ІНСТИТУТ ЗЕМЛЕРОБСТВА

УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК

СМОЛКА Олег Олексійович

УДК: 633.12:631.52

ЕФЕКТИВНІСТЬ ВИКОРИСТАННЯ ІНБРИДИНГУ В СЕЛЕКЦІЇ

ГРЕЧКИ НА ГЕТЕРОЗИС

Спеціальність: 06.01.05 - селекція рослин

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Київ – 2004

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у відділі селекції круп’яних культур Інституту землеробства УААН протягом 1998-2001 рр.

Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор

Тараненко Любов Калинівна,

Інститут землеробства УААН,

завідувач відділу селекції

круп’яних культур

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор

Солодюк Наталія Володимирівна,

Інститут землеробства УААН,

головний науковий співробітник

відділу селекції

кандидат сільськогосподарських наук

Білоножко Володимир Якович,

доцент кафедри рослинництва

Уманського аграрного університету

Провідна установа: Подільський аграрно-технічний університет Мін АП України,

м. Кам’янець-Подільський

Захист дисертації відбудеться “ 22” грудня 2004 року о “ 12 ” годині на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д 27.361.01 в Інституті землеробства УААН.

Відгуки на автореферат у двох примірниках, завірені печаткою, просимо надсилати на адресу: Україна, 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 “ 17” листопада 2004 року

Вчений секретар

Спеціалізованої вченої ради ,

кандидат сільськогосподарських наук Л.О. Кравченко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Збільшення виробництва зерна цінної круп’яної культури – гречки обумовлено посиленим попитом на внутрішньому і зовнішньому ринках. Вирішення цієї проблеми можливо шляхом підвищення й стабілізації врожайності за використання генетичного потенціалу культури методами селекції.

В самій природі розмноження гречки на основі перехресного запліднення закладена можливість використання ефекту гетерозису при створені високопродуктивних гібридів.

Наукові розробки з використання гетерозису у гречки при створенні міжсортових гібридів і синтетичних сортів дозволили частково підвищити врожайність. Але відсутність методів масового отримання гібридного насіння обмежило розвиток цього напрямку. Питання про практичне викорис-тання інбридингу в селекції гречки було вперше апробовано А.Ф. Шубіною у 1936 році та отримало подальший розвиток після тривалої перерви в робо-тах А.В. Жєлєзнова (1967), А.Ф. Бобра (1969), Н.В. Фесенка, В.В. Антонова (1981); А.Ф. Бобра, Л.К. Тараненко (1976), Л.К. Тараненко (1985), але не набуло практичного розповсюдження.

Вагомий успіх селекції на гетерозис у перехреснозапильних культур пов’язаний не з міжсортовою, а із сорто- та міжлінійною гібридизацією.

Актуальність теми. За аналогією з іншими перехреснозапильними культурами, найскладнішим завданням в селекції гречки на гетерозис є розроблення методів створення самозапилених ліній, їх ізольованого розмноження та формування на їх основі високогетерозисних гібридів. Тому вдосконалення методів отримання інбредних ліній та формування на їх основі високогетерозисних гібридів і реалізація їх у виробництві є особливо актуальним в селекції гречки.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження є складовою частиною тематичних планів Інституту землеробства УААН, виконані відповідно до науково-технічної програми “Зернові і олійні культури”, завдання 02.01.01. „Створити і передати на державне сортовипробування високопродуктивний гібрид гречки з урожайністю 2,5 – 3,0 т/га, вегетаційним періодом 82-85 днів, високими технологічними якостями” (№ держреєстрації 0196U 018404).

Мета і задачі дослідження полягає у виявлені ефективності використання інбридингу при отриманні нового вихідного матеріалу у вигляді інбредних ліній і на їх основі створенні високогетерозисних гібридів гречки.

Для досягнення цієї мети ставились задачі:

§

§

§

§

§

§

Об’єкт дослідження– інбредні лінії різної глибини інбридингу, сорто- та міжліійні гібриди гречки, отримані на їх основі.

Предмет дослідження - особливості прояву ознаки самосумісності залежно від генотипу, морфології квітки, глибини інбридингу, умов середовища та їх використання при створенні інбредних ліній.

Методи дослідження - польові та лабораторні методи створення та вивчення вихідного та гібридного матеріалу, методи математичної статистики.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в

поглибленні наукових знань про компоненту системи розмноження гречки – ознаку самонесумісності – в напрямку виявлення особливостей її прояву залежно від генотипу, морфології квітки, глибини інбридингу, умов середовища. Вдосконалені методики створення ліній гречки різної глибини інбридингу.

Створені інбредні лінії (508/98, 504/96, 607/98, 621/96, 613/97, 615/98), які поєднують високі показники комбінаційної здатності та кросбридингу.

Сформовані на їх основі високогетерозисні сорто- та міжлінійні гібриди гречки.

