Биологические основы и научно-методические принципы комплексной оценки селекционного материала сахарной свеклы

Логвинов, Алексей Викторович

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Биологические основы и научно-методические принципы комплексной оценки селекционного материала сахарной свеклы
ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Биологические основы и научно-методические принципы комплексной оценки селекционного материала сахарной свеклы"

ЛОГВИНОВ АЛЕКСЕЙ ВИКТОРОВИЧ

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ СЕЛЕКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА САХАРНОЙ СВЕКЛЫ

Специальность: 06.01.05. - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

2 ОЕВ 2072

Краснодар - 2012

005008765

Работа выполнена в Государственном научном учреждении «Кубанская селекционно-семеноводческая станция сахарной свеклы Россельхозакадемии за период 2004-2010 годы

Научный руководитель: ШЕВЧЕНКО Анатолий Григорьсвнч

доктор сельскохозяйственных наук

Официальные оппоненты: ШЕВЦОВ Виктор Михайлович

профессор, доктор с.-х. наук, академик РАСХН

БРЕЖНЕВА Валентина Ивановна

доктор сельскохозяйственных наук

Ведущая организация: ГНУ Всероссийский

научно-исследовательский институт

масличных культур имени

B.C. Пустовойта Россельхозакадемии

Защита состоится «ЛЛ» ф^/шьиЛ 2012 года в 9.00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.038.03 при ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» по адресу: 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13, главный корпус,1-й этаж, конференц-зал, тел/факс 8 (861) 221-57-93

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет», с авторефератом на сайтах http://vak.ed.gov.ru/ и http://www.kubsau.ru/

Автореферат разослан

2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук,

профессор, ^ [• Л. В. Цаценко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В Краснодарском крае, ведущем регионе РФ по производству сахарной свеклы, ежегодно производится около 25% общего объема производства корнеплодов в стране.

Анализ состояния свекловодства в крае за последние годы показывает, что одна из важнейших отраслей сельского хозяйства развивается слабо. С повышением роста мировых цен на сахар-сырец рентабельность производства свекловичного сырья возросла. Это способствовало увеличению площади посева в крае со 140 тыс. га в 1995 г. до 195 тыс. га в 2010 году. Средняя урожайность ее за последние годы повысилась, однако все еще далека от уровня развитых европейских стран.

В комплексе мероприятий, направленных на решение проблемы повышения производства сахарной свеклы, наряду с совершенствованием агротехники, важная роль принадлежит созданию и внедрению в производство новых гибридов, устойчивых к болезням и неблагоприятным факторам среды.

Преимущество гибридов, в сравнении с сортами-популяциями, базируется на эффекте гетерозиса, который проявляется при скрещивании специально подобранных инбредных линий. Поскольку механическая кастрация растений сахарной свеклы невозможна, то важным этапом в селекционных программах является создание инбредных линий с признаками цитоплазматической мужской стерильности (F.V. Owen, 1942; Н.Э. Зайковская, 1970; И Я. Балков, 1975).

Повышению эффективности гибридизации способствует использование в скрещиваниях родительских форм с высокой комбинационной способностью.

Современные требования машинной технологии к качеству семян сахарной свеклы изменили приоритеты селекционируемых признаков, введение признака раздельноплодности стало обязательным в селекции и семеноводстве гибридов.

Новый этап в селекции сахарной свеклы начался с момента, когда в США создали гибрид, устойчивый к гербициду (начало XXI века), что позволило резко изменить технологию возделывания свеклы и повысить рентабельность ее выращивания. В России такая работа практически не ведется.

Предъявляемые, на современном этапе, требования к гибридам сахарной свеклы, кроме урожайности и качества продукции, включают в себя так же высокую адаптивность и экологическую стабильность, позволяющие использовать их при возделывании не только по интенсивным, но и экологически чистым технологиям.

Приведенные положения раскрывают актуальность данной работы, которая посвящена комплексной оценке селекционного материала, что будет способствовать большей эффективности селекции этой важной технической культуры.

Цель и задачи исследований. Цель работы - комплексная оценка исходного материала по селекционно-ценным признакам с учетом его использования в гетерозисной селекции. В задачу исследований входило:

- изучить особенности раздельноплодных линий-закрепителей стерильности, их МС-аналогов и сростноплодных линий-опылителей;

- определить урожайность и качество корнеплодов экспериментальных топкроссных гибридов, долю вклада факторов в дисперсию данных признаков, а также величину конкурсного гетерозиса;

- выявить лучшие по комбинационной способности МС-тестеры и ли-нии-опылителеи;

- установить реакцию гибридов и их родительских форм на проращивание семян в растворе гербицидов и при пониженных положительных температурах;

- охарактеризовать изучаемые гибриды сахарной свеклы по параметрам экологической пластичности, стабильности, гомеостатичности, экономической и биоэнергетической эффективности их выращивания.

Научная новизна. В результате селекционно-генетического изучения раздельноплодных линий-закрепителей стерильности и их МС-аналогов, а также сростноплодных линий-опылителей выделены новые линии с высоким (более 99%) уровнем стерильности и раздельноплодности для дальнейшего использования в селекции. Определена доля влияния родительских форм на урожайность, сахаристость и сбор сахара у экспериментальных гибридов, изучена комбинационная способность и величина конкурсного гетерозиса. Экспериментально подтверждена эффективность отбора родительских форм гибридов путем проращивания семян на гербицидном фоне и при пониженных положительных температурах. Дана характеристика пластичности, стабильности и гомеостатичности гибридов по показателям продуктивности. Исследования в таком аспекте на изучаемом наборе линий и гибридов для условий Краснодарского края проводятся впервые.

Практическая значимость работы. Выделен и рекомендован для селекционной практики новый исходный материал с высоким уровнем раздельноплодности и стерильности по пыльце, хорошей комбинационной способности, устойчивый к гербицидам бетональной группы и холодовому стрессу, обладающий ценными хозяйственными признаками.

В государственный реестр селекционных достижений РФ включены следующие гибриды сахарной свеклы: Кубанский МС 90 (А.с. №40944); Кубанский МС 91 (А.с. №45370) и Патент на селекционное достижение №3643; Кубанский МС 92 (А.с. №45371) и Патент на селекционное достижение №3644; Кубанский МС 95 (А.с. №44869); Успех (Per. №9252285); Вектор (Per. №9153641) и Кулон (Per. №9153642).

Апробация результатов исследований. Материалы диссертации докладывались ежегодно на заседании ученого совета ГНУ СКНИИССиС и Кубанской селекционно-семеноводческой станции сахарной свеклы Россельхозака-демии (2004-2010 гг.), на конференциях сотрудников агрофака Кубанского государственного аграрного университета в 2009-2010 гг., на всероссийских научно-практических конференциях молодых ученых в КубГАУ в 2009 и 2010 гг.

По материалам диссертации опубликовано 16 работ, в том числе 7 в изданиях, рекомендованных ВАК. Получено 4 авторских свидетельств на гибриды сахарной свеклы и 2 патента.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Основная характеристика раздельноплодных линий-закрепителей стерильности и их МС-аналогов, а также сростноплодных линий-опылителей (раздельноплодность, стерильность, долевое участие в формировании урожайности, сахаристости, сбора сахара, величина комбинационной способности и конкурсного гетерозиса).

2. Эффективность отбора родительских форм гибридов в условиях гербицидного стресса и низких положительных температур.

3. Экологическая пластичность, стабильность и гомеостатичность полученных гибридов, их экономическая и биоэнергетическая эффективность выращивания.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и предложений по практическому использованию результатов, списка использованной литературы, включающего 175 источников (в том числе 43 иностранных) и приложений. Работа изложена на 143 страницах компьютерного текста, включает 15 рисунков, 31 таблицу в тексте и 13 таблиц в приложениях.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В этой главе представлен обзор литературы по изучению ботанических и биологических особенностей сахарной свеклы, основным направлениям и методам ее селекции. Отражены сведения об использовании ЦМС в селекции сахарной свеклы на гетерозис, о методах оценки комбинационной способности линий, экологической адаптивности, гомеостатичности и стабильности.

2. УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Почвенно-климатические и погодные условия

Кубанская селекционно-семеноводческая станция сахарной свеклы Рос-сельхозакадемии расположена в северной части Гулькевичского района Краснодарского края. Почвы опытного участка относятся к черноземам типичным (слабовыщелоченным) малогумусным. Глубина гумусового горизонта достигает 110-125 см, содержание гумуса в пахотном слое - 3,4-3,7%, pH почвенного раствора 5,5-6,0. Обеспеченность подвижными формами питания высокая.

