Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ГЕНЕТИКО-СЕЛЕКЦИОННОЕ ИЗУЧЕНИЕ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ОВСА В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ОМСКОЙ ОБЛАСТИ

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "ГЕНЕТИКО-СЕЛЕКЦИОННОЕ ИЗУЧЕНИЕ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ОВСА В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ОМСКОЙ ОБЛАСТИ"



На правах рукописи

ВАСГОКЕВИЧ Сергей Владимирович

ГЕНЕТИКО-СЖЛЕКДИОННОЕ ИЗУЧЕНИЕ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ОВСА В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ОМСКОЙ ОБЛАСТИ

06.01.05 — Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации на соискание учеиой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Омск 2005

Работа выполнена в Г осударственном научном учреждении «Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства».

Научный руководитель — кандидат сельскохозяйственных наук,

старший научный сотрудник Н.Г. Смищук

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор, академик РАСХН Н.А. Сурин; доктор сельскохозяйственных наук, профессор В.П. Шаманин

Ведущая организация - Государственное научное учреждение

«Алтайский научно-исследовательский институт сельского хозяйства»

Защита диссертации состоится 15 декабря 2005 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 220.050.01 при Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный аграрный университет» по адресу: 644008, г. Омск-8, Институтская площадь, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Омский государственный аграрный университет».

Автореферат разослан 27 октября 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета /'в Ш^ЛУЬ^^ * ' В.П. Пьянов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В условиях Западной Сибири овес является одной из основных зернофуражных и кормовых культур. Интерес к данной культуре объясняется высокими кормовыми качествами зерна и вегетативной массы, белком, который отличается от белков пшеницы и ячменя повышенным содержанием ряда незаменимых аминокислот (лизин, аргинин, аспарагиновая кислота и др.), а также способностью усваивать из почвы питательные вещества, внесенные под предшествующую культуру и т.д.

С каждым годом снижаются площади посева под сортами овса, которые были районированы до 1980 г. (К сортов) и до недавнего времени (до 1990 г.) занимали основные площади посевов (70-80%). Среди этих сортов Нарым-ский 943 (Нарымекая ГСС), допущенный в производство с 1963 г., Ристо и Сельма (Швеция) — с 1975 г., Таежник (Нарымская ГСС) — с 1977 г. Значительно расширились площади под более продуктивными и устойчивыми к головневым заболеваниям сортами: Иртыш 13, Скакун, Орион. Успешно внедряются в производство сорта Памяти Еогачкова, Тарский 2 и Иртыш 21. Однако и эти сорта еще недостаточно пластичны: они снижают урожай в засушливые годы, имеют недостаточно высокое качество зерна и поражаются корончатой ржавчиной. Следовательно, необходимо создавать новые сорта, которые будут лишены этих недостатков.

Уровень теоретических н методических основ селекции определяет ее результативность. Поэтому необходимо развитие теоретических и прикладных исследований по овсу, которые позволят решить такие проблемы, как комплексное изучение исходного материала (характер проявления и наследования хозяйственно-ценных признаков и т.д.), генетическое обоснование подбора родительских форм для включения в гибридизацию и отбор селекционно-ценных рекомбинантов в расщепляющихся поколениях.

Высокая урожайность и качество зерна являются самыми главными параметрами сорта. Урожайность в целом складывается из продуктивности отдельных растений. Продуктивность растения - это сложный признак, величина которого определяется генотипом, который, в свою очередь, зависит от исходного материала, используемого для создания сорта.

В связи с этим намн предпринята попытка изучить изменчивость и характер наследования хозяйственно-ценных признаков и определить комбинационную способность распространенных в Западно-Сибирском регионе сортов овса по элементам продуктивности в топкроссных скрещиваниях.

Цель исследований — на основе изучения изменчивости и характера наследования хозяйственно-ценных признаков создать исходный материал, характеризующийся высокой урожайностью, повышенным содержанием белка в зерне, устойчивостью к биотическим и абиотическим факторам среды.

Задачи исследований:

- изучить изменчивость и характер наследования хозяйственно-ценных признаков;

— определить комбинационную способность сортов овса ло элемеЕгтам продуктивности в топкроссных скрещиваниях;

— выявить корреляционные связи между хозяйственно-ценными признаками к продуктивностью растений;

—дать селекционную оценку неходкому материалу.

Научная новизна. В результате проведенной генетико-селекционной оценки сортов овса в условиях южной лесостепи Омской области выявлены сорта-доноры, которые предлагается использовать в селекции для улучшения хозяйственно-ценных признаков н белковости зерна овса. Создан новый генетически разнообразный исходный материал с комплексом положительных свойств. 11а основе результатов комбинационной способности выявлены носители ценных аддитивных комплексов генов по основным элементам структуры урожая. Установлены особенности изменчивости, наследования и сопряженности количественных признаков.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

— характер наследования признаков продуктивности, общая и специфическая комб инацконная способность сортов овса;

— корреляционные взаимосвязи между продуктивностью растения и хозяйственно-ценными признаками;

— характеристика перспективных линий овса.

