ІНСТИТУТ РОСЛИННИЦТВА ІМ. В.Я. ЮР'ЄВА

УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК

ОВСЯННІКОВА НАТАЛЯ СТАНІСЛАВІВНА

УДК 633.15: 631.527

СЕЛЕКЦІЙНА І ГЕНЕТИЧНА ЦІННІСТЬ САМОЗАПИЛЕНИХ ЛІНІЙ КУКУРУДЗИ В ЗАЛЕЖНОСТІ ВІД РОДОВОДУ

06.01.05 – селекція рослин

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Харків-2003

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті рослинництва ім. В. Я Юр'єва , УААН

Науковий керівник: доктор сільськогосподарських наук,

старший науковий співробітник

КОЗУБЕНКО Леонід Васильович,

Інститут рослинництва ім. В. Я Юр'єва,

завідувач відділу селекції кукурудзи

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор

ЧУЧМІЙ Іван Петрович,

Уманська державна аграрна академія,

завідувач кафедри генетики, селекції і насінництва

кандидат сільськогосподарських наук, старший

науковий співробітник

ТИМЧУК Віктор Михайлович,

Інститут рослинництва ім. В. Я Юр'єва,

учений секретар

Провідна установа: Інститут землеробства УААН, смт Чабани, Київської обл.

Захист відбудеться 08.07.2003 р. о13 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.366.01 при Інституті рослинництва ім. В. Я. Юр'єва, УААН за адресою:

61060, м. Харків, пр. Московський, 142, т. 92-23-78.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту рослинництва ім. В. Я. Юр'єва, УААН, м. Харків, пр. Московський, 142.

Автореферат розісланий 04.06. 2003 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Петренкова В. П.

Актуальність теми. Основа гетерозисної селекції кукурудзи – вихідний матеріал. В останні роки в колекцію кукурудзи Центру генетичних ресурсів рослин України (ЦГРРУ) надходить із різних країн і установ значна кількість самозапилених ліній, створених на основі інцухту сортів, сортолінійних, простих, складних міжлінійних гібридів, синтетиків. Багато з них споріднені за родоводом. Актуальність досліджень полягає у визначенні шляхів ідентифікації і класифікації ліній кукурудзи за основними кількісними ознаками в зв'язку зі спорідненістю за родоводами та рекомендацій щодо використання таких ліній в практичній селекції.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконана відповідно з науково-технічною програмою "Генетичні ресурси рослин" і є частиною тематичного плану ЦГРРУ за темою: "Формування та ведення Національного банку генетичних ресурсів рослин України для використання в селекції високопродуктивних сортів та гібридів сільськогосподарських культур" (номер державної реєстрації 0197U012408).

Мета і задачі дослідження. Метою досліджень було встановлення селекційної і генетичної цінності самозапилених ліній кукурудзи в залежності від родоводу.

При цьому необхідно було вирішити наступні задачі:

1. Ідентифікувати лінії, створені з різноманітного вихідного матеріалу за рівнем і мінливістю кількісних ознак.

2. Класифікувати самозапилені лінії кукурудзи за комплексом кількісних ознак.

3. Визначити загальну і специфічну комбінаційну здатність споріднених ліній і їх мінливість та розподілити їх за групами генетичної цінності.

Об'єкт дослідження: цінність самозапилених ліній кукурудзи в порівнянні з їх вихідними формами.

Предмет дослідження: закономірності прояву кількісних ознак у самозапилених ліній кукурудзи з різною генетичною основою.

Методи дослідження: окомірний - для визначення деяких ознак фенотипової мінливості рослин кукурудзи; вимірювально-ваговий – для обліку врожаю, визначення метричних ознак рослини і качана; розрахунковий - для обрахування середніх даних ознак після польового обліку морфологічних ознак; математично-статистичний – для виявлення показників комбінаційної здатності, параметрів екологічної пластичності і стабільності, побудови дендрограм методом кластерного аналізу, для оцінки достовірності отриманих результатів досліджень.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше в умовах Східного Лісостепу України встановлена залежність рівня фенотипового прояву кількісних ознак у ліній від складності генетичної плазми батьківських форм. Визначена ступінь подібності складних за генетичною основою ліній в залежності від родоводу, географічного походження, рівня прояву кількісних ознак та їх мінливості. Класифіковано лінії за групами генетичної цінності та окреслено шляхи їх використання в селекційних програмах.

Нами вперше в Східному Лісостепу України виділено новий селекційний матеріал кукурудзи, який є придатним для створення модифікованих гібридів.

Практичне значення одержаних результатів. Встановлені закономірності прояву кількісних ознак у ліній кукурудзи дозволили виділити різноманітний за генотипом та географічним походженням вихідний матеріал для створення ліній. Для групування лінійного матеріалу в ознакових колекціях пропонується метод ідентифікації і класифікації його за рівнем прояву ознак та їх екологічною мінливістю. Рекомендовано для схрещування добирати лінії з генетично віддалених кластерів та з високою і стабільною комбінаційною здатністю за основними господарсько-цінними ознаками. Виявлено 14 ліній, які використані як вихідний матеріал для створення гібридів, в тому числі модифікованих (УХК 383 і УХК 384, МАН 078 і МАН 080) в Інституті рослинництва ім. В.Я. Юр'єва, а також передані до Вінницького державного аграрного університету, Буковинського інституту агропромислового виробництва, Устимівської дослідної станції рослинництва.

