Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Адаптивные особенности образцов свеклы столовой, кормовой и сахарной и их селекционная ценность

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Адаптивные особенности образцов свеклы столовой, кормовой и сахарной и их селекционная ценность"

На правах рукописи

ПЛЮЩ

Олег Владимирович

УДК 635.11:581.167

АДАПТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОБРАЗЦОВ СВЕКЛЫ СТОЛОВОЙ, КОРМОВОЙ И САХАРНОЙ И ИХ СЕЛЕКЦИОННАЯ ЦЕННОСТЬ

Специальность: 06.01.05. — Селекция и семеноводство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1998

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте растениеводства им. Н. И. Вавилова в 1995—1997 гг.

Научный руководитель — доктор сельскохозяйственных наук, профессор В. И. Буренин.

Официальные оппоненты — доктор сельскохозяйственных наук, профессор Ш. Г. Бексеев; кандидат биологических наук И. А. Косарева.

Ведущее учреждение — Санкт-Петербургский государственный аграрный университет.

Защита диссертации состоится ч.0 » 1998 г. в № часов

на заседании Диссертационного совета Д 020.18.01. во Всероссийском научно-исследовательском институте растениеводства им. Н. И. Вавилова по адресу: Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 44.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства им. Н. И. Вавилова.

Автореферат диссертации разослан

Ученый секретарь

Диссертационного совета В. И. Буренин

Актуальность темы. В настоящее время в нашей стране районирован 21 сорт столовой, 35 - кормовой и 45 сортов и гибридов сахарной свеклы. Большинство из этих сортов имеет достаточно высокий потенциал продуктивности и приспособленность к возделыванию в основных регионах свеклосеяния. Вместе с тем, при выращивании в разные годы наблюдаются значительные колебания по урожайности. Отдельные сорта характеризуются слабой холодостой» костыо и засухоустойчивостью, склонны к цветушиостн и сильному поражению болезням»; ареал их нередко очень узкий. Поэтому проблема получения стабильно высоких урожаев свеклы в изменяющихся условиях внешней среды имеет важное значение. Одно из возможных решений этой проблемы - создание сортов широкого ареала. Создание их, как правило, связано с углубленной проработкой исходного материала, включая исследования по генетике, физиологии, иммунитету, биохимии и т. д. При этом, все более актуальными становятся вопросы выбора наиболее информативных признаков, по которым в разных экологических условиях достоверно проявляются сортовые различия.

Цель и задачи исследований. Целью нашей работы было изучение адаптивных особенностей и селекционной ценности образцов столовой, кормовой и сахарной свеклы.

В задачи исследований входило:

1. Изучить особенности роста и развития растений свеклы в контрастных условиях;

2. Провести физиологические исследования водного режима листового аппарата;

3. Оценить продуктивность коллекционных образцов при выращивании в разных почвенно-климагическнх зонах;

<4. Оценить ареал изучаемых образцов;

. 5. Выделить источники селекционно-важных признаков в качестве исходного материала.

Научная новизна исследований заключается в том, что на основе эколого-географического изучения коллекционных образцов свеклы проанализирована изменчивость основных селекционно-важных признаков. Выявлены диагностические признаки для оценки уровня адаптивности образцов. Проведена дифференциация их в зависимости от уровня стабильности. Выделены сорта с высоким уровнем стабильности и пластичности при выращивании в кон-

грастных условиях. Исследованы физиологические особенности (оводненность, водный дефицит и водо удерживающая способность) листового аппарата. В качестве исходного материала для селекции рекомендованы образцы, характеризующиеся высоким уровнем пластичности, а также устойчивые к засухе, поражению болезнями, скороспелые н с повышенным содержанием сахара в корнеплодах, Создана компьютерная база данных изученных образцов с характеристикой по основным признакам.

Практическая значимость. В результате оценки стабильности /пластичности сортов свеклы выявлены наиболее информативные, признаки, рекомендуемые для диагностики уровня адаптивности. Выделен 21 образец с высоким уровнем стабильности и пластичности. Для селекционного использования рекомендованы 5 источников устойчивости к засухе, 6 -сравнительно устойчивые к болезням (корнеед,церкоспороз, кагатная гниль), 3 - источника скороспелости и 2 - высокой сахаристости корнеплодов.