По температурному режиму и увлажнению климат района станции умеренно-континентальный. Среднегодовая температура 10,0-10,8°С, безморозный период продолжается до 225 дней. По многолетним данным годовое количество осадков составляет 584,5 мм, а в основные годы исследований оно варьировало: в 2007 году - 483,0; в 2008 - 451,8; в 2009 — 602,5 и в 2010 — 694,5 мм.

2.2 Материал, методика и агротехника в опыте

Объектами исследований являлись диплоидные раздельноплодные МС-линии и их стерильные аналоги, сростноплодные - линии-опылители, сорта, образцы из коллекции Кубанской ССС, а также популяции и гибриды зарубежных стран. Гибридизацию проводили на пространственно-изолированных участках и под групповыми бязевыми изоляторами, а инцухтирование - под индивидуальными изоляторами.

При оценке линий на ОКС применяли метод топ-кросса. Тестеры были переведены на стерильную основу и использовались в качестве материнской формы. Высаживали МС-тестеры и опылители в соотношении 4:1. Перед цветением у родительских форм проводили браковку по раздельноплодности (визуально), а у тестеров - по стерильности (Owen, 1942). Завязываемость плодов устанавливали по методике 3. С. Слюсаренко и С. Т. Бережко (1976), всхожесть семян - согласно ГОСТу - 22617.0-77-22617.4-77, устойчивость к церкоспорозу - по методике В. Н. Шевченко (1973).

Оценку линий и гибридов по урожайности корнеплодов проводили в конкурсном и производственном сортоиспытаниях. Площадь учетной делянки

13,5 м2, повторность четырех- шестикратная, размещение делянок рендомизи-рованное. Сахаристость определяли методом холодной дигестии на автоматической линии «Венема» на 20-40 корневых пробах. Реакцию раздельноплодных и сростноплодных диплоидных образцов сахарной свеклы на воздействие стрессовых факторов изучали в лабораторных и полевых условиях. При изучении действия водных растворов гербицидов путем проращивания семян за основу была взята методика Г. В. Удовенко, Э. А. Гончаровой (1982). Исследовали действие двух широко распространенных гербицидов Дуал Голд и Бурефен ФД-11. Опытные варианты включали проращивание семян с участием водных растворов гербицидов с концентрацией 3,5 и 8 мл/л, контролем служил вариант с водой. С целью выявления генетически холодостойких форм семена проращивали при пониженных положительных температурах 6 и 9°С, контролем служила температура проращивания 20-22°С. Выборка составляла 400-600 семян.

При математической обработке полученных данных использовали вариационный, корреляционный и дисперсионный методы: В.А. Дзюба (2007); Б.А. Доспехов (1985). Величину конкурсного гетерозиса рассчитывали по Ю.Л. Гужову (1991); оценку комбинационной способности линий и МС-тестеров проводили в соответствии с методикой Г.В. Подкуйченко (1969). Экологическую пластичность и стабильность оценивали по S.G. Eberhart, W.G. Russell (1966) в методической версии В.З. Пакудина и Л.М. Лопатиной (1984). Параметры гомеостатичности гибридов определяли по В.В. Хангильдину (1986). Экономическая эффективность выращивания гибридов сахарной свеклы рассчитывалась в соответствии с рекомендациями по определению экономической эффективности использования научных разработок в земледелии (1986), биоэнергетическая эффективность - по методике КубГАУ (1995).

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Селекционно-генетическое изучение раздельноплодных линий-закрепителей стерильности и их МС-аналогов

Селекция новых раздельноплодных линий постоянно продолжается с целью улучшения у них хозяйственно-ценных признаков. В данном подразделе обобщены результаты исследований по варьированию и сопряженности массы и сахаристости корнеплода у номерных педигри-закрепителей стерильности О-типа (таблица I). Исходным материалом служили отборы предыдущих лет из односемянных сортов, гибридов и линий отечественной селекции. Источником ЦМС явились также ранее созданные МС-линии.

Таблица 1 - Сопряженность массы корнеплода и сахаристости у номерных педигри-закрепителей стерильности пыльцы О-типа

Коэффициент Каталожный номер группы

4936-1 4936-2 4936-3 4936-4 7994-1 7994-2 7994-3

Корреляции (г) 0,465 -0,858 1 0,544 -0,025 -0,426 -0,040 0,800

Детерминации 0,216 -0,736 ! 0,296 і 0,001 0,181 0,002 0,640

Данные таблицы свидетельствуют, что из семи изученных групп положительная корреляция между массой и сахаристостью корнеплода зафиксирована у 4936-1; 4936-3; 7994-3; величина коэффициента корреляции составила

0,465; 0,544 и 0,800, что указывает на возможность совмещения этих признаков. У остальных групп обнаружена отрицательная корреляция от слабой (г =

0,025) до сильной (г = 0,858). Коэффициент детерминации также свидетельствует, какая часть изменчивости сахаристости вызывается колебаниями массы корнеплода.

При использовании ЦМС в селекции и семеноводстве сахарной свеклы важную роль в получении высококачественных гибридных семян играет стабильность проявления признаков стерильности и фертильности у родительских форм. Известно, что неполная стерильность растений материнской формы гибрида ведет к частичному самоопылению, ухудшающему качество гибридных семян, а нестабильность фертильности опылителя - к неполному закреплению стерильности. При создании стерильных аналогов линий нами установлено, что ни в одном случае (из 15-ти) не обнаружено 100% закрепления стерильности пыльцы у гибридов ВI. В половине случаев количество полностью стерильных растений варьировало в пределах 82-93%, а в половине наблюдалось расщепление по типам стерильности (МС и МС 1), что позволяет предположить наличие у опылителей гетерозиготности по одному из двух доминантных аллелей (Ххгг или ххТг). Однако с помощью дальнейших возвратных скрещиваний и отбора стерильность удается повысить (рис. 1). Лучшие результаты к В4 достигались у образцов 7994(76) и 7994(74) - более 99%.

У образца 4936(9) стерильность к этому моменту составила 96%, но у него самый высокий прирост стерильных растений (7%) в сравнении с исходным

значением. Аналогичная закономерность прослеживается и по раздельноплод-ности, которая в результате беккросса повышались от 2 до 18% 4936(9) и 4936(16) соответственно. В последствии созданные с нашим участием линии выступали в качестве 9-форм при создании гибридов Кубанский МС 91, Кубанский МС 92, Кубанский МС 95 и Вектор (4935; 4935x7994; 12173).

100 г

94 }

92!

90 і

86 |

Рисунок 1 -Динамика мужской стерильности в зависимости от поколения

беккросса у различных селекционных образцов сахарной свеклы

3.2 Характеристика сростноплодных линий - опылителей сахарной свеклы по селекционно-ценным признакам

Создание и оценка новых самоопыленных линий по комплексу хозяйственно-ценных признаков является важнейшим этапом получения высокопродуктивных гибридов при селекции на гетерозис любой культуры.

В качестве исходного материала для получения линий мы использовали сростноплодные диплоидные популяции сахарной свеклы с лучшими показателями по сахаристости и урожайности. Основным методом селекции при создании опылителей является индивидуальный отбор родоначальников с дальнейшим самоопылением под индивидуальными изоляторами и сибсовым размножением под групповыми. Важным этапом работ в селекции на гетерозис является оценка комбинационной способности (КС) инцухт-линий. Несмотря на продолжительность и обстоятельность изучения в диаллельных и тестерных скрещиваниях КС линий актуальность проблемы не снижается в связи с созданием нового исходного материала, изменением экологической среды и технологий возделывания растений.

В данной работе представлены экспериментальные данные, полученные нами от скрещивания двенадцати линий с четырьмя тестерами, которые переведены на стерильную основу (таблица 2).

Анализ этих данных показывает, что влияние МС-тестера на урожайность гибридов было не всегда однозначным. Гибриды, полученные с участием МС-тестеров СК 12173 и СК 12171, в среднем сформировали урожайность 47,23 и 47,0 т/га, что достоверно (НСР05=0,70) превышает среднее значение урожайности с тестерами СК 4935 и СК 4935x7994.

' р7А936{9)*ЛГСХ1Э36[9]....

-ОТ4936(16)*МСХ4936(16)

- 0Т4936(1ёГМСХ-'.936!18!.

■ ОТ7994(76)*МСХ7994(?б]..

-.0179.9.4{7.4)?МСХ79Э4.(74)..

