Інститут цукрових буряків

Української академії аграрних наук

К У Ш Н І Р

Віктор Петрович

УДК 633.12 : 631.528.62

СТВОРЕННЯ ВИХІДНОГО

СЕЛЕКЦІЙНОГО МАТЕРІАЛУ

ГРЕЧКИ НА ОСНОВІ СТАРШИХ

ПОКОЛІНЬ МУТАНТІВ ТА НОВИХ

МУТАГЕНІВ

06.01.05 - селекція і насінництво

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Київ – 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Подільській державній аграрно - технічній ака-демії

Науковий керівник: доктор сільськогосподарських наук, професор, Алексеєва Олена Семе-нівна, Подільська державна аграрно - технічна академія, завідувач кафедри рослинництва і селекції.

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, Васильківський Станіслав Петрович, Білоцерківський державний аграрний університет.

кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Бочкарьова Любов Павлівна, Державна комісія України по випробуванню та охороні сортів рослин.

Провідна організація: Інститут землеробства УААН, відділ селекції круп’яних

культур, смт. Чабани.

Захист відбудеться 18 жовтня 2000р. о14 годині на засіданні спеціалізованої ради Д 26.360.01 при Інституті цукрових буряків.

Адреса: 03110, м. Київ, вул. Клінічна, 25, Інститут цукрових буряків УААН.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту цукрових буряків УААН (другий корпус).

Автореферат розісланий 15 вересня 2000 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Кірсанова Ю.В.

ВСТУП

Актуальність теми. Резервом підвищення врожайності гречки, збіль-шення виробництва зерна та поліпшення його якості є створення і впровадження у виробництво нових високоврожайних сортів та дотри-мання сортової агротехніки.

Вихідний матеріал - це найбільш актуальне питання в селекції будь-якої культури, тим більше-гречки, тому що вона має вузький при-родній поліморфізм по цілому ряду господарсько-цінних ознак. Роз-ширити цей поліморфізм можна шляхом використання індукованого му-тагенезу.

Тому експериментальний мутагенез став одним з найпоширеніших методів створення різноманітного вихідного матеріалу. Основні дослідження в цьому напрямку ведуться в Науково-дослідному інсти-туті круп'яних культур Подільської державної аграрно-технічної академії. Результатом роботи є 8 сортів мутаційного походження, цінний вихідний матеріал має колекція мутантів світового генофон-ду гречки.

Використання різних мутагенних факторів на гречці дало мож-ливість встановити вплив обробітку насіння гамма-променями та хімічними мутагенами на мінливість гречки та її формотворчий про-цес, а також встановити їх ефективність в залежності від доз, концентрацій, експозицій та генотипу сорту.

Зв'язок роботи з науковими програмами. Досліди є складовою частиною держбюджетної тематики Науково-дослідного інституту круп'яних культур № 5-4 (Формування вихідного матеріалу в селек-ції гречки для безвідходної технології її використання та модер-нізація технології вирощування для південно-західного регіону України).

Мета та завдання досліджень. Метою досліджень є вивчення особ-ливостей мінливості мутантів старших поколінь та одержання нових цінних мутацій для колекції мутантів і створення вихідного мате-ріалу з новими ознаками та властивостями на основі гібридів.

Для вирішення цієї мети ставились слідуючі задачі:

- проаналізувати мінливість мутантів старших поколінь;

- простежити мінливість мутантів від багаторазового в поко-ліннях гамма-опромінення;

- одержати новий вихідний матеріал шляхом впливу різних му-тагенних факторів на гібриди;

- вивчити особливості мутування гібридів під впливом різних мутагенів;

- провести класифікацію новоутворень в мутантних популяціях;

- виділити форми з господарсько-цінними ознаками для вико-ристання їх як вихідний матеріал в практичній селекції;

- дати господарсько-біологічну характеристику перспективним номерам.

Наукова новизна результатів досліджень: Дана характеристика мутабільності старших поколінь мутантів та мутантів отриманих в результаті насичуючого опромінювання. Проведена класифікація за морфологічними ознаками новоутворень, виділених у мутантів М1... М3 одержаних в наслідок дії мутагенів на гібриди з яких виділено ряд перспективних номерів для подальшої селекції. Показана реак-ція гібридів на обробіток мутагенами та формотворчий процес му-тантів в М1... М3.

Практична цінність результатів досліджень: Створений новий вихідний матеріал та перспективні номери для селекції. Одержано ряд цінних мутацій, які передані в колекцію світового генофонду гречки.

На захист виносяться слідуючі основні положення:

-

- особливості мутаційного процесу у мутантів старших по-колінь;

- мутаційний процес у мутантних популяціях гречки отриманих внаслідок дії насичуючого в поколіннях гама-опромінювання;

- характеристика перспективних номерів.

Реалізація результатів досліджень. Отримані мутанти викорис-товуються як вихідний матеріал в селекції гречки у Науково-дос-лідному інституті круп'яних культур. Мутантні форми передані в колекцію світового генофонду гречки.

Апробація роботи. Результати досліджень доповідались і були схвалені на:

- щорічних наукових конференціях професорсько-викладацького складу академії (1995,1996,1997,1998,1999рр.);

- Міжнародній науково-практичній конференції "Селекція, на-сінництво і технології вирощування польових культур" (м. Кам'янець-Подільський, 1995);

- Міжнародному симпозіумі "Проблеми і перспективи радіоеко-логії в республіці Молдова" (м. Кишинів, 1996);

- Міжнародній конференції "Селекція, насінництво та техноло-гія виробництва гречки" (м. Кам'янець-Подільський, 1997).

Публікація матеріалів досліджень. За матеріалами дисертації опубліковано 8 наукових статей .

Декларація конкретного внеску. Дисертант особисто розробив програму та методику досліджень, провів польові та лабораторні дослідження, математичну обробку результатів на ЕОМ, проаналізу-вав та узагальнив виконані дослідження.

