ІНСТИТУТ РОСЛИННИЦТВА ім. В.Я. ЮР’ЄВА

УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК

ОНУПРІЄНКО ЛЮДМИЛА ГРИГОРІВНА

УДК 633.522: 531.52

ЕФЕКТИВНІСТЬ ДОБОРУ НА ЗБІЛЬШЕННЯ ВМІСТУ ВОЛОКНА ПРИ ЗБЕРЕЖЕННІ МЕХАНІЧНОЇ ФУНКЦІЇ СТЕБЛА КОНОПЕЛЬ

06.01.05 – селекція рослин

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Харків 2008

Дисертацією

є рукопис

Робота виконана

в Інституті луб’яних культур УААН

Науковий керівник: доктор сільськогосподарських наук, професор

Вировець Вячеслав Гаврилович, Інститут луб’яних культур УААН, головний науковий співробітник відділу селекції та насінництва конопель

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор,

заслужений працівник освіти України

Горшкова Лідія Михайлівна, Глухівський

державний педагогічний університет, завідувач

кафедри біології

кандидат сільськогосподарських наук, старший

науковий співробітник

Коломацька Валерія Павлівна, Інститут

рослинництва ім. В.Я. Юр’єва УААН, старший

науковий співробітник лабораторії селекції

і генетики соняшнику

Захист відбудеться “17” червня 2008 року о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.366.01 при Інституті рослинництва ім. В.Я. Юр’єва УААН за адресою: 61060, м. Харків, пр. Московський, 142, тел. (057)392-23-78

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту рослинництва

ім. В.Я. Юр’єва УААН за адресою: 61060, м. Харків, пр. Московський, 142.

Автореферат розісланий “12” травня 2008 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради В.П. Петренкова

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Вміст волокна, як господарська ознака ? одна із складових частин урожаю волокна. Волокно рослин конопель одночасно з деревиною виконує механічну функцію, пов’язану з наданням стійкості стеблу проти вилягання або зламування. На сучасному етапі селекційної практики недостатньо досліджено питання, пов’язане з тим, що значне збільшення вмісту волокна (більше 32%) може привести до зміни співвідношення між шаром волокна і товщиною деревини, яке може негативно проявитись, наприклад, у стійкості конопель до вилягання.

Не менш важливим питанням є вивчення динаміки накопичення волокна, неволокнистої частини стебла та їх співвідношення по фазах росту і розвитку у сучасних високоволокнистих селекційних сортів конопель, вміст волокна яких сягає понад 30% у порівнянні з низьковолокнистим для виявлення між ними відмінностей, зокрема з метою вивчення впливу збільшення волокна на механічну функцію стебла.

Заслуговує на увагу виявлення кореляційних залежностей маси та вмісту волокна з основними селекційними ознаками у сучасних високоволокнистих сортів однодомних конопель з позицій ефективності проведення селекційної роботи у напрямку подальшого збільшення вмісту волокна у нових сортів конопель. З’ясування можливостей подальшої селекції у цьому напрямку може стати значним резервом збільшення урожаю волокна нових селекційних сортів однодомних конопель за рахунок збільшення його вмісту у сполученні з високим урожаєм соломи.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана у відділі селекції і насінництва конопель Інституту луб’яних культур УААН в 2004 – 2007 рр. відповідно з науково-технічною програмою УААН “Луб’яні культури” №14 на 2001 – 2005 рр. – завдання 02 “Удосконалити методи селекції та насінництва однодомних конопель, створити високопродуктивні сорти з поліпшеними господарськими та біологічним ознаками” (№ державної реєстрації 0101U008070), а також науково-технічною програмою УААН “Луб’яні культури” на 2006 – 2010 рр. – завдання 19.01/015 “Розробити та удосконалити методи створення генетично стабільних ліній конопель для селекції за ознакою відсутності наркотичних властивостей, високих показників однодомності, вмісту волокна і насіннєвої продуктивності” (№ державної реєстрації 0106U008789).

Мета й завдання досліджень. Мета – з’ясувати ефективність добору на збільшення вмісту волокна при збереженні механічної функції стебел сучасних високоволокнистих сортів конопель.

Для досягнення поставленої мети вирішували такі завдання:–

встановити біологічні, морфологічні та технологічні особливості сучасних високоволокнистих сортів конопель залежно від умов вирощування у порівнянні зі стандартом;–

виявити особливості росту і розвитку сортів конопель в онтогенезі за умов загущеного і розрідженого способів посіву та з’ясувати процес накопичення волокна та неволокнистої частини стебел у сучасних високоволокнистих сортів за фазами росту і розвитку;–

розкрити особливості анатомічної будови стебел сучасних високоволокнистих сортів конопель та установити зв’язок між товщиною шару загального волокна і товщиною деревини у зв’язку з добором на збільшення вмісту волокна в стеблах конопель;–

установити взаємозв’язки маси та вмісту волокна і неволокнистої частини стебел конопель з основними селекційними ознаками стебел високоволокнистих сортів однодомних конопель;–

виявити вплив факторів генотипу сорту та умов року вирощування на фенотиповий прояв основних селекційних ознак конопель;–

поліпшити селекційний матеріал сортів однодомних конопель з вмістом волокна більше 31% з дотриманням всіх сортових особливостей;–

обґрунтувати доцільність подальшої селекції у напрямку підвищення вмісту волокна в стеблах конопель і його вплив на механічну функцію стебла конопель з метою збереження здатності до стійкості проти зламування та вилягання.

