ІНСТИТУТ ЦУКРОВИХ БУРЯКІВ

УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК

КУЗЬ ВАСИЛЬ ВОЛОДИМИРОВИЧ

УДК 635.656:631.527.5

ЕФЕКТИВНІСТЬ СКЛАДНИХ СХРЕЩУВАНЬ У СТВОРЕННІ

ВИХІДНОГО МАТЕРІАЛУ В СЕЛЕКЦІЇ ГОРОХУ

(PISUM SATIVUM L.)

Спеціальність: 06.01.05 -- селекція рослин

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Київ – 2003

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у відділі селекції та насінництва зернобобових культур Уладово-Люлинецької дослідно-селекційної станції Інституту цукрових буряків УААН протягом 1990-2002 рр.

Науковий керівник: доктор сільськогосподарських наук

РОЗВАДОВСЬКИЙ Альозій Мартинович

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, академік

ШЕВЧЕНКО Анатолій Михайлович,

Луганський інститут агропромислового виробництва УААН, заступник директора з наукової роботи

доктор сільськогосподарських наук, професор

ВІТВІЦЬКИЙ Михайло Антонович,

Інституту землеробства УААН,

завідувач лабораторії селекції озимого жита

Провідна установа: Інститут кормів УААН, м. Вінниця.

Захист відбудеться “ 15 ” квітня 2003 року о 10 год. на

засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.360.01 при Інституті цукрових буряків УААН за адресою: Україна, 03141, м.Київ, вул. Клінічна, 25.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту цукрових буряків УААН (другий корпус).

Автореферат розісланий “ 15 ” квітня 2003 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Сторожик Л.І.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність. Виробництво білку є ключовою проблемою сільського господарства. Важливим резервом збільшення виробництва рослинного білку є зернобобові культури, серед яких найбільшу питому вагу має горох.

Досягти збільшення виробництва рослинного білку можливо за рахунок створення і впровадження у виробництво пластичних сортів гороху із стабільною врожайністю, а також удосконалення технології його вирощування. У зв’язку з цим найбільш актуальними є удосконалення методів створення високопродуктивних сортів.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема дисертаційної роботи входила в план науково-дослідної роботи відділу селекції та насінництва зеронобобових культур Уладово-Люлинецької дослідно-селекційної станції ІЦБ УААН. Дослідження за темою дисертаційної роботи проводились при виконання загальносоюзної науково-технічної програми 0.51.03 “Зерно” підпрограми 2 “Розробити і впровадити комплексні системи збільшення виробництва зерна круп’яних і зернобобових культур за зонами країни” (1990-1995), державної науково-технічної програми 0.3 “Селекція зернових та олійних культур”. Номер державної реєстрації програми 01960012876.

Дослідження за темою дисертаційної роботи завершені в 2002 році.

Мета і завдання досліджень. Метою роботи було теоретичне обгрунтування та практична реалізація селекційних програм у створенні вихідного матеріалу і сортів гороху.

Для вирішення поставленої мети було проведено слідуючі дослідження:

- вивчення варіабельності ознак продуктивності вихідного матеріалу гороху в польових і лабораторних умовах;

- визначення параметрів стійкого до вилягання морфотипу гороху;

- створення фенетичної моделі організації кількісних ознак продуктивності сорту гороху на основі еколого-генетичної моделі кількісних ознак;

- встановлення загальних закономірностей мінливості і успадковування елементів продуктивності в гібридів F1 і F2 в залежності від схеми схрещувань;

- визначення ефективності проведення доборів в гібридних популяціях гороху при різних типах схрещування;

- вивчення закономірностей успадковування ознак детермінантності і штамбовості вихідного і селекційного матеріалу;

- створення і передача на державне сортовипробування високопродуктивних сортів гороху.

Об’єктом досліджень були сортозразки гороху місцевого та інорайонного походження, гібридні популяції гороху F1 - F8.

Предметом досліджень був процес оцінки сортозразків і гібридних популяцій та різних схем гібридизації гороху.

Методи дослідження. Головним методом досліджень був гібридологічний аналіз. Основу прикладних досліджень складала постановка польового експерименту та лабораторних аналізів з використанням загальноприйнятих методик.

Дані структурних аналізів вихідних форм та гібридних популяцій обробляли, використовуючи сучасні методи математичної статистики та ПК.

Наукова новизна одержаних результатів. Доведена ефективність проведення складних схрещувань в селекції гороху на продуктивність. Вперше визначені закомірності успадковування та мінливості гібридів гороху в залежності від схем схрещування. Встановлено селекційні параметри стійкого до вилягання морфотипу гороху. Вперше розроблено фенетичну структуру продуктивності гороху на підставі еколого-генетичної моделі кількісних ознак. Досліджено особливості проведення доборів в гібридних популяціях в залежності від схем схрещування. Встановлено характер успадковування ознак детермінантності та штамбовості. Отримано генотипи гороху, які поєднують ознаки штамбовості і детермінантності.

Із використанням розроблених способів створено нові конкурентноспроможні сорти гороху.

Практичне значення одержаних результатів. Методом складних схрещувань створено у співавторстві сорт Уладівський напівкарлик, який занесено до Реєстру сортів рослин України на 1997 рік (авторське свідоцтво на сорт рослин №523). До Державного сортовипробування передано на 2003 рік новий високопродуктивний сорт Корал (заявка №02001002).