Практическая значимость и реализация результатов исследований. Установленные закономерности по вопросам изменчивости и характеру наследования хозяйственно-ценных и качественных признаков ярового овса могут быть использованы в селекционной практике для получения более продуктивных форм. Создан исходный материал для селекции овса; выделены устойчивые к корончатой ржавчине, пыльной и покрытой головне, полеганию высокопродуктивные формы ярового овса с высоким качеством зерна, которые доведены до контрольного питомника; выявлены доноры отдельных хозяйственно-ценных признаков, которые вовлечены в селекционный процесс лаборатории селекции овса СибНИИСХа.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на научно-технических советах Селекционного центра СибНИИСХа в 2001—2003 гг., на региональной конференции молодых ученых «Аграрная наука Сибири в XXI веке» в 2003 г. (СибНИИСХ), на девятой селекционно-генетической школе-семинаре в 2004 г, (СибНИИРС) и опубликованы в 4-х работах общим объемом 1,2 п. л.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 141 странице печатного текста, состоит из введения, пяти глав, выводов, рекомендаций для селекционной практики, содержит 45 таблиц, 24 рисунка и 23 приложения. Библиографический список включает 162 источника, в том числе 35 на иностранном языке.

Условия, исходный материал и методика исследований. Экспериментальная работа проводилась на опытном поле лаборатории цитологии и генетики СибНИИСХа с 2001 по 2002 гг. Почва опытного поля — чернозем обыкновенный слабо выщелоченный, среднесу глинистого гранулометрического состава.

Метеорологические условия периодов вегетации в годы исследований были довольно контрастны. 2001 г. был благоприятным по тепло- и влагообеспе-ченности. Близкий К многолетним температурный режим в июне и июле, а также достаточное количество осадков создали наилучшие условия для формирования высокое урожайности и качества зерна овса, 2002 г. характеризовался дефицитом тепла в течение всей вегетации и обилием осадков в июле и августе. Такие условия неблагоприятно отразились на урожае и качестве зерна овса.

Объектом исследования служили 9 сортов овса и 18 гибридных комбинаций, полученных по топкроссной схеме. В качестве'исходных материнских форм использовали сорта: Скакун, Иртыш 13, Памяти Еогачкова, Иртыш J5, Новосибирский 8Sf Н-422; в качестве отцовских компонентов: ТарскиЙ 2, Орион и Kitashik.

Летом в 2000 г. провели гибридизацию по 18 гибридным комбинациям, на срезанных побегах в помещении, с использованием питательного раствора (Ю.Б. Коновалов, I9S7).

Экспериментальная часть работы выполнена в течение 2001—2002 гг. В полевых условиях 2001 и 2002 гг. был заложен опыт по следующей схеме; Pi — Fj — Fa - Рг- Повторность опыта 3-кратная. Длина рядка 2 м. Площадь питания растений 10 х 20 см. Посев ручной сажалкой в оптимальные дня зоны сроки на глубину 5 см. Предшественник— чистый пар.

В процессе вегетации растений проводились фенологические наблюдения по общепринятой методике ВИР (1981).

Растения убирали в фазе полной спелости вместе с корнями. После уборки проведен анализ структуры урожая родительских форм и гибридов F] и Fi по следующим показателям: число продуктивных стеблей, длина стебля и метелки, число колосков и зерен в метелке, масса 1000 зерен, продуктивность главной метелки и растения.

Биохимическая оценка по качеству зерна гибридов F, проведена в лаборатории физиологии и биохимии растений СибНИИСХа по методу Кьеяьдаля на приборе «Kieitel Autu 1030 Analyzer».

Статистический анализ экспериментального материала проводили по Б.А. Доспехову (1985).

Анализ вариаис обшей и специфической комбинационной способности, определение эффектов ОКС и варианс СКС рассчитывались по Гриффингу, в модификации В А. Вольфа и П.П. Литуна (1980).

Определение степени доминирования количественных признаков гибридов осуществлялось по методике F. Petr and К. Frey (1966), разработанной ими для культуры озса.

Коэффициент корреляции между продуктивностью растения и элементами структуры урожая был рассчитан по пособию Б .А. Доспехова (1985) на персональном компьютере IBM PC с помощью пакета прикладных программ, разработанных в СибНИИСХе,

Селекционные линии для изучения высевались в селекционном питомнике второго года в 2004 г. на делянках площадью 3 мг в оптимальные для зоны сроки на глубину 5 см, без повторений сеялкой ССФК-7, Предшественник - одно-

3

летние травы. Норма высева — 4 млн всхожих зерен на гектар. Стандарты высевались через 10 номеров. Учеты и наблюдения в питомнике проводились по методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1989). Уборка — в конце восковой спелости комбайном «Хеге 125».

В таблицах и тексте автореферата пришлы следующие сокращения: Р - родитель; F¡ — гибридная популяция первого поколения; Fj — гибридная популяция второго поколения; П — промежуточное наследование; Д — доминирование; Г — гетерозис; d - депрессия; ДС — длина стебля; ДМ - длина метелки; ПК — продуктивная кустистость; ЧКМ — число колосков в главной метелке; ЧЗМ-число зерен в главной метелке; МЗ- масса 1000 зерен; МЗМ - масса зерна главной метелки; МЗР — масса зерна растения; СП-i - селекционный питомник первого года; СП-2 — селекционный питомник второго года; $ — материнская форма; с?—отцовская форма, П. Богачкова—Памяти Богачкова.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ

Изменчивость, характер наследования н юомбннапиолная способность сортов овса по основным признакам продуктивности растений н содержанию белка в зерне

Продуктивная кустистость. В наших исследованиях при использовании увеличенной площади питания растений этот показатель в среднем за 2001— 2002 гг. составил около семи продуктивных стеблей.

