Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Генетика семенной продуктивности и хозяйственных особенностей лядвенца рогатого (Lotus corniculatus L.) в условиях Закарпатья

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Генетика семенной продуктивности и хозяйственных особенностей лядвенца рогатого (Lotus corniculatus L.) в условиях Закарпатья"

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ІНСТИТУТ ФІЗІОЛОГІЇ РОСЛИН І ГЕНЕТИКИ

- „НІКОЛЛЙЧУК ВІТАЛІЙ ІВАНОВИЧ

1 є 0.’

22

Н

іЛІ

Ьо (УДК 633:575

582.736 : 546.267)

Генетика насіннєвої продуктивності та господарські особливості лядвенця рогатого ( Ьоігиз согтси^иэ Ь.) в умовах Закарпаття

03.00.15 - генетика

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на їдобуття наукового ступеня доктора біологічних наук

Київ-1998

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Ужгородському державному університеті.

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор Шахбазов Валерій Гайович Харківський держуніверситет Зав. кафедрою

доктор біологічних наук, старший науковий співробітник Ларченко Катерина Андріївна Інститут фізіології рослин і генетики НАН України

провідний науковий співробітник

доктор біологічній наук, професор, Горбатенко Ігор Юрійович Херсонського відділення Інституту сільськогосподарської біотехнології РААН директор -

Провідна установа: Чернівецьким державний університет ім. М. Федьковича

Захист відбудеться “ -/У ” 7,£Юи*С<$ 1998 р. о 10-й годині на

засіданні спеціалізованої вченої рбди Д 26.212.01 по захисту дисертацій на здобуття наукового ступеня доктора наук при Інституті фізіологи рослин і генетики НАН України за адресою:

252022, м. Київ-22, вул. Васильківська, 31/17.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту фізіології рослин і генетики НАН України / вул. Васильківська, 31/17/

Автореферат розіслано “ 6 ” 1998 року

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

Труханов В.А.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Підвищення ефективності кормовиробництва на основі створення нових іисокопродуктивних форм і сортів кормових трав та збільшення врожайності іже існуючих угідь - одне із важливих завдань сільськогосподарської галузі Іакарпатського регіону України. В цьому зв”язку особливу увагу слід вернути на таку цінну багаторічну високобілкову культуру як лядвенець югатий.

В гірській зоні Карпат лядвенець рогатий • одна з найбільш цінних іисокобілхових культур і може служити важливим джерелом кормового білка і сільському виробництві. Такі господарсько цінні ознаки рослини як висока юрозостійкість, посухостійкість, солевитривалість, довговічність, стійкість ю випасання, здатність витримувати затоплення талими водами, іакопичення сполук азоту в грунті, невимогливість до підвищеної реакції pH рунтів, резистентність до багатьох шкідників і хвороб, свідчать про іерспективність її як кормової культури. В цілому лядвенець рогатий за * імістом поживних речовин не поступається конюшині та люцерні, в деяких іипадках перевищує ці культури за кількістю білка, вуглеводів, вітамінів та іінеральних речовин. •

За сучасними даними вид можна охарактеризувати як найкращий :омпонент травостою кормових сівооборотів.

В Україні культура лядвенця ще не одержала широкого розповсюдження.

З тойже час вона висівається на постійних пасовищах в США, Канаді, :ультивується в Італії, Франції, Англії та інших країнах Західної Європи. В ШД найбільш широкі виробничі посіви відомі в Краснодарському краї, (ентральних областях Росії та Білорусії а також в передгірських районах Іахідної Грузії та в країнах Прибалтики.

Розпочаті на Закарпатті роботи по інтенсифікації кормовиробництва для •варинницької галузі потребують подальшого широкого впровадження учасних наукових розробок. Комплексний підхід до проблеми створення іихідного селекційного матеріалу, що пов”язаний з вирішенням цілого ряду вітань генетики, селекції, цитогенетики, фізіології та біохімії лядвенця гагатого буде сприяти не тільки підвищенню ефективності використання цієї :ультури в кормовйробшщтаі, а й дозволить одержати нові фундаментальні іідомості та знання про цей вид рослин. Сучасність розробок у цій галузі гідкреслюеться, широким інтересом світової науки і сільськогосподарського іиробництва до цього виду.

Актуальність теми. На теперішній час у Закарпатті відсутні місцеві герспективні сорти лядвенця рогатого. Для сівби використовують сорти і зорми іноземної селекції..Тому актуальним завданням виробництва кормів іа основі культури лядвенця є аналіз світового генофонда, а також пошук їисокопродуктивних місцевих популяцій і форм, комплексне вивчення, відбір :ращих зразків за господарсько цінними ознаками та використання їх у

селекційно-генетичних програмах для створення сортів, пристосованих дш конкретних умов Закарпаття. •

Слід зазначити, що дослідження лядвенця рогатого в своїй більшост стосуються біологічних та господарських ознак. Разом з тим, як витікає і: аналізу небагаточисл енних досліджень, присвячених генетико-селекційнії роботі з лядвенцем рогатим, фундаментом створення нових перспективню форм цієї культури € детальне генетичне вивчення батьківських форм гібридизація і відбір кращих зразків, схрещування різних форм виду онтогенетичні дослідження, генетичний аналіз одержаних матеріалів.

Стосовно досліджень лядвенця рогатого в Україні, і, зокрема, і Карпатському регіоні, то практично не вивчені біологічні та господарські ознаки місцевих форм та дикоростучих популяцій цієї культури, особливості відтворення на протязі ряду років. Дуже мало відомостей щодо фенологіі рослин лядвенця, які зростають в різних місцевостях Закарпаття, недостатньо даних щодо зимостійкості окремих форм і районованих сортів.

' При вивченні комплексу морфобіопогічних та господарських ознак лядвенця основну увагу приділяють таким ознакам рослин, які мають суттєвий вплив на урожай та якість зеленої маси. В нашій роботі кормову цінність зеленої маси вивчали на різних етапах вегетації. Такий підхід дозволяє виявити найкращі періоди для скошування трави, коли досягається ' оптимальна рівновага .між урожаєм зеленої маси, кількістю білка і біологічне цінних речовин. '

Лядвенець рогатий - одна із сільськогосподарських культур, спеціальна генетика якої розроблена. зовсім недостатньо. Мало вивчений характер мінливості і спадковості важливих господарських ознак, не розроблена генна класифікація і генетичні карти, не виявлені групи зчеплення генів. Цей важливий науковий пласт потребує широких фундаментальних досліджень, багатопланових генетичних експериментів. В той же час слід зазначити, що знання генетичних властивостей вихідного селекційного матеріалу, батьківських форм гібридів є основою розробки ефективних селекційних програм та вибору методів селекції, які з найменшими затратами часу сприяють створенню цінного селекційного матеріалу, а в подальшому - сортів та гібридів. Тому наша робота була спрямована на проведення генетичного аналізу цілого ряду ознак лядвенця рогатого, шо дало змогу прогнозувати результати їх спадковості у нащадків при схрещуванні відібраних вихідних форм. ' ■ •

Насіннєва продуктивність є одним із головних показників господарської цінності лядвенця. Генетичні фактори, що обумовлюють цей показник, в значній мірі пов”язані з багатьма спадково обумовленими характеристиками рослин. Аналіз літератури засвідчує, що ці питання майже не висвітлені в дослідженнях вітчизняних і зарубіжних вчених. Особливо це стосується проблеми гаметофітної і спорофітної несумісності генотипів схрещуваних рослин. Зустрічаються дуже обмежені, іноді протилежні, відомості про генетичну природу деяких важливих ознак та властивостей, насамперед ознак

з

іагіннєвої продуктивності. Найбільша увага в дослідженнях генетиків і ;елехціонерів приділялась вивченню мінливості і спадковості ваги насіння, з соб лив о в зв"язку з силою росту проростків.

Одним із актуальних завдань в селекції лядвенця рогатого залишається идвшцення схожості насіння, якості і сили проростків. Для його вирішення тами проаналізовані і енбтичні кореляції між масою- насіння і силою троростків, вивчено вплив хімічних речовин, зохрема похідних 1,3,4-гіадіазолу на схожість насіння та на його подальші ростові процеси.

Пошук і апробація різних підходів до вирішення питання підвищення гхожості насіння висвітлили нові шляхи розв”язання проблем, пов”язаних з зикорисганням біотехнології. Сучасність методів, використаних в нашій роботі, дозволяє прискорено й ефективно отримувати повноцінні рослини тядвенця із насіння, яке характеризується низькою схожістю і слабким ростом проростків, одержаних із цього насіння.

Головні задачі при створенні нових сортів лядвенця рогатого пов”язані з вдержанням рослин з високою насіннєвою продуктивністю, потужними пружними сходами, добрим врожаєм зеленої маси і високим вмістом поживних речовин. Необхідність ефективного вирішення цих завдань, лов"язаних з виробництвом кормів для тваринницької галузі Закарпаття, збумовило актуальність і доцільність проведених нами досліджень, позначилось на виборі шляхів генетико-селекційного поліпшення лядвенця. Слід зазначити, що генетичні основи селекції цієї культури розроблені недостатньо. В селекції лядвенця, в основному, використовувались масовий та родинно-груповий відбори. Нами створені полікросні популяції місцевих форм на основі вільного схрещування відібраних рослин напівсибсів. Після проведення рекурентного відбору серед сімей вдалось утворити популяцію іядвенця рогатого, що перевищувала районовані сорти по врожаю насіння та зеленої маси. Найбільш перспективний селекційний матеріал проходять перевірку для використання в господарствах Закарпаття.

Зв”язок роботи з науковими програмами, темами. Науково-дослідна робота за темою дисертації проводилась у відповідності. з планами Міністерства освіти України в Ужгородському державному університеті на: 1991-1993 рр. ДБ-60 "Вивчення наукових основ збереження генофонду цінних і маловідомих кормових рослин Закарпаття і відтворення їх біотехнологічними методами". № державної реєстрації 01910024670. 1994-1996 рр. ДБ-232 "Використання біотехнологічних прийомів для одержання нового вихідного селекційного матеріалу лядвенцю з високою насіннєвою продуктивністю та підвищеним вмістом білку." № державної реєстрації 0194И038513. 1997-1999 рр. ДБ-337 "Вивчення морфогенетичних особливостей високопродуктивних сортозразків, форм та інбредних ліній лядвенцю рогатого з метою створення гетерозисних гібридів та сортів".

Мета і задачі дослідження. Головною метою досліджень було встановлення комплексу генетичних факторів, що впливають на насіннєву продуктивність рослин, та аналіз господарських якостей лядвенця рогатого

для створення нового селекційного матеріалу, перспективного в галуз кормовиробництва Закарпатського регіону України.

Для виконання цієї мети вирішувались такі основні завдання:

І/дослідити комплекс морфобіологічких та господарських ознак рослин місцевих популяцій та зразків світової колекції для відбору кращих форм, найбільш пристосованих до умов Закарпатського регіону;

21 проаналізувати характер спадковості якісних морфологічних ознак лядвенця; ■ .

З/ виявити особливості спадковості вмісту танінів та встановити характер синтезу ціаногенних глюкозидів;

4/ проаналізувати генетичні фактори, що впливають на насіннєву продуктивність лядвенця;

51 встановити зв”язок ознак самонесумісності з насіннєвою продуктивністю;

6/ виявити різницю між потенційною і фактичною насіннєвою продуктивністю рослин як реакцію генотипів на умови навколишнього середовища;

7/ встановити кормову цінність рослин різних форм лвдвенця за урожаєм зеленої маси та вмістом білка і біологічно активних речовин в різні періоди вегетації; . . ■ •

8/ дослідити особливості Схожості насіння лядвенця та можливості впливу хімічних речовин на ростові процеси;

9/ оптимізувати біотехнологічні умови мікроклонального розмноження цінного посадкового матеріалу лядвенця; ■

10/ розробити нові напрямки та методи селекції лядвенця рогатого на основі гетерозисного ефекга та використати їх в селекційному процесі при створенні синтетичних сортів.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше на основі комплексний досліджень систематизовано і розроблено класифікацію морфологічних ознак у колекційних зразків і сортів лядвенця рогатого із різних регіонів Європи і Америки, місцевих форм і дикоростучих популяцій Закарпаття. Завдяки аналізу господарських ознак встановлено динаміку накопичення біологічно цінних речовин в зеленій масі лядвенця, що дозволило видалити фази розвитку рослин, найбільш придатні для практичного використання.

Показано генотипову залежність вмісту танінів і ціаногенних глюкозидів у зеленій масі лядвенця. Частота танін-негативних і аціаногенних форм детермінується походженням і місцезнаходженням популяцій. Дістало подальший розвиток уявлення про характер спадковості танінів і синтезу ціаногенних глюкозидів. Встановлено, що продукування танінів детермінується дією одного домінантного гена. Ціаногенез у рослин лядвенця рогатого контролюється одним домінантним геном з тетрасомним характером успадкування. Уточнено гіпотезу генетичного контролю забарвлення квітки рослин лядвенця. Встановлено структуру генотипів рослин за генами, що контролюють їх дію. •

Встановлені генетичні особливості господарських ознак у лядвения рогатого. Дослідження генетичної структури ознак насіннєвої продуктивності показали перевагу значень ефектів наддомінування в їх генетичному контролі при суттєвості ефектів адитивності. Це сприяло розробці ефективних напрямків поліпшення вивчених ознак.

