ІНСТИТУТ ЗЕРНОВОГО ГОСПОДАРСТВА
ІНСТИТУТ ЗЕРНОВОГО ГОСПОДАРСТВА
УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК
ОЛЕШКО ОЛЕНА ГЕННАДІЇВНА
УДК 633.15:631.52
ІДЕНТИФІКАЦІЯ САМОЗАПИЛЕНИХ ЛІНІЙ КУКУРУДЗИ, СТВОРЕНИХ НА БАЗІ РІЗНИХ ГЕНЕТИЧНИХ ПЛАЗМ
06.01.05 – селекція рослин
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата сільськогосподарських наук
Дніпропетровськ – 2007
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в лабораторії селекції ранньостиглих та середньоранніх гібридів кукурудзи Інституту зернового господарства УААН у 2001-2005 рр.
Науковий керівник: | кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник
Черчель Владислав Юрійович,
Інститут зернового господарства УААН, завідувач лабораторії селекції ранньостиглих та середньоранніх гібридів кукурудзи.
Офіційні опоненти: | доктор сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник
Філіпов Генріх Леонідович,
Інститут зернового господарства УААН, завідувач лабораторії фізіології кукурудзи. |
кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник
Чупіков Микола Михайлович,
Інститут рослинництва ім. В.Я. Юр’єва УААН, завідувач лабораторії селекції і насінництва кукурудзи.
Провідна установа: | Інститут землеробства Південного регіону УААН, лабораторія селекції кукурудзи, м. Херсон. |
Захист відбудеться “8” червня 2007 р. о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.353.01. в Інституті зернового господарства УААН, за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Дзержинського, 14; телефон 745-02-36.
З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту зернового господарства УААН, за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Дзержинського, 14.
Автореферат розісланий “3” травня 2007 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради __________________ Черенков А.В.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Однією з найбільш важливих проблем в селекції кукурудзи є збагачення генофонду вихідного матеріалу і особливо ранньостиглих і середньоранніх самозапилених ліній степового екотипу. Вирішення цього завдання багато селекціонерів повязують з створенням таких ліній на базі форм, контрастних за тривалістю вегетаційного періоду, що дозволяє поєднати їх кращі ознаки: висока насіннєва продуктивність, холодостійкість, інтенсивний початковий розвиток та комбінаційна здатність за врожайністю зерна, стійкість до вилягання, посухостійкість, жаростійкість і ін.
При цьому дуже важливо визначити вплив різних генетичних плазм і конкретних ліній на процеси рекомбіногенезу, конкретизувати кращі гетерозисні моделі для підвищення ефективності добору батьківських форм та більш повного використання потенціалу нових ліній. У зв’язку з цим, досить актуальними є дослідження за темою дисертаційної роботи по оцінці нових інбредних ліній за комплексом селекційних ознак, та добір кращих з них для практичної селекції, а також розробка нових підходів при створенні скоростиглих ліній та гібридів.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота є складовою частиною досліджень відділу селекції кукурудзи Інституту зернового господарства УААН з розробки нових підходів до селекції вихідного матеріалу для створення високоврожайних гібридів кукурудзи і виконана в рамках Державної комплексної науково-технічної програми “Зернові та олійні культури” за темою: ”Створити та передати на державне сортовипробування високоврожайні сорти та гібриди кукурудзи, зернових та олійних культур для різних зон вирощування” (номер державної реєстрації 0101U002190).
Мета і задачі досліджень. Метою роботи є оцінка нового скоростиглого матеріалу, створеного за участю ранньостиглих і середньопізніх елітних ліній різних генетичних плазм і добір кращих гібридних комбінацій, адаптованих до умов Степу України.
Для досягнення поставленої мети вирішувались такі завдання:–
дослідити новий інбредний матеріал та гібриди, отримані за його участю, за основними господарсько-цінними ознаками;–
визначити комбінаційну здатність ліній і вплив зародкових плазм на її прояв;–
виявити кращі гетерозисні моделі скоростиглих гібридів, які здатні забезпечувати високі і стабільні врожаї зерна в умовах Степу України;–
виділити нові високоврожайні гібриди для практичного використання у виробництві;–
залучити кращі лінії в наступний цикл селекції з метою створення нових ліній з покращеними селекційними ознаками, в т.ч. з більш коротким вегетаційним періодом.
Об’єкт досліджень. Добір та оцінка нових ліній і гібридів кукурудзи відносно головних сільськогосподарських ознак.
Предмет досліджень. Нові самозапилені лінії кукурудзи, створені на базі різних генетичних плазм, та гібриди, отримані за їх участю.
Методи досліджень. Гібридизація, індивідуальний добір, інцухт – у процесі створення вихідного матеріалу; візуальний – для ведення фенологічних спостережень; вимірювально-ваговий – для обліку врожаю і визначення метричних ознак рослини; математично-статистичні – для визначення достовірності результатів, показників комбінаційної здатності, кореляційної залежності ознак, показників варіювання господарсько-цінних ознак.
Наукова новизна одержаних результатів. Вперше проведено вивчення за комплексом селекційних ознак нових самозапилених ліній кукурудзи, створених на базі вихідного матеріалу, отриманого від схрещування елітних середньопізніх і ранньостиглих ліній різних генетичних плазм (Ланкастер, Айодент, Рейд (BSSS), Лакауне). Підтверджена перспективність використання такого вихідного матеріалу при селекції ранньостиглих і середньоранніх самозапилених ліній кукурудзи. Досліджено характер розщеплення за різними господарсько-цінними ознаками самозапилених сімей другого циклу селекції. Експериментально підтверджена можливість отримання більш скоростиглих аналогів ліній плазми Ланкастер в послідовних генераціях самозапилення. Проведена оцінка адаптивної здатності та стабільності нових гібридів за комплексом показників.
