Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Комплексный подход к созданию исходного материала для селекционно-генетических исследований

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Заключение Диссертация по теме "Селекция и семеноводство", Железнов, Анатолий Валентинович

Выводы

1. Разработаны научно-методические и прикладные основы комплексного подхода к созданию исходного материала, сущность которого заключается в получении совокупных знаний биологических особенностей, селекционной проработки, генетической изученности, направления и задач селекции селектируемого объекта.

2. Сформирована уникальная коллекция кормовых и лекарственных растений, составленная из образцов, собранных из дикорастущей и культурной флоры в экстремальных условиях Сибири. Для сохранения генофонда заложен банк семян и живые коллекции, которые наряду с использованием в селекционной практике могут быть применены для решения специфических задач растениеводства.

3. Проведенный скрининг коллекционного материала позволил оценить образцы по морфологическим, биологическим, биохимическим и хозяйственным признакам. На основе таких оценок у ряда культур показаны пределы внутривидовой изменчивости и выделены потенциальные доноры по многим хозяйственно ценным признакам.

4. На примере донника белого и лекарственного, житняка гребенчатого, люцерны посевной и амаранта показано, что популяции дикорастущих растений имеют большой потенциал скрытой изменчивости и являются дополнительным источником ценных генотипов, которые могут быть использованы для пополнения коллекций и применены в генетических и селекционных экспериментах.

5. Перенесение популяций в новые экологические условия приводит к изменению их структуры в результате элиминации одних биотипов и предпочтительного развития других. Существование такой изменчивости необходимо учитывать при интродукции и селекции растений, формировании коллекций и проведении генетических исследований, связанных с привлечением инорайонного материала.

6. Скрининг 70 образцов люцерны разного географического происхождения позволил установить полиморфизм по признаку солеустойчивости. Показано, что солеустойчивость определяется генотипическими особенностями сорта и может быть существенно повышена путем отбора.

7. Изучена способность разных видов растений концентрировать радионуклид стронций-90. Установлено существование межвидового и внутривидового полиморфизма по способности концентрировать этот радионуклид. Популяции состоят из растений эффективно и не эффективно концентрирующие стронций-90, причем первые концентрируют в 2-37 раз больше, чем вторые. Доля растений с высокой концентрирующей способностью может достигать 10%. Способность концентрировать этот радионуклид контролируется генотипом растения, что и обуславливает высокую степень внутрипопуляционной изменчивости.

8. Исследование чисел хромосом у 46 сортов и 161 дикорастущей формы костреца безостого различного географического происхождения подтвердило существование у этого вида полиплоидного ряда с основным числом. 7 и показало, что на территории бывшего СССР наибольшее распространение получили октоплоидные формы. Наиболее высокий процент октоп-лоидов был отмечен между границами 50 и 70 градусов географической широты. Установлено преимущество октоплоидных растений по урожайности семян, фуражной массы и росту. Для тетраплоидов характерна большая облиственность. Удвоение числа хромосом у некоторых 28-хромосомных экотипов ведет к резкому повышению урожая фуражной массы. Предлагается использовать полиплоидию в селекции костреца безостого.

9. Установлена межвидовая, внутривидовая и внутрипопуляционная изменчивость донника по содержанию кумарина. Показано, что самым высоким уровнем кумарина (более 2%) характеризуется донник индийский, самым низким - донник зубчатый, донник маленький, донник бороздчатый и донник белый однолетний. Межпопуляционная изменчивость по содержанию кумарина у донника белого и лекарственного на уровне отдельных экотипов незначительна и находится в пределах 1.2-2.2%. Поиск низкокумари-новых образцов популяций из различных экологических точек для этих видов малоэффективен. Инбридинг является эффективным методом выделения низкокумариновых форм у аллогамных популяций донника белого.

10. Высокий уровень внутрипопуляционного полиморфизма, установлен также по комплексу хозяйственно ценных признаков, в том числе и по уровню азотфиксации, Показано, что реализация этих признаков в онтогенезе тесно связана с уровнем азотфиксации, что является надежным основанием для селекции на повышение азотфиксации донника белого.

11. Методом электрофореза в полиакриламидном геле установлен широкий полиморфизм по спектру запасного белка семян дикорастущих популяций житняка гребенчатого Алтайского края. Выявленный полиморфизм ограничен одними и теми же вариантами запасного белка во всех изученных популяциях кроме популяции «Черга», в которой число вариантов существенно ниже. Различия между остальными популяциями определяются частотными характеристиками компонентов электрофоретического спектра. Установленный полиморфизм у житняка гребенчатого позволяет использовать его как надежную тест-систему для выявления антропогенного воздействия на природу.