Четко проявляется зависимость признака от условий периода вегетации. Бели в более благоприятном 2001 г. количество продуктивных стеблей составило 8,7 шт. на растение, то при дефиците тепла в 2002 г. — 4,8 игт. .

Заметна значительная дифференциация сортов по выраженности этого показателя. Лучшими среди них в первый год исследований были Тарскнй 2 (10,7 шт.), Новосибирский 88 (9,6 шт.) и Памяти Богачкова (9,5 шт.); во втором Иртыш 13 (5,7 шт.), Новосибирский 38 (5,3 шт.) н ТарскиЙ 2 (5,1 шт.). Под влиянием условий вегетации наблюдается разная норма реакции сортов. В большинстве случаев при дефиците тепла признак уменьшается у тех генотипов, которые имели более выраженный показатель в оптимальных условиях формирования продуктивной кустистости.

Сравнительный анализ групповых средних сортов и гибридов позволяет отметить следующее: во-первых, в гибридных популяциях Fj продуктивная кустистость несколько выше, чем у их родителей, что говорит о частичном доминировании сортов с лучшей выраженностью признака и о присутствии в некоторых комбинациях гегерознсного эффекта; во-вторых, в результате расщепления в F] количество продуктивных стеблей снижается предположительно за счет появления у отдельных гибридов депрессии; в третьих, размах изменчивости у потомков несколько шире.

Так, лучший показатель в первый год исследований отмечен у гибридной комбинации Иртыш 15 хКлТазЫк- 12,1 шт. стеблей, худший - у Иртыш 15 х Орион-6,6 шт.; во второй год — Скакун хЮ1азЫк—6,0 шт. и Скакун х Орион-4,4 шт. стеблей соответственно.

Значительную изменчивость показателя в зависимости от пщротермиче-ских условий за период от посева до кущения демонстрируют результаты дисперсионного анализа. Влияние условий выращивания, генотипа и их взаимодействия на продуктивную кустистость существенны. Однако на долю условий года приходится свыше 98,0%, а на генотип и взаимодействие генапн»-среда -всего лишь 0,9% и 0,5-0,9% от общей изменчивости признака по поколениям гибридов.

Число зерен главной метелки. В генетических исследованиях и селекционной практике большое внимание уделяется этому показателю. Потенциальным показателем фенотипического проявления данного признака является размер метелки и количество колосков в ней.

Анализ результатов наших исследований показывает, что число зерен в метелке зависит от генотипических особенностей исходных форм и условий вегетации.

Так, среди изучаемых сортов в 2001 г. заметно выделяются Н-422 (142,3 шт.), К(1а$Ык (127,1 шт.) и Иртыш 15 (108,9 шт.), а самую низкую озер-ненносгь метелки имеют Иртыш 13 (72,8 шт.) и Тарский 2 (82,2 шт.). Отмеченные особенности сохранились примерно и в 2002 г., за исключением у которого показатель значительно снизился.

Анализ групповых средних позволяет отметить, что в прохладном и достаточно увлажненном 2002 г. прослеживается некоторое увеличение числа зерен в метелке. Так, средняя материнских форм в первый год составила 101,0 шт. зерен на метелку, а во второй - 108,6 шт., у отцовских форм соответственно — 105,0 и 106,4 шт.

Несколько иные результаты получены по озерненности метелки в гибридных популяциях Р|.

Следует отметить, что если в условиях вегетации, близких к многолетним показателям, признак варьировал от 82,1 (Скакун х Тарский 2) до 122,4 шт. зерен на метелку (Н-422 х Ю1а$1нк), то при недоборе положительных температур воздуха и изобилии осадков-от 103,8 шт. (Скакун х КИа5Ык) до 143,8 ют. (Иртыш 15 х К11азЬ1к).

У гибридов Р3 ранжировка несколько другая. Так, в первый год признак колебался от 71,4 нгг. Новосибирский 88 х Кл(а5Мк до 113,9 шт. Скакун х Орион, а во второй — наименьший показатель отмечен у гибридной комбинации Иртыш 13 х Тарский 2 - 92,7 шт., наибольший у Н-422 х К^Ык - 140,2 шт.

Анализируя групповые средние сортов н гибридов в 2001 г., можно отметить некоторое преимущество родительских форм, что говорит о доминировании родителей с меньшей выраженностью признака и о наличии в некоторых гибридных комбинациях депрессии. В 2002 г. ситуация резко меняется: группо-

5

вые средние потомков значительно превосходят исходные формы. Это говорит о присутствии во многих комбинациях гетерозисного эффекта.

Рассматривая средние по гибридам Р| и Р? за годы исследований, можно отметить, что наиболее сильно признак выражен в тех комбинациях, где в качестве отцовской формы использовались сорта Орион и ЮшЫк.

Значительная изменчивость количества зерен в метелке, в зависимости от гидротермических условий года, подтверждена результатами дисперсионного анализа. На долю фактора «год» приходится около 90,0%, а изменчивость, обусловленная генотипическими особенностями гибридов Рь составляет 6,6%, Р2 — 7,6%. На долю взаимодействия генотипа со средой приходится 2,6-2,9% от общей изменчивости изучаемого показателя. Несмотря на низкие значения в общей изменчивости признака таких факторов, как генотип и взаимодействие, их влияние существенно.