Практичне значення одержаних результатів. Для ефективної практичної селекції при створенні високопродуктивних скоростиглих гібридів рекомендується використовувати гетерозисну модель Айодент х Ланкастер. Виділені кращі лінії кукурудзи ДК 633/266-112, ДК 633/266-59, ДК 427/266-28 з комплексом господарсько-цінних ознак, які включені в подальшу селекційну роботу для одержання високопродуктивних скоростиглих гібридів кукурудзи. За їх участю створені нові гібриди кукурудзи, занесені до Державного реєстру сортів рослин: Солонянський 298СВ (2006 р.), Хмельницький СВ і Сов 329СВ (2007 р.).
Особистий вклад. Автор безпосередньо приймав участь у плануванні і проведенні досліджень, спостережень, обліків і аналізі результатів досліджень. Разом із співробітниками лабораторії фізіології кукурудзи проведені дослідження з вивчення вологості зерна при збиранні у самозапилених гібридних потомств у другому циклі добору.
Апробація результатів досліджень. Матеріали дисертації оприлюднені на Всеукраїнській науково-практичній конференції молодих вчених і спеціалістів з проблем виробництва зерна в Україні (м. Дніпропетровськ – 2002) та на науково-практичній конференції молодих вчених “Проблеми сучасного землекористування” (Київ – Чабани – 2002).
Публікації. Матеріали за темою дисертації опубліковані в Бюлетені Інституту зернового господарства (дві статті), “Селекція і насінництво” (одна стаття), тезах науково-практичних конференцій молодих вчених і спеціалістів.
Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота викладена на 141 сторінках машинописного тексту, містить 36 таблиць, 9 рисунків. Текстова частина складається із вступу, п’яти розділів, висновків, практичних рекомендацій та додатків. Список використаних джерел включає 208 найменувань, у т. ч. 26 латиницею.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Стан проблеми і обґрунтування вибраного напрямку досліджень
У розділі наводиться огляд літератури з питань отримання нового вихідного матеріалу на базі генетичних плазм різних груп стиглості при гетерозисній селекції скоростиглої кукурудзи. Розглянуті основні методи покращання інбредних ліній за ознаками скоростиглості. Наведені основні вимоги сучасного виробництва при впровадженні ранньостиглих і середньоранніх гібридів. Підтверджена необхідність виведення ранньостиглих і середньоранніх ліній з залученням пізньостиглих і середньостиглих форм, стійких до стресових умов, і на їх базі скоростиглих гібридів з широкою екологічною пластичністю та стабільністю. Обґрунтована актуальність та необхідність проведення досліджень за темою дисертаційної роботи.
Грунтово-кліматичні умови та методика проведення досліджень, вихідний матеріал
Експериментальну частину досліджень проводили в 2001-2005 рр. у дослідному господарстві “Дніпро” Інституту зернового господарства УААН. Господарство розташовано на правому березі Дніпра, у південно-східній частині Придніпровської височини (130-140 м над рівнем моря). Територія його належить до північної підзони Степу України. Клімат цієї зони помірно континентальний з недостатнім, нестійким зволоженням. За роки досліджень більш сприятливі погодні умови склалися в 2003, 2004 і 2005 рр., а 2001 і 2002 рр. характеризувалися жорсткими умовами для кукурудзи.
Агротехнічні заходи виконувались відповідно рекомендаціям “Методики польових дослідів ” (1979).
Кукурудзу вирощували у спеціальних сівозмінах в селекційному і контрольному розсадниках. Розмір ділянок складав 4,9 м2, при триразовій повторності. Густоту стояння рослин у контрольному розсаднику формували в фазі 4-5 листків. Для ліній і гібридів, що вивчалися, вона становила 50 тис. рослин на 1 га.
Фенологічні спостереження проводили в селекційному і контрольному розсадниках: визначали дату появи сходів, цвітіння чоловічих і жіночих суцвіть. Біометричні виміри і спостереження проводились на 10 рослинах з ділянки і складалися з визначення висоти рослин, висоти прикріплення качанів, підрахунку числа вузлів на головному стеблі. Розподіл ліній і гібридів за групами скоростиглості проводили з використанням такого побічного показника, як тривалість періоду “сходи – цвітіння 50% качанів”.
Гібриди кукурудзи збирали селекційним комбайном “HEGE-140”, з наступним зважуванням зерна і визначенням його вологості вологоміром “Burrows”.
Вивчення самозапилених потомств гібридних популяцій, на яких базувався другий цикл добору, здійснювалось в селекційному розсаднику. Аналізували 150-200 генотипів в кожній популяції за показниками “тривалість періоду сходи – цвітіння 50% качанів” і “вологість зерна при збиранні”.
Статистичну достовірність експериментальних даних визначали за допомогою дисперсійного аналізу. Параметри варіювання і коефіцієнти варіації розраховувалися за методикою Г.Ф. Лакіна (1990). Оцінку параметрів комбінаційної здатності в системі неповних тесткросів здійснювали за методикою Г.К. Дремлюка, В.Ф. Герасименко (1991). Параметри екологічної стабільності та пластичності генотипів розраховували за методиками J. Eberhart, W. Rassell (1996) і А.В. Кильчевского, Л.В. Хотылевой (1985).
