ІНСТИТУТ ЗЕМЛЕРОБСТВА

УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК

ПОЛІЩУК ВАЛЕНТИН ВАСИЛЬОВИЧ

УДК 633.15: 631.527

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ОЦІНКА ІНБРЕДНИХ ЛІНІЙ КУКУРУДЗИ ДЛЯ СЕЛЕКЦІЇ ГІБРИДІВ, АДАПТОВАНИХ ДО УМОВ ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ

Спеціальність: 06.01.05 – селекція рослин

А в т о р е ф е р а т

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Київ – 2003

Дисертацією є рукопис

Роботу виконано на кафедрі генетики, селекції та насінництва Уманського державного аграрного університету Міністерства аграрної політики України протягом 2000–2002рр.

Науковий керівник: доктор сільськогосподарських наук, професор

Чучмій Іван Петрович,

Уманський державний аграрний університет,

завідувач кафедри генетики, селекції та насінництва.

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор

Яшовський Іван Вікторович,

Інститут землеробства УААН,

головний науковий співробітник відділу селекції

круп’яних культур.

кандидат сільськогосподарських наук, доцент

ПАРХОМЕНКО Анатолій Костянтинович,

Національний аграрний університет

Кабінету міністрів України,

доцент кафедри генетики, селекції та насінництва.

Провідна установа: Інститут зернового господарства УААН

Захист дисертації відбудеться “20“ січня 2004 р. о 10 годині на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д 27.361.01 в Інституті землеробства УААН

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

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту землеробства УААН.

Автореферат розісланий “18“ грудня 2003 року

Вчений секретар

Спеціалізованої вченої ради,

кандидат сільськогосподарських наук Л.О. Кравченко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Кукурудза в Лісостепу України є однією з найважливіших зернових і кормових культур. У підвищенні її врожайності і якості продукції велике значення має створення і впровадження у виробництво нових високоврожайних ранньостиглих гібридів, адаптованих до стресових чинників середовища, стійких проти хвороб і шкідників, придатних для вирощування за сучасними прогресивними технологіями.

Актуальність теми. Основною базою для створення нових гібридів кукурудзи, здатних щороку формувати високі врожаї в мінливих умовах Лісостепу України є вихідний матеріал у формі ранньостиглих інбредних ліній вітчизняної і зарубіжної селекції. Використання в селекції нового вихідного матеріалу потребує його вивчення в конкретних ґрунтово-кліматичних умовах за комбінаційною здатністю та найважливішими господарсько-цінними ознаками, з’ясування особливостей прояву цих ознак у гібридах, визначення рівнів адаптивності і стабільності інбредних ліній, розробки методів прискореного їх розмноження. Важливість вивчення теоретичних аспектів і вдосконалення практичних методів оцінювання вихідного матеріалу для селекції гібридів кукурудзи в умовах Лісостепу України обумовлює актуальність виконаної роботи.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота є складовою частиною досліджень лабораторії селекції та насінництва кукурудзи Уманського державного аграрного університету. Виконана згідно з Державною комплексною науково-технічною програмою “Зернові та олійні культури” за темою: “Селекція скоростиглих гібридів кукурудзи для умов Лісостепу України” (номер державної реєстрації 0197U013584).

Мета і задачі досліджень. Метою роботи є виявлення особливостей прояву господарсько-цінних ознак, їхніх взаємозв’язків у інбредних ліній кукурудзи для селекції нових міжлінійних ранньостиглих гібридів, адаптованих до умов Лісостепу України; визначити можливість прискореного розмноження кращих інбредних ліній біотехнологічними методами. Для досягнення цієї мети були поставлені наступні задачі:

-оцінитити вихідний матеріал за тривалістю вегетаційного періоду та

іншими селекційно цінними ознаками;

-визначити комбінаційну здатність нових інбредних ліній;

-виявити кореляційні зв’язки між окремими господарсько-біологічними

ознаками у ліній і гібридів;

-дослідити адаптивність і стабільність ліній за окремими цінними

ознаками;

-виділити кращі інбредні лінії – донори цінних ознак і намітити шляхи

їх селекційного використання;

-уточнити прописи живильних середовищ для прискореного

розмноження кращих ліній біотехнологічними методами in vitro.

Об’єкт дослідження – закономірності прояву комбінаційної здатності та інших господарсько-цінних ознак у інбредних ліній кукурудзи залежно від генотипу та умов їх вирощування, та особливості культивування експлантів кукурудзи в культурі in vitro.

Предмет дослідження – інбредні лінії вітчизняної і зарубіжної селекції та створені на їх основі гетерозисні гібриди.

Методи досліджень. Дослідження здійснювали польовими, лабораторно-польовими та лабораторними методами із застосуванням топкросних схрещувань. Достовірність одержаних результатів перевіряли методами варіаційної статистики.

Наукова новизна одержаних результатів полягає у виявленні особливостей прояву господарсько-цінних ознак і їх взаємозв’язків у 92 вітчизняних та зарубіжних інбредних ліній в умовах Лісостепу України;

- в оцінюванні загальної і специфічної комбінаційної здатності аналізованих ліній;

- у визначені ступеню відмінності трьох екологічних пунктів випробовування стосовно варіанси взаємодії генотип-середовище, диференціювальної здатності та коефіцієнту нелінійності середовища у кожному із трьох пунктів випробування;

- рівня адаптивності і стабільності інбредних ліній кукурудзи до несприятливих абіотичних факторів середовища;

- у виділенні ряду ліній-донорів селекційно-цінних ознак;

- в удосконаленні методики прискореного розмноження ліній in vitro і зокрема – в уточненні умов вирощування донорного матеріалу, прописів стерилізації експлантів, активізації розвитку макроструктур і технології укорінення рослинного матеріалу.

