НАЦІОНАЛЬНИЙ НАУКОВИЙ ЦЕНТР“

ІНСТИТУТ ЗЕМЛЕРОБСТВА

УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК”

КОНОПЛЯ Катерина Валеріївна

УДК 631.527:633.522:631.53.01

РОЛЬ ОЗНАК СТРУКТУРИ РОСЛИНИ

В НАСІННЄВІЙ ПРОДУКТИВНОСТІ КОНОПЕЛЬ

ТА ЇХ СЕЛЕКЦІЙНЕ ЗНАЧЕННЯ

Спеціальність 06.01.05 – селекція рослин

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Київ – 2007

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті луб’яних культур Української академії аграрних наук протягом 2003-2006 рр.

Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор

Мигаль Микола Дмитрович,

Інститут луб’яних культур УААН,

провідний науковий співробітник

відділу селекції і насінництва конопель

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор

Бобер Анатолій Федорович,

ННЦ “Інститут землеробства УААН”,

головний науковий співробітник

відділу генетики і селекції кормових культур

кандидат сільськогосподарських наук, доцент

Жемойда Віталій Леонідович,

Національний аграрний університет

Кабінету Міністрів України,

завідувач кафедри селекції та насінництва

Захист відбудеться “19 грудня 2007 р. о 10 годині на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д 27.361.01 в ННЦ “Інститут землеробства УААН”.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці ННЦ “Інститут землеробства УААН”.

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

Автореферат розісланий “14 листопада 2007 року

Вчений секретар

Спеціалізованої вченої ради,

кандидат сільськогосподарських наук Л. О. Кравченко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Коноплі – луб’яна культура, яка відрізняється від багатьох інших сільськогосподарських культур наявністю специфічних біологічних і господарсько-цінних ознак, що спонукає селекціонерів направляти свої зусилля на вирішення багатьох задач – виведення високоволокнистих, безнаркотичних, стійких за ознакою однодомності і урожайних за насінням сортів конопель. Підвищення насіннєвої продуктивності конопель особливого значення набуває завдяки всебічному використанню насіння в народному господарстві. Крім потреби для посіву, насіння конопель є сировиною для одержання технічної і харчової олії. Відходи олійного виробництва (макуха) використовують як висококалорійний корм для тварин. Насіння конопель – унікальний корм для будь-якого виду домашньої птиці. З насіння виготовляють ліки проти різних хвороб.

Про особливості впливу зовнішніх факторів на урожай насіння конопель є достатня наукова і практична інформація, яка рекомендує оптимальні строки посіву, норми висіву насіння, густоту стеблостою, норми внесення органічних і мінеральних добрив, строки збирання урожаю тощо.

Наші дослідження присвячені вивченню іншого напрямку – впливу ознак структури рослини на підвищення продуктивності за насінням при однакових зовнішніх умовах вирощування культури.

Актуальність теми наукових досліджень полягає в тому, що вона торкається питань, які досі не вивчали або вивчали в обмеженому обсязі, і направлена на виявлення ролі ознак структури рослини конопель в формуванні кількісних і якісних показників насіння. Використання отриманої інформації сприятиме створенню нових сортів конопель високопродуктивних за насіннєвою продуктивністю.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана за тематичними планами відділу селекції і насінництва конопель Інституту луб’яних культур УААН протягом 2003-2006 рр. згідно науково-технічної програми УААН „Луб’яні культури”, завдання 02 „Удосконалити методи селекції та насінництва однодомних конопель, створити високопродуктивні сорти з поліпшеними господарськими та біологічними ознаками” (номер державної реєстрації 01014008070).

Мета і завдання дослідження. Мета – встановлення рівня впливу ознак структури рослини на насіннєву продуктивність конопель для практичного використання в селекції.

Для виконання мети ставились такі основні завдання:

- виявити ознаки рослини, що обумовлюють відмінності статевих типів і сортів конопель за насіннєвою продуктивністю;

- дослідити структурні елементи суцвіття рослин, які впливають на насіннєву продуктивність і можуть бути ознаками селекційного впливу;

- визначити характер впливу умов живлення рослин на розвиток структурних елементів суцвіття, що визначають показники насіннєвої продуктивності;

- встановити ступінь кореляційного зв’язку ознак структури рослини з результативною ознакою насіннєвої продуктивності;

- дослідити характер прояву складових ознак насіннєвої продуктивності у гібридів різного походження;

- визначити особливості зміни структури посіву за загальною і технічною висотою стебла та довжиною суцвіття у зв’язку з пошуками оптимальної густоти стеблостою для механізованого збирання урожаю;

- теоретично обґрунтувати рекомендації для селекції конопель на підвищення насіннєвої продуктивності.

Об’єкт досліджень: виявлення ролі ознак структури стебла і суцвіття конопель у формуванні насіннєвої продуктивності.

Предмет дослідження: зразки різних сортів конопель.

Методи дослідження: дослідження проводились з використанням польових, лабораторних і математично-статичних методів аналізу досліджуваного матеріалу.