Вперше на основі порівняльного аналізу фактичної і потенційної насіннєвої продуктивності виділено генетично адаптовані до умов Закарпаття }юрми, найбільш придатні до відновлення генеративним способом. Проаналізовано комплекс генетичних факторів і елементів генеративного розмноження рослин, що контролюють насіннєву продуктивність лядвения. Розроблена оригінальна схема відбору рослин лядвенця за найбільш інформативними показниками; що впливають на насіннєву продуктивність. Рекомендована схема дозволяє підвищити ефективність добору матеріалу для ;елекційно-генетичної роботи.

Вперше встановлена стимулююча дія заміщених 1,3,4-тіадіазолів та 1,3,4-гіадіазоло*(2,3-б)-5,6-дигідрованих піримідинів на проростання насіння і ючатковий ріст проростків лядвенця.

На основі біотехнологічних підходів вперше розроблена методика прямої регенерації пагонів, що істотно підвищує ефективність мікроклонального розмноження лядвенця. Запропонована оригінальна схема оптимізації умов зирощування рослин-рсгенерантів. Розроблено способи, що сприяють максимальному коренеутворенню у рослин в умовах in vitro.

Розроблено новий напрямок в селекції лядвенця рогатого, спрямований та створення сортів-синтеТиків з використанням ефекту гетерозису, вдосконалено схеми схрещування вихідних селекційних матеріалів лядвенця, цо дозволило вперше створити штучні складно-гібридні популяції рослин з шсоким врожаєм зеленої маси і насіння. . ‘

Практичне значення одержаних результатів. За результатами •осподарської оцінки рослин колекційних зразків, місцевих форм та щкоростучих популяцій лядвенця відібрано найкращі форми для шкористання в практичній роботі по створенню нового вихідного матеріалу і :ортів, пристосованих до умов Закарпаття. Генетичний аналіз якісних ознак іядвенця рогатого, зокрема вмісту танінів і синтезу ціаногенних глюкозидів, юзволив розвинути фундаментальні уявлення про характер успадкування >ечовин різної природи і вказав шляхи прогнозування і відбору рослинного іатеріалу для генетико-селекційних досліджень. На основі одержаних даних з енетики насіннєвої продуктивності пропонується схема відбору вихідного татеріалу для рекурентної селекції лядвенця, що включає аналіз мейозу, енетичної сумісності рослин при запиленні, елементів генеративного юзмноження і врожаю насіння, фактичної і потенційної продуктивності юслин.. За результатами дослідження впливу заміщених 1,3,4-тіадіазолів та ,3,4-тіадіазоло-(2,3-б)-5,б-дигідрованих піримідинів на проростання насіння і ючатковий ріст проростків рекомендовано використання цих сполук в :онцентрації нижче IQ-5 моль/л. Розроблено методики мікроклонального

розмноження лядвенця рогатого, що рекомендуються для використання в біотехнології. Розроблено методи отримання цінного вихідного матеріалу лядвенця рогатого. Створено нові синтетичні сорти-популяції з високим урожаєм зеленої маси та високою насіннєвою продуктивністю, що проходять випробування для використання в різних регіонах Закарпатської області. Перевірка нового селекційного матеріалу проводена в колгоспі ім. Горького Ужгородського району Закарпатської області, у АПФ "Леанка" Ужгородського району Закарпатської області, в КСП "Ватра" Ужгородського району Закарпатської області. Результати досліджень і економічний ефект підтверджуються відповідними актами. Одержано патент на винахід "Спосіб мікроклонального розмноження лядвенцю" UA 18188А.

Особистий внесок здобувана. Здобувач особисто розробив робочі гіпотези. спланував експериментальні дослідження, проаналізував, інтерпретував і узагальнив одержані результати. Разом із співавторами брав участь у виконанні експериментів.

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 38 наукових робіт, в т.ч.: монографія: “Лядвенець - високобілкова кормова рослина Закарпаття”, та 23 статті в провідних наукових виданнях. .

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень дисертаційної роботи доповідались на з”їздах, симпозіумах та наукових конференціях, а саме: на IX з”їзді Укр. ботан. товариства, К. (1992 p.), 47-52-й конференціях проф.-викл. складу УжДУ (1993-1998 pp.), II з”їзді Укр. тов. фізіологів рослин (1993 p.), Міжнародному симпозіумі.”Р1апІ Biotechnjlogy and Genetic

Engineering”, K. (1994 p.). Міжнародний семінар “Охорона довкілля: сучасні дослідження в екології і мікробіології”, Ужгород (1997 p.).

Структура дисертації. Робота викладена на 282 сторінках машинописного тексту, в тому числі 51 таблиця, 4 ілюстрації, список літератури на 26 сторінках. Дисертація містить перелік умовних скорочень і складається із вступу, 7 розділів, висновків, додатків про практичне застосування одержаних результатів. Список використаних літературних джерел нараховує 294 найменуваня.

Матеріал і методика досліджень Матеріалом досліджень були рослини природних популяцій передгірного й нижнього гірського поясів, що вивчались нами протягом ряду років. Вивчали також більше 50 колекційних зразків із різних регіонів Європи і Америки, одержані із колекції ВІР (Росія), та місцеві форми (МФ), що являють собою нерайоновані сорти місцевої селекції, які висіваються у виробничих посівах Закарпаття. .

З метою загальної характеристики досліджуваних зразків лядвенця рогатого, оцінки якості кормів, а також аналізу зміни біохімічних ознак в процесі вегетації в конкретних умовах Закарпатської області наш вивчався вміст сухих речовин (Лакиза,1972 ), протеїну (Цитович, 1970 ), клітковини (Єрмаков, 1952 ), каротину (Єрмаков, 1952 ), аскорбінової кислоти (Ніколайчук, 1997). . . .

Вміст в зеленій масі лядвенця рогатого конденсованого таніну визначали напівкількісною оцінкою використовуючи ваніліновий тест у присутності НСІ (Sarkar, 1976). Наявність у рослин лядвенця рогатаго ціаноглюкозидів встановлювали пікратним методом (Dawson, 1941).

При вивченні особливостей насіннєвого розмноження проводили аналіз мейозу сортів і зразків лядвенця. Для цього бутони фіксували в розчині Карнуа (3:1) на протязі 24 годин, зберігали в 70%-ному спирті. Мацерацію матеріалу проводили в 4%-них залізо-амонійних галунах на протязі ЗО хв., фарбували в 4%-ному оцтовокислому карміні при кімнатній температурі (Паушева, 1980).

Енергію проростання та схожість насіння лядвенця рогатого оцінювали за стандартними загальноприйнятими методиками. При дослідженні екзогенної дії похідних 1,3,4-тіадіазолів на ростові процеси лядвенця, пророщування насіння проводили при постійній температурі 22±2°С. Зразки насіння (по 100 насінин) у 3-х кратній повторності замочували у водних розчинах сполук Іа-в, ІІа-в, Ша-в. У контрольному досліді насіння замочували у воді. При підрахунках проросле насіння не вилучали, а залишали рости. Оцінювали енергію проростання, замірювали довжину кореня і гіпокотиля проростків у віці 3-5 днів, а потім - 5-7 днів. З 30-40 таких промірів обчислювали середню довжину кореня, гіпокотиля, загальну довжину проростків і розраховували відносну лінійну швидкість росту. 5-7 денні проростки без насіннєвої шкірки зважували, висушували до абсолютно сухого стану і повторно зважували для одержання абсолютно сухої маси..

Протягом вегетаційних сезонів в роки досліджень вивчали морфологічні ознаки зразків лядвенця, що зростали в колекційному розсаднику. Описували (визначали) форму куща, тип стебла за напрямком росту, облистненість, форму, листкової пластинки, опушеність, колір квітки, високорослість. При проведенні польових досліджень користувались загальноприйнятими методиками (Мухина, 1956: Мацьків, Ружило, 1985). .

Для вивчення насіннєвої продуктивності досліджуваних зразків заклали спеціальні колекційні розсадники. З цією метою на ділянках, де проводилось розмноження матеріалу, відбирали типові клони і висаджували ізольовано. Кожен зразок висаджували на площі 5 м2 рядковим способом (довжина рядка 5 м, ширина міжрядь 50 см, відстань між рослинами в рядку - 30 см). Повторність досліду - 2-х кратна. Контроль висівали через кожні 6 рядків.

Для проведення генетичних досліджень використовували різні методи, зокрема проводили контрольне запиленя, парні та групові схрещування. Само- та перехресне запилення виконували при розміщенні однієї або декількох рослин під індивідуальними або груповими марлевими ізоляторами на металевому каркасі. Запилення під ізоляторами проводилось при постійному струшуванні куща або за допомогою бджіл. Враховуючи складність кастрації та запилення квіток лядвенця рогатого нами використовувались різні методи механічного запилення, що були розроблені Seaney (1962).

Для відбору гібридних рослин після штучних та природніх схрещувань використовували генетичні маркери, що пов”язані з морфологічними та біохімічними ознаками. Материнськими компонентами були рослини з рецесивними ознаками, а батьківськими - з домінантними. Після достигання плодів ізолятори знімали і підраховували кількість бобів, що зав"язались, та насіння у кожному.

Рівень самосумісності рослин визначали за двома показниками: кількістю бобів, що зав”язались при самозапиленні 100 квіток, та кількістю насіння у бобі. Порівняння насіннєвої продуктивності при різних типах запилення проводили з використанням Исритерія (Спедокор, 1961; Лакин, 1980), підраховували по кожному варіанту середню, помилку середньої, різницю середніх та її помилку.

Генетична обумовленість досліджуваних ознак та якостей встановлювалась шляхом визначення коефіцієнтів спадковості в широкому та вузькому розумінні, характера їх спадковості у поколіннях гібридів завдяки гібридологічному та діалельному аналізу.

Коефіцієнт спадковості у широкому та вузькому значенні визначали за методом Турбіна, Хотильової, Тарутіної (1974). Спадковість у широкому розумінні являє собою відношення генотипової варіанси до фенотипової. Генотилова варіанса залежить від відмінностей у спадковості окремих рослин популяції. Фенотипова варіанса є сумою генотипової варіанси та паратипової, що обумовлена відмінностями в умовах зовнішнього середовища, при яких розвиваються рослини популяції. Паратипову та генотипову варіанси визначали, відповідно, за внугріклоновим та міжклоновим варіюваннями (Драчевцев, 1974).

Характер спадковості ознак, що досліджувались, та їх генетичну природу визначали завдяки гібридологічному аналізу. Проводили парні схрещування з використанням батьківських форм, що мали генетично контрольовані маркерні ознаки. Статистично достовірну різницю між теоретично припущеним та фактичним співвідношенням рослин різної генетичної природи встановлювали за допомогою критерія у}. Зв”язок між різними ознаками визначали кореляційно-регресивним аналізом з підрахуванням коефіцієнтів кореляції, регресії, детермінації та зрівнянням з лінійною регресією.

Випробування селекційного матеріалу проводили у відповідності до методик польових дослідів (Доспехов, 1979), що використовуються у науково-дослідних закладах та Держсортодільницях. Рослини лядвенця вирощували на ділянках ботанічного саду Ужгородського державного університегу, використовували звичайні для лядвенця агротехнічні засоби.

Для збереження генетичної стабільності селекційного матеріалу проводили вегетативне розмноження клонуванням стебла. їх розрізали на живці довжиною 15 см, які висаджували у парник, поливали. Через 3-4 тижня вони вкорінювались і їх переносили в грунт.

Рзмноження окремих селекційних номерів, гібридизацію між різними :ортами та лініями виконували на окремих озольованих ділянках.

Культури in vitro отримували з 5-7 ден них проростків. Останні п'ерилізували 8-10% водним розчином хлораміну (до І хв) і 96% етанолом (5-6 :ек). Експланти культивували на середовищі Мурасіге-Скуга. Середовища містили БАП та НОК. pH доводили до 5,6-5,8 одиниць, додаючи 0,1 н. розчин КОН перед автоклавуванням, яке проводили на протязі ЗО хв. при 1 атм. Середовища, які використовували для розмноження та укорінення, зідрізнялися за складом і концентраціями фітогормонів. Як правило, вони містили або ауксин, або цитокінін.

Культури вирощували при освітленні люмінесцентними лампами (8-10 *од) при температурі 23-25°С. Пересадку мікроживців 1-2 см висотою щійснювали щомісяця. Для кожної модифікації середовища використовували Ї0-50 мікроживців. Повністю сформовані регенеранти пересаджували на іроміжні субстрати. Регенеранти проходили акліматизацію у теплиці, де іідтримували слідуючі умови: температура 24-26°С вдень і 16-18°С вночі, при 16-ти годинному фотоперіоді. У стадії кущіння регенеранти пересаджували у зідкритий грунт.

ГЕНЕТИЧНЕ ТА ПРИКЛАДНЕ ВИВЧЕННЯ ЛЯДВЕНЦЯ

РОГАТОГО В УМОВАХ КАРПАТСЬКОГО РЕПОНУ УКРАЇНИ

Фенологічні особливості росту і розвитку та зимостійкість місцевих юпуляцій і колекційних зразків. Дослідження найважливіших господарських >знак лядвенця розпочали з оцінки зимостійкості колекційних зразків, яка фактично характеризувала ступінь перезимівлі рослин . Це дозволило юзділити всі проаналізовані зразки та популяції на декілька груп . Найвищою зимостійкістю розрізнялися зразки Фарсівський (К-44197), <раснодарський дикоростучий (К-44196) та місцева форма МФ-1. Низькою шявилась зимостійкість у сорту Cru (К-44940) канадської селекції. Середніми юказниками характеризувались сорти Смоленський (К-36667), ионастирецький(К-45338) та місцеві форми МФ-2 і МФ-З.Ці відмінності є ‘енетично обумовленими і можуть бути трансформовані вже в перших юколіннях гібридів. .