Практичне значення одержаних результатів полягає у розроблені рекомендацій селекційній практиці у вигляді нових інбредних ліній – джерел цінних ознак кукурудзи; шести нових гібридних комбінацій, а також у вигляді модифікованої методики розмноження інбредних ліній кукурудзи in vitro, які здатні забезпечити підвищення коефіцієнту розмноження, і як наслідок, збільшення ефективності селекційної роботи по створенню ранньостиглих гібридів кукурудзи, адаптованих до умов Лісостепу України.

Особистий внесок здобувача. Автор безпосередньо брав участь у плануванні і проведенні досліджень, проводив спостереження, обліки і аналіз експериментальних даних, формулював висновки та рекомендації, готував до публікації наукові праці, а також запроваджував результати досліджень у селекційну практику.

Апробація результатів досліджень. Дисертаційні матеріали щороку заслуховувались на засіданнях кафедри генетики, селекції та насінництва, науково-практичних конференціях Уманського державного аграрного університету 2001–2002рр., на Міжнародній науково-практичній конференції: “Аграрна освіта і наука на початку третього тисячоліття” м. Львів, 2001р. та на Міжнародній конференції молодих вчених “ Актуальні проблеми землеробства на початку нового тисячоліття та шляхи їх вирішення”, (м. Херсон, 2002р.).

Публікації. Матеріали за темою дисертації опубліковано в п’яти наукових працях, в тому числі чотири у фахових виданнях.

Структура та обсяг дисертаційної роботи. Дисертація виконана на 213 сторінках машинописного тексту українською мовою. Складається зі вступу, п’яти розділів, висновків, рекомендацій селекційній практиці, списку джерел літератури, який нараховує 282 найменування, з них 116 латиницею. Вона включає 29 таблиць, 9 рисунків і 20 додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

РОЗДІЛ 1. СТАН ДОСЛІДЖЕНЬ ПО СТВОРЕННЮ ВИХІДНОГО МАТЕРІАЛУ ДЛЯ СЕЛЕКЦІЇ РАННЬОСТИГЛИХ ГІБРИДІВ КУКУРУДЗИ (огляд літератури)

У розділі подається стислий огляд літератури вітчизняних та зарубіжних дослідників щодо поширення та господарсько–біологічного значення вихідного матеріалу кукурудзи для створення гібридів, адаптованих до різних умов вирощування. Розглянуто основні проблеми покращення та розмноження інбредних ліній традиційними та біотехнологічними методами. Обґрунтовано необхідність подальшого дослідження по селекції нових інбредних ліній кукурудзи в умовах Лісостепу України.

РОЗДІЛ 2. УМОВИ, МАТЕРІАЛ І МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ

Дослідження господарської цінності інбредних ліній кукурудзи здійснювали протягом 2000–2002 років на селекційній ділянці кафедри генетики, селекції та насінництва Уманського державного аграрного університету (УДАУ), а також з метою прискорення екологічного вивчення окремих ліній, особливості формування їхнього продуктивного потенціалу проводили у трьох пунктах випробування відповідно з договорами про наукове співробітництво – УДАУ, у ТОВ “Расава” та в інституті рослинництва ім. В.Я. Юр’єва УААН ( НДГ ”Елітне”).

Ґрунти дослідної ділянки Уманського державного аграрного університету належать до чорноземів опідзолених важкосуглинкових малогумусних. Вони мають невисокий вміст гумусу (3,31 % в орному, 0–30 см шарі). За вмістом рухомих форм фосфору і калію грунт належить до групи середньозабезпечених (80–130мг/кг грунту) і має нейтральну реакцію ґрунтового розчину (рН 6,5–6,7).

Характерними типами ґрунтів в ЗАТ “Расава” Миронівського району Київської області є чорноземи глибокі малогумусні крупнопилувато-легкосуглинкові.

Ґрунтовий покрив представлений міцним, слабовилугованим чорноземом на пилувато–суглинистому лесі з товщиною гумусового шару 75 см і вмісті гумусу 3,3 – 3,5 %. Гідролітична кислотність 0,76 – 0,99 мг/100 г ґрунту.

Завдяки значній мінливості факторів погодних умов у різних пунктах випробування і в різні роки нами були отримані експериментальні дані, що характеризують особливості реагування вивчених ліній вітчизняної та зарубіжної колекції кукурудзи на зміну умов вирощування.

В якості матеріалу досліджень використовували 92 елітні інбредні лінії кукурудзи (колекції лабораторії кукурудзи кафедри генетики, селекції та насінництва Уманського державного аграрного університету і НЦГРУ Інституту рослинництва ім. В.Я. Юр’єва УААН,) з різним ступенем прояву важливих ознак і різною тривалістю вегетаційного періоду, в тому числі 15 – для екологічного вивчення в трьох пунктах випробування (в Черкаській, Київській та Харківській областях). Лінії з каталогу НЦГРРУ добирались за комплексом господарсько-цінних ознак в умовах Харкова ( ранньостиглість, продуктивність, комбінаційна здатність та ін.).

Методика досліджень. Дослідження проводили за загальновживаними методиками, рекомендованими для вивчення кукурудзи. Посів проводили в строки, рекомендовані для даних грунтово-кліматичних умов. Ділянки двохрядкові, по 20 рослин у рядку з розрахунковою густотою посіву 80 тис. рослин на 1га та обліковою площею – 5м2. Повторність в дослідах триразова. Розміщення варіантів – рендомізовані блоки. Ручне прополювання проводили з одночасним формуванням густоти, після чого вносили гербіцид “Харнес” для боротьби з бур’янами.