Практичне значення одержаних результатів полягає у виявленні особливостей прояву ознаки самонесумісності та вдосконаленні методики отримання інбредних ліній, використання яких підвищує практичну ефективність селекційної роботи. Створений вихідний матеріал у вигляді ліній з високою комбінаційною здатностю забезпечує в гібридів за їх участі підвищення врожайності на 5,7-266,7%.

12 нових інбредних ліній використовуються в генетично-селекційних дослідженнях Інституту землеробства УААН, Сумському АПВ, Подільському аграрно-технічному університеті.

Вдосконалена методика створення інбредних ліній гречки використовується в науково дослідних установах в селекції гречки.

Особистий внесок здобувача. Здобувачем узагальнені наукові дані вітчизняної та закордонної літератури за темою дисертації, закладені досліди, проведені польові та лабораторні спостереження, опрацьовані результати досліджень, сформульовані висновки та рекомендації для селекційної практики, опубліковані наукові праці.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень доповідались і були схвалені на міжнародній науково-практичній конференції “Землеробство ХХІ століття – проблеми та шляхи вирішення”, Київ 8-10 червня 1999 р., на науково-практичному семінарі молодих вчених та спеціалістів “Вчимося господарювати”, Київ 22-23 листопада 1999 р., на конференції, присвяченій 100 річчю заснування Інституту землеробства, Київ 2000 р..

Публікації. За матеріалами досліджень опубліковано 8 наукових праць, з яких 5 у фахових виданнях.

Структура та обсяг дисертаційної роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, 5 розділів, висновків, рекомендацій селекційній практиці. Роботу викладено на 145 сторінках машинописного тексту, містить 32 таблиці, 12 рисунків та 4 додатки. Кількість використаних джерел 212, з яких 63 латиницею.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

ОСНОВНІ ЕТАПИ РОЗВИТКУ В СЕЛЕКЦІЇ

ГРЕЧКИ НА ГЕТЕРОЗИС (огляд наукової літератури)

В розділі проаналізовано результати досліджень по розвитку напрямів і методів селекції гречки.

Із аналізу даних літератури з використання інбридингу в селекції на гетерозис виявляється, що реалізація програм селекції гречки на гетерозис стримується відсутністю добре відселектованих самосумісних ліній з високою комбінаційною здатністю та наукових знань про здатність самосумісних форм гречки до ізольованого розмноження, ступеню їх інбредної депресії та схильності їх до перехресного запліднення.

УМОВИ, МАТЕРІАЛ ТА МЕТОДИ

ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

Дослідження за темою дисертації проводились протягом 1998-2000 рр. у дослідному господарстві "Чабани”. Ґрунти дослідного господарства - дерново-середньопідзолисті та сірі опідзолені. Польові досліди проводились в селекційно-насінницькій сівозміні по типовому для гречки попереднику – озимій пшениці.

Погодні умови в роки проведення досліджень були не типовими для зони і відрізнялися за роками температурним режимом і вологістю.

У якості вихідного селекційного матеріалу використовувались селекційні номери, лінії та сорти, створені в Інституті землеробства УААН.

Визначення рівня кросбридингу, рівня гетерозису та інбредної депресії проводилось з експериментальним матеріалом, що отримано раніше в лабораторії селекції круп’яних культур Інституту землеробства УААН, а також створених на його основі гетерозисних гібридів.

Визначення складу генотипів популяції за ознаками самосумісності - самонесумісності проводилося за методикою В.С. Федорова, В.Т. Смірнова, С.П. Сосніхіної (1976), використаною для жита. Ступінь кроссумісності самозапилених потомств визначали за наявністю істиних гібридів в F1. Гібриди отримували в спеціальному розсаднику, де в якості материнських форм використовували довгостовпчаті (ss) рослини, а тестером був районований сорт.

Визначення інбредної депресії проводилось за формулою Райта (1974) (коефіцієнт для виміру зростання гомозиготності в популяціях в наслідок інбридингу).

Рівень загальної комбінаційної здатності, специфічної комбінаційної здатності здійснювали шляхом підрахунку гібридних рослин в поколінні за методикою Н.В. Турбіна, Л.В. Хотилевої, Л.А. Тарутінової (1974).

Структурний аналіз рослин проводили на 30 типових рослинах згідно з методичними вказівками для аналізу структури рослин гречки (Бочкарева Л.П.,1994).

Рівень гетерозису отриманих гібридів визначали за формулою:

E%= F1-Pmax 100

Pmax

де, F1 – величина ознаки у гібриду;

Pmax – найбільший показник ознаки у одного з батьків

Отримані гібриди F1 і їх батьківські форми при випробуванні аналізувалися за елементами структури продуктивності. Результати досліджень опрацьовувались методом варіаційної статистики (Рокицький П.Ф., 1974) та дисперсійним методом (Доспехов.Б.А.,1985) на персональному комп’ютері за використання спеціальних прикладних програм.