Вивчення строків весняного відростоння виявило деференціацію зразків іа цією ознакою. Найбільш стабільними характеристиками відзначались Ьорми із середніми показниками зимостійкості. Рослини цієї групи іідрізнялись більш дружним весняним початком росту. Строки початку івітіння рослин лядвенця, як правило, визначаються загальним фізіологічним гганом та генетичними особливостями. Форми, -добре пристосовані до :пецефічних умов Закарпаття," виявились і найбільш ранньостиглими. В цлому ж. за строками початку цвітіння виділили три групи: роньостиглі з гочатком цвітіння у 1-2 декаді травня, середньостиглі (3 декада травня) і гізньостиглі (1-2 декади червня). Протягом декількох років досліджень

значних коливань у тривалості періоду від початку відростання до початка цвітіння не спостерігали.

Ріст рослин лядвенця продовжується майже до завершення цвітіння. В кінці цього періоду інтенсивність приросту послаблюється. У значної частини зразків найбільші показники висоти та діаметра куща були відмічені у роки з оптимальною вологістю та температурою повітря. Тщс, за висотою рослин виділялась місцева форма МФ-1. За роки досліджень висота кущів коливалась у фазі бутонізації від 54,0 до 58,7 см. У фазі плодоношення особини МФ-1 досягали максимальної висоти 100 см. б цілому фенологічні особливості росту і розвитку досліджуваних зразків лядвенця обумовлені комплексом генетичних властивостей рослин, які проявлялись в конкретних погодних умовах року.

Морфологічні ознаки вегетативних та генеративних органів. Вивчення морфологічних особливостей колекційних форм і екземплярів лядвенця місцевих популяцій - один із етапів паспортизації рослинного матеріалу. Такі дослідження дозволяють виділити найбільш перспективні форми для подальшої перспективної роботи. Аналіз рослин проводили за найважливішими морфологічними ознаками. Описували форму куща, тип пагона за напрямком росту, форму листкової пластинки, опушеність рослин та колір квітки. '

Для більш детальної характеристики досліджуваних ознак вводили їх градацію в балах.

Підсумовуючи результат аналізу основних морфоознак лядвенця рогатого, слід зазначити, що більшість (70%) серед досліджуваної групи зразків має розлогу форму куща та висхідний тип пагона. Значна частіша зразків має оберненояйцеподібну (38%) форму листкової пластинки, 32% -ланцетну та широколанцетну, а інші - перехідну від широколанцегної до оберненояйцеподібної. Для більшості рослин характерною була наявність опушення. Сильне опушення мав сорт Надукаїїоі з Угорщини та Фарсівський. Середню ступінь вираженості ознаки (4 бали) мали 32,5% зразків. Найбільша кількість - 58,5% характеризувалась слабкою опушеністю листка. І, нарешті дуже слабу опушеність і повну її відсутність спостерігали у 9%. За кольором квітки розподіл популяції відбувався таким чином: блідо-жовте забарвлення у 11,3% сортозразків, жовте - у 76,6% та жовтогаряче - у 12,1%.

Облисгненість рослин та вміст білку. Кормова цінність рослин значною мірою залежить від облистненості, оскількі листя містить у 2-3 рази більше білків, ніж пагони. Вивчали кількість листя в зеленій масі колекційних зразків

и

49,3% та 44,6%. В цей же час районований в Закарпатті сорт Московський відповідно мав облистненість -.53,5%, 56,1%, 51,7%, 44,0%, 39,0%, 42,3% та 30,7%, 25,4%, 33,9%. Різниця між варіантами достовірна. Серед місцевих форм слід відзначити МФ-1, яка на стадії бутонізації мала непогані показники облистненості в порівнянні з означеними сортами, що свідчить про перспективність й використання в схрещуваннях.

Біологічно цінні речовини. Господарська цінність урожаю лядвенця рогатого передбачає не лише продуктивність зеленої маси, але і такий якісний показник, як вміст біологічно цінних речовий. Найбільша кількість білка спостерігається в період бутонізації. Вивчення біологічного складу зеленої маси зразків повністю це підтверджує. Визначався вміст сухих речовин, протеїну, клітковини, каротину, аскорбінової кислоти. В результаті дослідження була дана характеристика групи зразків, яка продемонструвала тенденції зміни ознак протягом вегетації і дозволила встановити чіткі генотипові відмінності між ними. В табл 1 представлена мінливість досліджуваних ознак в процесі вегетації.

Таблиця 1

Хімічний склад зеленої маси зразків лядвенця рогатого а різні фази росту __________ росли» (2-й рік життя) __________________________

Показник Фаза Сортозразок

Московський-25 (контроль) Ьізип’ ЕсМеН Ма^укаИоі МФ-11"

Вміст 1 18,0±0,7 І9,2±0,І 19,2±0,1 20,0±0,2 19,4±0,2

сухих речовин, 2 23,7±0,5 25,4±0,1 25,0±0,5 27,9±0.4 24,4+0,5

% 3 29,1±0,7 25,5+0,6 33,1 ±0,9 34,3±0,6 29,1+0,5

Білок, 1 22,3+0,4 24,1 ±0.4 20,0±0,3 21,1 ±0,5 22,9±0,3

% ' 2 19,2±0,2 23,0+0,4 18,0±0,3 15,9+0,2 19,5±0,2

3 15,1 ±0,3 15,8±0,2 13,2±0,2 12,0±0,2 14,3±0,1

Клітковина, Г 18,9±0,4 19,8±0,1 19,8±0,2 16,2±0,2 1б,0±0,1

**% 2 21,5±0,4 22,6±0,1 23,6±0,4 19,4±0,3 19,4±0,2

3 26,4+0,3 27,1+0,3 24,5±0,4 22,8+0,4 21,0±0,2

Каротин, ** 1 25,0±0,8 18,9±0,8 30,1 ±0,9 22,1±0,7 25,0±0,8

мг% . . 2 39,8+0,9 50,2±1,9 95,7±3,5 90,5±2,8 89,4±3,2

3 17,4+0,9 38,2±1,6 51,4±1,8 43,4±1,2 44,8+1,4

Аскорбінова І 105,0+0,9 198±2,9 128+3,0 114+1,8 132+0,8

кислота, **мг% 2 73,2+0,6 72,0+0,4 68,9±1,0 55,3+0,7 86,6±0,9

3 45,1 ±0,7 40,0±0,5 48,8±0,8 4І,9і0,5 •43,6±0,4

* Фази: 1 - бутонізація, 2 - цвітіння, 3 - плодоношення. .

** Дані приведені в перерахунгу на абсолютно суху вагу.

' Не спостерігали достовірної на 5%-ному рівні значимості (4* = 2,0) різниці з контролем за вмістом сухих речовий, білка, каротину і клітковини відповідно.

Вміст сухих речовин і клітковини в процесі вегетативного розвитку рослин зростав, а білка і аскорбінової кислоти знижувався. Слід зазначити, що вміст сухих речовин, білка і клітковини змінювався в процесі вегетації

поступово, а вміст аскорбінової кислоти - досить різко. Порівняльна оцінка урожайності зеленої маси та її компонентів дозволила виділити ряд зразків, що відзначались високою якістю зеленої маси за комплексом ознак. Це рослини сортів Майкопський, Leo, Смоленський, Listan, Eddei, а також місцеві форми МФ-І, МФ-2.

ЗАКОНОМІРНОСТІ УСПАДКУВАННЯ МОРФОЛОГІЧНИХ ТА ГОСПОДАРСЬКИХ ОЗНАК

Генетичне вивчення лядвенця рогатого було розпочате в 40-х pp. н. ст. канадськими дослідниками. Перші роботи були спрямовані на встановлення рівня плоциюсті рослин лядвенця та вивчення особливостей спадковості деяких якісних ознак. Вивчались такі ознаки як строки цвітіння, забарвлення квіток, смугастість віночка, хлорофільна недостатність, самонесумісність та інші. Результати схрещувань різних форм та розщеплення гібридів засвідчують, що лядвенець рогатий мас тетраплоідний геном. У нашій роботі проводилось дослідження мінливості та спадковості таких якісних ознак лядвенця рогатого як забарвлення квітки, вміст ціанідів і танінів. Була встановлена структура генотипу рослин за генами, що контролюють їх дію.

Аналіз успадкування забарвлення квітки. Квітки рослин лядвенця рогатого мають жовтий колір. В залежності від інтенсивності кольору пелюстки можуть бути блідо-жовті, жовті та жовтогарачі. Більш темне забарвлення спостерігається у двох центральних пелюсток, які зібрані у формі човника. Варіювання забарвлення від блідо-жовтого до темно-шоколадного дозволяє зробити припущення про дію ефекта дози гена. Докладне вивчення генетичних факторів, які детермінують забарвлення квітки у лядвенця рогатого, провели .Hort та Wilsic (1976). Вони виходили із припущення, що контроль забарвлення здійснюється єдиним локусом з алелями В та в. Характер розщеплення нащадків бекросів та гібридів F] дозволив припустити також можливі дії одного або більшої кількості додаткових факторів. Відхилення від очікуваного співвідношення полягало в недостатній кількості рослин з жовтими квітками. Додатковий, незалежний від основного, фактор вони позначали Сс. Взаємодія двох генів впливає на життєздатність нащадків. Було висловлено припущення, що нестача рослин з жовтим кольором квітки викликана тим, що особини з генотипом ввввсссс не здатні нормально розвиватись.

Нами проводилось вивчення характеру спадковості забарвлення квіток у рослин лядвенця рогатого. Досліджували сортозразки, для яких були характерними три типи забарвлення: блідо-жовтий, жовтий та жовтогарячий. Коричневому кольору квітки в проаналізованій колекції відповідає жовтогарячий. Для схрещувань були відібрані рослини з контрастним забарвленням квіток із сортозразка Майкопський (блідо-жовтий колір квітки), сорту Смоленський (жовтий) та сорту Гельсвіс (жовто-гарячий). Схрещування проводили в різних комбінаціях як між рослинами однакового

кольору, так і різного. Зрілі боби збирали із кожної запиленої квітки, насіння висівали в теплиці.

Результати проведених схрещувань наведені в табл. 2. Виходячи із досліджень канадських вчених жовтогарячий колір (А) обумовлений взаємодією основного домінантного гена В та домінантного додаткового гена С. Жовтий колір (0) виникає при взаємодії домінантного гена В з рецесивним алелем додаткового гена с. У рослин з блідо-жовтими квітками (Н) основний ген знаходиться в рецесивному стані в, а додатковий - може бути домінантним (С) чи рецесивним (с).

■ Таблиця 2

Генетичний аналіз спадковості забарвлення квіток у рослин лядвеиця рогатого

№ п/п Комбінації схрещувань Проаналізовано рослин, шт г1 Р

Всього Жовтогарячі Жовті Блідо-жовті

1 Ах А 261 252 . - . 9 5,1 0,99

2 вхв 126 - 112 14 3,0 0,99

3 НхН 107 - ■ - 107 - -

4 АхО 190 105 49 36 3,4 0,99

3 АхН 203 96 88 17 1.5 0,5

6 ОхН 179 - 115 62 3,1 0,99

Генотипи: А - ВВввССсе .

О - ВВввсссс

Н - ВВВВСССС

При схрещуванні рослин із жовтогарячими квітками між собою (А х А) нащадки гібридів Иі представлені рослинами з жовтогарячими та блідо-жовтими квітками. Рослини з жовтим кольором квіток будуть відсутні, тому, що додатковий ген у рослин з жовтогарячими квітками знаходиться у домінантному стані. Гібриди від перезапилення рослин з жовтими квітками можуть мати нащадків як з жовтими, так і з блідо-жовтими квітками. Це обумовлено наявністю в їх генотипах різної кількості домінантного гена В та рецесивних алелей допоміжного гена с. Теоретично в потомсгві рослин з усіма чотирма домінантними алелями гена В всі особини були б лише з жовтими квітками.

Нами було проаналізовано 126 рослин. Серед них 112 рослин мали жовті квітки, а 14 • блідо-жовті. Це відповідає співвідношенню 8:1, що може спостерігатися при двох домінантних та двох рецесивних алелях гена В і всіх рецесивних алелях допоміжного гена 5.

Проведені дослідження підтвердили, що забарвлення квіток у рослин лядвенця рогатого контролюється під дією головного гене В, що забезпечує забарвлення пелюсток, та допоміжного гена £, що може модифікувати забарвленя. . •

Генетичний аналіз дозволив встановити генотипи сортозразків за генами . забарвлення квіток: Гельсвіс (А) - ВВввССсе; Смоленський (О) - ВВввсссс та Майкопський (Н) - ввввсссс. .

Аналіз успадкування вмісту танінів та ціаноглюкозидів. Перші дослідження спадковості танінів видів Lotus L. Були проведені у Новій Зеландії. При міжвидовій та внутрішньовидовій гібридизації використовували трансплантований ендосперм для підтримки недостиглих гібридних зародків. Результати роботи свідчили, що танін-позитивні і танін-негативні види відрізнялися тільки одним домінантним геном. Нами вивчалась мінливість та особливості успадкування танінів у рослин різних сортозразків лядвенця' рогатого (Ніколайчук, Яловська, 1996). Проводили штучне схрещування між рослинами з високим і низьким вмістом танінів з наступним аналізом гібридів Fi, F2 і бекросів.

