Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

МОНФОБИОЛОГИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НОВЫХ ФОРМ ГОРОХА И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ СЕЛЕКЦИОННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "МОНФОБИОЛОГИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НОВЫХ ФОРМ ГОРОХА И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ СЕЛЕКЦИОННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ"



На правах рукописи

ШЕЛЕПИНА НАТАЛЬЯ ВЛАДИМИРОВНА

МОРФОБИОЛОГИЧЕСКИЁ И БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НОВЫХ ФОРМ ГОРОХА И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ СЕЛЕКЦИОННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

БРЯНСК-2000

Работа выполнена в 1997-1999 г. г. во Всероссийском научно-исследовательском институте зернобобовых и крупяных культур

Научные руководители:

Официальные оппоненты:

кандидат биологических наук А.Н.Зеленое

кандидат сельскохозяйственных наук П.И. Шумилин

доктор сельскохозяйственных наук М.И. Лукашевич

кандидат сельскохозяйственных наук Н.С. Ш пил ев

Ведущая организация:

Орловский государственный университет

Зашита диссертации состоится " 6 " ик></1Л 2000 года в /0 часов на заседании Диссертационного Совета Д. 120. 38. 01 в Брянской государствен ноП сельскохозяйственной академии.

Адрес академии: 243365, Брянская обл., ВыгоничскиЙ р-н, с. Коки но, БГСХА

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке БГСХА Автореферат разослан "С п ¿/¿0//Л 2000 года

Просим принять участие в заседании совета или прислать свой отзыв в двух экземплярах, заверенных печатью.

Ученый секретарь

Днсссрта иконного Совета

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Н.М. Кувшинов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Основной зернобобовой культурой в Российской Федерации является горох. Он возделывается во многих регионах и имеет важное народно-хозяйственное значение. Зерно гороха является богатейшим источником основных пищевых и кормовых вешесте — белка и крахмала. содержание которых в нем достигает, соответственно, 30-35 и 35-50%. Белки гороха отличаются хорошей растворимостью, усвояемостью и высокой биологической ценностью. В них содержатся все незаменимые аминокислоты, необходимые для нормальной жизнедеятельности животного организма. Кроме того, в семенах гороха накапливается значительное количество витаминов и других физиологически активных вешеств. Позтому возделывание это Г« культуры играет важную роль в решении проблемы дефицита растительного белка.

В настоящее время создан ряд принципиально новых форм гороха, приспособленных для современного сельскохозяйственного производства. Они отличаются устойчивостью к полеганию, равномерным созреванием и высоким потенциалом семейной и биологической продуктивности.

Однако пока далеко не все вопросы наиболее эффективного производства зерна гороха решены. По-прежнему актуальным является повышение продуктивности сортов и их качества. В связи с этим значительный интерес представляет всестороннее изучение различных морфогилов гороха.

Цель изадачн исследований. Целью настоящей работы являлось изучение морфобиологических н биохимических особенностей различных морфо-типов гороха и определение перспектив их селекционного использования.

Для выполнения-поставленной цели предусматривалось решить следующие конкретные задачи:

- изучить морфобиологические особенности различных форм гороха и вылелитьх источники основных хозяйственно-ценных признаков;

- установить закономерности изменчивости и взаимосвязи структурных элементов семенной продуктивности морфотипов гороха и выявить наиболее информативные из них;

- провести оценку сортов и форм гороха по содержанию белка, аминокислотному и фракционному составу белка, по содержанию крахмала и амилозы;

- определить взаимосвязь уровня белковости семян с морфобиологиче-скими особенностями растений;

- выделить источники высокого содержания белка, повышенного содержания аминокислот, крахмала и амилозы;

- изучить возможности сочетания измененного морфотила с высокой продуктивностью и белковостью семян.

Работа выполнена в соответствии с программой научных исследований ВНИИ зернобобовых и крупяных культур в течение

ЧУ 7-1999т;г.1 'ЛЛЫ-1ЛП

кг/ :' .1 г :.Л ;отека

Ма;.:.....- академии

К, > „

Инв №<

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Жученные сортообраэиы, новые формы и морфотнпы гороха различаются но морфобнологическим свойствам. Выделены источники высокой продуктивности. устойчивости к полеганию и других, хозяйственно-полезных признаков.

2. Морфоб пологи чес кие показатели у гороха неодинаково взаимосвязаны между собой и с продуктивностью. Высокая корреляция выявлена между семенной продуктивностью и длиной стебля, числом узлов, семян на растении, биомассой растения.

5. Исследованные сортообразцы и формы гороха различаются по содержанию. аминокпе.кмному и фракционному составу белка, содержанию и качеству крахмала и представляют большой интерес в качестве источников высокого качества.

-1. Лунине соргообразцы, формы н морфотнпы гороха являются ценным исходным материалом для создания сортов с необходимыми хозяйственно-полезными признаками.

Научная новизна исследований. Впервые проведено изучение 46 сорто-ооразцов различных морфотипов гороха, в том числе листочковых. усатых, хамелеонов с индетермннаитным и детерминантным стеблем, по комплексу \1нянс1вснтмк1.!снн>1\ прншаков. Определены особенности изменчивости и взаимосвязи признаков продуктивности различных морфотипов гороха.

Впервые проведена комплексная оценка различных морфотипов гороха по биохимическим показателям качества семян. Установлена зависимость характера накопления и уровня белковости семян от типа роста стебля. Показана возможность осуществления селекции на сочетание измененного габитуса растений с высокой продуктивностью и белковостью семян.