Об’єкт досліджень: вплив підвищення вмісту волокна на продуктивність і механічну функцію стебел рослин конопель.

Предмет дослідження: процес накопичення волокна та неволокнистої частини стебел конопель в онтогенезі, особливості анатомічної будови стебел сучасних високоволокнистих сортів конопель, взаємозв’язки маси та вмісту волокна з основними селекційними ознаками сучасних сортів конопель.

Методи досліджень: польові – для вирощування сортів конопель в умовах селекційних та оціночного розсадників, відбору рослин з метою їх подальшого аналізу; лабораторні – визначення морфологічних параметрів рослин, маси та вмісту волокна в стеблах, з’ясування анатомічної будови стебел конопель; статистичні – варіаційний, кореляційний дисперсійний аналізи.

Наукова новизна одержаних результатів. Нами вперше розкрито ряд особливостей анатомічної будови стебел сучасних високоволокнистих сортів конопель та виявлено відсутність залежності між товщиною шару загального волокна та деревини. Установлено позитивну залежність між товщиною шару загального волокна з довжиною клітин первинного волокна в тангентальному напрямку у рослин конопель загущеного способу сівби. Виявлено позитивну залежність між масою волокна та неволокнистої частини стебел конопель. Показано вплив генотипу сорту і умов року на основні селекційні ознаки стебел рослин конопель. Обґрунтовано доцільність добору у напрямку подальшого збільшення вмісту волокна в стеблах конопель.

Практичне значення одержаних результатів досліджень полягає в поліпшенні сортів однодомних конопель Глухівські однодомні 18, Глухівські 51, Глухівські 48 та Глухівські 46, перш за все, за ознакою високого вмісту загального волокна (31 – 32% проти 28 – 29% відповідно у вихідних сортів) та іншими господарсько-цінними ознаками. Поліпшений сорт конопель Глухівські однодомні 18 як унікальний зразок з високим вмістом волокна передано до Національного генбанку рослин України, буде проходити експертизу під номером UF0600395. Вищеперелічені поліпшені сорти однодомних конопель за ознакою високого вмісту загального волокна (31 – 32%) пропонуються для використання в подальшій селекції в якості вихідного матеріалу для створення нових високоволокнистих сортів конопель і включено в селекційний процес методами гібридизації та добору в Інституті луб’яних культур УААН. Рекомендовано в селекційному процесі при відборах елітних рослин з метою підвищення вмісту волокна і збереження механічної функції стебел конопель вести добір за ознаками вмісту загального волокна, маси волокна і неволокнистої частини стебла рослини, і у доборі брати елітні рослини з високим показниками вищеперелічених ознак.

Особистий внесок здобувача. Здобувач особисто здійснювала аналіз спеціальної літератури щодо стану вивчення проблеми, розробку робочих програм, проведення польових і лабораторних дослідів, статистичну обробку експериментальних даних, аналіз і узагальнення одержаного матеріалу, формулювання висновків і підготовку наукових праць. У статтях, опублікованих у наукових виданнях в співавторстві, частка здобувача складає 20 – 80%.

Апробація результатів дослідження. Результати досліджень, що викладені в дисертації, заслухано на засіданнях відділу селекції і насінництва конопель Інституту луб’яних культур (м. Глухів, 2004 – 2006 рр.); науково-технічних конференціях молодих вчених Інституту луб’яних культур (м. Глухів) “Проблеми і перспективи в селекції, генетиці, технології збирання, переробки та стандартизації луб’яних культур” (2004 р.), “Нові наукові досягнення у льонарстві та коноплярстві України” (2005 р.), “Актуальні питання розвитку галузей льонарства і коноплярства” (2006 р.); Всеукраїнській науково-практичній конференції, присвяченій пам’яті М.М. Гришка – видатного селекціонера, генетика, ботаніка та громадського діяча (м. Глухів, 2005 р.); Міжнародній науково-практичній конференції “Аграрний форум – 2006” (м. Суми, 2006); Міжнародній науково-практичній конференції “Наука: теорія та практика – 2006” (м. Дніпропетровськ, 2006).

Публікації. Основний матеріал дисертаційної роботи опубліковано в 10 наукових працях, з яких 5 статей у фахових виданнях, 1 тези доповідей та 4 статті в матеріалах наукових конференцій.

Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота містить вступ, 5 розділів, висновки, рекомендації для селекційної практики, додатки, список літературних джерел, який налічує 159 найменувань. Робота включає 36 таблиць, 28 рисунків. Загальний обсяг дисертації 181 сторінка, тексту – 141 с.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

СУЧАСНІ УЯВЛЕННЯ ПРО МОРФОЛОГІЧНІ ТА БІОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ КОНОПЕЛЬ У ЗВ’ЯЗКУ З СЕЛЕКЦІЄЮ НА ВОЛОКНИСТІСТЬ (Огляд наукової літератури)

Аналіз і узагальнення літературних джерел свідчить, що основні завдання селекції однодомних конопель – це створення високопродуктивних безнаркотичних сортів конопель, стійких до вилягання. На фоні успішної селекції на волокнистість виникає припущення, що значне збільшення вмісту волокна (більше 32%) може привести до зміни співвідношення між шаром волокна і товщиною деревини (забезпечують механічну функцію стебла конопель), яке може негативним чином вплинути на стійкість конопель до вилягання.