Всі гібриди F] мали високу концентрацію цих сполук, що свідчить про домінування їх синтезу. Серед проаналізованих 480 рослин в F2 361 характеризувалися високим і 119 - низьким вмістом танінів. Таке співвідношення відповідає розщепленню нащадків 3:1 і вказує на моногенний тип спадкування ознаки у лядвенця рогатого. При розщепленні в у F2 у співвідношенні 35:1 можна було б говорити про тетрасомний характер спадкування. Встановлене нами співвідношення нащадків з високим і низьким вмістом танінів в F2 3:1 підтверджує дисомну спадковість досліджуваної ознаки. Бекросне схрещування гібридів Fi з рослинами, що містили мало танінів, дозволяє встановити генотипи батьківських форм. У нашій дослідах нащадки, отримані в результаті бекросних схрещувань, розщеплювалися у співвідношенні 1:1. -

Генетичний контроль утворення ціаноглюкозидів у лядвенця рогатого вперше вивчав Dawson (1941). Він встановив, що ціаногенез в цілому обумовлений дією одного домінантного гена тетрасомного типу. Для вивчення характеру спадкування синтезу ціаноглюкозидів нами проведено схрещування між виділеними раніше HCN-позитивними і HCN-негативними сортозразками лядвенця рогатого (Ніколайчук, 1996). Використовували два зразки з ціаногенними: Leo і Viglassky та два з адіаногенними рослинами: Смоленський і Донський. Схрещували по 10-15 рослин кожного сортозразка. Насіння збирали із суцвіть обох батьківських форм. Було отримано від 115 до 205 насінин у кожній з комбінацій схрещувань. .

Серед нащадків від схрещування HCN-позитивних і HCN-негативних особин були рослини двох типів із співвідношенням, близьким до 5:1 (х2=

0,06-0,48; Р = 0,95-0,50). Реципрокні гібриди несуттєво розрізнялися між собою за співвідношенням рослин обрх типів (х2= 0,10-0,35; Р = 0,95-0,50). Такого розщеплення слід було очікувати у випадку, якщо батьківські форми являють собою аутотетраплоїди, генотип ціаногенних рослин - дуплекс за домінантним геном, що контролює синтез ціаноглюкозидів, а генотип аціаногеннга рослин - нуліплікс за домінантним геном. . .

Враховуючи наші припущення і результати схрещувань рослин одного типу між собою, слід вважати, що генотип адіаногенних особин представлений тільки рецесивними алелями. Схрещування їх з HCN-

позитивними гібридами Fi є аналізючим або бекросом. Серед проаналізованих нащадків були рослини обох типів. Гібриди Fi від схрещування сортозразків з дуплексом і нуліксом за домінантним геном дають особини таких генотипів: ААаа, Аааа, аааа у співвідношенні 1:4:1. Беручи HCN-позитивні гібриди Fi довільним чином і схрещуючи їх з HCN-негативними батьківськими формами, можна було б очікувати, що із кожних 5 рослин Fi нащадки однієї будуть розщеплюватись у співвідношенні 5:1, а чотирьох - 1:1. В обох випадках кількість рослин, які дали той чи інший типи розщеплення, наближалися до очікуваної, про що свідчить недостовірність відхилення (Р = 0,95-0,50).

Таким чином, виконані дослідження дали змогу встановити, що ціаногенез у рослин лядвенця рогатого детермінований дією одного домінантного гена з тетрасомким типом спадкування. Генотипи проаналізованих сортозразків з HCN-позиггивними рослинами мають два домінантні та дві рецесивні алеля гена, а в генотипах HCN-негативних рослин

- усі чотири рецесивні.

Кількісні ознаки. Більшість господарсько-цінних властивостей у сільськогосподарських рослин відносяться до кількісних ознак. Вони контролюються, як правило, великою кількістю генів, багато яких зчеплені. Аналіз генотипової варіанси кількісних ознак ускладнюється, що дає змогу казати про випадковий розподіл генів по всьому геному (Брюбейкер, 1960).

Питання про мінливість та спадковість кількісних ознак привертає велику увагу дослідників. Результати їх роботи знайшли широке практичне використання а селекційних програмах. При вивченні закономірностей спадковості кількісних ознак необхідно враховувати адитивну та кумулятивну дію генів, епістаз, дію геніа-модифікаторів та ін. Створення теорії спадковості кількісних ознак пов"язане з працями Nilsson - Ehle (1911), Fisher, (1918), Wright (1935), Mather (1943), Anderson (1953), Falconer (1949) та інших дослідників.

Мінливість лядвенця рогатого вивчалася багатьма дослідниками. Визначалась мінливість морфологічних, фізіологічних та фенологічних ознак, а також ознак, що пов”язані з врожаєм насіння та зеленої маси. Нами була проведена оцінка внутрі- та міжпопуляційної мінливості кількісних ознак при дослідженнях колекційних зразків.

Дослідження показали, що коефіцієнти варіації різних ознак значно відрізняються. Найбільша мінливість спостерігалась за такими ознаками, як маса рослини (35%) та маса насіння з одної рослини (42%). Це значить, що на їх формування крім дії генотипу великий вплив здійснюють умови зовнішнього середовища. З іншого боку, велика мінливість рослин за певними ознаками сприяє підвищенню ефективності відбору за ними. Наприклад, високий коефіцієнт варіації по масі насіння з одної рослини та зеленій масі рослини вказує на можливість їх підвищення за рахунок прямих відборів та рекурентної селекції. В свою чергу, низька мінливість рослин лядвенцю за вмістом каротину (15%) не дає можливості ефективно проводити селекційну роботу на покращення цієї ознаки.

Урожай зеленої маси і насіння - найважливіших елементів продуктивності лядвенця рогатого, залежить від багатьох складових, головні з яких мають спадковий характер. Аналіз природи факторів, що обумовлюють строки цвітіння рослин, тип куща, довжину детермінантних пагонів, може бути використаний для вивченя особливостей вегетаційного росту рослин, строків дозрівання зеленої маси і насіння, відростання отави після скошуваня, довговічності пасовипі.

У нашій роботі досліджувався харахтер спадковості строків цвітіння рослин і довжини пагонів. Використовували рослини сорту Гельсвіс, які мали розлогу форму куща, висхідні пагони і починали цвісти на 2-3 тижні пізніше, ніж рослини сорту Московський-25, що були із прямостоячою формою куща і вертикальними пагонами. Схрещування проводили між попередньо відібраними клонами, що утворювали ранньоквітучі рослини з короткими пагонами, пізньоквітучі рослини з короткими пагонами та довгими пагонами. Зібране насіння гібридів F] та F2 висівали в теплиці, потім рослини переносили в польові умови і порівнювали з батьківськими формами.

Ранньо- і пізньоквітучі батьківські форми істотно відрізнялись за часом цвітіння. В середньому ця різниця становила 20 діб. Всі рослини F) за строками цвітіння були ближчі до ранньоквітучих батьківських форм. Це свідчило про домінування ознаки раннє цвітіння. Величина цієї ознаки в Fi була меншою за середнє клонове в усіх варіантах схрещування. Довжина стебла у рослин Fi перевищувала середнє між батьками. Ця різниця була достовірна в варіантах схрещування між рослинами з короткими і довгими пагонами. В F2 строки цвітіння і довжина пагонів були наближеними до середнього між батьківськими клонами.

Генетична природа ознак насіннєвої продуктивності лядвенця вивчена недостатньо. Це пов”язане з великими труднощами у створенні і використанні самозапилених ліній і складністю їх генетичного аналізу. Робились спроби встановити генетичний контроль ознак, що відповідають за урожай зеленої маси, але ці дослідження обмежуватись лише визначенням комбінаційної здатності. Twamley (1972) вивчав спадковість маси насіння лядвенця рогатого. За два роки він проаналізував близько 2 тис. рослин сорту Viking. Коефіцієнт успадкування розміру насіння був одержаний на основі регресивного аналізу батьків-нащадків і складав 0,51.

Метою наших досліджень було вивчення генетичної природи ознак, що пов”язані з насіннєвою продуктивністю лядвенця рогатого. В роботі використовували сім груп відбору, що були контрастні за різними морфологічними і господарськими ознаками та характеризувались частковою самофертильністю. Це були один або два рази самозапилені клони основних сортів лядвенця рогатого, що випробовувались нами в умовах Закарпаття (Московський-25, Смоленський, Гельсвіс, Майкопський, Магсаіі, МФ-І, МФ-2). Самозапилені клони суттєво відрізнялись за ознаками насіннєвої продуктивності. Схрещування рослин проводили шляхом штучного та природнього перезапилення по повній схемі . ді алель них схрещувань.

Контроль якості гібридизації здійснювали, по можливості, за допомогою генетичних маркерів. Насіння гібридів висівали в теплиці, а потім рослини висаджували в поле гніздовим методом на ділянках по 10-15 рослин рендомізовано у трьох кратній повторності. Спостереження та обрахунки проводили по кожній рослині з врахування ознак насіннєвої продуктивності.

Успадкування ознак насіннєвої продуктивності у широкому розумінні є дуже високим. Коефіцієнт успадкування Н2 різних ознак складав 0,92-0.96 (табл. 3). Це пов’’язано з наявністю великої і достовірної різниці між гібридами. Крім того, генетична варіанса стог поряд з адитивною <тА2 містить також домінантну та епістатичну варіанси. Значення Н2 було найбільшим (0,96) для ознаки "маса насіння з 1 квітки", яка дуже тісно пов"язана з кінцевим результатом насіннєвої продуктивності.

Таблиця З

Коефіцієнти успадкування ознак насіннєвої продуїоивності лядвенця

Ла Ознаки Коефіцієнти успадкування

п/п Нг ь,2 V

1 Кількість пагонів на 1 рослину 0.95 0,57 0,55

2 Кількість суцвіть на 1 рослину 0,95 0,53 0,43

3 Кількість квіток на 1 суцвіття 0,94 0,63 0,40

4 Маса насіння з 1 квітки 0,96 0,50 0,38

5 Маса насіння з 1 суцвіття 0,94 0,32 0,44

6 Маса насіння з 1 рослини 0,92 0,46 0,28

В протилежність показнику Н2 успадкування у вузькому розумінні, а цілому, значно нижче. При цьому перший показник (Ьі2) вищий за другий (Ь22). Другий показник коефіцієнта успадкування у вузькому розумінні Ь22, що обчислюється на основі генетичної структури ознаки, найбільш точно характеризує цю ознаку. Його абсолютне значення - найменше. Це свідчить про те, що доля адитивних ефектів г енів в детермінації ознак, що пов"язані з насіннєвою продуктивністю, складає від 28 до 55%. При цьому також зберігається тенденція зменшення коефіцієнта успадкування. Для трьох перших ознак він складав 0,40-0,55, а для трьох останніх - 0,28-0,44.

Кореляції. Урожай зеленої, маси та насіннєва продуктивність лядвенця рогатого є комплексним результатом взаємодії багатокомпонентних факторів та середовища. Знання кореляції між окремими ознаками, що впливають на кінцеву величину урожаю зеленої маси і насіння, можуть сприяти їх

підвищенню. Проведено багато досліджень, які були спрямовані на встановлення кореляційних зв”язків між різноманітними ознаками. В цілому ряді випадків результати роботи різних авторів мають суперечливий характер, але загальна тенденція зберігається. Пошук прямих позитивних і значимих кореляцій безумовно сприяє підвищенню ефективності відбору рослин з цінними ознаками.

Для вивчення корелятивних зв”язків між різними біологічними та господарськими ознаками лядвенця рогатого нами було проведено ряд експериментів.

Визначили генотипові (гг) та фенотипові (гф) коефіцієнти кореляцій між 6 ознаками 7 батьківських рослин та полікросних гібридів лядвенця рогатого (табл. 4). '

Таблиця 4

Г енотипові та фенотипові коефіцієнти кореляції біологічних та господарських

ознак лядвенця

Ознаки, Батьківські рослини Полікроснігібриди

що корелюють Гг Гф Гг Гф

Врожай насіння: ■

- кількість днів до цвітіння -0,08 -0,09 0,26** 0,22*

- висота рослин 0,07 0,03 -0,41** -0,25*

- маса насіння 0,26** 0,22* 0,38** 0,31*

- кількість насіння у бобі 0,52** 0,31* 0,28** 0,30*

- кількість бобів на суцвіття 0,12 0,08 0,32** 0,26*

Висота рослини:

- кількість бобів на суцвіття 0,07 0,03 -0,12 -0,08

Маса насіння:

- кількість насіння у бобі -0,09 -0,07 0,05 0,06

Кількість днів до цвітіння:

- висота рослини -0,21 -0,15 -0,28** -0,24*

- кількість бобів на суцвіття 0,33** 0,14 0,44** ' 0,35*

* Гфр< 0,05;

** гг р < 0,01.

В цілому коефіцієнти кореляції' були низькими. Серед батьківських рослин врожай насіння мав суттєвий позитивний коефіцієнт генотипової кореляції з масою насіння (гг = 0,26) та кількістю насіння у бобі (гг =0,52) і відповідно фенотипової кореляції (гф = 0,22 та Гф— 0,31). Значна величина коефіцієнта генотипової кореляції (гг= 0,33) відмічена між строками цвітіння та кількістю бобів на 1 суцвіття, що свідчило про великий позитивний зв”язок. Інші коефіцієнти генотипової та фенотипової кореляції були дуже низькими і несуттєвими.