Практическая значимость результатов исследований. Из изученных сортоооразнов. относящихся к различным морфотппам гороха, выделены ниточники попонных хозяйственно-полезных признаков. Выявлены сортообразцы с высоким содержанием белка, повышенным содержанием аминокислот. крахмала и амилозы. В результате проработки гибридных популяций созданы линии с измененным габитусом, обладающие урожайностью и белковостью семян на уровне и выше стандарта. По результатам изучения передан в Государственное сортоиспытание устойчивый к полеганию и осыпанию семян усатый сорт гороха Шустрик.

Апробация' работы. Результаты исследований доложены на методическом п Ученом сонетах ВНИИ (ернобобовыч и крупяных культ\р в 1997-1999 1.1.. на научной конференции "Неделя науки — 99" (Орел. 1999),

Публикация«результатов исследований. По материалам диссертации опубликованы 4 печатные работы и одна находится в печати.

Структура и обьем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, предложений для селекции и производства, библиографического списка и приложений. Диссертация изложена на 168 А

страницах машинописного текста, иллюстрирована 36 таблицами и 8 рисунками (фото). Список литературы включает 238 наименований, из »их 61 на иностранных языках. Приложений -20.

СОДЕРЖАНИЕ РАЕОТЬЬ

Г. ОБЮР ЛИТЕРАТУРЫ»

В данном разделе, представлены сведен ияо создании, морфобиологиче-ски.х особенностях и селекционной ценности морфотипов гороха. Освещены вопросы изменчивости и взаимосвязи признаков продуктивности у гороха. Представлены сведения о биохимических особенностях гороха: содержании, аминокислотном и фракционном составе белка, содержании и качественном составе крахмала.

2: место, УСЛОВИЯ; МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ**

Исследования проводились в 1997-1999 г.г. во Всероссийском научно-исследовательском институте зернобобовых и крупяных культур. Институт расположен в центре Орловской области, которая занимает северо-западную часть Средне-Русс Kofi возвышенности.

Климат Орловской области у мерен но-континентальный, с достаточным количеством осадков (в среднем 517 мм). 1997 год был избыточно увлажненным и достаточно жарким. Вегетационный период 1998 года характеризовался повышенной температурой воздуха и умеренным количеством выпавших осадков. 1999 год по метеорологическим условиям был экстремальным для зернобобовых культур. За вегетационный период выпало П7.5 мм осадков (60,6% от средней многолетней нормы).

Объектом изучения были 46 сортообразцов посевного гороха шести мор* фологических типов: листом ковы е. усатые (безлнеточковые), хамелеоны с обычным н детерминант ным стеблем. Все детерм и нантные образцы имели' апикальное соцветие самарской модели (типа сорта Флагман). Хамелеон -форма гороха с изменяющимся в онтогенезе.типом листа. Стандарт - районированный в области сорт Орловчанин.

Исследования проводились на полях севооборота лаборатории селекции гороха и фасоли ВНИИ ЗБК. Предшественники * озимая рожь, яровой ячмень. Уход за посевами проводили в соответствии с "Методическими рекомендациями для возделывания гороха в Орловской области" (Орлов В.П. и др.. 1985).

Посев коллекционных образцов проводили селекционной сеялкой ССФК-7М. Размещение делянок ренд ом тированное, в двукратной повторности.

В течение вегеташш проводили фенологические наблюдения (Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур, 1985), оценку сортообразиов по морфологическим признакам (К las ifikator. Descriptor

б

lisi ¡¡enus Pistim I... 1989),-Устойчивость растений к полеганию определяли в фазу полного созревания семян по пятибалльной шкале (Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур, 1985), В фазу плоского боба определяли удельную плотность стебля по отношению длины стебля 1С его сух oft массе (в мг/см) (Амелин A.B. и др., 1991).

Уборку проводили вручную в фазу полного созревания, обмолот снопов — на селекционной молотилке МСУ-1.

Дтя структурного анализа отбирали по 25 растений с делянки, растения анализировали по следующим показателям: длина стебля, число узлов, число продуктивных узлов, число бобов н семян на растении, число бобов на.продуктивный узел, число ссмяи в бобе, масса 1000 семян, масса семян с растения (продуктивность), масса соломы, масса растения, уборочный индекс.

Создание гибридного материала проводили по Ф. Бриггсу, П. Ноулзу

(1972). Потомства элитных растений и лучших линий оценивали в селекционных питомниках в сравнении с родительскими сортами и со стандартом.

Конкурсное испытание сорта Шустрик проводили по "Методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур" (1985).

1>1к>мшпчсск!к' анализы ос> шествляли в лаборатории качественной оценки селекционного материала ВНИИ ЗБК.

Содержание протеина в муке определяли микрометодом Къельяаля с отгонкой аммиака на аппаратах Сереньева (Разумов В.А., 1982; Правлю к З.Н., Шумилин П.И., 1994). Определение аминокислотного состава белка проводили с помощью автоматического анализатора аминокислот Т-339 (Методы белкового и аминокислотного анализа растеннй, 1973). Содержание триптофана определяли химическим методом по Грехему в модификации ВИР

(1973). Биологическую ценность белков рассчитывали по химическому скору iUmcoiikiiü В.Г. и др.. 1977). Определение фракционного состава белка проводили по методу Осборна (в модификации ВИР. 19731.