Аналіз комбінаційної здатності інбредних ліній за ознакою “урожай сухого зерна” проводили за методом топкросу в модифікації П.П. Літуна та Н.В. Проскуріна (1992).

Морфологічні, біологічні та господарські ознаки ліній і гібридів кукурудзи, включених у дослід вивчали згідно рекомендацій, викладених у “Методиці державного сортовипробування сільськогосподарських культур” (2001) та “Методиці польових дослідів з кукурудзою” (1980).

Оцінювання стійкості ліній та гібридів кукурудзи проти шкідників і хвороб проводили в польових умовах за методикою Н.В. Вилкової, В.Г. Іващенка, А.Н. Фролова (1989).

Параметри адаптивної здатності і стабільності інбредних ліній аналізували у відповідності з методикою А.В. Кільчевського та А.В. Хотильової (1985).

Культивування експлантів кукурудзи in vitro здійснювали на середовищі Мурасіге і Скуга модифікованому для кукурудзи.

Статистичні обрахунки експериментальних даних здійснювали методами дисперсійного і кореляційного аналізів, викладених у Б.С. Доспєхова (1985) та В.Ф. Мойсейченка і В.О. Єщенка (1994) з використанням відповідних комп’ютерних програм.

РОЗДІЛ 3. ВИЗНАЧЕННЯ РІВНЯ ПРОЯВУ ГОСПОДАРСЬКО–ЦІННИХ ОЗНАК ТА ЇХ ВЗАЄМОЗВ’ЯЗКІВ У ІНБРЕДНИХ ЛІНІЙ КУКУРУДЗИ

Внаслідок вивчення прояву основних господарсько-цінних ознак і визначення коефіцієнтів кореляції між ними встановлено, що найбільш високий рівень кореляційних зв’язків існує лише між довжиною качана та кількістю зерен в ряду (r=0,74–0,81). Оскільки кількість зерен в ряду в більшій мірі впливає на урожайність, особливий інтерес являє собою добір ліній з качанами більшого розміру і більшого діаметру, а значить з більшою кількістю зерен у ряду. Отримані дані свідчать про достовірні і стабільні зв’язки середньої сили між кількістю днів від сходів до цвітіння качанів та до повної стиглості (r= 0,52–0,77). Це означає, що в селекції на ранньостиглість слід надавати перевагу лініям з раннім цвітінням качанів. Встановлено, що висота прикріплення господарсько-придатного качана достовірно середньо корелює з кількістю листків на основному стеблі (r= 0,65–0,61) та продуктивністю (r= 0,54–0,60). Це означає, що форми з нижчим закладанням качана мають меншу кількість листків на основному стеблі. Дані зв’язки виявилися стійкими по роках досліджень.

Наявність тісних взаємозв’язків між кількістю днів від сходів до цвітіння качанів та до повної стиглості підтверджено в усіх дослідах, що дає підстави враховувати ці ознаки в селекції на ранньостиглість. Також важливе значення для елементів продуктивності мають такі пари ознак: урожайність і вихід зерна (r= 0,49–0,55); урожайність та кількість зерен в ряду (r= 0,64–0,56); кількість зерен в ряду та довжина качана (r= 0,74–0,81).

Оскільки різні пункти випробування характеризуються неоднаковими грунтово-кліматичними умовами, оцінювання генотипів за рівнем адаптивності до таких різних умов середовища найбільш ефективне при одночасному його здійснюванні у вказаних пунктах. Випробування інбредних ліній кукурудзи у трьох пунктах з різними агроекологічними умовами дає змогу не тільки поглибити оцінювання вивчених генотипів, а й охарактеризувати зазначені пункти випробування. Враховуючи важливе значення істотності впливу умов середовища на ступінь ефективності оцінювання потенційного рівня розрізняльності між генотипами, в наших дослідженнях здійснена порівняльна оцінка трьох екологічних пунктів вирощування за показниками селективної їх здатності (ДЗС) (табл. 1).

Таблиця 1

Характеристика пунктів селективної здатності випробування

інбредних ліній кукурудзи в 2002р.

Пункт випробування | Варіанса взаємодії генотип

х середовище | Диференцювальна здатність середовища

(ДЗС) | Коефіцієнт нелінійності середовища

УДАУ | 0,49 | 0,72 | 2,09

ТОВ “Расава” | 0,22 | 0,38 | 1,10

НДГ “Елітне” | 0,90 | 1,63 | 4,73

З наведених вище даних видно, що у пунктах з більшою диференцювальною здатністю середовища (ДЗС) сильніше проявилося різноманіття популяції за певною ознакою, а значить на такому середовищі найкраще проводити оцінювання і добір. Найвища ДЗС виявлена в НДГ “Елітне” з варіансою 0,9, ДЗС – 1,63 і коефіцієнтом не лінійності 4,73. Помітно нижчими ці показники були в умовах УДАУ, ще більш низькі – в умовах ТОВ “Расава”.

Результати усереднених оцінок за показниками загальної адаптивної здатності, специфічної адаптивної здатності та стабільності 15 інбредних ліній кукурудзи, здійснених в усіх трьох екологічних пунктах випробування наведено в таблиці 2.