Вихідний матеріал, що вивчався, створений в Інституті зернового господарства УААН самозапиленням гібридів, отриманих на базі ранньостиглих (F2, ДК 201, ДК 261, ДК 266) і середньопізніх ліній (ДК 427, ДК 633, ДК 710, ДК 507, ДК 73). Лінії були поділені на три умовні групи залежно від їх середньопізніх батьківських компонентів:
- споріднені з генетичною плазмою Ланкастер (ДК 427/F2, ДК 427/ДК201, ДК 427/ДК261, ДК 427/ДК266 – група ДК 427 (ОН43); ДК 633/F2, ДК 633/ДК201, ДК 633/ДК261, ДК 633/ДК266 – група ДК 633 (Мо17));
- споріднені з генетичною плазмою Айодент (ДК 710/F2, ДК 710/ДК201, ДК 710/ДК261, ДК 710/ДК266);
- споріднені з генетичною плазмою Рейд (BSSS) (ДК 73/F2, ДК 73/ДК201, ДК 73/ДК266 – група ДК 73, ДК 507/F2, ДК 507/ДК201, ДК 507/ДК266 – група ДК 507 ).
За стандарти при доборі на скоростиглість були взяті лінії – ранньостигла F2 і середньорання П 346.
Для оцінки комбінаційної здатності групи ліній схрещувались з тестерами – простими міжлінійними і сестринськими гібридами. Підбір тестерів здійснювався в залежності від генетичного походження ліній. Для ліній Ланкастер – гібриди П 502М х ДК 277-10, Кр 714М х ДК 277-9, ДК 277-10 х ДК 201, ДК 277-10 х ДК 279. Для ліній Айодент - гібриди П 346М х ДК 421, ДК 366М х 346зС, ДК 366М х ДК 108-5, ДК 247 х ДК 2/17-3. Для ліній Рейд (BSSS) – гібриди ДК 366С х ДК 277-10, ДК 427М х ДК 277-10, ДК 277-10 х ДК 279, ДК 710 х ДК 277-10, Кр 714М х ДК 411-12.
Тесткроси порівнювали за основними ознаками з стандартами – районованими гібридами: Кадр 195 МВ, Кадр 267 МВ. Окрема частина тесткросів одночасно пройшла екологічне випробування на Жеребківській дослідній станції.
Оцінка нових самозапилених ліній кукурудзи, отриманих за участю різних генетичних плазм
Нові самозапиленні скоростиглі лінії кукурудзи, отримані за участю різних генетичних плазм потребують комплексного вивчення з метою виділення джерел господарчо-цінних ознак і залучення кращих з них в програми по створенню високопродуктивних гібридів. В 2001-2003 рр. ми вивчали морфо-біологічні ознаки і комбінаційну здатність ліній, споріднених з генетичними плазмами Ланкастер, Айодент і Рейд (BSSS).
Відзначена значна диференціація ліній за досліджуваними ознаками (табл. 1). Зокрема, висота рослин у ліній плазми Ланкастер коливалася від 75 до 220 см, а середньопопуляційне значення перевищувало лінію-стандарт П 346 на 11,2%. Серед них було виділено, згідно з міжнародним класифікатором СЕВ (1984), 51% середньорослих ліній (від 125 до 175 см) і 9% високорослих (з висотою рослин вище 175 см).
Таблиця 1
Варіювання морфо-біологічних ознак у самозапилених ліній, отриманих на базі пізньостиглих плазм (2001-2003 рр.)
Групи ліній |
Висота рослин, см | Висота прикріплення продуктивного качана, см | Тривалість періоду “сходи – цвітіння 50% качанів”, доби | Х? ± S Х? | Lim | Х? ± S Х? | Lim | Х? ± S Х? | Lim | Ланкастер | 144,6±1,4 | 75-220 | 39,2±0,8 | 10-90 | 56,7±0,3 | 46 – 67 | Айодент | 142,9±2,0 | 90-200 | 37,7±1,2 | 15-70 | 57,0±0,2 | 50-64
Рейд (BSSS) | 150,0±1,5 | 100-220 | 37,9±0,8 | 15-70 | 58,3±0,3 | 51-72
F2
П 346 | 138,3
130,0 | 40
32,5 | 52
56
При селекції на скоростиглість питання оптимізації висоти прикріплення качана вирішується складніше через те, що ранньостиглі лінії відрізняються, як правило, низьким закладенням качана. Серед вихідного матеріалу, спорідненого з генетичною плазмою Ланкастер, у 34% ліній висота прикріплення качана була 30-50 см, у 61% ліній – менше 30 см. Лінії ДК 427/266 28-311, ДК 633/2 181-111, ДК 633/266 59-314, ДК 633/266 112-511, ДК 633/261 20-211 характеризувались висотою прикріплення продуктивного качана більше 50 см.
При залучені пізньостиглих генотипів для створення скоростиглого матеріалу добір на скорочений вегетаційний період стає одним з основних критеріїв. У наших дослідах при визначенні тривалості вегетаційного періоду використовувався тісно пов’язаний з ним показник – “тривалість періоду сходи – цвітіння 50% качанів”. У ліній плазми Ланкастер відзначено нижче середнє значення цієї ознаки порівняно з лініями інших плазм і близьке до цього показника у середньоранньої лінії-стандарту П 346. Особливу увагу серед цього матеріалу привертають скоростиглі лінії, котрі цвіли раніше П 346. Виділено 41,4% таких ліній з тривалістю періоду “сходи – цвітіння 50% качанів” – від 46 до 56 діб, і серед них ДК 427/201 34с-11 і ДК 427/F2 34с-12, які зацвітали на 5-6 діб раніше за скоростиглу лінію-стандарт F2.