Содержание крахмала определяли поляриметрическим методом по Эверсу (Ермаков А.И.. 1972). определение фракционного состава крахмала - фотоколориметрическим метолом (Ермаков А.И„ 1987), Для построения стандартной кривой попользовали препарат амилозы^ выделенный из горохового крахмала по методу D.A, Jones (1996).

Вычисление коэффициентов вариашш при моднфикацнонной и геиотипи-ческой изменчивости признаков проводили по Ю.Л. Гужову (1978). Степень взаимосвязи между признаками о иен н вали по коэффициентам корреляции (Доспехов Б.А.. 1979). Графическое изображение корреляций осуществляли по методу корреляционных плеяд В.П. Терентьева, Н.С. Ростовой (1977). Дисперсионный анализ полученных данных проводили по методикам Б.А. Доспечова (1979). П.Ф, Рокнцкого (1973). Статистическая обработка материала выполнена в вычислительном центре ВНИИ ЗБК.

3. МОРФОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МОРФОТИПОВ*

ГОРОХА

Характеристика: морфотипов i гороха; по хозяйственно-ценным признакам. Продолжительность вегетационного периода. Большинство изученных сортов и форм гороха являются среднеспелыми. Период от всходов до созревания у них составил в среднем 63,0-70,7 дня. Наименыиая лродолжитель ность периода всходы - цветение и вегетационного периода в целом отмечена у сортов Про ко. Шустрик, Ус-95-522.

Длина стебля. В селекционном плане ценность представляют короткосте-бельные формы Проко, Д-464, Д-480, Д-487, Шустрнк, Filby, Solara, Демон. Сравнение морфотипов гороха показало, что наибольшей короткостебельно-стью среди них отличаются детерминанты с обычным листом. Усатые формы и хамелеоны также уступают по длине стебля индетермннантам листочково-го типа {табл. 1).

Таблица I.

Характеристика морфотипов гороха по хозяйственно-ценным признакам

{среднее за 1997-1999 г.г.)

Морфотип гороха Число сор- TOOÓ- раз-цов Дли-на_ стебля Число асса, г Уборочный индекс. %

прод. узлов бобов на прод. узел семян в бобе 1000 семян семян с растения растения

Листочковые и н детерминанты 8 56,0 2,75 1,58 3,82 211.4 3,41 6,88 49,8

Листочковые детерминанты 8 43.2 2.45' 1,73 3.26 229.8 3,08 6,22 49.5

Усатые ин детерминанты 8 45,7 2,86; 1,48: 3.24 206,3 2,84 5,91 47,9

Усатые детерминанты 6 49,5 2,24 1,60 3,51 222.7 2,79 6,06 45,2

Хамелеоны > и и детерм и на нты 10 51,9 2,76 1,35 4,(4 191,4 2.88 6,56 43,6

Хамелеоны детерминанты 6 45,7 2,58 1.37 3,86 186,3 2,48 5,47 45,1

Число продуктивных узлов, Среди изученных сортообразцов наибольшим количеством продуктивных узлов на растении отличаются ТаловецбО, Д-І57, Спрут 2. Орлус. Аз-95-534. А3-25, А>23, Аз-35 (3,0[-3.50, при 2,69 у стандарта). В целом по группам морфотипов установлено, что детерминанты, в силу ограниченного роста стебля, по Количеству продуктивных узлов уступают обычным формам. ■ і

' Число дофов на рррдукт^вны^ У?ел, По данному признаку выделились детерминанты Д-464, Д-487, Д-157. Орловчанин 2, Батрак с 1,72-1,77 бобов на. продуктивный узел. При сравнении морфотипов наибольшее число бобов на фертильныП узел отмечено у детерминантов с обычным типом листа. Несколько уступают им по количеству бобов на продуктивный узел усатые де-

терминантм. Л наименьшим значением признака характеризуются группы хамелеонов с индетермпнантным и детерминантным стеблем.

Число семян в бобе. Наибольшая озерненность бобов отмечена у сортооб-pajuoe Аз-93-1570, Аэ-92-1023,Аз-93-1988, Аз-93-1776, превысивших стандарт Орловчашш на 42,5-49,5%. В целом высокая озерненность. бобов отмечена,. у, хамелеонов-с ни детерминантным стеблем. Несколько уступают им листочковые индетермиканты и хамелеоны детермннантного типа. К морфо-типам с наименьшим количеством семян в бобе нами отнесены листочковые детерминанты и усатые индетерминанты.

Масса 1000 семян. Наиболее крупносемянным среди изученных сортообразиов оказался Д-500 с массой, 1000 семян на 11,3% больше, чем у стандарта. Превысили стандарт также Кудесник, Крепыш, Д-464,'Д-282, Орловчанин 2. Флагман. Ус-95-522. Ус-90-3000, Демон. Флагман 7. Детерминанты превышают но кр\ пностп семян формы с обычным стеблем. Листочковые мор-фотнны имеют некоторое преимущество над усатыми. Формы с гетероморф-hoíI структурой листьев отличаются наибольшей мелкосемянностью.

Масса семян с растения (продуктивность). Наибольшей семенной продуктивностью отличались сорта Тыркнс. Тал овец 60, Кудссник, Крепыш, Д-157, Ai-95-534. у которых масса семян с растения составила от 3.49 до 4,03 г. Семенная продуктивность морфотипов гороха возрастает от групп хамелеонов к листочковым ([юрмам. а также от детерминантов к индетерминантам.