Таблиця 2

Коефіцієнти адаптивної здатності, стабільності та селекційної цінності інбредних ліній кукурудзи за ознакою “урожай сухого зерна” (середнє за трьома пунктами УДАУ, ЗАТ “Расава” та НДГ “Елітне”, в 2002р. )

Назва лінії | Ефект

ЗАЗ | 2 САЗі | Sgі | Коефіцієнти | СЦГ

ві | lgі

УХ 52 | -0,66 | 0,74 | 77,48 | 1,77 | 3,22 | 0,22

F2 | 0,03 | 0,52 | 41,90 | 1,03 | 1,52 | 1,64

W149 | -1,12 | 1,29 | 46,05 | 0,36 | 0,76 | 0,96

МАН060 | -0,31 | 0,93 | 56,20 | 1,19 | 2,19 | 0,98

Б260 | -0,10 | 0,52 | 36,98 | 0,82 | 1,09 | 1,75

Б234 | 0,55 | 0,29 | 36,73 | 1,15 | 1,57 | 2,13

ЮГ24 | 0,05 | 0,17 | 22,41 | 0,64 | 0,44 | 2,40

ХЛГ489 | 0,59 | -0,02 | 26,73 | 0,92 | 0,85 | 2,60

МА61А37 | -0,58 | 0,01 | 36,84 | 0,87 | 0,78 | 1,49

RА 72 | 0,68 | 4,49 | 68,65 | 1,57 | 5,88 | 0,74

ЛВ 18 | 0,76 | 0,13 | 22,89 | 0,78 | 0,68 | 2,90

Б 267 | 0,899 | 0,16 | 35,70 | 1,29 | 1,76 | 2,37

FС 1138 | 0,39 | 1,17 | 44,44 | 1,06 | 2,10 | 1,71

ЧР 51 | -0,53 | 0,22 | 37,10 | 0,81 | 0,81 | 1,51

А 619 | -0,65 | 0,78 | 45,32 | 0,73 | 1,11 | 1,19

Як видно з даних таблиці 2, найвищий ефект загальної адаптивної здатності виявився у ліній Б267, ЛВ 18, RА 72, ХЛГ 489 і Б234, так як вони мали найвищу врожайність по досліду в усіх пунктах випробування, а найнижчий – у ліній ЧР51, МА61А37, А619, УХ 52, W149 так як вони, відповідно мали найнижчу врожайність.

Для визначення варіанси специфічної адаптивної здатності за стабільністю зернової продуктивності (2 САЗі) інбредні лінії були умовно розділені на три групи:

І – з невисокою реакцією на зміну умов середовища (низький рівень 2 САЗі, ві<1);

ІІ – 2 САЗі близька до середньої і ві =1;

ІІІ – 2 САЗі висока, ві >1.

При цьому сім ліній з 15 характеризуються високим рівнем стабільності (W149, Б 260, ЮГ24, МА61А37, ЛВ18, ЧР51, А619), які мали коефіцієнт регресії ві 0,36–0,81. Лінії, які мали помірну 2 САЗі і ві близьке до 1 ми віднесли до другої групи: ХЛГ489, F2 і FС1138 (0,92–1,06). Типовими представниками третьої групи виявилися лінії, найбільш чутливі до умов вирощування з показником ві більше 1 (УХ52, МАН060, Б234, RА72, Б267). Ці лінії придатні для вирощування на високому агрофоні удобрення. Найкращий ефект селекційної цінності генотипу спостерігався у ліній ЛВ18, ХЛГ489, Б267, які також поєднували в собі високу і стабільну урожайність та високий ефект ЗАЗ.

За комплексом таких найважливіших господарсько-цінних ознак, як ранньостиглість, урожайність, висота закладання нижнього господарсько-придатного качана, холодостійкість, ураженість хворобами та пошкодження шкідниками, з числа вивчених, виділено шість перспективних інбредних ліній (табл.3). Характеризуючи таблицю 3, можна зробити висновок, що кращі лінії, які виділилися за комбінаційною здатністю також мають відповідні господарсько-цінні показники. Всі відібрані інбредні лінії кукурудзи забезпечили врожайність понад 3 т/га, що має дуже важливе значення для насінницьких господарств при вирощуванні батьківських форм, оптимальну висоту закладання нижнього господарсько-придатного качана, що особливо важливо для механізованого збирання.

Мають середню і високу холодостійкість, яка дозволяє вирощувати дані лінії в умовах Лісостепу України. Ураження пухирчастою сажкою та пошкодження кукурудзяним метеликом знаходиться в межах допустимих норм: від дуже низького до низького ураження пухирчастою сажкою та від низького до середнього пошкодження кукурудзяним метеликом.

Таблиця 3

Характеристика кращих за комбінаційною здатністю інбредних ліній кукурудзи за основними господарськими ознаками в 2000-2002рр.

Назва

лінії | Група стиглості | Врожайність,

т/га | Висота закладання нижнього господарсько-придатного качана, см | Холодостійкість, бал | Пошкодження кукурудзяним метеликом, % | Ураження пухирчастою сажкою, %

ЛВ18 | Р | 3,98 | 39,0 | 5,3 | 10,3 | 0

С5ГК26 | СР | 4,82 | 79,5 | 6,0 | 8,6 | 0

BV1359 | СР | 3,83 | 46,3 | 5,5 | 6,5 | 1,2

УХ515 | Р | 3,65 | 48,0 | 5,5 | 3,4 | 1,6

ЛК2578 | Р | 3,76 | 51,5 | 6,0 | 6,3 | 0

РООL30 | СР | 4,90 | 60,5 | 5,0 | 3,0 | 8,6

СМ169 | СР | 3,14 | 53,0 | 4,0 | 15,9 | 0

Примітка: Р – ранньостиглі; СР – середньоранні;

Отже, відібрані лінії не лише забезпечують високу комбінаційну здатність, а й завдяки сприятливому поєднанню інших господарсько-цінних ознак дають змогу сподіватись на рентабельне їх насінництво.

РОЗДІЛ 4. ВДОСКОНАЛЕННЯ МЕТОДІВ МІКРОКЛОНАЛЬНОГО РОЗМНОЖЕННЯ КУКУРУДЗИ

Метою вивчення можливості використання біотехнологічних прийомів для прискореного розмноження високоефективних інбредних ліній були введені в культуру in vitro три ранньостиглі – ЧК 73, БГ 1081 і УР 80 і дві середньоранні – Р 502 і ЧК 62 інбредні лінії кукурудзи. Культивування донорного матеріалу кукурудзи проводили в лабораторії біотехнології кафедри генетики, селекції та насінництва Уманського державного аграрного університету. Насіння вищезгаданих інбредних ліній відбирали по 50 шт., ставили на пророщування в чашки Петрі в чотирьох варіантах. В першому варіанті рослинний матеріал вирощували на фільтрувальному папері в темнових умовах, у другому – на фільтрувальному папері в світлових умовах, у третьому варіанті – на ґрунтовій суміші в темнових умовах, а в четвертому варіанті – на ґрунтовій суміші в світлових умовах. У першому і третьому варіантах насіння кукурудзи пророщували в термостаті при температурі 20-220С. У другому і четвертому – в кімнаті при температурі 18-200С і вологості повітря 75-80%. Ґрунтова суміш включала 2/3 частини ґрунту і 1/3 частини піску. Швидкий ріст і розвиток насіння виявився в першому варіанті. Насіння проросло за 5 днів. Це пояснюється тим, що у насінні кукурудзи під впливом води краще проходять процеси метаболізму і ферментезації ендосперму. Тому для подальших дослідів, рослинний матеріал пророщували на фільтрувальному папері при оптимальному забезпеченні оптимальною вологою, температурі 20-22°С і вологості повітря 85-87%. Подальша робота полягала в отриманні стерильного неінфікованого рослинного матеріалу в процесі введення в культуру та в період культивування.

Стерилізацію рослинного матеріалу проводили розчином хлораміну (5-15%) і розчином сулеми (0,01-0,1%). Найкраща стерилізація рослинного матеріалу спостерігалася в досліді, в якому стерилізуючим компонентом була сулема, 0,01% розчин якої дозволив отримати найвищий результат при експозиції стерилізації 50 хвилин, проте непоганим стерилізатором є також розчин хлораміну. При 15% концентрації і експозиції стерилізації 15 хв. кількість інфікованого матеріалу становила близько 6%.

Отже, у даному досліді нами було підібрано найефективніший стерилізатор, його концентрацію і експозицію.

В подальшому досліджували вплив регуляторів росту на розвиток меристем кукурудзи. Ауксини і цитокініни вводили в різних концентраціях на різні середовища. В основу живильного субстрату вводили макро- і мікроелементи за прописами середовищ Мурасіге і Скуга (MS) та Гамборга. Модифікували живильні субстрати регуляторами росту групи ауксинів і цитокінінів з метою вивчення концентрацій та співвідношення екзогенних регуляторів на розвиток апікальних меристем кукурудзи – індолілоцтовою кислотою (ІОК) та 6-бензиламінопуріном (6БАП). Результатами цих досліджень (табл. 4) показано, що найкращими

Таблиця 4

Розвиток макроструктур залежно від середовища

Склад середовища | Концентрації регуляторів росту | Розвиток мерисистем | Калюс | Стаціонарний стан експланту | Некроз експланту

шт. | % | шт. | % | шт. | % | шт. | %

MS + 6БАП 0,1мг/л | ІОК 0,1мг/л | 3,2 | 6,4–– | 46,8 | 97,6––

MS + 6 БАП 0,1мг/л | ІОК 0,5 мг/л | 24,0 | 48,0–– | 26,0 | 52,0––

MS + 6БАП 0,1мг/л | ІОК 1,0 мг/л | 48,2 | 96,4–– | 1,8 | 3,6––

MS + ІОК 1,0мг/л | 6БАП 0,1 мг/л | 45,8 | 91,6–– | 4,2 | 8,4––

MS + ІОК 1,0мг/л | 6БАП 1,0 мг/л | 20,0 | 40,0 | 0,2 | 0,4 | 29,4 | 58,8 | 0,4 | 0,8

MS + ІОК 1,0мг/л | 6БАП 1,5 мг/л | 6,8 | 13,6 | 0,2 | 0,4 | 41,2 | 82,4 | 1,8 | 3,6

субстратами для розвитку меристем у середньому по генотипах були варіанти середовища – MS+6БАП 0,1 мг/л + ІОК1,0 мг/л і MS+ІОК 1,0 мг/л +6БАП 0,1 мг/л. Середовище MS+6БАП 0,1 мг/л + ІОК 1,0 мг/л сприяло наростанню апікальної меристеми на рівні 96,4%, а середовище MS+ІОК 1,0 мг/л +6БАП 0,1 мг/л – 91,6%. Наведені прописи живильних середовищ забезпечують оптимальний гормональний вплив на розвиток меристем кукурудзи. Найбільш ефективним виявилося співвідношення ІОК в концентрації 1,0 мг/л та 6БАП в концентрації 0,1 мг/л, при якому спостерігали швидке наростання апікальної меристеми даної культури в досліді. Внаслідок клонування меристем відбирали рослинний матеріал для вкорінення. Для цього рослини висаджували на живильне середовище для ризогенезу, яке повинно містити підвищені концентрації ауксинів. Це основне правило індукування коренеутворення. Щоб підвищити активність ризогенезу, в живильне середовище для розмноження додавали вищі концентрації ауксинів та виключали цитокініни. Даний прийом забезпечує можливість прискорення формування зародкових коренів. Як видно з даних таблиці 5, найкращим для укорінення рослинного матеріалу кукурудзи було середовище MS+6БАП0,1+ІОК1,0 мг/л, так як, ще на середовищі для розмноження ми спостерігали поодинокий ризогенез. З даного середовища виключили 6БАП і модифікували його ІОК (1,5-2,5%). Найвищі результати були отримані при введенні 2,0 мг/л ІОК. Це дозволило нам прослідкувати наступну закономірність. За 16-18 днів (в середньому по повторностях) з 50 висаджених рослин на ризогенез 96% матеріалу утворювали корені. Концентрації 1,5 і 2,5 мг/л давали дещо меншу кількість укорінених рослин (від 4 до 36, що становить 8 і 72%) за довший термін часу (від 2 до 21 днів). Показано, що концентрація індолілоцтової кислоти до 2,0 мг/л є оптимальною для ризогенезу рослин кукурудзи (менший термін часу). В результаті ідентифікації плоїдності було підтверджено генетичну ідентичність клонованого рослинного матеріалу по відношенню до донорних зразків. 99% рослин мали каріотип 20 хромосом, проте в експерименті було отримано кілька анеуплоїдних варіантів, які мали нижчу життєздатність та темпи наростання. Тривале їх культивування на живильному субстраті призводило до некрозів тканин та відмирання.