СКЛАД ПОПУЛЯЦІЇ ГРЕЧКИ ЗА СТУПЕНЕМ

САМОНЕСУМІСНОСТІ

На основі отриманих експериментальних даних в популяції гречки виявлено наявність трьох умовних груп за ознакою самонесумісності: самосумісні, частково самонесумісні, самонесумісні. Так, в середньому за роки випробувань відсоток самосумісних форм коливався від 5 до 20; частково сумісних, в середньому, від 35 до 75; самонесумісних - від 10 до 45 і залежить від генотипу, умов середовища та глибини інбридингу.

Внаслідок проведеного обліку ступеня фертильності при самозапилені рослин гречки на протязі трьох відмінних один від одного вегетаційних періодів бачимо, що кількість самосумісних та самонесумісних рослин незначна у порівнянні з частково сумісними рослинами, кількість яких при будь-яких умовах вирощування залишається досить високою – 35-75.0% (табл.1).

В 1999 році, який характеризувався несприятливими погодними умовами в період запилення – запліднення через досить високі температури в період цвітіння, частка самосумісних рослин склала 5.2%, а самостерильних – 23.9%. Відсоток частково сумісних рослин склав при цьому 70,9.

В умовах 1998 року, більш оптимальних для росту та розвитку рослин гречки, спостерігалась інша закономірність. Відсоток частково самосумісних рослин склав 65, самосумісних форм – 15, а самонесумісних - 20.

Таблиця 1

Ступінь самонесумісності популяцій гречки (1998-2000 рр.)

Рік |

Тип рослин | Частка самосумісних рослин за групами | самосумісні |

частково сумісні | самонесумісні

шт. | % + | шт. | % + | шт. | % +

1998 | 596/98 | 30 | 15.0 +8.8 | 15 | 65.0+ 8.8 | 20 | 20.0+8.8

Д | 20 | 10.0+ 8.8 | 8 | 40.0+15.5 | 10 | 10.0+8.8

К | 10 | 5.0 + 8.8 | 7 | 35.0+15.5 | 10 | 10.0+8.8

1999 | 596/99 | 80 | 5.2 +4.3 | 110 | 70.9+4.3 | 37 | 23.9+4.3

Д | 10 | 0.7 +4.3 | 60 | 38.7+9.9 | 24 | 15.5+12.2

К | 70 | 4.6 +4.3 | 50 | 32.3+9.9 | 13 | 8.4+12.2

2000 | 596/00 | 40 | 20.0+8.9 | 90 | 62.0+8.9 | 70 | 18.0+8.9

Д | 30 | 15.0+7.9 | 70 | 42.0+15.0 | 60 | 13.0+8.9

К | 10 | 5.0 +7.9 | 20 | 20.0+15.0 | 10 | 5.0 +7.9

Д- довгостовпчаті рослини

К- короткостовпчаті рослини

У 2000 році, який характеризувався сприятливими умовами для ростуі розвитку гречки кількість частково сумісних рослин зменшилась до 62.0%, а кількість самофертильних рослин збільшилась до 20.0%. При цьому частка самонесумісних рослин склала 18.0%.

На варіювання ознаки самонесумісності, крім умов зовнішнього середовища, суттєво впливають спадкові фактори – генотип рослин.

В залежності від генотипу кількість самосумісних рослин коливалась від 3,0% до 14,2% з більшою часткою рослин прояву ознаки біля 10,0%; самонесумісних – 2,5-14,5%, з більшою часткою варіювання в межах 10-13%, доля частково несумісних – 71,9-85,0% (табл.2).

Виявлені генотипи з високим рівнем самонесумісності - 516/98, 520/98, 527/98, у яких рівень самонесумісності 14,5%, 13,4%, 18,1%, як і високофертильні 514/98, 523/98, 535/98, де рівень ознаки, відповідно, складав 10,2%, 14,2%, 11,4%.

Таблиця 2

Частка рослин різного ступеня самосумісності при самозапиленні в залежно від генотипу (1998-2000 рр.)