Масса растения (биомасса). 8 сортообразиов превысили по биологической 11|н>.1>к11шиосги стандарт. Гыркис и Д-157 формировали большую массу растений за счет репродуктивной сферы, а Кудесник, Таловец 60, Белус, Спрут 2. А3-95-534, Аз-25 - благодаря индетерминантному росту стебля. В целом по группам морфотппоз наибольшей биологической продуктивностью характеризуются листочковые индетерминанты. На втором месте находятся хамелеоны с обычным стеблем, хотя по массе вегетативной части растений они лучшие. Наименьшая биомасса растений отмечена в группе хамелеонов с детерминантным стеблем.

Уборочный ннлекс. В коллениии выделена группа сортообразиов (Тыр-кнс. Крепыш. Ироко, Д-480, Д-157. Флагман, Solara, Filby, Аз-93-1776) с долен семян в обшей биомассе растений свыше 50®а. Сравнение морфотипов показало, чго формы с обычным типом листа имеют наибольшую величину уборочного индекса.

Устойчивость к полеганию. Среди 46 сортообразиов гороха наибольшей устойчивостью к полеганию отличались Проко, Д-464. Д-480. Шустрик. Solara. Сравнительно высокую устойчивость к полеганию проявили детерми-• нанты с обычным н усатым листом. Большинство сортов усатого типа с ин-лск'рмниащныч стеблем характеризовались средней устойчивостью. Наименее устойчивыми к полеганию оказались индетерминанты с обычным листом и хамелеоны.

Оценка сортов гороха по показателю линейной плотности стебля показала, что формы с развитой механической тканью характеризуются достаточно высокой устойчивостью к полеганию.

Изменчивость признаков продуктивности; У сортов индетерминанткого типа наименее, изменчивыми оказались число узлов на растении (5,410,7%) и длина стебля (8,7-15,8%). Достаточно высокой стабильностью характер (повались уборочный индекс и масса 1000 семян. Изменчивость свыше 30% отмечена по числу семян на растении, массе семян с растения, биомассе растения, а для листочковых индетерминантов н по числу продуктивных узлов на растении. Максимальная вариабельность у сортов с обычным стеблем отмечена по массе семян с растения (30,1-49,3%).

Признаки продуктивности листочковых детерминантов по степени стабильности располагались в следующем порядке: число узлов на растении, уборочный индекс, длина стебля, масса 1000 семян, число бобов на продуктивный узел. У сортообразцов усатого типа и хамелеонов с детерминантным стеблем в групп) признаков с коэффициентом варьирования менее 20% вошли число узлов на растении, длина стебля, масса 1000 семян и уборочный индекс. Для детерминантных сортов, также как и для индетерминантных, наибольшей изменчивостью (34,5-483%) отличалась масса семян с растения.

Уровень межсортового варьирования по большинству признаков оказался ниже внутрнсортового. Лишь ло длине стебля и числу узлов на растении генотип! (ч ее кие различия были более значительны.

У морфотипов с индетерминантным стеблем наибольшей стабильностью характеризовались признаки: число узлов, число бобов на продуктивный узел, число семян в бобе, масса 1000 семян и уборочный индекс. У хамелеонов с обычным стеблем слабая изменчивость отмечена также по длине стебля.

В группах детерминантов листочкового и усатого типа ннзкую вариабельность имели число узлов, число бобов на продуктивный узел, масса 1000 семян и уборочный индекс. Для хамелеонов с детерминантным стеблем наибольшей стабильностью на генотнпическом уровне характеризовались число узлов, длина стебля, число продуктивных узлов и уборочный индекс.

Широкий диапазон изменчивости (свыше 205») о!мечен лля признаков: длина стебля (ЛИ, УД), число семян на растении (ЛД). масса семян с растения (ХИ). масса соломы (УИ. ХД).

Взаимосвязь признаков продуктивности. Установлено, что у форм гороха с обычным стеблем наибольшей стабильностью отличались прямые корреляции биомассы с числом узлов на растении (ЛИ) и с числом семян на растении (УИ) (рис. 1). На уровне высокой и положительной была сопряженность числа семян с числом бобо» на растении (ЛИ), а также числа продуктивных узлов с числом бобов и семян на растении (ХИ). Длина стебля усатых индетерминантов в течение трех лет тесно коррелировала с числом узлов и

биомассоП растения: хамелеонов индетерминантов - с числом семян на растении и биомассой растения..

1997 год

ЛИ ЛД УИ УД ХИ ХД

Рис. 1. Генотипическне корреляционные плеяды признаков продуктивно' стн морфотнпов гороха (1997-1999 г.г.)*

1. лл и на стебля 7. число семян в бобе

2. число узлов на растении 8. масса семян с растения

3. число продуктивных узлов на растении 9. масса 1000 семянт

4. число бобов на растении- 10. масса растення

5. число бобов на продуктивный узел 11. уборочный индекс

6. число семян на растении

г> 0 г<0

* - достоверно при уровне значимости Род*.

Среди форм гороха с детерминантным стеблем наибольшей сбалансированностью по основным структурным элементам обладали лнсточковые сорта. обнаружившие стабильные высокозначимые положительные связи между признаками: число продуктивных узлов, число бобов на растении, число семян на растении и биомасса. У детерминантов с усатым листом и хамелеонов -межеорювые корреляции между признаками продуктивности оказались наиболее лабильными и зависимыми от условий вырашнвання. Лишь часть из них имела лечимый характер.