В2

ВЗ

Градация фактора Среднее по:

МС-тестер 2 (А) Опылитель с? (В) вариантам фактору А фактору В

1 2 3 4 5

СКЛ 4738П96 48,90

СКЛ 8949П98 51,85

СКЛ 5121П96(99) 49,30

СКЛ 5063П96(61) 47,00

СКЛ 5049 42,53

СК 4935 СКЛ 4950 48,40 45,48

СКЛ 4995 47,90

СКЛ 21695 39,42

СКЛ 19965 48,57

СКЛ 10632 43,90

СКЛ 10182 41,75

СКЛ 9855 40,75

СКЛ 4738П96 43,00

СКЛ 8949П98 50,10

СКЛ 5121П96(99) 51,80

СКЛ 5063П96(61) 49,28

СКЛ 5049 47,47

СК 12173 СКЛ 4950 53,30 47,20

СКЛ 4995 50,20

СКЛ 21695 39,75

СКЛ 19965 38,70

СКЛ 10632 48,10

СКЛ 10182 46,23

СКЛ 9855 49,30

СКЛ 4738П96 47,70

СКЛ 8949П98 46,30

СКЛ 5121 П96(99) 50,53

СКЛ 5063П96(61) 46,76

СКЛ 5049 45,18

СК 12171 СКЛ 4950 51,10 47,00

СКЛ 4995 46,30

СКЛ 21695 42,60

СКЛ 19965 43,50

СКЛ 10632 48,90

СКЛ 10182 47,03

1 . .. „ СКЛ 9855 1 48,30

Продолжение таблицы

1 2 3 4 5

СКЛ 4738П96 47,05 46,66

СКЛ 8949П98 45,83 48,52

СКЛ 5121П96(99) 47,70 49,33

СКЛ 5063П96(61) 45,88 47,22

СКЛ 5049 43,77 44,74

СК 4935x7994 СКЛ 4950 48,38 44,92 50,29

СКЛ 4995 41,63 46,51

СКЛ 21695 42,60 41,09

СКЛ 19965 48,05 44,71

СКЛ 10632 41,30 45,55

СКЛ 10182 41,33 44,08

СКЛ 9855 45,55 45,90

вариантов 2,52

НСР05 фактора А 0,70

фактора В 1,26

Урожайность гибридов, полученная в среднем по четырем тестерам, варьировала от 41,09 до 50,29 т/га, что свидетельствует о влиянии на данный признак генотипа опылителя. Лучшие результаты у комбинаций с участием опылителей СКЛ 4950 - 50,3 т, СКЛ 5121П96(99) - 49,8 т СКЛ 8949П98 -

48,5 т. При НСР05=1,26 указанные гибриды достоверно превышают урожайность большинства других гибридов. Лучшие варианты по опыту выделялись на фоне различных МС-тестеров: на фоне СК 4935 - с участием опылителя СКЛ 8949П98; на фоне СК 12173 - с опылителями СКЛ 5121П96(99), СКЛ 4950, СКЛ 4995 и СКЛ 8949П98; на фоне СК 12171 - с опылителями СКЛ 5121П96(99) и СКЛ 4995. Урожайность гибридов этих вариантов варьировала в пределах 50,1 - 53,3 т/га и достоверно превышала (НСР05=2,52) урожайность многих других гибридов. На фоне МС-тестера СК 4935x7994 не выделилось ни одного варианта с урожайностью 50 и более тонн с 1 га. Полученные данные способствуют дифференциации линий-опылителей при оценке ОКС.

Результаты дисперсионного двухфакторного анализа урожайности, сахаристости и сбора сахара с 1 га у экспериментальных гибридов также свидетельствуют о разном долевом участии родительских форм в формировании этих признаков. В связи с ограниченностью объема автореферата, нами представлена лишь основная часть этого анализа (таблица 3).

Источник варьирования Урожайность Сахаристость Сбор сахара с 1 га

диспер- сия доля от общей дисперсии, % диспер- сия доля от общей дисперсии, % диспер- сия доля от общей дисперсии, %

Фактор А - МС-тестер 85,44 31,77 15,97 83,66 11,84 86,67

Фактор В - линия-опылитель 172,99 64,32 2,95 15,48 1,49 10,94

«МС-тестер х опылитель» 7,24 2,69 0,06 0,29 0,19 1,41

Остаточное (ошибки) 3,27 1,22 0,11 0,57 0,13 0,99

Из таблицы 3 следует, что доля вклада МС-тестера в дисперсию урожайности значительно ниже (31,77%), чем опылителя (64,32%), а в дисперсию сахаристости и сбора сахара, наоборот, доля вклада МС-тестера выше, чем опылителя.

Преимущество той или иной комбинации проявилось и через конкурсный гетерозис (таблица 4).

Таблица 4 - Величина конкурсного гетерозиса у некоторых

экспериментальных гибридов сахарной свеклы, %

с? - Линия-опылитель $ - МС-тестер Среднее

СК 4935 СК 4935x7994 СК 12171 СК 12173

По урожайности

СКЛ 4950 18,6 7,5 25,4 30,3 20,4

СКЛ 5121 П96(99) 20,5 6,8 23,5 26,6 19,3

СКЛ 8949П98 26,6 5,1 13,5 22,5 16,8

СКЛ 10182 3,9 0,4 14,9 12,9 8,0

Среднее 17,4 4,9 19,2 23,1

По сахаристости

СКЛ 4950 -1,75 -0,58 3,51 2,34 0,88

СКЛ 5121 П96(99) -2,92 -7,01 -3,51 -3,51 -4,24

СКЛ 8949П98 -5,84 -7,01 -1,16 -1,16 -3,21

СКЛ 10182 5,26 1,75 7,02 5,84 4,97

Среднее -1,31 -3,21 1,46 0,87

Анализ полученных данных показал, что пределы варьирования конкурсного гетерозиса различны как в зависимости от тестера, так и от опылителя. При одном и том же наборе тестеров величина гетерозиса зависит от индивидуального проявлении линии-опылителя. Наибольшее значение гетерозиса по урожайности получено с участием линий СКЛ 4950 - 20,4%; СКЛ

5121 П96(99) - 19,3%; СКЛ 8949П98 - 16,8% и МС-тестеров СК 12173 - 23,1%; СК 12171 - 19,2% и СК 4935 - 17,4%. Закономерность проявления гетерозиса по сахаристости была несколько иной. Положительный гетерозис проявился при участии лишь двух линий (СКЛ 4950 и СКЛ 10182) и величина его была обратно пропорциональна гетерозису по урожайности. Проявление величины гетерозиса в конкретной комбинации свидетельствует о наличии специфической комбинационной способности родительских форм. Лучшими по урожайности были варианты с участием линий СКЛ 4950 и СКЛ 5121 П96(99) и тестера СК 12173, а по сахаристости - линии СКЛ 10182 и тестеров СК 4935, СК 12171 и СК 12173. Полученные от скрещивания двенадцати линий и четырех тестеров данные позволили определить уровень их комбинационной способности. По мнению ряда исследователей Shull (1952), Неговский (1963), Балков (1966) и Lonqust (1970), гибриды от скрещивания линий с тестерами сравнимы, так как имеют 50% генов от тестера и различаются только по второй половине генотипа, полученной от линии. Метод достаточно экономичен и точен. Основные данные представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Показатели комбинационной способности некоторых линий-опылителей и МС-тестеров (2006 г.)

Урожайность стандарта Кубанский МС 74 40,9 т/га, сахаристость - 17,1%

Каталожный номер Урожайность Сахаристость

т/га % от St ОКС т/га % от St ОКС

Линии-опылители

СКЛ 4950 50,3 123 выс. 17,3 101 сред.

СКЛ 5121П96(99) 49,3 122 вью. 16,4 96 НИЗ.

СКЛ 8949П98 48,5 118 хор. 16,5 96 низ.

СКЛ 5063П96(61) 47,2 116 хор. 16,9 99 низ.

СКЛ 4995 46,5 114 хор. 16,9 99 низ.

СКЛ 10182 44,1 108 сред. 18,1 106 сред.

НСР 05 1,26 1,23

МС-тестеры

СК 4935 45,5 112 хор. 16,9 99 низ.

СК 12171 47,0 115 хор. 17,4 102 сред.

СК 12173 47,2 115 хор. 17,4 102 сред.

СК 4935x7994 44,9 110 сред. 16,8 99 низ.

НСР05 0,70 0,13

Они свидетельствуют о том, что ОКС у изучаемых линий, больше характеризуется как хорошая (по урожайности) и низкая (по сахаристости). Однако, есть линии (СКЛ 4950 и СКЛ 5121П96(99), которые характеризуются высокой ОКС по урожайности и средней - по сахаристости (СКЛ 4950 и СКЛ 10182).

Три тестера обладают хорошей ОКС по урожайности, но только два из них имеют среднее значение ОКС по сахаристости. Результаты оценки подтверждены дисперсионным анализом. Отмеченные нами линии-опылители и МС-тестеры представляют несомненную селекционную ценность.

