Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Исходный материал для селекции гибридов подсолнечника в Западно-Сибирском регионе

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Исходный материал для селекции гибридов подсолнечника в Западно-Сибирском регионе"

На правах рукописи

Лошкомойников Виталий Иванович

ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ ГИБРИДОВ ПОДСОЛНЕЧНИКА В ЗАПАДНО-СИБИРСКОМ РЕГИОНЕ

06.01.05 — селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

18 АПР 2013

Тюмень-2013

005052239

Работа выполнена в Сибирской опытной станции Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур имени B.C. Пустовойта Россельхозакадемии

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

старший научный сотрудник Бочковой Анатолий Дмитриевич

Официальные оппоненты: Белкина Раиса Ивановна,

доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник, профессор Тюменской государственной сельскохозяйственной академии

Шаманин Владимир Петрович,

профессор, профессор кафедры селекции, генетики и физиологии растений Омского государственного аграрного университета

Ведущая организация: Уральский научно-исследовательский

институт сельского хозяйства

Защита состоится «26» марта 2013 г. в 1500 часов на заседании диссертационного совета Д 220.064.02 в Тюменской государственной сельскохозяйственной академии по адресу: 625003, г. Тюмень, ул. Республики, 7

Тел./факс: (3452) 46-87-77, E-mail: diss TGSHA@maiI.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменской государственной сельскохозяйственной академии

Автореферат разослан «22» февраля 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат с.-х. наук

Литвиненко Наталья Владимировна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Подсолнечник является основной масличной культурой в Российской Федерации. На его долю приходится до 70% посевных площадей, до 80% валового сбора и до 90% выработки растительных масел. Средняя урожайность подсолнечника в России составляет 1,1-1,2 т/га, что является одним из самых низких показателей в мире. Создание и внедрение в производство высокопродуктивных гибридов подсолнечника является одним из эффективных путей решения проблемы обеспечения населения Российской Федерации высококачественным растительным маслом.

В Западно-Сибирском регионе для роста и развития растений подсолнечника складываются особенно жесткие почвенно-климатические условия. В связи с этим необходим поиск оптимальных решений проблемы создания и внедрения гибридов подсолнечника, адаптированных к сложным, зачастую экстремальным условиям. Значительного повышения эффективности селекционной работы с гибридным подсолнечником в зоне можно добиться за счет использования перспективного, адаптированного к местным условиям исходного материала.

Цель исследований - изучение новых сортов, гибридов и самоопылённых линий подсолнечника по комплексу селекционно-ценных признаков и устойчивости к основным патогенам и выделение перспективного исходного материала для селекции гибридов подсолнечника, адаптированного к условиям Западно-Сибирского региона.

Задачи исследований:

1. Провести анализ сортообразцов подсолнечника по вегетационному периоду, урожайности, масличности, сбору масла с гектара.

2. Дать оценку сортам, гибридам и самоопылённым линиям по устойчивости к заразихе, ложной мучнистой росе и толерантности к фомопсису.

3. Изучить сорта подсолнечника по комбинационной способности.

4. Выделить популяции подсолнечника с высокой концентрацией доминантных генов восстановления фертильности пыльцы.

5. Проверить реакцию сортообразцов подсолнечника на почвенно-климатические условия Западно-Сибирского и Краснодарского регионов.

6. Создать самоопылённые линии ранних поколений инцухта, приспособленные к местным условиям.

Научная новизна исследований. Впервые проведён комплексный анализ новых сортообразцов подсолнечника по продолжительности вегетационного периода, урожайности, масличности и сбору масла с гектара. Выделены доноры устойчивости к заразихе, ложной мучнистой росе и толерантности к фо-мопсису, определена комбинационная способность сортов подсолнечника местной и инорайонной селекции. Установлена концентрация доминантных генов восстановления фертильности пыльцы в популяциях отечественных сортов, проведён сопоставительный анализ характера изменчивости основных селекционных признаков у сортов и гибридов подсолнечника при испытании в контрастных почвенно-климатических условиях.

Практическая значимость и реализация результатов исследований. Выделен перспективный исходный материал для селекции гибридов подсолнечника на скороспелость, высокую урожайность и масличность, устойчивость к основным патогенам, комбинационную способность, с повышенной концентрацией доминантных генов восстановления фертильности пыльцы и экологической стабильностью.

Созданы 23 ультраранние самоопылённые линии подсолнечника третьего поколения инцухта, отличающиеся высокой масличностью и крупностью семянок в сочетании с коротким периодом вегетации.