Наукова новизна одержаних результатів. Нами вперше: –

досліджено елементи структури суцвіття конопель і виявлено їх вплив на формування насіннєвої продуктивності;–

виділено дві основні форми суцвіття конопель – ромбоподібну та прямокутноподібну – і доведено, що ромбоподібна забезпечує більшу масу насіння з рослини;–

визначено оптимальну щільність (компактність) бокових гілок суцвіття рослин конопель, яка забезпечує високу насіннєву продуктивність; –

установлено негативну залежність між крупністю насіння та кількістю насінин з рослини;–

досліджено структуру посіву конопель за загальною і технічною висотою рослин та довжиною суцвіття і теоретично обґрунтовано кращу густоту посіву конопель, здатну забезпечити високий рівень насіннєвої продуктивності і достатні умови механізованого збирання;–

запропоновано модель сорту з врахуванням ознак структури суцвіття, які тісно пов’язані з рівнем насіннєвої продуктивності рослини.

Практичне значення одержаних результатів полягає:–

у розробці рекомендацій для селекції із врахуванням виявлених ознак структури суцвіття і їх зв’язку з насіннєвою продуктивністю; –

поліпшенні чоловічостерильної лінії Однодомні 9ЧС за статевим складом і насіннєвою продуктивністю, яка прийнята для довгострокового зберігання в якості унікального зразка в Інститут рослинництва ім. В. Я. Юр'єва УААН (Свідоцтво про реєстрацію зразка генофонду рослин України № 285 від 23.11.2006р.);

Особистий внесок здобувача. Дисертантка особисто проаналізувала наукову вітчизняну та зарубіжну літературу за темою дисертації, розробила робочі програми досліджень. Провела польові і лабораторні досліди, статистичну обробку експериментальних даних, узагальнила одержаний матеріал, сформулювала висновки, практичні рекомендації для селекційної практики і виробництва та підготувала статті до друку. Частка авторства у поліпшенні чоловічостерильної лінії Однодомні 9ЧС складає 50 %.

Апробація результатів дослідження. Результати досліджень заслуховувалися й обговорювалися щорічно на засіданнях відділу селекції і насінництва конопель та на Вченій раді Інституту луб’яних культур УААН (м. Глухів, 2003-2006 рр.), на науково-технічних конференціях молодих вчених „Проблеми і перспективи в селекції, генетиці, технології збирання, переробці та стандартизації луб’яних культур” (Інститут луб’яних культур УААН, м. Глухів, 2003-2006 рр.), на Міжнародній науково-практичній конференції „Сучасні проблеми вирощування продукції рослинництва” (Сумський аграрний університет, м. Суми, 2004 р.), на науково-практичній конференції молодих вчених „Новітні технології вирощування сільськогосподарських культур – у виробництво” (Інститут землеробства УААН, смт. Чабани, 2004 р.), на Всеукраїнській науково-практичній конференції, присвяченій пам’яті М. М. Гришка – видатного селекціонера, генетика, ботаніка та громадського діяча (Глухівський державний педагогічний університет, м. Глухів, 2005 р.).

Публікації. Основний матеріал дисертаційної роботи опубліковано в 9 наукових працях, з яких 3 - у фахових виданнях.

Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, 5 розділів, висновків, рекомендацій для селекційної практики і виробництва, списку використаних джерел і додатків. Робота викладена на ___ сторінках комп’ютерного тексту, з них власне текст – на ___ сторінках, включає в собі 32 таблиці, 22 рисунки, 166 найменувань літературних джерел, з яких 23 латиницею, та ___ додатка.

ЗМІСТ РОБОТИ

РОЗДІЛ 1. БІОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ РОЗВИТКУ КОНОПЕЛЬ І ЇХ НАСІННЄВА ПРОДУКТИВНІСТЬ (огляд літератури)

Аналіз багаторічних літературних даних вітчизняних і зарубіжних науковців свідчить про наявність у рослини конопель певних ознак, які впливають на формування насіннєвої продуктивності.

Незважаючи на те, що в цілому дослідженню насіннєвої продуктивності конопель присвячено багато наукових праць Дьомкіна А.П., Аринштейн А.Й., Сенченка Г.І., Вировця В.Г., Щербаня І.І., Лайко І.М., Ситника В.П., однак роль багатьох ознак у формуванні насіннєвої продуктивності є недостатньо встановленою. Тому ця проблема лишається актуальною і потребує подальшого її вивчення.

РОЗДІЛ 2. УМОВИ, МАТЕРІАЛ І МЕТОДИ ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

Наукові дослідження виконувались протягом 2003-2006 рр. у польових і лабораторних умовах Інституту луб’яних культур УААН, який розташований в м.Глухові Сумської області (зона Полісся).

Погодні умови за час проведення досліджень були різноманітними, що дало можливість більш детально вивчити особливості формування структурних ознак рослини конопель і їх вплив на насіннєву продуктивність.

Використано загальновідомі для конопель два типи розсадників – селекційний і оціночний.

В селекційному розсаднику (площа живлення рослин 50 х 5-10см):

– здійснювали поліпшення лінії Однодомні 9ЧС, при цьому у фазі бутонізації і початку цвітіння бракували рослини з великою кількістю чоловічих квіток, і відбирали для подальшого розмноження стерильні рослини однодомної фемінізованої матірки із сімей з вищим вмістом чоловічостерильних форм;–

проводили схрещування материнських форм Єрмаківські місцеві (сорт дводомних конопель) і лінії Однодомні 9ЧС (однодомні коноплі) з батьківською формою – Глухівські 57 (сорт однодомних конопель).