Необхідним є з’ясування залежностей між масою та вмістом волокна з основними селекційними ознаками в сучасних високоволокнистих сортів однодомних конопель з позицій ефективності проведення селекційної роботи у напрямку подальшого збільшення вмісту волокна у нових сортів конопель родинно-груповим добором. Тому дослідження в даних напрямках є актуальними і необхідними.

МАТЕРІАЛ, МЕТОДИКА ТА УМОВИ ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

В даному розділі наведено методику та агрометеорологічні умови проведення досліджень. Польові та лабораторні досліди проводили на експериментальній базі відділу селекції і насінництва конопель Інституту луб’яних культур УААН (м. Глухів Сумської обл.) в 2004 – 2007 рр. згідно методичних рекомендацій по селекції конопель (Г.И.Сенченко, А.И. Жатов, В.Г. Вировец).

Для досліджень були залучені селекційні сорти однодомних конопель, окремі зразки яких мають вміст волокна близько 30% – це сорти Глухівські однодомні 18, Глухівські 48, Глухівські 46, Глухівські 51, а також сорти–стандарти – Єрмаківські місцеві (низьковолокнистий), ЮСО-31 (високоволокнистий). Дані сорти конопель аналізували за комплексом селекційних ознак в розсаднику оцінки при загущеному (10х5 см) та розрідженому (60х10 см) способах сівби. З метою з’ясування особливостей накопичення волокна і неволокнистої частини стебла конопель в онтогенезі в такі фази розвитку рослин, як: три пари листків, масова бутонізація, масове цвітіння та біологічна стиглість, з кожного досліджуваного сорту (загущений та розріджений спосіб посіву) відбирали по 30 рослин, які потім аналізували за комплексом селекційних ознак. Площу листкової поверхні рослин конопель визначали за методикою А.А. Ничипоровича (1961).

Для проведення анатомічного аналізу високо- та низьковолокнистих сортів конопель відбирали однакові за морфологічними параметрами стебла рослин загущеного та розрідженого способів сівби. Відрізок робили в межах технічної довжини стебла (на межі нижньої третини технічної довжини стебла). Зрізи стебел аналізувались за анатомічними ознаками на тимчасових мікроскопічних препаратах при збільшенні в 600, 300 та 75 разів.

З метою отримання поліпшеного вихідного матеріалу сортів однодомних конопель за ознакою високого (більше 31%) вмісту загального волокна в 2004 – 2006 рр. закладали ізольовані селекційні розсадники сортів Глухівські однодомні 18, Глухівські 48, Глухівські 46 та Глухівські 51.

Отримані результати досліджень аналізували статистичними методами згідно “Методики полевого опыта“ за Б.А. Доспеховим (1973). Статистичну обробку первинного експериментального матеріалу проводили із застосуванням програми ППП “ОСГЭ” (П.П. Литун, А.А. Белкин, А.И. Белянский, 1993 р.).

ВМІСТ ВОЛОКНА В СТЕБЛАХ ЯК ОДНА З ОСНОВНИХ ОЗНАК ПРОДУКТИВНОСТІ СУЧАСНИХ СОРТІВ КОНОПЕЛЬ В ЗАЛЕЖНОСТІ ВІД УМОВ ВИРОЩУВАННЯ

Зміна в структурних елементах стебел конопель в процесі селекції в залежності від вмісту в них волокна. Результати аналізу і порівняння сортів конопель розрідженого (60х10 см) і загущеного (10х5 см) способів сівби показали, що за комплексом селекційних ознак відзначився сорт Глухівські 46 (табл. 1, 2). Рослини даного сорту характеризуються високими показниками загальної (на 13,0% перевищує сорт-стандарт ЮСО-31) та технічної довжини стебел (на 11,8% перевищує стандарт), значною масою стебел (на 37,5% перевищує стандарт), первинного та загального волокна (перевищує ЮСО-31 на 31,7% та 12,7% відповідно) у поєднанні з високим його вмістом (понад 31%).

Таблиця 1

Характеристика сортів конопель розсадника оцінки за вмістом первинного і вторинного волокна у рослин розрідженого способу сівби, 2004 – 2006 рр.

Сорт | Вміст первинного волокна, % | Вміст вторинного волокна, %

± S | РВ | РН | ± S | РВ | РН

ЮСО-31, стандарт, (В) | 19,9±0,96 | ? | ? | 8,6±0,79 | ? | ?

Єрмаківські місцеві +, стандарт, (Н) | 10,9±0,57 | ? | ? | 3,1±0,49 | ? | ?

Глухівські однодомні 18 | 21,7±0,88 | *** | 11,0±0,72 | * | ***

Глухівські 48 | 21,2±1,01 | *** | 9,7±0,76 | ***

Глухівські 46 | 18,2±0,73 | *** | 13,5±0,79 | *** | ***

Примітка. Тут і надалі ступінь достовірності різниці (РВ) визначено по відношенню до стандарту ЮСО-31, (РН) – до стандарту Єрмаківські місцеві: * Р<0,05; ** Р<0,01; ***Р<0,001

Сорт конопель Глухівські 48 має високі показники вмісту та маси первинного і загального волокна, а також загальної та технічної довжини стебел. Сорт Глухівські однодомні 18 відзначається за високим вмістом первинного (табл. 1) та загального волокна (табл. 2).

Таблиця 2

Порівняльна характеристика досліджуваних сортів конопель різних способів сівби за вмістом загального волокна в стеблі, 2004-2006 рр.

Сорт | Вміст загального волокна, %

сівба 10х5см (І) | сівба 60х10см (ІІ)

± S | РВ | РН | ± S | РВ | РН

ЮСО-31, стандарт, (В) | 30,0±0,34 | ? | ? | 28,7±0,89 | ? | ?