Особистий внесок здобувача. За темою дисертаційної роботи автором особисто опрацьована вітчизняна та зарубіжна література, розроблена робоча програма долсліджень, проведені польові і лабораторні аналізи, узагальнені і математично обґрунтовані експериментальні дані, сформульовані наукові положення і висновки.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень доповідались на нарадах: “Удосконалення технології селекційного процесу зернових та зернобобових культур”, 27-30 червня 1994 року, Іванівська ДСС; “Удосконалення методів та організації селекції і насінництва зернових, зернобобових та круп’яних культур”, 18-21 червня 1996 року, Білоцерківська ДСС; семінарі “Селекція та насінництво зернобобових культур – сої, нуту, гороху, квасолі”, 19-23 серпня 1997 року, СГІ, м.Одеса; семінарі “Сортові ресурси України. Організація елітного насінництва сільськогосподарських культур та насінницьких формувань в ринкових умовах”, 16-17 лютого 1997 року, Інститут аграрної економіки ім. О.Г.Шліхтера, м.Київ; координаційно-методичній Раді з проблем кормовиробництва ”Селекції і насінництво кормових культур”, 24 червня 1998 року, Інститут кормів УААН, м.Вінниця; науковій конференції “Селекція, насінництво і технологія вирощування цукрових буряків та інших культур бурякової сівозміни”, 19-21 лютого 2001 року, ІЦБ м.Київ; науково-практичній конференції “Проблеми селекції і насінництва зернових, зернобобових, круп’яних та кормових культур”, 19-21 червня 2001 року, БЦДСС; міжнародній конференції молодих дослідників “Сучасні проблеми генетики, біотехнології і селекції рослин”, 2-7 липня 2001 року, Інститут рослинництва ім.В.Я. Юрьєва, м.Харків.

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 14 статей, в тому числі 6 в наукових фахових виданнях. Отримано авторське свідоцтва на сорт рослин.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота викладена на 216 сторінках машинописного тексту, включає 57 таблиць, 20 рисунків, 59 додатків.

Робота складається із вступу, 7 розділів, висновків. Список використаної літератури включає 310 джерел, в тому числі 40 латиницею.

ЗМІСТ РОБОТИ

Розділ 1. Огляд літератури

Узагальнені методи створення вихідного матеріалу в селекції самозапильних культур. Розглядаються різні типи і схеми схрещування та їх практичне застосування в селекції рослин. Аналізуються методи добору пар для гібридизації та оцінки селекційного матеріалу. Наведено методи створення детермінантних мутантів гороху та їх використання в селекційній роботі.

Розділ 2. Методика та умови проведення досліджень

Дослідження проводилися протягом 1990 - 2002 рр. у відділі селекції та насінництва зернобобових культур Уладово-Люлинецької дослідно-селекційної станції Інституту цукрових буряків УААН (Вінницька область).

Вивчення, оцінка та добір вихідних форм для гібридизації, а також визначення ефективності різних типів схрещування проводилося шляхом постановки польових дослідів і лабораторних аналізів. Закладка селекційних розсадників проводили за методиками польового досліду (Б.А. Доспєхов, 1979) та селекційної роботи з горохом (М.С. Шульга: 1956, 1963, 1971; А.М.Розвадовський --1997).

Фенологічні спостереження та оцінка селекційних розсадників і категорій сортовипробування проводилася за методикою державного сортовипробовуння cільськогосподарських культур (1989).

Гібридизацію проводили із застосуванням схем конвергентних схрещувань максимальної рекомбінації (Макашева Р.Х., 1973). Були створені 2-, 4- і 8-компонентні гібридні комбінації та бекроси В1 і В2 .

Добір компонентів для схрещування проводили за комплексом господарчо-цінних ознак та за наявності у батьківських форм контрастних якісних ознак.

Гібридні популяції оцінювали за інтенсивністю розвитку рослин, характеру розщеплення та стійкості до умов середовища. При оцінці і вибраковуванні сімей і ліній максимальну увагу приділяли комплексному поєднанню у рослин елементів продуктивності та ряду інших господарчо-цінних ознак.

Структурний аналіз вихідних форм проводили при обсязі вибірки 10-15 рослин. Для гібридів F1 2-компонентних гібридних комбінацій вибірка становила 25, 4-компонентних і бекросів В1 – 50, 8-компонентних і бекросів В2 – 75 рослин. В гібридів F2 аналізували відповідно, по 50, 100 – 150 і 150 – 200 рослин.

Структурний аналіз проводили за кількісними ознаками: висоти рослини, кількості вузлів, бобів на рослині, насіння з рослини, маси рослини. На підставі аналізу ознак визначали прості індекси: співвідношення стерильної і фертильної довжини рослини, середньої довжини стерильного і фертильного міжвузля, лінійної щільності стебла, середньої кількості бобів на фертильному вузлі, середньої кількості насінин в бобі, маси 1000 насінин та збиральний індекс.

Гібридологічний аналіз проводили за: показниками варіабельності ознак продуктивності; варіаційних рядів розщеплень за методом Пірсона (2); ступенем і частотою трансгресій за методикою Воскресенської Г.С. і Шпота В.І. (1967); істинний і гіпотетичний гетерозис за Омаровим Д.С. (1975); рівнем фенотипічного домінування, коефіцієнтів депресії і успадковування, за методикою Зенещева (1968) і Peter F. (1966).