Обсяг і структура. Дисертація складається із вступу, 5 розділів, висновків, пропозицій для селекційної практики, додатків. Ро-бота викладена на 113 сторінках ма-шинописного тексту, вміщує 28 таблиць, 20 рисунків, 9 додатків. Бібліо-гра-фічний список включає 178 літературних джерел, із них - 35 іноземних авторів.

ЗМІСТ ТА РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ

У вступі обгрунтована необхідність та актуальність виконання даної роботи, її наукова новизна, відображена апробація роботи, наведені обсяг публікацій та декларація особистого внеску автора.

ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ

На підставі аналізу літератури вітчизняних та зарубіжних авторів з питань теорії індукованого мутагенезу сільськогосподарських культур, стану досліджень практичного використання інду-кованого мутагенезу, як методу створення вихідного матеріалу виз-начені морфо-біологічні ознаки, за якими буде вестись селекція культури.

УМОВИ, МАТЕРІАЛ ТА МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ

Дослідження проводились в період з 1995 по 1997 роки в Нау-ково-дослідному інституті круп'яних культур Подільської державної аграрно-технічної академії.

Польові досліди закладались в селекційній сівозміні інститу-ту, розміщеної на дослідному полі академії, що знаходиться в пів-денній лісостеповій частині Хмельницької області, яка по теплозабезпеченості та ступенем зволоженості протягом вегетаційного пе-ріоду відноситься до південного теплого агрокліматичного району.

Вивчались мутанти старших поколінь, одержаних під дією гамма-променів у сортів Радехівська поліпшена, Вікторія та Аеліта на протязі 12-33 поколінь дозами 5; 100; 200; 250; 300 Гр.

А також мутанти одержані під впливом насичуючого в поколін-нях опромінювання у сорту Радехівська поліпшена М33-5 Гр., М29-300 Гр., Вікторія М28-5; 10; 100 Гр., М25-200 Гр., М24-300 Гр., Ае-літа М20-100 Гр., М21-200; 300 Гр.

Для одержання нових мутантів використовували хімічні мутаге-ни та фізичні радіаційні промені. Цими мутагенами оброблялось на-сіння гібридів. Обробка насіння мутагенами проводилась в інститу-ті фізіології та генетики рослин НАН м. Київ. Насичуюче опроміню-вання в 1996 та 1997 роках проводилось в Аграрному Університеті Молдови м. Кишинів.

Були використані слідуючі хімічні мутагени в концентраціях:

N - нітрозоетилсечовина (НЕС) 0.05; 0.025; 0.012%

N - нітрозометилсечовина (НМС) 0.02; 0.01; 0.005%

етиленімін (ЕІ) 0.02; 0.01; 0.005%

Обробка насіння проводилась шляхом замочування в розчині му-тагену з експозицією 18 годин з послідуючим промиванням в проточ-ній воді на протязі однієї години. Контроль – насіння, яке замочува-лось у воді.

Радіаційні гама - промені застосовувались в дозах 100; 200; 300 Гр. Обробка насіння променями здійснювалась на приладі "Исс-ледователь", потужністю 8.3 р/сек, джерело 60Со.

Вивчалась також комбінаційна (сумісна) дія всіх хімічних мутагенів з фізичними в дозах 100 та 200 Гр. В даному випадку ра-діацією діяли на попередньо оброблене хімічними мутагенами насін-ня.

Для одержання М1 всіма мутагенними факторами оброблялось по 300 насінин.

Залучений в мутаційний процес гібридний матеріал:

58/92 [(Altiramosum х Карлик) х (Вікторія х Зеленоквіткова) х Казанку] - різновидність alata, висота рослин 113 см, вегета-ційний період 87 днів, середня врожайність 16.9 ц/га, маса 1000 зерен 29.0 г, вирівняність 83.1%, плівчастість 25.3%.

115/92 [Казанка х Вікторія Подільська] - різновидність alata, висота рослин 118 см, вегетаційний період 86 днів, середня врожайність 18.8 ц/га, маса 1000 зерен 30.6 г, вирівняність 81%, плівчастість 24.7%.

101/92 [Вікторія Подільська х 112/83]- різновидність alata, висота 86 см, вегетаційний період 79 днів, середня врожайність 16.4 ц/га, маса 1000 зерен 29.1 г, вирівняність 86%, плівчастість 22.8%.

За стандарт взято сорт Вікторія, який теж оброблявся мутаге-нами.

Генотипічні розбіжності між залученим матеріалом добре ви-ражені феноти-пічно.

Закладка селекційних розсадників, оцінка матеріалу, аналізи рослин, врожаю і оцінка якості зерна проводилась згідно загальноприйнятої методики Держсортовипробування. Матеріал вивчався в умовах екранної ізоляції, створюваної за допомогою тетраплоїдної гречки, запропонованої Е.Д. Неттевичем і Н.В. Фесенком і вдосконаленої О.С. Алексеєвою.

При виділенні хлорофільних мутацій користувались класифіка-цією запропонованою колективом співробітників Інституту експериментальної біології Академії наук Естонії і класифікацією мутацій, запропонованою О.С. Алексеєвою, М.В. Роїком, П.А. Філіпчуком, Г.М. Гаврилюк в 1978 році.

Математичну обробку одержаних даних по частоті та спектру мінливості мутантів проводили в процентному відношенні відхилень від числа проаналізованих рослин.

Кліматичні умови в роки досліджень різнилися від середньо багаторічних, що дало можливість більш повно оцінити мутантний ма-теріал.

ПОЛЬОВА СХОЖІСТЬ, ВИЖИВАННЯ ТА МІНЛИВІСТЬ РОСЛИН ГРЕЧКИ В М1

Аналізуючи використання різних засобів мутагенезу та їх ком-бінованої дії, слід відмітити, що їх використання приводить до різних кінцевих результатів, що підтверджується результатами дос-ліджень.