Особистий внесок здобувача. Дисертантом сплановані та проведені польові і лабораторні дослідження. На підставі аналізу літературних даних теоретично обгрунтовані результати власних досліджень та внесені пропозиції для селекційної практики. Доля авторства в матеріалах, опублікованих в співавторстві, складає 15-50 %.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації представлені на науково-практичній конференції молодих вчених і спеціалістів: "Наукові проблеми виробництва зерна в Україні та сучасні методи їх вирішення" (Інститут зернового господарства, Дніпропетровськ, 2000 р.), науковій конференції "Селекція, насінництво і технологія вирощування цукрових буряків та інших культур бурякової сівозміни" (Інститут цукрових буряків, Київ, 2000 р.), міжнародній конференції молодих вчених "Современные проблемы генетики, биотехнологии и селекции растений" (Інститут рослинництва ім. В.Я. Юр'єва УААН, Харків, 2001р.), міжнародній конференції "Адаптивная селекция растений. Теория и практика" (Інститут рослинництва ім. В.Я. Юр'єва УААН, Харків, 2002 р.).

Публікації. За темою дисертаційної роботи опубліковано 15 робіт, з яких 6 статей в наукових фахових виданнях і 9 тез наукових конференцій.

Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота містить вступ, шість розділів, висновки, список літератури і додатки. Загальний обсяг роботи - 170 сторінок, де міститься 21 таблиця, 8 рисунків, 18 додатків, використано літературних джерел – 209 найменувань (з них 37 з країн дальнього зарубіжжя).

ЗМІСТ РОБОТИ

ШЛЯХИ СТВОРЕННЯ ЛІНІЙ ДЛЯ ГЕТЕРОЗИСНОЇ СЕЛЕКЦІЇ КУКУРУДЗИ (огляд літератури)

Аналіз літературних даних свідчить про те, що недостатня розробка методів ідентифікації та класифікації лінійного матеріалу, в тому числі в залежності від генотипу батьківських форм, дає підстави вважати це питання недостатньо вивченим, і, таким чином, дослідження в цьому напрямку є досить актуальними.

УМОВИ, МАТЕРІАЛ ТА МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

Польові досліди проведені в науковій сівозміні Інституту рослинництва ім. В. Я. Юр'єва, яка розташована у дослідному господарстві “Елітне” (1999-2002 рр.). Дослідне господарство інституту, у відповідності агрогрунтового районування, знаходиться у південній частині Лівобережного Лісостепу, в 15 км від м. Харкова. Грунтовий покрив представлений могутнім, слабовилугованим чорноземом на пилуватосуглинковому лесі з товщиною гумусового шару 75 см і більше при вмісті гумусу 3,5 - 7,3 %. Клімат в зоні проведення досліджень помірно-континентальний. Середня багаторічна сума позитивних температур (більше +10 о С) складає 2700 оС, середньорічна температура повітря - + 6,7 о С, а за вегетаційний період кукурудзи - +18,7 о С.

Погодні умови в роки проведення досліджень були різними. В 1999, 2001 і 2002 роках формування, налив зерна і його визрівання проходило в умовах підвищеної температури і дефіциту вологи, що призвело до зниження продуктивності рослин. 2000 рік був для росту і розвитку кукурудзи більш сприятливим, але грунтова посуха в період формування зерна все ж таки мала місце.

Матеріалом для досліджень послужив генофонд зразків кукурудзи виду Zea mays L. ЦГРРУ: 105 самозапилених ліній і 31 вихідна форма. Лінії створені: 10 - шляхом інцухту і добору з 3 місцевих сортів, 8 - з 5 сортолінійних гібридів, 14 - з 8 простих гібридів, 29 - з 15 складних гібридів, 43 - з 15 синтетичних популяцій, 1 лінія з лінії.

Посів сформовано блоками, в склад яких входили вихідні форми і лінії, створені з їх участю. Ділянки однорядкові, з розташуванням рослин 70 х 35 см., без повторень, площа ділянки – 4,9 м2. Стандарти - лінії УХ 52, УХ 29 та F7. Польові та лабораторні обліки і аналізи проведені згідно з “Методичними рекомендаціями польового та лабораторного вивчення генетичних ресурсів кукурудзи” (1993). Градаційну та бальну оцінку усіх морфологічних та якісних ознак вели за Класифікатором –довідником виду Zea mays L. (1994).

Для вивчення комбінаційної здатності в 1999 р. проведені системні схрещування методом топ-кросів і отримані тестерні гібриди з участю 31 лінії. Тестерами були: простий гібрид - СМ 174 х Вс 5b, лінії - Вс 5b, Р 502.

Наступним етапом досліджень було проведення діалельних схрещувань 6 ліній, споріднених за МО 17, для одержання сестринських гібридів, придатних для створення модифікованих.