12. Разработан новый для гречихи метод селекции, основанный на использовании эффекта гетерозиса, возникающего при скрещивании генетически однородных линий с высокой комбинационной ценностью. Показано, что у гречихи наряду с легитимным и иллегетимным опылением возможно самоопыление. У изученных нами сортов от 12 до 32% растений имеют склонность к самооплодотворению. Получение самоопыленных линий представляет большие трудности, так как в результате депрессии количество семян уже в четвертом инцухт-потомстве приближается к нулю. Применение менее строгой формы инбридинга - сестринских скрещиваний позволило получить инбредные, выравненные по морфобиологиче-ским признакам линии гречихи. Скрещивание некоторых из них между собой дает эффект гетерозиса.

13. Полиплоидия является важным фактором формообразования у гречихи. Генетические особенности тетраплоидной гречихи определяют два основных способа использования ее в селекции этой культуры: 1) создание межсортовых амфидиплоидов путем скрещивания двух аутотетраплоид-ных сортов; 2) создание синтетических самовоспроизводящих популяций из тетраплоидных форм разного происхождения. При изменении генома гречихи (в результате перехода с диплоидного уровня на тетраплоидный и возвращения на диплоидный) отмечены некоторые разнонаправленные морфологические изменения. Однако кардинальных изменений в качестве и количестве белкового комплекса семян не происходит. В то же время отмечена некоторая разница в содержании свободных аминокислот и их биогенетических семейств. Эти отклонения, вероятно, вторичны и связаны с перестройками метаболизма азотистых соединений вегетативной массы.

14.Эффективность селекции озимой пшеницы в условиях Западной Сибири должна базироваться на индукции мутаций с высокой морозоустойчивостью в сочетании с мощным действием естественного и искусственного отбора. Созданная серия мутантов и гибридов с ценными хозяйственными и биологическими признаками, в том числе и с высокой зимостойкостью вошли в генофонд озимой пшеницы, который поддерживается и изучается в Институте цитологии и генетики СО РАН (1500 номеров).

15. Амарант является ценным кормовым, продовольственным и лекарственным растением. Установлена возможность выращивания амаранта в условиях Западной Сибири. Многие образцы амаранта устойчиво дают высокий урожай зеленой массы и семян. Средний урожай зеленой массы составил 500-600 ц/га. Средний урожай семян 6-8 ц/га. По урожаю зеленой массы амарант превзошел многие силосные культуры и вполне может конкурировать с основной силосной культурой Западной Сибири - кукурузой. Ценность амаранта определяется его биохимическим составом и, прежде всего, высоким содержанием белка, сбалансированного по аминокислотному составу.

16. На основе сопоставления данных цитогенетического анализа и данных электрофореза белков семян идентифицированы образцы амаранта по видовой принадлежности и установлена степень дивергенции изученных форм амаранта. Подтверждено филогенетическое родство видов А. сгиепШэ, А. ЬуЬг^ив, а также видов А. саькЗаШв и А ес^иПв.

17. Инбридинг, примененный к амаранту позволил вскрыть и выделить имеющееся в популяциях разнообразие морфологических особенностей, дифференцировать популяции на отдельные биотипы и сформировать самоопыленные линии (более1000 номеров), обладающие комплексом морфологических признаков и свойств, по которым они, различаются между собой. Линии 5-6 поколений обнаруживают ясно выраженную однородность. Методом поликросса выделены линии с высокой комбинационной ценностью, объединение которых в синтетическую популяцию позволило создать новый сорт, превосходящий стандарт на 20% по урожаю зеленой массы.

18. Представленный экспериментальный материал может быть включен в общий поток информации по теоретическим основам интродукции и селекции культурных и дикорастущих растений и будет способствовать повышению эффективности практической селекции.

Предложения селекционной практике и производству

1. Рекомендуется к возделыванию в Западной Сибири новая высокобелковая кормовая и зерновая культура - амарант.

2. Предлагаются коллекционные образцы различных кормовых культур в качестве исходного материала для создания новых сортов.

3. Для передачи в Государственное сортоиспытание предслагйются перспективные сорта озимой пшеницы Отрада и амаранта Жемчуг-2.

4. Созданный генофонд гибридов и мутантов озимой пшеницы рекомендуется для включения в селекционные программы.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, доктора сельскохозяйственных наук, Железнов, Анатолий Валентинович, Новосибирск

1. Железное A.B. Об использовании близкородственного размножения в селекции гречихи И В кн. Цитология и селекция культурных растений. Изд-во СО РАН. 1964. С. 97-103.