Таблиця 5

Вплив ауксинів на вкорінення рослинного матеріалу кукурудзи in vitro

(в середньому по генотипах)

Склад середовища | Концентрації регуляторів росту, мг/л | Повторення | Кількість укорінених рослин | Час укорінення, днів

шт. | %

MS +6БАП 0,1 мг/л + ІОК 1,0 мг/л | 1,5 | I | 4 | 8 | 24

II | 5 | 10 | 23

III | 6 | 12 | 28

середнє | 5 | 10 | 25

2,0 | I | 44 | 88 | 18

II | 48 | 96 | 16

III | 47 | 94 | 17

середнє | 46,3 | 92,7 | 17

2,5 | I | 39 | 78 | 23

II | 42 | 84 | 22

III | 40 | 80 | 21

середнє | 40,3 | 80,7 | 22

Отже, в результаті проведених досліджень була відпрацьована методика клонального мікророзмноження рослинних матеріалів кукурудзи здатна забезпечити отримання необхідної кількості рослинних ліній біотехнологічними методами при використанні в селекційних програмах зі створення гетерозисних гібридів.

РОЗДІЛ 5. МЕТОДИ І РЕЗУЛЬТАТИ ВИКОРИСТАННЯ ВИХІДНОГО МАТЕРІАЛУ В СЕЛЕКЦІЇ СКОРОСТИГЛИХ ГІБРИДІВ КУКУРУДЗИ

Вивчення колекції ліній за комбінаційною здатністю та комплексом господарсько-цінних ознак дозволяє нам намітити шляхи використання їх у нових ранньостиглих високоврожайних гібридних комбінаціях. Лінії ЛВ18 та РООL30 в комбінації з тестерами ЧК62 та Р3978 мали в середньому показники ЗКЗ відповідно 2,619 і 1,930 (табл.6). Лінія С5ГК26 мала також високу врожайність, близьку до врожайності ЛВ18, однак, середній ефект ЗКЗ з тими самими тестерами становив лише 1,044. Натомість лінія ВV1359, яка поступалась кращим за врожайністю лініям на 1,01–1,07 т/га, при цьому середній ефект ЗКЗ з тестерами першої групи (ЧК62 та Р3978) мала 1,317, крім того ця ж лінія була на другому місці по ефекту ЗКЗ з другою групою тестерів (ЧК62, Р3978, Юпітер) з показником 1,195. В схрещуваннях з другою групою тестерів кращою була лінія ЛК2578 (1,451), однак, урожайність її була 3,76 т/га, а середній ефект ЗКЗ з тестерами першої групи становив 0,942. В досліді з третьою групою тестерів (ЧК62, Р3978 та Деа) вивчали лише дві лінії – С5ГК26 та ЛК2578, які показали середні ефекти ЗКЗ відповідно 0,429 і 0,620.

Стоствно конкретних гібридів більше значення мають ефекти специфічної комбінаційної здатності (СКЗ). За цим показником кращою була комбінація ЧК62 х РООL30 (1,18 – 2,56 у різних дослідах). Лінія С5ГК26 також мала показники СКЗ з ЧК62 0,39 – 1,62 в різних дослідах.

Таблиця 6

Ефекти загальної (ЗКЗ) і специфічної (СКЗ) комбінаційної здатності кращих ліній-компонентів найбільш врожайних гібридів кукурудзи

Батьків-ські лінії | Ефект СКЗ з материнськими лініями | Середній ефект з групами тестерів

Деа | Р3978 | ЧК 62 | Юпітер | Р3978 | ЧК 62 | Р3978 | ЧК 62 | ЧК 62

Р3978

Деа | ЧК 62

Р3978

Юпітер | ЧК 62

Р3978

ЛВ18–––––– | 0,88 | -0,88–– | 1,930

С5ГК26 | -1,51 | -0,11 | 1,62––– | -0,39 | 0,39 | 0,429– | 1,044

ВV1359––– | 0,23 | -0,25 | 0,02 | -0,10 | 0,10– | 1,195 | 1,317

УХ515––– | 0,23 | -0,04 | -0,17 | 0,10 | -0,10– | 1,063 | 1,197

ЛК2578 | -0,96 | 0,39 | 0,56 | 1,50 | -0,40 | -1,09 | 0,37 | -0,37 | 0,620 | 1,451 | 0,942

РООL30––– | -2,69 | 0,30 | 2,56 | -1,18 | 1,18– | 1,035 | 2,619

Лінія ЛК2578 мала найвищий показник СКЗ 1,50 при схрещуванні з гібридом Юпітер при плюсових її показниках з Р3978 у першому досліді 0,37, у третьому досліді 0,39 і негативними показниками СКЗ при схрещуванні з цією самою материнською формою в другому досліді – (-0,40). Так само неоднозначними були ефекти СКЗ при схрещуванні ліній ЛК2578 з материнською формою ЧК62 (0,56 до –1,09). Кращою материнською формою для ліній ЛК2578 слід визнати гібрид Юпітер. Для батьківської форми РООL30 кращою материнською формою є лінія ЧК62. Лінія ЛВ18 дала відносно непоганий результат з материнською формою Р3978. Однак, ця лінія потребує подальшого вивчення в інших сортодослідах.