Для порівняльної оцінки ефективності різних схем схрещування проводили усереднення показників гібридологічного аналізу від однотипних гібридних комбінацій.

Статистичний аналіз експериментальних даних проводили зa прикладною програмою Statistika-6.0.

Розділ 3. Оцінка вихідних форм гороху

Ідентифікацію вихідних форм гороху в польових і лабораторних умовах проводили за ознаками загальної висоти рослини та довжини стерильної частини, загальної кількості вузлів, максимальної кількості насінин в бобі, а також простих індексів: збирального, довжини стерильного міжвузля, кількості бобів на фертильному вузлі, маси 1000 насінин, які характеризуються найнижчими значеннями коефіцієнта варіації. Ознаки кількості бобів на фертильному вузлі, загальної висоти і довжини фертильної частини рослини відзначаються високою стабільністю.

Встановлено, що підвищеною стійкістю до вилягання при високій індивідуальній продуктивності відзначаються генотипи, які формують 6-7 фертильних вузлів при загальній масі рослини 22-25 г та висоті рослини в межах 66-71 см, довжині фертильної частини 28-32 і стерильної 35-40 см, середній довжині фертильного міжвузля 5-6 і стерильного 3-5 см, загальній кількості вузлів 19, кількості стерильних вузлів 13 та значеннями індексів лінійної щільності стебла 0,30-0,38 і співвідношенням довжини фертильної і стерильної частини рослини 0,81-0,95. Виявлено, що стійкість гороху до вилягання в найбільшій мірі визначається індексом довжини фертильного міжвузля (коефіцієнт детермінації становить 0,87).

Найвищими рівнями індивідуальної продуктивності відзначаються сорти та лінії місцевої селекції. Варіабельність продуктивності сортів Орендатор, Аграрій, Акціонер, Люлинецький короткостебловий складала 7,7–17,7%, а сортозразків інорайонного походження -- 19,4-39,5%. Виявлено реакцію генотипів на зміни умов навколишнього середовища та перевизначення вкладу окремих елементів продуктивності.

Для побудування фенетичної структури продуктивності сорту гороху Люлинецький короткостебловий на підставі еколого-генетичної моделі квількісних ознак проведені слідуючі дослідження:

- у сорту виявлено достовірні відхилення за роками значень ознак довжини фертильної частини рослини, загальної кількості вузлів та маси 1000 насінин; - виділено 8 ознак із сумарним вкладом у формування продуктивності рослини на рівні 87,5% від загального ефекту: кількість бобів на рослині, кількість фертильних вузлів, загальна кількість вузлів, довжина фертильної частини рослини, кількість бобів на фертильному вузлі, на з рослини, насінин в бобі, маса 1000 насінин, прочому на перші п’ять ознак припадає 76,3 % сумарного вкладу;

- виділено екологічно-стабільні залежності між ознаками, які за фазами органогенезу формуються послідовно: загальна кількість вузлів, кількість фертильних вузлів, бобів на рослині, насінин з рослини та маса насіння з рослини (рис. 1, ознаки 1-5).

В основу побудови моделі покладена ієрархічність формування елементів продуктивності в онтогенезі та відповідність розвитку окремих ознак етапам органогенезу. Модель відображає фенотипічну реалізацію продуктивності генотипу і структурно складається із модулей, які формуються з трьох ознак – результуючої і двох компонентних. Результуючими виступають ознаки, які мають між собою екологічно стабільні кореляції та найвищий сумарний внесок у формування продуктивністі (рис.1).

Етапи органогенезу:

I, II, III-диференціація

стебла, закладання конуса наростання

2-порядку; | 1.

вузлів, шт

х=19,1 CV=40,2%

r=0,567 | r=0,743

III, IV- диференціація

суцвіть; |

6. Довжина фертильної

частини рослини, см

х=33,2 CV=40,2% | 2. Кількість

фертильних вузлів, шт

х=5,9 CV=36,7%

r=0,547

r=0,101

r=0,152 | r=0,497 | r=0,884

IV, V – диференціація

квіток; |

7. Кількість бобів на

фертильному вузлі, шт

х=1,6 CV=17,6% | 3. Кількість бобів на рослині, шт

х=9,3 CV=36,6%

r=0,458

r=0,095

r=0,238 | r=0,443 | r=0,813

I-IX – утворення

пилку, цвітіння,

запліднення; | 8. Кількість насінин в

бобі, шт

х=4,8 CV=23,8% | 4. Кількість насінин з

рослини, шт

х=45,1 CV=39,6%

r=0,401

r=0,372

r=0,468 | r=0,173 | r=0,890

X-XII -- формування

і дозрівання насіння. | 9. Маса 1000 насінин, г

х=289,5 CV=29,8% | 5. Маса насінин з рослини, г

х=10,6 CV=46,6%

r=0,038 

Рис. 1 Фенетична структура продуктивності сорту гороху

Люлинецький короткостебловий (за даними 1991 – 1995 рр.) 

Розділ 4. Порівняльна оцінка простих і складних гібридів F1 І F2 на основі гібридологічного аналізу 

Фенологічні спостереження за гібридами F1 від усіх типів схрещувань показали їх вирівнянність і одноманітність за основними показниками росту і розвитку. Гібриди F1 від 4-компонентних конвергентних схрещувань та бекросів В1 відзначалися проявом в незначній кількості депресивних рослин (в межах 0,1-0,3%), а в 8-компонентних комбінаціях їх частка збільшилась до 1%.