3.3 Реакция гибридов и линий сахарной свеклы на фитотоксичность гербицидов в процессе проращивания семян

В опытах использовали два широко применяемых гербицида Дуал Голд и Бурефен ФД-11. В первом случае изучали гибриды Кубанский МС 74, Кубанский МС 81 и Кремона; во втором - Кубанский МС 74, Кубанский МС 81, Кубанский МС 82, Линейный МС 05 и Бьянка. Кремона и Бьянка - гибриды иностранной селекции. Данные по всхожести и длине проростков говорят о том, что Дуал Голд действует «мягче», чем Бурефен ФД-11. Средняя всхожесть на фоне Дуал Голд варьировала от 73 до 86%, а на фоне Бурефен ФД-11 от 57 до 70%. Было установлено, что дифференцирующим фоном для проращивания является концентрация 5 мл на 1 л воды Бурефена ФД-11. На этом фоне, в дальнейшем, проведена оценка родительских форм гибридов Кубанский МС 74, Кубанский МС 95 и Линейный МС 05 и продолжено изучение линий, прошедших однократный отбор в сравнении с непрошедшими отбор. Доказано, что после цикла отбора всхожесть была достоверно выше контроля. При НСРо5=7,13 прибавка к контролю варьировала от 11 до 41%. Особенно выделилась линия-опылитель 5063П96(61). Подтверждением сказанному являются результаты производственного испытания гибрида Линейный МС 05 (рис. 2), родительские формы которого прошли отбор на гербицидном фоне в процессе проращивания семян. Для сравнения представлены результаты по гибриду иностранной селекции Атаманша.

А Б

— - Линейный МС 05, без отбора; -- - Линейный МС 05, отбор по устойчивости к гербицидам; —Атаманша

Рисунок 2 - Урожайность (А) и сахаристость (Б) гибрида Линейный МС 05, родительские формы которого прошли отбор на фоне Бурефен ФД-11

С помощью отбора родительских форм на устойчивость к гербицидам удалось повысить урожайность и сахаристость самого гибрида. Отбор положительно сказался и на урожайности ботвы. На этом варианте снизился процент корневых гнилей и поражение листьев церкоспорозом.

3.4 Изменчивость признаков посевных качеств семян сахарной

свеклы при проращивании на фоне пониженных положительных температур

Нами были проведены опыты по определению лабораторной всхожести семян и длины ростка у коммерческих гибридов и их родительских форм путем проращивания при температуре 20 (контроль), 9 и 6°С. Выяснилось, что всхожесть во всех случаях на контрольном варианте была выше, а снижение температуры до 9 и 6 градусов существенно снизило этот показатель (таблица 6).

Средняя всхожесть на контроле составила 87,6, а при Х9 и 1б°С - 64,6 и 52,2% соответственно, а длина ростка снизилась с 78,4 (к) до 10,6 и 1,8 мм на опытных вариантах.

Таблица 6 - Динамика всхожести семян и длины ростка в зависимости от температуры проращивания у гибридов сахарной свеклы (2008-2009 гг.)

Г ибрид Всхожесть, % Длина ростка, мм

20°С (кон- троль) 9°С 6°С сред- нее 20°С (кон- троль) 9°С 6°С сред- нее

Кубанский МС 74 89 62 51 67,3 78 9,5 1,7 27,9

Линейный МС 05 90 58 41 63,0 65 12,0 2,3 26,4

Кубанский МС 81 90 73 59 74,0 80 11,5 2,0 31,1

Кубанский МС 82 81 51 36 56,0 83 7,7 1,0 30,5

Бьянка 88 79 74 80,3 86 12,3 2,0 33,4

Среднее 87,6 64,6 52,2 68,1 78,4 10,6 1,8 30,2

у,% 4,3 16,4 22,9 10,3 21,0 13,7

Снижение температуры проращивания до 6°С не только приводило к низкой всхожести и длине ростка, но и к большому разбросу этих значений, о чем свидетельствуют коэффициенты вариации. Среди изученных гибридов отечественной селекции положительно выделялся Кубанский МС 81. Что касается дифференцирующего фона проращивания, то предпочтение у варианта проращивания при 9°С, поэтому дальнейшее изучение селекционного материала и отбор устойчивых проростков проводили только на этом фоне. Из отобранных проростков, в условиях индивидуальной изоляции, выращивали кор-неплоды-штеюшнги, а затем получали семена для дальнейшего изучения. Установлено (таблица 7), что варьирование всхожести у линий, не прошедших отбор, находилось в пределах 54-86%, а у прошедших - в пределах 68-89%,

т. е. отбор не только повысил всхожесть, но и ограничил пределы ее варьирования.

Таблица 7 - Эффективность отбора у линии сахарной свеклы по всхожести семян и длине ростка (2009 г.)

Всхожесть, % Длина ростка мм

Линия без отбора, контроль с отбором отклонение от контроля без отбора, контроль с отбором отклонение от контроля

СК 4935, МС 59 72 +13 5,0 9,9 +4,9

СК 4935x7994, МС 71 85 + 14 7,6 12,0 +4,4

СК 12169, МС 54 76 +23 6,0 11,0 +5,0

СКЛ 5121, ОП 67 68 + 1 6,0 13,0 +7,0

СКЛ 10632, О П 68 89 +21 6,0 12,4 +6,4

СКЛ 5063, П96, ОП 86 86 ±0 14,0 16,0 +2,0

Среднее НСР05 67 79 9,0 7,4 12,4 5,2

Аналогичная закономерность отмечена и по росткам. Размах вариабельности длины ростка после отбора был уже, чем до отбора (6-14 и 9,9-16 мм соответственно). К сожалению, достоверно длина ростка повысилась лишь у двух линий-опылителей (СКЛ 5121, ОП и СКЛ 10632, ОП). При производственном испытании гибрида Кубанский МС 95, родительские формы которого проращивались при (9°С, обнаружена тенденция повышения урожайности, сахаристости, сбора сахара и снижения поражения корнеплодов гнилями и листьев церкоспорозом. Таким образом, применение этого метода будет способствовать созданию новых высокопродуктивных гибридов сахарной свеклы с более адаптивными свойствами к неблагоприятным условиям среды.

3.5 Оценка пластичности, стабильности и гомеостатичности изучаемых гибридов сахарной свеклы

Предъявляемые требования к сортам и гибридам возделываемых культур, кроме урожайности и качества продукции, в настоящее время включают в себя так же высокую адаптивность и экологическую стабильность, позволяющие использовать их при возделывании не только по интенсивным, но и экологически чистым технологиям.

Особую ценность представляют гибриды с большей устойчивостью к неблагоприятным факторам среды, которые способны обеспечить стабильность урожаев за счет лучшей защиты от лимитов экологического воздействия и стрессов.

Материал, представленный 6-ю гибридами на стерильной основе, изучали в течение 2007-2010 годов в производственном испытании (таблица 8). Из таблицы следует, что изучаемые гибриды по-разному реализовали свой гене-

тический потенциал продуктивности, т.к. по-разному реагировали на изменение экологических условий.

В среднем, по данному набору гибридов, самая высокая урожайность корнеплодов сформировалась в 2010 году (48,83 т/га), а самая низкая - в 2008 году (41,42 т/га). Различия эти математически достоверны. Во все годы исследований по данному признаку выделялся гибрид Вектор (48,38 т/га), второе место у гибрида Кубанский 95 (45,58 т/га), третье место поделили гибриды Успех и Кубанский МС 92.

Таблица 8 - Урожайность гибридов сахарной свеклы в зависимости от условий выращивания, т/га

Градация фактора Среднее по:

год (А) гибрид(В) вариантам фактору А фактору В

2007 Линейный МС 05 43,80 45,28

Кубанский МС 91 44,10

Кубанский МС 92 44,90

Кубанский МС 95 45,20

Вектор 48,30

Успех 45,40

2008 Линейный МС 05 39,70 41,42

Кубанский МС 91 38,20

Кубанский МС 92 41,80

Кубанский МС 95 43,80

Вектор 45,30

Успех 39,70

2009 Линейный МС 05 40,80 42,43

Кубанский МС 91 39,00

Кубанский МС 92 41,70

Кубанский МС 95 44,00

Вектор 47,50

Успех 41,60

2010 Линейный МС 05 46,20 48,83 42,63

Кубанский МС 91 47,80 42,28

Кубанский МС 92 48,00 44,10

Кубанский МС 95 49,30 45,58

Вектор 52,40 48,38

Успех 49,30 44,00

НСР05: частных средних 0,46 0,19 0,23

по фактору А

по фактору В

Лучшим вариантом оказался гибрид Вектор в 2010 году (52,4 т/га), второе место поделили Успех и Кубанский МС 95 (по 49,3 т/га) в этом же году, а третье - у гибрида Вектор в 2007 году (48,3 т/га).

