ІНСТИТУТ ЦУКРОВИХ БУРЯКІВ

УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК

КЛИМЧУК ОЛЕКСАНДР ВАСИЛЬОВИЧ

УДК: 633.15: 631.527: 633.582.1

ВИХІДНИЙ МАТЕРІАЛ ДЛЯ СЕЛЕКЦІЇ ГІБРИДІВ КУКУРУДЗИ,

ВИРОЩУВАНИХ В УМОВАХ МОНОКУЛЬТУРИ

ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ

06.01.05 – селекція рослин

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Київ – 2008

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Вінницькому державному аграрному університеті протягом 2003 – 2005 рр.

Науковий керівник: доктор сільськогосподарських наук, професор

ЗОЗУЛЯ Олександр Лаврентійович,

Вінницький державний аграрний університет.

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор

ВАСИЛЬКІВСЬКИЙ Станіслав Петрович,

Білоцерківський державний аграрний університет,

завідувач кафедри селекції та насінництва;

кандидат сільськогосподарських наук, доцент

ЖЕМОЙДА Віталій Леонідович,

Національний аграрний університет,

завідувач кафедри селекції та насінництва.

Захист дисертації відбудеться “13” лютого 2008 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.360.01 при Інституті цукрових буряків УААН за адресою: 03141, м. Київ, вул. Клінічна 25, корпус 1.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту цукрових буряків УААН, 03141, м. Київ, вул. Клінічна 25, корпус 2.

Автореферат розісланий “12” січня 2008 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат сільськогосподарських наук Сторожик Л.І.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Кукурудза є універсальною культурою за використанням і має високий урожайний потенціал, що сприяє її широкому поширенню на території України. Їй належить одне з чільних місць у збільшенні виробництва зерна і продукції тваринництва. Однак, висока потенційна зернова продуктивність кукурудзи реалізується не повністю, і дана проблема є однією із найважливіших, що стоїть перед сільським господарством нашої країни.

Кукурудза відноситься до культур, придатних до вирощування в умовах монокультури, тому подальше зростання її виробництва значною мірою визначається досягненнями селекції по створенню гібридів з високою врожайністю, її стабільністю та стійкістю до шкідників і хвороб.

Актуальність теми. З появою в Україні нових форм власності на землю та форм господарювання, зросла кількість господарств з невеликою площею землекористування і зерновою спеціалізацією, що зумовило вирощування сільськогосподарських культур в монокультурі. Кукурудза за своїми біологічними особливостями придатна до беззмінного вирощування, що має значні переваги як з організаційної, так і з економічної точки зору. Тому на сучасному етапі вимоги до селекції вихідного матеріалу та гібридів кукурудзи, вирощуваних в умовах монокультури, значно зросли.

Між тим, реакція селекційного матеріалу кукурудзи на умови монокультури неоднакова, і питання, який із зареєстрованих або перспективних гібридів з найбільшою ефективністю може вирощуватися на постійних ділянках, вивчено недостатньо. Тому особливого значення набуває розробка методів оцінки вихідного матеріалу для селекції гібридів кукурудзи, придатних для вирощування в монокультурі. Все це обумовлює актуальність і доцільність здійснення досліджень за темою дисертаційної роботи.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Проведені дослідження за темою дисертаційної роботи виконувались згідно до НТП УААН „Зернові і олійні культури”, завдання „Селекція, оцінка та ідентифікація самозапилених ліній кукурудзи” (номер державної реєстрації 0103U008830) та тематичних планів наукової роботи кафедри рослинництва, селекції та насінництва (у 2005 р. перейменованої на кафедру рослинництва та технологій) Вінницького державного аграрного університету.

Мета і завдання дослідження. Метою дослідження була оцінка та ідентифікація вихідного матеріалу кукурудзи за придатністю до вирощування в умовах монокультури й розробка основних принципів підбору пар для створення високопродуктивних гібридів.

Для досягнення даної мети були поставлені наступні завдання:–

провести комплексну оцінку самозапилених ліній кукурудзи за основними показниками високої придатності до умов монокультури і розробити принципи ідентифікації вихідного матеріалу за даними ознаками;–

на основі виділених самозапилених ліній кукурудзи у створених простих гібридів встановити характер успадкування ними високої врожайності та придатності до вирощування в монокультурі;–

провести порівняльне вивчення реципрокних гібридів за врожайністю та придатністю до монокультури;–

визначити стійкість вихідного матеріалу кукурудзи до шкідників і хвороб, які виявляли найбільшу шкодочинність в умовах тривалої монокультури;–

виділити придатні для вирощування в умовах монокультури самозапилені лінії та гібридні комбінації.

Об’єкт дослідження: ознаки, що визначають придатність вихідного матеріалу для вирощування в монокультурі, та характер їх успадкування простими гібридами кукурудзи.

Предмет дослідження: самозапилені лінії кукурудзи вітчизняної й зарубіжної селекції та створені на їх основі прості гібриди.

Методи дослідження: органолептичний – для виявлення фенотипової мінливості селекційних зразків; вимірювальний – для визначення морфологічних характеристик рослини та її складових елементів; розрахунковий – для встановлення характеру варіювання досліджуваних ознак і кореляційного зв’язку між ними, проведення регресійного та шляхового аналізів, визначення показників комбінаційної здатності, варіанс і компонентів генетичного аналізу; математично-статистичний – для оцінки достовірності отриманих результатів досліджень; розрахунково-порівняльний – для визначення біоенергетичної оцінки гібридного матеріалу кукурудзи із різною придатністю до вирощування в умовах монокультури.

Наукова новизна одержаних результатів. В умовах Лісостепу України вперше були виділені самозапилені лінії й гібридні комбінації, які характеризуються високою врожайністю та придатністю до вирощування в монокультурі. Виявлено кореляційні зв’язки між господарсько-цінними ознаками селекційного матеріалу кукурудзи, що дають можливість виконувати добір на придатність до вирощування в монокультурі. Проведено аналіз комбінаційної здатності вихідного матеріалу кукурудзи за врожайністю зерна та стійкістю до шкодочинних організмів в умовах монокультури. Встановлено, що у генетичному контролі врожаю зерна явище домінування відіграє більш істотну роль, ніж адитивна дія генів. Уперше здійснено групування селекційного матеріалу кукурудзи за рівнем урожайності в умовах монокультури.