Селекційний номер | Кількість інцухтованих рослин, шт. | Частка самосумісних рослин за групами, %

самосумісні | частково сумісні |

самонесумісні

512/98 | 39 | 9.9 | 80.9 | 9.2

514/98 | 50 | 10.2 | 87.0 | 2.8

516/98 | 25 | 4.0 | 81.5 | 14.5

518/98 | 23 | 4.3 | 88.1 | 7.6

520/98 | 34 | 3.3 | 83.3 | 13.4

522/98 | 51 | 14.1 | 71.9 | 14.0

523/98 | 29 | 14.2 | 83.3 | 2.5

525/98 | 29 | 10.2 | 81.7 | 8.1

527/98 | 33 | 3.0 | 78.9 | 18.1

529/98 | 23 | 4.9 | 85.0 | 10.1

531/98 | 31 | 9.2 | 82.1 | 8.7 | 533/98 | 32 | 10.3 | 83.7 | 6.0

535/98 | 27 | 11.4 | 80.9 | 8.2

537/98 | 33 | 3.5 | 90.0 | 6.5

Показник ознаки самонесумісності істотно змінювався в залежності від глибини інбридингу. Експериментальні ліній гречки за ознакою сумісності за інцухтування в 1998-2000 роках проявили наступні особливості в результаті гомозиготації, в т.ч. за алелем несумісность, виявилось, що з поглибленням інбридингу від I1 до І3 частка самосумісних генотипів гречки знизилась від 38,8 до 7,3 %, а частка самостерильних форм збільшилась від 6,1 до 25,0 %. При глибшому інцухті частка самонесумісних рослин складала, відповідно, 10.0% та 8.95%. (табл.3).

Таблиця3

Ступінь самосумісності ліній гречки залежно

від глибини інбридингу

Ступінь інбридингу |

Тип

рослин | Кількість та частка рослин за ознакою сумісності

самосумісні | частково сумісні | самонесумісні

шт | % + | шт | % + | шт | % + |

І1 | 600/98 | 22 | 38.8+10.7 | 40 | 43.3+10.7 | 10 | 17.9+8.7

Д | 16 | 22.2+9.2 | 17 | 21.1+9.2 | 5 | 8.95+1.2

К | 6 | 15.6+9.2 | 23 | 15.6+9.2 | 5 | 8.95+1.2

І2 | 601/98 | 19 | 26.8+10.7 | 33 | 48.8+7.7 | 23 | 24.4+7.7

Д | 17 | 30.3+10.7 | 19 | 20.7+1.4 | 14 | 18.3+1.4

К | 2 | 3.6 +1.2 | 14 | 28.1+1.4 | 9 | 6.1 +1.4

І3 | 594/98 | 34 | 26.8+7.7 | 27 | 48.2+10.7 | 20 | 25.0+10.7

Д | 20 | 19.5+1.4 | 9 | 16.1+3.5 | 15 | 15.5+9.2

К | 14 | 7.3 +1.4 | 18 | 32.1+3.5 | 5 | 10.0+3.5

Палілов П.І. вважає, і наші дослідження підтверджують, що підвищена самофертильність спостерігається у генотипів за фактором сумісності (sst), які виникли в результаті спонтанної мутації S-алеля в st – алель. В результаті інбридингу відбувається перехід частини гетерозигот sst, в гомозиготний стан, яке супроводжується вищепленням гомозигот за генами самофертильності та самостерильності, і, природно, зменшення в перших поколіннях інбридингу частки самосумісних форм та збільшення частки самостерильних форм. В пізніх поколіннях інбридингу гомозиготи за алелем st стабілізуються.

Рівень самонесумісності, за нашими даними, не залежав від морфології квітки. З 14 виділених ліній у 7 ліній більша частка самосумісних форм спостерігалася у довгостовпчатих рослин. У 6 ліній перевагу за ознакою, що вивчалась мали короткостовпчаті форми.

ОСОБЛИВОСТІ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ

ІНБРЕДНИХ ЛІНІЙ

Інбредна депресія ліній гречки різної глибини інбридингу. Згідно з отриманими результатами досліджень виявлено, що інбредна депресія за морфологічними ознаками - висотою рослин, кількістю гілок, міжвузлів, суцвіть - проявилась зміною коефіцієнтів інбредної депресії: висоти рослин від 0,97 до 0,62; кількость гілок від 0,98 до 0,74; кількость вузлів - від 0,98 до 0,72.

Показано, що за один цикл інбридингу за елементами структури продуктивності - кількістю зерна, маси зерна, маси соломи та маси 1000 зерен, загальною біомаси - депресія суттєвіша і коефіцієнт інбредної депресії змінився, відповідно, за кількостю зерен від 0,95 до 0,44, за масою зерен з рослини від 0,92 до 0,33. В меншій мірі депресії підлягали загальна маса і маса соломи, де коефіцієнт інбредної депресії змінювався від 0,93 до 0,50 і від 0,92 до 0,52. За одним із технологічних показників (масою 1000 зерен) спостерігалась, в основному, несуттєва депресія, де коефіцієнт варіював від 0,97 до 0,88.

Згідно експериментальних даних у ліній, що отримані від неглибокого інбридингу І1-І3 відбувається досить різке зниження показників за морфологічними ознаками. Така ж тенденція властива лініям І2-І3. А у потомств більш глибокого інбридингу, при подальшому інбридингуванні не відбулося зниження, а навіть несуттєве підвищення по показниках.