Сахаристость корнеплодов также варьировала по годам в среднем по данной группе гибридов (таблица 9). Самые низкие ее значения отмечены в 2010 году, самые высокие - в 2009 и 2008 годах. В среднем за четыре года выделялся гибрид Успех (19,45%).

Таблица 9 - Сахаристость гибридов сахарной свеклы, %

Градация фактора Среднее по:

год (А) гибрид(В) вариантам фактору А фактору В

2007 Линейный МС 05 17,90 18,57

Кубанский МС 91 18,20

Кубанский МС 92 18,20

Кубанский МС 95 18,60

Вектор 18,90

Успех 19,60

2008 Линейный МС 05 19,20 19,50

Кубанский МС 91 19,20

Кубанский МС 92 18,80

Кубанский МС 95 19,90

Вектор 19,60

Успех 20,10

2009 Линейный МС 05 19,40 19,72

Кубанский МС 91 19,80

Кубанский МС 92 19,60

Кубанский МС 95 20,20

Вектор 19,60

Успех 19,70

2010 Линейный МС 05 18,70 18,22 18,80

Кубанский МС 91 18,20 18,90

Кубанский МС 92 17,80 18,60

Кубанский МС 95 18,10 19,20

Вектор 18,10 19,05

Успех 18,40 19,45

НСР05: частных средних 0,31 0,13 0,15

по фактору А

по фактору В

При НСР05=0,15 он достоверно превосходил все остальные гибриды, незначительно ему уступали Кубанский МС 92 и Вектор (19,20 и 19,05% соответственно). Лучшими вариантами по данному признаку оказались Кубанский МС 95 (2009 г.) и Успех (2008 г.), сахаристость у них составила 20,2 и 20,1% соответственно. Сбор сахара у гибридов Вектор, Успех и Кубанский МС 95, составивший 9,20; 8,55 и 8,52 т/га, достоверно превышал другие гибриды. С

помощью дисперсионного анализа выявлена доля влияния факторов на изучаемые признаки (таблица 10).

Из таблицы видно, что фактор А (год) характеризуется большей долей влияния на показатели продуктивности сахарной свеклы, чем генотип (гибрид). Доля влияния генотипа (в данном наборе) варьировала от 2,3 до 29,2%, а доля «генотип*среда» варьировала в более узких пределах (0,11-0,43%).

Таблица 10 - Результаты дисперсионного анализа (2007-2010 гг.)

Источник варьирования Урожайность Саха оистость Сбор сахара

дис- персия доля от общей дисперсии, % дис- персия доля от общей дисперсии, % дис- персия доля от общей дисперсии, %

Фактор А (год) 636,75 91,67 29,20 97,29 5,89 69,81

Фактор В (гибрид) 57,02 8,21 0,69 2,29 2,46 29,18

Взаимодействие 0,76 0,11 0,09 0,31 0,04 0,43

Остаточное 0,08 0,01 0,03 0,12 0,05 0,58

Адаптивность гибридов к условиям среды характеризует величина коэффициента регрессии (Ы), коэффициента стабильности (Б20 и гомеостатичности (Нот) урожайности, как важнейшего количественного признака, ради которого создаются, испытываются и внедряются в производство лучшие генотипы (таблица 11).

Таблица 11 - Урожайность, параметры экологической пластичности (Ы), стабильности (Б2!) и гомеостатичности (Нош) гибридов, (2007-2010 гг.)

Г ибрид Урожайность, т/га Коэффициент вариации (у), % ы Б2! Нош

тт шах

Линейный МС 05 39,7 46,2 7 1,10 0,06 608

Кубанский МС 91 38,2 47,8 10 1,11 0,76 423

Кубанский МС 92 41,7 48,0 7 0,82 0,19 630

Кубанский МС 95 43,8 49,3 5 0,69 0,59 912

Вектор 45,2 52,4 6 0,82 3,30 805

Успех 39,7 49,3 10 1,24 1,03 I 440

Из таблицы следует, что гибриды Кубанский МС 92, Кубанский МС 95 и Вектор лучше адаптированы к средним и худшим условиям среды (Ь<1), Линейный МС 05 и Кубанский МС 91 наиболее пластичны (Ь~1), Успех лучше отзывается на хорошие условия среды (Ь>1). Это хорошо согласуется с гомеостатичностью: наиболее адаптированные гибриды оказались самыми гомеостатич-ными. Устойчивая реализация генотипа характерна для Линейного 05, Кубанского МС 92 и Кубанского мс 95 (у них самые низкие значения 521). По сахаристости наиболее адаптированными были Линейный МС 05, пластичными -

Вектор, Успех и Кубанский МС 92. Хорошо отзывались на условия года Кубанский МС 95 (Ы=1,54) и Кубанский МС 91 (Ы=1,26). По сбору сахара гибриды характеризовались разным уровнем проявления признака и реакцией на условия года. Новый гибрид Вектор удерживает второе место по гомеостатичности урожайности и третье по гомеостатичности сахаристости. Смена рангов происходит потому, что с увеличением урожайности сахаристость снижается.

На основании коэффициентов регрессии нами были рассчитаны теоретические значения урожайности, сахаристости и сбора сахара, построены графики, на которых наглядно представлена связь между условиями выращивания (годы) и изучаемыми признаками. В автореферате представлен график только по урожайности (рис. 3). На основе полученных данных можно прогнозировать поведение гибридов при меняющихся условиях среды. Наиболее прогнозируемая урожайность в год с лучшим индексом условий у гибридов Успех и Вектор, за ними следует Кубанский МС 95. Меньше всего прогнозируемая урожайность, при худших условиях, снижается у гибрида Вектор и Кубанский МС 95 и резко падает у гибрида Успех. У остальных гибридов она также снижается, но меньше у Кубанского МС 92 и больше у Линейного МС 05 и Кубанского МС 91.

Рисунок 3 - Теоретические линии регрессии урожайности на изменения условий выращивания в 2007-2010 годах

Учитывая вышеизложенное можно заключить, что одновременное возделывание генетически разнообразных гибридов сахарной свеклы вполне оправдано.

4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЫРАЩИВАНИЯ ГИБРИДОВ

Расчет экономической эффективности позволяет выбрать не только технологию возделывания, но и гибрид, которые должны обеспечить получение высоких урожаев качественной продукции с минимальными затратами на ее производство (таблица 10).

Таблица 12 - Экономическая и биоэнергетическая эффективность

выращивания гибридов сахарной свеклы, 2007-2010 гг.

Показатель Г ибрид

Кубанский МС 74, Кубанский МС 91 Кубанский МС 92 Кубанский МС 95 Век- тор Ус- пех

Урожайность, т/га 41,2 42,3 44,1 45,6 48,3 44,0

Производственные затраты, тыс. руб./га 29,9 30,0 30,1 30,1 30,2 30,0

Себестоимость 1 т корнеплодов, руб. 725,7 709,2 682,5 660,1 625,3 681,8

Чистый доход, тыс. руб./га 36,0 37,7 40,5 45,5 49,8 42,9

Уровень рентабельности, % 120,4 125,7 134,6 151,2 164,9 143,0

Выход энергии с 1 га, ГДж 231,7 237,9 247,5 252,0 271,0 245,9

Затраты совокупной энер-| гии на 1 га, ГДж 47,0 48,2 50,3 52,0 55,0 50,2

Приращение энергии, ГДж 184,7 189,7 197,2 200,0 | 216,0 195,7

Наибольшая величина чистого дохода получена при выращивании Вектора - 49,8 тыс. руб./га и Кубанского МС 95 - 45,5 тыс. руб./га. Соответственно уровень рентабельности у этих гибридов выше стандарта на 44,5 и 30,8%. Наибольший выход, затраты и приращение энергии отмечены также на этих вариантах.

ВЫВОДЫ

1. На основе поляризационного анализа отобраны группы педигри (каталожные номера 4936-2 и 7994-3) с высокой корреляционной связью между массой корнеплода и сахаристостью. У корнеплодов группы 4936-2 связь отрицательная (г = -0,858), у 7994-3 - положительная (г =+0,800). Коэффициенты детерминации свидетельствуют о том, что у этих групп 73,6 и 64,0% изменчивости сахаристости вызывается колебаниями массы корнеплода. У других групп отбора это влияние было значительно ниже.

2. Отобраны линии-закрепители стерильности и их стерильные аналоги 4936 (16), 4936 (8), 7994 (76) и 7994 (53) с высокой долей (98%) полностью стерильных и раздельноплодных (97%) растений. Экспериментально доказано,

что экспрессию этих признаков можно усилить с помощью возвратных скрещиваний.