Апробация работы.Результаты диссертационной работы докладывались на научно-производственных совещаниях отдела овощных и бахчевых'культур ВИР (1996-1998 гг.), на научно-технических конференциях аспирантов и молодых сотрудников ВИР (Санкт-Петербург, 1996-1997 гг.), на заседании ученого совета Майкопской .станции ВИР (1997г.), на научно-произволственной конференции МГТИ (1997 г.)

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 158 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав, выводов и рекомендаций. Работа содержит 44 таблицы и 10 рисунков. Список литературы включает 138 источников, в том числе 35- иностранных. Приложение-состоит из 25 таблиц.

Объект, условия и методы исследований. Материалом для исследований послужили 69 образцов свеклы отечественного и зарубежного происхождения. Полевые исследования проводились в 19951997 гг. в трех контрастных по почвенно-климатическим условиям пунктах: на Майкопской станции ВИР (Республика Адыгея), Московском отделении (п.Михнево, Московская обл.) и Пушкинских лабораториях ВИР (г.Пушкин, Ленинградская обл.).

Посев, наблюдения за растениями, описание коллекционных образцов и учет урожая проводили согласно "Методическим указа-

ниям ВИР" (1989). Агротехнические мероприятия общепринятые в зоне. •

Учитывали основные показатели листового аппарата и массу корнеплодов. Определяли степень поражения образцов корнеедом, церкоспорозом и мучнистой росой; в период .хранения проводили учет сохранности образцов по методу В.Н. Шевченко (1959). Для диагностики водного режима образцов свеклы использовали метод предложенный Э.А. Гончаровой (1979).

Учет урожая проводили путем взвешивания ботвы и корнеплодов с каждой делянки. Отбирали среднюю пробу корнеплодов: у столовой свеклы - для оценки интенсивности окраски и кольцева-тости мякоти; у кормовой и сахарной - для анализа на сухое вещество (по 5-10 корнеплодов с делянки).

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили на IBM PC/AT по прикладной программе "Anbank" в отделе автоматизированных информационных систем ВИРа.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Реакция образцов свеклы на условия выращивания

Проанализированы уровни' стабильности и пластичности разных коллекционных образцов. Стабильность - способность сорта давать одинаковый урожай в разные годы и в разных пунктах выращивания. Пластичность - способность сорта обеспечивать не только стабильный, но и высокий урожай. По результатам изучения выявлены 3 группы — стабильная, среднестабильная и нестабильная, что свидетельствует о разной норме реакции образцов на меняющиеся условия. Наиболее пластичными были: Vuurkogel (Нидерланды), Special Crosby (США) и Betabel Egipto (Мексика) - столовые; Полтавская полусахарная (Украина), Gloriant (Нидерланды) и Майкопская полусахарная (Россия) - кормовые; Рамонский поли 36 (Россия), Льговская односемянная 52 (Россия) и Hilleshog Polyploid (Англия) -сахарные (табл.1).

Таблица 1. Стабильные образцы свеклы

№ по катало гу ВИР Название и происхождение образца Ранжировка по уровню урожайности/продуктивности, ранги

Майкоп Михнево Пушкин

Столовая свекла

2017 Vuurkogel (Нидерланды) 1 3 ' 4

1934 Special Crosby (США) 3 , 7 9

вр.3524 Betabel Egipto (Мексика) 9 2 6

2891 Многосемянная тетраплоидная. 7 9 14

86 (Россия)

•2020 Detroit Dark Red (США) 14 21 17

1779 Little Marvel (Нидерланды) 20 14 15

2979 Сквирская односемянная 38/36 (Украина) 23 17 21

2277 Mestna populacia (Болгария) 22 . 28 28

Кормовая свекла

2903 Полтавская полусахарная 1 1 3

(Украина)

2397 ' Gloriant (Нидерланды) 4 3 1

2936 Майкопская полусахарная (Россия) ■ 3 4 7

2954 Мопага (Германия) 9 8 4

1303 Barres (Дания) 13 И 13

888 Oberndorfer (Германия) 18 14 17

вр..1915 Polymoss (Франция) 17 15 18

Сахарная свекла

2283 Рамонский поли 36 (Россия) 1 1 2

2897 Льговская односемянная 52 3 3 1

(Россия)