Семенная проду ктивность нндетерминантов наиболее тесно коррелировала1 сбиомассой растений. Сопряженность с такими признаками, как длина

стебля, число продуктивных углов, число углов на растении была на уровне средней и выше средней. В меньшей степени продуктивность этих морфоти-пов связана с числом бобов на продуктивный узел, числом семян в бобе,,массой 1000 семян и уборочным индексом. В течение всех лет изучения высокие положительные корреляции сохранялись лишь между семенной продуктивностью и числом узлов на растении (г»0,87-0,97) (ЛИ), между семенной продуктивностью и числом семян на растении (г=0,87-0,97) (УИ), между семенной продуктивностью и длиной стебля (г-0,72-0,91) (ХИ).

Семенная продуктивность листочковых детерминантов независимо от условий года была тесно сопряжена с числом продуктивных узлов (г=0,77-0,95), числом бобов на растении (г=0,79-0,95), числом семян на растении (г=0,87-0,98) и биомассой растения (г'0,90-0,99). Связь с числом бобов,на продуктивный узел, массой 1000 семян и уборочным индексом была менее выражена. Продуктивность детерминантов усатого типа и хамелеонов в течение 1998-1999 г.г. достоверно коррелировала с биомассой растения (г=0,88-0,97),

4. БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МОРФОТИПОВ ГОРОХА

Содержание белка в семенах. Исследования показали, что содержание белка в среднем ло коллекции составило 24,4%, с варьированием по сортам и годам изучения от 19,7 до 31,5%. В среднем за три года наиболее высоким содержанием белка отличаются Д-282 (26,7%), Ус-95-№03 (27,1%), Аэ-95-614 (27,4%). Еше 11 сортообразцов. относящихся к различным морфотипам гороха достоверно превысили стандарт Орловчанин в среднем на 1,5-3,5% белка.

В пределах групп сортов отмечено значительное варьирование содержания белка по сортообразцам (табл. 2). В целом по морфотипам гороха его

Таблица 2.

Содержание белка в семенах сортов и форм гороха

Морфотип гороха Число сортообразцов Содержание белка, % к абс.-сух в-ву

пш- тах среднее

Лпсточковые индетерминанты 22,6-23,6 23,0

Листочковые детерминанты 8 22,2-26,7 24,8

Усатые индетерминанты 8 22.8-25,1 24,2

Усатые детерминанты 6 23,9-27,1 25,7

Хамелеоны, индетерминанты ' 10 21.6-26.3 24,2

Хамелеоны детерминанты 6 . 22,8-27,4 24,8'

В целом по коллекции' 46 21,6-27,4 24,4

количество составило от 23,0 (ЛИ) до 25,7% (УД). Прослеживается также тенденция к проявлению более высокой белковости семян у детерминантов в сравнении с индетерминантнымнформами: соответственно, 25,1% против 23,8%.

Изучение изменчивости содержания белка в семенах сортов различных морфотипов показало, что растения детерминантного типа отличаются более равномерным накоплением белка по продуктивным узлам.- У сортов с обычным стеблем максимальные различия в содержании белка по растениям достигали 1.9-6.2%. тогла как у детерминантов онн не превышали 2,2%.

■ Аминокислотный состав и биологическая ценность белков семян.

Белки различных морфотипов гороха содержат все заменимые и незаменимые аминокислоты. Однако, различия по большинству из них между сор-тообразцамн, относящимися к одной группе, превосходят различия между морфотппамн в целом.

Белки сортов и форм гороха на 63,0-66,6% представлены заменимыми аминокислотами. Сумма: незаменимых аминокислот составляет в среднем 54.4%. с варьированием по сортообразиам в пределах 33,4-37,0% (табл. 3). Высоким валовым содержанием незаменимых аминокислот характеризуются белки сортов Куйбышевский, Крепыш, Надежный, Орловчанин 2, Норд.

По накоплению метнонина в белке выделяются сорта Аз-35, Аз-92-1023, 1 Аз-93-1117, Аз-96-710. Спрут 2 (0,66-0,72%); триптофана - Ус-95-522, Белус, Батрак, Ус-90-3000. Ус-95-1003, Аз-96-610, Аз-92-1023, Аз-23, Аз-35, Аз-93-1117, Аз-26 (1,0-1,1%); лизина - Тыркис, Крепыш, Д-480 (9,1-9,2%). В ходе изучения обнаружены сортообразцы Ус-90-3000, Ус-95-1003, Аз-23, Аз-96-610, сочетающие повышенную белковость с высоким уровнем триптофана.

По результатам аминокислотного анализа из различных морфотипов гороха выявлены сортообразиы, белки которых отличаются повышенным содержанием двух, трех н более незаменимых аминокислот (Тыркис, Крепыш, Куйбышевский. Орловчанин 2. Норд. Ус-95-522. Аз-92-1023, Аз-35. Аз-96-' 645, Аз-93-1117, Аз-96-710)..

Установлено, что белки сортов и форм гороха сбалансированы по большинству незаменимых аминокислот. Лимитирует их полноценность метио-кнн, и в меньшей степени - триптофан И нзолейцин.

Фракционный состав суммарного белка, аминокислотный состав основных фракций запасных белков семян. Сортообразиы, относящиеся к различным морфотипам гороха идентичны по фракционному составу белковой» комплекса. Наибольший удельный вес в суммарном белке занимает волос олерастворнмая фракция (81,4-87.5%). В белках Аз-35 и Аз-96-710 отмечено увеличение содержан («глобулинов (соответственно, 70,3 и 74,9% от водосолерастворнмой фракции).