Критеріями оцінки мутагенного впливу на гречку в М1 в нашому досліді служили польова схожість, виживання та мінливість рос-лин.

Підкреслюючи результати впливу різних доз гама-променів в М1 на схожість насіння, можна зробити висновок: збільшення дози оп-ромінення приводить до зниження схожості по всіх варіантах досліду. Найбільше це відображено у варіантах з простим гібридом 101/92. Сорт Вікторія та номер 115/92 займають проміжне станови-ще, проте складний гібрид 58/92 виявився більш стійким до дії оп-ромінювання.

Під впливом хімічних мутагенів величина схожості насамперед залежала від виду мутагену. Так дія НМС у всіх концентраціях не привела до значного зниження схожості насіння і її величина зна-ходилась на рівні контролю.

НЕС викликала більш негативний вплив на величину схожості ніж НМС (79.6-86.2%).

Дія ЕІ привела до різкого зниження польової схожості у всіх досліджуваних концентраціях, по всіх варіантах досліду до 1.0-13.2%. З підвищенням концентрації мутагену польова схожість знижувалась. По ознаці "польова схожість" під впливом мутагенів проявились особливості досліджуваного матеріалу. Більш стійким до дії мутагенів виявився матеріал складного гібридного походження 58/92. Сорт Вікторія і номери 115/92 та 101/92 менш стійкими.

Сумісна дія хімічних мутагенів з фізичними спричинила приг-нічуючу дію на схожість, проте ступінь цього пригнічення, в першу чергу залежить від виду хімічного мутагену та дози опромінювання.

Найбільш сильний вплив на польову схожість спричинила комбінація мутагенів ЕІ + 200 Гр. (0.5 -2.6%).

У всіх варіантах досліду спостерігалось зниження польової схожості насіння гречки з підвищенням концентрації мутагену та дози опромінення. Польова схожість насіння визначається генотипом рослин, і це проявилось в першу чергу в результаті впливу на на-сіння мутагенних факторів. В наших дослідах найбільше зниження польової схожості спостерігалось у номерів 101/92 та 115/92. Сорт Вікторія і номер 58/92 виявились більш стійкими до дії мутагенних факторів.

Виживання рослин гречки у варіантах з гамма-опромінюванням зале-жить, насамперед, від дози опромінювання. Так доза 300 Гр. на всіх генотипах спричинила загибель сходів у фазі сім’ядолей. В літера-турі це явище описано як ефект "віддаленої загибелі". Проте у ва-ріантах із дозами 100 і 200 Гр. вона знаходилась відповідно в ме-жах 92.6-95.4% та 91.9-94.7% дещо змінюючись по генотипах. Збіль-шення дози опромінювання від 100 до 200 Гр. не привело до значного зниження виживання рослин гречки.

Аналізуючи виживання рослин у дослідах з хімічними мутагена-ми можна зазначити, що вона в певній мірі відповідає польовій схожості.

У варіантах з НМС виживання знаходилось на рівні контролю, а у варіан-тах з НЕС навіть вище. Проте в дослідах з ЕІ спос-терігалась чітка залежність від концентрації мутагену. Так для Вікторії і номера 101/92 концентрації 0.01 та 0.02% виявились летальними.

Найбільш стійким до дії хімічних мутагенів виявився мутант-ний матеріал складного гібридного походження 58/92.

Вивчення впливу сумісної дії хімічних мутагенів та радіацій-них променів на виживання рослин показало, що ця величина по всіх варіантах досліду набагато нижча ніж на контролі. Найбільший негативний вплив мутагенів проявився у варіантах з комбінацією ЕІ+гамма-опромінювання.

В комбінації мутагенів НМС+гамма-опромінювання з дозою радіації 100 Гр. спостерігався найбільш високий процент виживання рос-лин (25.9-79.0%), проте не спостерігалось чіткої залежності від концентрації мутагена.

Дія мутагенів високо-специфічна по генотипах і мутагенних факторах, проте більш чітко проявились генотипічні особливості і роль мутагенного фактора в більш пізніх фазах розвитку рослин гречки в М1.

Найбільше змінених рослин індуковано в мутаційного матеріалу складного гібридного походження 58/92, менше у простих гібридів, і найменше змінених рослин викликали гамма-промені у сорту Вікто-рія.

Хімічні мутагени в рік обробки насіння спричинили сильний вплив . Так у варіантах з НМС та НЕС індукована кількість рослин ненабагато перевищувала природній рівень мінливості, проте у варіантах з ЕІ ця величина сягала 100%, тобто в досліді спостерігався випадок відомий як феномен мутокросинговеру.

Найбільша кількість змінених рослин відмічалась у варіантах з гібридом 58/92, дещо менше у 115/92. Мінливість рослин у варіантах з сортом Вікторія та 101/92 майже однакова.

Ефективність впливу різних комбінацій хімічних мутагенів з гама-променями неоднакова. І визначається, в першу чергу, хімічним мутагеном та дозою гама-опромінювання.

МУТАБІЛЬНІСТЬ, ЧАСТОТА ТА СПЕКТР МУТАЦІЙ

В нашому досліді, процент мутантних рослин у сорту Вікторія в М2 знаходився в межах 1.1 - 5.19% (рис. 1).

Найбільший процент мутантних рослин індуковано у варіантах з ЕІ (2.95%) та ЕІ+гамма-опромінювання (5.19%), найменше у варіантах з НМС та НЕС, відповідно 1.10 та 1.13%.

Середня мутабільність сорту складала 2.36%.

У мутантного матеріалу складного гібридного походження 58/92 найбільший процент мутантних рослин спостерігався у варіанті з комбінацією мутагенів ЕІ+опромінювання 6.1%.