У відділі імунітету проведена оцінка 21 лінії на стійкість проти хвороб: пухирчастої сажки, фузаріозу качанів, стеблової гнилі - шляхом штучного зараження за методикою Грисенка, Дудки (1980). Ураженість стебловим метеликом - оцінена на природному фоні.

Для оцінки ліній за біохімічним складом зерна в ньому визначали вміст білка, жиру і крохмалю у 27 ліній. Вміст білка - визначався методом К'єльдаля; сирої олії – за кількістю обезжиреного залишку методом Рушковського; крохмалю - за методом Еверса. Визначення проведене групою масових аналізів Інституту рослинництва ім. В. Я. Юр' єва УААН.

Результати дослідів обробляли методами дисперсійного, кореляційного і регресійного аналізу за Доспєховим (1985). Екологічну пластичність визначали за методикою Гур'єва, Літуна, Гур'євої (1981), комбінаційну здатність - за методикою Літуна, Проскурніна (1980, 1992). Статистичну обробку виконували на персональному комп'ютері з використанням пакету сучасних програм.

РІВЕНЬ ОЗНАК І ЇХ МІНЛИВІСТЬ У САМОЗАПИЛЕНИХ ЛІНІЙ КУКУРУДЗИ В ЗАЛЕЖНОСТІ ВІД ВИХІДНОГО МАТЕРІАЛУ

Залежність тривалості вегетаційного періоду у ліній кукурудзи

від їх вихідних форм

Результати дослідів показали, що лінії та їх вихідні форми істотно різняться за загальною тривалістю вегетаційного періоду. За цією ознакою вони розподіляються за рівнем (рангом) генотипового ефекту наступним чином. З 90 ліній до першого рангу віднесені 7 – (7,7 %). Їх вегетаційний період (генотиповий ефект) становив 105-111 діб, достовірно перевищуючи середній рівень ознаки. До другого рангу віднесені 80 ліній (88,9 %) з вегетаційним періодом 89-104 доби, що в межах НІР 0,05, а до третього – 3 лінії (3,3 %) з від'ємним достовірно нижчим рівнем генотипового ефекту (85-87 діб). Отже, у переважної більшості досліджених ліній період вегетації тривав у межах 89-104 доби.

В наших дослідах виявлена мінливість тривалості вегетаційного періоду та фаз “сходи - поява приймочок” і “поява приймочок - воскова стиглість” залежно від погодних умов. Оцінка екологічної пластичності досліджуваного матеріалу за коефіцієнтом регресії (b i) показала наступні результати. За тривалістю вегетаційного періоду з 90 ліній до першого рангу ввійшли 45 (50 %), у яких виявлена достовірна стабільна реакція на зміну умов середовища. До другого рангу віднесені 12 ліній (13,3%) з середнім рівнем мінливості, а до третього – 33 лінії (36,7%), які значно реагують на дію чинників довкілля.

Наведені результати рангування ліній за генотиповим ефектом та ступенем пластичності за тривалістю фаз вегетаційного періоду. Вони показують, що на етапі онтогенезу "сходи-поява приймочок" всі 90 ліній за генотиповим ефектом (51-61 доба) увійшли до другого рангу, що свідчить про їх одноманітність за цією ознакою. За ступенем пластичності у цій фазі всі лінії розподілено наступним чином – перший ранг – 28 (31,1%), другий – 52 (57,8%) і третій – 10 ліній (11,1%) (табл. 1).

У фазу "поява приймочок – воскова стиглість" проявляється інший розподіл ліній за рангами. З 90 ліній 45 віднесені до першого рангу (генотиповий ефект 44-55 діб) і 45 – до третього рангу (31-41 доба). За ступенем пластичності всі досліджені лінії розподілено на перший і третій ранги – в першому 52 лінії (57,8%) і в третьому 38 (42,2%).

Таблиця 1

Розподіл ліній (в %) за рівнем та ступенем пластичності у фази вегетаційного періоду (1999-2001 рр.)

Вихідна форма ліній | Кількість ліній за вихідни-

ми формами,

шт. | Кількість ліній (в %) за рангами

у фази вегетаційного періоду

сходи - поява приймочок | поява приймочок -

воскова стиглість

генотиповий ефект, ранг | ступінь пластичності, ранг | генотиповий ефект, ранг | ступінь пластичності, ранг

1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3

Сорти | 6 | - | 100,0 | - | 33,3 | 66,7 | - | 66,7 | - | 33,3 | 83,4 | - | 16,6

Сортолінійні гібриди | 8 | - | 100,0 | - | 37,5 | 50,0 | 12,5 | 62,5 | - | 37,5 | 75,0 | - | 25,0

Прості гібриди | 14 | - | 100,0 | - | 7,1 | 78,6 | 14,3 | 42,8 | - | 57,2 | 64,3 | - | 35,7

Складні гібриди | 24 | - | 100,0 | - | 33,3 | 54,1 | 12,6 | 66,7 | - | 33,3 | 50,0 | - | 50,0

Синтетики | 38 | - | 100,0 | - | 36,8 | 52,7 | 10,5 | 36,8 | - | 63,2 | 50,0 | - | 50,0

Всього | 90 | - | 100,0 | - | 31,1 | 57,8 | 11,1 | 50,0 | - | 50,0 | 57,8 | - | 42,2

Аналіз залежності мінливості тривалості онтогенезу ліній від їх вихідних форм показав, що генотиповий ефект у фазу "сходи-поява приймочок" не залежить від їх вихідних форм – всі вони віднесені до другого рангу. За ступенем пластичності на цій фазі у ліній проявляється залежність від вихідних форм. Так, до першого рангу віднесені 33,3-36,8 % ліній, вихідними формами яких були сорти, сортолінійні і складні гібриди та синтетики. В той же час в цьому ранзі було лише 7,1% ліній, одержаних з простих гібридів. Другий ранг складали 57,8% ліній, в тому числі 50,0-54,1% ліній, вихідні форми яких сортолінійні, складні гібриди та синтетики, а 78,6% ліній в цьому ранзі – від простих гібридів та 66,7% - від сортів. В третьому ранзі 10,5-14,3% ліній, які створені з гібридів та синтетиків, але були відсутні лінії з сортів.

У фазу "поява приймочок - воскова стиглість" проявлялась інша залежність рангування ліній від вихідних форм. Так, за генотиповим ефектом у першому ранзі було 62,5-66,7% ліній із сортів, сортолінійних і складних гібридів, 42,8% - із простих гібридів та 36,8% - із синтетиків. В другий ранг не віднесена жодна лінія, незалежно від її вихідної форми, а в третій – відповідно решта ліній. При цьому найвищий відсоток (63,2) становили лінії, одержані з синтетиків.

Таким чином, мінливість тривалості вегетаційного періоду та його окремих фаз досліджених ліній залежить від погодних умов та родоводу.

З кожної групи вихідного матеріалу виділені лінії з стабільним проявом обох міжфазних періодів.

Виявлено 24 лінії різних груп стиглості з стабільним вегетаційним періодом і стабільною тривалістю міжфазних періодів. Серед них 3 лінії, створені з сортів (УХ 800, УХ 803, УХ 812), 3 - з сортолінійних гібридів (УХ 840, УХ 865, УХ 871), 1 - з простого гібрида (УХК 386), 8 - з складних гібридів (УХ 847, УХ 848, УХК 401, УХК 451, УХК 452, УХК 453, УХК 480, Б 303), 9 - з синтетичних популяцій (УХ 808, УХ 809, УХ 815, УХК 383, УХК 432, УХК 436, УХК 444, УХК 446, УХК 449).

В групах з різною тривалістю вегетаційного періоду виділені лінії як стабільні так і мінливі за цією ознакою. Умови добору сприяють виділенню та закріпленню у ліній властивостей стабільності вегетаційного періоду.

Продуктивність та її структура у самозапилених ліній кукурудзи в залежності від вихідних форм

Продуктивність рослини, як складна кількісна ознака, визначається кількістю зерен на качані та масою 1000 зерен. Вивчені лінії розподілені за рангом генотипового ефекту за наведеними ознаками (табл. 2).

За генотиповим ефектом по продуктивності більшість ліній - 80 (89,0 %) - належали до другого рангу (32-96 г зерна з рослини), тобто мали середній рівень за ознакою. Тільки 5 ліній (5,5 %) вирізнялись більш високою продуктивністю (100-120 г зерна з рослини), в порівнянні з середнім значенням та мали перший ранг генотипового ефекту. До них віднесені: УХ 800 (родовід - югославський сорт Tvrdunak); УХ 872 (сортолінійний гібрид з участю сорту Місцевий UB0106438); МАН 090 (простий гібрид з участю американської лінії МО 17); УХК 451 (складний гібрид з участю МО 17); УХ 808 (мексиканська популяція - РОР 46).

Таблиця 2

Розподіл ліній ( % ) за генотиповим ефектом і ступенем пластичності продуктивності та її елементів в залежності від вихідного матеріалу

(1999-2001 рр.)

Вихідна | Кількість

ліній за | Генотиповий ефект | Ступінь пластичності

форма | вихідною | ліній за рангами (%)

ліній | формою | 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3

Продуктивність

Сорти | 6 | 16,6 | 66,8 | 16,6 | 66,8 | - | 33,2

Сортолінійні гібриди | 8 | 12,5 | 75,0 | 12,5 | 50,0 | - | 50,0

Прості гібриди | 14 | 7,1 | 85,8 | 7,1 | 28,5 | 21,5 | 50,0

Складні гібриди | 24 | 4,2 | 95,8 | - | 45,6 | 12,5 | 41,9

Синтетики | 38 | 2,6 | 92,2 | 5,2 | 50,6 | 20,8 | 28,6

Всього | 90 | 5,5 | 89,0 | 5,5 | 48,0 | 15,5 | 36,5

Кількість зерен на качані

Сорти | 6 | - | 100,0 | - | 50,2 | 16,6 | 33,2

Сортолінійні гібриди | 8 | 12,5 | 87,5 | - | 50,0 | 37,5 | 12,5

Прості гібриди | 14 | 14,2 | 85,8 | - | 64,3 | 21,5 | 14,2

Складні гібриди | 24 | 4,2 | 95,8 | - | 54,1 | 20,8 | 25,1

Синтетики | 38 | 5,2 | 94,8 | - | 63,2 | 15,8 | 21,0

Всього | 90 | 6,7 | 93,3 | - | 58,9 | 20,0 | 21,1

Маса 1000 зерен

Сорти | 6 | 33,2 | 66,8 | - | 50,2 | 33,2 | 16,6

Сортолінійні гібриди | 8 | - | 75,0 | 25,0 | 37,5 | 50,0 | 12,5

Прості гібриди | 14 | - | 100,0 | - | 42,8 | 21,5 | 35,7

Складні гібриди | 24 | 4,2 | 91,6 | 4,2 | 33,3 | 33,3 | 33,4

Синтетики | 38 | - | 100,0 | - | 20,8 | 32,4 | 46,8

Всього | 90 | 3,3 | 92,3 | 4,4 | 31,1 | 32,2 | 36,7

За кількістю зерен на качані із 90 ліній - 84 (93,3 %) належали до другого рангу (188-491 зерен на качані). Серед них більшою кількістю зерен (531 - 632) відрізнялись лінії: УХ 872 (родовід – сортолінійний гібрид з участю Місцевого сорту UB0106438); МАН 048, МАН 090 (простий гібрид з участю МО 17); УХК 438, УХК 439 (синтетик з участю МО 17).

За масою 1000 зерен більшість ліній (83) - 92,3 % віднесена у другий ранг (156-287 г). Перший ранг з масою 1000 зерен 296-320 г. мали лінії - УХ 800, УХ 802 (сорт Tvrdunak), УХК 403 (складний гібрид з участю МО 17).

Слід враховувати, що продуктивність рослини та її елементів залежить від погодних умов і є результатом складних взаємодій генотипу з середовищем, що суттєво впливає на продуктивність кукурудзи і ускладнює ідентифікацію найбільш цінних генотипів. Тому важливо визначити рівень мінливості цих ознак. За мінливістю продуктивності рослини 43 лінії (48,0 %) належали до першого рангу з високою стабільністю в роки вивчення, 33 лінії (36,5 %) належали до третього рангу із значною мінливістю, останні 14 ліній (15,5 %) були середньомінливими.

За ступенем пластичності ознаки "кількість зерен на качані" з високим рівнем стабільності (перший ранг) віднесено 53 лінії (58,9 %), 18 ліній (20,0 %) ввійшли до другого рангу (середня мінливість) та 19 ліній (21,1 %) – до групи зі значною мінливістю.

За масою 1000 зерен 28 ліній (31,1 %) були стабільними, а 36,7% - мінливими. Таким чином доказано, що в Східному Лісостепу України, де проведені дослідження, саме маса 1000 зерен є більш мінливою ознакою, яка значно реагує на зміну погодних умов.

Розподіл ліній за генотиповим ефектом та ступенем пластичності за продуктивністю і її складовими показав, що серед них є такі, що мають як високий прояв ознак, так і їх стабільність.

При доборі ліній слід звертати увагу в першу чергу на кількість зерен на качані та стабільність прояву цієї ознаки, що дасть можливість знизити варіювання їх продуктивності за несприятливих умов.

Аналіз ступеня прояву і пластичності ознак продуктивності ліній в залежності від їх вихідних форм показав наступне. Найбільша кількість ліній з високим проявом та стабільною продуктивністю одержана з сортів – 16,6% і 66,8% відповідно. Найменше ліній з високим рівнем продуктивності мали вихідні форми – синтетики, хоча 50,6% таких ліній були стабільними за продуктивністю.

За високим проявом ознаки "кількість зерен на качані" найбільше було ліній, одержаних з простих гібридів (14,2%). Щодо стабільності цієї ознаки, то вона була найвищою у ліній, одержаних від простих гібридів та синтетиків (64,3 та 63,2% відповідно). Загалом за стабільністю цієї ознаки кількість ліній з різного вихідного матеріалу була в межах 50,2-54,1% (сорти, сортолінійні та складні гібриди).

Щодо ознаки "маса 1000 зерен" то за високим рівнем її прояву, а також стабільністю відрізнялись лінії, одержані з сортів.

Таким чином, рівень прояву ознак продуктивності та їх стабільність залежать від вихідних форм ліній, що слід враховувати при їх створенні. Досить висока вірогідність створити стабільні лінії з високим та середнім рівнем продуктивності можлива із сортів, простих гібридів та синтетиків.

В результаті вивчення виділені продуктивні лінії з стабільним проявом цієї ознаки: з першим рангом генотипового ефекту (118 г/зерна з рослини) - УХ 800; з другим рангом (32-96 г/зерна з рослини) – УХ 801, УХ 802, УХ 805, УХ 807, УХ 812, УХ 840, УХ 842, УХ 845, УХ 847, УХ 865, УХК 360, УХК 374, УХК 379, УХК 384, УХК 386, УХК 387, УХК 388, УХК 401, УХК 406, УХК 407, УХК 421, УХК 424, УХК 425, УХК 426, УХК 428, УХК 429, УХК 431, УХК 432, УХК 437, УХК 438, УХК 440, УХК 443, УХК 446, УХК 447, УХК 448, УХК 449, УХК 450, УХК 452, УХК 453, УХК 455, УХК 456, УХК 463, УХК 479, УХК 487, ДК 502/17. Рівень продуктивності стандарту, лінії УХ 52, складав 66 г/зерна з рослини.