Єрмаківські місцеві +, стандарт, (Н) | 15,7±0,14 | ? | ? | 14,0±1,01 | ? | ?

Глухівські однодомні 18 | 32,5±0,84 | ** | *** | 32,7±0,69 | *** | ***

Глухівські 48 | 31,9±0,70 | * | *** | 30,9±0,80 | * | ***

Глухівські 46 | 31,8±0,28 | *** | *** | 31,5±0,88 | * | ***

Отже, вище перелічені сорти однодомних конопель за ознакою високого вмісту загального волокна на достовірному рівні перевищують стандарт ЮСО-31, пропонуються для використання у подальшій селекційній роботі в якості перспективного вихідного матеріалу для створення нових високоволокнистих сортів конопель.

Особливості росту і розвитку конопель з різним вмістом волокна в умовах загущеного і розрідженого посівів. Значної різниці росту і розвитку рослин високо- та низьковолокнистих сортів конопель не виявлено, однак у високоволокнистих сортів незалежно від площі живлення рослин інтенсивний ріст загальної довжини стебел відбувається в першу половину періоду їх вегетації, тоді, як у низьковолокнистого – з фази масового цвітіння до біологічної стиглості. Дослідження накопичення фотосинтетичної поверхні листків конопель залежно від фази розвитку рослин показало, що в період розвитку рослин з фази масової бутонізації і до масового цвітіння інтенсивність фотосинтезу у досліджуваних сортів сягає максимального значення. Показники фотосинтетичної поверхні листків у фазі масового цвітіння становлять 1,11 – 1,32 м2 в загущеному посіві та 6,1 – 7,6 м2 – у розрідженому, що призводить до процесів максимального накопичення волокнистого шару і деревини в стеблах конопель в даний період вегетації. Однак, сучасні високоволокнисті сорти конопель більш інтенсивніше накопичують фотосинтетичну поверхню листків, і як результат більшу масу волокна.

Накопичення волокна та неволокнистої частини стебел у сучасних високоволокнистих сортів конопель в онтогенезі при різних способах сівби. З’ясування динаміки накопичення маси загального волокна в стеблах сучасних високоволокнистих сортів конопель показало, що, як при загущеному, так і при розрідженому способах сівби волокно в стеблах накопичується впродовж всього вегетаційного періоду і припиняється лише з настанням біологічної стиглості рослин. Найбільш інтенсивно маса волокна збільшується в період з фази масової бутонізації до масового цвітіння, а у деяких сортів і в період “масове цвітіння – біологічна стиглість”. Свого максимального значення приріст маси загального волокна набуває в фазі масового цвітіння, маса загального волокна конопель становить 41,7 – 63,9 % від його маси у фазі біологічної стиглості. Як високо- так і низьковолокнисті сорти накопичують масу загального волокна протягом всього періоду вегетації до фази біологічної стиглості рослин.

Підвищення маси загального волокна в стеблах рослин як низько-, так і високоволокнистих сортів конопель супроводжується паралельним збільшенням маси неволокнистої частини стебел незалежно від способу сівби. “Неволокниста частина стебел” – деревина в комплексі з неволокнистими структурами кори (епідерміс, коленхіма, корова паренхіма тощо). На наш погляд, це дає можливість вважати, що добір у напрямку подальшого збільшення маси загального волокна у сортів конопель не призведе до різкого відставання у накопиченні неволокнистої частини стебла, основною складовою якої є деревина, а значить і стійкість рослин до вилягання не повинна зменшуватися.

Особливості анатомічної будови стебел конопель в залежності від вмісту волокна, які є характерними для сучасних високоволокнистих сортів показано на прикладі сорту Глухівські однодомні 18. При площі живлення рослин (10Ч5 см) в тангентальному напрямку клітини первинного волокна великі за розміром (35,0Ч21,0 мкм), розташовані дуже щільно, призмо- та прямокутноподібної форми, 3 – 5-гранні, здебільшого ці клітини однакові за розміром. В тангентальному напрямку пучки волокон чітко не диференціюються, клітини розташовані зазвичай в два-три ряди. Клітини першого ряду великі за розміром, другого та третього – дещо менші. В радіальному напрямку, приблизно до середини шару первинних волокон, клітини невеликі за розміром. Далі, починаючи з середини, клітини збільшуються, поступово набуваючи великих розмірів (39,7Ч22,5 мкм).

Шар первинного волокна найбільш високоволокнистих зразків має вигляд суцільної стрічки, окремі пучки чітко не диференціюються, його товщина становить в середньому 202,0 мкм при загущеному посіві. У рослин розрідженого способу сівби товщина шару первинного волокна в середньому становить 298,9 мкм, що в 1,5 рази більше у порівнянні з рослинами загущеного. Шар вторинного волокна у рослин загущеного посіву в 4 – 5 разів менший первинного, в середньому складає 41,0 мкм. Клітини вторинного волокна дрібні (22,5Ч22,2 мкм), округлої та овальної форми, розташовані в 1 – 3 ряди. Клітини невиповнені, тонкостінні, всередині з широким каналом. При розрідженому посіві стебла конопель характеризуються значними показниками товщини шару вторинного волокна, що в середньому складає 179,7 мкм і в 4,4 рази перевищує даний показник при загущеному.

Із структурних елементів стебла конопель найбільший інтерес для нас являє середня товщина шару загального волокна. При загущеному способі сівби (рис.1) існує взаємозв’язок даної ознаки із товщиною шару первинного волокна (r=0,90).