Найменша частота мутацій відмічалась у варіантах з опро-мінюванням (1.69%) та НМС (1.61%) і НЕС (1.65%).

Середня мутабільність матеріалу складного гібридного поход-ження склала 2.91%.

По кількості індукованих мутацій у номера 115/92 варіанти розміщувались в слідуючому порядку: НМС; НЕС; опромінювання; НМС+опромінювання; НЕС+опромінюваня; ЕІ+опромінювання.

Отже, найменшу частоту мутацій у номера 115/92 індуковано дією НМС (1.10%), а найбільшу 4.4% - у варіанті з комбінацією ЕІ+опромінювання.

Середня частота мутацій номера складала 2.39%.

Найбільшу частоту мутацій номера 101/92 індукувала сумісна дія ЕІ та гамма-опромінювання -3.70%.

Менш ефективним виявився варіант з НМС, який забезпечив найменший процент мутацій - 1.11.

Середня мутабільність номера 101/92 склала 2.08%.

Таким чином, в М2 серед досліджуваних мутагенних факторів, най-більш ефективним виявилась комбінація ЕІ+гамма-опромінення та дія ЕІ, які індукували на всіх вивчаємих генотипах найбільшу частоту мутацій.

Найбільш мутабільним виявився мутантний матеріал складного гібридного походження 58/92. Частота мутацій у рослин сорту Вікторія та номера 115/92 знаходилась майже на одному рівні. Най-менш мутабільним виявився номер 101/92.

ЗНАЧЕННЯ ГЕНОТИПУ ТА МУТАГЕННОГО ФАКТОРА

Подальше вивчення матеріалу показало, що процент мутантних рослин гречки в М3, значно вищий, ніж в М2. Це пояснюється тим, що фенотипічний прояв мутацій розтягнутий на ряд поколінь, тому що розвиток багатьох ознак контролюється рядом взаємодіючих генетичних локусів.

Загальний процент мутантних рослин в М3 значно вищий, ніж в М2. Це результат того, що в старшому поколінні післядія мутаген-них факторів значно слабша і це дає можливість генотипу краще ре-алізувати свої можливості. Так, найбільшою загальною мутабільністю володіє матеріал складного гібридного походження 58/92, а далі в порядку зниження йдуть, 101/92,115/92, Вікторія.

ЧАСТОТА ТА СПЕКТР ХЛОРОФІЛЬНИХ МУТАЦІЙ

Встановлено, що частота та спектр хлорофільних мутацій слу-жить інди-катором ефективності експериментального мутагенезу.

Найбільша частота хлорофільних мутацій в М1 спостерігалась на матеріалі складного гібридного походження 58/92 (0.28%), най-менша у сорту Вікторія (0.15%), у номерів 115/92 і 101/92 вона склала відповідно 0.21 та 0.17%.

В М2 загальний процент хлорофільних мутацій дещо менший ніж в М1. Проте загальна закономірність зберігалась, а саме: у мате-ріалу складного гібридного походження 58/92 він був найбільший (0.148%), а найменший у простого гібриду 101/92 (0.078%).

В М1 та М2 в спектрі хлорофільних мутацій переважають ле-тальні типи albina та xanta.

Аналіз рослин в М3 показує, що загальний процент хлорофіль-них мутацій по всіх досліджуваних генотипах значно вищий, ніж в М1 та М2 і знаходиться в межах від 0.53% (у складного гібриду 58/92) до 0.34% (у номера 101/92). В М3 поряд з летальними типами зустрічаються і життєздатні.

ТИПИ ІНДУКОВАНИХ МАКРОМУТАЦІЙ У ГРЕЧКИ

Не всі мутагени в однаковій мірі впливають на мінливість різних сортів гречки і приводять до виникнення цінних мутацій.

Тривалий час зусилля дослідників, що працюють з індукованим мутагенезом були направлені на отримання і використання в селек-ції в основному різких мутацій з чітким фенотипічним проявом. Про-те, для більшості макромутантів характерна понижена життєздат-ність. Виділення і закріплення в поколіннях макромутацій гречки значно розширює її природний поліморфізм.

МІНЛИВІСТЬ ДЕЯКИХ КІЛЬКІСНИХ ОЗНАК

Наші дослідження мінливості кількісних ознак у гречки, інду-кованих гамма променями, хімічними мутагенами та сумісною дією хімічних та фізичних мутагенів, показали, що по деяких з них - ма-сі 1000 зерен, вирівняності та плівчастості - генотипічна мінли-вість в оброблених мутагенами популяціях була підвищена.

Нами встановлено, що варіація врожайності в межах встановле-них градацій в М3 значно менша, ніж в М2.

Для розширення природних меж варіабельності врожайності ви-хідного сорту та номерів ефективними виявились варіанти з НЕС, ЕІ та радіаційним опромінюванням. Отриманий при їх допомозі мате-ріал, дав значний приріст врожайності в М3.

Аналіз зерна мутантних популяцій за масою 1000 зерен в М3 по-казав, що по всіх досліджуваних генотипах присутня варіабельність да-ної ознаки. Причому мутагенний фактор, що є високоефективним на одному генотипі, малоефективний на іншому, і навпаки. Тут прояв-ляється специфічність об’єкту та мутагенного фактора.

Збільшення маси 1000 зерен гречки сприяє і підвищенню плів-частості. Тонкоплівчасті номери як правило дрібноплідні.

Таким чином, під впливом сумісної дії мутагенів та гамма-оп-ромінювання у гречки можна отримати мутантні популяції з високими технологічними властивостями зерна, а саме крупноплідні, тонкоп-лівчасті та вирівняні. Проте у сорту Вікторія індукована мінли-вість показників крупності, плівчастості та вирівняності зерна виражена сильніше ніж у крупноплідного матеріалу.