В оціночному розсаднику (площа живлення рослин 50 х 5 см): –

проводили фенологічні спостереження за рослинами;–

вивчали 14 зразків конопель, у тому числі 12 сортів – Єрмаківські місцеві, Глухівські 10, ЮС-9, ЮС-22 (дводомні коноплі), Глухівські 18, Глухівські 57, Глухівські 58, ЮСО-14, ЮСО-31, Золотоніські 11, Золотоніські 15, Синельніківські 3 (однодомні коноплі) і два гібриди – Futura 75, Fedora 17, які аналізували за 19 структурними ознаками та елементами насіннєвої продуктивності і волокнистості стебла; –

досліджували лінію конопель Однодомні 9ЧС і гібриди, Єрмаківські місцеві х Глухівські 57 та Однодомні 9ЧС х Глухівські 57 за співвідношенням статевих типів та показниками господарсько-цінних ознак і насіннєвої продуктивності;

З метою вивчення мінливості ознак структури суцвіття і взаємозв’язку насіннєвої продуктивності з волокнистістю стебла два сорти однодомних конопель (Глухівські 18, Глухівські 58) вирощували в умовах трьох контрастних площах живлення рослин: 10 х 5, 50 х 5, 100 х 100 см. Для кожного варіанту досліду величина ділянки становила 1 рядок довжиною 10 м у трьох повторностях.

Для встановлення і обґрунтування оптимальних умов живлення рослин, які забезпечують високий урожай насіння сортів однодомних конопель у зв’язку з механізованим збиранням стеблостою, до вивчення було задіяно два сорти – ЮСО-31 і Глухівські 58. Площа живлення рослин: 45 х 3, 45х 5, 45 х 10, 45 х 15, 45 х 20, 45 х 25 см. Загальна площа ділянки для кожного варіанту досліду становила 13,5 м2.

Статистичну обробку експериментальних даних здійснювали загальноприйнятими методами (Доспехов, 1973) за допомогою персонального комп’ютера із застосуванням програм Excel і ППП “ОСГЄ” (Белкин, Харьков, 1993г.).

РОЗДІЛ 3. РОЛЬ ОЗНАК СТРУКТУРИ РОСЛИНИ КОНОПЕЛЬ У ФОРМУВАННІ НАСІННЄВОЇ ПРОДУКТИВНОСТІ

У даному розділі подано результати досліджень дводомних і однодомних конопель з вивчення особливостей формування та зміни ознак структури суцвіття як складових насіннєвої продуктивності залежно від статевого типу і площі живлення рослин.

Залучені до експериментів 14 зразків конопель, що були предметом дослідження, насамперед відрізняються між собою за співвідношенням статевих типів, які по-різному впливають на формування насіннєвої продуктивності.

У наших піддослідних сортів дводомних конопель відмічена кількість чоловічих і жіночих рослин у співвідношенні близькому 1:1, що є типовим явищем.

У однодомних конопель найбільше міститься рослин однодомної фемінізованої матірки (ОФМ) – від 53,7 % до 90 %. Справжні однодомні фемінізовані рослини (СОФР) складають 6,9-25,9 %, однодомна фемінізована плоскінь (ОФП) – 2,3-18,8%, фемінізована плоскінь (ФП) – 0,3-4,9 %. Гібриди, отримані від схрещування дводомних і однодомних конопель, містять високий процент матірки однодомних конопель (49,3 і 77,0 %) і характеризуються відсутністю фемінізованої плосконі.

Статеві типи однодомних конопель достовірно відрізняються за масою насіння з рослини (табл. 1). Вищий показник продуктивності має однодомна фемінізована матірка (середнє чотирьох сортів – 10,26 г), нижчий – справжні однодомні фемінізовані рослини (7,71 г) і ще нижчий – однодомна фемінізована плоскінь (3,73г).

Таблиця 1

Відмінності статевих типів однодомних конопель за ознаками насіннєвої продуктивності, 2003-2004 рр.

Сорт | Статевий тип | Ступінь достовірності різниці | ОФМ (I) | СОФР (II) | ОФП (III) | РI-II | РII-III | РI-Ш | Маса насіння статевих типів, г | ЮСО-14 | 13,05,69 | 10,63±0,88 | 4,85±0,67 | * | *** | *** | ЮСО-31 | 12,34±0,80 | 9,53±0,60 | 4,15±0,87 | ** | *** | *** | Золотоніські 11 | 8,13±0,92 | 5,57±0,81 | 2,90±0,55 | * | ** | *** | Золотоніські 15 | 7,51±0,63 | 5,12±0,42 | 3,00±0,41 | ** | *** | *** | Середнє | 10,26,76 | 7,71±0,68 | 3,73±0,63 | ** | *** | *** | Маса 1000 насінин статевих типів, г | ЮСО-14 | 19,15±0,37 | 18,87±0,41 | 12,30±0,38 | - | *** | *** | ЮСО-31 | 18,00±0,38 | 18,05±0,29 | 11,45±0,31 | - | *** | ***

Золотоніські 11 | 16,20±0,40 | 15,32±0,55 | 9,68±0,22 | - | *** | *** | Золотоніські 15 | 17,49±0,20 | 16,06±0,34 | 8,95±0,26 | * | *** | *** | Середнє | 17,71±0,34 | 17,08±0,40 | 10,60±0,29 | - | *** | *** | Тут і далі ступінь достовірності різниці: * Р<0,05; ** Р<0,01; *** Р<0,001.

Аналогічний напрямок мінливості спостерігається і щодо ознаки “маса 1000 насінин”. Особливо відрізняється дрібним насінням однодомна фемінізована плоскінь.

Отже, нами достовірно підтверджено, що для селекції однодомних конопель з підвищеною насіннєвою продуктивністю найбільш підходить однодомна фемінізована матірка.

Установлено, що на насіннєву продуктивність негативно впливає наявність інтерсексуальних (аномальних двостатевих) квіток, які формуються у суцвітті між чоловічими і жіночими квітками та дають насіння низької якості. Виявлено: у компактних суцвіттях частка інтерсексуальних квіток достовірно менша, ніж у розріджених.

У результаті вивчення різних сортів і статевих типів конопель при вирощуванні їх в умовах різної площі живлення рослин нами виявлено такі форми суцвіття за обрисом верхівок бокових гілок: прямокутноподібна, ромбоподібна, трикутноподібна і оберненотрикутноподібна.

Основними є прямокутноподібна і ромбоподібна форми суцвіття (рис. 1).

Рис. 1. Основні форми суцвіття рослин конопель:

1 – прямокутноподібна; 2 – ромбоподібна

У загущеному посіві конопель (10 х 5 см) домінує прямокутноподібна форма суцвіття, а також зустрічається слабовиражена ромбоподібна форма. Зі збільшенням площі живлення рослин (50 х 5 см) збільшується вміст рослин з ромбоподібною формою суцвіття. У однодомних конопель співвідношення основних форм суцвіття становить приблизно 1:1. У гібридів найвищий показник ромбоподібності суцвіття – 69,3-72,6 %. У матірки дводомних конопель, навпаки, домінує прямокутноподібна форма суцвіття, даний показник варіює в межах 66,9-87,6 %.

Найбільш цікаву інформацію дає дуже розріджений посів конопель (100 х 100 см), у якому максимально розкриваються потенційні можливості росту і розвитку рослин. У цих умовах майже всі рослини утворюють ромбоподібну форму суцвіття, але окремі з них мають прямокутноподібну форму, що яскраво свідчить про генотипове визначення даної ознаки.

У рослин з ромбоподібним суцвіттям відмічається деяке зміщення співвідношення статевих типів у бік збільшення кількості однодомної фемінізованої матірки порівняно з рослинами, які мають прямокутноподібну форму суцвіття.

Важливість ознаки “форма суцвіття” полягає в тому, що вона пов’язана зі зміною цілого комплексу структурних елементів рослин (табл. 2). Так, у рослин з ромбоподібною формою суцвіття порівняно з рослинами, які мають прямокутноподібне суцвіття, достовірно більша загальна довжина стебла, кількість бокових гілок першого і другого порядку, довжина і ширина суцвіття, діаметр стебла, кількість насінин з рослини, що в сукупності позитивно впливає на підвищення маси насіння з рослини (з 6,16 г до 10,79 г, Р<0,01). Значно підвищується також продуктивність рослин за масою стебла і волокна, а вміст волокна зменшується, але на недостовірному рівні. Отже, добір рослин з ромбоподібною формою суцвіття заслуговує на увагу.

Таблиця 2

Ступінь розвитку ознак конопель з прямокутноподібною і ромбоподібною

формами суцвіття рослин (середнє 14 сортів), 2003-2004 рр.

Ознака | Форма суцвіття | Прямокутно подібна | ромбоподібна | SV, %SV, %Загальна довжина стебла, см | 217,06±3,95 | 7,44 | 232,23±4,93* | 7,09 | Технічна довжина стебла, см | 172,72±3,67 | 8,78 | 164,24±5,77 | 11,39 | Довжина суцвіття, см | 44,34±3,22 | 29,97 | 67,99±6,40*** | 29,75 | Довжина суцвіття, % | 20,43±1,34 | 27,03 | 29,32±2,55** | 26,87 | Ширина суцвіття, см | 3,89±0,19 | 19,99 | 9,74±0,97*** | 33,46 | Діаметр стебла, мм | 7,80±0,24 | 12,63 | 8,94±0,36** | 12,71

Миклість стебла | 278,28±7,64 | 10,80 | 259,77±9,15 | 11,20 | Кількість БГПП | 24,41±1,04 | 17,58 | 29,38±1,40** | 15,02

Щільність БГПП, см | 1,82±0,09 | 21,11 | 2,31±0,17* | 23,16 | Довжина БГПП, см | 4,16±0,25 | 24,63 | 9,40±1,30*** | 44,60 | Кут відхилення БГПП, град. | 29,62±1,93 | 26,26 | 34,74±3,16 | 26,29 | Кількість БГДП | 3,59±0,35 | 31,62 | 6,40±0,66*** | 34,73 | Щільність БГДП, см | 1,16±0,15 | 24,22 | 1,47±0,14 | 29,35 | Маса насіння з рослини, г | 6,16±0,73 | 50,12 | 10,79±1,41** | 41,49 | Маса 1000 насінин, г | 17,60±0,57 | 13,18 | 17,37±0,61 | 11,39 | Кількість насінин з рослини | 349,97±40,48 | 48,16 | 621,21±86,47** | 43,03 | Маса стебла, г | 29,56±2,17 | 29,58 | 43,46±4,10** | 29,34 | Маса волокна, г | 7,78±0,56 | 29,53 | 11,11±0,93** | 26,93 | Вміст волокна, % | 26,32±0,72 | 11,93 | 25,56±0,88 | 11,47 | Тут і далі: БГПП – бокова гілка першого порядку; БГДП – бокова гілка другого порядку.

При застосуванні одноразового добору рослин з основними формами суцвіття виявлені незначні зміни, які характерні для успадкування кількісних ознак.

Нами установлено на прикладі двох сортів Глухівські 18 і Глухівські 58, що параметри ознак структури стебла і суцвіття та продуктивності рослин за насінням і волокном сильно залежать від густоти вирощування рослин.