Практичне значення одержаних результатів. На основі комплексної оцінки виділено самозапилені лінії кукурудзи різних груп стиглості – В 37, СМ 5-1-1, К 212, МА 22, МА 23С, Oh 43 H.t., УХ 405, ХЛГ 224, ХЛГ 489, ХЛГ 562, ХЛГ 1128, ХЛГ 1339, які відзначаються інтенсивним ростом у фазі 3-5 листків, високою пилковою продуктивністю, тривалим міжфазним періодом цвітіння качанів – повна стиглість зерна, несхильністю до утворення безплідних рослин, наявністю довгих качанів, великою кількістю зерен в ряду та кількістю квіток на качані, стійкістю до шкідників і хвороб. Використання представлених ліній як батьківських компонентів забезпечує створення високоврожайних гібридів кукурудзи із комплексним поєднанням господарсько-цінних ознак в умовах монокультури, що забезпечує зменшення затрат на одиницю площі та підвищення ефективності вирощування даної культури.

Передано 14 самозапилених ліній кукурудзи різних груп стиглості, придатних до вирощування в монокультурі, для реєстрації в Національному центрі генетичних ресурсів рослин України УААН при Інституті рослинництва ім. В.Я. Юр’єва (м. Харків).

Включено в селекційний процес лабораторії селекції та насінництва Навчально-наукового інституту рослинництва та ґрунтознавства Національного аграрного університету 9 самозапилених ліній кукурудзи, які придатні для створення гібридів, вирощуваних в умовах монокультури.

Розроблено та передано до Інституту кормів УААН (м. Вінниця) методику оцінки зразків кукурудзи на придатність до вирощування їх в монокультурі.

Особистий внесок здобувача. Здобувач провів систематизацію й узагальнення наукових, теоретичних і практичних напрацювань у вітчизняній та зарубіжній літературі за темою дисертаційної роботи, польові та лабораторні дослідження, їх статистичну й математичну обробку на персональному комп’ютері. Зроблено аналіз і теоретичне обґрунтування одержаних експериментальних результатів, на основі яких сформульовано висновки, опубліковано наукові праці, внесено пропозиції для селекційної практики та передано до впровадження результати досліджень.

Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати досліджень доповідались і обговорювались на засіданнях кафедри рослинництва, селекції та насінництва ВДАУ та вченій раді агрономічного факультету (2003-2005 рр.); на третій міжвузівській науково-практичній конференції аспірантів „Сучасна аграрна наука: напрями досліджень, стан і перспективи” 17-19 березня 2003 р. (ВДАУ, Вінниця); на другій міжнародній конференції молодих вчених „Сучасні проблеми генетики, біотехнології і селекції рослин” 19-23 травня 2003 р. (Інститут рослинництва ім. В.Я. Юр’єва, Харків); на четвертій міжвузівській науково-практичній конференції аспірантів „Сучасна аграрна наука: напрями досліджень, стан і перспективи” 5-7 квітня 2004 р. (ВДАУ, Вінниця); на п’ятій міжвузівській науково-практичній конференції аспірантів „Сучасна аграрна наука: напрями досліджень, стан і перспективи” 17-19 травня 2005 р. (ВДАУ, Вінниця).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 9 наукових праць у фахових наукових виданнях.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота викладена на 203 сторінках машинописного тексту, містить 58 таблиць, 5 рисунків та 11 додатків. Складається із вступу, 6 розділів, висновків і пропозицій для селекційної практики. Список використаних джерел літератури містить 198 найменувань, у т.ч. 23 латиницею.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Селекційна цінність та значення вирощування кукурудзи в монокультурі

(огляд наукової літератури)

У розділі представлено узагальнення джерел літератури про стійкість та характеристику господарсько-цінних ознак селекційного матеріалу кукурудзи, придатного до вирощування в умовах монокультури. Аналіз наукової літератури засвідчує різнобій думок з приводу рівня врожайності та стійкості до шкодочинних організмів селекційного матеріалу кукурудзи в монокультурі, відсутність методики оцінки вихідного матеріалу для ведення селекції на придатність до вирощування в умовах монокультури. Тому дана проблема залишається актуальною і потребує подальшого її вивчення.

Умови, матеріал та методика проведення досліджень

Випробування, спостереження й облік самозапилених ліній кукурудзи та створених на їх основі простих гібридів в умовах монокультури (11-13 рр.) проводились протягом 2003-2005 рр. на дослідному полі кафедри рослинництва, селекції та насінництва ВДАУ.

Ґрунт сірий лісовий, крупнопилуватий, середньосуглинковий на лесі. Вміст гумусу (за Тюріним) в орному шарі складає 2,4%. Реакція ґрунтового розчину слабокисла – рН (сольове) 5,8; середньовиважені: гідролітична кислотність – 4,1 мг.-екв. на 100 г ґрунту; сума ввібраних основ – 15,3 мг.-екв. на 100 г ґрунту; ступінь насичення основами – 78,9%. В ґрунтах міститься доступного для рослин азоту (за Корнфілдом) – 88 мг/кг ґрунту, рухомого фосфору і обмінного калію (за Чириковим) – 212 і 92 мг/кг ґрунту відповідно.

Сприятливими для росту та розвитку кукурудзи видались 2003 й 2004 рр., які характеризувались задовільними кліматичними показниками; умови 2005 р. – були менш сприятливими.

Вивчалось 128 самозапилених ліній кукурудзи лабораторії селекції кукурудзи та лабораторії генетики гетерозису Інституту рослинництва ім. В.Я. Юр’єва УААН (м. Харків), частина яких створена професором О.Л. Зозулею, а також лінії зарубіжної селекції.

Для більш детальної оцінки було виділено 50 самозапилених ліній, які найбільше відповідали різноманітності досліджуваної колекції.