З метою оцінювання створених нами гібридних комбінацій та виділення кращих з них і рекомендацій для їхнього впровадження у виробництво було вивчено 189 гібридів від схрещування 92 ліній з чотирма тестерами. Вказані гібриди вивчали за такими господарсько-цінними показниками: урожайність, вегетаційний період, вологість зерна при збиранні, висота рослини та висота закладання нижнього господарсько-придатного качана, ураження пухирчастою сажкою та пошкодження кукурудзяним метеликом. За стандарти брали два районованих гібриди: Петрівський 169 СВ (для ранньостиглих) та Ювілейний 70 МВ (для середньоранніх) гібридів. В даному досліді були виділені гібридні комбінації, одержані від схрещування з тестерами ЧК62, Р3978 та Юпітер, які істотно перевищували стандарти за врожайністю.

З них один ранньостиглий гібрид №814 (ЧК62 х рооl 30), який дав прибавку врожаю 3,44 т/га (при НІР05= 2,00 т/га), а також два середньоранніх: №767 (ЧК62 х УХ606) з прибавкою врожаю 2,66 т/га (при НІР05= 2,00 т/га) і №921 (Юпітер х ЛК2578) при урожайності 10,71 т/га, що перевищує кращий стандарт на 2,61 т/га при НІР05= 1,74 т/га.

Гібриди, одержані від схрещування вивчених ліній з тестером Деа не мали істотних переваг перед районованими стандартами і тому їх дані представлені в додатку дисертації.

Велике значення при збиранні врожаю, а тим більше для кращого зберігання і зменшення затрат для сушіння зерна має його вологість під час збирання. Вологість зерна всіх гібридів коливалась від 17,8 до 29,6 %. Зрозуміло, що краще мати гібриди, які мають низьку вологість зерна при збиранні. За цією ознакою виділився гібрид №814 (ЧК62 х РООL30), який мав вологість зерна при збиранні 17,8 %. Характерно, що цей же гібрид був кращий за врожайністю, що свідчить про його комплексні переваги. Це підтверджується і іншими показниками гібриду №814 (ЧК62 х РООL30), який мав вегетаційний період від сходів до цвітіння качанів 57 днів та повної стиглості 100 днів. Кількість листків на основному стеблі була також оптимальною для групи ранньостиглих гібридів.

Нові гібридні комбінації перевершили стандарти і за іншими господарсько-важливими показниками, за винятком стійкості проти кукурудзяного метелика.

ВИСНОВКИ

1. У дисертації узагальнено експериментальні дані та запропоновано нове вирішення задачі по вивченню особливостей прояву господарсько-цінних ознак, їхніх взаємозв’язків у інбредних ліній вітчизняної і зарубіжної селекції для створення на їхній основі нових міжлінійних ранньостиглих гібридів кукурудзи для умов Лісостепу України і розмноженні інбредних ліній біотехнологічними методами.

2. У вивчених інбредних ліній кукурудзи виявлені тісні кореляційні зв’язки між урожайністю і: довжиною качана (r = 0,66 –0,43), діаметром качана (r = 0,67 –0,50), кількістю зерен в ряду (r = 0,64 –0,56), вагою качана (r = 0,47 –0,74), масою 1000 зерен (r = 0,49 –0,43), прикріпленням нижнього господарсько-придатного качана (r = 0,60 –0,54), які необхідно враховувати при доборі інбредних ліній в умовах Лісостепу України.

3. Підтверджено достовірно середні кореляційні зв’язки між кількістю днів від сходів до цвітіння качанів та повною стиглістю (r = 0,52 –0,77), збиральною вологістю та масою 1000 зерен (r = 0,51 –0,33), збиральною вологістю та вагою качана (r = 0,33 –0,43), діаметром качана та вагою качана (r = 0,36 –0,64), діаметром качана і масою 1000 зерен (r = 0,56 –0,47), вагою качана та масою 1000 зерен (r = 0,39 –0,57), довжиною качана і кількістю зерен в ряду (r = 0,74 –0,81),

4. Виділено інбредні лінії з показником високої селекційної цінності генотипу (ЛВ18, ХЛГ489 та Б267), які поєднали в собі також і високий ефект загальної адаптивної здатності.

5. Виділено ранньостиглі (ЧК3, ЦГ10, УР32, SUN8,F2, В234, FС1138, ЛВ18), середньоранні (F115, УМ324, С27–МО17, УР55, АS77–4–1, С5ГК26, ХЛГ489,ЧР51, А619) і середньостиглі (ГК26) лінії, які мали високу врожайність в різних пунктах та в різні роки випробування і є важливими новими цінними генетичними джерелами для подальшої селекційної роботи і включені в селекційні програми Уманського державного аграрного університету.

6. За загальною комбінаційною здатністю виділились лінії ЛК2578, С5ГК26, ВV1359, РООL30, УХ515, ЛВ18 і СМ169, за специфічною комбінаційною здатністю кращими були лінії ЧК62, ЛВ18, РООL30.