Встановлено тенденцію до зниження відносного рівня варіабельності гібридів F1 в порівнянні з середнім рівнем варіабельності батьківських форм при збільшенні кількості компонентів гібридної комбінації за показниками кількості вузлів на рослині, насінин з рослини та насінин в бобі.

Бекроси В1 відзначалися зменшенням рівня варіабільності за ознаками загальної кількості вузлів, насінин в бобі та маси 1000 насінин. Бекроси В2 мали найвищі рівні відносної варіабельнісію в F1 в порівнянні з 2-компонентними комбінаціями і В1.

Виявлено зниження рівня істинного гетерозису елементів продуктивності гібридів F1 з ускладненням комбінацій за ознаками кількості вузлів, бобів на фертильному вузлі, насінин з рослини та маси насінин з рослини і 1000 насінин. 4-компонентні гібридні комбінації відзначалися найвищими значеннями істинного гетерозису за довжиною фертильної частини рослини та кількості бобів на фертильному вузлі, а бекроси В1 за ознаками кількості насінин в бобі і маси насінин з рослини.

Виявлено пряму негативну залежність зниження рівнів домінування кількісних ознак гібридів F1 з ростом складності гібридних комбінацій.

Усереднені рівні варіабельності елементів продуктивності гібридів F2 по відношенню до середнього значення варіабельності батьківських форм виявили загальну тенденцію зниження варіабельності з ускладненням схеми схрещування. (табл.1).

У бекросів В1 найвищий рівень відносної варіабельності елементів продуктивності в F2 спостерігався лише за кількістю насінин бобі і маси 1000 насінин, а за ознаками довжини фертильної частини, кількості вузлів, бобів на фертильному вузлі, насінин з рослини і маси насінин з рослини відмічено зростання рівня відносної варіабельності в В2.

Встановлена залежність рівні відносної варіабельність гібридів в F2 від генотипу батьківських форм.  

Таблиця 1.

Усереднений відносний рівень варіабельності кількісних ознак гібридів F2 по відношенню до середнього значення варіабельності батьківських форм в залежності від кількості компонентів схрещування, % (за даними 1992 - 1994 рр)

Ознаки | Кількість компонентів схрещування | Бекроси

2 | 4 | 8 | В1 | В2

Довжина фертильної частини рослини | 157 | 113 | 114 | 143 | 152

Кількість фертильних вузлів | 154 | 95 | 83,7 | 106 | 135

Загальна кількість вузлів | 148 | 93 | 67,8 | 102 | 136

Кількість бобів на рослині | 143 | 98 | 82,9 | 110 | 146

Індекс кількості бобів на фертильному вузлі | 139 | 91 | 73,5 | 121 | 147

Кількість насінин з рослини | 152 | 102 | 81,5 | 99 | 132

Індекс кількості насінинв бобі | 118 | 136 | 88,2 | 169 | 96

Маса насінин з рослини | 158 | 111 | 82,8 | 114 | 142

Індекс маси 1000 насінин | 154 | 153 | 78,3 | 158 | 95

В F2 8-компонентних гібридних комбінаціях і бекросах В2, а також окремих сім’ях 4-компонентних комбінацій в F3 проявились рослини з порушеннями морфологічної будови: стелючого типу (Pisum elatius), з аномаліями розвитку квіток і листового апарату. Кількість рослин з відхиленнями у розвитку коливалась в межах 0,1 – 0,5%. В усіх складних комбінаціях проявились також рослини з цінними морфологічними ознаками, високопродуктивні кущові і розгалужені форми. Конкурентноздатних високопродуктивних генотипів серед таких форм виділено не було.Аналіз виявлених новоутворень показав, що більше стерильних та напівстерильних форм виділяється в конвергентних гібридних комбінаціях з великою часткою батьківських ліній інорайонного походження (від 25 до 50%), а з позитивними ознаками – при включення в гібридну комбінацію місцевих високоадаптованих ліній з різними родоводами.

Оцінка гібридів F2 за усередненими значеннями коефіцієнтів депресії елементів продуктивності виявала, що 4-компонентні комбінацій характеризуються найнижчими його показниками за ознаками кількості фертильних вузлів, бобів на рослині і на фертильному вузлі та маси насінин з рослини (табл. 2).

Вивчення гібридів F2 за ступенем і частотою трансгресії показало, що найвищими її рівнями відзначалися парні гібридні комбінації. Складні 4-компонентні гібридні комбінації і бекроси В1 мали достовірно високі показники трансгресій лише за ознаками довжини фертильного міжвузля, кількості бобів на фертильному вузлі, насінин в бобі та збирального індексу.

Таблиця 2.

Усереднені дані коефіцієнта депресії гібридів F2 в залежності від

кількості компонентів схрещування ( за даними 1992-1994 рр.)