Серед полікросних рослин усі генотипові та фенотипові коефіцієнти кореляції між врожаєм насіння та іншими ознаками були позитивними і

значними, за винятком кореляції між врожаєм насіння та висотою рослин. У цьому випадку обидва коефіцієнти були негативними. Коефіцієнти кореляції строків цвітіння з іншими ознаками були суттєвими. Але кореляція цієї ознаки з висотою рослин була негативною (гг = -0,28; Гф = -0,24), а за кількістю бобів на суцвіття - позитивною (гг = 0,44; Гф = 0,33). Усі інші коефіцієнти кореляції між ознаками у полікросних рослин були досить низькими.

ГЕНЕТИКА НАСІННЄВОГО РОЗМНОЖЕННЯ ЛЯДВЕНЦЯ РОГАТОГО

Насінне розмноження є одним із основних питань при вивченні природних популяцій кормових рослин, оскільки кількість та якість насіння -добрий показник пристосування до умов навколишнього середовища. Відтворення та урожайність штучних посівів кормових трав також залежить від їх насіннєвої продуктивності та життєздатності сформованого насіння. Особливу актуальність ці питання мають для Карпатського регіону, де виробництво кормів займає важливе місце в сільськогосподарській і алузі.

Особливості мейозу. У нашій роботі для пошуку найбільш стабільних та високопродуктивних форм протягом кількох років аналузували мейоз, життєздатність пилку, порівнювали одержані дані з кількістю насіння, що зав"язалось у плоді, урожаєм насіння у природних популяціях та штучних насаджень. Аналізували рослини лядвенця із трьох природних лучних місцезростань басейну р. Уж. Крім того, вивчали мейоз у 4 зразках, що росли в колекційному 'розсаднику. Це місцеві форми 1 та 2, а також сорти Смоленський та Московськнй-25 (Ніколайчук, 1995).

Вивчення мікроспорогенезу у рослин чотирьох сортозразків, що росли в умовах селекційного розсадника, засвідчило відсутність у них великих порушень в ході мейозу. Всі проаналізовані сортозразки мали порівняно однаковий спектр аномалій і відрізнялись один від одного несуттєво. Особливо це стосується місцевих форм і сортозразка Московський-25. Так, на стадії анафаза І процент аномалій у них коливався від 2,0 до 3,2%, анафази П -2,2-3,5%. Мікроспороцити на стадії телофази II і тетради в залежності від сортозразків мали певне число мікроядер. Найбільшу кількість аномалій на всіх стадіях мейозу було відмічено у сортозразка Смоленський, що виділяє його із вивченого експериментального матеріалу і, вірогідно, засвідчує недостатню пристосованість до умов Закарпатського регіону. На стадіях анафази І і анафази II у цих рослин було відповідно 5,0 і 8,3% аномальних мікроспороцитів. На стадії телофази II кількість клітин з порушеннями досягаля 12,5%.

Одержані експериментальні дані свідчать про взаємозв'язок між характером мейозу, фертильністю пилку і утворення насіння у рослин лядвенцю рогатого. Популяції; у яких в мікроспорогенезі спостерігається більше відхилень від нормального ходу мейозу, мають нижчу фертильність пилку, а в результаті й гірше завізується насіння. Так, серед природних

популяцій Дубриницька мала найбільше аномалій в мейозі, більш низьку фертильність пилку і кількість насіння, що зав'язувалось в одному плоді. Подібні кореляційні зв”язки відзначали і для сортів, що випробовувались у селекційному розсаднику. Сортозразок Смоленський на всіх етапах дослідження показував найнижчі результати, у той час як МФ-1, маючи нормальний мейоз з невеликою кількістю порушень, характеризувалась високою життєздатністю пилку і найвищим відсотком утворення насіння в бобах.

Таким чином, позитивна залежність між кількістю порушень в мейозі, фертильністю пилку і завізуванням насіння дає змогу проводити попередню оцінку селекційного матеріалу, відбирати найкращі генотипи для подальшої селекційної роботи. '

Проблеми генетичної несумісності. При вивченні самонесумісності у лядвенця рогатого було встановлено (Роте, .іопбоп, 1945), що після самозапилення комахами, або штучне у більшості рослин зав”язувалось дуже мало насіння. Ступінь самонесумісності рослин відрізнявся. Були такі рослини, у яких зовсім не завізувалось насіння,, у частини рослин завізувалась обмежена кількість насіння. Досліджували кількість насіння в бобі при самозапиленні та кількість бобів на 100 самозапилених квіток. Спадковість у широкому розумінні обох показників самонесумісності була високою. За два роки досліджень коефіцієнт спадковості Н2 дня першого показника складав 0,79-0,91, для другого - 0,81-0,93.

Для визначення спадковості самонесумісності у вузькому значенні (Ь2) використовували коефіцієнт кореляції ступеню самонесумісності вихідних клонів та їх самозаішленого потомства. Коефіцієнт спадковості у вузькому значенні ознак “кількість насіння у бобі” при самозапиленні складав 0,69-0,77, а “кількість бобів на 100 самозапилених квіток” - 0,72-0,79. В наших дослідженнях для вивчення впливу гейтеногамічного запилення (між окремими квітками із різних суцвіть та між різними садженцями одного клону) використовували по 5-8 рослин 6 клонів із різним ступенем самонесумісності (табл. 5). Запилювалось 30-50 квіток кожного типу схрещування та підраховували кількість насіння, що зав”язалось. Одержані дані свідчать про різну здатність утворювати насіння рослинами кожного із шести клонів. Великий вплив на зав”язування насіння мав тип запилення. У рослин всіх клонів найменша кількість бобів на 100 квіток, кількість насіння на 1 біб та 1 квітку спостерігалось при самозапиленні. Значно більша кількість бобів та насіння завізувалось при гейтеногамному запиленні, а найбільш високі показники були встановлені при перехресному запиленні. Велика різниця в кількості утворюваного насіння була встановлена при різних типах гейтеногамії. Вирощування рослин одного клона в різних умовах сприяло більшому завізуванню насіння при гейтеногамному запиленні. Кількість бобів на 100 квіток при самозапиленні у різних клонів варіювало від 0,1 до 15,2, а в середньому становила 4,5. Гейтеногамне

запилення І типу сприяло утворенню в середньому 13,4 бобів, а II типу - вдвічі більше - 22,7 бобів. Найбільша кількість бобів завізувалась при перехрес-

Таблиця 5

________Завідування насіння лядвенця в залежності від тішу запилення

Тип запилення Ознака: кількість Клони Середне

1 2 3 4 5 6

Само- бобів/ 0,! 5,3 15,2 3,7 2,5 0,5 4,5

Гейт-1 100 квіток 3,2 36,8 17,3 6,0 8,0 9,3 13,4

Гейт-2 33,3 38,1 20,6 7,8 22,7 13,8 22,7

Пере- 50,0 33,4 50,1 39,3 54,0 43,8 46,6

Само- насіння/ 4,8 3,4 5,1 3,8 2,6 10,2 5,0

Гейт-І один біб 5,8 9,2 5,4 4,2 3,0 13,8 6,9

Гейт-2 7,8 7,0 4,7 3,2 4,8 15,6 7,2

Пере- 10,4 10,4 10,3 11,6 10,2 12,1 11,0

Само- насіння / 0,02 0,17 0,60 0,15 0,06 0,05 0,16

Гейт-1 одну квітку 0,19 3,88 0,94 0,30 0,24 1,28 1,18

Гейт-2 3,42 3,46 1,00 0,25 1,09 2,50 1,94

Пере- 6,97 3,91 5,20 5,35 5,50 5,33 5,38

НСР ~оі.

Само - запалення серед квіток однієї рослини;

Гейт-1-запиленім між кістками різних рослин одного клону в однакових умовах

вирощування;

Гейт-2-запнлення між квітками рослин одного клону в різних умовах вирощування;

Пере - запиленя між квітками різних клонів, кому запиленні 46,6 бобів, тобто в 10 разів більше, ніж при самозапиленні, і в двічі - ніж при гейтеногамному. типі запилення другого типу’. Кількість насіння на один біб відповідно складала при самозапиленні - 5,0 шт., гейтеногамії І типу - 6,9, гейтеногамії II типу - 7,2, перехресному запиленні -11,0 шт. Встановлено велика різниця в зав”язуванні насіння на 1 квітку при різних типах запилення. У випадку самозапилення утворювалось 0,16 насінин, при гейтеногамному запиленні обох тштів - відповідно 1,18 та 1,94 шт., при перехресному запиленні - 5,38 шт. Таким чином, завізування насіння від самозапилення може бути значно підвищене, якщо використовувати квітки з сусідніх рослин того ж самого клону, або рослин того ж клону, які ростуть в інших умовах середовища.

Звізок між потенційною і фаісгичною насіннєвою продуктивністю рослин. Для характеристики біологи репродуктивного виду в цілому обов'язковим показником с потенційна насіннєва продуктивність (ПНП), яка визначається як кількість насіннєвих зачатків на особину', або генеративний пагін (при однонасінних плодах - кількість квіток). Другим показником є кількість плодів, що завізались.

Важливою характеристикою, яка повізана з ПНП, є урожай насіння. Ця величина безпосередньо визначається рівнем ФНП і числом особин (генеративних пагонів) на одиницю площі. На урожаї насіння позначаються всі фактори, які впливають на величину ПНП та ФНП.

Середні результати вивчення генеративного розмноження дикоростучих місцевих популяцій лядвенця представлені в табл. 6. Аналіз щільності особин лядвенця, що характеризує кількість генеративних пагонів на 1 м2, засвідчив існування істотних відмінностей між популяціям за цим показником. Найвище значення показника зафіксовано для рослин, що росли на висоті 600 м н.р.м. Тут кількість генеративних пагонів на 1 площі досягла 110,0 шт./м2. Коефіцієнт варіації, який вказує на мінивість ознаки та роки досліджень виявився мінімальним і становив 5,28%. '

, Таблиця 6

Елементи генеративного розмноження місцевих популяцій в Ь. согпісиізіш

лядвенця басейну р. Уж

№ по- пу- ля- ції Бнсогс над рівнем моря, м. пункт Кількість генеративних пагонів, шт./ м2 Кількість суцвіть на один пагін, шт. Кількість бобіа на ОДНІЇ пагін, шт ПНП ФНП Урожай пашиш, шт/м2 Маса насіїша, г

М Су, % и Су, % М Су, V. м Су, % м Су, % М Су, % М Су, •/.

І 150 (Не- вив*- КЕ) 58,13 ** 16,10 9,55 5,65 17,05 6,97 126,4 26,97 54,55 ** 31,16 3151,50* »* 78,42 1,151 0,48

П 250 (Дуб- Р»- кичі) 46,08 ** 12,09 4,38* * 11,64 8,71 *** 15,73 93,03* 3139 30,60* * 34,85 1278.25 ♦Ф* 76,14 1,173 11,07

Ш 600 (Ужок) 110,0 5,28 9,41 17.74 18,05 16,62 16І5 21,14 115,84 23,83 12652.0 81,13 1.252 7,03

Тут і далі: * - різниця достовірна на рівні імовірності Р= 0,95;

** - різниця достовірна на рівні імовірності Р= 0,99; ***- різниця достовірна на рівні імовірності Р= 0,999.

Потенційна насіннєва продуктивність була найвищою в Ужоцькій популяції і становила 162,25 ум. од. плодів. При цьому варіювання ознаки по роках було найменшим серед вивчених місцезростань і досягло 21,14%. ПНП лядвенця в Дубриницкій популяції була найменшою. Вона становила 93,03 ум. од. і достовірно відрізнялась від цього показника в Ужоцькій. ФНП за роки досліджень у всіх популяціях була значно нижчою від потенційною. Вважається, що одним із вирішальних факторів, які зумовлюють зміни насіннєвої продуктивності деяких видів, в тому числі і лядвенця рогатого, є метеорологічні особливості конкретного року, особливо в період бутонізації, цвітіння і визрівання плодів. Вірогідно, і в деяких наших дослідах зниження кількості насіння було викликане як холодною дощовою погодою, так і приморозками, що спостерігалися е окремі роки!

Проблеми схожості насіння різних форм лядпенця Одним із істотних показників здатності виду до розмноження насінним шляхом є схожість насіння. Дослідження схожості насіння кормових рослин має велике значення для розуміння його посівних якостей. З метою попереднього визначення посівних якостей насіння різних зразків лядвенця рогатого визначали його лабораторну схожість. Збір бобів проводили при масовому їх побурінні на тих ділянках, де рослину вирощували на насіння. Для вивчення росту та розвитку проростків лядвенця вимірювали їх довжину, вагу сирої і повітряно-сухої маси. Аналіз сирої маси проводили у проростків 5-денного віку.

За вагою сирої маси проростків виділявся сорт Московський-25, дикоростуча популяція із Краснодарського краю, сорт На^'каІІоі та місцева форма - 3. Сортозразки, що статистично достовірно поступались за довжиною проростків контролю, мали меншу вагу сирої маси. Суха маса проростків різних сортозразків позитивно корелювала з вагою сирої маси. Найбільша суха маса проростків була в сорту Московський-25 (1,30 мг), МФ-

1 (1,18 мг), дикоростучої популяції з Краснодарського краю (1,02 мг). В більшості випадків контроль статистично достовірно перевищував інші сортозразки за вагою сухої маси проростків.