Масса 1000 зерен. Показателем качества семенного материала является масса 1000 зерен, ¿гот признак определяет запас питательных веществ, всхожесть и жизнеспособность семян в палевых условиях. Кроме того, он является одним из элементов структуры урожая, определяющим в конечном итоге урожай зерна с единицы площади.

Крупности зерна как важному агрономическому признаку в селекционных и генетических исследованиях уделяется большое внимание. Степень развития массы 1000 зерен определяется в значительной мере генотипом в сочетании с условиями внешней среды в период формирования зерна.

В наших исследованиях среди изучаемого набора сортов к крупнозерным относится Новосибирский 88 и Тарский 2, а к мелкозериым — Ю'шЫк. По данному показателю материнские формы достоверно превышают отцовские, как в 2001 г., так и в 2002 г.

В 2002 г. прослеживается тенденция увеличения крупности зерна, особенно у материнских форм. Так, групповые средние материнских форм в 2001 г. составили 37,8 г., а в 2002 г, — 39,2 г. Групповые средние отцовских форм за годы исследований практически равновелики.

Анализ гибридных популяций Р) в 2001 г. показывает, что масса 1000 зерен варьировала от 34,1 г (Памяти Богачкова х КкаэЫк) до 45,9 г (Новосибирский 88 х Тарский 2). Для гибридных популяций Р2 характерен несколько иной размах изменчивости. Признак колеблется от 31,9 г (Иртыш 13 х ^(агЫк) до 44,3 г (Новосибирский 88 х КкалЫк).

В 2002 г. самый низкий показатель как в гибридных популяциях Р(, так н в Р2 имеет комбинация Иртыш 13 х К^Ык — 32,1 г и 30,8 г соответственно, а более высокая масса 1000 зерен наблюдалась в комбинации Новоснб1фскнй 88 х Тарский 2 независимо от поколения гибридов - 44,1 г и 42,2 г соответственно.

По двум годам исследований прослеживается следующая тенденция: самые низкие показатели крупности зерна имеют гибридные комбинации с общей отцовской формой Ю1аяЫк, а самые высокие - с Тарским 2. Анализ групповых средних сортов и гибридов показывает некоторое преимущество потомков, однако око достоверно только у гибридных популяций ^ в 2001 г.

Исходя из результатов дисперсионного анализа можно отмстить, что выраженность крупности зерна сортов и гибридов определяется как гндротерми-ческими условиями вегетации, так и генотипом. Доля влияния последнего фактора несколько выше (рисунок).

□ Год О Генотип О Взаимодействие О Ошибка

Влияние факторов на массу 1000 зерен, %

Заметно изменяется долевое соотношение изучаемых факторов в зависимости И ОТ поколения гибридов. Так, в гибридных популяциях р1 доля условий выращивания составила 3 9,4%, тогда как в гибридной популяции ?г возросла до 42,3%. Однако следует отметить, что доля влияния генотипа имеет обратную закономерность, если у потомков Р] она составила 67,4%, то в Бг — 51,$%. Достоверно и взаимодействие генотип х среда, но этот фактор в два раза выше в по сравнению с Рг (9,6% и 4,7% соответственно).

Масса зерна главной метелки. Среди элементов структуры урожая важное место принадлежит продуктивности главной метелки. Учитывая, что масса зерна главной метелки складывается из числа зерен и массы зерновки, а число зерен зависит от числа плодоносящих колосков и фертильных цветков в метелке, то очевидна вся сложность генетической системы контроля рассматриваемого признака, *

В проведенных исследованиях масса зерна главной метелки сортов в 2001 г. составила в среднем 3,6 г, в 2002 г. несколько выше — 4,0 г. Следует отметить, что за годы исследований по продуктивности метелки материнские формы превысили отцовские, однако это достоверно только д ля 2002 г.

Самая низкая масса зерна главной метелки в 2001 г. у сорта Иртыш 13 (2,9 г), высокая - у Н-422 (4,7 г). В 2002 г. из-за складывающихся погодных условий ранговое расположение сортов несколько изменяется: самый низкий показатель наблюдается у КйазЫк (2,5 г), а высокий - у Памяти Богачкова (4,7 г).

Эти данные позволяют отметить различную норму реакции исходных сортов на меняющиеся условия вегетации.

У гибридов Р( в 2001 г. масса зерна главной метелки колебалась от 3,3 г (Памяти Богачкова х К^Ык) до 4,5 г (Н-422 х ЮшЫк), Примерно такой же размах изменчивости сохранился и в гибридной популяции ^ но крайние варианты имеют другие гибриды: низкий показатель у комбинаций — Иртыш 15 х КказЫк и Новосибирский 88 х К^Ык- 3,1 г, а высокий—Н-422 хОрион—4,5 г.

В 2002 г. самая низкая масса зерна главной метелки отмечена в комбинации Скакун х КлйяЫк - 3,5 г независимо от поколения гибридов, а высокая -Иртыш 13 х Орион — 5,8 г (Р]) и Иртыш 15 х Орион и Новосибирский 88 х Орион - 5,2 г (ру.

Анализ габридных популяций Р^ по годам исследований позволяет отметить, что наиболее низкой продуктивностью зерна с главной метелки характеризуются гибриды с участием отцовской формы К^Ык, а высокой - с сортом Орион (материнской формы).