Ознаки | Кількість компонентів схрещування |

Бекроси

2 | 4 | 8 | В1 | В2

Довжина фертильної частини рослини | 26,6 | 1,4 | 0,54 | -4,76 | 0,15

Кількість фертильних вузлів | 10,6 | -21 | 25,8 | -28,3 | 19,8

Загальна кількість вузлів | 10 | 3,53 | 4 | -0,52 | 2,32

Кількість бобів на рослині | 14,4 | -15 | 26,7 | -18,8 | 19,6

Кількості бобів на фертильному вузлі | 5,56 | 4,35 | 19,4 | 7,95 | -1,6

Кількість насінин з рослини | 13,1 | 1,78 | 25,4 | -7,47 | 15,1

Індекс кількості насінин в бобі | 4,8 | 12,8 | 0,63 | 7,94 | -4,13

Маса насінин з рослини | 13,6 | 0,68 | 11,8 | -7,2 | -0,65

Індекс маси 1000 насінин | -0,5 | -0,94 | -20 | 0,69 | -17,5

Розділ 5. Результати доборів в гібридних популяціях в залежності від складності гібридної комбінації

Добір в гібридному розсаднику гороху проходить при взаємодію трьох його форм: стабілізуючого, рушійного та дизруптивного.

При проведення доборів в гібридних популяціях виявлено залежності від схеми схрещування, складу гібридної комбінації та етапу добору. Процеси стабілізації в гібридних комбінаціях на фоні проведення доборів проходять більш інтенсивно і практично закінчується в F7-F8, саме тому проведення доборів в пізніх поколіннях має низьку ефективність.

Найвищою інтенсивністю доборів цінних генотипів в F2 характеризуються 4-компонентні гібридні комбінації і В1 в порівнянні з 2-і 8-компонентних комбінаціях та бекросами В2 (рис. 2).

Рис. 2 Інтенсивність доборів в гібридних популяціях гороху F2,(%) в залежності від типу схрещування (за даними 1992-1994 рр.)

При проведенні доборів в F3 ефективність 4-компонентних схрещувань і бекросів В1 визначалася збільшенням частки константних форм.

Встановлено, що імовірність отримання конкурентноздатної константної лінії в гібридних комбінаціях від 4-компонентних схрещувань складала 1,15 на 1000 проаналізованих рослин, а в з 2-і 8-компонентних комбінаціях відповідно 0,49 і 0,55 (за даними табл. 3).

Таблиця 3.

Результати доборів в гібридних популяціях F2-F6 в залежності від кількості компонентів схрещування (за даними 1992-1998 рр.)

Показники | Кількість компонентів схрещування | Бекроси

2 | 4 | 8 | В1 | В2

Середня кількість рослин гібридної комбінації, що вивчались | 26162 | 8888 | 20657 | 9075 | 14035

Середня кількість відібраних із гібридної комбінації константних ліній | 12,7 | 9 | 10,3 | 6,5 | 3

Імовірність відбору константної лінії на 1000 гібридних рослин | 0,49 | 1,15 | 0,55 | 0,78 | 0,24

Виділення продуктивних константних форм в бекросах В1 більш імовірне, ніж в В2 (відповідно 0,78 і 0,24 на 1000 рослин).

Розділ 6. Використання штамбових і детермінантних форм гороху в селекції на підвищення технологічності

Встановлено, що для створення нового вихідного матеріалу з ознаками детермінантності більш доцільно використовувати для гібридизації не мутанти, а детермінантні лінії від схрещування звичайних і мутантних форм.

Виявлено достовірні відмінності між детермінантниими лініями 1576/92 луганського (ЛТ) і 1288/92 самарського типу (СТ) за ознакими кількості плодових вузлів і довжини плодової частини рослини. Висока варіабельність детермінантних форм за цією ознакою пояснюється, на наш погляд, їх невирівняністю: встановлено достовірне відхилення цих ознак за законом нормальногo розподілу (рис. 3).

Для оцінки гомозиготності ліній з детермінантним типом розвитку, окрім якісної морфологічної ознаки будови пагона, необхідно також враховувати розподіл за значеннями довжини плодової частини і кількості фертильнихх вузлів на рослині.

З метою створення нового вихідного матеріалу з ознаками детермінантності були проведені схрещування детермінантних і штамбової форм гороху за реципрокною схемою.

В F1 відмічено відновлення індетермінантності у всіх гібридних комбінаціях.

Гібридологічний аналіз комбінацій F2, детермінантних форм з штамбовою дозволив визначити відхилення схем розщеплення від нормального дигібридного, а саме встановлено зменшення частки штамбових генотипів в розщеплюваних популяціях. Виявлено значно вищі відхилення за фенотипічними класами нештамбові -- штамбові ніж індетермінантні – детермінантні. У комбінаціях штамбової форми з лінією 1288/92 (СТ) виявлено більш суттєву від теоретично очікуваного недостачу штамбових форм, ніж в комбінаціях з лінією 1576/92 (ЛТ) -- схема розщеплення нештамбові-штамбові в співвідношенні 13:3. У гібридних комбінаціях детермінантної форми СТ з штамбовою формою зафіксовано схему розщеплення 10:3:2:1 за надлишком простих індетермінантних генотипів і дефіциту штамбово-детермінантних форм. Визначено схему розщеплення в комбінації між детермінантною формою ЛТ та штамбовою формою в F2 як 9:3:3:1 за дефіциту подвійних рецесивів, причому більш вираженому, чим у комбінаціях з детермінантною формою СТ.

В результаті рекомбінації в гібридних комбінаціях в F2 були отримані нові штамбово-детермінантні форми гороху з суцвіттям зонтик (СТ) – генотип dehdehfafa, і верхівкова колосовидна китиця (ЛТ) – генотип detdetfafa.

В гібридних комбінаціях різних типів детермінантності в F1 спостерігалось відновлення індетермінантного типу розвитку. В F2 проходило розщеплення за трьома класами: індетермінантні, детермінантні СТ і ЛТ, зі співвідношенням класів як 7:5:4 та відхиленнями кількості детермінантних форм за материнським типом. Перехідних класів між двома типами детермінантності в F2 і до F6 не виявлено. В F7 в були виділені за морфологічною будовою пагона форми з поєднанням ознак різних типів детермінантності, які ідентифікується за суцвіттям верхівкова китиця і відсутністю листків та редукованими прилисниками у 3-4 вузлах підплодової зони.

Оцінка елементів продуктивності вихідних форм та штамбово-детермінантних гібридів показала, достовірне зростання кількості бобів на фертильному вузлі, бобів на рослині та зерна з рослини при одночасному зниженні рівня їх варіабельності (табл. 4).

Таблиця 4.

Середні значення та варіабельність (CV,%) ознак

вихідних форм та штамбово-детермінантних гібридів гороху (1995-1997 рр.)

Ознаки |

Вихідні форми | Штамбово-детермінантні

форми

1288/92 СТ | 1576/92 ЛТ | Шт.форма 2 | СТ | ЛТ

CV | CV | CV | CV | CV

кількість, шт | стерильних вузлів | 13,2+0,3 | 9,6 | 14,6+0,4 | 9,25 | 12,7+0,6 | 17,6 | 13,0+0,3 | 9,62 | 10,0+1,4 | 27,6

фертильних вузлів | 2,4+0,4 | 64,6 | 3,6+0,5 | 55,3 | 2,87+0,2 | 22,3 | 2,6+0,2 | 29,6 | 4,2+0,7 | 32,3

вузлів всьго | 15,1+0,5 | 12,8 | 18,2+0,8 | 15,9 | 15,6+0,4 | 9,6 | 15,6+0,5 | 10,8 | 14,4+0,6 | 8,5

бобів на фертильному. вузлі |

1,36+0,1 |

32,1 |

1,84+0,4 |

73,4 |

1,98+0,1 |

32,8 |

3,02+0,1 |

23,2 |

2,02+0,4 |

35,3

бобів на рослні | 2,27+0,5 | 86,9 | 6,0+0,6 | 40,3 | 7,33+0,8 | 40,3 | 8,47+0,8 | 32,9 | 8,4+1,8 | 42,6

насінин з рослини | 15,6+2,4 | 58,3 | 25,6+3,0 | 44,9 | 23,0+2,9 | 47,8 | 31,3+2,7 | 32,3 | 33,4+6,2 | 37,0

насінин в бобі | 5,29+0,3 | 22,1 | 4,31+0,3 | 12,1 | 3,53+0,2 | 26,6 | 4,11+0,9 | 13,9 | 3,98+0,2 | 11,1

При вивчені гібридних популяцій в F2 – F6 встановлено, що на першому етапі доборів значну перевагу мають індетермінантні генотипи, а високопродуктивні рослини детермінантного типу розвитку (в т. ч. штамбово-детермінантні) більш інтенсивно виділяються при проведенні 2 і 3 етапах. Виявлено, що за циклами доборів кількість виділених штамбово-детермінантних форм має загальну тенденцію до зростання серед родоначальників від доборів сімей штамбового типу розвитку.  

Розділ 7. Характеристика сортів Уладівський напівкарлик і

Корал (1088-135/95), створених методом складної гібридизації 

Методом складної гібридизації на Уладово-Люлинецькій дослідно-селекційній станції створено ряд перспективних сортів і ліній. На 1997 рік в Реєстр сортів рослин України внесено сорт Уладівський напівкарлик, отриманий багаторазовим індивідуальним добором із 4-компонентної конвергентної гібридної комбінації [(ПСС 159/73 х 470-13/79)F1 х (Смарагд х 442-175/77)F1].

Виділена в F3 константна лінія за ознаками кількості насінин з рослини, маси насінин з рослини та маси 1000 насінин достовірно перевищила вихідні батьківські форми (табл. 5).

.

Таблиця 5.

Характеристика елементів продуктивності сортів, створених методом складної гібридизації в порівнянні з вихідними батьківськими формами

(за даними 1990-2002 рр)

Елементи продуктивності |

Уладівський напівкарлик | Корал

(лінія 1088-135/95)

+до

вихідних

форм

% | НІР05, % |

+до

вихідних

форм

% | НІР05, %

вихідні

форми |

сорт |

вихідних

форм |

лінія

Кількість:

вузлів, всього, шт |

19,2+3,5 |

19,9+2,8 |

+3,6 |

4,2 |

18,8+1,4 |

21,4+1,2 |

+13,8 |

5,2

фертильних вузлів, шт | 5,6+1,1 | 6,1+0,9 | +9,5 | 10,1 | 6,4+0,9 | 5,6+1,0 | -12,8 | 12,1

бобів на рослині, шт | 8,9+1,2 | 10,1+1,3 | +13,7 | 13,7 | 10,7+1,6 | 10,3+1,5 | -3,7 | 13,3

бобів на фертильному вузлі, шт | 1,6+0,2 | 1,7+0,1 | +6,1 | 8,1 | 1,7+0,1 | 1,8+0,1 | +9,5 | 9,3