Проведені нами дослідження дозволили встановити, що найбільшою масою, насіння характеризувались сорт Московський-25, дикоростуча популяція з Краснодарського краю і МФ-1. Ці сортозразки мали кращу схожість насіння, розмір і масу п”ятиденних проростків.

Регуляція схожості та проростання насіння за допомогою окремих хімічних сполук. Одним із факторів, які призводять до підвищення схожості насіння, а також посилення розвитку проростків, є вплив хімічних речовин різної структури і походження. Вивчалась реакція насіння на обробку макро- і мікроелементами, вітамінами та іншими сполуками. Встановлено, що додаткове постачання насіння метаболітами посилює йото проростання і стимулює ріст проростків (Зеленчук, 1983).

Нами були поставлені спеціальні досліди для вивчення впливу заміщених

1,3,4-тіадіазолів та 1,3,4-тіадіазоло-[2,3-Ь]-5,б-дигідрованих піримідинів на проростання насіння лядвенця рогатого сорту Московський-25 і на початковий ріст проростків. У контрольному варіанті насіння пророщували у воді. .

Серед використаних сполук - два типи заміщених. З одного боку, це ациловані по аміногрупі янтарним та малеїновим ангідридом 2-аміно-1,3,4-тіадіазоли (Іа-в), з другого - похідні 1,3,4-тіадіазолу, що містили в положенні 2 аміно- феніламіногрупу, а в положенні 5 алкільний радикал із карбоксильною групою на кінці (ІІа-в).

Для попередньої оцінки фізіологічної дії заміщених 1,3,4-тіадіазолів насіння намочували у розчинах сполук Іа-в, ІІа-в, причому концентрації останніх знаходилися у вузькому діапазоні (2-5) х 10-4 М. Для речовин Іа і ІІв спостерігалась навіть нижча енергія проростання у порівнянні з контролем (107-97-65 і 92-110-107 % відповідно).

У фізіологічній дії цієї групи сполук спостерігалися певні аналоги, що дозволяє пов"язувати їх в першу чергу з наявністю гетероциклу. Так, у 1-5 добу після початку пророщування для всіх досліджуваних концентрацій спостерігався прискорений ріст кореня проростків, причому найвищі темпи були характерні для сполуки 16, де лінійна швидкість росту кореня перевищувала у 1,5-1,9 рази контрольну. В наступні дні (5-7) пророщування ріст кореня гальмувався, причому для сполук Іа (2 х 10-1 М) і Па (0,7 х 10-* М) лінійна швидкість росту кореня була значно нижча за контрольну (67 і 73% відповідно), і в першому випадку мало місце навіть відмирання корінців. Крім того, проростки характеризувалися нижчою вагою в порівнянні з контролем.

Подібні ефекти замісників на фізіологічну дію спостерігали і при обробці насіння лядвения рогатого водними розчинами 1,3,4-тіадіазоло-[2,3-Ь]-5,6-дигідрованих піримідинів (ИІа-в).

При обробці насіння лядвенця рогатого водними розчинами ІІІа (10*2 - 10* 7 М) енергія проростання виявилася значно нижчою від контрольної у перші три доби після початку досліду, далі вона різко зростала (на 30-50%) і для концентрацій менших 10*4 М енергія пророщування за 7-Ю діб перевищувала контрольну на 10-15%. Залежність енергії проростання від концентрації біорегуляторів характеризувалася наявністю концентра-ційних оптимумів (10* ЧІ0*М).

Слід відмітити, що варіабельність біометричних показників проростків при обробці насіння розчинами Ilia та Шб переважала контрольну для ряду концентрацій, тоді як для НІв спостерігалася менша мінливість досліджуваних параметрів (загальної довжини проростка та енергії проростання). Навпаки, маса проростків відрізнялася найменшою

варіабельністю дая Шве причому вона була вища від контрольної для всіх концентрацій Шб та для ІІІа і ІІІв при концентраціях більших за 10*4 та 10-6 М відповідно.

ЕФЕКТИВНІСТЬ РІЗНИХ МЕТОДІВ ПОЛІПШЕННЯ ЛЯДВЕНЦЯ

РОГАТОГО

Процес селекції складається з трьох етапів: складання моделі майбутнього сорту, підбору вихідних форм для селекції і формування сорту як стійкої біологічної системи.

Специфіку культури лядвенця рогатого обумовлює необхідність зосередження уваги до таких ознак як висока зимостійкість та

холодостійкість, більш ранній ріст навесні, швидке відростання отави, добра облистненість, стійкість до витоптування для пасовищних сортів,

високорослість для сінокосних сортів, нерозтріскуваність бобів, малий вміст синильної кислоти. Однак, найбільш важливе значення має насіннєва продуктивність, яка забезпечує щорічне відтворення популяції рослин лядвенця і підтримує ефективність використання пасовихц. Тому одним із важливих завдань проведених досліджень було вивчення ефективності різних методів генетичного поліпшення лядвенця рогатого на основі використання

масового та індивідуального відборів, різних сортів рекурентної селекції та методів створення сортів-синтетиків.

Масовий та індивідуальний відбір. У нашій роботі для поліпшення продуктивності перспективних для Закарпаття сортозразків лядвенця рогатого вивчалась ефективність методів відбору рослин з певними ознаками. Всі вони були розділені на дві групи: з високими та низькими показниками проаналізованих ознак. Відібрані рослини кожної групи вирощували окремо у двох розсадниках перезапилення. '

Вивчали 12 біологічних та господарських ознак, що пов”язані з формуванням насіння та зеленої маси лядвенця рогатого. Відбір віявився ефективним за більшістю ознак. Серед них врожай насіння з однієї рослини, кількість пагонів на рослині та інші. Високоврожайні рослини за досліджуваними ознаками достовірно перевищували низьковрожайні. Але нащадки низьковрожайних рослин були більшими по висоті рослин та мали кращу якість зеленої маси, ніж високоврожайні. За двома ознаками: кількістю квіток та суцвіть на пагін напрямок відбору рослин не мав значення. Кількісні показники всіх ознак були однаковими в обох групах відбору.

Рекурентна селекція на підвищення продуктивності. Рекурентну селекцію або періодичний відбір почали використовувати з метою концентрації найкращих генотипів в популяції. Нами було проведено вивчення ефективності генотипового та гено-фенотшювого методів відбору при рекурентній селекції. Використовували Місцеву форму-І та дикоростучу популяцію лядвенця рогатого з Краснодарського жраіо (К-44196).

Одержані результати досліджень свідчили про суттєве підвищення врожаю насіння у рослин при обох методах рекурентної селекції у кожному циклі відбору (табл. 7). Використання генотипового методу відбору дозволило збільшити масу насіння після 1-го та 2-го циклів відбору у сортозразка МФ-1 відповідно на 16 та 28%. У дикоростучої популяції ці показники були 21 та 32%. Тобто з кожним циклом відбору урожай насіння з кожної рослини в середньому підвищувався на 3 г. Ще кращі результати спостерігались при гено-фснотиповому методі відбору. Поліпшення врожайності насіння у обох сортозразків за перший цикл відбору становило відповідно 25 та 30%, а за другий - 36 та 41%. Маса насіння за перший цикл відбору збільшилась на 5 г, а в наступний цикл - на 7-8 г у порівнянні з вихідними формами. .

Результати досліджень засвідчують, що рослини із розсадників другого циклу гено-фенотипового відбору можуть бути кращими вихідними формами для подальшої селекції і створення нової продуктивної гібридної популяції.

Одночасно з селекційними роботами, спрямованими на підвищення врожаю насіння проводили відбори серед рослин місцевої форми-3 за ознаками сили проростків. Із попудяції рослин були відібрані зразки з найбільшою масою насіння, які й використовувались в подальшому для декількох циклів рекурентної селекції.

Таблиця 7

Результати рекурентного відбору на підвищення врожаю насіння у двох -___________________зраїкіз лядвенця рогатого ________________________

Со£лшра- зск Метод , ї*курапш-п> відбору Цзлсл Щ2&0- РУ К-сть рослин, шт. Маса натіш з 1 рослини, г Відхиленій! ВІД зразка,% Коеф. мінливості, Су

Міодева Гешлиповий 0 26 22,3±0,5 - 21,7

форма-І 1 32 25,8±0,4 16 14,2

2 35 28,5±0,5 28 9.6 '

Гею-фаю- 1 33 27,8±0,6 25 12,4

тгаювнй 2 29 30,5±0,4 36 8,9

Дикоросту- Геногтаповий 0 30 17,5±0,2 - 23,4

ча популя- 1 32 21,1±0,4 21 15,9

ція К-44196 2 35 23Д±0,3 32 10,6

Генофето- 1 33 22,8±0,5 ЗО 14,8

■птовий 2 39 24,7±0,4 41 9,4

Серед рослин, що аналізувались по вазі проростків, було відібрано 50 рослин, потоиство яких було висіяне в наступному році. В кожному циклі відбирали рослини з найбільшою масою проростків і використовували їх як батьківські для наступних циклів. Результати 3-х циклів відбору підсумовані в табл. 8. Оцінку рослин проводили за методикою Т\уат1еу (1971).

Таблиця 8

Цикл відбору К-сгь рослин. ШТ. Середин маса 100 шт. насіння, мг % від циклу 0 Середня маса проростків, мг % від циклу 0

0 50 142 100 0,955 100

1 67 169 119 1,108 116

2 54 182 128 1,194 125

3 52 195 137 1,313 132

Одержані дані свідчать про певну результативність проведених відборів. У використаних зразків збільшувалась як середня маса насіння, так і вага проростків. В порівнянні з циклом 0 середня маса проростків збільшилась на 32%. Але якщо в результаті 1-го циклу відборів маса проростків збільшилась на 16%, то наступні відбори були менш ефективними. В циклі 2 збільшення маси проростків становило 9% від циклу 1, Відповідно в циклі 3 - 7% від циклу 2. Таким чином. Нами одержані позитивні результати рекурентних відборів, які, в свою чергу, мають певні обмеження, зумовлені як особливостями спадковості використаних рослинних форм лядвенця рогатого, так і генетичною природою культури в цілому.

Створення сортів-синтетиків лядвенця рогатого. Використання несумісності. Для ряду культур ще не розроблені ефективні в практичному виконанні методи одержання гібридного насіння від схрещування, що контролюються. До таких культур відносяться кормові трави, зокрема, лядвенець рогатий. Вони мають невеликі квітки, незначну кількість насіння на одну квітку і вимагають великої кільккості рослин на одиницю посівної площі. Для таких культур необхідно розробляти методи використання гетерозису, що дозволяють одержувати гібридне насіння від вільного запилення та забезпечують проявлення ефекту гетерозису на протязі декількох

ПОКОЛІНЬ. ■

Виходячи з великого досвіду одержання сортів-синтетиків кормових трав та враховуючи специфіку лядвенця рогатого, нами було розроблено програму створення сортів-синтетиків. На першому етапі проводили випробування продуктивності клонів вихідного матеріалу, відбір кращих з них та оцінку їх комбініційної здатності. Потім відібрані кращі клони формували в групи -основу сортів-синтетиків. Порівняння врожаю нащадків лядвенця рогатого від вільного перезапилення клонів з різною комбінаційною здатністю (доброю, середньою та поганою) показало суттєву різницю продуктивності таких сортів-синтетиків.

Результати випробування продуктивності сортів-синтетиків лядвенця рогатого з різною кількістю вихідних клонів, що їх складають,наведені в табл.

9. Одержані дані свідчать про те, що всі сорта-синтетики перевищують стандартний сорт лядвенця рогатого за врожаєм зеленої

. • Таблиця 9

Продуктивність сортів-синтетиків лядвенця рогатого з різною кількістю _____________________________ВИХІДНИХ клонів_________________________________

Синтетик Кількість клонів, шт. Врожай зеленої маси Врожай насіння

ц/га °/о ДО ст. ц/га % до ст.

Московський-25 - 361 - 0,86 -

Синтетик-3 4 375 104 1,02 119

Синтетик-6 5 386 107 1,08 126*

Синтетик-7 6 397 110* 1,12 130*

Синтетик-10 7 408 113* 1,19 139*

Синтетик-13 8 411 114* 1,24 144*

Синтетик-15 10 389 108 1.10 128*

* Різниця достовірна при рівні імовірності Р = 0,05.

маси та насіння. Врожай зеленої маси сортів, які базуються на 4-5 клонах мав 104-107% в порівнянні з стандартним сортом. Найбільший врожай зеленої •маси - 113-114% від стандарту відмічений у синтетиків, що мали в своєму складі 7-8 клонів. При використанні б та 10 клонів врожай зеленої маси у синтетиків був трохи меншим.

Аналогічні дані одержані стосовно впливу кількості клонів на насіннєву продуктивність лядвенця рогатого. Усі сорти-синтетики перевищували стандартний сорт Московський-25. Найбільшу насіннєву продуктивність мали сорти-синтетики, які базувались на б, 7 та 8 клонах. Вони переважали стандарт за насіннєвою продуктивністю на 30-44%. .

Створення сортів-синтетиків лядвенця рогатого з використанням явища самонесуьгісносгі визначається певною специфікою. Нами розроблена програма селекції лядвенця рогатого, що передбачає одержання сортів-сингетиків з стабільною насіннєвою продуктивністю. Вона полягає у відборі компонентів синтетика за ступенем самонесумісносгі (40-70%) та рівнем імбредної депресії, яка не повинна перевищувати 10%. Новий спосіб селекції сортів-синтетиків дозволяє підвищити насіннєву продуктивність рослин лядвенця рогатого за рахунок підвищення кількості бобів, що зав"язались, та насіння в одному бобі.