При оцінці вихідного матеріалу основним критерієм, на рівні зі скоростиглістю, була загальна комбінаційна здатність (ЗКЗ) за ознакою “врожайність зерна”. В результаті аналізу ЗКЗ були виділені лінії:–
зі стабільними позитивними показниками ефектів ЗКЗ протягом трьох років – ДК 427/266 4-322, ДК 427/266 45-2121, ДК 427/266 72-111, ДК 633/2 108-2111, ДК 633/2 112-22, ДК 633/2 112-5111, ДК 633/266 59-211, ДК 633/266 59-31312, що робить їх особливо цінними для селекції високоврожайних пластичних гібридів; –
з високими позитивними показниками ефектів ЗКЗ в стресових умовах (2002 р.) і суттєво нижчими в більш сприятливих умовах (2001 і 2003 рр.) – ДК 427/266 8-111, ДК 427/266 28-31423, ДК 427/266 72-121, ДК 427/266 139-223, ДК 427/266 145-1. Вони є цінним вихідним матеріалом при селекції гібридів стійких до умов посухи і високих температур повітря;
з негативними, або близькими до середньої в досліді ефектами ЗКЗ в стресових погодних умовах і підвищенням їх значень з покращенням умов вирощування (2003 р.) – ДК 633/2 168-232, ДК 633/2 178-132, ДК 633/2 231-221. Це вказує на пріоритетність їх використання при селекції гібридів інтенсивного типу;
зі стабільними негативними оцінками ефектів ЗКЗ за ознакою “вологість зерна при збиранні” та стабільно високими позитивними показниками ЗКЗ за ознакою “врожайність зерна” – ДК 427/266 72-111, ДК 633/266 59-211, ДК 633/266 59-31312, ДК 633/266 112-5111. В селекційному плані вони цінні при створенні гібридів з прискореною віддачею вологи при дозріванні.
Досить значна різниця за розглянутими ознаками відзначена і серед ліній, споріднених з плазмою Айодент. Зокрема, група ліній, отриманих за участю лінії ДК 710, характеризувалась найменшим середньопопуляційним показником висоти рослин по досліду (Х? = 142,9 см), проте перевищувала висоту рослин середньоранньої лінії-стандарту П 346 на 10,7%. При цьому 55% ліній були ідентифіковані як середньорослі, а лінії ДК 710/266 49-311, ДК 710/266 60-212, ДК 710/261 34-111 – як високорослі. У 65% ліній висота прикріплення качана була вище 30 см.
За середньопопуляційними показниками тривалості періоду “сходи – цвітіння 50% качанів” (Х? = 57 діб) лінії цієї групи перевищували показники ліній-стандартів. Але серед них 40% зацвітали раніше лінії П 346, а лінії ДК 710/266 36-1221 і ДК 710/266 60-21241 – на 2 доби раніше ранньостиглої лінії F2.
Стабільні позитивні оцінки ефектів ЗКЗ за ознакою “врожайність зерна” були відзначені у ліній ДК 710/266 60-212, ДК 710/266 75-311, ДК 710/261 11-231, котрі можна використовувати при створенні гібридів для різних умов вирощування. Лінія ДК 710/2 111-112, яка в стресовому 2002 р. мала високу позитивну оцінку ефектів ЗКЗ за ознакою “врожайність зерна”, може бути включена в програми по створенню посухо- та жаростійких гібридів.
Визначення ЗКЗ ліній за ознакою “вологість зерна при збиранні” дозволило виділити лінії ДК 710/266 27-111, ДК 710/266 63-511, ДК 710/266 65-1111, які відрізнялись стабільними негативними оцінками за цією ознакою в різні роки досліджень.
На відміну від інших груп лінії плазми Рейд (BSSS) характеризувались максимальним середньопопуляційним показником висоти рослин по досліду (Х? = 150,0 см) і незначним варіюванням цієї ознаки в різні за зволоженістю роки. Слід відзначити, що 74% ліній були визначені як середньорослі. У 48% ліній висота закладання продуктивного качана була вище 30 см.
Дослідження тривалості періоду “сходи – цвітіння 50% качанів” виявили, що у ліній, які були створені на базі форм, споріднених з плазмою Рейд (BSSS), він був найтриваліший по досліду і коливався в межах від 51 до 72 діб, та лише у 30% ліній був коротший ніж у стандарту П 346. Найбільш скоростиглі серед цієї групи лінії ДК 73/2 28-1111 і ДК 73/266 36-1211 зацвітали одночасно з лінією F2.
Більшість гібридів ліній групи Рейд (BSSS) мали високий відгук на умови середовища. Так, в умовах недостатньої зволоженості 2002 р. кількість ліній з позитивними показниками ефектів ЗКЗ за ознакою “врожайність зерна” зменшилась в 2,5 рази. В сприятливих умовах 2003 р. спостерігалось значне збільшення числа ліній з високими позитивними оцінками ефектів ЗКЗ (в три рази) і зниження до мінімальних значень кількості ліній з негативними оцінками (з 46% до 7%). Базуючись на цих даних, можна стверджувати, що більшість ліній плазми Рейд (BSSS), які нами досліджувались, досить помітно реагують на зміни умов вирощування.
Проте, серед них були виділені зразки (ДК 507/201 39-2142, ДК 507/266 45-121 і ДК 73/201 148-211) з стабільними позитивними оцінками ефектів ЗКЗ за ознакою “врожайність зерна”, причому останні дві лінії мали і найвищі по досліду оцінки ефектів ЗКЗ в посушливих умовах 2002 р. (11,1 ц/га і 11,0 ц/га). Це робить їх цінним селекційним матеріалом для одержання гібридів, толерантних до несприятливих умов вирощування.
Вивчення ефектів ЗКЗ за ознакою “вологість зерна при збиранні” дозволило відібрати лінії ДК 73/2 57-131 і ДК 73/201 120-311, у котрих негативні оцінки ЗКЗ за цією ознакою проявлялись стабільно в різні роки досліджень.