На основі виділених ліній було створено 86 простих гібридів, з яких 56 – за повною діалельною схемою схрещування (згідно 1-го методу 1-ї моделі Гріффінга) та 30 – за схемою парних схрещувань.

Розміщення ділянок – методом рендомізованих блоків.

Повторність у дослідах для самозапилених ліній і простих гібридів чотири-разова. Площа облікової ділянки для самозапилених ліній складала 4,9 м2, для простих гібридів – 9,8 м2.

Як стандарти для самозапилених ліній використовували кращі селекційні лінії робочої колекції відповідних груп стиглості, а також приймаючи до уваги результати попередніх оцінок селекційних установ України – СМ 7 – ранньостигла, F 7 – середньорання, W 401 – середньостигла.

Під час випробування створених простих гібридів за стандарти приймали гібриди вітчизняної селекції відповідних груп стиглості, які рекомендовані інспектурою Державної комісії України із випробування та охорони сортів рослин у Вінницькій області на 2004-2005 рр.: Дніпровський 172 МВ – ранньостиглий; Дніпровський 284 МВ – середньоранній; Молдавський 291 АМВ – середньостиглий.

Фенологічні спостереження, облік та проміри виконувались відповідно до загальноприйнятих методик оцінки селекційного матеріалу кукурудзи: „Методика державного сортовипробування сільськогосподарських культур” (2001) і „Методика проведення польових досліджень з кукурудзою” (1980).

Ідентифікацію самозапилених ліній кукурудзи і простих гібридів за групами стиглості, окрім підрахунку кількості листків і встановлення тривалості вегетаційного періоду в днях, проводили за методом О.Л. Зозулі (1992). Площу прикачанного листка визначали за методом Ф.С. Ястребова, П.П. Літуна, В.І. Повшенко, Л.П. Білоусової (1975).

Градаційну й бальну оцінку морфологічних і якісних ознак кукурудзи та стійкість до пошкодження шкідниками проводили за класифікатором-довідником виду Zea mays L. (1994).

Стійкість селекційного матеріалу до ураження хворобами визначали за методикою Ф.Є. Немлієнко, Г.В. Грисенко, І.Є. Сиденко (1972).

Результати досліджень піддавались обробці кореляційним, регресійним, дисперсійним – В.Ф. Мойсейченко, В.О. Єщенко (1994), Б.А. Доспєхов (1985), В.Г. Вольф (1966) та шляховим – П.Ф. Рокіцький (1973) методами аналізу.

Розрахунок статистичних, математичних та селекційно-генетичних показників було здійснено у відповідності із методичними рекомендаціями Н.В. Турбіна, Л.В. Хотилєвої, Л.А. Тарутіної (1974), М.А. Федіна, Д.Я. Сіліса, А.В. Сміряєва (1980), Л.В. Хотилєвої, Л.А. Тарутіної (1990), П.П. Літуна, Н.В. Проскурніна (1992).

Біоенергетична ефективність вирощування гібридів кукурудзи з різною стійкістю до монокультури була розрахована за відповідними „Методичними рекомендаціями по біоенергетичній оцінці сівозмін і технологій вирощування кормових культур” (1989).

Усі дослідні дані оброблялись на персональному комп’ютері із використанням спеціальних прикладних програм Windowsxp: Word, Excel 7.0, Mathcad 2000.

Випробування селекційного матеріалу кукурудзи в умовах монокультури

Ідентифікація самозапилених ліній та простих гібридів кукурудзи для умов монокультури. В результаті досліджень за темою дисертаційної роботи нами було встановлено, що попередні експериментальні дані містять досить незначну інформацію про кількісні показники господарсько-цінних ознак самозапилених ліній і гібридів кукурудзи та їх поведінку в монокультурі протягом вегетаційного періоду. Селекційна практика здебільшого використовує монокультуру як природний інфекційний фон для комплексної оцінки вихідного матеріалу на стійкість до шкідників і хвороб відповідного регіону.

При вивченні селекційного матеріалу кукурудзи в умовах монокультури ми приділяли значної уваги таким морфологічним ознакам, як кількість гілочок волоті, висота рослин, висота прикріплення продуктивного качана та площа прикачанного листка.

Серед досліджуваних в умовах монокультури самозапилених ліній робочої колекції (табл. 1),

Таблиця 1

Морфологічні ознаки самозапилених ліній кукурудзи

в умовах монокультури, 2003-2005 рр.