Першим суттєвим результатом нашої практичної роботи є створення нового синтетичного сорту лядвенця рогатого. Сорт в своїй основі складається із чотирьох клонів, що були відібрані із місцевих форм та сортів угорської селекції. Сорт характеризується високою зимостійкістю, облистненісгю, добрим врожаєм зеленої маси та насіння. Вегетаційний період на 10-15 діб коротший, ніж у районованих сортів.

Результати випробування показали, що синтетичний сорт “Місцевий” має суттєву перевагу по насіннєвій продуктивності перед районованим сортом Московський-25. В. середньому за два роки сорт Місцевий перевищував стандарт на 0,17 ц/га при середньому врожаї стандарта 0,24 ц/га.

Сорт Місцевий порад з кращим зав”язуванняи насіння, характеризується іншими важливими особливостями. Рослини мають прямостоячі стебла, які стійкі до вилягання, що важливо для зав”язування насіння в умовах надмірної вологості. Сорт ранньостиглий, його цвітіння та утворення насіння відбувається у найбільш сприятливий період.

Сорт-синтетик Місцевий має високі показники врожаю зеленої маси та сухих речовин. За результатами конкурсного сортовипробування він суттєво перевищував сорт Московський-25.

Врожай сорта-сингетика більш рівномірно розподілений по укосах. В середньому за два роки випробування синтетик перевищував стандарт за врожаєм зеленої та сухої маси першого та другого укосів. Слід відмітити, що сорт-синтетик у другому поколінні не поступався за врожаєм зеленої та сухої мага першому поколінню, мав тенденцію до 2 збільшення.

В цілому за два роки сорт-синтетик Місцевий перевищив стандарт (Московський-25) по врожаю зеленої маси на 59 ц/га (15,2%), та сухої маси на 19 ц/га (12%). Проводиться розмноження сорта-синтетика Місцевий для передачі його у виробниче та Державне сортовипробування.

Таблиця 10

Врожай зеленої маси сорта-синтетика Місцевий у конкурсному ______________________сортовипробуванні________~____________________

Сорти Ознака Врожай зеленої та сухої масі!, ц/га

1995 р. 1996 р. Середнс ±ДО

Укоси Всього Укоси Всього за 1995- ставдар

І 11 І 11 1996 pp. ту

Місцевий зелена +59

маса 265 224 489 201 214 415 452 (15,2%)

суха вага 51 42 93 46 39 85 178 + 19 (12%)

Москов- зелена

ський-25 маса 224 161 385 265 136 401 393 -

суха вага 47 35 82 50 27 77 159

зелена маса суха вага

HCPoj— 29 НСРоз - 4

НСРо5=21 HCPos = 3

РОЗРОБКА БІОТЕХНОЛОГТЧНИХ МЕТОДІВ ПРИСКОРЕНОГО РОЗМНОЖЕННЯ ЦІННИХ ГЕНЕТИЧНИХ ЛІНІЙ ТА СЕЛЕКЦІЙНИХ • ФОРМ

Біотсхнологічні підходи в рослинництві широко розповсюджені і є провідними в селекційних програмах для багатьох сільськогосподарських культур. Біотехнологія ладвенця на сучасному етапі вирішує лише окремі питання, пов”язані з селекційно-генетичними проблемами цій культури. Навіть використання загальноприйнятого методу мікроклонального розмноження рослин у лядвенця розвинуте недостатньо. Обмеженість насіннєвого фонду, низька схожість насіння, слабкий ріст проростків у початковий період онтогенезу вимагають сучасних підходів до отримання експериментального посадкового матеріалу, а саме - застосування мікроклонального розмноження. Важливою результуючою умовою при використанні цього методу є можливість отримання генетично ідентичних форм, що сприяє збереженню генофонду через генетичну однорідність одержуваного посадкового матеріалу.

Для підтримання в культурі in vitro клонів лядвенця рогатого та інших видів роду Lotus L. можна рекомендувати здійснення пересадки мікроживців на середовище МС з додатком 0,5 мг/л БАП. У цьому випадку відбувається бічне галуження, не характерне для середовищ без фітогормонів і з додатком НОК, що дозволяє вже через три тижні отримати в середньому 30-35 нових експлантів. .

зо

Отже, шкроклональне розмноження дає можливість протягом 1,5-2 міс, одержати велику кількість генетично однорідного матеріалу, що є необхідною умовою для дальшої селекційної роботи і виведення нових сортів. Для отримання посадкового матеріалу можна здійснювати пересадку мікроживців у такій послідовності: середовище МС з концентрацією БАП 1 мг/л -* середовище МС з а-нафтилоцтовою кислотою в концентрації 0,5 мг/л середовище МС без фітогормонів. Формування коренів у мікроживців, утворених в умовах in vitro на середовищах з НОК, потребувало довгого періоду і відбувалось через 5-7 тижнів після початку культивування. '

Швидкого коренеутворення досягай після пересадки розділених на окремі пагони кущиків на середовище МС без гормональних домішок. Поява коренів спостерігалася вже на 7-14 день після пересадки. Проте виявилося, що попередай посадка на середовище з ауксином необхідна, оскільки дає своєрідний поштовх коренеугворенню. При пересадці живців лядвенця рогатого з безгормонального на таке ж саме середовище коренеутворення відбувалося набагато повільніше. Через 2-3 тижні в цьому випадку корені спостерігалися у 10-15% ексшіантів, тоді як після попередньої посадки на середовище МС з 0,25 мг/л НОК - у 20%, 0,5 мг/л НОК - до 85% живців укорінювалися. -

Укорінення регенерантів після виділення із стерильних умов, особливо після тривалого культивування, часто є найбільш трудомістким етапом розмноження, оскільки з пучками пагонів оперувати важче, ніж з окремими пагонами. Під час пересадок рослин-регенерантів у відкритий грунт позитивні результати були отримані при використанні двох проміжних субстратів: 1) піску та 2) суміші пісок : торф : дернова земля" (1:1:1). Процес адаптації в умовах підвищеної вологості на першому субстраті тривав 10-14 днів, після чого рослини переносили в умови теплиці на другий субстрат. Через 15-20 днів спостерігали інтенсивне розростання надземної частини у 7580% рослин. У такому стані рослини були придатні до висадки у відкритий грунт.

Наші спостереження за ростом і розвитком рослин-регенерантів після висадки в грунт засвідчують, що у жодного сортозразка не відбувається суттєвих епігенетичних; відмінностей у розвитку в порівнянні з контрольними рослинами. •

Порівняння адаптованих регенерантів із дворічними рослинами тих же сортозразків, що росли в селекційному розсаднику, свідчить про те, що рослини, одержані за допомогою культури in vitro, пізніше вступають у фазу бутонізації (початок генеративного розвитку). Різниця в строках бутонізації експериментальних і дворічних форм становила приблизно 2 тижні (15 днів). Разом з тим, відмінності в тривалості фенофаз (бутонізація, цвітіння, плодоношення) були незначними і становили максимум 4 дні для досліджуваних сортів і форм.

У нашій роботі аналізували загальний вміст білків у зеленій масі, а також масу і білковий склад насіння у рослин-регенерантів, що вирощували в

умовах відкритого грунту в порівнянні з вихідними формами. Слід зазначити, що рослини-регенеранти були дещо ослабленими в порівнянні з сортозразками, характеризувались меншою кількістю зеленої маси. Разом з тим, за загальним вмістом білків у зеленій масі вони майже не відрізнялись від контролю. Слід відзначити Місцеву форму 1, яка у більшості випадків також характеризувалась високим зальним вмістом розчинного білка у сформованому насінні.

- . ВИСНОВКИ '

1. Вперше проаналізовано колекційні зразки світового генофонду лядвенця рогатого за комплексом генетичних, фізіологічних, морфобіологічних та господарських ознак в умовах Закарпатського регіону України, що дозволило виділити перспективний вихідний матеріал для селекційного покращення культури. Встановлено, що облистненість рослин, вміст білка, кількість клітковини, каротину, аскорбінової кислоти в зеленій масі лядвенця залежить від генетичних особливостей досліджуваного матеріалу, погодних умов року, періоду онтогенезу рослин. .

2. Виявлено закономірності успадкування морфологічних ознак лвдвенця. Аналіз спадковості забарвлення квітки свідчить про тетраалельне успадкування блідо-жовтого, жовтого та жовтогарячого кольорів. Підтверджено, що забарвлення квітки у рослин лядвенця контролюється дією головного гена В та допоміжного гена-модифіхатора С. Встановлено генотипи сортів Гельсвіс, Майкопський за генами забарвлення квітки.

3. 3"ясована генетична природа.спадковості танінів і ціаногенних глюкозидів. Встановлено, що синтез танінів контролюється одним домінантним геном. Утворення ціаноглюкозидів обумовлене дією одного домінантного гена з тетрасомним типом успадкування.

4. Вперше проведено оцінку мінливості та аналіз спадковості 14

морфобіологічних та господарських ознак лядвенця. Високі коефіцієнти варіації' для ознак “маса рослини” та “маса насіння з однієї рослини” свідчать про ефективність прямого відбору та рекурентної селекції за цими ознаками. У вивченні зразків виявлено домінування ранніх строків цвітіння над пізніми. Процес цвітіння регулюється великою кількістю неалельних генів. .

5. Встановлено складну генетичну структуру ознак насіннєвої продуктивності лядвенця рогатого. Коефіцієнти успадкування різних ознак насіннєвої продуктивності в широкому розумінні ( Н2 ) складають 0,99-0,96 і охоплюють адитивні і неадитивні ефекти генів. Внутрілокусний контроль ознак . насіннєвої продуктивності визначається переважно надцомінуванням. Підвищення кількісних показників ознак обумовлене дією як домінантних, так і рецесивних генів.

6. Вивчено характер впливу мейозу на Насіннєву продуктивність. Показано кореляційний зв”язок між характером мейозу при мікроспорогенезі,

фертильністю пилку, зав”язуванісію насіння та врожайністю рослин. Виділено зразки, що відзначались високим врожаєм насіння і кращими показниками мейозу і життєздатності пилку.

7. Отримані результати по вивченню репродуктивної біологи виду дали змогу

встановити зв”язок між потенційною і фактичною насіннєвою продуктивністю в природних популяціях лядвенця рогатого, що має практичне значення для планування здатності до відтворення лучних рослинних асоціацій. Виявлено фактори, що впливають на співвідношення між фактичною і потенційною насіннєвою продуктивністю. Виділено Ужоцьку природну популяцію, як найбільш продуктивну і генетично адаптовану до умов середовища. .

8. Досліджено зв'язк між масою насіння та енергією проростання, схожістю насіння, довжиною і масою проростків. Найбільшою достовірністю відзначаються кореляції між масою насіння та довжиною і масою проростків, що підтверджує загальне уявлення про фізіолого-генетичне відношення між цими ознаками. Пошук хімічних речовин, що мають позитивний вплив на проростання насіння лядвенця засвідчив, що похідні

1,3,4-тіадіазолів характеризуються складним характером впливу на проростання і ріст проростків лядвенця..

9. Показано, що масовий та індивідуальний відбори поліпшують врожай зеленої маси на насіннєву продуктивність лядвенця. Відбір виявився позитивним за більшістю біологічних та господарських показників. Найбільшою ефективністю характеризується рекурентний відбір, особливо при використанні гено-фенотипового методу. Поліпшення врожайності насіння у двох сортозразків за перший цикл відбору становило 25 та 30%, за другий-36 та 41%.

10. Використання різних типів запилення /самозапилення, гейтеногамне та перехресне/ приводило до різної здатності утворювати насіння рослинами кожного із шести досліджених клонів лядвенця. У випадку самозапилення утворювалось 0,16 насінин, при геитеногамному запиленні обох типів -відповідно 1,18 та 1,94 шт., при перехресному запиленні • 5,38 пгг. ..

11. Розроблень та апробовано новий спосіб створення сортів-синтетикїв лядвенця з використанням самонесумістності. Проходять виробниче випробування гетерозисні синтетичні популяції лядвенця, одержані гібридизацією 5-8 високопродуктивних клонів з доброю загальною комбінаційною здатністю. Перев'пцекня над стандартним сортом за урожаєм насіння складало 0,174 ц/ra, зеленої маси - 59 ц/га, сухою вагою -19 ц/га.

12. Використання методу біотехнології (культури тканин in vitro) для одержання цінних форм лядвенця дозволило тиражувати велику кількість генетично одноманітного матеріалу. Розроблено схему чергування поживних середовищ, що суттєво прискорює процес розмноження цінного колекційного матеріалу. Створений метод рекомендовано для практичного використання в біотехнології лядвенця. Розроблено засоби, що сприяють

коренеугворенню у рослин-регенерантів, їх найкращій адаптації до умов відкритого грунту. Рослини, одержані за допомогою методу культури тканин in vitro, за своїми основними господарськими показниками не відрізняються від вихідних форм.

ОСНОВНІ ПУБЛІКАЦІЇ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Ніколайчук В.І. До результатів вивчення успадкування кількісних ознак у лядвенця рогатого та впливу деяких з них на урожай насіння // Наук, вісник УжДУ. Сер. біол.- 1998.-В.5.-С. 185-186.