2245 Hilleshog Polyploid (Англия) 7. 5 8

2191 Al - 3 (Польша) 8 11 12 ,

1820 Sugar beet type E (Дания) 16 16 13

2991 Honri '.k (Франция) 17 18 18

Особенности формирования ассимиляционного аппарата растений свеклы при выращивании в разных условиях

В результате исследований установлено, что для стабильных и пластичных образцов характерно: меньшая величина листовых пластинок, среднее количество продуктивных листьев на растении и среднее значение площади листовой поверхности. Стабиль-, ные/пластичные образцы формируют листовой аппарат: ! - за счет крупности листовых пластинок - Special Crosby (к-1934, США), Майкопская полусахарная (к-2936, Россия) и Honriak (к-2991, Франция); 2 ' - за счет большего числа,листьев - Многосемянная тетраплоидная 86 (к-2891, Россия), Молага (к-2954, Германия) и Hilleshog Polyploid (к-2245, Англия); 3 - за счет сочетания величины листовых пластинок и • числа их на растении - Little Marvel (к-1779, Нидерланды), Gloríant (к-2397, Нидерланды) и Льговская" односемянная 52 (к-2897, Россия). Образцы свеклы с разным уровнем стабильности/пластичности различались по соотношению массы корнеплода и ботвы. Для группы стабильных сортов столовой и сахарной • свеклы характерна более высокая доля корнеплодов в общей массе урожая, что свидетельствует о более высокой "экономичности" работы ассимиляционного аппарата.

Особенности водного статуса образцов свеклы

Как показали наши исследования, относительно стабильные образцы характеризовались сравнительно низкой потерей воды на испарение (табл.2).

Контрастные (устойчивые - неустойчивые) образцы свеклы значительно различались по водоудерживающей способности листьев. Так, у образца столовой свеклы Сквирский дар (устойчивый) потери воды листьями на испарение составили не более 27%, а у сорта Special Crosby (неустойчивый) они достигли 42%. Такая же закономерность проявлялась у контрастных образцов кормовой и сахарной свеклы.

Стабильные образцы столовой и кормовой свеклы характеризовались более высокой способностью противостоять воздействию теплового стресса, а сахарной - низкой. Следовательно, группа стабильных образцов по комплексу физиологических показателен характеризуется более в'ысокон устойчивостью к засухе.

Таблица 2. Физиологические показатели водного статуса образцов свеклы в зависимости от уровня стабильности (Майкопская станция ВИР, 1995-1997 гг.)

Группа образцов по уровню продуктивности Потери воды на испарение, % Жаростойкость, балл

проростками листьями

Столовая свекла

Стабильная 64.2 22.8 4.3

Среднестабильная 65.3 23.3 4.1

Нестабильная 66.4 23.5 4.2

Кормовая

Стабильная 63.8 17.6 4.2

Среднестабильная 65.4 22.5 4.1

Нестабильная - ■ - -

Сахарная свекла

Стабильная 61.7 19,1 3.9

Среднестабильная 57.7 21.0 4.-5

Нестабильная 59.2 19.8 4.7

Селекционная ценность образцов

Сравнительно стабильные образцы были в основном среднеспелыми. Самыми скороспелыми были образцы: Good for all (Швеция) - столовая свекла; Friso mono (Нидерланды) - кормовая; Hilleshog Polyploid (Англия) - сахарная.

При оценке образцов на устойчивость к болезням в поле и при хранении не выявлено существенных различий между стабильными и нестабильными сортами. Выделены образцы с комплексной устойчивостью к поражению болезнями - Зеленолистная 42 (к-196В, Россия) и Long Season (к-1789, Канада) - столовые; Старт, (к-2921, Украина) и Friso mono (к-2404, Нидерланды) - кормовые; Sugar beet type Z (к-1822, Дания) и G.R.N, (к-1819, Франция) - сахарные.

Высокими товарностью и качеством мякоти отличались образцы столовой свеклы - Little Ball (Нидерланды), Бордо 0237 (Россия), Одноростковая (Россия), Rubidius (Венгрия) и Тетра 21 (Беларусь). Связи между этими признаками и уровнем эколого-гёографической

стабильности не наблюдалось. Среди образцов сахарной свеклы высокой сахаристостью выделялись Lovrin 62/53 (Румыния) и Бийская односемянная 50 (Россия).

ВЫВОДЫ

1. В результате трехлетнего изучения 69 образцов свеклы одновременно в трех пунктах (Майкопская станция ВИР, Республика Адыгея; Московское отделение, Московская область; Пушкинские лаборатории ВИР, Ленинградская область) выявлены значительные различия по уровню их урожайности/продуктивности. Проведена дифференциация изучаемых образцов и выделены 3 группы: 1 - стабильная (одинаковый уровень урожайности/продуктивности в трех пунктах); 2 - среднестабилышя (в двух пунктах) .и 3 - нестабильная. Наибольший практический интерес представляют образцы первой группы.

2. К образцам со стабильным проявлением высокой урожайности/продуктивности одновременно в трех пунктах, т.е. пластичным, относятся: Vuurkogd (к-2017, Нидерланды), Special Crosby (к-1934, США) и Betabel Egipto (вр.к-3524, Мексика) - столовые; Полтавская полусахарная (к-2903, Украина), Gloriant (к-2397, Нидерланды) и Майкопская полусахарная (к-2936,, Россия) - кормовые; Рамонский поли 36 (к-2283, Россия), Льговская односемянная 52 (к-2897, Россия) и Hilleshog Polyploid (к-2245, Англия)-сахарные.

3. Выявлена значительная дифференциация образцов свеклы кормового направления по уровню адаптации, а именно: в группе стабильных и пластичных образцов преобладали полусахарные сорта, в группу среднестабильных вошли сахаристые образцы и к нестабильным отнесены, в основном, сорта типично кормовой свеклы, что свидетельствует о разной норме их реакции.

4. Для стабильных и пластичных образцов характерно повышенное число листьев на растении, несколько меньшая величина листовых пластинок и среднее значение площади листовой поверхности. Вместе с тем, у отдельных образцов выявлены значительные различия: Special Crosby (к-1934, США), Майкопская полусахарная (к-2936, Россия) и Honriak (к-2991, Франция) - формировали листовой аппарат за счет крупности листовых пластинок; М1Гогосемянная тетраплоидная 86 (к-2891, Россия), Мопага (к-2954, Германия) и Hil-

leshog Polyploid (к-2245, Англия) - за счет большего числа листьев; Little Marvel (к-1779, Нидерланды), Gloriant (к-2397. Нидерланды) и 1 Льговская односемянная 52 (к-2897, Россия) - за счет сочетания величины листовых пластинок и числа их на растении.

5. Установлен разный уровень водоудержпвающей способности проростков и листьев изучаемых образцов в зависимости от их стабильности/пластичности. Потеря воды проростками в течение суток в условиях Майкопа у стабильных образцов свеклы составила 61.7-64.2% (у нестабильных - 65.4-66.4%); потери воды листьями в течение 6 часов завядання - 17.6-22.8% ( у нестабильных - 19.823.5%). Указанные выше физиологические признаки могут использоваться для диагностики стабильных образцов.

6. Оводненность листьев наиболее высокой была у образцов кормовой свеклы (89.0-89.3%), наименьшей - у сахарных (86.0-88.0%). У образцов кормовой и сахарной свеклы установлена устойчива» связь между оводненностью листьев и содержанием сухого вещества в корнеплодах (от г=-0.58 до г=-0.68). По водному дефициту наблюдалась обратная закономерность. Дифференциация по сортам внутри групп была незначительной. Выделились по этим показателям: Тетра 21 (вр.к-3488, Беларусь) - столовая свекла.; Полтавская 71 (вр.к-3555, Украина) - кормовая; Рамонский поли 36 (к-2283, Россия) - сахарная.

7. Степень жаростойкости стабильных образцов столовой и кормовой свеклы, как правило, была выше, а сахарной свеклы - ниже,' чем нестабильных. Выделились по этому признаку следующие сорта: Little Ball (к-1991, Нидерланды) Long Season (к-1789, Канада) - столовые; Barres (к-1303, Дания) и Майкопская полусахарная (к-2936, Россия) - кормовые; Рамонский поли 36 (к-2283, Россия) и Ра-монская односемянная 32 (к-2205, Россия) - сахарные.

8. Образцы свеклы с разным уровнем стабильности/пластичности различались по соотношению массы корнеплода и ботвы. Для группы стабильных сортов столовой и сахарной свеклы характерна более высокая доля корнеплодов в общей массе урожая, что свидетельствует об "экономичности" работы их ассимиляционного аппарата. Выделились по этому показателю: Mestna populacia (к-2277, Болгария) и Betabel Egipto. (вр.к-3524. Мексика) - столовые; Oberndorfer (к-888, Германия) - кормовый; Рамонский поли 36 (к-2283, Россия)-сахарный.