По данным групповых средних сортов и гибридов прослеживается некоторое преимущество потомков, но оно достоверно только в гибридных популяциях р| в 2002 г.

Вариабельность продуктивности метелки в зависимости от условий года подтвердили результаты дисперсионного анализа.

Так, на долю этого фактора приходится основная часть изменчивости: у гибридов - 88,5%; - 84,8%. Доля генотипа в результате расщепления исходного материала вТ2 несколько увеличивается (с 8,1 до 12,2%). Достоверно и взаимодействие генотип к среда, и оно составляет у гибридов Р| — 2,!?%, Б 2 —2,5%.

Масса зерна растения. Масса зерна относится к категории количественных признаков и фактически отражает конечный результат генетической информации, обусловливающей продуктивность растений. Последняя, как известно, складывается из числа продуктивных стеблей, количества зерен в метелке и крупности зерна.

В наших исследованиях масса зерна растения у сортов в более благоприятных условиях 2001 г. составила в среднем 20,0 г,ав прохладных и влажных на порядок ниже — 13,4 г. Анализ элементов структуры растений показывает, что снижение продуктивности растений произошло за счет уменьшения числа продуктивных стеблей с 8,8 до 4,8 шт. Несмотря на то, что'озерненноеть метелки и крупность зерна во второй год исследований несколько увеличились, это не смогло компенсировать потери из-за снижения продуктивного стеблестоя.

В 2001 г. масса зерна растения варьирует от 15,9 г (Скакун) до 27,4 г (Иртыш 15), В 2002 г. ранжировка несколько другая: признак колеблется от 7,1 г (К]1а5Ык) до 16,7 г (Памяти Богачкова).

Необходимо отметить, что за годы исследований средние значения материнских форм превышали отцовские, но достоверно лишь в 2002 г- за счет резкого снижения продуктивности растений у ЮшЫк (16,2 г и 7,1 г соответствен-

но). Эти данные позволяют отметить довольно разную норму реакции исход. ных сортов на меняющиеся условия вегетации.

Анализируя гибридные популяции Р, в 2001 г., мы наблюдаем довольно большой размах изменчивости -от 16,7 г (Н-422 х Тарский 2) до 35,5 г (Иртыш 15 х К11а$Ык).

Для гибридов Р2 характерен меньший размах: от 12,7 г (Новосибирский 88 х К^Ык) до 22,6 г (Скакун х Тарский 2). При этом крайние показатели гибридов Рг не совпадают с таковыми в Р,.

Самая высокая масса зерна растения у гибридов Р] наблюдается у потомков с общей отцовской формой КЛа£Ь1к, то есть налицо проявление гетерозиса. У гибридов Т2 складывается обратная ситуация — у потомков сорта К^Ык самая низкая продуктивность растения, то есть здесь отмечается депрессия и доминирование родителя с низкой продуктивностью.

При общем снижении размаха изменчивости массы зерна растения в 2002 г. у гибридов Р| поменялись и крайние показатели гибридных комбинаций. Признак колебался от 12,9 г (Иртыш 13 х КкавЫк) до 20,3 г (Иртыш 13 х Орион). У гибридов Р2 наименьший показатель — 12,5 г отмечен в той же комбинации — Иртыш 13 х КказЫк, наивысший - 18,8 г у Н-422 х Тарский 2.

Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что высокие показатели, кустистости растений у потомков КЛавЫк при низкой продуктивности метелки и невысокой массе 1000 зерен приводят в конечном итоге к низкой продуктивности растений.

Результаты дисперсионного анализа показывают вариабельность массы зерна растения в зависимости от условий года.

Основная доля в изменчивости признака приходится на фактор условий выращивания. Так, в гибридной популяции Р] он составляет — 95,0%, у Р2 — 92,6%. В результате расщепления исходного материала доля генотипа в Р2 несколько увеличивается (с 3,1 до 4,9%), Взаимодействие генотип х среда достоверно, но доля его составляет небольшую часть в изменчивости признака.

Наследование хозяйственно-цен ных признаков и комбинационная способность сортов овса. В наследовании хозяйственно-ценных признаков (в том числе и показателей качества зерна) могут иметь место различные типы: от сверхдоминирования до депрессии. Долевое их соотношение может изменяться в зависимости от генотипических особенностей исходного материала и тдротермических условий внешней среды в период вегетации растений.

В наших исследованиях в среднем за годы изучения в наследовании признаков (число и масса зерен главной метелки) преобладало сверхдоминирование как в гибридных популяциях Е^ так и в Тг (табл. 1), Продуктивная кустистость наследовалась в гибридной популяции Р) по типу гетерозиса и доминирования (33% и 31% соответственно), тогда как в гибридной популяции Ра преобладала депрессия (50%).