насінин з рослини, шт | 42,7+15, | 49,9+13,3 | +16,9 | 12,3 | 52,9+8,8 | 51,6+6,9 | -2,5 | 11,6

насінин в бобі, шт | 4,7+1,5 | 4,9+0,8 | +4,4 | 5,0 | 5,0+0,8 | 4,9+0,7 | -1,6 | 5,1

Маса насінин

з рослини, г | 12,3+1,5 | 14,4+1,4 | +17,1 | 8,2 | 15,3+3,2 | 18,0+2,8 | +17,7 | 7,9

Маса 1000 насінин, г | 250,4+30 | 289+16,2 | +15,2 | 10,2 | 283,3+25 | 313+23 | +10,6 | 9,8

За результатами випробування лінії в порівняльних посівах, сорт Уладівський напівкарлик відзначався стабільною високою урожайністю і забезпечив достовірне перевищення групового стандарту на 2,48 ц/га (9,01%), а за даними Державного сортовипробування в 1994-1995 роках гарантована прибавка склала 1,13 центнерів з гектара.

Сорт відноситься до групи середньостиглих. Стебло міцне, практично не вилягає при дозріванні, придатний до прямого комбайнування. Насінин має міцну оболонку і мало травмується при обмолоті.

Рекомендований для вирощування в Лісостеповій зоні України.

Лінія 1088-135/95 (Корал) відібрана із конвергентної гібридної комбінації [(Орендатор х 926-43/88)F1 x (Аграрій х 927-72/88)F1] в F3.

В лінії 1088-135/95 встановлено достовірне збільшення кількості бобів на фертильному вузлі, маси 1000 насінин і маса насінин з рослини, що забезпечило підвищення її продуктивності (табл. 5).

За комплексною оцінкою господарсько-цінних ознак в F2 було відібрано 8,5% рослин-родоначальників для подальшої оцінки та проведення повторних індивідуальних доборівВ категоріях селекційного випробовування лінія 1088-135/95 відзначалась стабільною високою урожайністю за роками і забезпечила достовірне середнє перевищення групового стандарту на 3,32 ц/га.

Сорт відноситься до різновидностi ecaducum (неопадаюча). Належить до групи середньостиглих, вегетаційний період за роки випробування склав 75-85 днів. Загальна висота рослин 85-95 см, висота прикріплення нижнього бобу 55-65 см. Кількість вузлів до першого бобу 14-16. Вміст білку становить21,5-22,5%. Лінія відзначається підвищеною стійкістю до вилягання і хвороб.

ВИСНОВКИ

В дисертації викладено теретичне обгрунтування і нове вирішення проблем оцінки і створення вихідного матеріалу в селекції гороху методом складної гібридизації. Наукове завдання вирішувалося шляхом дослідження ефективності різних типів схрещувань на підставі гібридологічного аналізу.

1. Встановлено, що найбільш ефективно ідентифікувати вихідний матеріал за ознаками кількості вузлів і загальної висоти рослини а також індексів кількості насінин в бобі, кількості бобів на фертильному вузлі, які характеризуються низькими значеннями коефіцієнта варіації.

2. Для оцінки вихідного матеріалу гороху на стійкість до вилягання і продуктивність найбільш доцільно використовувати індекси довжини стерильного і фертильного міжвузля та співвідношення між довжиною фертильної і стерильної частини рослини.

3. Індивідуальну продуктивність гороху на рівні 70 - 80% загального ефекту визначають показнаки кількості насінин з рослини, бобів на рослині, фертильних вузлів на рослині, насінин в бобі, маси 1000 насінин.

4. Фенетична структура продуктивності сорту гороху, побудована на основі еколого-генетичної моделі кількісних ознак, визначає формування продуктивності за індивідуальними владами її елементів, фазами розвитку та впливом лімітуючих факторів середовища.

5. Ступінь і частота трансгресій елементів продуктивності гібридів F2 в більшій мірі визначається генотипом батьківських форм, ніж схемою схрещування. Відмічено підвищені рівні ступеня і частоти трансгресій складних 4-компонентних гібридів F2 за ознаками кількості бобів на фертильному вузлі, насінин бобі, маси 1000 насінин і збирального індексу.

6. Встановлена пряма негативна залежність зниження рівня домінування з ускладненням гібридних комбінацій.

7. Найвищими значеннями коефіцієнта успадковування в F2 за ознаками кількості вузлів на рослині, маси 1000 насінин, кількості насінин в бобі, лінійної щільності і збирального індексу характеризуються 4-компонентні гібридні комбінації.

8. Встановлена підвищена інтенсивність доборів в F2 різноманітних генотипів в популяціях 4-компонентних гібридних комбінацій.

9. Для створення нового вихідного матеріалу за ознакою детермінантності більш доцільно використовувати в якості компонентів для гібридизації не мутанти, а гібриди від схрещування звичайних і мутантних форм.

10. Встановлено незалежний характер успадковування ознак детермінантності самарського (deh) і луганського (det) типу та штамбовості (fa).

11. Створено нові генотипи гороху з поєднанням ознак штамбовості і детермінантності, які характеризуються суцвіттями верхівкова колосовидна китиця (detdetfafa) і справжній зонтик (dehdehfafa).

12. Встановлено, що індивідуальний добір штамбово-детермінантних форм більш доцільно вести з F3 –F4 в гетерогенних сім’ях від родоначальників штамбового типу розвитку.