Альбумины щученных сортообразцов характеризуются повышенным содержанием аспарагиновой кислоты, глицина, аланина, тирозина, гнети дина, л ни та: глобулины - повышенным содержанием глутамнновой кислоты, про-

Таблица 3.

Характеристика сортов и форм гороха по содержанию в белке семян незаменимых аминокислот

(среднее за 1997-1998 г.г.)

Морфотип гороха Число сорго-образцов Аминокислоты, % к белку гидролизата Сумма незаменимых аминокислот, %

греонин валин метно-нин изо-лейшш лейцин фени-лала-нин лизин триптофан

Лмсточковые индетерминакты $ 3.8-4.0* 4,4-5.2 0.32-0.61 3.5-4.2 7.6-8.7 4.3-5.4 7,6-9.1 0.74-0.91 34.0-37,0

. 3.9»* 4.7 0,47 4,6 8,2 4,9 8,5 0,82 35,7

Листочковые детерминанты 3.8-3.9 4.3-4.8 0.29-0.53 0,46 3.7-4.1 7.2-8.7 4.7-5.4 7.3-9.2 0.67-0.88 33.9-35,9

3.9 4.5 3,9 8,0 5,0 8,2 0,80 35,0

Усатые и н детерминанты 8 3.7-4.0 4.3-4.8 0.41-0.68 3.2-3.9 7.3-8.6 4.7-5.7 7.9-8.8 0.77-1,0 33.4-35.9

3,8 4,4. 0,57 3,6 7,8 5,2 8,3 0,89 34,9

Усатые детерминанты 6 3,6-4,0 4.3-4.6 0.19-0.64 3.4-4.0 7.4-8.5 4.7-5.5 7.5-8.6 7,9 0.77-1.1 33.6-35.1

3,8 4,4 0.45 3.7 8,0 5,2 0,93 34,5

Хамелеоны и 1 ¡детерминанты 10 3.8-4,1 4,0 4,4-4,9 0.38-0,68 3.4-3.6 7,4-7.9 4.8-5.5 7.7-8.4 0.76-1.1 33.6-35.3

4,6 0.58 4-І-. * -О 7,6 5,1 8,1 0,95 34,6

Хамелеоны детерминанты 6 3.8-4.0 4.2-4.8 0.47-0.72 3.4-3.7 7.4-7.8 4.9-5.3 7.8-8.9 0.75-1.! 33.7-35.1

3.9 4.6 0.60 3,5 7,5 5,2 8,2 0,94 34,6

В целом по коллекции ■16 3,6-4.1 4.2-5.2 0,19-0.72 3.2-4.2 7.2-8.7 4.3-5.7 7.3-9.2 0.67-1,1 33.4-37.0

3.9 4.6 0.54 3.7 7.9 5,1 8.2 0,89 34,9

* - колебания по сортам. ** -среднее по группе сортов.

лина, метионина, нзолейцина, лейцина, а также суммы незаменимых аминокислот. В составе глобулиновой фракции наибольшую ценность представляв ют легумииы, являющиеся источником метнонина, валина, лейцина и фенил ал а ніша.

Содержание - и фракционный состав крахмала. Содержание крахмала по сортообразиам коллекции колеблется в пределах 49,1 -55,6% (табл. 4). Тыркис, Таловец 60, Проко, Куйбышевский, Д-464; Д-157, Батрак, Аз-96-645, Аз-25, Аз-93-1776 накапливали 8 среднем от 55,2 до 55,6% крахмала, превышая стандарт Орловчанин на 0,6-1,0%.

Таблица 4.

Содержание и фракционный состав крахмала семян сортов и форм гороха __(среднее за 1997-1999 г.г.)_

Морфотин гороха Число сортообразиов Содержание

крахмала, % к абс,-сух. в-ву амилозы,, % к крахмалу

тіп — тах среднее тт —тах среднее

Листочковые нн детерминанты 54,2-55,5 54,9 34,6-37,8 35.8

Листочковые детерминанты 8 51,3-55,6 53,6 33,8-37,5 36,0

Усатые, нндетерминанты 8 50,6-54,7 53,5 33,8-38,2 ■36,3

Усатые лек'рминанты 6 49.4-55.3 5Ї.5 35.5-38.9 37,1

Хамелеоны нндетерминанты 10 50,2-55,6 53,0 35,1-38,4 36,6

Хамелеоны детерминанты 6 '■49,1-55,2- 51,8 33,8-38,7 36,2

И целом по коллекции 46 49,1-55,6 5321 33,8-38,9 36,3

На долю амилозы в крахмале изученных сортообразиов приходится от 33.8 (Д-157; Норд. Аз-93-1117) до 38,9% (Ус-95-1003). В среднем за годы изучения высокое содержание амилозы обнаружено в крахмале семян сортов Шустрик, Ус-95-1003, Аэ-23, Аз-93-1988, Аз-95-614.

В зависимости от морфотипа содержание и фракционный состав крахмала изменяется незначительно.

5. СЕЛЕКЦИОННАЯ ЦЕННОСТЬ МОРФОТИПОВ ГОРОХА

Хозяйственная н биологическая оценка гибридов гороха с различным >■ габитусом растений. В результате проработки гибридных популяций установлено. что наибольшей семенной продуктивностью в Р) отличались растения лнсточкового л та с обычным и детермннантным стеблем. Промежуточное положение занимали хамелеоны и усатые растения индетерминантного

типа. Наименьшая масса семян с растения отмечена у хамелеонов и усатых детерминантов. Процент высокопродуктивных растений среди форм усатого типа и хамелеонов был невелик.