Рис. 1 Коефіцієнти кореляції (r) товщини шару загального волокна з анатомічними структурами стебел сучасних високоволокнистих сортів конопель, площа живлення рослин (10Ч5 см):

1 – 2 – розміри (довжина, ширина) клітин первинного волокна в тангентальному напрямку; 3 – 4 – розміри (довжина, ширина) клітин первинного волокна в радіальному напрямку; 5 – 6 – розміри (довжина, ширина) клітин вторинного волокна; 7 – товщина шару первинного волокна; 8 – товщина шару вторинного волокна; 9 – товщина деревини.

Примітка. * достовірно на рівні значимості 95%

Очевидним є те, що стебла конопель загущеного посіву характеризуються більшою товщиною шару первинного волокна і його вмістом. Середній прямий взаємозв’язок товщини шару загального волокна спостерігається з довжиною клітин первинного волокна в тангентальному напрямку (r=0,56) і товщиною шару вторинного волокна (r=0,56). Тобто, у стебел високоволокнистих сортів загущеного посіву, де клітини первинного волокна в тангентальному напрямку розташовані в два-три ряди, товщина шару загального волокна в певній мірі залежить від їх розміру. З іншими анатомічними структурами стебел значних кореляційних зв’язків не встановлено. Стосовно товщини деревини, то з товщиною шару загального волокна значного взаємозв’язку не спостерігається (r=0,18), що і свідчить про незалежне накопичення волокна та деревини в стеблах конопель даного способу сівби.

При розрідженому способі сівби (рис. 2) взаємозв’язок товщини шару загального волокна спостерігається з товщиною шару вторинного волокна, тобто, стебла конопель даної площі живлення рослин характеризуються високим його вмістом. Із товщиною деревини товщина шару загального волокна значної кореляції не має (r=0,22), що також підтверджує незалежне накопичення волокна та деревини в стеблах конопель розрідженого способу сівби.

Рис. 2 Коефіцієнти кореляції (r) товщини шару загального волокна з іншими анатомічними структурами стебел сучасних високоволокнистих сортів конопель, площа живлення рослин (60х10 см):

1 – 2 – розміри (довжина, ширина) клітин первинного волокна в тангентальному напрямку; 3 – 4 – розміри (довжина, ширина) клітин первинного волокна в радіальному напрямку; 5 – 6 – розміри (довжина, ширина) клітин вторинного волокна; 7 – товщина шару первинного волокна; 8 – товщина шару вторинного волокна; 9 – товщина деревини.

Примітка. * достовірно на рівні значимості 95%

Отже, товщина шару загального волокна не залежить від товщини деревини. На наш погляд, вміст загального волокна в стеблах конопель збільшується не за рахунок зменшення деревини, а внаслідок зміни в структурі волокнистого шару, тобто, за рахунок збільшення кількості клітин елементарних волокон та ущільнення шару волокна (його пучків). Поряд із цим збільшується розмір клітин, їх виповненість, потовщуються стінки клітин. Саме за рахунок цього збільшується абсолютна маса волокнистих клітин, що в свою чергу, і визначає високий вміст волокна в стеблах конопель.

Таким чином, за нашими даними, подальший добір у напрямку збільшення вмісту волокна (понад 32%) не призводить до різкого відставання росту деревини і, як наслідок цього – до порушення механічної функції стебел конопель. Саме шар волокна в стеблах рослин конопель слугує своєрідним каркасом, в комплексі з деревиною сприяє утриманню стебла у вертикальному положенні і забезпечує його стійкість до вилягання і зламування.

ВНУТРІШНЬОПОПУЛЯЦІЙНА МІНЛИВІСТЬ, УСПАДКОВУВАННЯ ТА ВЗАЄМОЗВ’ЯЗОК ОСНОВНИХ СЕЛЕКЦІЙНИХ ОЗНАК КОНОПЕЛЬ

Ступінь варіювання основних селекційних ознак стебел сучасних високоволокнистих сортів конопель. Результати досліджень показують (табл. 3), що із морфологічних ознак на низькому та середньому рівні змінюються ознаки загальної (V=9,9 – 11,4% розрідженого та V=5,5 – 8,8% загущеного посіву) і технічної довжини стебла (V=11,5 – 16,2% розрідженого і V=5,7 – 9,4% загущеного).

Таблиця 3

Коефіцієнти варіації основних селекційних ознак сучасних високоволокнистих сортів конопель, 2004-2006 рр.

Ознака | Розріджений посів (60Ч10см) | Загущений посів (10Ч5см)