3. У гибридов, полученных от скрещивания четырех тестеров с двенадцатью линиями-опылителями, определено долевое влияние родителей на урожайность, сахаристость и сбор сахара с га. В формировании урожайности корнеплодов отмечен большой долевой вклад опылителя (64,32%), а в формировании сахаристости и сбора сахара - тестера (83,66 и 86,67% соответственно). Лучшими тестерами оказапись СК 12171 и СК 12173, а лучшими опылителями -СКЛ 4950,СКЛ 9855, СКЛ 5121, СКЛ 10182 и СКЛ 8949.

4. Доказано, что на степень выраженности конкурсного гетерозиса по урожайности и сахаристости корнеплодов оказывают влияние генотип МС-тестера и опылителя. На фоне лучших тестеров СК 12171 и СК 12173 наивысшее значение гетерозиса по урожайности получено от опыления линиями СКЛ 4950 и СКЛ 5121 П96(99): 25,4; 30,3; 23,5 и 26,6% соответственно, а по сахаристости-6,43; 7,02; 5,84; и 7,6% с участием линий 19965, 10182 и 9855.

5. На основании полученных данных и их анализа определена общая комбинационная способность изучаемых МС-тестеров и линий опылителей. Из четырех тестеров три имеют хорошую ОКС (кроме СК 4935^7994) по урожайности, а из двенадцати линий-опылителей высокая ОКС оказалась у СКЛ 5121 П96(99) и СКЛ 4950, шесть линий имеют хорошую, три - среднюю и одна

- низкую ОКС. При формировании сахаристости значения ОКС этих же МС-тестеров и опылителей значительно ниже.

6. Для создания нового исходного селекционного материала, устойчивого к гербицидам бетональной группы, предложен способ проращивания семян в водном растворе гербицида Бурефен ФД-11 с концентрацией 5 мл/л. После цикла отбора у всех изучаемых линий достоверно повышалась всхожесть семян (на 11-41% при НСРо5=7,13). В результате цикла отбора родительских форм у гибрида Линейный МС 05 удалось повысить урожайность, сахаристость корнеплодов, и сбор сахара с га. По материалам исследований изданы методические рекомендации.

7. Изучена эффективность отбора по всхожести семян и длине ростка при пониженных (9 и 6°С) положительных температурах. Установлено, что температурный фон проращивания +9°С является дифференцирующим. Отбор линий на таком холодовом фоне не только повышает всхожесть, но и ограничивает пределы ее варьирования (54-86% без отбора и 68-89% с отбором). Аналогичная закономерность отмечена и по длине ростков. Эффективность отбора подтверждена производственным испытанием гибрида Кубанский МС 95, родительские формы которого прошли цикл отбора.

8. На основе четырехлетнего испытания шести гибридов установлено долевое участие изучаемых факторов в формировании их продуктивности. Доля влияния фактора «год» была наибольшей и варьировала от 69,8 до 97,3% в зависимости от признака. Влияние генотипа (в данном наборе) колебалось в пределах от 2,3 до 29,2%.

9. Установлено, что гибриды Кубанский МС 92, Кубанский МС 95 и Вектор лучше адаптированы к средним и худшим условиям среды (Ы=0,82-0,69); Линейный МС 05 и Кубанский МС 91 - наиболее пластичны (Ы=1,1); Успех лучше других отзывается на хорошие условия среды (Ы=1,26). Наиболее адаптированные гибриды по урожайности оказались и самыми гомеостатичными. По сахаристости и сбору сахара у гибридов иные ранги, так как с увеличением урожайности сахаристость снижается.

10. Экономически наиболее выгодно и энергетически целесообразно выращивание гибридов Вектор и Кубанский МС 95. Это позволит получить приращение энергии 216 и 200 ГДж, чистого дохода - 49,8 и 45,5 тыс. руб./га при норме рентабельности 164,9 и 151,2% (соответственно).

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ СЕЛЕКЦИИ И ПРОИЗВОДСТВА

1. Использовать в качестве источников ценных признаков раздельноплодные линейные закрепители стерильности СКЛ 4936(16), СКЛ 4936(8), СКЛ 7994 и их МС аналоги, а также сростноплодные линии-опылители с каталожными номерами СКЛ 5121П96, СКЛ 8949П98, СКЛ 9855 и СКЛ 10182.

2. Внедрить в селекционную практику разработанный способ эффективного отбора устойчивых форм сахарной свёклы к гербицидам и низким положительным температурам в процессе проращивания семян.

3. В свеклосеющих хозяйствах Северо-Кавказского региона использовать высокопродуктивные гибриды сахарной свёклы: Кубанский МС 92, Кубанский МС 95, Вектор, устойчивые к церкоспорозу и низким температурам почвы и воздуха в весенний период.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

I. Публикации в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендуемых ВАК:

1. Шевченко А.Г. Производственное испытание гибридов / А. Г. Шевченко, А. М. Селезнев, В. А. Логвинов, В. Н. Мищенко, А. В. Логвинов // Сахарная свёкла. - 2004. - № 4. - С. 26-28.

2. Логвинов В.А. Перспективы внедрения отечественных гибридов сахарной свёклы /В. А. Логвинов, В. А. Дерюгин, В. Н. Мищенко, Н. В. Кудрявцева, Н. В. Саквин, А. В. Логвинов, Т. А Астахова // Сахарная свёкла. - 2005.

- № 5. - С. 24-26.

3. Волгин В.В. Характеристика гибридов сахарной свёклы по параметрам экологической пластичности и стабильности / В. В. Волгин, В. Н. Мищенко, Н. В. Кудрявцева, А. В. Логвинов, Н. В. Саквин // Сахарная свёкла. - 2007. -№3.-С. 2-4.

4. Суслов В.И. Реакция гибридов на способы основной обработки почвы / В. И. Суслов, В. Н. Мищенко, А. П. Логвинова, Н. В. Саквин, А. В. Стрель-

никова, А. В. Логвинов, Н. В. Карева // Сахарная свёкла. - 2008. - № 4. - С. 12-18.

5. Суслов В.И. Производственное испытание гибридов сахарной свёклы / В. И. Суслов, В. А. Логвинов, В. Н. Мищенко, А. В. Стрельникова, А. В. Логвинов, А. В. Суслов, Н. Л. Филимонов // Сахарная свёкла. - 2010. - № 7. - С. 14-18.

6. Шевченко А.Г. Реакция различных форм сахарной свёклы на Холодовой стресс /А. Г. Шевченко, В. И. Суслов, В. А. Логвинов, В. Н. Мищенко, А. В. Стрельникова, А. В. Логвинов // Сахарная свёкла. - 2010. - № 4. - С. 6-9.

7. Суслов В.И. Теоретические и практические аспекты свекловодства в Краснодарском крае / В. И. Суслов, В. А. Логвинов, В. Н. Мищенко, А. В. Суслов, А. В. Логвинов // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2010. - № 5 (26). - С. 62-67.

II. Статьи в других изданиях:

8. Логвинов В.А. Селекция сахарной свёклы: теория и практические аспекты проблемы / В. А. Логвинов, В. И. Суслов, Н. В. Карева, В. Н. Мищенко,

A. В. Логвинов, А. В. Стрельникова, Н. В. Саквин, В. А. Дерюгин//Особенности возделывания и переработки сахарной свеклы на Северном Кавказе. -2007.-Часть 1.-С. 66-81.

9. Полякова Н.М. Кризис семеноводства сахарной свёклы и пути его реструктуризации / Н. М. Полякова, А. В. Логвинов // Инновационное развитие аграрного производства на аридных территориях. - 2010. - С. 211-215.

10. Шевченко А.Г. Особенности орошения семенников сахарной свёклы в условиях изменяющегося климата Краснодарского края / А. Г.Шевченко,

B. И. Суслов, А. В. Логвинов, С. С. Перетятько // Инновационное развитие аграрного производства на аридных территориях. - 2010. - С. 329-337.

11. Титаренко А.И. Реакция различных форм сахарной свёклы на Холодовой стресс // А. И. Титаренко, А. В. Суслов, А. В. Логвинов // Научное обеспечение агропромышленного комплекса. Материалы IV Всесоюзной научнопрактической конференции молодых ученых. Краснодар. - 2010. - С. 96-98.

12. Перетятько С.С. Особенности орошения семенников сахарной свёклы в условиях изменяющегося климата Краснодарского края / С. С. Перетятько, А. В. Логвинов // Научное обеспечение агропромышленного комплекса. Материалы IV Всесоюзной научно-практической конференции молодых ученых. Краснодар. - 2010. - С. 79-81.

13. Суслов В.И. Повышение эффективности отбора устойчивых хозяйственно-ценных форм сахарной свеклы в процессе проращивания семян / В. И. Суслов, В. А. Логвинов, А. Г. Шевченко, А. В. Стрельникова, В. Н. Мищенко, А. В. Логвинов, А. И. Титаренко, А. В. Суслов // Методические рекомендации.