13. Із застосуванням 4-компонентних конвергентних схем гібридизації створено сорт гороху Уладівський напівкарлик, який занесено до Державного Реєстру сортів рослин України на 1997рік та сорт Корал, переданий до Державного сортовипробування на 2003 рік.

Список робіт, опублікованих за матеріалами дисертації

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

АНОТАЦІЯ

Кузь В.В. Ефективність складних схрещувань у створенні вихідного матеріалу в селекції гороху (Pisum sativum L.) – рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.05 – селекція рослин.

Дисертація висвітлює питання оцінки вихідного матеріалу в селекції гороху, порівняння ефективності застосування 2-, 4- і 8-компонентних схрещувань, динаміки доборів в гібридних комбінаціях різної складності та використання штамбових і детермінантних форм для отримання нового вихідного матеріалу в селекції на технологічність.

Визначено параметри стійкого до вилягання сортотипу. Побудовано фенетичну структуру продуктивності сорту на основі еколого-генетичної моделі. Встановлено високу селекційну ефективність 4-компонентних гібридних комбінацій. Досліджено характер успадковування ознак детермінатності і штамбовості та отримано нові штамбово-детермінантні форми гороху.

Виведено у співавторстві та запропоновано виробництву нові сорти гороху.

Ключові слова: горох, вихідний матеріал, стійкість до вилягання, еколого-генетична модель, конвергентні схрещування, добір, штамбово-детермінантні форми.

Кузь В.В. Эффективность сложных скрещиваний в создания исходного материала в селекции гороха (Pisum sativum L.) – рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.05 – селекция растений.

Диссертация рассматривает эффективность применнения сложных конвергентных скрещиваний в селекции гороха и методы оценки исходного материала.

Установлено, что идентификацию исходного материала в селекции гороха наиболее целесообразно проводить по признакам высоты растений, количества фертильных узлов, парности размещения бобов на плодовом узлеи и количества семян в бобе, которые характеризуются низкими значениями коэфициента вариации.

Определены параметры сортотипа с повышеной устойчивостью к полеганию: количество плодовых узлов – 6-7 шт., общая масса растения 22-25 г, высота 66-71 см, длина плодовой части растения 28-32 и стерильной 35-40 см, средняя длина плодового междоузлия 5-6 и стерильного 3-5 см, общее количество узлов >19 и стерильных >13 при значениях индекса линейной плотности 0,3-0,38 и соотношения длины плодовой и стерильной части растения 0,81-0,95.

Создана фенетическая структура продуктивности сорта гороха на основании эколого-генетической модели количественных признаков, которая дает возможность оценивать формирования элементов продуктивности по их индивидуальным вкладам, фазам развития и влияния лимитирующих факторов среды.

Установлены общие закономерности изменчивости и наследования количественных признаков парных и конвергентных 4- и 8-компонентных гибридных комбинаций по показателям гетерозиса, коэффициента депрессии, доминирования, частоты и уровня трансгрессий. Отмечено, что 4-компонентные гибридные комбинации характеризуются повышенными уровнями и частотой трангрессий и значением коэффициента наследования по признакам количества междоузлий на растении и семян в бобе, парности расположения бобов, массы 1000 семян и линейной плотности стебля.

Исследовано динамику проведения полевых отборов в гибридных комбинациях различных типов. Установлена высокая эффективность 4-компонентных гибридных комбинаций по интенсивности отборов в F2 .

Отмечены особенности оценки исходного материала с признаком детерминантности, а также эффективность их применения в качестве компонентов для скрещиваний в сравнении с мутантами.

Изучен характер наследования признаков штамбовости и детерминантности разных типов. Установлено независимое наследование генов det, deh и fa. Получены новые штамбово-детерминантные формы гороха с соцветиями верхушечной колосовидной кисти и настоящего зонтика. Отмечено, что отбор штамбово-детерминантных форм наиболее целесообразно проводить с F3 – F4 в семьях от потомков штамбового типа развития.

На основании проведенных исследований выведены новые высокопродуктивные сорта и перспективные селекционные линии гороха.

Ключевые слова: горох, исходный материал, устойчивость к полеганию, эколого-генетическая модель, конвергентные скрещивания, отбор, штамбово-детерминантные формы.

Kuz V.V. The efficiency of the complicated crossings for the creation of the initial material in the pea breeding (Pisum sativum L.). – a manuscript

A thesis for obtaining a scientific degree of Candidate of Agricultural sciences for speciality – 06.01.05 – the plant breeding.

The dissertation is consecrated to problems of estimation of the initial material in the plant breeding peas, comparison of efficiency of use of two-, four- and eight-component crossing, selections’ dynamics in crossbred combinations of various difficulty and of use of fascia and determinate forms for receiving a new initial material in the plant breeding on the technological effectiveness.

Parameters of variety type have been determined with stability to drowning. A phenetical structure of productivity of a variety has been built on the basis of ecological-genetic model. It has been revealed a high breeding efficiency of four-component crossbred combinations. It has been explored character of inheritance signs of determination and fasciation and new fascial and determinant forms of peas have been received.

New grades of peas have been breaded in the co-authorship and proposed to production.

Key words: peas, initial material, stabiliity to drowning, ecological and genetic model, convergent crossings, selection, fasciation and determinant forms.