V,% (Lim) | V% | V,% (Lim) | V%

Загальна довжина стебла | 9,9 – 11,4 | 10,8 | 5,5 – 8,8 | 6,9

Технічна довжина стебла | 11,5 – 16,2 | 14,7 | 5,7 – 9,4 | 6,9

Довжина суцвіття | 21,7 – 35,3 | 28,5 | 12,8 – 29,7 | 21,5

Діаметр стебла | 10,5 – 18,1 | 14,9 | 6,3 – 14,6 | 9,3

Кількість стеблових вузлів | 10,3 – 24,8 | 17,1 | 5,8 – 9,4 | 8,0

Маса стебла | 24,9 – 30,9 | 27,8 | 19,0 – 29,1 | 26,1

Маса первинного волокна | 25,9 – 28,4 | 27,5––

Маса вторинного волокна | 33,4 – 46,8 | 39,1––

Маса загального волокна | 24,8 – 34,0 | 28,1 | 25,4 – 37,8 | 30,6

Маса неволокнистої частини стебла | 26,1 – 33,4 | 29,7 | 19,7 – 28,7 | 25,9

Вміст первинного волокна | 12,5 – 18,9 | 15,8 | – | –

Вміст вторинного волокна | 23,0 – 48,4 | 31,3 | – | –

Вміст загального волокна | 8,5 – 13,1 | 10,5 | 8,7-15,7 | 11,9

Високий ступінь варіювання притаманний таким ознакам стебел рослин конопель розрідженого способу сівби як маса первинного волокна (V=25,9 – 28,4%), маса вторинного волокна (V=33,4 – 46,8%), маса загального волокна (V=24,8 – 34,0% при посіві 60Ч10 см та V=25,4 – 37,8% при посіві 10Ч5 см) і маса неволокнистої частини стебел (V=26,1 – 33,4 розрідженого і V=19,7 – 28,7% загущеного посіву). Отже, ми вважаємо, що дані ознаки, як і маса стебла, є кращими для добору.

Середніми показниками коефіцієнта варіації характеризується вміст первинного волокна (V=12,5 – 18,9%) при розрідженому способі сівби. На низькому та середньому рівнях змінюється вміст загального волокна (V=8,5 – 13,1% при розрідженому і V=8,7 – 15,7% при загущеному способі сівби. Тобто популяції сучасних високоволокнистих сортів конопель фенотипово вирівняні за даними ознаками.

Рослини конопель, вирощені в умовах загущеного посіву, характеризуються меншим ступенем варіювання морфологічних ознак у порівнянні з рослинами розрідженого, що є наслідком більшого впливу площі живлення на фенотиповий прояв даних ознак. Однак, показники ступеня варіювання технологічних ознак конопель (маси стебел, загального волокна та неволокнистої частини стебел) є високими незалежно від площі живлення. Це може свідчити про те, що дані ознаки визначаються сукупною дією генотипу та умов середовища.

Залежність основних селекційних ознак сортів конопель від впливу факторів генотипу сорту та умов року. Для визначення впливу факторів генотипу сорту та умов років вирощування на фенотиповий прояв основних селекційних ознак конопель застосували двохфакторний дисперсійний аналіз, де фактор А – генотип сорту, фактор Б – умови року вирощування (Доспехов Б.А., 1973). В наших дослідженнях були використані як високоволокнисті сорти конопель, вміст загального волокна яких становить близько 31%, так і низьковолокнистий сорт Єрмаківські місцеві із вмістом волокна 15% (табл. 4).

Таблиця 4

Залежність основних селекційних ознак сортів конопель від впливу факторів генотипу сорту та умов року, площа живлення рослин (10х5 см), 2004 –

2006 рр.

Сорт | Загальна довжина стебла, см | Технічна довжина стебла,

см | Маса стебла,

г | Маса загаль-

ного волокна,

г | Маса не-волок-нистої частини стебла, г | Вміст загаль-ного волокна, %

ЮСО-31 | 162,6 | 148,5 | 6,12 | 1,77 | 4,36 | 28,9

Глухівські

однодомні 18 | 146,3 | 133,7 | 5,29 | 1,69 | 3,63 | 31,9

Глухівські 48 | 163,0 | 145,6 | 7,06 | 2,15 | 4,91 | 30,5

Глухівські 46 | 174,8 | 160,7 | 6,89 | 2,13 | 4,75 | 30,9

Єрмаківські місцеві | 123,0 | 113,6 | 5,08 | 0,78 | 4,31 | 15,2

НІР0,05 | 8,86 | 8,80 | 1,75 | 0,34 | 1,25 | 1,87

Вплив факторів, %

Генотипу сорту (фактор А) | 86,0 | 83,9 | 28,9 | 75,1 | 19,7 | 92,3

Умов року

(фактор В) | 1,0 | 1,3 | 10,6 | 4,5 | 15,6 | 2,7

Взаємодії АВ+залишок | 13,0 | 14,8 | 60,5 | 20,1 | 64,7 | 5,0

Аналіз даних показує (табл. 4) найбільший вплив генотипу сорту на фенотиповий прояв таких морфологічних ознак рослин конопель як загальна та технічна довжина стебел (86,0 і 83,9% відповідно).

Маса стебел на 60,5% визначається взаємодією факторів генотипу сорту та умов року, значним є і вплив генотипу сорту – 28,9%. Ознаку маси загального волокна, головним чином, визначає генотип сорту (75,1%), значним чином впливає і взаємодія генотипу та умов року (20,1%). Маса неволокнистої частини стебел конопель на 64,7% визначається взаємодією факторів генотипу сорту і умов року, на 19,7% – впливом фактору генотипу, 15,6% – умовами року.

Згідно даних наших досліджень, вміст загального волокна як одна із основних селекційних ознак в більшій мірі визначається впливом генотипу сорту – 92,3%, тому в селекційній роботі у напрямку подальшого його збільшення при відборах елітних рослин дуже важливим моментом є урахування досліджуваної ознаки. Слід зазначити, що незалежно від впливу агрокліматичних умов року вміст волокна конопель визначається в більшій мірі генотипом сорту.

Взаємозв’язок вмісту волокна з морфологічними та технологічними ознаками стебел високоволокнистих сортів конопель. Встановлено, що маса первинного волокна корелює з масою загального волокна (r=0,87), вторинного волокна (r=0,84), масою стебла (r=0,81), масою неволокнистої частини стебла (r=0,75) (табл. 5). Середній взаємозв’язок даної ознаки встановлено із загальною довжиною стебла (r=0,66) та діаметром стебла (r=0,64).