9. Соотношение между основными признаками продуктивности образцов кормовой и сахарной свеклы - масса корнеплодов, их количество на делянке и содержание сухого вещества в корнеплодах, значительно изменялось. Фактором определяющим продуктивность, как правило, является урожайность корнеплодов (r= от 0.39 до 0.96); влияние содержания сухих веществ в корнеплодах было несколько меньшим.

10. Между скороспелостью образцов н уровнем их стабильности/пластичности устойчивой зависимости не установлено; стабильные образцы, как правило, характеризовались средней спелостью. Ультраскороспелыми в наших исследованиях были: Good for all (к-1707, Швеция) - столовый; Friso mono (к-2404, Нидерланды) - кормовый; Hilleshog Polyploid (к-2245, Англия) - сахарный.

11. По комплексу биологических и хозяйственно-полезных признаков выделены следующие пластичные образцы: Vuurkogel (к-2017, Нидерланды) и Special. Crosby (к-1934, США) - столовые; Полтавская полусахарная (к-2903, Украина), Майкопская полусахарная (к-2936, Россия) и Gloriant (к-2397, Нидерланды) -кормовые; Рамонский поли 36 (к-2283, Россия) и Льговская односемянная 52 (к-2897, Россия).

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. В качестве исходного материала для селекции и непосредственного использования в сельскохозяйственном производстве рекомендуются:

- Сорта и гибриды свеклы широкого ареала: столовые -Vuurkogel (к-2017, Нидерланды), Special Crosby (к-1934, США) и Betabel Egipto (вр.к-3524, Мексика; кормовые - Полтавская полусахарная (к-2903, Украина), Майкопская полусахарная (к-2936, Россия) и Gloriant (к-2397, Нидерланды); сахарные - Рамонский поли 36 (к-2283, Россия), Льговская односемянная 52 (к-2897, Россия) и Hilleshog Polyploid (к-2245, Англия);

- Устойчивые к засухе: Сквирский дар (к-2900, Украина) к Little Marvel (к-1779, Нидерланды) - столовые; Полтавская полусахарная (к-2903, Украина) и • Полтавская 71 (вр.к-3555, Украина) - кормовые; Lovrin 62/53 (к-1945, Румыния) - сахарный.

Сравнительно устойчивые к óo.wjimi (корнеед, церкоспороз, кагатная гниль) • Зеленолистная 42 (к-1968, Россия) и Long Season (к-1789, Канада) - столовые; Старт (к-2921, Украина) и Friso mono (к-2404, Нидерланды) - кормовые; Sugar beet type Z (к-1822, Дания)и G.R.N, (к-1819, Франция)-сахарные,

- Скороспелые: Good for all (к-1707, Швеция) - столовый; Friso mono (к-2404, Нидерланды) - кормовый; Hilleshog Polyploid (к-2245, Англия) - сахарный.

- Высокосахаристые: Lovrin 62/53 (к-1945, Румыния) и Бий-ская односемянная 50 (к-2922, Россия).

2. При изучении и оценке адаптивного потенциала образцов свеклы использовать: дифференциацию исходного и селекционного материала по степени стабильности/пластичности путем ранжирования образцов свеклы в зависимости от уровня их продуктивности в контрастных условиях выращивания.

Список опубликованных работ

1. Дифференциация образцов свеклы по уровню стабильности урожаев в разных условиях выращивания// Генетические коллекции овощных растений/ Под ред. В.А. Драгавцева, - Санкт-Петербург.. -

' 1997.-С.80-82.

2. Потенциальная продуктивность и экологическая устойчивость коллекционных образцов столовой свеклы //Научно-техн. бюлл. ВИР (в печати).

3. Изучение водного режима свеклы в связи с жаро- и засухоустойчивостью// Экологический сборник статен Адыгеи. В соавторстве (в печати).

4. Физиологическая оценка засухоустойчивости свеклы в условиях Адыгеи// Тезисы докладов научно-производственной конференции МГТИ. В соавторстве (в печати)..

5.Водоудерживающая способность листьев свеклы в зависимости от уровня продуктивности образцов// Научно-техн. бюлл. ВИР (в печати).