Рівень кросбридингу експериментальних ліній гречки. В досліді з вивчення рівня кросбридингу материнських самозапилених ліній, в залежності від ступеня їх самосумісності, встановлена неоднакова схильність досліджуваних ліній різної глибини інбридингу до кроссумісності.

При підборі батьківських компонентів схрещування створюваних гетерозисних гібридів особливий інтерес представляє вивчення ступеня кросбридингу при схрещуванні самосумісних форм разної стовпчатості та самосумісних форм із звичайними сортозразками, тобто при створенні високогетерозисних сорто- та міжлінійних гібридів.

В результаті проведених досліджень встановлена різна схильність експериментальних ліній різної глибини інбридингу до кроссумісності; вона коливається в межах 20,4-75,0% (табл.4). Найвищий рівень кросбридингу забезпечили лінії 596/98, 593/98 та 595/98 у яких він складав 75,0%, 54,0% та 66,0%., відповідно, тоді як здатність до самозапліднення складала 25,0%, 46,0% та 34,0%.

Слід також відмітити низькокросбредні лінії, які проявили високу схильність до самосумісності – лінії 597/98 та 599/98, з популяції яких 79.6% та 59.5% генотипів забезпечили самозапліднення, тоді як рівень кросбридингу у них склав лише 20,4% та 40,5%.

Ці лінії не можуть входити в програму використання їх в селекції на гетерозис

Прояв ознаки кросбридингу визначається в основному генотипом і не пов’язаний з рівнем їх Комбінаційної здатності, тому можна констатувати, що Комбінаційна здатність обумовлюється не пов’язаними з ознакою самонесумісності-самосумісності алелями. Тим часом слід відмітити, що серед вивчених компонентів виявлено форми, які поєднують ознаки кроссумісності та високої комбінаційної здатності.

Таблиця 4

Ступінь кросбридингу самозапилених ліній гречки(1998-2000 рр.)

Інбредна лінія | Отримано рослин F1 |

2 |

Р

кількість, шт. | частка, %

Д |

К | самосумісних | кроссумісних

597/98 | 39 | 10 | 79.6 | 20.4 | 17.2 | <0.01

599/98 | 25 | 17 | 59.5 | 40.5 | 1.52 | >0.04

594/98 | 24 | 21 | 53.3 | 46.7 | 0.18 | >0.60

596/98 | 12 | 36 | 25.0 | 75.0 | 12.0 | <0.01

593/98 | 23 | 27 | 46.0 | 54.0 | 0.32 | >0.06

595/98 | 16 | 31 | 34.0 | 66.0 | 4.9 | <0.01

ЕФЕКТ ГЕТЕРОЗИСУ ГІБРИДІВ ГРЕЧКИ

Ефект гетерозису у сортолінійних гібридів F1. За результатами дисперсійного аналізу випробування урожайності гібридів та їх кращої батьківської форми сорту Українка з 27 гібридів лише у 10 гібридів встановлений достовірно високий рівень гетерозису (табл.5, рис.1).

Таблиця 5

Рівень гетерозису у сортолінійних гібридів F1 гречки (1998-2000 рр.)

Селекційний номер | Урожайність | до стандарту | Гетерозис, %

кг/м2

Українка (стандарт) | 0,141 | 0,00 | 0,0

1841/98 | 0,226 | 0,085 | 60,3

1842/98 | 0,151 | 0,010 | 7,1

1847/98 | 0,158 | 0,017 | 12,1

1848/98 | 0,265 | 0,124 | 87,9

1849/98 | 0,155 | 0,014 | 9,9

1852/98 | 0,149 | 0,008 | 5,7

1858/98 | 0,153 | 0,012 | 8,5

1860/98 | 0,159 | 0,018 | 12,8

1861/98 | 0,150 | 0,009 | 6,4

1863/98 | 0,190 | 0,049 | 34,8

НІР05 | 0,008

Р% | 2,15

Згідно аналізу даних таблиці 5 за роки випробувань сортолінійні гібриди 1841/98, 1848/98 та 1863/98 виявили істотне перевищення за врожайністю над кращою батьківською формою сортом Українка і відповідно рівень гетерозису цих гібридів склав 60,3% , 87,9% та 34,8% . Особливо слід відмітити гібрид 1848/98, який майже в 2 рази перевищив батьківську форму за врожайністю та показав найвищий рівень гетерозису серед усіх вивчених сортолінійних гібридів. У 62,9% гібридів за врожайністю проявився від`ємний гетерозис, що свідчить про епістатичну дію неалельних генів, у 37,1% - достовірно високий гетерозис.

Рівень гетерозису міжлінійних гібридів F1. За результатами дисперсійного аналізу випробування урожайності міжлінійних гібридів та їх кращої батьківської форми з 14 гібридів у 10 встановлений суттєвий рівень гетерозису.