Таблиця 5

Коефіцієнти кореляції маси волокна та неволокнистої частини стебел рослин сучасних високоволокнистих сортів конопель з основними селекційними ознаками, площа живлення рослин (60Ч10см), середнє 2005-2006рр.

Селекційні ознаки | Маса волокна | Маса неволок-нистої частини стебла

первин-ного | вторин-ного | загаль-ного

Загальна довжина стебла | 0,66* | 0,48* | 0,45* | 0,74*

Технічна довжина стебла | 0,27* | 0,09 | 0,07 | 0,23*

Довжина суцвіття | 0,51* | 0,45* | 0,47* | 0,62*

Діаметр стебла | 0,64* | 0,55* | 0,56* | 0,71*

Кількість стеблових вузлів | 0,13* | 0,01 | 0,05 | 0,01

Маса стебла | 0,81* | 0,66* | 0,78* | 0,99*

Маса первинного волокна– | 0,84* | 0,78* | 0,75*

Маса вторинного волокна | 0,84*– | 0,62* | 0,62*

Маса загального волокна | 0,87* | 0,62*– | 0,87*

Маса неволокнистої частини стебла | 0,75* | 0,62* | 0,70*–

Вміст первинного волокна | 0,40* | -0,40* | 0,08 | -0,28*

Вміст вторинного волокна | -0,19* | 0,61* | 0,25* | 0,11*

Вміст загального волокна | 0,26* | 0,17* | 0,21* | -0,14

Частка первинного волокна | 0,29* | -0,57* | -0,15* | -0,16

Примітка. * достовірно на рівні значимості 95%

Кореляційна залежність маси вторинного волокна існує з масою первинного волокна (r=0,84). Середній прямий взаємозв’язок даної ознаки спостерігається з масою стебла (r=0,66), масою загального волокна (r=0,62), масою неволокнистої частини стебла (r=0,62) та вмістом вторинного волокна (r=0,61).

Маса загального волокна, як складова частина урожайності певного сорту конопель, має значну пряму кореляцію з масою стебла (r =0,94), масою первинного волокна (r=0,87), масою неволокнистої частини стебла (r=0,87), загальною довжиною стебла (r=0,73) та його діаметром (r=0,73). Середній за величиною прямий зв’язок спостерігається з довжиною суцвіття (r=0,59) та масою вторинного волокна (r=0,62).

Маса неволокнистої частини стебла знаходиться в сильному позитивному взаємозв’язку із масою стебла (r=0,99), масою загального волокна (r=0,87), первинного волокна (r=0,75) загальною довжиною стебла (r=0,74) та його діаметром (r=0,71). При проведенні добору у напрямку збільшення маси загального волокна одночасно буде збільшуватись і маса неволокнистої частини стебла, основною складовою якої є деревина. Це дає можливість стверджувати, що в процесі селекції на підвищення волокнистості при строгому контролі за морфологічними ознаками стебла не відбувається різкого відставання у накопиченні деревини, внаслідок чого стійкість його до гнучкості не зменшується.

Виявлення ступеню взаємозв’язку непрямих ознак із вмістом волокна в стеблах сучасних сортів конопель свідчить про неможливість визначення вмісту волокна в стеблі враховуючи дані ознаки, так як між ними і волокном не існує значного взаємозв’язку.

Таким чином, для підвищення ефективності селекційної роботи в напрямку збільшення вмісту волокна сортів конопель відбір елітних рослин потрібно проводити не лише за ознаками високого вмісту первинного та загального волокна, а й високою його масою. З метою збереження механічної функції стебел конопель та їх стійкості до вилягання, одночасно з показниками високого вмісту та маси волокна, при відборі елітних рослин, слід враховувати і високі показники маси неволокнистої частини стебел.

ПЕРСПЕКТИВИ СЕЛЕКЦІЇ СОРТІВ ОДНОДОМНИХ КОНОПЕЛЬ НА ЗБІЛЬШЕННЯ ВМІСТУ ВОЛОКНА В СИСТЕМІ ГОСПОДАРСЬКОГО ВИКОРИСТАННЯ КУЛЬТУРИ

Родинно-груповий добір як вирішальний фактор збільшення вмісту волокна в стеблах конопель. Аналіз популяцій елітних рослин селекційних розсадників урожаю 2004 – 2006 рр. сортів Глухівські однодомні 18, Глухівські 48, Глухівські 46 та Глухівські 51 показав, що в 2006 р., у порівнянні з 2004 р., спостерігається помітне зменшення кількості рослин в групах із вмістом волокна від від 25,4 до 29,5% і збільшення кількості рослин в групах із вмістом волокна від 29,6 до 35,5%. Це позитиво вплинуло на підвищення вмісту загального волокна в популяціях елітних рослин вищеперелічених сортів (на достовірному рівні) та свідчить про деякі зміни фенотипового прояву ознаки високого вмісту загального волокна у даних сортів в бік збільшення його вмісту в стеблах. Дані результати дають підставу вважати проведений добір у напрямку підвищення вмісту загального волокна в роки досліджень ефективним.

Результати добору на збільшення вмісту волокна сортів конопель. З метою зменшення впливу екологічних факторів на формування урожаю волокна в різні роки їх вирощування та виявлення ефективності добору на збільшення вмісту загального волокна в 2006 р. в розсаднику оцінки висівали насіння популяцій досліджуваних сортів конопель урожаю 2004 – 2006 рр.

Дослідження популяцій рослин сортів конопель урожаю 2004 – 2006 рр. контрольного розсадника показав, що за масою загального волокна популяція сорту Глухівські однодомні 18 урожаю 2006 р. на 26,1% перевищує популяцію 2004 р. (табл. 6). Сорт Глухівські 46 в 2006 р. характеризується більшими показниками досліджуваної ознаки у порівнянні з 2004 р. на 25,9% (різниця достовірна). В популяціях рослин сорту Глухівські 48 урожаю 2004-2006 рр. істотної різниці не спостерігається.

Таблиця 6

Порівняльна характеристика популяцій досліджуваних сортів конопель урожаю 2004-2006 рр. за комплексом ознак в розсаднику оцінки при однакових умовах вирощування, площа живлення рослин (10х5 см)

Сорт | Рік | Маса стебла, г | Маса загального волокна, г | Маса неволок-нистої частини стебла, г | Вміст загального волокна, %

±S | ±S | ±S | ±S

Глухівські однодомні 18 | 2004 (І) | 5,9±0,22 | 1,7±0,07 | 4,2±0,15 | 28,8±0,43

2005 (ІІ) | 5,3±0,24 | 1,6±0,07 | 3,7±0,18 | 30,2±0,55

2006 (ІІІ) | 7,1±0,33 | 2,3±0,11 | 4,8±0,26 | 32,4±0,41

Р (І-ІІІ) | *** | *** | *** | ***

Глухівські 48 | 2004 (І) | 6,7±0,30 | 2,0±0,11 | 4,7±0,20 | 29,1±0,58

2005 (ІІ) | 7,1±0,32 | 2,1±0,09 | 5,0±0,21 | 29,8±0,48

2006 (ІІІ) | 6,8±0,41 | 2,0±0,14 | 4,8±0,29 | 29,6±0,39

Р (І-ІІІ)

Глухівські 46 | 2004 (І) | 7,1±0,41 | 2,0±0,13 | 5,1±0,28 | 28,2±0,49

2005 (ІІ) | 7,5±0,29 | 2,3±0,09 | 5,2±0,21 | 30,7±0,53

2006 (ІІІ) | 8,4±0,48 | 2,7±0,17 | 5,7±0,32 | 32,1±0,47

Р (І-ІІІ) | * | ** | ***

Глухівські 51 | 2004 (І) | 8,9±0,48 | 2,6±0,14 | 6,3±0,35 | 29,2±0,66

2005 (ІІ) | 9,3±0,44 | 2,9±0,14 | 6,4±0,32 | 31,2±0,60

2006 (ІІІ) | 8,0±0,40 | 2,5±0,12 | 5,5±0,28 | 31,3±0,53

Р (І-ІІІ) | *

Примітка. Ступінь достовірності різниці (Р): *Р<0,05; **Р<0,01; ***Р<0,001

В популяції рослин сорту Глухівські однодомні 18 у 2006 р. вміст загального волокна становить 32,4%, що на 11,1% більше у порівнянні з 2004 р. (різниця достовірна). Вміст загального волокна у сорту Глухівські 46 в 2006 р. – 32,1%, на 12,1% перевищує показники досліджуваної ознаки в 2004 р. на достовірному рівні. В 2006 р. дана ознака в популяції сорту Глухівські 51 становить 31,3%, і є на 6,7% більшою у порівнянні з популяцією рослин 2004 р. По сорту Глухівські 48 істотної різниці не спостерігається.

Отже, результати аналізу популяцій сортів Глухівські однодомні 18, Глухівські 46 та Глухівські 51 урожаю 2004-2006 рр. показують, що в 2006 р. вміст загального волокна в стеблах конопель даних сортів у порівнянні з 2004 р. збільшується на достовірному рівні.

Це і є свідченням ефективності проведеного добору на збільшення вмісту волокна вищеперелічених сортів конопель. Таким чином, в ході проведення селекційної роботи в роки наших досліджень (2004 – 2006 рр.) отримали поліпшений перспективний селекційний матеріал сортів конопель із вмістом загального волокна 31 – 32%, який рекомендуємо в якості вихідного матеріалу для створення нових високоволокнистих сортів однодомних конопель.

ВИСНОВКИ

У дисертації наведено теоретичне узагальнення і практичне вирішення важливого наукового завдання з встановлення впливу добору в напрямку збільшення вмісту волокна на механічну функцію стебел сучасних високоволокнистих сортів конопель і збереження їх стійкості до вилягання шляхом визначення морфолого-біологічних особливостей, кореляцій і мінливості основних селекційних ознак конопель та з’ясування особливостей анатомічної будови стебел низько- та високоволокнистих сортів. Як наслідок проведення дослідницької роботи встановлено, що добір у напрямку подальшого збільшення вмісту загального волокна не призводить до порушення механічної функції стебел конопель при забезпеченні оптимальних умов вирощування (внесення оптимальних доз мінеральних добрив – N120P90K90). Отримано поліпшений вихідний матеріал сортів однодомних конопель за ознакою високого вмісту загального волокна (31 – 32%), з підтриманням всіх сортових особливостей, морфологічно вирівняний, стійкий до вилягання. Розроблені наукові положення мають важливе значення в селекції конопель.

На основі одержаних даних можемо зробити наступні висновки:

1. Всі поліпшені нами сучасні сорти конопель (Глухівські однодомні 18, Глухівські 48,