ОСОБЛИВОСТІ ФОРМОТВОРЧОГО ПРОЦЕСУ МУТАНТІВ СТАРШИХ ПОКОЛІНЬ ГРЕЧКИ.

Мінливість рослин є звичайним явищем. Вона систематично відбувається у перехресно-запиль-ників. Проте її величина залежить не тільки від генотипу досліджуваного матеріалу, але й від погодних умов. Проте дія радіації значно підвищує природній рівень мінли-вості.

У дослідах з Вікторією, Радехівською поліпшеною та Аелітою встановлено, що з віком мутантів кількість новоутворень поступово зменшується і, починаючи з М10-М13 відбувається стабілізація матеріалу до рівня вихідної популяції (рис.2.).

Характерно те, що у сорту мутаційного походження - Аеліти стабілізація матеріалу відбувається більш інтенсивно, і популяції необхідний менший проміжок часу для відновлення свого, обумовле-ного генотипічними властивостями, рівня мінливості.

Дещо відрізняються і спектри новоутворень у сортів Вікторія та Радехівська поліпшена від спектру сорту Аеліта. Якщо в перших переважають короткостебельні форми, рослини з вкороченим міжвуз-лям, одностебельні та рослини із зміненими суцвіттями та квітко-носами, то в спектрі новоутворень сорту Аеліта переважають висо-когіллясті форми, фасціації, гіганти, одностебельні та рослини із складними суцвіттями.

ВИКОРИСТАННЯ ПОВТОРНОГО (НАСИЧУЮЧОГО) ОПРОМІНЕННЯ В СЕЛЕКЦІЇ ГРЕЧКИ

Крім вивчення мутантного матеріалу старших поколінь, нами продовжувалось насичуюче в поколіннях опромінювання насіння гречки сортів Радехівська поліпшена, Вікторія та Аеліта.

Нашими дослідженнями встановлено той факт, що повторні опро-мінювання збільшують генотипічну мінливість, проте слабше, ніж перше. Насичуюче в поколіннях опромінювання сприяє накопиченню ново-утворень. Для всіх доз опромінювання характерно те, що з віком му-тантів в популяціях підвищується і рівень мінливості. Величина до-зи опромінювання сприяє насиченню популяції новоутвореннями. При дозі опромінювання 200 Гр. починаючи з М17 ця величина складає 100%. Тобто в результаті тривалого опромінювання популяція набуває радіорезистентності, що приводить до зниження кількості депресив-них форм (рис.3.).

В спектрі новоутворень переважали короткостебельні форми, рослини з вкороченим міжвузлям, зміненим суцвіттям та квітконоса-ми, гіганти. Ця особливість простежується по всіх сортах. В результаті насичуючого в поколіннях опромінювання із популяцій ви-падали не стійкі до впливу радіації форми, матеріал поступово стабілізувався що і простежувалось на короткостебельних мутаціях.

Аналіз мутантних популяцій по технологічних якостях зерна: масі 1000 зерен, вирівняності та плівчастості показав, що ці по-казники стабільні і знахо-дяться в межах контролю. Незначні відхи-лення простежуються в межах окремих років. Проте вони формувались під впливом погодних умов року і є несуттєвими.

Із мутантного матеріалу, одержаного під впливом багаторазо-вого опромінення насіння, відібрано ряд цінних форм, які передані в колекцію світового генофонду гречки (відділ мутантів) і вико-ристовуються в селекційному процесі, це високопродуктивні, круп-ноплідні з високою вирівняністю зерна, з одночасним достиганням, стійкі до полягання та комплексу поширених хвороб.

ХАРАКТЕРИСТИКА ПЕРСПЕКТИВНИХ НОМЕРІВ.

За останні роки в селекції гречки сформувався новий напря-мок - створення сортів з використанням мутантних алелей, що вклю-чені природним відбором в адаптивний геном (обмежене гілкування, детермінантність, вкороченість міжвузль та ін.).

Нами проведено вивчення і зроблено опис 7, форм відібраних в мутантних популяціях гречки у 1995 році.

Характерною особливістю всіх номерів була складна структура популяцій по ознаці ЗГС. Найбільш стислим спектром популяції за величиною ЗГС морфотипів характеризувались скоростиглі номери 141/95; 142/95. Їх популяції складались з чотирьох морфотипів (ЗГС - 2; 3; 4; 5.). Середньостиглі популяції мали в своєму скла-ді по п'ять морфотипів, в той час як у Вікторії шість.

Разом з тим, у всіх номерів відмічено вкороченість міжвузлів у зоні гілкування, найменший габітус спостерігався у детермінант-них форм 142/95 та 144/95. При аналізі архітектоніки листкової системи нашу увагу привернули дві особливості: у всіх селекційних номерів, незалежно від модельної кількості міжвузлів в зоні гіл-кування стебла, кількість листків в зоні розширення близька до п'яти. Отже, кількість листя в зоні розширення не має тісного зв’язку з величиною зони гілкування стебла і скорельована з трива-лістю вегетаційного періоду рослин.

Відомо, що під впливом мутагенних факторів змінюється багато кількістних ознак рослин. Тому надзвичайно великий інтерес предс---тавляє собою наскільки відрізняються отримані номери по основних господарсько-біологічних ознаках (табл. 1).

Таблиця 1.Морфологічні особливості селекційних номерів

Селекційний номер | Число, шт.

гілок 1-го порядку | суцвіть | зерен

Вікторія Ст. | 1.8 | 23.4 | 96

139/95 | 2.0 | 27.8 | 105

141/95 | 2.3 | 29.4 | 124

142/95 | 2.1 | 28.5 | 129

144/95 | 2.7 | 30.0 | 131

145/95 | 2.4 | 28.5 | 116

154/95 | 3.0 | 27.6 | 104

159/95 | 2.6 | 29.3 | 135

Так у всіх номерів спостерігалось збільшення кількості гілок першого порядку в порівнянні із стандартом. Крім того, у всіх мутантних форм спостерігається збільшення числа суцвіть (27.6-30.0), в той час як у стандарту ця величина склала 23.6, а основну прибавку врожаю забезпечило значне збільшення озерненості селек-ційних номерів (табл. 2).