Самозапилені лінії | Кількість гіло-чок волоті, шт. | Висота

рослин, см | Висота прикрі-плення качана, см | Площа прикачан-ного листка, см2

Ранньостиглі

F 101 | 7,8±0,467 | 98,3±7,091 | 16,8±1,318 | 159,0±10,97

МА 11 | 2,3±0,153 | 95,3±3,400 | 17,1±0,436 | 123,0±12,86

МА 17 | 1,5±0,120 | 79,1±1,751 | 18,2±1,093 | 162,1±5,727

PLS 61 | 5,5±0,289 | 105,4±7,344 | 28,7±1,391 | 234,4±13,21

ХЛГ 224 | 4,7±0,875 | 109,8±2,493 | 29,3±1,772 | 197,1±4,544

ХЛГ 272 | 6,0±1,130 | 109,0±8,597 | 23,1±1,508 | 173,9±20,40

ХЛГ 1128 | 4,6±0,833 | 128,2±2,871 | 28,8±1,361 | 218,8±27,46

СМ 7 St | 5,8±0,321 | 116,2±7,126 | 24,6±2,230 | 212,4±33,50

Xсер±Sx* | 4,6±0,602 | 105,6±4,923 | 22,0±1,741 | 174,3±12,67

НІР0,05* | 1,93 | 11,1 | 3,85 | 16,3

Середньоранні

СМ 5-1-1 | 7,1±0,734 | 121,9±7,132 | 28,3±2,688 | 201,9±15,84

KL 13 | 9,1±1,552 | 76,5±4,577 | 20,5±1,852 | 117,6±11,28

МА 22 | 6,3±0,609 | 114,7±6,272 | 29,1±1,466 | 242,6±21,51

МА 23С | 6,1±0,590 | 120,5±8,532 | 27,8±4,235 | 244,1±18,76

Oh 43 H.t. | 5,4±0,546 | 125,2±2,076 | 28,9±0,908 | 226,3±20,30

ХЛГ 189 | 6,7±0,306 | 102,9±4,718 | 23,8±1,060 | 165,4±13,24

ХЛГ 293 | 9,2±1,028 | 110,5±4,856 | 25,3±2,626 | 199,2±11,25

ХЛГ 489 | 5,9±0,058 | 105,2±6,173 | 19,9±1,750 | 220,2±19,33

ХЛГ 1216 | 5,6±0,385 | 109,6±7,742 | 21,8±1,142 | 245,3±11,40

F 7 St | 5,8±0,665 | 102,2±5,485 | 20,3±0,379 | 221,8±14,58

Xсер±Sx* | 5,7±0,369 | 107,5±2,784 | 24,1±0,850 | 191,6±8,345

НІР0,05* | 2,73 | 9,13 | 6,52 | 19,1

Середньостиглі

В 37 | 9,8±1,435 | 117,5±4,443 | 27,8±1,213 | 297,1±30,29

К 212 | 6,7±0,176 | 131,6±3,015 | 38,8±2,602 | 261,4±18,40

S 35 | 9,2±0,590 | 132,0±3,508 | 35,0±1,503 | 213,7±34,93

УХ 405 | 10,2±0,826 | 141,3±4,293 | 41,4±0,885 | 285,4±19,77

ХЛГ 42 | 7,5±0,752 | 132,4±1,972 | 35,8±2,236 | 264,2±29,90

ХЛГ 562 | 5,1±0,234 | 132,5±3,454 | 37,5±1,579 | 281,2±24,52

ХЛГ 1278 | 5,5±0,334 | 109,2±5,147 | 22,5±1,358 | 247,2±21,81

ХЛГ 1339 | 6,4±0,434 | 121,7±4,156 | 35,1±1,022 | 288,9±22,23

W 401 St | 7,4±0,306 | 121,4±3,441 | 28,0±1,230 | 236,9±15,39

Xсер±Sx* | 6,4±0,409 | 118,9±2,818 | 29,2±1,656 | 218,2±10,79

НІР0,05* | 2,31 | 9,58 | 5,72 | 18,2

Примітка: *- відповідає значенню для повної групи порівняння

цінне поєднання представлених морфологічних ознак у генотипі мали ранньостиглі – PLS 61, ХЛГ 224, ХЛГ 1128; середньоранні – СМ 5-1-1, МА 22, МА 23С, Oh 43 H.t. та середньостиглі – В 37, К 212, УХ 405, ХЛГ 562, ХЛГ 1339.

В умовах монокультури найбільш варіюючими ознаками були кількість гілочок волоті, висота прикріплення качана та площа прикачанного листка (рис. 1).

Рис. 1. Модифікаційна мінливість морфологічних показників селекційного матеріалу кукурудзи в умовах монокультури

Висота рослин мала середній рівень модифікаційної мінливості.

Найменшу мінливість мали такі ознаки, як кількість листків та кількість жилок на прикачанному листкові. Ці ознаки можна використовувати як непрямі показники для встановлення групи стиглості селекційного матеріалу кукурудзи.

Отже, модифікаційна мінливість представлених морфологічних ознак у самозапилених ліній кукурудзи була вищою, ніж у простих гібридів, за винятком висоти прикріплення качана. Це вказує на те, що в гібридних комбінаціях відбувається стабілізація показників морфологічної будови.

Окрім дослідження морфологічних ознак вихідного матеріалу кукурудзи, нами вивчались такі елементи структури врожаю, як довжина качана, кількість рядів зерен, кількість зерен в ряду, загальна кількість квіток на качані та врожайність зерна.

Проведена порівняльна характеристика самозапилених ліній (табл. 2), дозволила виділити зразки, які мають господарсько-цінне поєднання показників структури врожаю: ранньостиглі – ХЛГ 224, ХЛГ 1128; середньоранні – СМ 5-1-1, МА 22, МА 23С, Oh 43 H.t., УХК 372; середньостиглі – В 37, К 212, УХ 405, УХК 411, ХЛГ 562 та ХЛГ 1339.

Оптимальне поєднання та максимальний прояв елементів структури врожаю забезпечує високий рівень урожайності зерна вихідного матеріалу кукурудзи. За результатами наших досліджень, за урожайністю зерна достовірно переважали стандарти ранньостиглі самозапилені лінії (СМ 7 St) – PLS 61, ХЛГ 224, ХЛГ 1128; середньоранні (F 7 St) – СМ 5-1-1, МА 22 та Oh 43 H.t.; середньостиглі (W 401 St) – К 212, УХ 405, ХЛГ 562, ХЛГ 1339.

Таблиця 2

Елементи структури врожаю зерна самозапилених ліній кукурудзи

в умовах монокультури, 2003-2005 рр.