Проведенный в Fj корреляционный, анализ: позволил установить для большинства морфотипов положительную взаимосвязь (на уровне средней и выше средней) массы семян с растения с биомассой растений, числом продуктивных узлов, числом бобов и семян на растении.

В СП I удалось выделить ряд номеров с различным габитусом, сочетающих продуктивность на уровне и выше стандарта и родительских сортов с повышенной белковостью семян Линии №1141, 1115, 1168 (ЛД), 1065 (УИ), 1067, 1157 (УД) характеризовались содержанием белка в семенах от 273 до 31,1%, при 22,8% у стандарта.

В СП 2 повышенной продуктивностью отличались линии № 1137 (ЛД), 1167 (УД). 1183 (ХИ). Наибольшее содержание белка (24,7%) отмечено в семенах № 1065 (УИ). Однако номеров со стабильной в течение 1998-1999 г.г. белковостью семян обнаружено не было. По комплексу хозяйственно-ценных признаков в СП 2 выделились линии № 1183. 1325 (ХИ). 1065, 1075 (УИ), 1167 (УД).

Характеристика сорта гороха Шустрик. В результате проработки гибридной комбинации Спрут 2 * Hja 51666 (К-8176, Финляндия) выделен новый сорт зернового гороха Шустрик.

Стебель короткий (45-60 см), прочный, нндетерминантного типа. Число >злов до первого боба .-II, продуктивных - 4-5. Листья усатые с нормальными прилистниками. Бобы лущильного типа с развитым пергаментным слоем, средней величины, прямые с тупой верхушкой. Число семяи в бобе 3-5. Семена сред некрупные, округлые, желтые, с развитой семяножкой, сросшейся со светлым рубчиком (неосыпаюшиеся). Масса 1000 семян 215-257 г.

Сорт Шустрик раннеспелый. Отличается высокой устойчивостью к полеганию и наиболее вредоносным болезням, пригоден к уборке прямым ком-бай нированнем в фазу полной спелости (табл. 5).

Таблица 5,

Характеристика сорта Шустрик по результатам конкурсного

Сорта Нормы высева Урожайность семян, т/га Содержание белка, % Сбор белка, т/га Вегетационный период, дни Устойчивость к полеганию, баллы

Тргженнк-ст. 1.2 24'.9 " 0.63 72 3,8

Тр\женик I.S 2.76 35.4 <Ш 72 3,8

UJvctphk 1.2 2М 24,7 ÖJ4 65 4$

Шvertut к I.& 25.2 Ö.7I 65 4,4

В конкурсном сортоиспытании ВНИИ ЗБК (1996-1999 Г.г.) при корме высева 1.8 млн. шт. на I га средняя урожайность нового сорта составила 3,18 т/га, стандарта Труженик —2,76 т/га.

По содержанию белка в семенах сорт равен стандарту, но более высокая, урожайность при норме высева 1,8 млн.'шт. на 1 га обеспечивает более высокий сбор белка. Сорт Шустрик превосходит стандарт по содержанию в белке семян л шина, триптофана, суммы незаменимых аминокислот.

Сорт рекомендуется для испытания и освоения в Северном, СевероЗападном, Центральном, Волго-Вятском, Западно-Сибирском и ВосточноСибирском регионах. В 1999 г. сорт Шустрик (создан в соавторстве с Л.Н. Зеле новым. Т.С. Титенок, И.В, Кон лыковым, П.И. Шумилиным, Р.М. Анд-ркшшой) передай на Государственное сортоиспытание.

Выводы»

1. Проведено изучение 46 сортообразиов, относящихся к различным мор-фотипам гороха, по морфоб иол отческим показателям и выделены источники основных хозяйстве и но-полезных признаков.

2. Установлено, что среди изученных форм гороха наибольшей семенной продуктивностью отличаются листочковые индетермннанты. У детерминантов листочкового и усатого типа отмечено увеличение числа бобов иа продуктивный узел и крупности семян; Формы хамелеон выделяются по озер-ненности бобов, а индетермннанты с усатым листом - по числу продуктивных узлов.

3. Варьирование хозяйственно-полезных признаков различных морфотипов гороха подчинено общим закономерностям. Наименее изменчивыми признаками являются длина стебля, число узлов на растении, масса 1000 семян, уборочный индекс. Повышенная вариабельность характерна для признаков число семян на растении, масса соломы, биомасса растения, масса семян с растения.

4. Уровень межсортовой изменчивости по большинству признаков оказался ниже внутр) кортового. за исключением длины стебля и числа узлов на растении.

?. Отличительной особенностью корреляций между признаками продуктивности листочковых индетерминантов является высокая положительная зависимость между числом узлов на растении и биомассой; между числом-бобов и семян на растении; усатых индетерминантов - между биомассой и числом семян на растении, между длиной стебля и числом узлов и биомассой растения: хамелеонов индетерминантов — между числом продуктивных узлов-и числом бобов и семян на растении, между длиной стебля и числом узлов и биомассой растения.

6, Среди форм гороха с детерминантньш стеблем наибольшей сбалансированностью по признакам продуктивности отличается л чет очковый морфотип.

обнаруживший стабильные по голам положительные корреляции между числом продуктивных узлов, числом бобов и семян на растении, массой семян с растения и биомассой. Взаимосвязи между признаками у детерминантов с усатым листом и хамелеонов нестабильны по годам, что свидетельствует о недостаточной отселектированности этих форм.

