ІНСТИТУТ ЦУКРОВИХ БУРЯКІВ

УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК

МАНЬКО ОЛЕКСАНДР АНДРІЙОВИЧ

УДК 633.63:631.52:616

РИЗОМАНІЯ ЦУКРОВИХ БУРЯКІВ – СЕЛЕКЦІЯ НА СТІЙКІСТЬ

06.01.05. – селекція рослин

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

КИЇВ – 2003

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у відділі селекції Філіалу Інституту цукрових буряків УААН, частина експериментів проводилась у компанії Sуngenta (Швеція) протягом 1999-2001рр.

Науковий керівник: академік УААН

доктор сільськогосподарських наук, професор, РОЇК Микола Володимирович Інститут цукрових буряків УААН, директор

Офіційні опоненти: академік ВШ доктор сільськогосподарських наук, професор,

АЛЕКСЕЄВА Олена Семенівна

Кам’янець-Подільська державна аграрна академія

завідувач кафедри рослинництва

кандидат сільськогосподарських наук

ЖЕМОЙДА Віталій Леонідович

завідувач кафедри селекції, генетики і насінництва

сільськогосподарських культур

Національний аграрний університет

Провідна установа: Уманський сільськогосподарський аграрний університет Мін. АПУ м. Умань, Черкаської області

Захист відбудеться 23.09.2003 року о 14 годині на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д 26.360.01 при Інституті цукрових буряків УААН за адресою: 03141, м. Київ, вул. Клінічна 25, Інститут цукрових буряків УААН.

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

Автореферат розісланий 23.08. 2003 року.

Вчений секретар

Спеціалізованої вченої ради

кандидат сільськогосподарських наук Сторожик Л.І

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. При створенні гібридів цукрових буряків слід звернути увагу на низку біотичних та абіотичних чинників, які впливають на формування високих і сталих урожаїв цукрових буряків і накопичення цукру в коренеплодах.

Збільшення урожайності неможливе без надійного захисту цієї важливої технічної культури від шкодочинних організмів.

Переважну частину цих чинників у більшій чи меншій мірі можна регулювати шляхом застосування хімічних та деяких інших агротехнічних засобів. Проте з появою в Україні перших вогнищ ризоманії - хвороби, яка вже становить реальну загрозу виробництву цукрових буряків у багатьох бурякосіючих країнах світу, агротехнічні, меліоративні та хімічні методи боротьби з нею виявились малоефективними.

Це створює загрозу буряківництву України, оскільки досвід багатьох країн світу свідчить про швидке поширення ризоманії та її велику шкодочинність.

Виходячи з цього, у сучасних умовах захист від цієї хвороби полягає у створенні стійких (толерантних) сортів і гібридів цукрових буряків. Для цього доцільно використовувати методи традиційної селекції, досягнення генетичної інженерії і молекулярної біології з метою виявлення антивірусних спадкових факторів (генів стійкості) та інтрогресії їх у генотипи вітчизняних селекційних матеріалів. Розв’язання цих завдань має значну загально-наукову і виробничу цінність.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Проведені дослідження з дисертаційної роботи входили до плану науково-технічної програми УААН (№ державної реєстрації 03.04. – МВ/1196) та тематичного плану Інституту цукрових буряків УААН (№ державної реєстрації 01960012876), зокрема завдання 02.04.03.Н15 “Створення стійких до ризоманії та інших вірусних хвороб вихідних селекційних матеріалів цукрових буряків„

Мета і задачі досліджень. Мета досліджень - створення вихідного селекційного матеріалу цукрових буряків, стійкого до ризоманії, з використанням донорів стійкості та гермаплазми вихідного селекційного матеріалу. Відповідно до цього вирішувалися такі задачі:

- виявлення вогнищ ризоманії та місця її поширення в бурякосіючих регіонах України;

- добір стійких та толерантних біотипів до церкоспорозу, у межах існуючих селекційних номерів як реципієнтів донорів стійкості до ризоманії;

- встановлення кореляційної залежності між ураженням хворобами листків цукрових буряків та стійкістю до вірусу некротичного пожовтіння жилок листків;

- створення та оцінка вітчизняного вихідного селекційного матеріалу із індукованою ознакою стійкості до ризоманії.

Об’єкт досліджень - закономірності прояву і генетичного контролю ознак стійкості до ризоманії, морфофізіологічні критерії генотипової ідентифікації генів стійкості з метою інтрогресії їх від інтродукованих донорів у генотипи вітчизняного селекційного матеріалу цукрових буряків.

Предмет дослідження - вихідний селекційний матеріал цукрових буряків стійкий до ризоманії. Багатонасінні запилювачі стійкі до церкоспорозу, запилювачі О – типу, ЧС лінії, донори стійкості до ризоманії С - 48, С – 50.

Методи дослідження. Для виконання основних напрямків досліджень провели вивчення і аналіз сучасної наукової літератури, а також польові, лабораторно-польові і лабораторні дослідження. Методом реципроктних та аналізуючих схрещувань досліджували закономірності успадкування ознаки стійкості до ризоманії у вихідного селекційного матеріалу. Методом тесту ELISA ідентифікували наявність вірусу в рослинах цукрових буряків, тим самим визначали стійкість селекційного матеріалу до ризоманії. Оцінку фенотипу та господарських характеристик матеріалів проводили за загальноприйнятими методиками. Достовірність одержаних результатів перевіряли методами статистичного аналізу.

Наукова новизна. Виявлено рівень поширення ризоманії в різних зонах бурякосіяння України. Використовуючи гібридологічний аналіз і тест ELISA вперше в Україні розкрито особливості генетичного контролю стійкості цукрових буряків до ураження вірусом некротичного пожовтіння жилок листків збудника ризоманії. Встановлено взаємозв’язок прояву генів стійкості до ризоманії з генами стійкості до церкоспорозу. Це дає змогу залучати вітчизняний селекційний матеріал, який має гени стійкості до церкоспорозу, у гібридизації з інтродукованими донорами стійкості до ризоманії. На основі насичувальних схрещувань розроблено схему інтрогресії гену Rz від інтродукованих донорів С-48 і С-50 у генотипи вітчизняних компонентів гетерозисних гібридів (багатонасінних запилювачів, ЧС-ліній, запилювачів О-типу) цукрових буряків. Уперше в Україні показана можливість поєднання генів стійкості з генами утилітарних ознак у спільних генотипах. Розроблені рекомендації стосовно використання отриманого стійкого до ризоманії вихідного матеріалу у селекції цукрових буряків.

Практичне значення одержаних результатів. Створено стійкий до ризоманії та церкоспорозу на основі вітчизняних ліній вихідний селекційний матеріал цукрових буряків, 8 ліній які були передані відділу селекції Філіалу Інституту цукрових буряків для створення гібридів нового покоління. За участю автора створено гібрид цукрових буряків Український ЧС-75, стійкий до ризоманії, який було передано в державне сортовипробування (номер державної реєстрації 01013026).

Особистий внесок здобувача. При безпосередній участі здобувача розроблені схеми дослідів. Проаналізовано літературу за темою дисертації, виконані польові, лабораторно-польові, лабораторні дослідження, узагальнено і теоретично обґрунтовано отримані експериментальні матеріали, сформульовано наукові положення, висновки і пропозиції виробництву. Автор щиро вдячний співробітникам Інституту цукрових буряків та його філіалу за сприяння у проведенні дослідів.

Апробація результатів дисертації. Матеріали про результати проведених досліджень доповідались на науково-виробничих нарадах лабораторії фітопатології і імунітету Інституту цукрових буряків (1999, 2000, 2001) та на Міжнародній конференції “Селекція, насінництво і технологія вирощування цукрових буряків та інших культур бурякової сівозміни„ (Київ, 2001), а також на науково-практичній конференції молодих вчених (Умань, 2002 ), входили до річних звітів з науково-дослідної роботи Філіалу Інституту цукрових буряків (1999, 2000, 2001 рр.).

Публікації. Основні результати досліджень за темою дисертаційної роботи опубліковані в 5 наукових працях, що затверджені ВАК України як фахові.

Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота викладена на 180 сторінках комп’ютерного тексту, що містить 11додатків, 23 таблиці і 39 ілюстрацій, 5 розділів, висновків, рекомендації виробництву. Список використаної літератури нараховує 271 джерело, в тому числі 161 латиницею.

ЗМІСТ РОБОТИ

Розділ 1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ХВОРОБИ ТА СУЧАСНИЙ СТАН ДОСЛІДЖЕНЬ СЕЛЕКЦІЇ НА СТІЙКІСТЬ ДО РИЗОМАНІЇ

(Огляд літератури)

У розділі проведено аналіз наукової літератури з цього питання, в якому подано характеристику хвороби, її морфологічні ознаки, поширення, шкодочинність та можливі шляхи розповсюдження ризоманії. Узагальнення свідчать про те, що при ураженні ризоманією, особливо на ранніх стадіях онтогенезу, відбуваються глибокі зміни обміну речовин, які приводять до порушення розвитку листового апарату, блокування процесів біосинтезу сахарози і змін хімічного складу коренеплодів цукрових буряків, при цьому знижується цукристість коренеплодів на 5-10% та на 60-80% - вихід цукру при заводській переробці. (Keskin B., Fuchs W.H., 1969).

Коренеплоди стають непридатні для заводської переробки, а при зберіганні - уражуються гнилями.

Узагальнено поширення хвороби в Європі, США, Японії та у багатьох інших країнах, а також в Україні. Висвітлено стан вивчення закордоном селекції цукрових буряків на стійкість до вірусу некротичного пожовтіння жилок листків та переносчика ризоманії ґрунтового гриба Polymyxa Betae Keskin. Проаналізовано літературні дані з питань генетики стійкості до ризоманії та теоретичні основи селекції на стійкість до хвороб. Проте в літературі досить мало інформації щодо створення гібридів цукрових буряків, стійких до ризоманії.

Розділ 2. ПРОГРАМА, МЕТОДИКА І УМОВИ ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

Експериментальна частина роботи виконана протягом 1999-2001 років у Філіалі Інституту цукрових буряків УААН, окремі лабораторні дослідження проведено у фірмі Sуngenta (м. Ландскрона, Швеція).

Згідно програми науково-дослідних робіт вивчалися:

1) виявлення вогнищ ризоманії і її поширення в бурякосіючих регіонах України;

2) стійкість до ризоманії селекційних матеріалів та компонентів гібридів цукрових буряків, внесених до реєстру сортів рослин України гібридів цукрових буряків;

3) введення ознаки стійкості до ризоманії в селекційні матеріали перспективних гібридів цукрових буряків;

Як вихідний матеріал використовувалися стійкі до ризоманії лінії цукрових буряків С-48 і С-50, компоненти зареєстрованих гібридів, а також матеріали селекційного добору за комбінаційною здатністю та продуктивністю.

Проводилась фітопатологічна оцінка на наявність гриба - переносчика вірусу некротичного пожовтіння жилок листків Polymyxa Betae Keskin, аналізувались рослини за допомогою мікроскопу. Аналіз ґрунту на наявність ВНПЖЛ та гриба-переносчика проводився в теплиці тестом ELISA. Ступінь ураження рослин цукрових буряків церкоспорозом визначалась за чотирибальною модифікованою шкалою. Дослідження проводили на інфекційному фоні, сприятливому для максимального ураження. Всі матеріали оцінювали за рівнем ураження церкоспорозом, цвітухою та інші біоморфологічні показники за загальновживаними методиками. Визначення характеру успадкування ознаки стійкості до ризоманії та вивчення її генетичної основи проводились у лабораторії фітопатології фірми Sуngenta (Швеція). Стійкість рослин до ризоманії оцінювалась за 9 – бальною шкалою: 1 бал – дуже високо сприйнятливий, 2 – високо сприйнятливий, 3 – сприйнятливий, 4 – помірно сприйнятливий, 5 – слабо сприйнятливий, 6 – помірностійкий, 7 – стійкий, 8 – високостійкий, 9 – дуже високостійкий.

Випробування цукрових буряків першого року життя на продуктивність проводилось за методикою сортовипробування, яка використовується в усіх дослідно-селекційних установах ІЦБ УААН. Повторність – чотирикратна, ділянки - трирядкові, залікова площа - 10,8 м2, розміщення - рендомізоване.

Схрещування проводились під ізоляторами різних типів: пергаментні вертушки, бязеві парні та групові, а в теплиці - целофанові. Збирали насіння індивідуально з кожного насінника. Математичну обробку одержаних результатів проводили методом дисперсійного аналізу (Доспехов Б.А., 1985, Животовский Л.А.,1991, Зайцев Г.Н., 1984).

Ґрунтові умови і гідротермічний режим Філіалу Інституту цукрових буряків характеризується помірно-континентальним кліматом підзони нестійкого зволоження південної частини правобережного Лісостепу України. У роки проведення дослідів вони складались досить різноманітно, але в основному були типовими для даної зони, хоча дещо відрізнялись від середньобагаторічних за кількістю опадів. В цілому вони були задовільні для вирощування коренеплодів і насіння цукрових буряків.

Розділ 3. ВИЯВЛЕННЯ ТА ПОШИРЕННЯ РИЗОМАНІЇ В УКРАЇНІ

Уперше в Україні хвороба цукрових буряків – ризоманія була виявлена у 1997 р. При обстеженні 14 областей із 115 відібраних проб вірус достовірно було виявлено у 5 пробах – із Барського району Вінницької області, Бузького району Львівської області, Гусятинського району Тернопільської області, Городоцького району Хмельницької області та Уманського району Черкаської області. У 1998 р. проведення тесту ELISA у проб цукрових буряків, які були відібрані в місцях імовірного зараження хворобою, виявлено вірус лише у пробах, Тернопільської області Чортківського району (Роїк М.В., Перетятько В.Г., 2000) (рис. 1).

Дослідження нами посівів цукрових буряків у різних областях України (1999-2001 рр.) показали, що з кожним роком концентрація вірусу в коренеплодах, а також кількість уражених хворобою рослин збільшується (рис. 1). Проби цукрових буряків відбирали в низинах, де можливе запливання ґрунту і виникнення умов, сприятливих для розвитку гриба-переносчика.

Після проведення візуальної оцінки та тесту ELISA вірус некротичного пожовтіння жилок буряків було виявлено у 6 пробах – Львівська область, Бузький район, Рівненська область, Радивилівський район, Черкаська область, Уманський район.

З метою подальшого контролю за розвитком хвороби та її поширенням у бурякосіючих регіонах України у 2000 р. було проведене чергове обстеження місць можливого поширення хвороби. Вірус некротичного пожовтіння жилок листків

достовірно було виявлено в Золочівському та Бузькому районах Львівської області – 0,096, 0,287, в Радивилівському районі Рівненської області - найвищий показник концентрації вірусу 3,701 та в Кам’янець-Подільському районі Хмельницької області. Проведення досліджень та тесту ELISA на рослинних пробах у 2001 р. вірус достовірно було виявлено у пробах Уманського району Черкаської області– 0,050, що являє собою межу стандарту наявності ризоманії – 0,050 та в пробах Радивилівського району Рівненської області 3,31, що значно вище за рівень стандарту наявності. При проведенні обстежень посівів цукрових буряків у 1999-2001 р. р. разом із відбором рослинних зразків, відбирались проби ґрунту для виявлення гриба-переносчика Polymyxa Betae Keskin та вірусу некротичного пожовтіння жилок листків. У 1999 р. вірус було виявлено у пробах з Васильківського району Київської області, Козятинського і Барського районів Вінницької області, Бузького району Львівської області, Радивилівського району Рівненської області та Горохівського району Волинської області. Найвища концентрація вірусу була виявлена у пробах, з Рівненської області - > 4 при стандарті наявності ВНПЖЛ – 0,050, Горохівського району Волинської області – 3,711 та 2,061 (табл. 1). Дані тесту ELISA у ґрунтових проб, відібраних у 2000 р., свідчать про те, що на полях відбувається накопичення інфекції. Концентрація вірусу практично у всіх пробах значно перевищує стандарт – 0,050. Найвища концентрація ВНПЖЛ були у проб Золочівського району Львівської області - 3,489, Радивилівського району Рівненської області – 3,228 (табл. 1). У результаті тесту ELISA ґрунтових проб, взятих з місць поширення хвороби у 2001 р., достовірно вірус було виявлено в Козятинському районі Вінницької області, Снятинського району Івано-Франківської області, , Бродівського, Бузького, Радехівського районів Львівської області, Радивилівського району Рівненської області, Заліщинського, Борщівського районів Тернопільської області. Дослідження посівів цукрових буряків протягом 1999-2001 р. р. та отримані результати свідчать про надзвичайно швидке поширення хвороби ризоманії в бурякосіючих регіонах України.

Таблиця 1

Концентрація вірусу некротичного пожовтіння жилок листків у пробах ґрунту (1999-2001 рр.)

1999 | 2000 | 2001

Область | ELISAA405 | Область | ELISAA405 | Область | ELISAA405

Київська | 0,051 | Івано-Франківська | 2,329 | Вінницька | 0,065

Вінницька | 0,094 | Львівська | 3,489 | Вінницька | 0,087

Вінницька | 0,254 | Рівненська | 2,681 | Вінницька | 0,087

Вінницька | 0,058 | Рівненська | 1,089 | Вінницька | 0,108

Львівська | 1,793 | Рівненська | 2,021 | Волинська | 0,079

Львівська | >4,000 | Рівненська | 1,982 | Волинська | 0,051

Рівненська | >4,000 | Рівненська | 1,187 | Волинська | 0,074

Рівненська | 2,521 | Рівненська | 2,002 | Івано-Франківська | 2,102

Волинська | 2,061 | Рівненська | 3,228 | Івано-Франківська | 2,012

Волинська | 3,711 | Хмельницька | 1,022 | Львівська | 3,557

0,050 | Хмельницька | 0,112 | Львівська | 1,672

Чернівецька | 0,286 | Львівська | 1,875

Чернівецька | 2,052 | Рівненська | 0,715

Рівненська | 0,051

Тернопільська | 0,88

Тернопільська | 2,761

Хмельницька | 0,079

Хмельницька | 0,087

Хмельницька | 1,178

Хмельницька | 0,077

Чернівецька | 0,054

Черкаська | 0,061

Стандарт наявності ризоманії | 0,050

Розділ 4. ЗАКОНОМІРНОСТІ УСПАДКУВАННЯ І ПЕРЕДАЧІ ОЗНАКИ СТІЙКОСТІ ЦУКРОВИХ БУРЯКІВ ДО РИЗОМАНІЇ

Створення гібридів цукрових буряків, стійких до ризоманії, вимагає встановлення закономірностей передачі та успадкування ознаки стійкості, джерелом якої є дикі форми цукрових буряків B.maritima, B.patellares, B. procumbens або селекційні матеріали, створені на їх основі (Asher M.J.C., 1989, Hallden C., at all 1996, Keskin B., 1964, Paul H., at all 1994, Whitney E.D., 1989, Yankulova M., Guerguieva P., Ivanova A., 1985).

З метою передачі ознаки стійкості до вірусу некротичного пожовтіння жилок листків від донорів стійкості до ризоманії С-48, С-50 в 1999 році провели парні схрещування із кращими селекційними матеріалами місцевої селекції . De Biaggi M., 1987, Lewellen R.T., Biancardi E., 1990, Lewellen R.T., Skoyen I.D., 1991 в процесі пошуків джерел стійкості до ризоманії серед гібридів і селекційних матеріалів, стійких до хвороб, та дослідження і вивчення генетичної основи успадкування новостворених комерційних гібридів, стійких до ризоманії, на основі диких видів, B. vulgaris, спостерігали явище інтрагресії генів та повну передачу генів стійкості до ризоманії і інших хвороб цукрових буряків.

Ці явища виявлені і в наших дослідженнях в результаті спостережень. Вони обумовили вивчення характеру взаємозв’язків стійкості до ураження цукрових буряків вірусом некротичного пожовтіння жилок листків та хворобами листків. Оцінка стійкості рослин гібридів і батьківських форм цукрових буряків до вірусу некротичного пожовтіння жилок листків протягом вегетаційного періоду дала можливість не тільки відібрати стійкі селекційні матеріали до ризоманії, 1839(2хММPCR1хС-48)F1, 1844(2хММPCR1хС-50)F1, 1858(2хММPCR2хС-50)F1, але й визначити характер ураження цією хворобою кожного гібриду (табл. 2). Встановлено, що стійкість гібридів залежала як від материнської, так і від батьківської форми. Отже в селекційній практиці слід зважати на показники кожного із компонентів схрещування. Приймаючи домінантну моногенну модель стійкості до ризоманії за основу, слід очікувати в першому поколінні одноманітно стійке потомство. Більш стійкі до ризоманії компоненти схрещування 2хММPCR1 і 2хMMPCR2, які належать до групи слабосприйнятливих генотипів, давали стійкі потомства, з балом стійкості 8. Гібриди з помірносприйнятливими і сприйнятливими компонентами схрещування 2хММ221, УО730 та 2хММ201 були стійкими, з балом стійкості 7.

Таблиця 2

Оцінка стійкості гібридів цукрових буряків до ризоманії і церкоспорозу

Селекційний номер | Племінне позначення гібриду |

Ризоманія | церкоспо-

роз, бал

оцінка в балах | критерій стійкості

1837 | (2хММ221хС-48)F1 | 7 | Стійкий | 1,5

1838 | 2хММ 221 | 4 | Помірносприйнятливий | 1,5

1839 | (2хММPCR1 х С-48)F1 | 8 | Високостійкий | 2,0

1840 | 2хММPCR1 | 6 | Проміжна стійкість | 1,5

1841 | (2хММ 201 х С-50)F1 | 7 | Стійкий | 2,0

1842 | 2хММ 201 | 3 | Сприйнятливий | 2,5

1850 | (ЧС УО730 х С-50)F1 | 7 | Стійкий | 2,0

1844 | (2хММPCR1 х С-50)F1 | 8 | Високостійкий | 2,0

1845 | 2хММPCR2 | 6 | Проміжна стійкість | 1,5

1848 | (ЧС УО730 х С-50)F1 | 7 | Стійкий | 1,5

1852 | ЧС УО730 | 4 | Помірносприйнятливий | 3,0

1855 | (2хММ 70 х С-48)F1 | 7 | Стійкий | 2,0

1858 | (2хММPCR2 х С-48)F1 | 8 | Високостійкий | 1,5

C-48 | Rz (донор) | 8 | Високостійкий | -

C-50 | Rz (донор) | 8 | Високостійкий | -

Для підтвердження результатів оцінки стійкості гібридів до ризоманії та встановлення наявності ВНПЖЛ у коренеплодах було проведено тест ELISA. Рівень концентрації вірусу в пробах був нижчий, ніж у стандарті наявності вірусу некротичного пожовтіння жилок листків – 0,050.Після аналізу одержаних результатів відмітили, що в результаті проведених схрещувань одержали гібридні селекційні матеріали, гени стійкості яких знаходилися в гетерозиготному стані, і мали високу фенотипову і генотипову стійкість до ризоманії. Можна припустити, що стійкість їх фенотипу обумовила наявність у геномі селекційних матеріалів домінантних генів у гетерозиготному стані. Перші стійкі до ризоманії селекційні матеріали цукрових буряків були отримані на основі генотипів з генами стійкості до Cercospora beticola Sacc (Johansson E., 1985). Його спостереження підтвердились в наших дослідженнях, попередні результати яких опубліковані (Роїк М.В., Манько О.А., 2000). Проведене нами дослідження на стійкість до церкоспорозу показало, що отримані гібриди проявили стійкість до цих хвороб (рис. 2). Аналіз результатів досліджень дає можливість встановити прямий зв’язок між стійкістю рослин до ризоманії і церкоспорозу та підтвердити гіпотезу про успадкування рослинами низки зчеплених генів-модифікаторів.

Рис. 2 Стійкість рослин цукрових буряків до ризоманії і церкоспорозу

Успадкування стійкості до ризоманії у першому поколінні беккросу (ВС1)

У 1999-2000 рр. провели поворотне схрещування (беккрос) під пергаментними ізоляторами.

При цьому нами перевірялись такі гіпотези:

- стійкість гібридів цукрових буряків до ризоманії, обумовленої геном Rz, який знаходиться в гетерозиготному домінантному стані;

- наявність низки генів-модифікаторів, які впливають на рівні пенетрантності головних генів стійкості до ризоманії в генотипах компонентів схрещувань (материнських, батьківських);

Дослідження стійкості до ризоманії та характеру ураження селекційних матеріалів протягом вегетаційного періоду дозволило визначити різноманітні прояви хвороби і їх інтенсивність (утворення мички, некротизація коренів коренеплоду та пожовтіння листкової поверхні рослин).

Слід відмітити, що в результаті проведених досліджень були виділені гібридні комбінації (1839х2хММPCR1)ВС1, (1844х2хММPCR1)ВС1, (1858х2хММPCR2)ВС1, які за оцінкою мали ступінь стійкості 8 балів, що відповідає критерію - високостійкі (рис. 3). Гібридні комбінації (1837х2хММ221)ВС1, (1841х2хММ201)ВС1, (1850хУО(730х715))ВС1, (1855х2хММ-70)ВС1, мали ступінь стійкості 7 балів, що відповідає критерію - стійкі.

Дослідження стійкості до ризоманії гібридних комбінацій, отриманих у результаті беккросу, та їх аналіз на наявність вірусу, свідчать, що ознака стійкості до ризоманії передалася гібридним комбінаціям. Це підтверджує гіпотези, які з’явилися в процесі попередніх досліджень, а саме:

- виявлено взаємозв’язок між ураженістю ризоманією та церкоспорозом цукрових буряків;

- стійкість гібридів цукрових буряків до ризоманії обумовлюється геном Rz, який знаходиться в гетерозиготному домінантному стані;

- в генотипах компонентів схрещування (материнських, батьківських) наявна низка генів-модифікаторів, які впливають на рівні пенетрантності головних генів стійкості до ризоманії;

Спостереження за розвитком хвороби та характером ураження рослин цукрових буряків церкоспорозом дозволили зробити висновок про чіткий імунітет нових гібридів до хвороб. Порівнюючи стійкість до хвороби двох груп гібридів слід зазначити, що гібриди, створені з лінією-донором С-48, мали чітко обмежену ураженість церкоспорозом.

Дослідження стійкості рослин цукрових буряків до церкоспорозу та ризоманії в умовах природного розвитку дали можливість відібрати серед гібридних комбінацій кращі за цією ознакою. На їх основі встановлено взаємозв’язок між стійкістю до патогенів грибкових хвороб цукрових буряків та вірусною хворобою - ризоманія.

Аналіз даних дає можливість зробити висновок про те, що в результаті проведених схрещувань контрастних за стійкістю запилювачів та багатонасінних компонентів (рекурентних батьківських форм) були отримані гібриди з високим рівнем експресії генів стійкості до ризоманії та генів стійкості до церкоспорозу.

Рис. 3 Стійкість гібридів ВС1 цукрових буряків до ризоманії і церкоспорозу, 2000 р.

Успадкування ознаки стійкості до ризоманії в другому поколінні беккросу (ВС2)

На даному етапі досліджень перед нами стояло завдання:

- відібрати селекційні матеріали, у яких найбільша концентрація генів стійкості до ризоманії і церкоспорозу, а також високий рівень продуктивності. Виконуючи завдання селекційної програми експериментально перевірити спадковість за гіпотезами:

- рівень експресії генів стійкості до ризоманії не залежить від кількості проведених схрещувань;

- стійкість гібридів цукрових буряків до ризоманії обумовлюється домінантним геном Rz, який знаходиться в гетерозиготному стані.

Для цих досліджень використовували кореневий матеріал гібридів ВС1 та рекурентних батьківських форм і в умовах теплиці в 2000-2001 роках шляхом насичувальних схрещувань одержали друге беккросне покоління (ВС2). Для визначення стійкості гібридів ВС2, селекційних матеріалів та їх компонентів до ризоманії насіннєвий матеріал було висіяно на інфекційному фоні ризоманії з штамами А і В вірусу некротичного пожовтіння жилок буряків у селекційній фірмі Sуngenta (Швеція).

Визначення стійкості гібридів до ризоманії почали при проявах хвороби і проводили протягом всього вегетаційного періоду. Отримані результати за стійкостю до ризоманії рослин цукрових буряків показали, що гібриди (ВС2) мали різноманітні ступені стійкості до цієї хвороби. У результаті досліджень виділились гібриди, які проявили високу стійкість до ризоманії протягом вегетаційного періоду. Їх стійкість знаходилась в межах 7-8 балів за шкалою оцінки стійкості до ризоманії (рис. 4).

Гібриди ((1839)ВС1х2хММPCR1)ВС2, ((1844)ВС1х2хММPCR1)ВС2, ((1858)ВС1х2хММPCR2)ВС2 проявили високу ступінь стійкості до ризоманії. Вони мали оцінку стійкості 8 балів, що відповідає критерію високо стійкі. Поряд з цим виділились гібриди ((1837)ВС1х2хММ221)ВС2, ((1841)ВС1х2хММ201)ВС2, ((1848)ВС1хУО(730х715))ВС2, ((1850)ВС1хУО(730х715))ВС2, ((1855)ВС1х2хММ-70)ВС2, які мали оцінку стійкості 7 балів, що відповідає критерію стійкі.

Спостереження за характером ураження та стійкістю гібридів (ВС2) цукрових буряків до церкоспорозу починали в період максимального розвитку цієї хвороби.

Рис. 4 Стійкість гібридів ВС2 цукрових буряків до ризоманії і церкоспорозу, 2001 р.

Аналізуючи результати досліджень за стійкістю до церкоспорозу можна зробити висновок про те, що створені нами селекційні матеріали поєднують стійкість до ризоманії і церкоспорозу (рис. 4 ).

Результати досліджень дозволяють зробити висновок, що в результаті гібридизації контрастних за стійкістю селекційних матеріалів були одержані гібриди з двома генетичними системами, які відповідають за стійкість до ризоманії та церкоспорозу. У всіх гібридних поколіннях розподіл рослин за ознакою стійкості до хвороб носить чітко виражений характер, що вказує на високу експресію цієї ознаки. Встановлено, що при гібридизації контрастних за стійкістю до хвороб селекційних матеріалів відбувається передача генів стійкості.

Аналізуючі схрещування

У селекції цукрових буряків на стійкість до хвороб особливий інтерес представляють аналізуючі схрещування, які дають можливість достовірно оцінити створені селекційні матеріали.

На попередньому етапі досліджень шляхом схрещування одержали покоління F1, що теоретично має суміш гомозиготних і гетерозиготних за домінантним геном стійкості до ризоманії рослин цукрових буряків. Фенотипово ці генотипи не відрізняються, тому в умовах селекційно-тепличного комплексу провели поворотне схрещування F1 з рекурентними батьківськими формами: 2хММ221, 2хММ201, 2хММ-70, 2хММPCR1, 2xMMPCR2.

Серед досліджуваних селекційних матеріалів виявились біотипи, які не проявляли стійкість до ризоманії. У цих рослин на ранніх стадіях розвитку були сильні прояви хвороби (розростання бічних коренів і утворення кореневої бороди). У решти матеріалів були слабкі прояви хвороби.

Визначення рівня концентрації вірусу некротичного пожовтіння жилок листків (тест ELISA) у пробах коренеплодів досліджуваних гібридів показано в (табл. 3). Із даних таблиці видно, що рівень концентрації вірусу у більшості гібридних комбінацій (1837х2хММ221)ВС1, (1839х2хММPCR1)ВС1, (1841х2хММ201)ВС1, (1844х2хММPCR1)ВС1, (1848х2хmmОт)ВС1, (1850x2xmmОт)ВС1, (1855x2xMM-70)ВС1, (1858x2xMMPCR2)ВС1, не перевищував загальноприйнятий стандарт наявності вірусу 0,050. Відповідно до генетичних закономірностей, у даному випадку між рослинами з проявом і відсутністю ознаки стійкості до ризоманії співвідношення має становити 1:1.

Математичний аналіз підтвердив його достовірність для всіх комбінацій (табл. 4). Деяке розходження одержаних показників із теоретично очікуваними у цьому випадку можна пояснити неспівпаданням строків цвітіння компонентів схрещування.

Таблиця 3

Концентрація ВНПЖЛ у коренеплодах рослин, які були отримані в результаті аналізуючого схрещування., 2000 р.

Комбінації схрещування | ELISA (A405)

концентрація вірусу | стійкість %

(1837 х 2хММ221)ВС1 | 0,039 | 96,0

(1839 х 2хММPCR1)ВС1 | 0,029 | 98,0

(1841 х 2хММ201)ВС1 | 0,038 | 95,0

(1844 х 2хММPCR1)ВС1 | 0,027 | 98,0

(1848 х 2хmmОт )ВС1 | 0,042 | 92,0

(1850 x 2xmmОт)ВС1 | 0,036 | 96,0

(1855 x 2xMM-70)ВС1 | 0,046 | 90,0

(1858 x 2xMMPCR2)ВС1 | 0,023 | 98,0

(1846 х 2xmmОт)ВС1 | 0,054 | -

(1847 x 2xmmОт)ВС1 | 0,052 | -

(1853 х 2хММ-70)ВС1 | 0,058 | -

(1856 х 2xMMPCR2)ВС1 | 0,056 | -

(1857 х 2xmmОт)ВС1 | 0,061 | -

Таблиця 4

Загальна кількість і частка рослин цукрових буряків стійких до ризоманії, 2000 р.

(аналізуюче схрещування)

Комбінації схрещування | Рослини | Но | ч2

всього шт. | стійких | нестійких

шт. | % | Шт.. | %

(1837 х 2хММ221)ВС1 | 128 | 73 | 57,0 | 55 | 43,0 | 1:1 | 2,5312

(1839 х 2хММPCR1)ВС1 | 125 | 58 | 46,4 | 67 | 53,6 | 1:1 | 0,648

(1841 х 2хММ201)ВС1 | 126 | 61 | 48,4 | 65 | 51,5 | 1:1 | 0,1269

(1844 х 2хММPCR1)ВС1 | 125 | 67 | 53,6 | 58 | 46,4 | 1:1 | 0,648

(1848 х 2хmmОт)ВС1 | 132 | 70 | 53,0 | 62 | 47,0 | 1:1 | 0,2727

(1850 x 2xmmОт)ВС1 | 134 | 60 | 44,7 | 74 | 55,3 | 1:1 | 0,2985

(1855 x 2xMM-70)ВС1 | 128 | 61 | 47,6 | 67 | 52,3 | 1:1 | 0,2812

(1858 x 2xMMPCR2)ВС1 | 129 | 69 | 53,5 | 60 | 46,5 | 1:1 | 0,6279

Разом | 1027 | 519 | 50,5 | 508 | 49,5 | - | -

Примітки: 1. Но – теоретично очікуване співвідношення між стійкими і нестійкими рослинами;

2. Максимально допустиме значення ч205 =3,84; ч201 = 6,63.

В умовах теплиці в період 2000-2001 р. р. шляхом насичувальних схрещувань одержали друге бекросне покоління. Дослідження їх стійкості до ризоманії на інфекційному фоні до хвороби дали можливість визначити концентрацію вірусу в пробах коренеплодів.

Проведення тесту на наявність вірусу в пробах виявило його незначну концентрацію, що несуттєво вплинуло на стійкість рослин цукрових буряків до ризоманії.

Достовірність отриманих результатів підтвердили математичним аналізом (табл. 5).

Таблиця 5

Загальна кількість і частка рослин цукрових буряків стійких до ризоманії, 2001 р.

Комбінації схрещування | Рослин | Но | ч2

всього шт. | стійких | нестійких

шт. | % | шт. | %

(1837/01 х 2хММ221)ВС2 | 129 | 67 | 51,9 | 62 | 48,1 | 1:1 | 0,1938

(1839/01 х 2хММPCR1)ВС2 | 126 | 66 | 52,3 | 60 | 47,6 | 1:1 | 0,2857

(1841/01 х 2хММ201)ВС2 | 131 | 68 | 51,9 | 63 | 48,1 | 1:1 | 0,1908

(1844/01 х 2хММPCR1)ВС2 | 132 | 69 | 52,3 | 63 | 47,7 | 1:1 | 0,2727

(1848/01 х 2хmmОт)ВС2 | 129 | 61 | 47,3 | 68 | 52,7 | 1:1 | 0,3798

(1850/01 x 2xmmОт)ВС2 | 128 | 67 | 52,3 | 61 | 47,7 | 1:1 | 0,2812

(1855/01 x 2xMM-70)ВС2 | 130 | 69 | 53,1 | 61 | 46,9 | 1:1 | 0,4923

(1858/01 x 2xMMPCR2)ВС2 | 133 | 64 | 48,1 | 69 | 51,9 | 1:1 | 0,1879

Разом | 1038 | 531 | 57,6 | 507 | 42,4 | - | -

Примітки: 1. Но – теоретично очікуване співвідношення між стійкими і нестійкими рослинами;

2. Максимально допустиме значення ч205 =3,84; ч201 = 6,63

Пошук джерел стійкості до ризоманії

Вихідні селекційні матеріали колекційного розсадника, які використовувались нами, мали добрі утилітарні показники, але раніше не використовувались для добору на стійкість до ризоманії. Посилаючись на досвід зарубіжних селекціонерів після проведення фітопатологічної оцінки рослин до комплексу листових хвороб, основним критерієм добору була стійкість рослин цукрових буряків до церкоспорозу (табл. 6) так, як в своїх дослідженнях Е. Johanson (1985) виділив стійкі до ризоманії селекційні матеріали саме серед рослин, які мали високу стійкість до цієї хвороби.

Таблиця 6

Ураження селекційних матеріалів цукрових буряків церкоспорозом 1999-2001 р.р.

Племінне позначення | Ураження церкоспорозом в балах | Середнє за 1999-2001рр.

1999р. | 2000р. | 2001р.

2хММ221 | 2,5 | 1,5 | 2,0 | 2,0

2хММPCR1 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5

2хММ201 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5

2хММPCR2 | 1,5 | 1,5 | 2,0 | 1,6

2хmmОт | 3,0 | 2,0 | 2,0 | 2,3

УО(730х715) | 3,0 | 2,0 | 2,5 | 2,5

2хММ241 | 3,0 | 2,5 | 2,0 | 2,5

Іванівський ЧС-33 | 3,2 | 2,0 | 1,5 | 2,2

Вивчення нами колекційного розсадника селекційних матеріалів за стійкістю до церкоспорозу дало можливість виявити серед них номери з різним її ступенем.

Із результатів представлених в таблиці 6 видно, що середній бал ураження досліджуваного селекційного матеріалу церкоспорозом 2,1 бала.

Поряд з цим виділились селекційні номери 2хММPCR1, 2хММPCR2, які проявили високу стійкість до церкоспорозу протягом 1999, 2000, 2001 р.р. А дослідження їх на жорсткому інфекційному фоні ризоманії дало можливість провести добір рослин, які мали слабкі симптоми прояву хвороби (табл. 7).

Виявилось, що селекційні матеріали 2хММPCR1, 2хММPCR2, які мали високий рівень стійкості до церкоспорозу, були стійкими і до ризоманії, їх рівень відповідає критерію помірно стійкі (6 балів).

Таблиця 7

Стійкість до ризоманії селекційних матеріалів цукрових буряків

Племінне позначення | Оцінка стійкості до ризоманії, бали | Середнє за 1999-2001рр.

1999 р. | 2000 р. | 2001 р.

2хММ221 | 4 | 4 | 4 | 4

2хММPCR1 | 6 | 6 | 6 | 6

2хММ201 | 3 | 3 | 3 | 3

2хММPCR2 | 6 | 6 | 6 | 6

2хmmОт | 4 | 4 | 4 | 4

УО(730х715) | 4 | 4 | 5 | 4

2хММ241 | 4 | 3 | 4 | 4

Розділ 5. ДИНАМІКА ПРОДУКТИВНОСТІ СТІЙКИХ ДО РИЗОМАНІЇ І ЦЕРКОСПОРОЗУ ПРОДУКТІВ БЕККРОСІВ, СТВОРЕНИХ ВИХІДНИХ СЕЛЕКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ.

Рівень продуктивності створених нами селекційних матеріалів визначали за загальноприйнятою методикою сортовипробування (К.:2000, К.:2001). Для порівняння продуктивності досліджуваних селекційних матеріалів використовували високопродуктивні гібриди вітчизняної селекції: Іванівський ЧС-33, Український ЧС-70 і сорт Ялтушківський однонасінний 64.

Отримані результати F1 (табл. 8) дають змогу зробити попередній висновок про те, що зниження продуктивності від 23 до 10% у порівнянні з груповим стандартом обумовлюється генами депресантами донорів стійкості до ризоманії С-48, С-50. Таке явище спостерігали при схрещуванні селекційних матеріалів із Beta maritima (Буренин В.И., Шевцов И.А., 1990).

Таблиця 8

Продуктивність гібридів (F1), одержаних від схрещування вихідних селекційних матеріалів із донорами стійкості до ризоманії (2000 рік)

Комбінації | Урожай коренеплодів, т/га | Цукри-

стість, % | Збір цукру, т/га | Від групового стандарту, %

урожай корене-

плодів | цукри

стість | збір цукру

Груп.St | 62,68 | 16,38 | 10,27 | 100 | 100 | 100

(1837)F1 | 57,05 | 16,00 | 9,13 | 91,00 | 97,00 | 88,00

(1839)F1 | 53,85 | 15,63 | 8,41 | 85,00 | 95,00 | 81,00

(1841)F1 | 49,27 | 16,17 | 7,96 | 78,00 | 98,00 | 77,00

(1844)F1 | 52,40 | 15,10 | 7,91 | 85,39 | 83,00 | 77,00

(1846)F1 | 53,68 | 15,27 | 8,19 | 85,00 | 93,00 | 79,00

(1847)F1 | 59,46 | 15,53 | 9,23 | 94,00 | 93,00 | 89,00

(1848)F1 | 56,37 | 15,73 | 8,86 | 89,00 | 96,00 | 86,00

(1850)F1 | 57,55 | 15,27 | 8,78 | 91,00 | 93,00 | 85,00

(1853)F1 | 57,45 | 15,37 | 8,83 | 91,00 | 93,00 | 86,00

(1855)F1 | 58,94 | 14,77 | 8,70 | 94,00 | 90,00 | 84,00

(1856)F1 | 58,47 | 15,57 | 9,10 | 93,00 | 95,00 | 88,00

(1857)F1 | 56,45 | 15,60 | 8,80 | 90,00 | 95,00 | 85,00

(1858)F1 | 59,54 | 15,77 | 9,38 | 94,00 | 96,00 | 91,00

НІР05 | 3,10 | 1,09 | 1,07

5.1 Динаміка продуктивності беккросів ВС1, ВС2

Продуктивність гібридів першого покоління беккросу (ВС1), свідчить про динаміку зростання урожайності і збору цукру з гектара, так комбінація 1837ВС1 у порівнянні з F1 за збором цукру зросла на 2%, а 1844ВС1 - на 10%, зріс загальний рівень продуктивності селекційних матеріалів на 3,15%, відповідно до групового стандарту (табл. 9).

Таблиця 9

Продуктивність селекційних матеріалів ВС1, стійких до ризоманії, 2000 рік

Комбінації | Урожай корене-

плодів, т/га | Цукри-

стість, % | Збір цукру, т/га | Від групового стандарту %

урожай коренеп-

лодів | цукри-

стість | збір цукру

Груп.St | 67,22 | 15,92 | 10,7 | 100 | 100 | 100

(1837 х 2хММ221)ВС1 | 63,31 | 15,20 | 9,62 | 94,2 | 95,4 | 89,9

(1839 х 2хММPCR1)ВС1 | 61,22 | 15,10 | 9,24 | 91,1 | 94,8 | 86,4

(1841 х 2хММ201)ВС1 | 59,17 | 14,90 | 8,82 | 88,0 | 93,6 | 82,4

(1844 х 2хММPCR1)ВС1 | 62,24 | 15,10 | 9,30 | 92,6 | 94,8 | 86,9

(1846 х 2хmmОт)ВС1 | 60,71 | 15,30 | 9,29 | 90,3 | 96,1 | 86,8

(1847 х УО(730 х 715))ВС1 | 64,92 | 14,70 | 9,54 | 96,5 | 92,3 | 89,1

(1848 х УО(730 х 715))ВС1 | 60,58 | 15,20 | 9,21 | 90,1 | 95,5 | 86,1

(1850 х УО(730 х 715))ВС1 | 61,66 | 15,33 | 9,45 | 91,7 | 96,3 | 88,3

(1853 х 2хММ-70)ВС1 | 63,46 | 15,03 | 9,54 | 94,4 | 94,4 | 89,1

(1855 х 2хММ-70)ВС1 | 62,89 | 14,70 | 9,24 | 93,6 | 92,3 | 86,4

(1856 х 2хММPCR2)ВС1 | 62,92 | 15,30 | 9,63 | 93,6 | 96,1 | 90,0

(1857 х 2хmmОт)ВС1 | 60,18 | 15,30 | 9,21 | 89,5 | 96,1 | 86,1

(1858 х 2хММPCR2)ВС1 | 62,03 | 15,43 | 9,57 | 92,3 | 96,9 | 89,4

НІР05 | 3,48 | 1,20 | 1,94

Продуктивність другого беккросного покоління, у 2001 р., характеризувалась вищими показниками урожайності і цукристості (табл. 10).

Найвищу урожайність коренеплодів і збір цукру 47,98т/га і 7,72т/га, що становило від групового стандарту 97,6% і 94,5% відповідно мала комбінація ((1858ВС1)х 2хММPCR2)BC2, високі показники також мала комбінація ((1837)ВС1х 2хММPCR2)BC2, урожайність і збір цукру якої у порівнянні