Таблица 1

Характер наследования хозяйственно-ценных и качественных признаков у гибридов Р| н Р] овса (в среднем за 2001-2002 гг.), %

Признак Поколение п Д Г <)

ПК Р, 22 31 33 14

Ь 22 20 8 50

ЧЗМ р! 11 11 58 20

Ъ 25 16 48 И

МЗ Ъ 20 25 50 5

Ь 41 17 42 0

МЗМ Р] 8 17 72 3

22 20 47 11

МЗР Р, б 22 66 б

22 28 28 22

Белок Р. 42 ■ 25 8 25

Р* — - - -

По массе 1000 зерен в гибридной популяции у 50% комбинаций наблюдалось. сверхдоминирование, а в гибридной популяции Р2 преобладал промежуточный тип наследования и гетерозис. По массе зерна растения 2/3 комбинаций в гибридной популяции Р; проявили сверхдоминирование, тогда как в гибридной популяции наблюдалось примерное равенство всех типов наследования. По белку основным типом наследования является промежуточный.

Результаты дисперсионного анализа комбинационной способности исходных форм по их гибридам показали, что наибольший вклад по изучаемым признакам вносили аддитивные эффекты генов.

Соотношение между ОКС материнских и отцовских форм варьирует. По всем хозяйственно-ценным и качественным признакам у гибридных популяций Р| и Рг преобладали вариансы отцовских форм (табл. 2). Судя по долевому соотношению варианс ОКС и СКС, отмечено превалирование аддитивных эффектов генов, экспрессия которых наблюдается в благоприятный год. В жестких условиях выращивания (дефицит тепла и обилие осадков) увеличивается вклад в детерминации таких признаков, как продуктивная кустистость, число зерен в главной метелке, масса зерна растения неаллелъных взаимодействий генов (доминирование, эпистаз).

Таблица 2

■ Анализ комбинационной способности сортов по основным хозяйственно-ценным признакам (в среднем за 2001-2002 гг.)

. Признак Поколение Источник изменчивости

ОКС? ОКС <? скс

ПК Р. 15,6* 69,2* 15,2»

ъ 18,3* 65,4* 16,3*

. чзм р» 27,9* 57,7* 14,4*

?! 32,7* 48,3* 19,0*

мз Р. 22,7* 71,4* 5,9

Р, 13,3* 80,0* 6,7*

, мзм ?! 27,2я 57,7* 15,1*

Р, 17,8* 78,2* 4,0*

МЗР Р. 19,7* 56,8* 23,5*

Р. 14,4* 72,7* 12,9*

Белок Р> 32,3* 60,7* 7,0*

■ ъ - - -

* Достоверно при Р <10,05.

Выявлены родительские формы, имеющие достоверные положительные эффекты ОКС по следующим признакам; по продуктивной кустистости — Иртыш 13, по числу зерен в главкой метелке — Иртыш 15, Орион, Н-422 и Памяти Богачкова, по массе 1000 зерен — Новосибирский 88 и Тарский 2, по массе зерна главной метелки — Орион, Н-422, по продуктивности растения — Орион, Тарский 2, по белку в зерне - Новосибирский 88, Памяти Богачкова н Кд1азЫ1с (табл. 3).

Таблица 3

Донорские способности сортов овса

■г Сорт Признак

ПК ЧЗМ мз мзм МЗР Белок

Скакун +

Иртыш 13 +

П. Богачкова + +

Иртыш 15 +

Новосибирский 88 + 4-

■ Н-422 + +

Тарский2 + +

Орион + + +

КкавЫк +

Примечание.«+» — увеличение признака.

Важно отметить, что процент удачи с ЮгазЫк будет невысоким, так как гибриды с его участием снижают продуктивность растений.

Корреляционные взаимосвязи между продуктивностью растения п хозяйственно-ценными признаками

В селекционной практике, где при решении задач отбора элитных растений в расщепляющихся гибридных популяциях для последующих оценок в селекционных питомниках важно познание корреляционных зависимостей между признаками, прямо или косвенно влияющими на результирующий показатель — продуктивность растения.

В наших исследованиях изучена корреляционная зависимость между хозяйственно-ценными признаками и показателями качества зерна, с одной стороны, и массой зерна растения, с другой.

Между продуктивной кустистостью и массой зерна растения в условиях, относительно благоприятных для их роста и развития, в 2001 г. коэффициенты корреляции достоверны й составили в Р| — 0,67, в Р2 - 0,43. Во влажных и прохладных условиях 2002 г. связи положительные, но недостоверные (табл, 4). Это позволяет сделать заключение о том, что отбор желаемых генотипов по продуктивному стеблестою будет успешным лишь в благоприятных условиях среды.

Таблица 4

Коэффициенты корреляции мезкду хозяйственно-ценными признаками н продуктивностью растений гибридов овса

Признак 2001 г. 2002 г.

F, F2 F, F2

Длина стебля 0,04 -0,04 0,13 -0,04

Длина метелки 0,35 -0,04 0,20 0,18

Продуктивная кустистость 0,67* 0,43* 0,35 0,26

Число колосков в метелке 0,12 0,13 0,26 0,29

Число зерен в метелке 0,32 0,32 0,69* 0,58*

Масса 1000 зерен 0,24 0,25 0,62* 0,60*

Масса зерна главной метелки 0,65* 0,68* 0,90* 0,88*

* Достоверно при Р S 0,05.

Не выявлено достоверной связи между числом колосков в метелке н массой зерна растения. Коэффициенты корреляции в 2001 г. варьируют в пределах 0,12 (Pi) и 0,13 (F2). В 2002 г, величина их несколько возрастает: в Ft г = 0,26, Fi г = 0,29.