Формування ознак структури продуктивності в зв'язку з родоводом

Ряд вчених (Літун, Зозуля, 1987; Драгавцев, 1994) розглядали формування складних кількісних ознак в системі модуля, розподіляючи їх на результативну та компонентні ознаки. За допомогою такого підходу з урахуванням зі знанням лімітуючих чинників середовища можна прослідкувати рівень кожного з компонентів, виявити взаємодії ознак та їх компенсаторні властивості. В представленому дослідженні за продуктивністю рослини у 105 ліній вивчено компонентні ознаки - кількість зерен на качані та маса 1000 зерен (рис. 1). При статистичній обробці даних окреслені межі достовірності, середній рівень та точками розміщені лінії в залежності від поєднання вказаних вище ознак.

межі НІР 0,05

середнє значення вибірки

Рис. 1. Розподіл ліній у фазовому просторі модуля ознак - маса 1000 зерен і кількість зерен на качані (середнє, 1999-2001 рр.)

Продуктивність у ліній формувалась за рахунок різного поєднання рівня складових ознак. У деяких ліній: УХ 840 - родовід: [ХЛГ 50 х Місцевий UB0106438 (Іспанія)] та УХК 438 - [синтетик 9 з участю лінії МО 17] ця ознака виражена поєднанням високого рівня кількості зерен на качані та маси 1000 зерен. Лінії УХК 403 – [(Р 346х D-BE 14) х МО 17], УХ 803 - [Місцевий (Індія)], УХ 802 - [Tvrdunak] - мали високу масу зерна (316-320 г), але кількість зерен була менша (213-309 шт.). У ліній: УХ 868 - [FC 1048х Місцевий (Іспанія)xFC 1048], УХ 872 - [FC 1048x Місцевий (Іспанія)xFC 1048], УХК 425, УХК 427, УХК 428 - [синтетик 1 з участю лінії В 84], УХК 439 – [синтетик 9 з участю лінії МО 17], МАН 048 - [Р 502 х МО 17], МАН 052 - [Р 502 х МО 17], МАН 090 - [МО 17 х Р 502], Б 321 - [(Р 165 х F 2) х Р 354] - продуктивність формувалась за рахунок більшої кількості зерен на качані та порівняно низької маси зерна. Лінія УХК 429 [синтетик 2 з участю В 73] мала незначну кількість зерен на качані і низьку масу зерна і тому не змогла сформувати середній рівень продуктивності, яка складала 66 г зерна з рослини.

В результаті виділені кращі лінії за господарсько-цінними ознаками УХ 840 і УХК 438 - як комплексні джерела високої кількості зерен на качані та крупнозерності; лінії УХК 403, УХ 803, УХ 802 є джерелами крупнозерності; лінії УХ 872, УХК 439, МАН 048, МАН 090 - як форми зі значною кількістю зерен на качані. Виділені лінії з високими показниками господарсько-цінних ознак одержані з синтетиків, складних гібридів з участю лінії МО 17 та місцевих сортів.

ІДЕНТИФІКАЦІЯ ТА КЛАСИФІКАЦІЯ САМОЗАПИЛЕНИХ ЛІНІЙ ТА ЇХ ВИХІДНИХ ФОРМ ЗА КОМПЛЕКСОМ КІЛЬКІСНИХ ОЗНАК

В наших дослідах лінії ідентифіковані методом кластерного аналізу, який дозволяє групувати їх за комплексом ознак. Класифікація проведена за рівнем спорідненості ліній між собою та їх вихідними формами. Були підібрані у 105 ліній і їх вихідних форм ознаки за принципом середньої та слабкої кореляції між ними для чіткої характеристики кожного кластеру: тривалість вегетаційного періоду, продуктивність рослини, маса 1000 зерен. За результатами кластерного аналізу досліджуваних ознак всі лінії і їх вихідні форми розподілені на 7 кластерів.

Подібність 38 ліній, похідних з МО 17, відслідковували на прикладі форм, похідних з лінії МО 17 за двома комплексами ознак: 1) вегетаційний період, продуктивність рослини, маса 1000 зерен, 2) висота рослини; % виляглих рослин; % пониклих качанів; % рослин, пошкоджених кукурудзяним метеликом; % рослин, уражених пухирчастою сажкою.

Як приклад наводимо дендрограму дистанційної відстані ліній, створених з простих гібридів з участю МО 17 за вегетаційним періодом, продуктивністю, масою 1000 зерен (рис 2).

На відстані D = 47 лінії і їх вихідна форма розподілені на три кластери. В окремий кластер віднесена вихідна лінія МО 17, що мала кількість діб фази “сходи - воскова стиглість” - 109, масу 1000 зерен – 307 г. Відокремились дві середньоранні низькопродуктивні лінії: УХК 392 і МАН 046. Решта ліній об’єднані в один кластер за вищенаведеними ознаками, що визначає їх високу спорідненість.