Міжлінійні гібриди 2261/99, 2263/99, 2264/99, 2271/99 та 2274/99 (табл.6) виявили суттєве та статистично достовірне перевищення за врожайністю над кращою батьківською формою. Так у гібрида 2261/99 вона майже в 3 рази вища за батьківську форму, а рівень гетерозису склав 266,4%, що є найкращим середнім показником досліду. Виходячи з вище зазначеного у 26,7% гібридів за врожайністю проявився від`ємний гетерозис, в 64,3% - позитивний гетерозис, а в 7,1% рівень врожайності дорівнював найкращій батьківській лінії (табл.6, рис.2). Відповідно ті гібриди, які по роках мали значне перевищення за врожайністю над кращою батьківською формою, виявили і в середньому за роки випробувань статистично достовірну перевагу. У 4 комбінацій відзначаємо від`ємний гетерозис за даною ознакою, але якщо проаналізувати ці комбінації за всіма ознаками, та за деякими з них (висота рослин, кількість вузлів) відбувся позитивний гетерозис.

Таблиця 6

Прояв рівня гетерозису міжлінійних гібридів F1 (1998-2000 рр.)

Гібрид |

Урожайність | до кращої батьківської форми | Гетерозис, %

Найкраща батьківська лінія

кг/м2

2261/99

504/96 | 0,330 | 0,240 |

266,7

0,090

2262/99

512/98 | 0,150 | 0,040 | 36,4

0,110

2263/99

622/97 | 0,290 | 0,150 | 107,1

0,140

2264/99

508/98 | 0,250 | 0,130 | 108,3

0,120

2267/99

631/97 | 0,110 | 0,030 | 37,5

0,080

2270/99

607/98 | 0,140 | 0,070 | 100,0

0,070

2271/99

621/96 | 0,290 | 0,20 | 222,2

0,090

2273/99

613/97 | 0,160 | 0,080 | 100,0

0,080

2274/99

615/98 | 0,170 | 0,120 | 240,0

0,050

НІР05 | 0,009

Р% | 2,44

Економічна ефективність використання інбридингу в селекції на гетерозис. Отже зростання врожайності порівняно з стандартом є суттєвим та становить в середньому 3,5 ц/га при цьому знижується собівартість з 1201,8 до 986,15 грн/т, збільшується чистий прибуток з 1037 до 1684,5 грн., рівень рентабельності зростає в 1,6 рази. Аналіз проведених розрахунків свідчить про економічну доцільність вирощування гібридної гречки. При цьому на 1 грн. витрат отримуємо 1,62 грн. прибутку.

ВИСНОВКИ

1. В дисертаційній роботі наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, яке полягає у виявленні ефективності використання інбридингу в селекції гречки на гетерозис шляхом створення інбредних ліній з різним рівнем депресії, яка дозволяє їх ізольоване розмноження. Експериментальні лінії забезпечують високий рівень кросбридингу та комбінаційної здатності при створенні сорто- та міжлінійних гібридів. Крім того, інбридинг використовується як формотворчий процес розширення поліморфізму генофонду гречки.

2. Використання інбридингу, як методу гомозиготації, дозволило розширити поліморфізм генофонду гречки – в результаті виявлені генотипи з рецесивними генами- детермінанти, еректоїди, карлики (514/98, 522/98, 529/98) та з новими комбінаціями неалельних генів (518/98, 523/98, 529/98, 535/98).

3. Встановлено, що популяції гречки гетерогенні за ступенем прояву ознаки самонесумісності - частка самонесумісних форм за роки досліджень в середньому складала 10-45%; частково самонесумісних - 35-75 %, самосумісних 5-20 % і залежала від генотипу, умов середовища та глибини інбридингу.

4. Виявлено, що рівень самонесумісності у гречки обумовлений генотипом і її доля коливалась в середньому у самосумісних форм від 3,0 до 14,2%; частково сумісних виявлено 71,9-90,0%; самонесумісних 2,5-18,1% і не залежала від будови квітки. З 14 виділених ліній у 7 ліній більша частка самосумісних форм спостерігалася у довгостовпчатих рослин. У 6 ліній перевагу за ознакою, що вивчалась мали короткостовпчаті форми.

5. Прояв ознаки самонесумісності залежав від умов середовища. В 1999 році, який характеризувався несприятливими погодними умовами в період запилення – запліднення, через досить високі температури в період цвітіння, частка самосумісних рослин склала 5,2%, а самонесумісних – 23.9%. Відсоток частково сумісних рослин склав при цьому 70,9.

В умовах 1998 року, більш оптимальних для росту та розвитку рослин гречки, спостерігалась наступна закономірність; відсоток частково самосумісних рослин склав 75.0, а частка самосумісних форм – 15,0.

У 2000 році кількість частково сумісних рослин знизилась до 35%, а кількість самонесумісних рослин збільшилась до 45%. При цьому частка самосумісних рослин склала 20%.