Своеобразные связи выявлены между озерненностыо метелки, массой 1000 зерен и продуктивностью растений. Коэффициенты корреляции в благоприятных условиях 2001 г. положительны, но недостоверны, а в прохладных и влажных условиях - положительны и достоверны. Если в первом случае мы

можем говорить лишь о тенденции положительной связи, то во втором — с уверенностью об использовании озерненности метелки и крупности зерна при отборе продуктивных генотипов.

Коррелятивные связи независимо от условий вегетации и поколения гибридов между массой зерна главной метелки и продуктивностью растений высокодостоверны и наибольшая сопряженность отмечена в неблагоприятных условиях 2002 г. Если в первый год исследований коэффициенты корреляции составили 0,65 (Fj) и 0,68 (Р2), то во второй год - 0,90 (F|> и 0,88 (F*).

Заслуживают внимания коррелятивные взаимосвязи между массой зерна главной метелки и числом зерен в ней. Корреляции между первым показателем и массой 1000 зерен высокодостоверны лишь в 2002 г.

Нами юучены взаимосвязи между продуктивностью растений и показателям» качества зерна гибридов F¡ (табл. 5).

: Тайлща 5

Коэффициенты корреляции между показателями качества зерна и продуктивностью растений гибридов Ft

Признак 2001 г. 2002 г.

Белок OJO -0,55*

Лизин -0,02 -0,63*

Крахмал -0J.0 0,09

Жир- 0,17 —0,27

* Достоверно при Р Í 0,05.

Данные показывают, что в благоприятных условиях взаимосвязь между результирующим показателем и содержанием белка в зерне положительная (г=0,30), но недостоверная, а в прохладных и влажных — достоверная, но отрицательная (г = -0,55).-

Отрицательно коррелирует масса зерна растения с содержанием лизина в белке (г = -0,63) в 2002 г. В то же время достоверная связь выявлена между белкомилйз№ом,атакже между лизином и жиром.

. СЕЛЕКЦИОННАЯ ОЦЕНКА ПЕРСПЕКТИВНЫХ ОБРАЗЦОВ ОВСА

- Гибридные популяции овса, изученные по комплексу хозяйственно-ценных признаков, были включены в селекционную программу лаборатории селекции овса СибНИИСХа. При этом элитные метелки из них отбирали методом индивидуального отбора в Р3 в гибридном питомнике 2002 г. В качестве ведущих признаков при отборе использовали следующие показатели: масса главной метелки и крупность зерна. Среди 730 элитных метелок к посеву в селекционном питомнике первого года было оставлено 351. Из них в 2003 г. по комплексу хозяйственно полезных признаков было выделено 45 линий. В 2004 г. в СП-2 изучалось 20 линий. Лучшие из них представлены в табл. 6.

Таблица 6

Характеристнкя лучших линии СП-2 урожая 2004 г.

№ делянки ±к стандарту Вегета- Масса 1000 зерен, г

Линия Урожайность, т/га ционный период, сут.

Орион, 4,95 — 73 38,4

5436 Скакун х Тарский 2 5,60* 0,65 76* 45.2*

5449 П. Богачкова х Тарский 2 5,40 0.45 73 47.0*

5450 П. Богачкова х Тарский 2 5,73* 0,78 76* 44,4*

5452 П. Богачкова х Орион 6,03* 1,08 ■ 75* 39,8

5458 Новосибирский 88 х Орион 6,23* 1,28 74 45,0*

5460 Новосибирский 88 хОрион 5,03 0,08 73 41,4

5462 Новосибирский 88 х Орион 5,80* 0,85 74 48,4*

5470 Иртыш 13 х Тарский 2 4,73 -0,22 73 45,4*

х ±8х 5,50 ±0,17 74,1 ±0,4 43,9± 1,1

* Достоверно превышает стандарт.

Анализ показывает, что наибольшие прибавки по урожаю получены у линий 5458 (Новосибирский 88 х Орион) и 5452 (Памяти Богачкова х Орион), то есть продуктивные линии получены с участием сортов селекции СибНИИСХа и СибНИИРСа.

Интересно отметить, что линия 5462 (Новосибирский 88 х Орион), которая достоверно превышает стандарт по урожаю и крупности зерна, имеет наивысший показатель по содержанию белка в зерне (14,4%) и более низкий - по пленчатости (24,2%).

Полученные данные говорят о том, что в условиях южной лесостепи Омской области можно создавать сорта овса, которые совмещают в одном генотипе высокую урожайность и повышенные качественные показатели зерна.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что наиболее ценный материал получен из комбинаций, в которых один из сортов характеризуется высокой комбинационной способностью по изученным признакам (продуктивность, масса 1000 зерен, белковость зерна).

ВЫВОДЫ

1. Проявление и наследование 10 хозяйственно-ценных признаков характеризуется значительной изменчивостью в зависимости от генотипа, условий вегетации и поколения гибридов.

Наибольшая доля генотипа выявлена по продолжительности периода всходы - выметывание (70,4%) и массе 1000 зерен (51,8 - 67,4%). По остальным

14

признакам преобладающий фактор — условия периода вегетации, эффект которых составил от 84,8 до 98,5%.

1. В наследовании признаков выявлены все известные типы наследования — от гетерозиса (сверхдоминирования) до депрессии. По большинству хозяйственно-ценных признаков преобладающими типами являются промежуточный и сверхд омннироваяи е.