Дослідження основних господарсько-цінних ознак гібридів, створених на базі ліній з різною генетичною основою
Незважаючи на особливості погодних умов кожного року, в наших дослідженнях був виявлений досить високий ступінь успадкування гібридами скоростиглості вихідних ліній. Так, протягом 2001-2003 рр. мінімальною середньою тривалістю періоду “сходи – цвітіння 50% качанів” характеризувались тесткроси, отримані за участю ліній групи ДК 427 плазми Ланкастер – найбільш ранньостиглих серед всіх, що вивчалися (табл. 2). В цій групі були гібриди з мінімальною тривалістю періоду “сходи – цвітіння 50% качанів” (48 діб). Гібриди групи ДК 427 в середньому характеризувались і найнижчою вологістю зерна при збиранні (16,3 %), яка була на рівні більш скоростиглого стандарту Кадр 195 МВ і на 1,1 % нижчою ніж у Кадр 267 МВ. Максимальна тривалість вегетаційного періоду була у гібридів, батьківськими формами яких були лінії групи ДК 73 плазми Рейд (BSSS).
Результати вивчення урожайності зерна свідчать, що вона в середньому була близькою у всіх груп тесткросів і коливалась від 4,46 до 4,61 т/га, що на 0,16-0,31 т/га вище ніж у стандарту Кадр 195 МВ, але нижче на 0,04-0,19 т/га ніж у Кадр 267 МВ. Разом з тим спостерігалась значна диференціація тесткросів за рівнем урожайності в різні роки вивчення. Зокрема різниця між її мінімальним значенням у стресовому 2002 р. і максимальним у порівняно сприятливому для кукурудзи 2003 р. складала від 121,2 до 140,0 %, відповідно у тесткросів ліній групи Айодент і групи Рейд (ДК 507), що вказує на більшу посухостійкість перших. Крім того посушливі умови 2002 р. вплинули на ранжування тесткросів за середньопопуляційним рівнем врожайності зерна і найбільш продуктивними виявились гібриди групи Айодент, що пояснюється присутністю серед них значного числа гомеостатичних форм (ДК 710/2 111-112, ДК 710/266 60-212,
ДК 710/266 75-311, ДК 710/261 11-231 і ін.)
Таблиця 2
Варіювання середньопопуляційних значень господарсько-цінних ознак
тесткросів за роками досліджень
Групи тесткросів | Тривалість періоду “сходи – цвітіння 50% качанів”, доби | Вологість зерна
при збиранні, % |
Урожайність зерна, т/га
2001р. | 2002р. | 2003р. | 2001р. | 2002р. | 2003р. | 2001р. | 2002р. | 2003р.
Ланкастер |
ДК 427 |
62,7 |
60,9 |
55,3 |
14,4 |
18,1 |
16,3 |
4,02 |
2,88 |
6,38
ДК 633 |
64,1 |
62,4 |
57,5 |
14,9 |
18,7 |
17,8 |
4,06 |
2,97 |
6,77
Айодент |
ДК 710 |
62,9 |
62,8 |
56,0 |
15,0 |
19,0 |
18,3 |
4,01 |
3,06 |
6,76
Рейд (BSSS) |
ДК 507 |
64,4 |
62,8 |
57,5 |
14,6 |
19,3 |
18,1 |
3,82 |
2,92 |
7,00
ДК 73 |
64,4 |
63,0 |
57,9 |
14,7 |
18,3 |
17,9 |
3,69 |
2,92 |
6,87
Кадр195МВ
Кадр267 МВ | 58
65 | 57
62 | 54
58 | 14,7
15,1 | 16,9
18,8 | 17,2
18,3 | 4,24
4,21 | 3,19
3,23 | 5,45
6,50
НІР0,05 | 0,9 | 1,0 | 1,1 | 0,8 | 0,7 | 0,9 | 0,64 | 0,62 | 0,66 |
Більш сприятливі погодні умови 2003 р. вплинули і на зростання врожайності конкретних тесткросів, котра коливалась в межах 4,14 – 9,43 т/га. В умовах цього року максимальний приріст урожайності був у гібридів, отриманих за участю обох груп ліній плазми Рейд (BSSS) – ДК 507 і ДК 73, який становив 0,37-0,50 т/га порівняно зі стандартом Кадр 267 МВ.
Підбір тестерів – важливий момент при оцінці ліній за комбінаційною здатністю тому, що в подальшому тесткроси розглядають як потенційні комерційні гібриди. В 2002-2003 рр. максимальну врожайність серед тесткросів ліній групи Ланкастер забезпечило схрещування з сестринським гібридом ДК 277-10 х ДК 279 (Х? = 5,41 т/га), що на 0,54 – 0,89 т/га вище обох стандартів.
Для ліній плазми Рейд (BSSS) теж найбільш ефективним за врожайністю зерна були схрещування з тестером ДК 277-10 х ДК279 (Х? = 5,30 т/га) – на 0,43-0,98 т/га вище за стандарти. Крім того, високою врожайністю характеризувались тесткроси, створені за участю сестринських гібридів ДК 710 х ДК 277-10 і Кр 714М х ДК 411-12, середньопопуляційний рівень врожайності яких перевищував обидва стандарти відповідно на 0,23-0,78 та 0,29-0,84 т/га.
Максимальну врожайність в досліді було отримано при схрещуванні ліній плазми Айодент з тестером, простим гібридом ДК 247 х ДК 2/17-3 (Х? = 5,71 т/га) – на 0,84 і 1,39 т/га відповідно вищу за врожайність стандартів Кадр 267МВ і Кадр 195МВ. У цій же групі тесткросів спостерігавсь і найменший розмах варіювання врожайності зерна – 3,74 т/га, хоча коефіцієнт варіації був самим високим. Такі дані дозволяють прогнозувати успішне використання тестера ДК 247 х ДК 2/17-3 в якості батьківської форми з лініями плазми Айодент для створення трьохлінійних високопродуктивних гібридів, стійких до несприятливих умов вирощування.