7. Запропоновано інбредні лінії кукурудзи для добору пар при створенні скоростиглих гібридів кукурудзи (УХ606, УХ186, РООL30, ЛВ18, УХК40, ЛК2578).

8. Уточнено живильні середовища, підібрано більш єфективні умови культивування, стерилізатор, модифіковано живильне середовище для клонування рослин виду Zea mays, використання яких сприятиме прискореному розноженню ліній та гібридів кукурудзи.

9. Виділені нами перспективні гібридні комбінації (ЧК62 х УХ606, ЧК62 х УХ186, ЧК62 х РООL30, Р3978 х ЛВ18, Юпітер х УХК40, Юпітер х ЛК2578) рекомендовані для подальшого вивчення і впровадження кращих із них у виробництво.

Рекомендації селекційній практиці

1.Виділені нові генетичні джерела кукурудзи у вигляді інбредних ліній, що характеризуються високими показниками загальної комбінаційної здатності в різних поєднаннях, високої адаптивної здатності до несприятливих абіотичних і біотичних факторів рекомендуються для використання в селекційних програмах по створенню ранньостиглих гібридів кукурудзи, адаптованих до умов Лісостепу України.

2. Виділені нові гібридні комбінації ( ЧК62 х УХ186, ЧК62 х УХ186, ЧК62 х РООL30, Р3978 х ЛВ18, Юпітер х УХК40, Юпітер х ЛК2578 ) рекомендуються для подальшого випробування на завершальному етапі селекції, з метою впровадження кращих з них у сільськогосподарське виробництво.

ПЕРЕЛІК РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Поліщук В.В., Рябовол Л.О., Чучмій І.П. Калюсотвірна і регенераційна здатність сортів, гібридів і інбредних ліній кукурудзи // Зб. наук. пр. Уманської ДАА. – К.: Знання України, 2001.–Вип. 52.–С.36 –38.

2. Поліщук В.В. Використання культури in vitro для розноження материнських компонентів гетерозисних гібридів кукурудзи. // Вісник Львівського ДАУ: Агрономія. – Том 1. – №5.– 2001.– С. 402 – 405.

3. Поліщук В.В. Вплив регуляторів росту на ризогенез кукурудзи в культурі in vitro // Зб. наук. пр. Інституту землеробства південного регіону УААН. – Херсон, 2002. – №3. – С. 181 –183.

4. Проблеми селекції і насінництва скоростиглих гібридів кукурудзи для умов Лісостепу України / Чучмій І.П., Борейко В.С., Ковальчук І.В., Струмінський Ю.М., Поліщук В.В., Запорожець Ж.М. // Біологічні науки і проблеми рослинництва: Зб. наук. пр. Уманського ДАУ, 2003. – С. 317 – 321.

5. Чучмій І.П., Ковальчук І.В., Поліщук В.В. Результати вивчення самозапилених ліній кукурудзи і перспективи їх залучення до селекційних програм // Матеріали міжвузівської науково–практичної конференції “Десять років незалежності України: шляхами державотворення.” – К.: Нічлава, 2001. –С. 117 – 119.

АНОТАЦІЯ

Поліщук В.В. Експериментальна оцінка інбредних ліній кукурудзи для селекції гібридів, адаптованих до умов Лісостепу України. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.05.– селекція рослин. Інститут землеробства УААН, Київ, 2004.

Проведено оцінку нового вихідного матеріалу вітчизняної і зарубіжної селекції за основними господарсько–цінними ознаками. Створено на їх основі 189 гібридів. Кращі з них рекомендовано для подальшого вивчення в умовах Лісостепу України.

Встановлено прояви комбінаційної здатності, адаптивності і стабільності інбредних ліній, а також виділено кращі пункти для оцінювання і добору аналізованих ліній. Підтверджено достовірні позитивні кореляційні зв’язки між кількістю днів від сходів до цвітіння качанів та повною стиглістю ( r=0,52–0,77 ), збиральною вологістю та масою 1000 зерен ( r=0,51–0,33 ) та між структурними показниками качана: діаметром та масою 1000 зерен ( r=0,56–0,47 ), вагою качана та масою 1000 зерен ( r=0,39–0,57 ). Наявність тісних взаємозв’язків між цими показниками дає підстави рекомендувати їх в селекцію на ранньостиглість та урожайність.

Підібрано умови стерилізації, прописи стерилізаторів та живильних середовищ для мікроклонального розмноження експлантів кукурудзи в культурі in vitro.

Виділено кращі інбредні лінії для створення ранньостиглих гібридів кукурудзи в умовах Лісостепу України, а також проведено оцінку кращих гібридних комбінацій за комплексом господарсько–цінних ознак.

Ключові слова: кукурудза, інбредні лінії, адаптивна здатність, стабільність, комбінаційна здатність, селекційна цінність, культура in vitro, живильне середовище, ранньостиглі гібриди.

АННОТАЦИЯ

Полищук В.В. Експериментальная оценка инбредных линий кукурузы для селекции гибридов, адаптированых к условиям Лесостепи Украины.– Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.05.– селекция растений. Институт земледелия УААН.– Киев, 2004.

Впервые в условиях Лесостепи Украины изучены особенности проявления хозяйственно-ценных признаков у 92 инбредных линий кукурузы отечественной и зарубежной селекции. Создано и изучено на их основе 189 гибридов. Лучшие из них рекомендованы для дальнейшего изучения в условиях Лесостепи Украины.

Выполнено оценку комбинационной способности, адаптивности и стабильности инбредных линий, а также выделены лучшие пункты для оценки и отбора изучаемых линий. По комбинационной способности выделены линии ЛВ18, ВV1359, УХ515, РООL30 и СМ169, которые отличаются от других линий