Таким чином, селекційні номери перевищували стандарт по вро-жайності, зокрема найбільшу прибавку до стандарту забезпечили но-мери 159/95 (89) та 154/95 (55) г/м2. Для них характерна також і вища маса 1000 зерен та їх вирівняність.

Проте у всіх селекційних номерів відмічалось підвищення плівчастості в порівнянні з сортом Вік-торія, що пов'язано з високою масою 1000 зерен.

Таблиця 2. Господарсько-біологічна характеристика селекційних номерів мутаційного розсадника.

Селекційні номери | Урожайність, г/м2 | Прибавка до Ст., г/м2 | Маса 1000 зерен, г | Вирівня-ність, % | Плівчас-тість, %

Вікторія, Ст. | 185 | 28,0 | 76,8 | 23,5

139/95 | 211 | 26 | 34,6 | 96,4 | 25,5

141/95 | 229 | 44 | 33,4 | 90,8 | 25,5

142/95 | 220 | 35 | 33,4 | 90,8 | 24,7

144/95 | 224 | 39 | 36,2 | 95,8 | 26,3

145/95 | 202 | 17 | 35,2 | 91,6 | 25,5

154/95 | 240 | 55 | 34,2 | 94,6 | 23,7

159/95 | 274 | 89 | 33,2 | 91,6 | 23,1

Отже, отримані номери характеризувались підвищеною продуктив-ністю та високими господарсько - біологічними властивостями. Еле-менти структури врожаю, їх озерненість та маса 1000 зерен істотно перевищували стандарт.

В 1997-1998 роках в контрольному розсаднику вивчалось 12 селекцій---них номерів виділених в М1. Дані про їхню врожайність та техноло---гічні якості зерна приведені в таблиці 3.

Таблиця 3.Урожайність та якість зерна селекційних номерів контрольного розсадника (середнє за 1997 –1998рр.)

Селекційні номери | Вегетаційний період, діб | Урожайність,т/га | Відхилення від середнього стандарту | Маса 1000 зерен,г | Плівчастість, % | Вирівняність,%

Вікторія Ст | 89 | 0.92 | 25.9 | 22.5 | 73.8

139/95 | 88 | 0.32 | -0.60 | 28.0 | 25.3 | 85.0

141/95 | 87 | 0.29 | -0.63 | 28.6 | 24.9 | 80.0

142/95 | 84 | 0.43 | -0.49 | 29.4 | 24.9 | 76.8

144/95 | 85 | 1.02 | +0.10 | 30.7 | 25.3 | 93.4

145/95 | 87 | 0.43 | -0.49 | 30.0 | 25.3 | 89.8

147/95 | 89 | 0.53 | -0.39 | 31.1 | 25.3 | 90.6

152/95 | 90 | 0.66 | -0.26 | 30.4 | 25.3 | 86.8

153/95 | 90 | 1.01 | +0.09 | 28.9 | 21.9 | 81.8

154/95 | 85 | 1.23 | +0.31 | 29.8 | 24.7 | 89.2

158/95 | 90 | 0.47 | -0.45 | 30.1 | 24.8 | 89.2

159/95 | 87 | 0.64 | -0.28 | 28.1 | 23.6 | 83.2

160/95 | 90 | 0.62 | -0.32 | 30.4 | 24.4 | 86.4

НІР05 0.108

З групи цих номерів, що вивчалась в контрольному роз---саднику тільки номер 154/95 суттєво перевищив стандарт по врожайності відповідно на 0.31 т/га.

Номер 153/95 характеризується пониженою плівчастістю 21.9% при досить високому проценті вирівняності (81.8%).

Одним з важливих резервів підвищення зборів зерна гречки є повторні посіви. Оскільки збільшення виробництва зерна безпосе-редньо пов’язане з збільшенням площ посіву цієї культури за раху-нок післяукісних та пожнивних посівів.

В сучасний період відсутні спеціальні сорти гречки для таких посівів. Середньостиглі сорти часто в повторних посівах низьков-рожайні. Тому ство-рен--ня скоростиглих сортів гречки є вкрай необхідним завданням.

Онтогенез гречки чітко розподіляється на два періоди: веге-тативний (сходи - цвітіння) та генеративний (цвітіння - достиган-ня). Тривалість вегетаційного періоду характеризує скоростиглість рослин. Тому в селекції на скоростиглість необхідно враховувати тривалість вегетативного періоду.

У всіх досліджуваних номерів різниця в тривалості вегетаційного періоду пояснюється, в основному, розбіжностями в тривалості фази вегетативного періоду, в той час як розбіжності по тривалості ге-неративної фази не суттєві (табл.4).

Проведені дослідження показали, що номер 144/95 перевищує стандарт по врожайності на 20.0 г/м2, а номери 154/95 та 159/95 відповідно на 24.5 та 10.8 г/м2. Поряд з підвищенням врожайності спостерігалось і підвищення маси 1000 зерен та їх вирівняності.

Таблиця 4. Урожайність та якість зерна гречки кращих номерів в поукісних посівах.

Селекційний номер | Вегетаційний період, діб | Урожай-ність, г/м2 | Маса 1000 зерен, г | Плівчас-тість, % | Вирівня-ність, %

Вікторія, Ст. | 76 | 122,2 | 27,2 | 24,9 | 71,1

144/95 | 70 | 142,2 | 36,8 | 25,5 | 97,6

154/95 | 74 | 146,7 | 31,0 | 26,1 | 92,8

159/95 | 73 | 133,0 | 27,6 | 25,7 | 78,6

Характерно те, що літні посіви в нашому досліді в порівнянні з весняними забезпечили формування зерна з вищою масою зерна та його вирів-няністю.