6. Визначено, що з поглибленням інбридингу від I1 до І3 частка самосумісних генотипів гречки знизилась від 37,8 до 7,3 %, а частка самостерильних форм збільшилась від 6,1 до 25,5 %. При більш глибокому інцухті частка самонесумісних рослин складала, відповідно, 6.1%, 10.0% та 8.95%.

7. Виявлено, що інбредна депресія за морфологічними ознаками - висотою рослин, кількостю гілок, міжвузлів, суцвіть - проявилась зміною коефіцієнтів інбредної депресії: висоти рослин від 0,97 до 0,62; кількость гілок - від 0,98 до 0,74 ; кількость вузлів - від 0,98 до 0,72.

8. Показано, що за 1 цикл інбридингу за елементами структури продуктивності - кількістю зерна, маси зерна, маси соломи та маси 1000 зерен, загальною біомаси - депресія суттєвіша і коефіцієнт інбредної депресії змінився, відповідно, за кількостю зерен від 0,95 до 0,44, за масою зерен з рослини від 0,92 до 0,33. В меншій мірі депресії підлягали загальна маса і маса соломи, де коефіцієнт інбредної депресії змінювався від 0,93 до 0,50 і від 0,92 до 0,52. За одним із технологічних показників (масою 1000 зерен) спостерігалась, в основному, несуттєва депресія, де коефіцієнт варіював від 0,97 до 0,88.

9. Експериментальні самосумісні інбредні лінії характеризувались різним рівнем кросбридингу (20,4-76,9%). Ступінь кросбридингу у самосумісних ліній при сортолінійній гібридизації складає 67,5 %, при міжлінійній –54,6 %. У потомств, отриманих від більш глибокого інцухту рівень кросбридингу складав 27,2-80,6%.

10. Встановлено, що рівень кросбридингу у інбредних ліній не пов’язаний з їх комбінаційною здатністю. Виявлені лінії з високим ступенем кросбридингу і комбінаційної здатності (лінія 596/98 та 594/94 ).

11. З участю ліній з високою Комбінаційною Здатністю в сортолінійних гібридах рівень гетерозису становив 5,7 - 87,9%, в міжлінійних гібридах - 36,4-266,7 %. Гібриди створені з участю цих ліній забезпечили перевищення за рівнем урожайності на 0,7-3,5ц/га над кращою батьківською формою – сортом Українка.

12. Підвищення врожайності порівняно зі стандартом є суттєвим і становить в середньому 3,5 ц/га, при цьому знижується собівартість продукції з 1201,8 до 986,15 грн/т, збільшується чистий прибуток з 1037 до 1684,5 грн., рівень рентабельності зростає в 1.6 раза, з чого і виявляється економічна доцільність створення і впровадження гетерозисних гібридів гречки. На 1 грн. витрат отримуємо 1,62 грн. прибутку.

ПРОПОЗИЦІЇ ДЛЯ СЕЛЕКЦІЙНОЇ ПРАКТИКИ

В результаті проведеної роботи отримані лінії, як новий вихідний матеріал гречки, які розширили поліморфізм виду у вигляді карликових, еректоїдних форм. Інбредні лінії з високою комбінаційною здатністю та ступенем кросбридингу (508/98, 504/96, 607/98, 621/96, 613/97, 615/98) використовуються в Інституті землеробства УААН, Подільському аграрно-технічному університеті, Сумському АПВ в методичних та селекційних програмах. Вдосконалена методика створення інбредних ліній гречки запропонована для використання в науково дослідних установах в селекції гречки на гетерозис, а також методика створення простих та складних гібридів гречки.

ПУБЛІКАЦІЇ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

АНОТАЦІЯ

Смолка О.О. Ефективність використання інбридингу в селекції гречки на гетерозис. – Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.05. “селекція рослин”. Інститут землеробства УААН, смт. Чабани, 2004 р.

Дисертація присвячена виявленю ефективності використання інбридингу в селекції на гетерозис на основі виявлених особливостей прояву ознаки самонесумісності при створенні інбредних ліній, здатності їх до ізольованого розмноження, рівня комбінаційної здатності, інбредної депресії та кросбридингу.

Поглиблені наукові уявлення про компоненту системи розмноження гречки – самонесумісність на основі особливостей прояву ознаки самонесумісності, які забезпечили вдосконалення методики створення інбредних ліній гречки.

Виявлено рівень кросбридингу та комбінаційної здатності експериментальних ліній, що дозволило використати їх при створенні високогетерозисних сорто- та міжлінійних гібридів гречки.

Створені нові лінії та гетерозисні гібриди різного генетичного походження як вихідний матеріал для подальшої селекції.

Ключові слова: гречка, гетерозис, гібрид, інбредна депресія, кросбридинг, самонесумісність.