3. В генетическом контроле хозяйственно-ценных признаков выявлены как аддитивные, так и неаддитивные (доминирование, эпистаз) эффекты генов, при превалировании первых, В изменчивости показателей: продолжительности периода всходы - выметывание, продуктивной кустистости, числа зерен главной метелки и массы зерна растения — несколько возрастают вариансы СКС. При этом долевое соотношение варианс варьирует в зависимости от складывающих* ся метеоусловий в период вегетации растений и поколения гибридов.

4. Анализ оценок эффектов ОКС позволяет отметить следующее: наиболее высокие эффекты ОКС по продолжительности периода всходы — выметывание (для его сокращения) получены у сортов Памяти Богачкова, Скакун и ТарскиЙ 2; подлине стебля, для увеличения признака - Иртыш 13, Иртыш 15 и Тарский 2, для сокращения признака - Скакун, Новосибирский 88 и Н-422; по длине метелки (на увеличение признака) ~ Иртыш 13, Новосибирский 88 и Тарский 2 (в благоприятном году), Орион (в неблагоприятном году); по продуктивной кустистости — Иртыш 13 (в благоприятном году), К(1а5Ык (в неблагоприятном году); по числу колосков в метелке - Иртыш 15, Орион и К.11а$Ык; по числу зерен в метелхе — Иртыш 15, Орион и Памяти Богачкова; по массе 1000 зерен — Новосибирский 88 и Тарский 2; по массе зерна метелки - Орион и Н-422; по продуктивности растения — Орион и Тарский 2; по содержанию белка — К^Ык (независимо от условий вегетации), Памяти богачкова (в неблагоприятном году), Новосибирский 88 (в благоприятном году).

Вышеперечисленные сорта предлагаются для селекционных программ с целью улучшения хозяйственно-ценных признаков.

5. При выявлении коррелятивной зависимости между хозяйствен поденными признаками и продуктивностью растений установили, что коэффициенты корреляции варьируют в зависимости от условии года и поколения гибридов. Наиболее тесная н стабильная взаимосвязь выявлена между массой зерна главной метелки и результирующим показателем — массой зерна растения. Этот признак предлагается в качестве маркера для отбора уникальных генотипов в расщепляющихся поколениях гибридов.

6. Довольно изменчивая взаимосвязь выявлена между содержанием белка и продуктивностью растений. В прохладном и влажном году - она отрицательная, в более благоприятных — недостоверна. То есть существует возможность селекционным путем объединить в одном генотипе высокое содержание белка в зерне и продуктивность растения. Из этого следует, что лишь в благоприятных условиях для роста и развития растений овса возможен отбор элит, в которых сочеталась бы высокая белковость зерна и продуктивность. Во влажных условиях получить высокобелковые формы со значительной продуктивностью проблематично.

РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКИ

1. В целях повышения продуктивности овса в условиях региона рекомендуем использовать для селекционной практики сорта Орион и Тарскнй 2; для увеличения содержания белка в зерне — сорта Новосибирский 88 и Kitashik.

2. Основными критериями отбора на семенную продуктивность могут служить составляющие элементы: число зерен в главной метелке, масса 1000 зерен и масса зерна главной метелки. Из них последний показатель благодаря высокой связи с основным селектируемым признаком — массой зерна растения может служить одним из надежных критериев отбора селекционных образцов в полевых условиях.

3. Для дальнейшего испытания и селекционной работы предлагаем высокоурожайные линии овса: Новосибирский 88 х Орион, Памяти Богачкова х Орион, Памяти Богачкова х Тарский 2.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1, Васюкевнч C.B. Создание исходного материала для селекции овса на адаптивность в условиях южной лесостепи Западной Сибири / C.B. Васкжевич // Сельское хозяйство Сибири на рубеже веков; итоги и перспективы развития: материалы конф. мол. ученых СО РАСХН. — Новосибирск, 2001. — С. 58.

2, Васюкевнч C.B. Характер изменчивости и наследования числа зерен в метелке овса в топкроссных скрещиваниях / C.B. Васюкевнч К Молодые ученые Сибирского региона— аграрной науке; материалы конф. мол. ученых Сибирского региона. - Омск, 2003. - Вып. 3. - С. 45-48.

3. Васюкевнч C.B. Наследование содержания белка гибридами овса при топкроссных скрещиваниях / C.B. Васюкевнч, НА. Калашник, ГЛ. Козлова // Полвека целине: сб. науч. тр., посвящ. 50-летию освоения целинных и залежных земель. - Омск, 2004. - С. 215-222.

4. Васюкевнч C.B. Изменчивость и наследование продолжительности периода всходы — выметывание у овса в условиях южной лесостепи Омской области / C.B. Васюкевнч // Молодые ученые Сибирского региона - аграрной науке: материалы межрегион, конф. мол. ученых, посвящ. 50-летию освоения целинных и залежных земель. — Омск, 2004. — Вып. 4. —С. 101-106.

Per. № 104. Сдано в набор 13,10.05. Подписано в печать 21.10.05. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура «Тайме». Печать и а ризограф«- Псч. л. 1,0(0,93). Уч.-изд. л. 1,27. Тираж 110 экз. Заказ

Издательство ФГОУ В ПО ОмГАУ. 644008, Омск, ул. Сибаковская, 4, тел. 65-35-18.

Отпечатано в тткирафня издательства ФГОУ ВПО ОмГАУ.

№21317