Самозапилені лінії | Довжина качана, см | Кількість рядів зерен, шт. | Кількість

зерен в ряду, шт. | Загальна кількість

квіток, шт. | Урожайність, т/га

Ранньостиглі

МА 11 | 9,0±0,120 | 12,9±0,208 | 12,0±0,636 | 257,6±11,08 | 1,49±0,087

МА 17 | 9,5±0,273 | 8,8±0,116 | 17,8±0,498 | 262,3±8,183 | 2,03±0,095

PLS 61 | 11,4±0,385 | 12,8±0,000 | 18,6±1,433 | 316,0±2,844 | 2,18±0,162

ХЛГ 81 | 6,3±0,306 | 11,4±0,116 | 13,5±0,754 | 274,9±12,66 | 1,10±0,149

ХЛГ 224 | 11,9±0,241 | 13,2±0,133 | 21,5±0,372 | 459,1±4,372 | 2,58±0,064

ХЛГ 272 | 9,7±0,058 | 11,1±0,406 | 20,9±0,986 | 315,6±11,67 | 1,83±0,178

ХЛГ 1128 | 11,6±0,459 | 12,9±0,058 | 20,4±1,028 | 386,0±8,763 | 2,43±0,074

СМ 7 St | 10,8±0,809 | 12,4±0,219 | 18,3±1,194 | 343,6±17,62 | 1,87±0,082

Xсер±Sx* | 9,8±0,539 | 11,8±0,477 | 17,6±0,978 | 321,0±19,55 | 1,83±0,154

НІР0,05* | 0,91 | 0,48 | 1,27 | 18,6 | 0,25

Середньоранні

СМ 5-1-1 | 12,0±0,699 | 13,7±0,176 | 22,5±0,815 | 484,4±17,98 | 3,32±0,064

F 502 | 9,7±0,418 | 13,7±0,241 | 19,5±1,712 | 333,7±28,03 | 2,31±0,097

МА 22 | 11,6±0,567 | 12,7±0,297 | 20,2±1,707 | 327,3±28,71 | 2,59±0,093

МА 23С | 10,4±0,551 | 13,9±0,334 | 21,7±3,086 | 435,8±23,05 | 2,12±0,212

Oh 43 H.t. | 11,5±0,551 | 14,0±0,116 | 22,6±1,099 | 467,0±3,989 | 2,52±0,220

УХК 372 | 11,2±0,579 | 12,8±0,185 | 16,4±1,268 | 377,3±11,23 | 2,14±0,110

ХЛГ 293 | 10,2±0,203 | 12,3±0,208 | 19,2±1,356 | 395,5±15,61 | 2,24±0,121

ХЛГ 489 | 9,6±0,088 | 11,3±0,267 | 20,1±2,014 | 317,2±15,03 | 2,35±0,165

ХЛГ 1216 | 10,0±0,406 | 11,7±0,481 | 17,6±1,289 | 370,1±15,98 | 1,86±0,202

F 7 St | 9,7±0,261 | 13,2±0,088 | 18,4±1,318 | 319,4±5,080 | 2,14±0,154

Xсер±Sx* | 10,0±0,254 | 12,5±0,238 | 17,6±0,763 | 345,3±14,04 | 2,03±0,124

НІР0,05* | 0,96 | 0,64 | 1,17 | 18,8 | 0,29

Середньостиглі

АS 77-4-1 | 11,6±0,273 | 12,4±0,033 | 22,0±1,765 | 406,1±10,44 | 1,79±0,070

В 37 | 12,2±0,463 | 14,6±0,145 | 18,6±0,736 | 439,3±7,772 | 2,70±0,105

СО 108 | 10,2±0,285 | 12,0±0,417 | 18,0±1,088 | 324,2±22,14 | 2,61±0,165

К 212 | 13,3±0,267 | 15,4±0,231 | 24,5±0,367 | 452,9±9,967 | 3,35±0,080

УХ 405 | 13,5±0,261 | 13,9±0,067 | 27,8±0,946 | 492,1±8,826 | 3,58±0,068

УХК 411 | 12,1±0,376 | 12,6±0,120 | 21,5±0,623 | 440,8±3,860 | 3,00±0,103

ХЛГ 33 | 9,8±0,352 | 14,6±0,219 | 18,5±0,467 | 454,6±12,46 | 2,25±0,060

ХЛГ 562 | 14,1±0,177 | 15,8±0,285 | 27,6±0,514 | 505,6±12,00 | 3,74±0,072

ХЛГ 1339 | 13,7±0,318 | 14,9±0,133 | 27,2±0,820 | 472,8±5,707 | 3,46±0,115

W 401 St | 11,0±0,306 | 14,7±0,265 | 19,6±0,873 | 417,2±9,562 | 2,90±0,072

Xсер±Sx* | 11,1±0,336 | 13,5±0,292 | 20,0±0,976 | 395,7±15,66 | 2,42±0,167

НІР0,05* | 0,89 | 0,61 | 1,40 | 20,5 | 0,24

Примітка: * – відповідає значенню для повної групи порівняння

В умовах монокультури найбільш варіюючою ознакою для самозапилених ліній кукурудзи є їх урожайність (рис. 2).

Рис. 2. Модифікаційна мінливість урожайності та елементів структури врожаю самозапилених ліній та гібридів кукурудзи в умовах монокультури

Загальна кількість квіток на качані, кількість зерен в ряду, довжина качана характеризувались вище середньої та середньою мінливістю, а кількість рядів зерен – незначною.

В простих гібридів у зв’язку із проявом ефекту гетерозису суттєво збільшилась фенотипова стабілізація таких ознак, як урожайність та кількість зерен у ряду в порівнянні із самозапиленими лініями.

Придатні до умов монокультури самозапилені лінії та гібриди кукурудзи відрізняються інтенсивним ростом у фазі 3-5 листків, високою пилковою продуктивністю, не мають розриву в цвітінні генеративних органів більше ніж 6 днів та схильності до утворення безплідних рослин.

Оцінка селекційного матеріалу кукурудзи на стійкість до шкодочинних організмів в умовах монокультури. На дослідних ділянках найбільшої шкоди селекційному матеріалу кукурудзи завдавали шведська муха та кукурудзяний стебловий метелик, а найпоширенішими хворобами були пухирчаста сажка й стеблові гнилі.

Для встановлення характеру стійкості самозапилених ліній та простих гібридів кукурудзи до шкодочинних організмів був проведений факторний аналіз (табл. 3). Отримані результати свідчать про те, що генотипові особливості селекційного матеріалу кукурудзи найбільше впливають на його стійкість до шведської мухи та кукурудзяного стеблового метелика. Для ліній вони становили 59,5 та 59,7%, а для простих гібридів – 65,6 і 64,0% відповідно до досліджуваних шкідників.

Слід відзначити, що досить суттєво на стійкість до пошкодження впливає взаємодія генотипу із умовами року: для самозапилених ліній вона становила 28,7 і 30,6%, а для простих гібридів – 23,7 та 27,1%.

Таблиця 3

Факторний аналіз стійкості вихідного матеріалу кукурудзи

до шкідників і хвороб в умовах монокультури, %

Генотипові відмінності | Вплив року | Взаємодія генотипу

з умовами року | Залишок

Шведська муха

Самозапилені лінії (2003-2005 рр.)