2. Николайчук В.И., Яловская Г.Й., Куртин Н.П., Чекрин Г.С. Исследование экзогенного действия замещенных 1,3,4-тиадиазолов на ростовые процессы лядвенца // - Докл. АНУ. Сер. мат.-ест. техн. наук. № 4, -1994. - С. 140-144.

3. Николайчук В.И., Яловская Г.Й., Куртин Н.П. Исследование влияния 1,3,4-тиадиазоло-[2,3-Ь]-5.6 дигидрированных пиримидинов на ростовые процессы лядвенца рогатого //Докл. АНУ. Сер. мат.-ест. техн. наук. № 10, -

1994.-С. 152-155.

4. Nicolaychuk V.I., Kurtyn N.P., Yalovska'A.I. Influence of the Passages number and media succesion on Lotus species rhizogenesis in vitro// Укр. ботан. журн. - 1995. -V.52, №1. - С. 149-152.

5. Ніколайчук В.І. Морфологічні та цнтогенетичні особливості двох видів роду Lotus L. //Тези доп. 49-ї наук. конф. - Ужгород, - 1995. - С. 61-62. .

6. Ніколайчук В.І., Яловська Г.Й. Особливості спадковості танінів у лядвенця

рогатого (Lotus comiculatus L.) II Доп. НАН України. - № 4. - 1996. - С. 140142. • ‘

7. Ніколайчук В.І., Яловська Г.Й., Куртин Н.П., Бабич Л.Є. Дослідження адаптивного потенціалу у різній сортозразків лядвенцю рогатого II Тез. доп. наук, практ. конф. мол. вчених і спеціалістів “Наукові розробки -агропромислового комплексу” - Нижні Ворота. - 1993. - С.99.

8. Пат. 18188 А Україна, А01Н 4/00. Спосіб мікроклонального розмноження лядвенцю. / Ніколайчук В.І., Яловська Г.Й., Куртин Н.П. (Україна): Ужгородський державний університет; Заявка 29.06.93; опубл. 01.07.97; 93007708.

9. Ніколайчук В.І. Вивчення генетичних ознак та господарських особливостей лядвенця рогатого (Lotus comiculatus) // Proceedings of the International seminar “Environment protection”. - Uzhgorod. - 1997 - V.l. - P. 347-352.

10. Ніколайчук В.І., Смужаниця Я.В. Вплив деяких похідних піримідину на ростові процеси лядвенцю рогатого II Наук. зал. Терноп. держ. педінституту. Біологія, Сер.: 4. №1. - 1997. - С. 38-40. ,

11. Ніколайчук В.І., Куртин Н.П., Яловська Г.Й. Продуктивність та хімічні

особливості популяцій Lotus comiculatus L. II Укр. ботан. журн. - 1993. - Т. 50. №2.-С. 133-135. .

12. Ніколайчук В.І., Куртин Н.П., Яловська Г.Й. Мікроклональне розмноження господарсько-цінних ліній Ьоии Ь. Н Укр. ботан. журн. - 1993.

- Т. 50. №2.-С. 126-128..

13. Ніколайчук В.І., Надь Б.Б. Підвищення генетичної рЬноманітності при регенерації рослин з калюсної культури // Наук, вісник УжДУ. Сер. біол. -

1997.-В.4.-С. 224-225.

14. Ніколайчук В.І., Смужаниця Я.В. Вплив лазерного випромінювання на лядвенець рогатий // Наук, вісник УжДУ. Сер. біол. - 1997. - В.4. - С. 226229.

15. Николайчук В.И., Яловская Г.Й. Биохимический состав зеленой массы и продуктивность различных сортообразцов лядвенца рогатого // Физиология и биохимия культ, растений. - 1997. - Т. 29. №3. - С. 209-213.

16. Ніколайчук В.І., Хрипак С.М. Рістрегулююча дія похідних N - малеїя (сукцнніл) антранілових кислот та аналогічних їм сполук тіофенового ряду на проростання насіння і розвиток приростків лядвенцю рогатого II Тези доповідей 49-ї наук. конф. УжДУ. Сер. біол. - 1995. - С. 66.

17. Ніколайчук В.І., Куртин Н.П., Яловська Г.Й. Різновидності колекційних сортозразків та місцевих популяцій лядвенця рогатого // Проблеми агропромисл. к-су Карпат. - 1995. - В.4. -С. 113-117.

18. Ніколайчук В.1. біологічно-господарські особливості сортозразків лядвенцю у Закарпатті II Наук, вісник УжДУ. Сер. біол. - 1995. - В.2. - С. 7680.

19. Ніколайчук В.І., Куртин Н.П., Яловська Г.Й. Внутрівидова класифікація колекційних сортозразків та місцевих дикоростучих популяцій лядвенцю рогатого // Наук, вісник УжДУ. Сер. біол. - 1995. - В.2. - С. 83-85.

20. Ніколайчук В.І. Мейоз та насіннєва'продуктивність у рослин різних популяцій лядвенця рогатого (ЬоШз согпісиїашз Ь.) // Цитологія і генетика. -

1995.-Т. 29. №4.-С. 61-66.

21. Ніколайчук В.І. Вплив маси насіння на його схожість та масу проростків різних сортохразків лядвенцю рогатого.// Вісник агр. науки.- 1995. - № 11.-С. 31 35.

22. Ніколайчук В.І. Лядвенець - високобілкова кормова рослина Закарпаття. -Ужгород: Видавництво “Закарпаття”, ВАТ “Патент”, 1997. - 129 с.

Ніколанчук В.І. "Генетика насіїшівої продуктивності та господарської особливості лядвенця рогатого (Lotus comiculafus L.) в умовах Закарпаття. -Рукопис.

Дисфгація на здобуття наукового ступеню доктора біологічних наук за спеціальністю 03.00.15 - генетика. Інститут фізіології рослин та генетики НАН. Ухраїни, Київ, 1998.

Дисертацію присвячено встановленню комплексу генетичних факторів, що впливають на насіннєву продуктивність рослин та аналізу господарських якостей лядвенця рогатого для створення нового селекційного матеріалу, перспективного в галузі кормовиробництва Закарпаття. Вперше проаналізовано комшіекс генетичних факторів і елементів генеративного розмноження рослин, що контролюють насіннєву продуктивність лядвенця.

Виявлені фенологічні особливості та комплекс морфо-біологічних та господарських ознак колекційних зразків і місцевих форм лядвенця рогатого з умовах Закарпатського регіону України, що дозволило виділити перспективний вихідний матеріал для селекційного покращення культури.

. Встановлено динаміку накопичення біологічно цінних речовин в зеленій «асі лядвенця в різні роки життя і фази розвитку рослин. Виявлено шкономірності успадкування морфологічних ознак лядвенця. , 3”ясована 'енетична природа спадковосгі танінів і ціаногенних глюкозидів. Вперше проведено оцінку мінливості 14 морфологічних та господарських ознак іядвенця. На основі аналізу спадковосгі 12 біологічних та господарських ззнак встановлено типи успадкування кількісних ознак у лядвенця рогатого. Встановлено зв"язок між потенційною і фактичною насіннєвою продуктивністю в природних популяціях лядвенця рогатого, що має практичне значення для планування здатності до відтворення лучних юслинних асоціацій. Проаналізовані і відібрані для п&дальшої селекції юслинні форми за показниками маси насіння, енергією проростання, :хожіспо, довжиною проростків і їх середньою вагою проростків.

Зв”язок між масою насіння та енергією проростаїшя і схожістю насіння іиявився недостовірним, що підтверджує загальне уявлення про фізіолого-■енетичне відношення між цими ознаками. Використання різних типів іапилення (самозапилення, гентеногамне та перехресне) призводило до різної датності утворювати насіння рослинами клонів лядвенця.

Розроблено новий напрямок селекції лядвенця рогатого, спрямований на творення сортів-синтетиків з використанням ефекту гетерозису.

Використання методу біотехнології ( культури тканин in vitro ) для держання цінних форм лядвенця дозволило' тиражувати велику кількість енетично одноманітного матеріалу. Розроблено схему чергування поживних ередовищ, що суттєво прискорює процес розмноження цінного колекційного іагеріалу. Створений метод рекомендовано для практичного використання в ііотехнології лядвенця. . .

Ключові слова: лядвенець рогатий, насіннєва продуктивність,

спадковість, кореляції, рекурентна селекція, сорта-синтетики, мікроклональне розмноження. '

Николайчук В.И. “Генетика семенной продуктивности и хозяйственных особенностей ляд венца рогатого (ЬоЬіз согпісиІаЬіз Ь.) в условиях Закарпатья”.

- Рукопись. .

Диссертация на соискание научной степени доктора биологических наук по специальности 03.00.15 - генетика. Институт физиологии растений и генетики НАН Украины, Киев, 1998.

Диссертация посвящена изучению комплекса генетических факторов, влияющих на семенную продуктивность растений и анализу хозяйственных качеств лядвенца рогатого с целью создания нового селекционного материала перспективного в отрасли кормопроизводства Закарпатья. Впервые проанализирован комплекс генетических факторов и элементов генеративного размножения, контролирующих семенную продуктивность лядвенца.

Выявлены фенологические особенности, комплекс морфо-биологических и хозяйственных признаков коллекционных образцов и местных форм лядвенца рогатого в условиях Закарпатского региона Украины, что. позволило выделить перспективный исходный материал для селекционного улучшения культуры.

Установлена динамика накопления биологи чески-ценных веществ в зеленой массе лядвенца в разные годы жизни и фазы развития растений. Выявлены закономерности унаследования морфологических признаков лядвенца. Выяснена генетическая природа наследуемости танинов и цианогенных глюкозидов. Впервые проведена оценка изменчивости 14 морфологических и хозяйственных признаков лядвенца. На основании анализа наследуемости 12 биологических и хозяйственных признаков установлены типы наследуемости количественных признаков у лядвенца рогатого. Установлена связь между, потенциальной и фактической семенной продуктивностью в естественных популяциях лядвенца рогатого, имеющая практическое значение для планирования способности к возобновлению луговых растительных ассоциаций. Проанализированы и отобраны для дальнейшей селекции растительные формы по показателях массы семян, энергии прорастания, всхожестью, длиной проростков и их средним весом.

Связь между массой семян, энергией прорастания и всожестью семян оказалась недостоверным, что подтверждает общее представление о физиолого-генетическом отношении между этими признаками. Использование различных типов опыления (самоопыление, гейтеногамное и перекрестное) приводило к разной способности, и образованию семян растениями клонов лядвенца. •

Разработано новое направление селекции лядвенца рогатого, гаправленоё на создание сортов-синтетиков с использованием эффекта 'етерозиса. ■

Использование метода биотехнологии ( культуры тканей in vitro ) для юлучения ценных форм лядвенца позволило тиражировать большое <оличество генетически однообразного материалла. Разработано схему 1ередования питательных сред, что существенно ускоряет процесс эозмножения ценного коллекционного материалла. Создакый метод зекомендован для практического использования в биотехнологии лядвенлн.

Nikolaichuk V.I. Seed productivity genetics and agricultural features of jirdsfoot trefoil (Lotus corniculatus L.)in Transcarpatfaia - Manuscript.

Dissertation for the degree of Ph. D. on speciality 03.00.15 - Genetics. Institute of 3lant Physiology and Genetics of the National Academy of Sciences, Kyiv, Ukraine,

1998. '

The dissertation deals with establishing the complex of genetic factors which nfluence the seed productivity' of plants, as well as with the analysis of agricultural lualities of the birdsfoot trefoil for development of new selection material promising for odder production in the Transcarpathian Region of Ukraine. For die first time the :omplex of genetic factors and elements of generative plant reproduction which control he birdsfoot trefoil seed productivity has been analysed. '

Phenological peculiarities and a set of morphobiological and agricultural features of ;ollection samples and local forms of the birdsfoot trefoil in Transcarpathia have been ound out, which allowed to single out the perspective source material for improvement if the crop through selection. • '

The dynamics of biologically valuable substances accummulation in the birdsfoot refoil green mass in different years of life and development stages of the plants has been established. The regularities of the birdsfoot trefoil morphologic features inheritance have >een found out. The genetic nature of tannins and cyanogenic glucosides heredity has leen elucidated. For the first time the variability estimation of 14 morfological and igricultural features of the birdsfoot trefoil has been given. On the . basis of heredity nalysis of 12 biological and agricultural features the types of quantitative features nheritance in the birdsfoot trefoil have been established.

The link between potential and actual seed productivity in the birdsfoot trefoil tatural populations has been established, which is of practical importance for estimation if the power of meadow associations to regenerate. Plant forms have been analysed and ticked for further selection work on the indices of seeds mass, germination energy, ■lability, length and average weight of the shoots.

The interrelation between the seeds mass on the one hand, and the germination nergy and seed viability on the other hand, was found to be unreliable, which confirms le general idea of the physiology’ and genetic relationships between these features.

Observations showed that different types of pollination (self-, cross- and geitonogamit pollination) caused the clone plants to display different powers to form seeds.

A new trend in selection of the birdsfoot trefoil aimed to develop synthetic varietie! using the heterosis effect has been worked out.

Application of a biotechnological technique (tissue culture in vitro) for obtainini valuable varieties of the birdsfoot trefoil has allowed to multiply a great amount of ths genetically uniform material. A scheme of different nutrition media succession has beei elaborated, which essentially helps to intensify the process of multiplication of th< valuable collection material. The developed method is recommended for practical use ii birdsfoot trefoil biotechnology. . .