2. Железнов A.B. Получение изменений в потомстве гречихи путем применения мутагенных факторов // В кн. Цитология и селекция культурных растений. Изд-во СО РАН. 1964. С. 104-106.

3. Железнов A.B. Изменчивость гречихи под влиянием гамма лучей // Изв. СО АН СССР. Серия биол. 1964. Вып. 1. С. 136-137.

4. Железнов A.B. Изучение влияния близкородственного размножения и ионизирующей радиации на гречиху: Автореф. канд. дисс. Кишинев, 1965. С. 25.

5. Железнов A.B. Сравнительное изучение самоопыленных и сестринских линий гречихи // В кн. Цитология и генетика культурных растений. Изд-во СО РАН. 1967. С. 113-125.

6. Железнов A.B. Некоторые экспериментальные данные по самоопылению у гречихи II В кн. Цитология и генетика культурных растений. Изд-во СО РАН, 1967. С. 101-112.

7. Железнов A.B. К использованию межлинейной гибридизации в селекции гречихи // Генетика. 1967. № 12. С. 12-19.

8. Железнов A.B. Сравнительное изучение самофертильности у диплоидной и тет-раплоидной гречихи // Изв. СО АН СССР. Серия биол. 1970. Вып. 2, № 10. С. 8287.

9. Железнов A.B., Яценко P.M. Мужская стерильность у гречихи // Изв. СО АН СССР. Серия биол. 1970. Вып. 2, № 10. С. 135-136.

10. Железное A.B. Генетическая коллекция инбредных линий гречихи // В кн. Цитология и генетика культурных растений. Новосибирск: Наука, 1972. С. 201-207.

11. Петров Д.Ф., Железное A.B. Получение и использование полиплоидии в селекции гречихи II В кн. Селекция, генетика и биология гречихи. Орел, 1971. С. 133139.

12. Железнов A.B. Новые экспериментальные данные по межлинейной гибридизации гречихи // В кн. Апомиктическое размножение и гетерозис. Новосибирск: Наука, 1974. С. 137-143.

13. Петров Д.Ф., Железнов A.B. Цитоплазматическая мужская стерильность и ее значение для селекции и генетики гречихи // В кн. Апомиктическое размножение и гетерозис. Новосибирск: Наука, 1974. С. 144-155.

14. Петров Д.Ф., Рыжов A.B., Железнов A.B. Новый сорт озимой пшеницы Сибирская ульяновка // Информационный листок № 169, 1976. 4 с.

15. Петров Д.Ф., Рыжов A.B., Железнов A.B. Индуцированные мутанты озимой пшеницы и их значение для селекции // В кн. Апомиксис и его значение для эволюции и селекции. Новосибирск: Наука, 1976. С. 200-219. .

16. Железнов A.B., Каращук И.М. Первые итоги и перспективы селекции многолетних трав в Сибирском научно-исследовательском институте кормов П Научно-технический бюлл. СибНИИ кормов. 1976. Вып. 13-14. Изд-во РИСО СО ВАСХНИЛ. С. 65-75.

17. Железнов A.B. Некоторые вопросы генетики гречихи // Научные труды ВАСХНИЛ. М.: Колос, 1976. С. 13-27.

18. Железнов A.B. Влияние локуса S у гречихи на некоторые ее признаки в гомо- и гетерозиготном состоянии И Изв. СО АН СССР. Серия биол. 1976. Вып. 3, № 15. С. 116-119.

19. Жебрак Э.А., Железнов A.B., Груздев Л.Г. Компонентный состав и качество запасных белков семян гречихи при изменении дозы гена // Докл. АН СССР. 1976. Т. 230, № 2. С. 450-452.

20. Жебрак Э.А., Железнов A.B., Груздев Л.Г. Аминокислотный состав семян тетра-плоидов и полиплоидов гречихи // Апомиксис и его использование в селекции. Изд-во «Колос», 1976. С. 69-72.

21. Железнов A.B. Селекция кормовых культур в Сибирском Нии кормов II Научные труды ВИК. 1976. Вып. 14. С. 116-121.

22. Петров Д.Ф., Рыжов A.B., Железнов A.B., Зайцева Э.Л. Индуцированный мутагенез и его значение для селекции озимой пшеницы // В кн. Цитогенетические основы селекции растений. Изд-во: Наука, 1977. С. 167-195.

23. Петров Д.Ф., Рыжов A.B., Железнов A.B., Зайцева Э.Л. Химический мутагенез и его значение в создании сорта озимой пшеницы для Западной Сибири // В кн. Химический мутагенез и создание сортов интенсивного типа. М.: Наука, 1977. С. 62-65.

24. Железнова Н.Б., Железнов A.B., Осипова Г.М., Баутина Т.А. Хромосомный полиморфизм у костреца безостого Bromus inermis L. // В кн. Апомиксис у растений животных. Изд-во «Наука» СО РАН, 1978. С. 201-205.

25. Железнов A.B. К вопросу о выделении форм гречихи со склонностью к образованию нередуцированных гамет или развитию яйцеклеток без оплодотворения // В кн. Апомиксис и цитоэмбриология растений. Изд-во Саратовского университета, 1978. Вып. 4. С. 33-34.

26. Железнов A.B., Глинчиков И.М. Проблемы селекции и семеноводства многолетних трав в Сибири // Селекция и семеноводство. 1978. № 6-8.

27. Железное A.B. Использование новых методов в селекции многолетних трав // Научно-технический бюлл. СибНИИРС. Изд-во РИО СО ВАСХНИЛ, 1978. С. 67-76.

28. Железнов A.B., Баутина Т.Л., Глазычева Л.И. и др. Селекция кормовых трав II Методические рекомендации. Изд-во РИО СО ВАСХНИЛ, 1979. 45 с.

29. Осипова Г.М., Железнов A.B., Железнова Н.Б. Экспериментальное получение октоплоидных форм костреца безостого (Bromus ínermis Leuss.) // В кн. Индуцированный мутагенез и апомиксис. Изд-во «Наука», 1980. С. 211-217.

30. Железнов A.B. Селекция кормовых трав в Сибири // Труды ВИК. 1981. Вып. 25. С. 57-60.

31. Железнов A.B., Дейнеко Е.В. Создание бескумариновых сортов донника // Методические рекомендации. Изд-во РИО СО ВАСХНИЛ, 1981. 21 с.

32. Железнов A.B., Осипова Г.М., Железнова Н.Б. Полиплоидия у костреца безостого и ее использование в селекции // Сельскохозяйственная биология. 1982. Т. 17, №3. С. 315-320.

33. Железнов A.B., Дейнеко Е.В. Результаты исследования содержания кумарина у донника s связи с созданием бескумариновых сортов // Тезисы докладов 4-го съезда ВОГИС. Изд-во «Штинница», 1982. Т. 3. С. 169-170.

34. Железнов A.B., Бутурлина О.Ф. Изучение коллекции костра безостого в условиях приобской лесостепи // Научно-технический бюллетень. Изд-во РИО СО ВАСХНИЛ, 1982. Вып. 42-43. С. 22-26.

35. Железнов A.B., Дейнеко Е.В. Полиморфизм по содержанию кумарина в популяциях двулетних донников // Сельскохозяйственная биология. 1983. № 2. С. 35-40.

36. Сметанин Н.И., Железнов A.B., Шумный В.К. Изучение полиморфизма донника белого по уровню азотфиксирующей способности // Вестник сельскохозяйственной науки. 1983. №3. С. 109-111.

37. Железнов A.B. Проблемы и перспективы селекции кормовых культур // Научно-технический бюллетень. Изд-во РИО СО ВАСХНИЛ, 1983. Вып. 24. С. 59-65.

38. Железнов A.B., Горячева Н.Д. Изучение солеустойчивости люцерны // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 1983. № 2. С. 45-48.

39. Железнов A.B., Дейнеко Е.В., Шумный В.К. Создание исходного селекционного материала донника с низким содержанием кумарина // В кн. Селекция и генетика кормовых культур. Новосибирск: Изд-во РИО СО ВАСХНИЛ, 1983. С. 90-101.

40. Сметанин Н И., Железнов A.B., Шумный В.К. Структура популяций люцерны и донника по уровню азотфиксации // В кн. Исходный материал и методы селекции люцерны в условиях интенсивного земледелия. Алма-Ата, 1984. С. 148-156.

41. Железнов A.B., Железнова Н.Б. Создание и использование генофонда кормовых растений // Земля Сибирская, Дальневосточная. 1987. №4. С. 10-12.

42. Железнова Н.Б., Железнов A.B., Колосова Л.Д., Шумный В.К. Перспективы возделывания амаранта на кормовые цели и семена // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 1989. № 4. С. 49-53.

43. Железнова Н.Б., Железнов А.В;, Шишкалова Н.М. Изучение комбинационной ценности амаранта в системе поликроссных скрещиваний II Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 1989. № 5. С. 72-78.

44. Колосова Л.Д., Железнова Н.Б., Железнов A.B., Результаты изучения коллекции ярового ячменя // Селекция и семеноводство. 1990. № 3. С. 24-25.

45. Железнова Н,Б., Железнов A.B., Колосова Л. Д., Шишкалова Н. М. Изучение исходного материала для селекции амаранта в условиях среднегорья Алтая II В кн. Генетика хозяйственно ценных признаков высших растений. Новосибирск, 1990. С. 200-221.

46. Железное A.B., Железнова Н.Б., Колосова Л.Д., Шишкалова Н.М. К интродукции люпина узколистного (Lupinus angustifolius) // В кн. Генетика культурных видов растений. Новосибирск, 1991. С. 119-143.

47. Железное A.B., Солоненко Л.П., Железнова Н.Б., Хапунова Н.Ф. Изучение химического состава растений различных видов амаранта // В кн; Генетические основы признаков продуктивности растений. Новосибирск, 1992. С. 39-63.

48. Железное A.B., Железнова Н.Б., Гринберг Е.Г., Климова Н. И. Изучение генофонда многолетних луков // В кн. Генетические основы признаков продуктивности растений. Новосибирск, 1992. С. 136-149.

49. Шумный В.К., Железное А. В., Будашкина Е.Б. и др. Оценка последствий воздействия ядерных испытаний и других антропогенных загрязнений на растительные объекты И В кн. Генетические эффекты антропогенных факторов среды. Новосибирск, 1993. С. 91-106.

50. Железное A.B., Железнова Н.Б. Проблемы сохранения и использования генетических ресурсов растений // В кн. Генетические коллекции растений. Новосибирск, 1994. Вып. 2. С. 6-32.

51. Железное A.B., Железнова Н.Б., Шумный В.К. Сибирский генофонд кормовых и лекарственных растений: создание и изучение // Сибирский экологический журнал. 1994. № 1. С. 67-74.

52. Горячковская Т.Н., Железное А. В., Железнова Н.Б., Пельтек С.Е. Полиморфизм запасных белков в популяциях житняка гребенчатого Agropyron cristatum L. // Генетика. 1995. Т. 31, № 1. С. 68-71.

53. Железной A.B., Железнова Н.Б., Митюков A.B. Изучение комбинационной ценности самоопыленных линий амаранта в системе поликроссных скрещиваний // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 1996. № 1-2 (133). С. 59-66.

54. Железнов A.B., Солоненко Л.П., Железнова Н.Б. Генетическое разнообразие популяций ежи сборной (Dactylis glomerata), луговых фитоценозоа Западной Сибири и Алтая // В кн. Современные концепции эволюционной генетики. Новосибирск, 1997. С. 101-104.

55. Железнов A.B., Железнова Н.Б., Шумный В.К. Амарант Чергинский // Селекция и семеноводство-1996. № 1-2. С, 56-58.

56. Zheleznov A.V., Solonenko L.P., Zheleznova N.B. Seed proteins of the wild and cultivated Amaranthus species // Euphytica. 1997. V. 97, № 2. P. 177-182.

57. Железнов A.B., Ошаров И .И, Каращук И.М. Авторское свидетельство № 5001 на сорт донника белого «ЛюцернОвидный 6» от 3.05.1989 г.

58. Железнов A.B., Железнова Н.Б., Бурмакина Н.В. Эффекты отбора в процессе интродукции амаранта в Сибири // Проблемы интродукции и отдаленной гибридизации. М„ 1998. С. 64-66.

59. Железнов A.B., Железнова Н.Б., Бурмакина Н.В., Квасова Э.В. Скрининг солеустой-чивости у люцерны И Проблемы стабилизации сельскохозяйственного производства Сибири, Монголии и Казахстана в XXI веке. Новосибирск, 1999. С. 192-194.

60. Zheleznov A.V., Zheleznova N.B. Inbreeding and Heterosis in Amaranth H Abstracts Mendel Centenary Congress. Vortage für Pflanzenzuchtung // Heft. 2000. Bd. 47. S. 171.

61. Железнов A.B., Каращук И.М., Бутурлина О.Ф., Мерзликин B.C. Авторское свидетельство № 5630 на сорт эспарцета песчаного СибНИИК-30, от 27.11.1991 г.

62. Железнов A.B., Железнова Н.Б., Шумный В.К. Авт. свид. № 6680 на сорт амаранта Чергинский, от 5.05.1995 г.