7. Биохимические показатели качества семян сортов различных морфоти-пов гороха определяются биологическими особенностями конкретных генотипов. Выявлены сортообразцы с высоким содержанием белка, повышенным содержанием аминокислот, крахмала и амилозы. К ним относятся Д-282, Д-480, Д-157 (листочковые детерминанты). Спрут 2 (усатый индетерминант), Ус-95-1003, Ус-90-3000 (усатые детерминанты), Аз-23, Аз-92-1023, Аз-96-645, Аз-25; Аз-93-1988 (хамелеоны с обычным стеблем), Аз-93-1117, Аз-95-614 (хамелеоны детерминанты) и др.

8. Детерминантные формы гороха характеризуются более равномерным накоплением белка по продуктивным узлам растений.

9. Белки сортов различных морфотипов гороха идентичны по аминокислотному и фракционному составу и сбалансированы практически по всем незаменимым аминокислотам.

10. В результате проработки гибридных популяций отобраны линии, сочетающие измененный габитус растеннй с семенной продуктивностью и содержанием белка на уровне и выше стандарта (Кг 1065, 1137,1167, 1183).

11. Выделен и передан в Государственное сортоиспытание усатый сорт гороха Шустрик. Новый сорт отличается раннеспелостью, устойчивостью к полеганию и пригоден к механизированной уборке в фазу полной спелости.

Предложения для селекции и производства í

1. В селекционные программы следует включать сортообразцы, выделившиеся по числу бобов на продуктивный узел - Д-464. Д-480, Д-487, Д-157, Орловчанин 2, Батрак; числу семян в бобе - Аз-93-1570, Аз-92-1023, Аз-93-1988. Аз-93-1776 и др.; массе 1000 семян - Кудесник, Крепыш, Д-500, Ус-90-3000; семенной'продуктивности — Тыркис, Таловец 60. Кудесник, Крепыш. Д-157. Аз-95-534; устойчивости к полеганию - Проко. Д-464, Д-480. Шустрик, Solara и другим хозяйствен но-полезным признакам.

2. Отбор растений гороха на высокую семенную продуктивность следует вести по признакам: у листочковых индетерминантов - числу узлов, бобов, семян на растении, биомассе растения; у листочковых детерминантов - числу продуктивных ухтов, бобов, семян на растении, биомассе растения; у усатых нндетерминантов - длине стебля, числу бобов, семян на растении, биомассе растения; у усатых детерминантов - числу семян на растении, биомассе растения; у хамелеонов индетерминантов - длине стебля, числу бобов, семян на растении, биомассе растения; у хамелеонов детерминантов — числу бобов на растении и биомассе растения.

IS

3. В качестве источников высокого содержания белка в семенах можно рекомендовать Д-282. Ус-95-1003, Аз-95-614; повышенного содержания метно-нина - Спрут 2, Аз-92-1023, Аз-35, Аз-93-1117, Аз-96-710; лизина - Тыркис, Крепыш. Д-480; триптофана - Ус-95-522, Белус, Батрак, Ус-90-3000, Ус-95-ЮОЗ: Аз-96-610. Аз-92-1023. Аз-23, Аз-35, Аз-93-1117, Аз-26; сочетающих повышенную белковость с высоким уровнем триптофана - Ус-90-3000, Ус-95-1003, Аз-23, Аз-96-610; крахмала - Куйбышевский, Тал овец 60, Тыркис, Проко, Батрак, Д-464, Д-157, Аз-96-645, Аз-25, Аз-93-1776; амилозы - Шустрик, Ус-95-1003, Аз-23, Аз-93-1988, Аз-95-614.

4. В гибридных питомниках отбор растений с различным типом листа и стебля рекомендуется проводить по признакам: число продуктивных узлов, число бобов и семян на растении, биомасса растения.

5. С целью сокращения дефицита растительного белка предлагается внедрять в сельскохозяйственное производство раннеспелый, устойчивый к полеганию сорт гороха Шустрик.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Шслепнна Н.В., Зеленое А.И., Шумилин П.И. Некоторые биохимические особенности новой формы гороха - хамелеон //Нетрадиционное растениеводство, экология и здоровье: Матер. 7-й - Международной 'науч.-праюг. конф. 7-13 сентября 1998 года. г. Алушта, - Симферополь, 1998. - С. 352.

2. Шелеп ика Н.В. Особенности апнкально цветущих <]юрм гороха самарского типа по содержанию белка, аминокислот и крахмала //Биологическое разнообразие. Интродукция растений: Матер. Второй Международной науч. конф. 20-23 апреля 1999 г.. С.-Пб. /РАН. Ботанический ин-т им. ВЛ. Комарова.-С.-Пб.. 1999.-С. 333.

3. Шелепина Н.В., Зеленое А.Н. Селекционная: ценность гетерофильной формы гороха //Наукові основи стабілізації виробництва продукції рослинництва: Тези доповідей. - Харків. - 1999. С. 123-124.

4. Шелепина Н.В.. Зеленов А.H. Взаимосвязь признаков продуктивности у морфотипов гороха нового поколения //Нетрадиционное растениеводство, экология и здоровье: Матер. 8-го Международного симпозиума. 9-19 сентября 1999 года, г. Алушта. - Симферополь, 1999.-С. 318-319. Соавтор испытываемого в ГСИ сорта гороха Шустрик, заявка № 33438 от 07.12.99 (lOîi).

Отпечатано в Орловском -областном комитете государственной статистики, подписано к - печати 26.05.2000. Формой 60 X 90/16. Усл.печ.л. 1.0. Тираж 100. Заказ №45.