- Краснодар, 2001. - 11 с.

III. Авторские свидетельства и патенты:

14. Дерюгин В.А. Гибрид сахарной свеклы Кубанский МС 90 / В. А. Дерюгин, Н. В. Кудрявцева, А. В. Логвинов, В. А. Логвинов, А. П. Логвинова, В. Н. Мищенко, А. Г. Шевченко, Т. А. Якимова // Авторское свидетельство №40944 РФ, 29.01.2007 (соавторство 10%).

15. Астахова Т.А. Гибрид сахарной свеклы Кубанский МС 91 / Т. А. Астахова, В. А. Дерюгин, А. В. Логвинов, В. А. Логвинов, А. П. Логвинова, В. Н. Мищенко, Н. В. Саквин, А. Г. Шевченко // Авторское свидетельство №45370 РФ, 11.05.2007 (соавторство 10%).

16. Дерюгин В.А. Гибрид сахарной свеклы Кубанский МС 92 / В. А. Дерюгин, Н. В. Кудрявцева, А. В. Логвинов, В. А. Логвинов, А. П. Логвинова, В. Н. Мищенко, А. И. Ткаченко, А. Г. Шевченко // Авторское свидетельство №45371 РФ, 11.05.2007 (соавторство 10%).

17. Дерюгин В.А. Гибрид сахарной св-еклы Кубанский МС 95 / В. А. Дерюгин, Н. В. Кудрявцева, А. В. Логвинов, В. А. Логвинов, А. П. Логвинова, В. Н. Мищенко, А. И. Ткаченко, А. Г. Шевченко // Авторское свидетельство №47869 РФ, 25.01.2008 (соавторство 10%).

18. Астахова Т.А. Гибрид сахарной свеклы Кубанский МС 91 / Т. А. Астахова, В. А. Дерюгин, А. В. Логвинов, В. А. Логвинов, А. П. Логвинова, В. Н. Мищенко, Н. В. Саквин, А. Г. Шевченко // Патент на селекционное достижение №3643, 11.05.2007 г.

19. Дерюгин В.А. Гибрид сахарной свеклы Кубанский МС 92 / В. А. Дерюгин, Н. В. Кудрявцева, А. В. Логвинов, В. А. Логвинов, А. П. Логвинова, В. Н. Мищенко, А. И. Ткаченко, А. Г. Шевченко // Патент на селекционное достижение №3644, 11.05.2007 г.

Подписано в печать 19.01.2012 г. Формат 60x84 1/16

Бумага офсетная Офсетная печать

Печ. л. 1 Заказ № .30

Тираж120экз.

Отпечатано в типографии Куб ГАУ. 350044,г. Краснодар, ул. Калинина, 13

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Логвинов, Алексей Викторович, Краснодар

61 12-6/229

ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ КУБАНСКАЯ СЕЛЕКЦИОННО-СЕМЕНОВОДЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

На прашх-щкописи

ЛОГВИНОВ АЛЕКСЕИ ВИКТОРОВИЧ

Специальность: 06.01.05. - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель -доктор сельскохозяйственных наук А. Г. ШЕВЧЕНКО

Краснодар, 2012

СОДЕРЖАНИЕ

С.

ВВЕДЕНИЕ..........4

1 СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА

(ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)........9

1.1 Ботаническая характеристика и биологические особенности

сахарной свеклы как объекта селекции ..... 9

1.2 Основные направления и методы селекции сахарной свеклы . 14

1.3 Гетерозис и задачи его практического использования в селекции сахарной свеклы .... ... 18

1.4 Оценка комбинационной способности линий .... 24

1.5 Экологическая адаптивность в селекции растений ... 29

2 УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ...............36

2.1 Почвенно-климатические и погодные условия . . . 36

2.2 Материал, методика и агротехника в опыте .... 40

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ......46

3.1 Селекционно-генетическое изучение раздельноплодных линий-закрепителей стерильности и их МС аналогов . . 46

3.2 Характеристика сростноплодных линий - опылителей

сахарной свеклы по селекционно-ценным признакам . . 53

3.3 Реакция гибридов и линий сахарной свеклы на фитотоксичность гербицидов в процессе проращивания семян . . . . 75

3.4 Изменчивость признаков посевных качеств семян сахарной свеклы при проращивании на фоне пониженных положительных температур ......... 83

3.5 Оценка пластичности, стабильности и гомеостатичности

изучаемых гибридов сахарной свеклы . . . . . 91

4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЫРАЩИВАНИЯ ГИБРИДОВ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ . . . 110

ВЫВОДЫ...........114

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ И СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКЕ 117

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.....118

ПРИЛОЖЕНИЯ..........135

Приложение 1 ........ 136

Приложение 2 . . . . . . . . . 136

Приложение 3 .......... 137

Приложение 4 .......... 138

Приложение 5 .......... 138

Приложение 6 .......... 139

Приложение 7 ......... 140

Приложение 8 .......... 141

Приложение 9 . . . . . . . . . .141

Приложение 10 . . . . . . . . . . 142

Приложение 11 .......... 142

Приложение 12 ......... 143

Приложение 13 . . . . . . . . . . 143

Актуальность темы. В Краснодаром крае, ведущем регионе РФ по производству сахарной свеклы, ежегодно производится около 25% общего объема производства корнеплодов в стране [106].

Анализ состояния свекловодства в крае за последние годы показывает, что одна из важнейших отраслей сельского хозяйства развивается слабо. С повышением роста мировых цен на сахар-сырец рентабельность производства свекловичного сырья возросла. Это способствовало увеличению площади посева в крае со 140 тыс. га в 1995 г. до 195 тыс. га в 2010 году. Однако средняя урожайность ее не только не повысилась, но даже снизилась.

Отечественными селекционерами (А. JI. Мазлумов, Н. А. Савченко, Н. Я. Артюшенко и др.) были созданы выдающиеся, для своего времени, сорта-популяции многоростковой сахарной свеклы. Особое место среди сортов, созданных методом индивидуального отбора, занимает Рамонская 06. Этот сорт был всесоюзным стандартом и занимал большие площади. Но созданные методом индивидуального отбора сорта не позволяли, при длительном размножении, сохранять свои продуктивные свойства [10].

Поскольку механическая кастрация растений сахарной свеклы невозможна, то важным этапом в селекционных программах является создание инбредных линий с признаками ЦМС: F. V. Owen [154], И. Я. Балков [10].

Изучение селекционного материала в этом отношении - важный и необходимый этап селекционного процесса (И. В. Буренин [20]).

Приведенные положения раскрывают актуальность данной работы, которая посвящена исследованиям селекционно-генетических особенностей раз-дельноплодных линий-закрепителей стерильности, их МС-аналогов и сростно-плодных линий-опылителей, реакции линий и гибридов, в процессе проращивания семян, на фитотоксичность гербицидов и холодовой стресс, оценке экологической пластичности и стабильности гибридов сахарной свеклы.

В связи с вышеизложенным, актуальной была необходимость проведения комплексной оценки разнообразного селекционного материала сахарной свеклы.

Цель и задачи исследований. Цель работы - комплексная оценка исходного материала по селекционно-ценным признакам с учетом его использования в гетерозисной селекции.

В задачу исследований входило:

- выявить показатели комбинационной способности МС-тестеров и линий-опылителей;

- охарактеризовать изучаемые гибриды сахарной свеклы по параметрам экологической пластичности и стабильности, экономической и биоэнергетической эффективности их выращивания.

Научная новизна. Проведено селекционно-генетическое изучение исходного материала раздельноплодных линий-закрепителей стерильности и МС-аналогов, а также сростноплодных линий-опылителей с целью дальнейшего использования в селекции. Определена доля влияния генотип-средовых взаимодействий на урожайность, сахаристость и сбор сахара у экспериментальных гибридов, а также величина конкурсного гетерозиса. Экспериментально подтверждена эффективность отбора родительских форм гибридов путем проращивания семян на гербицидном фоне и при пониженных положительных температурах. Дана характеристика пластичности и стабильности гибридов, созданных в разное время, по показателям продуктивности. Исследования в таком аспекте на изучаемом наборе линий и гибридов для условий Краснодарского края проводятся впервые.

Практическая значимость работы. Проведенные исследования позволяют выделить новый исходный материал для селекции с высоким уровнем раздельноплодности и стерильности по пыльце, хорошей ОКС и СКС, устойчивый к гербицидам бетональной группы и холодовому стрессу, обладающий ценными хозяйственными признаками, который используется в селекции на гетерозис.