В 1997-1998 роках шість номерів отриманих від насичуючого в поко---ліннях гамма – опромінення насіння гречки та два номери одержаних в результаті об---робки насіння гібридних популяцій НМС вивчались в попередньому сортовип---робуванні (табл. 5).

Серед усіх номерів попереднього сортовипробування прибавка врожайності скла---дала 0.08 – 0.37 т/га. Проте для номерів 57/96 та 54/95 перевищення над стандартом було не суттєвим.

По масі 1000 зерен всі досліджувані номе---ри перевищують даний показник у стандарту, і тільки у селекційного номеру 57/96 він знаходиться на рівні стандарту 25.9 г.

Для номерів 56/96, 58/96, 61/96, 52/96 та 54/95 характерно зниження плівчастості в той час як у інших номерів вона дещо ви---ща ніж у стандарту, особливо це стосується номерів 163/95 та 164/95 оскільки це пов’язано з підвищенням маси 1000 зерен, і як результат ці номери характеризуються найкращою вирівняністю.

Таблиця 5. Характеристика селекційних номерів попереднього

сортовипробування (середнє за 1997-1998рр.)

Селекційний номер | Походження | Урожайність, т/га | Маса 1000 зерен, гр. | Плівчастість,% | Вирівняність, %

Стандарт | Вікторія | 1.09 | 25.9 | 22.5 | 72.5

56/96 | Вікторія 11М 10 Гр. | 1.38 | 26.0 | 21.5 | 67.2

57/96 | Вікторія 16М 10 Гр. | 1.21 | 25.9 | 24.1 | 65.4

58/96 | Вікторія 20М 10 Гр. | 1.31 | 26.2 | 22.1 | 71.8

61/96 | Вікторія 26М 10 Гр. | 1.46 | 26.4 | 22.3 | 65.4

52/95 | Вікторія

14М 5 Гр. | 1.27 | 26.0 | 22.3 | 65.4

54/95 | Вікторія

4М 5 Гр. | 1.17 | 26.8 | 21.7 | 69.6

163/95 | 58/92 НМС | 1.27 | 29.2 | 24.9 | 84.4

164/95 | 115/92 НМС | 1.44 | 28.3 | 24.5 | 74.8

НІР05 0.13

Таким чином, створений новий вихідний матеріал, що знахо-диться на різних етапах селекційного процесу по врожайності та якості зерна не поступається або навіть перевищує стандарт.

ВИСНОВКИ

1. Вирішальний вплив на польову схожість, виживання та мінливість рослин гречки в М1, а також на мутабільність в М2 та М3, спричиняє вид мутагену (комбінація). Суттєву роль відіграє також генотип вихідного матеріалу.

2. Мутабільність в М3 по всіх генотипах та мутагенних факто---рах більша ніж в М2 і складає відповідно у Вікторії - 3.18 та 2.36%, у номерів 58/92 - 4.53 та 2.91%, 115/92 - 3.63 та2.39%, 101/92 - 3.81 та 2.08%.

3. З усіх мутагенних факторів, найбільш ефективною виявилась сумісна дія хімічних мутагенів та гамма-променів і дія ЕІ. Причому комбінація ЕІ+ гамма - опромінення, спричинила найбільшу частоту мутацій на всіх досліджуваних генотипах.

4. Найбільша кількість хлорофільних мутацій відмічена в М3, причому матеріал складного гібридного походження 58/92 [(Altiramosum х Карлик) х (Вікторія х Зеленоквіткова) х Казанка] виявився більш мутабільним ніж прості гібриди та сорт Вікторія і на ньому індуковано 0.53 % хлорофільних мутацій, серед яких пере---важають xanta та albina.

5. В індукції мікромутацій найбільш ефективними виявились варіанти з НЕС, ЕІ та гамма - опромінення (продуктивність); НЕС + гамма - опромінення, НМС + гамма - опромінення, ЕІ (крупність зерна); НЕС + гамма - оп---ромінення (зменшення плівчастості); ЕІ та НЕС + опромінення (під---вищення вирівняності зерна).

6. У мутантів старших поколінь процент змінених рослин зале---жить від дози опромінення. З віком мутантів кількість новоутво---рень поступово зменшується, і, починаючи з М10- М13 відбувається стабілізація матеріалу до рівня вихідної популяції.

7. Насичуюче в поколіннях опромінення насіння гречки збіль---шує генотипову мінливість гречки, проте слабше ніж перше.

8. Отриманий цінний вихідний матеріал для селекції гречки, який характеризується комплексом господарсько - цінних ознак (139/95,141/95, 142/95, 144/95, 145/95, 154/95, 159/95).

9. Створено ряд селекційних номерів, які оцінюються в різ---них етапах селекційного процесу 154/95, 166/95, 65/95 (контроль---ний розсадник) та 56/96, 58/96, 61/96, 164/95 (попереднє сорто---випробування).

ПРОПОЗИЦІЇ ДЛЯ СЕЛЕКЦІЙНОЇ ПРАКТИКИ

1. З метою інтенсифікації формотворчого процесу у гречки необхідно залучати в мутаційний процес селекційний матеріал гібридного походження, зокрема складні гібриди.

2. Для індукції різноманітних мутацій у гречки необхідно використовувати сумісну дію фізичних та хімічних мутагенів (особливо в комбінації з ЕІ).

3. Передати в колекцію мутантів гречки номери (139/95, 141/95, 142/95, 144/95, 145/95, 154/95, 159/95), які характеризу---ються комплексом господарсько-цінних ознак з метою використання як вихідних форм для перспективних селекційних програм.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Кушнір В.П. Про новоутворення у гречки //Селекція, насін-ництво і технології вирощування польових культур. Матеріали Між-народної науково - практичної конференції.-Чернівці: Буковина, 1996.-С.11.