Таким чином, за результатами досліджень тесткросів були визначені оптимальні гетерозисні комбінації для кожної групи ліній при створенні середньоранніх і середньостиглих гібридів – Айодент х Ланкастер (Mo17/Oh 43).
У кожній групі тесткросів, які нами досліджувались, були виділені гібриди, врожайність зерна яких була високою і стабільною протягом усіх років випробувань і значно перевищувала врожайність стандартів. Особливу увагу привертають гібриди, отримані за участю ліній плазми Ланкастер – ДК 633/266 112-5111, ДК 633/266 59-212 та ДК 427/266 28-3142, їх врожайність зерна перевищувала врожайність стандарту Кадр 267МВ відповідно на 11,2-45,6%; 13,9-35,8%; 3,6-46,6%.
Лінія ДК 633/266 112-5111 з успіхом використовується в практичній селекції Інституту зернового господарства УААН і в спільних програмах зі створення нових гібридів сумісно з селекційними установами Центральної та Західної Європи. За її участю було створено ряд експериментальних гібридів, які пройшли випробування в різних екологічних зонах для визначення параметрів адаптивної здатності і стабільності. Випробування проводились - в контрольному розсаднику Дослідного господарства ІЗГ УААН (м. Дніпропетровськ) у 2002-2003 р. і у 2003 р. на Жеребківській дослідній станції (Одеська обл.).
За тривалістю вегетаційного періоду гібриди відносились до середньоранньої і середньостиглої груп, період “сходи – цвітіння 50% качанів” коливався від 61 до 66 діб. Одночасно з середньораннім гібридом-стандартом Кадр 267 МВ цвіли гібриди (ДК 279 х ДК 278) 92 х ДК 633/266-112, ДК 633/266-112 х ДК 714/195 22311 і ДК 633/266-112 х ДК 752.
Практично всі гібриди, які вивчались, характеризувались високими показниками специфічної адаптивної здатності САЗ, тобто вони можуть різко підвищувати врожайність при покращанні умов вирощування (табл. 3).
Виходячи з аналізу коефіцієнтів пластичності, гібриди були розподілені на такі групи:–
гомеостатичні (bi<1) з слабкою реакцією на зміни умов вирощування і стабільною врожайністю при їх погіршенні – ДК 633/266-112 х ДК 205/710 141212, ДК 250/710 ЕС1 10-121112 х ДК 633/266-112, ДК 250/710 29-2132112 х ДК 633/266-112, (ДК 279*ДК 278) 92 х ДК 633/266-112; –
інтенсивного типу (bi>1) – ДК 633/266-112 х (ДК 277-10 х ДК 371-12) 411, (ДК 277-10 х ДК 371-12) 421 х ДК 633/266-112, ДК 633/266-112 х ДК 710/733 31111, (ДК 205/710 х ДК 279) 31 х ДК 633/266-112;–
середньопластичні (bi=1) гібриди з широкою нормою реакції – ДК 633/266-112 х ДК714/195 22311, ДК 277-10 х ДК 633/266-112, ДК 278 (2*10) 121111 х ДК 633/266-112, Кр 742 х ДК633/266-112, ДК 633/266-112 х ДК 752.
Таблиця 3
Адаптивна характеристика гібридів за ознакою “врожайність зерна”, (2002-2003 рр.)
Гібриди |
СЦГ | ЗАЗ | САЗ | S2 I , % | b i
ДК 277-10 х ДК 633/266-112
ДК 633/266-112 х ДК 205/710 141212
ДК250/710ЕС110-121112 х ДК633/266-112
ДК 250/710 29-2132112 х ДК 633/266-112
ДК 278 (2*10) 121111 х ДК 633/266-112
ДК633/266-112х(ДК277-10 х ДК371-12) 411
(ДК 277-10хДК371-12)421 х ДК633/266-112
ДК 633/266-112 х ДК 710/733 31111
(ДК 279 х ДК 278) 92 х ДК 633/266-112
(ДК 205/710хДК 279)31х ДК 633/266-112
ДК 633/266-112 х ДК 714/195 22311
Кр 742 х ДК 633/266-112
ДК 633/266-112 х ДК 752 | 31,0
37,8
43,0
54,0
36,2
34,0
18,2
37,8
39,2
32,6
29,6
43,3
33,2 | -8,0
-5,3
-0,2
-1,8
0,2
5,7
-5,4
8,8
-1,9
6,6
-6,5
7,8
1,8 | 253,7
190,4
188,4
50,9
305,7
464,7
577,3
447,6
219,2
517,3
304,5
317,1
397,8 | 25,9
21,5
19,8
10,6
25,1
28,7
37,5
27,0
21,9
29,9
27,8
23,1
27,9 | 0,9
0,7
0,8
0,4
0,9
1,2
1,3
1,2
0,8
1,3
1,0
0,9
1,1
Кадр 267МВ – стандарт | 15,8 | -1,7 | 741,6 | 40,2 | 1,4
НІР0,05 | 4,3 | 1,1 | 2,1 | 0,1
Примітка. СЦГ- селекційна цінність генотипу; САЗ – специфічна адаптивна здатність;
ЗАЗ – загальна адаптивна здатність; S2i – відносна стабільність;
b I - коефіцієнт пластичності.
Найвищу селекційну цінність (СЦГ) мали гібриди ДК 250/710 29-2132112 х ДК 633/266-112, ДК 250/710 ЕС1 10-121112 х ДК 633/266-112, Кр 742 х ДК 633/266-112, які поєднували високу врожайність зерна (на 1,10-1,78 т/га вищу за стандарт) з високою стабільністю прояву цієї ознаки – S2i= 10,6; 19,8; 23,1 %. Всі вони належать до гомеостатичних гібридів і можуть давати максимальні врожаї і в несприятливих умовах зовнішнього середовища.
За результатами випробувань були виділені кращі гібриди, які були передані до Державної служби з охорони прав на сорти рослин. Гібрид Солонянський 298СВ (ДК 633/266-112 х ДК 205/710) занесений до Державного реєстру сортів рослин, придатних для поширення в Україні на 2006 р., гібриди Хмельницький СВ (Кр 742 х ДК 633/266-112) і Сов 329СВ (ДК 633/266-112 х ДК 710/733) – на 2007 р.
Залучення кращих ліній в селекційну роботу при створенні нового вихідного матеріалу
Створення ранньостиглого вихідного матеріалу за участю трьох пізньостиглих плазм – Ланкастер, Айодент і Рейд (BSSS) довело, що найбільш успішним добір скоростиглих ліній з високою комбінаційною здатністю був серед ліній, отриманих на базі плазми Ланкастер. Серед ліній цієї плазми були виділені найбільш перспективні – ДК 633/266-112, ДК 633/266-59, ДК 427/266-28 і ДК 267-4. За тривалістю періоду “сходи – цвітіння 50% качанів” і вологістю зерна при збиранні ці лінії більш скоростиглі ніж їх середньопізні батьківські компоненти – лінії ДК 427 і ДК 633. Але лише у лінії ДК 267-4 показники тривалості періоду “сходи – цвітіння 50% качанів” та вологості зерна при збиранні були нижчими за лінію-стандарт П 346.
З метою отримання більш скоростиглих аналогів на базі ліній ДК 633/266-112, ДК 633/266-59, ДК 427/266-28, ДК 267-4 започаткований новий цикл селекції. За участю цих ліній і вихідних (ДК 633, ДК 427 і ДК 266) були створені гібриди, які використовувались для інбридингу і порівняння ефективності селекції на скоростиглість в першому і другому циклах добору.
Визначення тривалості періоду “сходи – цвітіння 50% качанів” і вологості зерна при збиранні гібридів (2004-2005 рр.) показало наявність гетерозису за цими ознаками. Мінімальні середні значення тривалості періоду “сходи – цвітіння 50% качанів” були у гібрида ДК 633/266-112 х ДК 267-4 (59 діб), що менше за стандарт П 346 на 5 діб. Найбільш пізній серед отриманих гібридів ДК 633 х ДК 427 в середньому цвів пізніше П 346 на 5 діб.
Вологість зерна при збиранні у гібридів протягом двох років досліджень варіювала в межах від 14% до 43,7%. Суттєво нижчими показниками вологості зерна характеризувались гібриди, які були створені за участю найбільш скоростиглих по досліду ліній – ДК 427/266-28 і ДК 267-4 (в середньому за два роки на 6,5-7,9% нижче П 346). Також нижчу ніж у стандарту П 346 середню вологість зерна при збиранні мали гібриди ДК 633/266-112 х ДК 427/266-28, ДК 427/266-28 х ДК 633/266-112, ДК 633/266-112 х ДК 267-4, ДК 267-4 х ДК 633/266-112.
Слід зазначити наявність реципрокного ефекту у схрещуваннях з вихідними зразками. Так гібриди з ранньостиглою лінією ДК 266 і лінією, яка характеризується швидкою вологовіддачею зерном ДК 427 мали нижчу вологість зерна в середньому на 3,0-4,9% при їх використанні як материнських компонентів. Цей ефект може вплинути і на результативність селекції скоростиглих генотипів на базі таких форм.
При використанні гібридів для отримання інбредного матеріалу важливим є вивчення характеру розщеплення за певними ознаками в F2 поколінні, що дозволяє добирати кращі генотипи вже на перших етапах інбридингу, а також прогнозувати результат добору.
Для всіх самозапилених сімей різних гібридних популяцій було характерне незначне перевищення середньопопуляційних показників тривалості періоду “сходи – цвітіння 50% качанів” порівняно з вихідними гібридами, що можна пояснити зменшенням впливу гетерозису при інбридингу і диференціацією генотипів за цією ознакою (табл. 4).
Таблиця 4
Параметри варіювання ознак скоростиглості F2 покоління (2004 р.)
Самозапилені гібридні популяції | Тривалість періоду “сходи – цвітіння 50% качанів” | Вологість зерна при збиранні, %
Х? | Lim | Х? | Lim | (ДК 427/266-28 х ДК 267-4) F2
(ДК 633/266-59 х ДК 427/266-28) F2
(ДК 633/266-59 х ДК 267-4) F2
(ДК 633/266-112 х ДК 633/266-59) F2
(ДК 633/266-112 х ДК 427/266-28) F2
(ДК 633/266-112 х ДК 267-4)F2
(ДК 633х ДК 427) F2
(ДК 633 х ДК 266) F2
(ДК427 х ДК 266) F2 | 68,5
66,8
66,2
68,5
67,6
64,4
72,3
67,1
66,2 | 60-73
62-76
61-71
65-79
61-75
54-72
67-79
62-74
61-77 | 33,7
40,3
36,8
41,1
38,8
32,2
46,3
41,8
38,8 | 24,5-43,7
31,8-51,1
25,7-46,2
32,0-51,7
26,3-51,3
19,3-45,2
33,9-56,4
32,7-51,3
28,6-51,9 | П 346 – стандарт | 65 | 29,4
НІР0,05 | 0,8 | 0,8
Дослідження самозапилених сімей популяцій (ДК 427 х ДК 266)F2 і (ДК 633 х ДК 266)F2, які використовувались для створення вихідного матеріалу в першому циклі селекції, показало, що вони за ранньостиглістю були близькі до генотипів другого циклу. Тривалість періоду “сходи – цвітіння 50% качанів” у них коливалась в межах від 62 до 74 діб. Вже в першій генерації інбридингу серед генотипів популяції (ДК 427 х ДК 266)F2 було виділено 26% рослин, які цвіли раніше, або на рівні П 346. В популяції (ДК 633 х ДК 266)F2 кількість таких генотипів складала 14%. Найбільш скоростиглі форми з цих популяцій цвіли одночасно з ранньостиглим компонентом популяції лінією ДК 266 (62 доби). Більшість самозапилених сімей в популяціях (ДК 427 х ДК 266)F2 і (ДК 633 х ДК 266)F2 мали тривалість періоду “сходи – цвітіння 50% качанів” в межах 62-69 діб.