В государственный реестр селекционных достижений РФ включены следующие гибриды сахарной свеклы: Кубанский МС 90 (авторское свидетельство №40944 от 29.01.2007 г.); Кубанский МС 91 (авторское свидетельство №45370 от 11.05.2007 г.) и Патент на селекционное достижение №3643 по заявке №961057, с датой приоритета 25.12.2003 г., зарегистрировано в Госреестре охраняемых селекционных достижений 11.05.2007 г.; Кубанский МС 92 (авторское свидетельство №45371 от 11.05.2007 г.) и Патент на селекционное достижение №3644 по заявке №9610577, зарегистрировано в Госреестре охраняемых селекционных достижений 11.05. 2007 г.; Кубанский МС 95 (авторское свидетельство №44869 от 25.01.2008 г.) по заявке №9358647 с датой регистрации 16.01.2006 г.; Успех (Per. №9252285); Вектор (Per. №9153641) и Кулон (Per. №9153642).

Апробация результатов исследований. Материалы диссертации докладывались ежегодно на заседании ученого совета ГНУ СКНИИССиС и Кубанской селекционно-семеноводческой станции сахарной свеклы Россельхозака-демии (2006-2010 гг.), на конференциях сотрудников агрофака Кубанского государственного аграрного университета в 2009-2010 гг., на всероссийских научно-практических конференциях молодых ученых в КубГАУ в 2009 и 2010 гг.

По материалам диссертации опубликовано 16 работ, в том числе 7 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- селекционно-генетическая характеристика раздельноплодных линий-закрепителей стерильности и их МС-аналогов, а также сростноплодных линий-опылителей;

- влияние генотипа МС-тестеров и линий-опылителей на урожайность корнеплодов экспериментальных гибридов и их качество, доля влияния гено-тип-средовых взаимодействий;

- характеристика МС-тестеров и линий-опылителей по признакам комбинационной способности;

- эффективность отбора родительских форм гибридов путем проращивания семян на гербицидном фоне и пониженных положительных температурах с целью повышения устойчивости к этим факторам;

- характеристика гибридов сахарной свеклы, созданных в разное время, по параметрам экологической пластичности и стабильности;

- экономическая оценка эффективности выращивания новых гибридов сахарной свеклы.

1 СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА (Обзор литературы)

1.1 Ботаническая характеристика и биологические особенности сахарной свеклы как объекта селекции

Сахарная свекла имеет большое народно-хозяйственное значение в нашей стране, так как является основным источником сахара, который играет важную роль в питании человека.

Несмотря на большое значение этой культуры систематика ее нуждается в уточнении. А ведь знакомство с исходным материалом для селекции значительно облегчает знание ботанической классификации любой культуры. Селекционеру очень важно знать соподчинение систематических единиц. Для практической селекции важно знать не только виды и разновидности данной культуры, но и их биологические особенности, с которыми связано приспособление растений к различным условиям произрастания.

Сахарная свекла относится к семейству Маревых (Chenopodiaceae Less.). Род Beta L. представлен растениями одно-, дву- и многолетнего образа жизни, диплоидными (2п=18), тетраплоидными (2п=36) и гексаплоидными (2п=54). Пока нет единого мнения относительно числа выделенных видов этого рода. Одни систематики насчитывают 12, другие 15 видов [19,21].

В данном случае рассматривается пятнадцать видов, объединенных в три секции:

1. Corollinae Transch.; 2. Beta Transch.; 3. PatellaresTransch.

Первая секция включает 6 видов: В. macrorrhiza Stev. - свекла крупнокорневая (2п=18); В. lomatogona F. et М. - свекла каемчатоплодная (2п=18, 36); В. nana Boiss et Heldr. - свекла карликовая (2п=18); В. corolliflora Zoss. - свекла венчикоцветная (2п=36); В. intermedia Bunge. - свекла промежуточная (2п=36); В. trigyna W. et К. - свекла трехстолбиковая (2п=54).

Вторая секция объединяет также 6 видов: В. perennis (L) Freyn. - свекла многолетняя (2п=18); В. patula Ait - свекла раскидистая (2п=18); В. macrocarpa Guss. - свекла крупноплодная (2п=18, 36); В. maritima L. - свекла приморская (2п=18); В. cicla L. - свекла листовая (2п=18, 36); В. vulgaris L. - свекла корнеплодная (2п=18, 36). Третья секция включает 3 вида: В. webbiana Moq. - свекла Баркер Вебба (2п=18); В. procumbens Chr. Smith. - свекла стелющаяся (2гг=18); В. patellaris Moq. - свекла чашковидная (2п=18, 36). Из 15 представленных видов 14 дикорастущие, один культурный - В. vulgaris L.. В свою очередь он подразделяется на 2 подвида: европейский (с тремя группами разновидностей) и азиатский (с двумя группами разновидностей) [120].

Все виды секции Patellares Transhc. полукустарниковые, многолетние и однолетние травянистые с очень мелкими цветками, предгорной и береговой флоры. Секция Beta представлена многолетними, двулетними и однолетними травянистыми видами предгорной и прибрежной флоры Евразии.

Сахарная свекла относится к европейскому подвиду (sp. В. vulgaris L., subsp. vulgaris), группе разновидностей convar. saccharifera Alef. и разновидности var. saccharifera; var. grísea Buren. Виды секции Corollinae Transch. дикорастущие, многолетние и холодостойкие растения, иногда с очень мощным утолщением главного корня, содержание сахара среднее. Найдены также пентапло-идные формы, но происхождение их пока не известно.

В обычных условиях свекла характеризуется двулетним циклом развития. В первый год жизни развивается корнеплод и розетка листьев. Корнеплоды сахарной свеклы конической или удлиненно-конической формы, часто разветвленные. Им свойственно высокое содержание сухого вещества (24-26%) и сахара (17-19%). По форме корнеплода сорта мало отличаются [114].

Сахарная свекла, из всех корнеплодных форм свеклы - самая позднеспелая. Она отличается от многих полевых культур особенностями роста и развития. В первый год жизни у неё идет только вегетативный рост, но не качественные изменения в развитии. С ранних фаз роста растения сахарной свеклы

начинают создавать единственный запасающий орган, где в течение вегетации

откладываются продукты фотосинтеза. С типом корня, как запасающего органа и вегетативным ростом в течение первого года жизни, связано отсутствие ав-торегуляторной способности (которая имеется, например, у зерновых) и наличие определенной способности к компенсации. Между содержанием сухого вещества или сахара и урожаем корнеплодов существует отрицательная зависимость.

Основной составной частью сухого вещества является сахар, но его закрепление в запасающем органе не так постоянно, как содержание крахмала в клубне картофеля или жира в семенах масличных культур. Растения свеклы используют сахар при необходимости для регенерации фотосинтетического аппарата. У остальных полевых культур этот процесс ограничен, как во времени, так и по объему. Корнеплоды в первый год вегетации не достигают физиологической зрелости, иногда их убирают еще в период относительно интенсивного продуктивного процесса.

Эти особенности растений необходимо учитывать как при селекции, так и при возделывании сахарной свеклы. В пертый год жизни у свеклы могут образовываться цветоносные побеги (одно- или многостебельные). Явление это нежелательное.

Основные компоненты, определяющие продуктивность сахарной свеклы, - это число растений на единице площади и среднее содержание сахара в корнеплоде. На уровень продуктивности влияют число листьев и их средняя площадь, чистая продуктивность фотосинтеза, сроки фотосинтетической деятельности и способность откладывать ассимиляты в корнеплоды.

По данным Л. Минск и Н.И. Орловского [80, 89] рост листьев у сахарной свеклы занимает 30-40% их жизни. Меньше всех живут листья, которые образовались в начале или в конце вегетации (у поздних это связано с уборкой). Дольше всего живут листья второго десятка (20-25-й). По данным этих же авторов у высокопродуктивных сортов листья отмирают быстрее, чем у высокосахаристых.

Кроме сортовых различий, число листьев на растении зависит от осадков, условий питания и особенно от густоты стояния растений. При снижении густоты стояния число и их площадь на растение возрастает. Число листьев на единице поверхности почвы и ИЛП возрастают при увеличении густоты стояния растений.

Сахарная свекла имеет длинный вегетационный период, поэтому её рост и развитие протекают при различных условиях. Динамические изменения температуры, освещенности и режима влажности оказывают существенное влияние на процессы продуктивности растений и посевов. В каждый вегетационный период создается своя модель роста и процесса создания урожая [28,51].

Следует отметить, что в посевах сахарной свеклы существует конкуренция. Обусловлена она в значительной мере различной всхожестью семян, а как результат этого - разное начало периода быстрого роста. Более взрослые растения развивают листовую п�

Информация о работе

Логвинов, Алексей Викторович
кандидата сельскохозяйственных наук
Краснодар, 2012
ВАК 06.01.05

Диссертация

Биологические основы и научно-методические принципы комплексной оценки селекционного материала сахарной свеклы - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы