипову обумовленість одержаних результатів (Сq=64,4%), з розподілом по групах: від найвищої у середньостиглої південної групи (Сq=73,4%) до найнижчої у пізньостиглої приморської групи (Сq=43,4%) і досить високу стабільність його для всіх еколого-географічних груп (V=19,7).

Відмічено диференціацію показника висоти рослини в залежності від умов року в бік зменшення її в екстремальному 1996 році - 92,8 см (з розподілом від 84,7 см у скоростиглої північної до 97,2 см у пізньостиглої приморської), в порівнянні з величиною показника в оптимальному 1994 році – 107,2 см (від 95,3 см у зразків скоростиглої північної до 121,6 см у пізньостиглої приморської).

Серед сортозразків середньостиглої південної та скоростиглої північної груп (вирізняються високою стабільністю показника висоти рослини) виділено ряд низькорослих та урожайних зразків – UDS01321 із Бурятії, UDS01334 із Вологодської обл., UDS0999 із Володимирської обл. (скоростигла північна група), UDS01394, UDS01392 із Сумської обл. (середньостигла південна група).

Кількість міжвузль на стеблі є індикаторним показником, що характеризує тривалість періоду вегетації зразків. За період досліджень у різних зразків вона коливалася від 6 до 29 шт. Найбільша кількість міжвузль на стеблі виявлена у сортозразків пізньостиглої приморської групи (14), а найменша у скоростиглої північної групи (7).

Показник кількості міжвузль на стеблі забезпечує незначне варіювання ознаки в мінливих умовах зовнішнього середовища (V=16,6), має значну долю генотипу у формуванні рівня показника (Cq=54,8%), що дає можливість виділити за цією ознакою зразки з стабільною кількістю міжвузль на рівні 8-10 шт., як генетичні джерела скоростиглості та низькорослості: UDS00026 із Московської обл., UDS00049 із Татарстану, UDS01319 із Бурятії, UDS00003 із Башкирії, UDS01392 із Сумської області.

Висота прикріплення першого суцвіття характеризує технологічність сорту (придатність до механізованого збирання). Незначний коефіцієнт варіації (V=16,1), висока обумовленість генотипом (Cq=54,4%), в поєднанні зі значними коефіцієнтами кореляції з масою 1000 зерен (r=0,39), висотою рослини (r=0,41) вказує на важливість дослідження екогруп за цією ознакою для моделювання технологічних сортів. Висота прикріплення першого суцвіття коливалася в межах від 3 до 54 см у різних зразків, вищою вона відзначена у середньостиглої південної (21,0 см) та пізньостиглої приморської (28,4 см) груп, а нижчою у зразків скоростиглої північної (18,9 см) та середньостиглої гірської (17,7 см) груп.

Сортозразки, які характеризуються високим прикріпленням першого продуктивного суцвіття – UDS01310, UDS00542, UDS01321, UDS01325, UDS00411, UDS01362, кваліфіковані, як генетичні джерела за даною ознакою.

3.2. Стійкість до вилягання, вянення, осипання та дружність достигання

При використанні сортів у виробництві важливе значення має показник придатності до механізованого вирощування культури. Для гречки основні з них стійкість до вилягання, осипання та одночасність (дружність) достигання.

Значне вилягання відмічено у зразків середньостиглої гірської групи – 5,3 бала, дещо менше у скоростиглої північної – 3,7 бала та середньостиглої південної груп – 3,0 бали, а найменше - у пізньостиглої приморської групи – 2,5 бала. За весь період проведення досліджень незначне вилягання рослин спостерігалось у зразків: UDS00498 із Сахалінської обл. та UDS00188 із Амурської обл. (пізньостигла приморська група), UDS00003 із Башкирії та UDS00026 із Московської обл. (скоростигла північна група), UDS01364 із Рівненської обл. та UDS01141 із Закарпатської обл. (середньостигла південна група).

Серед групи вивчення найбільшою стійкістю до осипання характеризувалися сортозразки: UDS00497 і UDS00495 із Читинської обл. (12,5 та 14,3%) та UDS01383 із Кемеровської обл. (13,5%) (середньостигла гірська група), UDS00411 із Орловської обл. та UDS01402 із Хмельницької обл. (13,8 та 16,7%), UDS01361 із Рівненської обл. (15,9%) (середньостигла південна група).

Дружним достиганням характеризувалися сортозразки скоростиглої північної (6,3 бала) та середньостиглої південної (6,2 бала) груп, дещо меншим - пізньостиглої приморської (4,7 бала) та середньостиглої гірської (4,0 бали) груп. Серед сортозразків найвищий показник дружності достигання виявлено у зразків: UDS01375 із Мордовії, UDS00026 із Московської обл. (скоростигла північна група), UDS00357 із Орловської обл., UDS00411 із Хмельницької обл., UDS00441 із Полтавської обл. (середньостигла південна група).

3.3.Особливості посухо- та жаростійкості генофонду гречки

Листостеблова маса рослини гречки, при оптимальних умовах є досить насиченою водою, значна втрата якої при зміні умов середовища, впливає на зниження продуктивності сортів. Посухостійкість сортів часто є основною характеристикою забезпечення високих врожаїв. Стійкість рослин до дії екстремальних факторів середовища – складний комплекс ознак, що контролюється системою саморегуляції організму.

Реакція сортозразків на посуху. Оцінка проводилась за комплексом зовнішніх ознак в найбільш критичні періоди дії посухи (1 бал - реакція на посуху незначна; 7 балів - висока). В різні роки вивчення настання посухи відбувалося в різні періоди вегетації (від сходів у 1999 та 2000 роках до цвітіння та плодо-

утворення в 1995 та 1996 роках). Це дало змогу провести повну оцінку набору зразків за показником, виділити стійкі та продуктивні форми в різних погодних умовах.

В результаті польового тестування в кожній з еколого-географічних груп ідентифіковано зразки, які відрізняються низькою реакцією на посуху: UDS01383 із Кемеровської області та UDS01314 із Алтайського краю (середньостигла гірська група), UDS00542 із Мінської обл., UDS00999 із Володимирської обл., UDS01397 із Архангельської обл. (скоростигла північна група), UDS00445 із Полтавської області, UDS01399 із Волинської обл., UDS01364 із Рівненської обл., UDS01398 із Волинської обл., UDS01402 із Хмельницької обл., UDS01392 із Сумської обл. (середньостигла південна група), що вказує на доцільність використання при проведенні досліджень сортозразків різних еколого-географічних груп (таблиця 3).

Таблиця 3

Характеристика сортозразків еколого-географічних груп за показниками

посухостійкості та жаровитривалості (1994-2000 рр.)

Назва еколого-геграфічних групи | Польова оцінка, бал | Оводненість рослин, % | Водний дефіцит, % | Водоутримуюча

здатність, % | Жаростійкість листя, бал |

Інтенсивність транспірації

хсер | Cq | хсер | Cq | хсер | Cq | мг/г·год | г/м2год

хсер | Cq | хсер | Cq

Пізньостигла приморська | 5 | 81,9 | 68,7 | 53,7 | 36,5 | 16,9 | 69,4 | 5,0 | 0,070 | 23,7 | 23,9 | 59,5

Середньостигла гірська | 3 | 78,5 | 73,2 | 44,7 | 42,8 | 16,4 | 51,5 | 3,7 | 0,060 | 30,6 | 25,8 | 42,9

Скоростигла північна | 1 | 80,2 | 64,6 | 50,5 | 41,4 | 18,9 | 35,6 | 5,4 | 0,044 | 62,3 | 18,1 | 64,8

Середньостигла південна | 3 | 80,4 | 72,2 | 52,4 | 65,0 | 18,0 | 43,7 | 6,1 | 0,061 | 60,8 | 20,5 | 72,3

Крупинка (st1)

Лілея (st2) | 3

3 | 80,9

79,8 | 64,6

48,6 | 15,5

14,6 | 4,7

5,3 | 0,058

0,064 | 23,8

22,3

НІР05 | 0,88 | 2,09 | 2,02 | 0,014 | 5,13

Посухостійкість гречки визначається різними механізмами, що діють на різних етапах онтогенезу. Одним із методів оцінки посухостійкості на ранніх етапах розвитку рослин гречки є ранній скрінінг - визначення стійкості 5-денних проростків гречки до дії підвищених температур. Найбільш витривалими виявилися зразки середньостиглої південної групи. Їх показники були на рівні: при 350С - 86,7% (1 год.) та 66,7% (3 год.); 550С - 27,3% (1 год.) та 11,2% (3 год.) – живих проростків. Найменш потенційно посуховитривалими виявилися зразки пізньостиглої приморської групи: 350С - 64,9% (1 год.) та 60,4% (3 год.); 550С - 14,6% (1 год.) та 6,3% (3 год.). Це пов'язано зі специфічністю формування рослин пізньостиглої приморської групи, яка проходила в умовах вологого, теплого клімату.

Ступінь оводненості рослин – генетично детермінована ознака, але її прояв контролюється в певній мірі (Cv=25,1%) і умовами середовища. Найменшою оводненістю тканин рослини відрізнялися зразки середньостиглої гірської (78,5%), а найбільшим пізньостиглої приморської груп (81,9%), при коефіцієнті варіації - V=10,8. Але вирішальну роль відіграє не кількість води в досліджуваному матеріалі, а динаміка втрати її по мірі збільшення дії посухи. За даним показником найкращі характеристики забезпечили сортозразки середньостиглої південної та скоростиглої північної груп, втрата води, в яких була найменшою (21,5% та 27,2%). Найбільш різко і в значних обсягах втрачали воду сортозразки пізньостиглої приморської групи (36,5%). В роки з екстремально сухими умовами (1995 та 1996 рр.) найменша втрата води з рослинного матеріалу зареєстрована у зразків: UDS01392 із Сумської обл. (17,6%), UDS0445 із Полтавської обл. (15,1%) (середньостигла південна група), UDS00543 із Мінської обл. (17,2%), UDS00999 із Володимирської обл. (16,0%) (скоростигла північна група), UDS01385 із Кемеровської обл. (16,8%), UDS00495 із Читинської обл. (15,8%) (середньостигла гірська група), які класифіковані, як генетичні джерела даної ознаки.

водний дефіцит є важливою характеристикою водного режиму рослини, його здатності продовжувати ростові та генеративні процеси в певних умовах водонасичення і характеризує перш за все розвиток і активність кореневої системи. І розвивається, як результат переваги витрат води над водонадходженням, що свідчить про можливість протистояти обезводненню.

Величина показника водного дефіциту змінювалася від 15,1 до 73,0% у різних зразків. Найнижчий показник ознаки зареєстровано у середньостиглої гірської групи – 44,7%, найвищий у пізньостиглої приморської групи – 53,7%, при значному варіюванні (V=22,9) та значній частці участі генотипу у формуванні ознаки (Cq=43,8% з розподілом у груп від Cq=36,5% у пізньостиглої приморської до Cq=65,0% у середньостиглої південної). Серед зразків найнижчими та стабільними по роках показниками водного дефіциту відзначалися сортозразки, які кваліфіковані, як генетичні джерела за вказаною ознакою: UDS00543 із Мінської обл., UDS01318 із Бурятії, UDS01334 із Вологодської обл. (скоростигла північна група), UDS01399 із Волинської обл. (середньостигла південна група), UDS01385 та UDS01383 із Кемеровської обл., UDS01315 із Алтайського та UDS00100 із Красноярського краю (середньостигла гірська група).

Водоутримуюча здатність відображує адаптаційний метаболізм і визначає стійкість рослин до обезводнення, тобто при збільшенні водного стресу відносно слабо знижувати оводненість тканин. Посухостійкі сорти мають більш високу водоутримуючу здатність.

Враховуючи значну генетичну обумовленість (Cq=46,6%) та середній рівень варіабельності по роках V=25,3, цей показник може виступати характеристикою, за якою можна проводити добір посухостійких форм. Високим та стабільним по роках показником водоутримуючої здатності характеризувалися зразки скоростиглої північної (18,9%) та середньостиглої південної груп (18,0%), на основі чого генетичними джерелами за показником можна вважати сортозразки: UDS00542 із Мінської обл. (26,9%), UDS00026 із Московської обл. (23,9%), UDS01400 із Самарської обл. (26,5%), UDS01325 із Бурятії (25,4%), UDS01336 із Вологодської обл. (24,6%).

Характеристика генофонду гречки за ознакою "жаростійкість"

Жаростійкість є особливістю рослинних організмів підтримувати обмін речовин і мінеральне живлення при високій температурі навколишнього середовища. Дія високих температур у рослини гречки спричиняє порушення мікроструктури цитоплазми, білково-ліпідного комплексу, дихання і засвоєння енергії, що виділяється у вигляді тепла. У рослин гречки, що є досить чутливими до високих температур через підвищене в’янення листової пластинки згасає або навіть повністю припиняється утворення органічної речовини, але є сортозразки, рослини яких є більш витривалими і робота фотосинтетичного апарату в них продовжується.

Найвищою жаростійкістю, що визначалася за методом Ф.Ф. Мацкова (модифікований А.С. Кротовим в 1961 році) і проводилася в стадії цвітіння-початку достигання відрізнялися зразки середньостиглої південної групи (6,1 бала), а найнижчою сортозразки середньостиглої гірської групи (3,7 бала). Проведені в контрастні роки дослідження (1994 і 1996 рр.) дозволили виділити із групи вивчення зразки з високим і стабільним проявом ознаки жаровитривалості листової пластинки: UDS00188 із Амурської обл. (2,7 бали), UDS00498 і UDS00499 із Сахалінської обл. (2,7 та 2,1 бали) (пізньостигла приморська група), UDS00049 із Татарстану (2,4 бали) (скоростигла північна група), UDS00411 та UDS00502 із Орловської обл. (3 та 3,3 бали), UDS00356 із Чернігівської обл. (2,1 бали), UDS00441 та UDS00332 із Полтавської обл. (3 та 2,4 бали).

Показник схожості насіння після прогрівання. Жаростійкість сортів визначається ступенем зниження схожості насіння після збільшення температури прогрівання (від 50 до 600С, з інтервалом 20С) і визначається ступенем термостабільності білкових компонентів зародку насіння, його ферментних систем. Найнижчим показником зменшення схожості насіння відрізнялися сортозразки середньостиглої південної (з 84,3% на 26,0%) і скоростиглої північної (з 81,1% на 28,1%) груп. Найбільший показник відзначено у зразків пізньостиглої приморської групи - із 82,7% до 42,6%, тобто на 40,1%. Враховуючи значну обумовленість генотипом (Cq=46,5%) та незначну варіабельність (V=21,0) цього показника із групи вивчення виділено ряд зразків, що відрізнялися низьким і стабільним показником зменшення схожості після прогрівання насіння, що вказує на їх високу потенційну жаростійкість і дає змогу використати їх як генетичні джерела жаровитривалості: UDS00358 із Мінської обл. (зменшення схожості після нагрівання 22,1%), UDS01400 із Самарської обл. (21,0%), UDS01318 із Бурятії (19,3%) (скоростигла північна група), UDS01141 із Закарпатської обл. (18,1%) та UDS01401 із Черкаської обл. (19,2%) (середньостигла південна група).

Транспірація, як процес випаровування води листям поліпшує стан органів рослини гречки під час дії високих температур охолоджуючи їх поверхню,

що як для виду з великою листостебловою масою є дуже важливим. І разом з тим, погіршує посухостійкість через втрати води і зменшення її вмісту.

Інтенсивність транспірації листового апарату визначалась за двома методиками: по інтенсивності роботи випаровуючого апарату з одиниці площі листової поверхні (метод Удовенко Г.В.) та одиницею маси листя (метод Іванова О.С.), коефіцієнт кореляційного зв’язку між якими становить r=0,87.

Визначення інтенсивності транспірації у зрізаному листі, дає можливість спостерігати транспірацію в тому стані насичення листя водою, в якому воно знаходиться на рослині. Найменшою інтенсивністю транспірації (мг/г·год) (за Івановим О.С.) відрізнялися зразки скоростиглої північної групи (0,0438), а найбільшою - пізньостиглої приморської групи (0,0697) при значному варіюванні показника у зразків в умовах контрастних років (V=35,2).

Показник інтенсивності транспірації (г/м2год) (за методом Удовенко Г.В.) був дещо менш варіабельним у порівнянні з попереднім (V=29,4). Найменша інтенсивність транспірації відмічена у сортозразків скоростиглої північної групи (18,1 г/м2год), а найбільша у середньостиглої гірської групи (25,8 г/м2год). Висока стабільність та генотипова обумовленість прояву показників інтенсивності транспірації у контрастні роки (Cq=60,8 та 79,0% у середньостиглої південної групи і Cq=62,3 та 64,8% у скоростиглої північної групи) дають можливість виділити ряд сортозразків цих груп, як генетичні джерела за даною ознакою: UDS01400 із Самарської обл., UDS01375 із Мордовії, UDS01334 із Вологодської обл., UDS01325 та UDS01318 із Бурятії, UDS01397 із Архангельської обл. (скоростигла північна група), UDS00441 із Полтавської обл., UDS01399 із Волинської обл., UDS01141 із Закарпатської обл., UDS01350 із Одеської обл. (середньостигла південна група).