Серед самозапилених сімей популяцій другого циклу селекції – (ДК 633/266-59 х ДК 427/266-28)F2 і (ДК 633/266-59 х ДК 267-4)F2 відповідно 28% і 36% рослин цвіли раніше, або одночасно з лінією-стандартом П 346 (65 діб). Значну кількість таких форм (77%) було виділено серед самозапилених сімей популяції (ДК 427/266-28 х ДК 267-4)F2.
Особливої уваги заслуговують самозапилені сім’ї популяцій, до складу яких входить лінія ДК 633/266-112, яка широко використовується в сучасних селекційних програмах. Тому отримання її більш скоростиглих аналогів має важливе значення. Значна частина генотипів (76% і 83% відповідно), які цвіли раніше вихідної лінії ДК 633/266-112, була відібрана серед самозапилених сімей (ДК 633/266-112 х ДК 427/266-28)F2 і (ДК 633/266-112 х ДК 633/266-59)F2. Популяція (ДК 633/266-112 х ДК 267-4)F2 мала найменший середньопопуляційний показник тривалості періоду “сходи – цвітіння 50% качанів” серед всіх самозапилених популяцій, які досліджувались, і він був нижчим за стандарт П 346. Для неї був зафіксований і найбільший розмах варіювання генотипів за ознакою тривалість періоду “сходи – цвітіння 50% качанів” – 18 діб. Мінімальні показники цієї ознаки (54 доби) вказують на можливість добору скоростиглих генотипів, які цвіли на 11 діб раніше за лінію П 346. Більше 95% самозапилених сімей (ДК 633/266-112 х ДК 267-4)F2 мали тривалість періоду “сходи – цвітіння 50% качанів” меншу, ніж у вихідної лінії ДК 633/266-112.
Таким чином, гібриди, які використовувались в першому циклі селекції (ДК 633 х ДК 427, ДК 427 х ДК 266, ДК 633 х ДК 266), мали менший діапазон скоростиглих генотипів в F2 поколінні порівняно з гібридами, на яких базувався другий цикл селекції (ДК 427/266-28 х ДК 267-4, ДК 633/266-59 х ДК 427/266-28, ДК 633/266-59 х ДК 267-4, ДК 633/266-112 х ДК 633/266-59, ДК 633/266-112 х ДК 427/266-28 і ДК 633/266-112 х ДК267-4).
Максимальне середньопопуляційну вологість зерна при збиранні в середині вересня (Х?=46,3%) мала популяція з найбільш тривалим періодом “сходи – цвітіння 50% качанів” (ДК 633 х ДК 427)F2, а мінімальною (Х?=32,2%) вона була у популяції (ДК 633/266-112 х ДК 267-4)F2. В ній же були виявлені форми з найнижчою вологістю – 19,3%. У 66% самозапилених сімей цей показник був нижчим ніж у вихідної лінії ДК 633/266-112. Це дає підстави вважати популяцію (ДК 633/266-112 х ДК 267-4)F2 найбільш перспективною для подальшого добору скоростиглих форм, споріднених з ДК 633/266-112.
Результативний добір скоростиглих генотипів можна прогнозувати і в наступних генераціях самозапилення гібридних популяцій, до складу яких входить лінія ДК 267-4. Самозапилені сім’ї, які були отримані на базі цієї лінії, вирізнялись більш низькими показниками вологості зерна, порівняно з іншими популяціями, навіть при однаковій тривалості періоду “сходи – цвітіння 50% качанів”.
ВИСНОВКИ
У дисертації висвітлені теоретичні і практичні результати, які у сукупності забезпечують вирішення актуальних задач, щодо оцінки вихідного матеріалу кукурудзи за основними господарсько-цінними ознаками, використання його в практичній селекції при створенні високопродуктивних скоростиглих гібридів і подальшого поліпшення за ознаками скоростиглості.
1. На основі середньопізніх (Ланкастер, Айодент, Рейд (BSSS)) і скоростиглих генетичних плазм виділені нові самозапилені лінії кукурудзи, які характеризуються комплексом господарсько-цінних ознак і придатні для створення нових скоростиглих високопродуктивних гібридів кукурудзи, пристосованих до вирощування в умовах Степу України. Дослідження в стресових умовах нових самозапилених ліній, створених на базі елітних зразків ранньостиглих і пізньостиглих плазм, дозволило виділити з них ряд скоростиглих генотипів з стабільними позитивними показниками ефектів ЗКЗ за ознакою “врожайність зерна”, більшість з яких була споріднена з генетичною плазмою Ланкастер.
2. Використання ліній, споріднених з генетичною плазмою Рейд (BSSS), при створенні гібридів дозволило одержати максимальний відсоток високорослих форм з прикріпленням качана не нижче 40 см, але вони характеризувались найбільш тривалим по досліду періодом “сходи – цвітіння 50% качанів”
3. Отримання значного відсотку гібридів зі скороченою довжиною періоду “сходи – цвітіння 50% качанів” було зумовлено високим ступенем домінування скоростиглості вихідного матеріалу, створеного на базі лінії ДК 427.
4. Тесткроси, які були отримані за участю ліній, споріднених з генетичною