2. Кушнир В.П. Использование мутантных алелей в селекции гречихи//Селекция, семеноводство и технология производства гречи-хи. Международный сборник научных трудов.-Черновцы. Буковина, 1997.-С.155.

3. Алексеева Е.С., Кушнир В.П. Скороспелые мутанты гречихи из сложной гибридной популяции//Problemele si perspectivele radioecologiei in republica Moldova. Materialele simpozionului international. Chisinau, 1996.-S.59.

4. Рарок В.А., Алексеева Е.С., Кушнир В.П. Использование повторных многолетних гамма-излучений в селекции гречи-хи//Problemele si perspectivele radioecologiei in republica Moldova. Materialele simpozionului international. Chisinau, 1996.-S.94.

5.

6. Кушнір В.П. Мінливість деяких кількісних ознак у гречки під дією різних мутагенних факторів //Аграрна наука – селу,науковий збірник, випуск 6 -м. Кам’янець - Подільський, 1998,-С.81-83.

7. Кушнір В.П. Мутантні популяції гречки в селекції на скоростиглість //Аграрна наука – селу,науковий збірник, випуск 7 -м. Кам’янець - Подільський, 1999, -С.126-128.

8. Кушнір В.П. Мутаційний процес у гречки під дією насичуючого опромінення на прикладі сорту Радехівська поліпшена//Вісник Білоцерківського державного аграрного університету, випуск 10-м.БілаЦерква,2000,-С.142-146.

АНОТАЦІЯ

Кушнір В.П. Створення вихідного селекційного матеріалу греч-ки на основі старших поколінь мутантів та нових мутагенів. - Ру-копис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільсько-господарських наук за спеціальністю 06.01.05 - селекція і насінництво. Подільська державна аграрно-технічна академія, Кам'янець-Подільський, 2000.

Захищається дисертація, в якій представлені результати дос-ліджень по створенню вихідного матеріалу для селекції гречки ме-тодом індукованого мутагенезу. В дисертації визначено вплив різ-них мутагенів та їх комбінацій а також насичуючого гама-опромінюван-ня на мутаційний процес у гречки.

Визначені групи мутагенів які найбільше впливають на мінливість деяких кількісних та якісних ознак у гречки. Дана ха-рактеристика формам відібраним в мутантних популяціях гречки по певних ознаках (обмежене гілкування, детермінантність, вкороченість між-вузлів), та перспективним номерам створеним за допомогою різних методів штучного мутагенезу.

Ключові слова: Гречка, мутагенез, мутаційна мінливість, мутагенні фактори, спектр мінливості, доза мутагену, концентрація мутагену, комбінація мутагенів, насичуюче опромінення, мутантна популяція.

АННОТАЦИЯ

Кушнир В.П. Получение исходного селекционного материала гре-чихи на основе старших поколений мутантов и новых мутагенов. -Ру-копись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата сельско-хозяйственных наук по специальности 06.01.05. - селекция и семе-новодство.- Подольская государственная аграрно-техническая акаде-мия, Каменец-Подольский, 2000.

Защищается диссертация, в которой представлены результаты исследований по получению исходного материала для селекции гречи-хи методом индуцированного мутагенеза. В диссертации определено влияние различных мутагенов и их комбинаций, а также насыщающего гама-облучения на мутационный процесс у гречихи.

Анализируя различные средства мутагенеза и их комбинированное действие, следует отметить, что их использование приводит к различным конечным результатам, что подтверждается результатами исследований.

В М2 среди изучаемых мутагенных факторов, наиболее эффективными являлись комбинация ЭИ + гамма лучи и действие ЭИ которые индуцировали на всех изучаемых генотипах наибольшую частоту мутаций.

Изучение мутантного материала показало, что количество мутантных растений в М3, значительно выше, чем в М2. Это объясняется тем, что фенотипическое проявление мутаций у гречихи растянуто на ряд поколений, так как развитие многих признаков контролируется целым рядом взаимосвязанных генетических локусов.

Определены группы мутагенов, которые наиболее сильно влияют на изменчивость некоторых количественных и качественных признаков у гречихи. Установлено, что под влиянием совместного действия химических мутагенов и гамма лучей у гречихи можно получить мутантные популяции с высокими технологическими свойствами зерна.

Анализ мутационного процесса показал, что частота и спектр хлорофильных мутаций служит индикатором эффективности экспериментального мутагенеза, наибольшее количество хлорофильных мутаций на всех изучаемых генотипах индуцировано в М3.

Изучение мутационного процесса у мутантов старших поколений показывает, что с возрастом мутантов количество новообразований постепенно уменьшается. Начиная с М10 –М13 происходит стабилизация материала до уровня исходной популяции.

Повторное (насыщающее) в поколениях облучение увеличивает генотипическую изменчивость, но меньше, чем первое. Величина дозы облучения способствует насыщению популяции новообразованиями. Тоесть в результате длительного облучения популяция приобретает радиорезистентность, что приводит к снижению количества депрессивных форм.

Дана характеристика формам, отобранным из мутантных по-пуляций гречихи по признакам (ограниченное ветвление, детерми-нантность, короткие междоузлия), а также перспективным номерам, которые получены с помощью разных методов искусственного мутагенеза.

Получен новый исходный материал, который находится на различных этапах селекционного процесса и по комплексу хозяйственно – полезных признаков превосходит стандарт.

Ключевые слова: Гречиха, мутагенез, мутационная изменчивость, мутагенные факторы, спектр изменчивости, доза мутагена, концентрация мутагена, комбинация мутагенов, насыщающее облучение, мутантная популяция.

RESUME

Kushnir V.P. Receiving of Initial Selective Buckwheat Material on the Basis of Elder