Рис. 2. Дендрограма дистанційної відстані ліній, створених з простих гібридів з участю МО 17 за вегетаційним періодом, продуктивністю, масою 1000 зерен (середнє, 1999-2001 рр.)

Виявлено, що кластерний аналіз при певному доборі ознак дозволяє розподілити лінії і їх вихідні форми за групами спорідненості і виявити класи різноманіття вихідного матеріалу.

КЛАСИФІКАЦІЯ САМОЗАПИЛЕНИХ ЛІНІЙ КУКУРУДЗИ ЗА КОМБІНАЦІЙНОЮ ЗДАТНІСТЮ

Вивчено 31 самозапилену лінію кукурудзи, одержану з різних вихідних форм за ефектами і групами загальної і специфічної комбінаційної здатності (ЗКЗ, СКЗ) за ознаками: продуктивність і її елементи – кількість зерен на качані та маса 1000 зерен, а також за висотою рослини. До ліній з високою та мінливою від високої до середньої групи ЗКЗ віднесено: за продуктивністю – 4 лінії, за кількістю зерен на качані – 6, за масою 1000 зерен – 5. В основному це були лінії, створені з складної генетичної плазми за участю лінії МО 17, що підтверджує ефективність залучення складних гібридів та синтетиків до інцухту.

Рівень гетерозису у експериментальних тест-гібридів

Розрізняють істинний і конкурсний гетерозис, де істинний – це перевищення (в %) батьківської форми, конкурсний – перевищення (в %) стандарту.

За конкурсним гетерозисом (в середньому за 2 роки) виділена гібридна комбінація: УХК 445 х (СМ 174 х ВС 5b), яка перевищувала стандарт – гібрид Харківський 311 МВ на 2-8 %.

Крім гетерозису за продуктивністю вивчали вегетативний конкурсний гетерозис. Гібридів, які б перевищували стандарт за висотою рослин на протязі двох років випробування, не виявлено.

Поєднувався високий гетерозис за продуктивністю і висотою рослини у гібрида - УХК 444 х (СМ 174 х Вс5b) в 2000 році. Цей гібрид відзначився стійкістю до хвороб, придатністю до механізованого збирання. Такий гібрид можна рекомендувати для подальшого дослідження і впровадження у виробництво.

З проаналізованої 31 гібридної комбінації за гетерозисом виділені гібриди, батьківськими формами яких були лінії, створені з участю МО 17. Таким чином, найбільш ефективним при селекції ліній було використання синтетичних популяцій, а також складних гібридів з участю лінії МО 17.

Добір вихідного матеріалу для модифікованих гібридів

В досліді в схрещуваннях, споріднених за МО 17, приймали участь 6 ліній. Дві лінії (УХК 383, УХК 384) походять з синтетичної популяції С 11 МО 17, лінії УХК 446, УХК 447 походять з синтетика С 26 МО17 та ще дві МАН 078, МАН 080 - з простого гібрида (Р 346 х МО 17). В результаті гібридизації, проведеної в системі діалельних схрещувань за методом Грифінга, модифікованим методикою Літуна і Проскурніна (1980), створено 30 гібридних комбінацій за якими було розраховано ефекти ЗКЗ і СКЗ. З них суттєво високу ЗКЗ (табл. 3) на протязі двох років вивчення по продуктивності мали дві лінії: МАН 078 (ефект ЗКЗ по роках: 3,64 (2001) -7,63 (2002)), МАН 080 (ефект ЗКЗ по роках: 24,76 (2001) -23,33 (2002)), що характеризує їх можливість добре комбінувати з усіма наведеними лініями.

Виділено 4 гібридні комбінації, які істотно перевищували загальний середній рівень продуктивності всієї вибірки на 9-38 %. Дві форми (УХК 446 х МАН 080, УХК 447 х МАН 080) перевищували стандарт - гібрид Харківський 311МВ на 5-12 %. Перевищення кращої материнської форми у них склало 46-50 %.

Для створення модифікованих гібридів в наших дослідах виділені 4 сестринські лінії: УХК 383 і УХК 384, а також МАН 078 і МАН 080. При схрещуванні їх за діалельною схемою одержані сестринські гібриди, які перевищували кращу материнську форму за продуктивністю рослини 14-45 % та за кількістю зерен на качані на 20-29 %.

Виділені лінії мають практичне значення для створення простих модифікованих гібридів.

Таблиця 3

Ефекти ЗКЗ і СКЗ у ліній кукурудзи за ознакою "продуктивність" (2001-2002 рр.)

№

п/п | Назва лінії | Ефект ЗКЗ | СКЗ

УХК 383 | УХК 384 | УХК 446 | УХК 447 | МАН 078 | МАН 080

2001 | 2002 | 2001 | 2002 | 2001 | 2002 | 2001 | 2002 | 2001 | 2002 | 2001 | 2002 | 2001 | 2002

1 | УХК 383 | -5,40* | -6,75* | -9,63* | -3,04 | -7,93 | 3,75 | -3,97 | -2,58 | 13,41* | 3,63 | 8,12 | -1,75

2 | УХК 384 | 3,35 | -1,88 | 2,00 | -0,67 | -1,84 | -7,29 | 13,45* | 0,71 | -0,51 | 5,75 | -1,47 | 3,88

3 | УХК 446 | -13,36* | -10,50* | 3,00 | 14,83* | 6,83 | 5,33 | -64,51 | - 44,00 | 34,70* | 23,38* | 39,57* | 24,17*

4 | УХК 447 | -12,99* | -11,83* | 4,33 | 8,17 | 5,50 | 5,33 | 6,83 | -5,67 | 26,82* | 19,71* | 28,20* | 26,17*

5 | МАН 078 | 3,64* | 7,63* | -1,00 | 2,83 | 0,17 | 3,17 | -8,33 | 2,50 | 12,17* | 0,50 | - 74,43* | - 52,46*

6 | МАН 080 | 24,76* | 23,33* | 8,17 | 2,83 | 8,67 | -14,00* | -3,67 | 3,33 | 2,00 | -0,33 | 4,00 | -1,17

НІР 0,05 | 3,50 | 3,55 | 9,21 | 9,32 | 9,21 | 9,32 | 9,21 | 9,32 | 9,21 | 9,32 | 9,21 | 9,32 | 9,21 | 9,32

Примітка. * - достовірно на 5 % рівні.

ПЕРСПЕКТИВНІ САМОЗАПИЛЕНІ ЛІНІЇ КУКУРУДЗИ ДЛЯ УМОВ СХІДНОГО ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ

В результаті проведених досліджень у напрямку виділення цінного вихідного матеріалу для гетерозисної селекції кукурудзи нами запропоновано ряд ліній, здатних підвищити ефективність селекційного процесу за: 1) продуктивністю - УХ 872 (UB0103346), МАН 090 (UB0102072), УХК 451 (UB0103250), УХ 808 (UB0102598); 2) масою 1000 зерен - УХ 843 (UB0103320), МАН 052 (UB0100257), УХК 414 (UB0100927); 3) загальною комбінаційною здатністю за продуктивністю - УХК 438 (UB0103239), УХК 439 (UB0103240), УХК 455 (UB0103253), МАН 078 (UB0102071), МАН 080 (UB0100725).

ВИСНОВКИ

1. Встановлено закономірності прояву кількісних ознак у самозапилених ліній кукурудзи зі складною генетичною основою. Визначена ефективність створення ліній з різного за генотипом та географічним походженням вихідного матеріалу. Розроблені підходи до ідентифікації і класифікації лінійного матеріалу за рівнем ознак та їх екологічною мінливістю з метою групування його в ознакових колекціях. Проведена ідентифікація ліній методом кластерного аналізу, який дозволяє групувати лінії за конкретними ознаками. Дана оцінка комбінаційної здатності і рівня гетерозису ліній за основними господарсько-цінними ознаками.

2. В результаті визначення вегетаційного періоду та міжфазних періодів 105 ліній, різних за вихідними формами і географічним походженням, виявлено, що ці ознаки залежать від умов зовнішнього середовища. Встановлено, що при класифікації та ідентифікації генофонду, крім загальної тривалості вегетаційного періоду, необхідно визначати екологічну мінливість його та складових частин.

3. Розподіл ліній за генотиповим ефектом та ступенем пластичності за продуктивністю і її складовими показав, що лінії УХ 800, УХК 437, УХК 438 мають високий прояв ознак і їх стабільність в порівнянні з вихідними формами. Це підкреслює ефективність добору та покращення генофонду нового покоління ліній. Найбільш стабільною є кількість зерен на качані, високою мінливістю та залежністю від зовнішніх умов характеризується маса 1000 зерен.

4. Застосування кластерного аналізу з використанням слабкокорелюючих ознак дозволяє ефективніше розподілити лінії і їх вихідні форми за групами спорідненості. Виявлено на рівні статистичної достовірності 7 класів різноманіття ліній за різним комплексом ознак.

5. Створена ознакова колекція за класами спорідненості за родоводом та рівнем прояву комплексу ознак. З різних кластерів виділені кращі лінії за продуктивністю (69-120 г/зерна з рослини) і масою 1000 зерен (207-310 г): УХ 800 (7), УХ 808 (7), УХ 842 (5), УХ 843 (7), УХ 872 (4), МАН 052 (4), УХК 451 (4), УХК 438 (4), УХК 414 (7).

6. Виділені шість ліній: УХК 438, УХК 439, УХК 443, УХК 444, УХК 449, УХК 455 з високою та середньою загальною комбінаційною здатністю за продуктивностю і елементами її структури.

7. Визначено ефективність використання синтетичних популяцій з участю МО 17 при створенні ліній, цінних за комбінаційною здатністю.

8. Виділені 6 гібридних комбінацій з лініями УХК 432, УХК 438, УХК 439, УХК 444, УХК 445, УХК 463, які мали продуктивність вищу або на рівні стандарту.

9. Більшість комплексно-цінних ліній походили з синтетичних популяцій за участю МО 17, В 73 та ГК 26, а також зі складного гібрида з участю МО 17, що підтверджує ефективне їх використання при створенні нових ліній.

10. В результаті схрещувань між лініями, спорідненими з МО 17, виділено 4 гібридні комбінації, які за продуктивністю перевищували стандарт або були на його рівні.

11. Для