59,5 | 5,5 | 28,7 | 6,3

Прості гібриди (2004-2005 рр.)

65,6 | 4,5 | 23,7 | 6,2

Кукурудзяний метелик

Самозапилені лінії (2003-2005 рр.)

59,7 | 4,9 | 30,6 | 4,8

Прості гібриди (2004-2005 рр.)

64,0 | 2,0 | 27,1 | 6,9

Пухирчаста сажка

Самозапилені лінії (2003-2005 рр.)

46,9 | 13,5 | 33,0 | 6,6

Прості гібриди (2004-2005 рр.)

74,5 | 5,9 | 14,9 | 4,7

Стеблові гнилі

Самозапилені лінії (2003-2005 рр.)

54,2 | 12,2 | 24,4 | 9,2

Прості гібриди (2004-2005 рр.)

64,7 | 1,6 | 27,9 | 5,8

На ураженість самозапилених ліній кукурудзи пухирчастою сажкою великий вплив, окрім генотипових особливостей (46,9%), також має взаємодія генотипу з умовами року (33,0%). У простих гібридів основна роль у стійкості до пухирчастої сажки належить генотиповим особливостям (74,5%), а частка взаємодії генотипу з умовами року становить лише 14,9%.

На стійкість до стеблових гнилей найбільше впливають генотипові відмінності як самозапилених ліній (54,2%), так і простих гібридів (64,7%). Значно впливає також взаємодія генотипу з умовами року – 24,4% та 27,9% відповідно.

За результатами досліджень встановлено, що найкраще поєднання представлених господарсько-цінних ознак в умовах монокультури мали ранньостиглі лінії ХЛГ 224, ХЛГ 1128; середньоранні – СМ 5-1-1, МА 22, МА 23С, Oh 43H.t., ХЛГ 489 та середньостиглі – В 37, К 212, УХ 405, ХЛГ 562, ХЛГ 1339.

Залежність між основними господарсько-цінними ознаками вихідного матеріалу кукурудзи в умовах монокультури

Кореляційні зв’язки врожайності зерна з господарсько-цінними ознаками самозапилених ліній та гібридів кукурудзи в монокультурі. Вивчення кореляційної залежності на селекційному матеріалі робочої колекції дозволило нам визначити зв’язки різної сили й напрямків між урожайністю та іншими господарсько-цінними ознаками самозапилених ліній і простих гібридів кукурудзи в умовах монокультури.

Сильні кореляційні зв’язки (табл. 4) у самозапилених ліній кукурудзи були виявлені між урожайністю зерна і кількістю зерен в ряду (r = 0,814; 0,848; 0,787), загальною кількістю квіток на качані (r = 0,746; 0,696; 0,803), довжиною качана (r = 0,792; 0,727; 0,793), діаметром качана (r = 0,814; 0,658; 0,728) та довжиною зернівки (r = 0,786; 0,625; 0,781).

Таблиця 4

Кореляційна залежність між урожайністю та елементами її структури

у селекційного матеріалу кукурудзи в умовах монокультури

Корелююча ознака | Самозапилені лінії | Прості гібриди

2003 р. | 2004 р. | 2005 р. | 2004 р. | 2005 р.

Кількість зерен в ряду, шт. | 0,814*±0,084 | 0,848*±0,076 | 0,787*±0,089 | 0,736*±0,072 | 0,709*±0,076

Кількість рядів

зерен, шт. | 0,370*±0,134 | 0,386*±0,133 | 0,468*±0,128 | 0,375*±0,099 | 0,390*±0,099

Загальна кількість квіток на качані, шт. | 0,746*±0,096 | 0,696*±0,104 | 0,803*±0,086 | 0,634*±0,083 | 0,616*±0,084

Довжина качана, см | 0,792*±0,088 | 0,727*±0, 099 | 0,793*±0,088 | 0,714*±0,075 | 0,749*±0,071

Діаметр качана, см | 0,814*±0,084 | 0,658*±0,109 | 0,728*±0,099 | 0,454*±0,096 | 0,370*±0,100

Довжина зернівки, см | 0,786*±0,089 | 0,625*±0,113 | 0,781*±0,090 | 0,383*±0,099 | 0,456*±0,095

Маса тисячі зерен, г | 0,633*±0,112 | 0,686*±0,105 | 0,495*±0,125 | 0,491*±0,093 | 0,336*±0,101

Примітка: * - істотно на рівні 0,01

Такі ознаки, як кількість рядів зерен (r = 0,370; 0,386; 0,468) та маса тисячі зерен (r = 0,633; 0,686; 0,495) характеризувались тим, що мали середню силу кореляційної залежності із урожайністю.

Для гібридних комбінацій були отримані коефіцієнти кореляції, які мали дещо нижчі показники в порівнянні із самозапиленими лініями, що вказує на послаблення сили зв’язку між ознаками. Сильну залежність із урожайністю мали лише кількість зерен в ряду (r = 0,736; 0,709) та довжина качана (r = 0,714; 0,749), а загальна кількість квіток на качані (r = 0,634; 0,616), кількість рядів зер (r = 0,375; 0,390), діаметр качана (r = 0,454; 0,370), довжина зернівки (r = 0,383; 0,456) та маса тисячі зерен (r = 0,491; 0,336) – зв’язки середньої сили.

Кореляційні зв’язки середньої сили встановлено між урожайністю та морфологічними ознаками рослин (r = 0,400 – 0,668) й фазами росту та міжфазним періодом цвітіння качанів–повна стиглість (r = 0,341 – 0,566).

В умовах монокультури між урожайністю та пошкодженістю селекційного матеріалу кукурудзи шкодочинними організмами існує істотна від’ємна слабка й середня кореляційна залежність (r = -0,217 – -0,357).

Виявлені коефіцієнти кореляції між представленими господарсько-цінними ознаками відзначались стабільністю, відповідно до років досліджень, що вказує на можливість поєднання цінних ознак в одному генотипі для умов монокультури.

Особливості прояву господарсько-цінних ознак вихідного матеріалу кукурудзи в монокультурі при діалельних схрещуваннях

Діалельний аналіз комбінаційної здатності за урожайністю зерна та стійкістю до патогенів. Генетичні аспекти формування врожайності зерна вихідного матеріалу кукурудзи в умовах монокультури в більшій мірі можна проаналізувати за допомогою діалельних схрещувань. Нами встановлено, що в генотиповій детермінації врожайності, поряд з адитивними ефектами генів, значну роль відіграють неадитивні ефекти, які випливають із значень фактичних критеріїв загальної та специфічної комбінаційної здатності.

Провівши оцінку значень ефектів загальної та варіанс специфічної комбінаційної здатності (табл. 5) можна стверджувати, що урожайність зерна характеризується високою стабільністю, на що вказує величина різниці в рангах.

Таблиця 5

Оцінка ефектів загальної (gi) і варіанс специфічної (у2si) комбінаційної здатності самозапилених ліній за урожайністю зерна

Самозапилені лінії | ЗКЗ | СКЗ

2004 р. | 2005 р. | 2004 р. | 2005 р.

gi | ранг | gi | ранг | у2si | ранг | у2si | ранг

F 502 | 0,126 | 3 | 0,101 | 3 | 8,833 | 4 | 9,562 | 3

УХ 405 | 0,539 | 1 | 0,737 | 1 | 9,542 | 1 | 9,847 | 2

СМ 5-1-1 | 0,251 | 2 | 0,280 | 2 | 6,063 | 7 | 5,712 | 7

МА 22 | 0,043 | 5 | 0,022 | 4 | 6,407 | 6 | 5,774 | 5

УХК 409 | -0,266 | 7 | -0,233 | 6 | 9,251 | 3 | 10,083 | 1

СО 255 | -0,613 | 8 | -0,626 | 8 | 5,504 | 8 | 5,416 | 8

КL 17 | -0,134 | 6 | -0,278 | 7 | 9,306 | 2 | 8,643 | 4

CO 108 | 0,053 | 4 | -0,004 | 5 | 8,217 | 5 | 5,719 | 6

НІР0,05 | 0,038 | 0,043––

НІР0,01 | 0,050 | 0,056––

-у2sі–– | 7,890 | 7,590

Високими позитивними ефектами ЗКЗ за зерновою продуктивністю характеризувались самозапилені лінії УХ 405, СМ 5-1-1 і F 502. Лінії МА 22 та СО 108 мали середній ефект, а УХК 409, СО 255 й КL 17 – від’ємні значення ефектів ЗКЗ.

Нами встановлено, що лінії з позитивним значенням ознаки ЗКЗ характеризуються низькою стійкістю до ураження хворобами і пошкодженістю шкідниками, а лінії з від’ємним значенням – високою стійкістю.

Генетичний аналіз урожайності зерна простих гібридів кукурудзи. Урожайність є найскладнішою кількісною ознакою і вона успадковується як цілісна ознака, що дозволяє з’ясувати характер її генетичного контролю.

На основі отриманих генетичних компонентів (табл. 6) можна стверджувати, що, незважаючи на істотність компонента D за абсолютною величиною, він поступається значенням компонентів домінування H1 та H2 і це вказує на те, що в генетичному контролі врожайності зерна кукурудзи явище домінування відіграє суттєвішу роль, ніж адитивні ефекти.

Таблиця 6

Оцінка компонентів генетичної варіації та коефіцієнтів успадковування врожайності зерна простими гібридами кукурудзи в умовах монокультури

Генетичні компоненти | ОцінкаГенетичні компонентиОцінка | 2004 р. | 2005 р. | 2004 р. | 2005 р. | Е | 0,027±0,013* | 0,035±0,015**H1/D | 6,94 | 4,52 | D | 0,463±0,038**0,703±0,047** | (H1/D)1/22,63 | 2,13 | H1 | 3,211±0,087** | 3,179±0,108** | 0,5*F/(D (H1-H2))1/2 | 0,13 | 0,28 | H2 | 3,172±0,076**3,063±0,094** | h2 / H2 | 7,15 | 6,85 | F | 0,035±0,0890,163±0,110** | H2 / 4 H1 | 0,25 | 0,24 | h2 | 22,690±0,051** | 20,979±0,063** | r [Vr+Wr; P] | -0,84±0,22 | -0,80±0,24

Спадковість

у широкому розумінні0,97 | 0,96 | b±Sb | 0,96±0,08 | 0,89±0,08 | Спадковість

у вузькому розумінні | 0,22 | 0,29 | Wr=а+bVr | Wr= - 0,66 +

+ 0,96 Vr | Wr= -0,54+

+0,89 VrПримітка: 1) * - істотно на рівні 0,05; 2) ** - істотно на рівні 0,01

Виходячи з того, що співвідношення H1/D 1, то в успадкуванні зернової продуктивності переважає зверхдомінування. Результати ж співвідношення (H1/D)1/2 вказують на те, що встановлено наддомінування в кожному локусі, які контролюють досліджувану ознаку.

Значення компонента F не істотне, а відношення H2 / 4 H1 не відрізняється від максимального теоретичного значення. Все це свідчить про симетричний розподіл рецесивних і домінантних генів.

Величина відношення h2 / H2 була більша одиниці, що вказує на домінантне формування врожайності, при чому в прояві даного показника беруть участь не менше 7 груп генів.

Коефіцієнт кореляції між середнім значенням урожайності самозапилених ліній та сумою (WrVr) становить -0,84 та -0,80 відповідно до років досліджень, тому можна стверджувати, що існує зворотня залежність між вираженістю ознаки (WrVr) і числом домінантних генів. Через це лінія, яка має більше число домінантних генів (або меншу суму WrVr), має вищу врожайність, до того ж, зв’язок є високоістотним. Виявлена достовірність коефіцієнтів детермінації вказує на можливість прогнозування ефективності селекційного покращення зернової продуктивності самозапилених ліній.