АННОТАЦИЯ

Смолка О.А. Эффективность использования инбридинга в селекции гречихи на гетерозис. – Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.05. - селекция растений. Институт земледелия УААН, пгт. Чабаны, 2004 г.

Диссертация посвящена изучению эффективности использования инбридинга в селекции гречихи на гетерозис на основе изученных особенностей проявления признака самонесовместимости при создании инбредных линий, способности их к изолированному размножению, уровня комбинационной способности, инбредной депрессии и кроссбридинга.

Углублены научные представления о компоненте системы размножения гречки – самонесовместимость на основе выявленных особенностей проявления признака, которые обеспечили усовершенствование методики создания самосовместимых инбредных линий гречихи.

Представлены гомозиготные линии разной глубины инбридинга, как новый исходный материал для селекции гречихи на гетерозис и гибриды разного генетического происхождения, полученные на их основе.

Созданы новые линии и гетерозисные гибриды разного генетического происхождения как исходный материал для дальнейшей селекции.

В результате исследований установлено, что популяции гречихи гетерогенные по степени проявления признака самонесовместимости. Так процент самонесовместимых форм за годы исследований был в пределах 10-45%, частично совместимых в пределах 35-75%, самонесовместимых 5-20% и зависит от генотипа, условий среды и глубины инбридинга. Устанвлено, что процент растений с различной степенью самонесовместимости в разных генотипов различный. В среднем по опыту процент частично совместимых форм составил 71,9-90,0%, самосовместимых 2,5-18,1% и самонесовместимых – 3,0-14,2%.

Отмечено, что из 14 изученных линий 7 имели большую часть самосовместимых форм в длинностолбчатых растений, а в 6 линий за исследуемым признаком преобладали короткостолбчатые формы.

Установлена достоверная зависимость признака самонесовместимости от погодных условий. Так в 1999 году, который характеризовался неблагоприятными условиями для роста и развития гречихи из-за высоких температур в период цветения, процент самосовместимых растений составил 5,2%, самонесовместимых 23,9% и частично совместимых – 70,9%. В более оптимальных условиях 1998 года наблюдалась другая закономерность. Процент частично совместимых растений составил 75%, самонесовместимых – 15%. Результаты наших исследований указывают, что признак самонесовместимости не зависит от строения цветка. Определено, что с увеличением инбридинга с І1 до І3 процент самосовместимых генотипов уменьшается от 37,8 до 7,3%, часть самонесовместимых растений увеличивается от 6,1% в І1 до 25,5% в І3. При более глубоком инцухте процент самонесовместимых растений составлял в среднем 8,5.

При изучении инбредной депрессии у линий гречихи установлено, что по морфологическим признакам: высота растений, количество веток, междоузлий, соцветий проявляется снижение показателей. Коэффициент инбредной депрессии за один цикл инбридинга по признаку высота растений изменился от 0,97 до 0, 62; количеству ветвей 0,98-0,62; количеству междоузлий 0,98-0,88. По элементам структуры продуктивности: количество зерен с растения, масса зерен, масса соломы, общая биомасса - инбредная депрессия более существенна и коэффициент в среднем по показателям за один цикл инбридинга изменился от 0,93 до 0,52. Только по одному из технологических показателей массой 1000 зерен наблюдалась несущественная депрессия и коэффициент составлял от 0,97 до 0,88.

Полученные инбредные линии с высокой комбинационной способностью обеспечили уровень гетерозиса в сортолинейных гибридов 5,7-87,9%, а в межлинейных гибридов уровень гетерозиса составил 36,4-266,7%.

Ключевые слова: гречиха, гетерозис, гибрид, инбредная депрессия, кроссбридинг, самонесовместимость.

ABSTRAKT

Smolka O. A. Inbreeding use efficiency buckwheat breeding for heterosis. -Manuscript.

Thesis for the degree of Candidate of Agricultural Sciences in the specialty 06.01.05. -“plant breeding”. Institute of Agriculture of UAAS, township Chabany, 2004.

The thesis is devoted to the study of inbreeding use efficiency in breeding for heterosis on the basis of revealed featuresn of recurence of self-incompatibility trait when developing inbred lines, their capacity to isolated reproduction, the level of combining ability, inbreeding depression and cross-breeding.

The scientific conception about a component of the buckwheat reproduction system - self-incompatibility are extended on the basis of details of recurrence of self-incompatibility trait secured the improvement of methods on theinbreed buckwheat line development.

The level of cross-breeding and combining ability of experimental lines is detected. This allowed to apply them when developed high-heterosis variety and interline hybrids.

The new lines and heterosis hybrids of different genetic originals a parental material for further breeding are developed.

Key words: buckwheat, heterosis, hybrids, inbreeding depression, cross-breeding, self-incompability.

Key words: buckwheat, heterosis, hybrids, inbreeding depression, cross-breeding, self-incompatibility.