Якщо наведені показники рослин, вирощених в умовах площі живлення 10 х 5 см, прийняти за відправні, контрольні, то наступні дві площі живлення (50 х 5 і 100 х 100 см) на високодостовірному рівні забезпечують підвищення розміру стебла і суцвіття, довжини бокових гілок першого порядку, кількості бокових гілок першого і другого порядку та кількості насінин з рослини, що загалом сприяє підвищенню маси насіння з рослини у 34,3 раза (95,9 г проти 2,8 г). Маса 1000 насінин при цьому теж підвищується, але в основному на недостовірному рівні ймовірності.

Маса стебла і маса волокна збільшується адекватно збільшенню розміру стебла, проте вміст волокна в стеблі змінюється непослідовно. Найвищий вміст волокна відмічено у рослин середньої густоти стеблостою, а найнижчий – у рослин дуже розрідженого посіву. Загущений посів займає проміжне місце.

Важливим питанням є установлення ступеня варіації ознак рослин конопель залежно від контрастної площі живлення їх. Досліди показали, що величина коефіцієнта варіації залежить як від густоти стеблостою, так і від самої ознаки. У рослин дуже розрідженого посіву (100 х 100 см) порівняно з рослинами загущеного посіву (10 х 5 см) параметри коефіцієнта варіації найпомітніше збільшуються у технічної довжини стебла і довжини бокових гілок першого порядку, а зменшуються у довжини суцвіття (вираженій у см і в процентах до загальної довжини стебла) та кількості гілок першого порядку.

Незалежно від густоти стеблостою вищими показниками коефіцієнта варіації вирізняються ознаки “маса насіння з рослини” і “кількість насінин з рослини”, а нижчими – “маса 1000 насінин”, “вміст волокна в стеблі” і “загальна довжина стебла”.

РОЗДІЛ 4. РІВЕНЬ ЗВ'ЯЗКУ ОЗНАК СТРУКТУРИ РОСЛИНИ КОНОПЕЛЬ

З НАСІННЄВОЮ ПРОДУКТИВНІСТЮ

Особливої уваги заслуговує отриманий нами експериментальний матеріал по кореляції ознак конопель. Згідно з одержаними середніми даними 14 зразків конопель за два роки (рис. 2) “маса насіння з рослини”, як результативна ознака, позитивно достовірно корелює з іншими ознаками в такій низхідній послідовності: “кількість насінин з рослини”, “маса стебла”, “маса волокна”, “діаметр стебла”, “довжина суцвіття в см”, “кількість бокових гілок другого порядку”, “ширина суцвіття”, “довжина суцвіття в %”, “кількість бокових гілок першого порядку”, “довжина бокових гілок першого порядку”, “щільність бокових гілок першого порядку”, “загальна довжина стебла”, “маса 1000 насінин”. Достовірно негативно з насіннєвою продуктивністю корелюють ознаки “технічна довжина стебла” і “миклість стебла”. Слабкий нестійкий взаємозв’язок насіннєвої продуктивності проявляється з наступними ознаками: “щільність бокових гілок другого порядку”, “кут відхилення бокових гілок першого порядку” і “вміст волокна в стеблі”.

Характер кореляції ознаки “кількість насінин з рослини” подібний до кореляції ознаки “маса насіння з рослини”, цифрові дані багатьох ознак майже повністю співпадають.

Зовсім по-іншому корелює ознака “маса 1000 насінин”. Від усіх без винятку ознак вона знаходиться на дуже низькому рівні: коефіцієнти кореляції варіюють всього лише від 0,16 до –0,12. Отже, дана ознака незалежна від структурних елементів стебла і суцвіття, а також ознак волокнистості рослин.

Оскільки кореляційна залежність ознак не дає повної характеристики досліджуваному матеріалу за мінливістю, ми дослідили зміну 19 селекційних ознак за абсолютними параметрами на прикладі 14 зразків конопель при площі живлення 50 х 5 см як в межах трьох груп (дводомні і однодомні середньоросійські сорти та сорти і гібриди південного походження), так і в межах кожного зразка своєї групи, виявляючи при цьому, які зміни ознак структури рослини сприяють підвищенню маси насіння з рослини.

Рис. 2 – Кореляційний зв'язок ознаки “маса насіння з рослини” з структурними ознаками стебла і суцвіття та волокнистістю рослин конопель:

Ознака: 1 – кількість насінин з рослини; 2 – маса стебла; 3 – маса волокна; 4 – діаметр стебла; 5 – довжина суцвіття (см); 6 – кількість бокових гілок другого порядку; 7 – ширина суцвіття; 8 – довжина суцвіття (%); 9 – кількість бокових гілок першого порядку; 10 – довжина бокових гілок першого порядку; 11 – щільність бокових гілок першого порядку; 12 – загальна довжина стебла; 13 – маса 1000 насінин; 14 – щільність бокових гілок другого порядку; 15 – кут відхилення бокової гілки першого порядку; 16 – вміст волокна в стеблі; 17 – технічна довжина стебла; 18 – миклість стебла

Порівняння екологічних груп сортів конопель яскраво свідчить про те, що вони різняться за насіннєвою продуктивністю (табл. 3). Найбільшу масу насіння з рослини дають сорти дводомних середньоросійських конопель(12,4 г). У сортів середньоросійських однодомних конопель даний показник достовірно нижчий (8,6г). Основні причини – наявність більш розрідженого суцвіття, менша кількість бокових гілок першого порядку і менша маса 1000 насінин. Південні коноплі, незважаючи на більший розмір рослин, дають ще менше насіння (6,8 г). Причини ті самі, які, однак, більш виражені порівняно із середньоросійськими однодомними коноплями. Крім того, у південних конопель вищий вміст однодомної фемінізованої плосконі – найменш продуктивного статевого типу.

Установлено суттєві відмінності і в межах сортів окремо взятої групи.

За результатами проведеного аналізу коефіцієнтів варіації досліджуваних ознак у середньому по 14 зразках, вирощених в однакових умовах (площа живлення 50 х 5 см), встановлено, що ступінь мінливості проявляється в такій низхідній послідовності: високий ступінь варіації – “довжина бокових гілок першого порядку”, “маса насіння з рослини”, “кількість насінин з рослини”, “ширина суцвіття”, “кількість бокових гілок другого порядку”, “маса стебла”, “маса волокна”, “довжина суцвіття” (в см), “щільність бокових гілок першого порядку”, “довжина суцвіття” (в %), “кут відхилення бокової гілки першого порядку”; середній ступінь варіації – “кількість бокових гілок першого порядку”, “діаметр стебла”, “маса 1000 насінин”, “вміст волокна в стеблі”, “миклість стебла”, “технічна довжина стебла”; низький ступінь варіації – “загальна довжина стебла”.

Таблиця 3

Прояв ознак структури рослини та продуктивності за насінням і волокном у конопель середньоросійського та південного походження, 2003-2004 рр.

Ознака | Середньоросійські сорти | Південні коноплі | дводомні | однодомні | SV, %SV, %SV, %Загальна довжина стебла, см | 200,0±4,04 | 11,3 | 205,9±2,88 | 7,7 | 238,2±3,88*** | 9,0 | Технічна довжина стебла, см | 150,1±3,35 | 12,4 | 145,3±2,91 | 11,0 | 179,4±3,56*** | 11,1 | Діаметр стебла, мм | 8,3±0,25 | 16,7 | 7,6±0,21* | 15,0 | 8,1±0,22 | 15,2 | Миклість стебла | 239,7±5,92 | 13,3 | 269,8±5,48*** | 10,7 | 295,7±6,42*** | 12,4 | Довжина суцвіття, см | 49,9±4,30 | 46,7 | 60,6±3,23* | 29,7 | 58,8±4,13 | 37,1 | Довжина суцвіття, % | 25,0±1,74 | 38,7 | 29,4±1,35 | 25,9 | 24,8±1,42 | 33,9 | Ширина суцвіття, см | 5,7±0,46 | 44,1 | 5,8±0,56 | 52,2 | 6,4±0,66 | 52,0 | Кількість БГПП | 27,0±1,12 | 22,8 | 27,7±0,85 | 16,8 | 26,3±0,94 | 19,7 | Щільність БГПП, см | 1,9±0,10 | 31,0 | 2,2±0,08* | 21,1 | 2,3±0,09** | 22,3 | Довжина БГПП, см | 5,1±0,57 | 59,7 | 7,2±0,74* | 54,5 | 7,5±0,92* | 62,5 | Кут відхилення БГПП, град. | 33,9±2,01 | 29,8 | 23,6±1,31*** | 28,2 | 25,8±1,39*** | 27,8 | Кількість БГДП | 5,5±0,43 | 43,1 | 4,9±0,46 | 50,9 | 4,7±0,38 | 44,6 | Щільність БГДП, см | 0,9±0,05 | 30,3 | 1,5±0,08 | 28,1 | 1,6±0,12*** | 41,0 | Маса насіння з рослини, г | 12,4±0,89 | 53,2 | 8,6±0,74*** | 49,0 | 6,8±0,73*** | 56,7 | Маса 1000 насінин , г | 19,3±0,47 | 13,2 | 17,4±0,37** | 11,6 | 16,6±0,39*** | 12,9 | Кількість насінин з рослини | 641,9±47,32 | 53,9 | 495,4±43,77* | 50,3 | 413,6±43,55** | 47,7 | Маса стебла, г | 36,1±2,81 | 44,9 | 27,8±1,81* | 35,7 | 36,1±2,48 | 38,1 | Маса волокна, г | 9,2±0,69 | 40,4 | 7,9±0,51 | 35,6 | 9,0±0,63 | 38,7 | Вміст волокна в стеблі, % | 25,5±0,62 | 14,0 | 28,4±0,55*** | 10,7 | 24,7±0,54 | 11,9 | Ступінь достовірності визначали для ознак однодомних середньоросійських і південних конопель по відношенню до дводомних середньоросійських конопель. Площа живлення рослин – 50 х 5 см. Вибірка – 30 рослин щорічно для кожного сорту.

РОЗДІЛ 5. ЗВ'ЯЗОК ТЕОРЕТИЧНИХ РОЗРОБОК З ПРАКТИЧНИМИ ДОСЛІДЖЕННЯМИ

В пошуках виявлення закономірностей взаємозв’язку прямих ознак насіннєвої продуктивності з’ясовано, що зі збільшенням крупності насіння збільшується маса насіння, але зменшується число насінин з рослини (рис. 3). Якщо показники дрібного насіння у середньому всіх 14 зразків конопель прийняти за контроль, а збільшення-зменшення показників середньої і крупної фракції насіння виразити в процентах до контролю, то маємо чітку картину зміни маси насіння і кількості насінин з рослини в прямопротилежних напрямках.

Рис. 3. Зміна маси насіння і кількості насінин з рослини конопель середньої і крупної фракції насіння порівняно з дрібною фракцією (середнє 14 сортів, 2003 р.):

Д – дрібне насіння (контроль); С – середня фракція насіння; К – крупне насіння; 1 – маса насіння з рослини; 2 – кількість насінин з рослини

Вищевказана закономірність підтверджується також статистичною обробкою матеріалу методом кореляційного аналізу. Коефіцієнт кореляції між ознаками “маса 1000 насінин” і “маса насіння з рослини” становить +0,16, а між ознаками “маса 1000 насінин” і “кількість насінин з рослини” – мінус 0,07.

Досліджено насіннєву продуктивність гібридів, отриманих від схрещування дводомних конопель з однодомними й однодомних з однодомними, залежно від зміни не тільки статевого складу, а і ознак структури рослини у гібридів конопель F1.

Цінним з практичної точки зору є гібрид F1 + Єрмаківські місцеві х > Глухівські 57, оскільки в порівнянні з вихідними формами він показує високодостовірну різницю за ознакою “маса насіння з рослини”, що значною мірою визначається наявністю великої кількості найбільш продуктивного статевого типу – гібридної матірки (90,69 %) і вищих показників таких важливих структурних елементів суцвіття, як розмір суцвіття, кількість насінин з рослини, кількість бокових гілок першого і другого порядку, а також формування оптимальної густоти бокових гілок першого та другого порядку. Якщо материнська форма дає 6,06 г насіння в середньому з рослини, а батьківська – 6,17 г, то гібрид – 9,11 г. Різниця в обох випадках на рівні Р<0,001.

У гібрида Однодомні 9ЧС х Глухівські 57 середні показники 15 сімей як за показниками співвідношення основних статевих типів, так і за параметрами структурних ознак стебла і суцвіття займають проміжне положення між батьківськими формами, що не сприяє істотному підвищенню насіннєвої продуктивності гібридного потомства.

Схрещування дводомних конопель з однодомними проводили й раніше, але тоді вищеплювалась плоскінь. В наших же дослідженнях плосконі не виявлено, що вказує на стабільність ознаки однодомності сучасних сортів однодомних конопель. Оскільки матірка дводомних конопель гомозиготна за факторами жіночої статі, поява плосконі в комбінації схрещування матірка дводомних конопель х однодомні рослини залежить від ступеня стабільності батьківської форми за ознакою однодомності. Дана комбінація схрещування може слугувати як метод виявлення ступеня гетерозиготності зразка однодомних конопель, що важливо для селекційно-генетичних досліджень конопель.

До наших експериментів була залучена чоловічостерильна лінія конопель Однодомні 9ЧС, суттєвим недоліком якої було незадовільне співвідношення статевих типів, а саме, низький вміст однодомної фемінізованої матірки і високий вміст однодомної фемінізованої плосконі та фемінізованої плосконі, тобто таке сполучення, яке дає мало насіння. Було поставлене завдання поліпшити статевий склад лінії як спосіб підвищення показника насіннєвої продуктивності.

У результаті триразового добору кількість однодомної фемінізованої матірки збільшилася з 41,0 до 70,6 %, справжніх однодомних фемінізованих рослин – з 9,8 до 21,0 %. Водночас зменшився вміст однодомної фемінізованої плосконі з 41,4 до 8,4 %, а фемінізованої плосконі взагалі не виявлено.

Такі зміни співвідношення статевих типів в популяції позитивно вплинули на підвищення маси насіння з рослини з 5,6 до 8,3 г (на 48,2 %). Водночас підвищилася маса 1000 насінин з 16,7 до 19,5 г (на 16,8 %).

Важливим моментом є дослідження, пов’язані зі зміною структури посіву з метою визначення оптимальних умов механізованого збирання стеблостою (особливо для зернового комбайна), який одночасно забезпечував би достатньо високий урожай насіння.

Для створення різної густоти стеблостою проводили посів конопель з міжряддями 45 см з відстанню між рослинами в рядках 3, 5, 10, 15, 20 і 25 см. Установлено, що зі збільшенням площі живлення зростає маса насіння в середньому з 1 рослини і гектара відповідно: 1,62 г і 11,3 ц, 3,05 г і 12,9 ц, 6,80 г і 14,4 ц, 11,82 г і 16,7 ц, 16,51 г і 17,5 ц, 22,10 г і 18,8 ц. Разом з тим суттєво змінюється структура посіву за такими параметрами, як загальна і технічна висота стебла та довжина суцвіття. Суцвіття, які повинні зрізуватись, розподіляються по ярусах від 50 до 300 см. На рис. 4 показано лінії кількості рослин в процентах по ярусах з найнижчими суцвіттями і кількості рослин з найвищими суцвіттями (верхівками рослин). Для повного збору насіння повинен скошуватись стеблостій, що знаходиться між цими лініями.

Рис. 4. Розподіл рослин за загальною (1) і технічною (2) довжиною стебла по ярусах стеблостою сорту ЮСО-31 (%)

Виявлено, що найкращою густотою посіву конопель є площа живлення рослин 45 х 15 см, яка дозволяє збирати стеблостій на висоті 1 м, зрізуючи усі суцвіття і забезпечуючи урожай насіння 16,7 ц/га. Більш густий посів дає менший урожай, а менш густий – вищий урожай, але зрізувати гіллясті рослини на рівні 50 см загальною висотою стеблостою 300 см проблематично.

Показано ступінь мінливості структурних ознак суцвіття при різних площах живлення рослин, яка забезпечує фактичну структуру посіву і масу насіння з 1 рослини та гектара.

Пошуки в напрямку виявлення закономірностей взаємозв’язку забарвлення насіння з ознаками насіннєвої продуктивності і співвідношення статевих типів позитивних результатів не дали.

У результаті проведених досліджень установлена багатофакторна залежність ознаки “маса насіння з рослини” однодомних конопель. Селекційні ознаки, що підвищують насіннєву продуктивність, за важливістю нами узагальнено в ранжируваній послідовності.

ВИСНОВКИ

На підставі вивчення важливих селекційних ознак рослин конопель, їх структури, узагальнення інформації наукових джерел встановлено, що вони як факторіальні ознаки мають прямий і опосередкований зв'язок з результативною ознакою насіннєвої продуктивності і відіграють важливу роль у її прояві. Показано, що селекційне використання досліджуваних ознак може сприяти вирішенню важливої наукової задачі – підвищення насіннєвої продуктивності конопель.

1. Виявлено факторіальні ознаки, які прямо чи опосередковано в різній мірі впливають на результативну ознаку “насіннєва продуктивність”: “статевий тип”, “форма суцвіття”, “кількість насінин з рослини” (r=0,96), “маса 1000 насінин” (r=0,16), “довжина суцвіття в см” (r=0,67), “ширина суцвіття” (r=0,65), “кількість, довжина та щільність бокових гілок суцвіття першого порядку” (r=0,63; 0,61; 0,51), “кількість бокових гілок суцвіття другого порядку” (r=0,67).

2. Встановлено, що насіннєва продуктивність рослин конопель залежить від статевого типу через механізм співвідношення чоловічих і жіночих квіток у суцвітті. Виходячи з цього, насіннєва продуктивність зменшується у такій послідовності статевих типів: матірка дводомних конопель (12,4 г), однодомна фемінізована матірка (10,26 г), справжні однодомні фемінізовані рослини (7,71 г) і однодомна фемінізована плоскінь (3,73 г).

3. Виявлено дві основні форми суцвіття конопель – ромбоподібна і прямокутноподібна – та доведено, що перша є більш високопродуктивною на 42,9% за насінням. При одноразовому доборі рослин з основними формами суцвіття в потомстві досліджувані ознаки посилюються.

4. Показано, що сорти дводомних конопель середньоросійського типу порівняно із сортами однодомних конопель середньоросійського типу мають більшу масу насіння з рослини завдяки вищому ступеню щільності гілок суцвіття першого й другого порядку, більшої кількості бокових гілок другого порядку, більшої маси 1000 насінин і кількості насінин з рослини та густішому розташуванню плодів у суцвітті.

5. Сорти однодомних конопель середньоросійського типу забезпечують більшу масу насіння з рослини порівняно із сортами однодомних конопель південного походження внаслідок вищих показників довжини суцвіття, кількості та щільності бокових гілок першого й другого порядку, маси 1000 насінин і кількості насінин з рослини.

6. Доведено, що збільшення розміру стебла і суцвіття конопель позитивно впливає на продуктивність рослин як за насінням, так і за масою волокна, але при цьому знижується вміст волокна в стеблі. Однак це зниження проявляється на недостовірному рівні, а тому не є перешкодою для одержання сортів одночасно з високою насіннєвою продуктивністю, високою масою волокна з рослини і високим вмістом волокна в стеблі.

7. При дворазовому доборі рослин конопель з популяції сорту за ознакою “маса 1000 насінин” установлена тенденція до підвищення крупності насіння, що може слугувати одним із методів підвищення насіннєвої продуктивності.

8. Встановлено, що зі збільшенням крупності насіння конопель підвищується маса насіння, але знижується кількість насінин з рослини. Селекцію на крупність насіння як фактора підвищення насіннєвої продуктивності слід проводити методом добору кращих рослин за ознакою “маса 1000 насінин” у поєднанні з другою ознакою “кількість насінин з рослини”.

9. Гібридизація за схемою дводомні коноплі х однодомні, яка дає суттєве збільшення показників насіннєвої продуктивності гібрида, підтвердила що визначальними факторами цієї переваги є збільшення кількості насінин з рослини, кількості бокових гілок суцвіття другого порядку та формування оптимально компактного суцвіття, сприятливого для розвитку і стиглості насіння.

10. Обґрунтовано доцільність в створенні моделі сортів однодомних конопель використовувати середньоросійський тип, рослини якого включають однодомну фемінізовану матірку з ромбоподібним суцвіттям, з високими показниками кількості насінин з рослини, маси 1000 насінин, кількості й довжини бокових гілок першого й другого порядку за умов оптимальної щільності їх.

11. Установлено сильну залежність продуктивності конопель за врожайністю насіння від площі живлення рослин при механізованому збиранні посіву. З урахуванням цього фактора обґрунтованою оптимальною густотою стеблостою для сортів ЮСО-31 і Глухівські 58 є 45 х 15 см (при нормі висіву 0,15 млн схожих насінин на гектар), яка забезпечує стопроцентний зріз суцвіть і достатньо високу продуктивність рослин за насінням.

РЕКОМЕНДАЦІЇ ДЛЯ СЕЛЕКЦІЙНОЇ ПРАКТИКИ

Для удосконалення селекційної роботи з коноплями на підвищення насіннєвої продуктивності пропонується:

1. Добирати рослини однодомної фемінізованої матірки з ромбоподібною