Значна різниця між коефіцієнтами успадковування в широкому та вузькому розумінні свідчить про можливість покращення селекційного матеріалу шляхом використання селекції на гетерозис.

Аналіз реципрокних гібридів кукурудзи за врожайністю та стійкістю до шкідників і хвороб. За результатами реципрокного аналізу встановлено, що в успадкуванні простими гібридами високої зернової продуктивності відбувається відхилення в бік материнської форми, а в збільшенні стійкості до пошкодження шведською мухою прослідковується відхилення в бік батьківської форми. В стійкості гібридного матеріалу до пошкодженості кукурудзяним метеликом та ураженості пухирчастою сажкою і стебловими гнилями чіткої закономірності відхилень, як в бік материнської, так і батьківської форми, не спостерігалося.

Принципи створення та ефективність вирощування

гібридів кукурудзи в умовах монокультури

Принципи підбору вихідного матеріалу для гібридизації. Отримання гібридів кукурудзи, які мають високу та стабільну врожайність, залишається одним з головних завдань в селекції даної культури.

Вивчення рівнів урожайності самозапилених ліній дозволило провести їх розподіл на три групи: високо-, середньо- та низьковрожайні.

Нами було встановлено (табл. 7), що висока врожайність (> 2,5 т/га) була у ліній – В 37, СМ 5-1-1, СО 91, СО 108, К 212, МА 22, Oh 43 H.t., W 401(St), УХ 405, УХК 411, ХЛГ 42, ХЛГ 45, ХЛГ 224, ХЛГ 562 і ХЛГ 1339.

Таблиця 7

Групування самозапилених ліній кукурудзи

за врожайністю зерна в умовах монокультури, 2003-2005 рр.

Самозапилені лінії | Рівень урожайності, т/га | Xсер±Sx

В 37, СМ 5-1-1, СО 91, СО 108, К 212, МА 22, Oh 43 H.t., W 401 (St), УХ 405, УХК 411, ХЛГ 42, ХЛГ 45, ХЛГ 224, ХЛГ 562, ХЛГ 1339. | Високий,

> 2,5 | 2,97±0,114

AS 77-4-1, СМ 7 (St), F 7 (St), F 502, K 210, KL 17, MA 17, MA 23C, MA61A37, PLS 61, S 35, S 38, УХК 372, ХЛГ 33, ХЛГ 85, ХЛГ 163, ХЛГ 189, ХЛГ 272, ХЛГ 293, ХЛГ 386, ХЛГ 489, ХЛГ 1128, ХЛГ 1216, ХЛГ 1278. | Середній,

1,5-2,5 | 2,01±0,052

СО 113, СО 255, F 101, FS 200, KL 13, MA 11, ДК 44-1, УХК 409, ХЛГ 81, ХЛГ 294, ХЛГ 998. | Низький,

< 1,5 | 1,33±0,042

Значна кількість ліній характеризувалась середнім рівнем урожайності, який коливався від 1,5 до 2,5 т/га. В даній групі найвищу зернову продуктивність мали лінії F 7 (St), F 502, MA 17, MA 23C, PLS 61, S 38, УХК 372, ХЛГ 33, ХЛГ 189, ХЛГ 293, ХЛГ 489, ХЛГ 1128, ХЛГ 1278.

Низьку врожайність (< 1,5 т/га) мали самозапилені лінії СО 113, СО 255, F 101, FS 200, KL 13, MA 11, ДК 44-1, УХК 409, ХЛГ 81, ХЛГ 294 та ХЛГ 998, які не мають селекційної цінності для досліджень в даному напрямку.

Отже, вихідний матеріал, який має високий та середній рівні врожайності, найдоцільніше використовувати як батьківські форми для селекції високоврожайних гетерозисних гібридів кукурудзи, придатних до вирощування в монокультурі.

У процесі досліджень встановлено, що в успадковуванні простими гібридами високої врожайності та стійкості до шкодочинних організмів існує тісна залежність між гібридами та обома батьківськими формами (r = 0,508–0,926).

Таким чином, щоб отримати гібриди кукурудзи, придатні до вирощування в умовах монокультури, необхідно підбирати високоврожайні та стійкі до шкідників і хвороб обидві батьківські форми.

Біоенергетична ефективність вирощування гібридів кукурудзи в умовах монокультури. У процесі наших досліджень була проведена біоенергетична оцінка вирощування середньоранніх простих гібридів кукурудзи, в результаті якої встановлено, що енергетичний коефіцієнт вирощування високоврожайних та стійких до шкідників і хвороб гібридів кукурудзи в умовах монокультури становить 1,46, а низьковрожайних і нестійких до патогенів – 0,96.

Висновки

1. У дисертації викладено теоретичне узагальнення і наведено новий спосіб розв’язання наукового завдання, який виявляється в особливості ідентифікації селекційного матеріалу кукурудзи за придатністю до вирощування в монокультурі. Завдання вирішувалось шляхом комплексної оцінки самозапилених ліній і гібридних комбінацій кукурудзи за ознаками зернової продуктивності та стійкості до шкідників і хвороб в умовах монокультури.

2. Модифікаційна мінливість кількісних ознак селекційного матеріалу кукурудзи в умовах монокультури знаходилась у зворотній залежності від ступеня вираження ознаки, що зумовлена ефектом гетерозису, і не виходила за рамки загальних закономірностей. В самозапилених ліній кукурудзи високий рівень варіювання мали кількість гілочок волоті (V = 32,9–39,6%), врожайність зерна (V = 28,3–34,5%), висота прикріплення качана (V = 25,0–28,0%) та площа прикачанного листка (V = 24,9–28,5%), що вказує на складність ідентифікації цінних генотипів за фенотиповим проявом даних ознак.

3. Помірно високу, вище середнього й середню мінливість мали кількість зерен в ряду (V = 21,1–23,7%), загальна кількість квіток на качані (V = 19,3–22,4%), довжина качана (V = 14,3–17,2%) й висота рослин (V = 13,8–15,7%) відповідно, а кількість рядів зерен (V = 10,4–11,6%), жилок (V = 10,0–10,6%) і листків (V = 9,1–9,3%)