3.4. Взаємозв’язок і взаємообумовленість елементів продуктивності та показників адаптивності

Існування взаємозв’язку між певними критеріями абіотичної адаптивності та характеристиками продуктивності вказує на збалансованість роботи всіх систем рослинного організму, кінцевим завданням якого є забезпечення високих репродуктивних характеристик.

За результатами кореляційного аналізу між показниками насіннєвої продуктивності (маси і кількості зерен з рослини) та критеріями адаптивності існує невисокий негативний зв’язок за водним дефіцитом (-0,25 та –0,30), суттєво негативний - з інтенсивністю транспірації (-0,48 і –0,51 та –0,36 і –0,37) та суттєво позитивний - з водоутримуючою здатністю (0,38 і 0,36). На масу 1000 зерен також негативно впливає водний дефіцит (-0,25) та інтенсивність транспірації (-0,19 та –0,21) і в незначній мірі приймає участь в її формуванні водоутримуюча здатністю (0,19). Тривалість вегетаційного періоду має суттєвий негативний зв’язок з водним дефіцитом (-0,38) та середній з інтенсивністю транспірації (-0,35 та -0,30), а також позитивний з водоутримуючою здатністю (0,29). На висоту рослини має незначний негативний вплив водний дефіцитом (-0,28) та інтенсивність транспірації (-0,13 та –0,10) і пов’язаний позитивно з водоутримуючою здатністю (0,12); висота прикріплення першого продуктивного суцвіття поєднана суттєвим негативним зв’язком з водним дефіцитом (-0,46) та середнім негативним з інтенсивністю транспірації (-0,22 та –0,35), незначним позитивним з водоутримуючою здатністю (0,17) (таблиця 4).

Таблиця 4

Взаємозв'язок продуктивності і критеріїв адаптивності

за роки проведення досліджень

Показники | Водний дефіцит, % | Водоутримуюча здатність, % | Інтенсивність транспірації

мг/г·год | г/м2 год

Маса зерна з рослини, г | -0,25 | 0,38 | -0,48 | -0,36

Кількість зерен на рослині, шт. | -0,30 | 0,36 | -0,51 | -0,37

Маса 1000 зерен, г | -0,25 | 0,19 | -0,19 | -0,21

Тривалість вегетаційного періоду, днів | -0,38 | 0,29 | -0,35 | -0,30

Висота рослини, см | -0,28 | 0,12 | -0,13 | -0,10

Висота прикріплення 1-го суцвіття, см | -0,46 | 0,17 | -0,22 | -0,35

Виходячи з аналітичної інформації по взаємозв’язках елементів структури врожайності та показників адаптивності – критеріїв посухо- та жаростійкості, дольової участі в їх формуванні генотипу і умов середовища, яка підтверджена в різних умовах середовища, відмічаємо що найбільш оптимальними сортозразками із збалансованою системою взаємообумовленості для умов Лісостепу України є екотипи скоростиглої північної групи – за кількістю зерен з рослини (25,6%), врожайністю (41,2%), крупністю зерна (49,6%), тривалістю вегетаційного періоду (62,5%), висотою рослини (37,0%), кількістю міжвузль на стеблі (24,3%), висотою прикріплення першого продуктивного суцвіття (64,2%), водоутримуючою здатністю (69,4%); середньостиглої південної групи – за продуктивністю рослини (34,2%), врожайністю (25,9%), крупністю зерна (46,6%), тривалістю вегетаційного періоду (36,8%), висотою рослини (53,4%), кількістю міжвузль на стеблі (48,4%), висотою прикріплення першого продуктивного суцвіття (42,2%) та водоутримуючою здатністю (63,7%), водним дефіцитом (36,0%), інтенсивністю транспірації (74,5%).

Найефективніше поєднання в одному рослинному організмі здатності формувати високу продуктивність та стійкість до несприятливих факторів середовища дозволяє зробити висновок, що найбільш стабільно продуктивними при економічній архітектоніці рослин для умов Лісостепу є сортозраз-

ки середньостиглої південної та скоростиглої північної груп, що дозволило виділити із них цінні зразки – генетичні джерела ознак продуктивності та адаптивності, наведені в попередніх розділах 3.1, 3.2 та 3.3.

ВИСНОВКИ

1. В дисертації узагальнені експериментальні дані та наведено нове вирішення наукової задачі, яке полягає у виявленні поліморфізму генофонду гречки за ознаками продуктивності та