На защиту выносятся следующие положения:

- источники селекционно-ценных признаков (продолжительность вегетационного периода, урожайность, масличность семянок, устойчивость к патогенам) и перспективные ультраранние самоопылённые линии подсолнечника;

- доноры устойчивости к заразихе, ложной мучнистой росе и толерантности к фомопсису;

- сорта подсолнечника с хорошей комбинационной способностью и высокой концентрацией доминантных генов восстановления фертильности пыльцы;

- перспективные ультраранние самоопылённые линии подсолнечника третьего поколения инцухта.

Апробация работы и публикация результатов исследований. Основные результаты работы доложены на конференциях молодых ученых и аспирантов ВНИИМК (Краснодар, 2007, 2008, 2009), четвертой международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Актуальные вопросы селекции, технологии и переработки масличных культур» (Краснодар, 2007).

Работа выполнена в 2006-2008 гг. в ГНУ СОС ВНИИМК имени B.C. Пустовойта.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 научных работ общим объемом 1,05 печатного лист, из них 2 работы опубликованы в реферируемом издании, рекомендованном ВАК РФ.

Личный вклад автора. Автором диссертации разработана программа исследований, схема опытов, проведены сопутствующие наблюдения и анализ результатов опытов.

Структура и объём диссертационной работы. Диссертационная работа изложена на 116 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 4 глав, выводов и рекомендаций производству. Включает 24 таблицы, 4 рисунка, 4 приложения. В список использованной литературы внесено 125 источников, в том числе 21 — иностранных авторов и один электронный ресурс.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1 Селекция подсолнечника (обзор литературы)

В главе рассмотрены в историческом плане вопросы селекции подсолнечника, в том числе в Западно-Сибирском регионе. Приведены основные направления, проблемы и достижения в селекции подсолнечника.

2 Исходный материал, методика и условия проведения опытов 2.1 Исходный материал

В качестве исходного материала использованы районированные и перспективные сортообразцы подсолнечника разных групп спелости, в том числе 14 сортов-популяций, 11 межлинейных гибридов и 6 константных самоопылённых линий. За стандарты взяты сорт Енисей (ультраранняя группа) и гибрид Близар (раннеспелая группа).

2.2 Методика исследований

Сортообразцы подсолнечника изучали по методике предварительного сортоиспытания в трёхкратной повторное™. Общая площадь делянки 24,5 м2, учётная - 12,2 м2. В период вегетации проводили фенологические наблюдения и биометрические измерения.

Для изучения комбинационной способности сортов-популяций и концентрации доминантных генов восстановления фертильности пыльцы в качест-

3

ве тестера использовали стерильный простой гибрид ЦМС Кубанский 86. Скрещивание проводили при закрытом цветении под изоляторами. Оценку на устойчивость к заразихе и ложной мучнистой росе проводили на ЦЭБ ВНИ-ИМК при искусственном заражении в условиях теплицы. Толерантность к фо-мопсису определялась в полевых условиях на естественном фоне в год проявления болезни. Масличность семянок определяли методом ядерно-магнитного резонанса. Массу 1000 семянок - по ГОСТ 10842-89. Для обработки экспериментальных данных использовали метод дисперсионного анализа в изложении Б.А. Доспехова (1985).

2.3 Почвенно-климатические условия

В разделе дана характеристика почвенно-климатических условий Омской области и особенностей погодных условий вегетационных сезонов 20062008 гг. Разнообразие погодных условий в годы проведения исследований позволило объективно оценить биологические и хозяйственно-полезные признаки у изучаемых сортов, гибридов и самоопылённых линий подсолнечника.

Глава 3 Результаты исследований

3.1 Реакция сортообразцов подсолнечника различного происхождения на почвенно-климатические условия Западно-Сибирского региона

Испытание сортов и гибридов подсолнечника показало, что в среднем за 2006-2008 гг. достоверное превышение над стандартами по сбору масла с гектара отмечено из группы ультраранних сортообразцов у сортов Скороспелый, Скороспелый 87, Бузулук и гибрида Авангард (табл. 1.).

Среди изученных раннеспелых сортов и гибридов наиболее перспективными оказались гибриды Юпитер, Альенор, Триумф и Меркурий, а также сорта Чакинский 602 и Чакинский 931. Из группы среднеранних выделился гибрид Кубанский 930, достоверно превысивший сорт - стандарт ВНИИМК 8883 по сбору масла с гектара. Наиболее полное соответствие со стандартом ультраранней группы по продолжительности периода вегетации наблюдалось у сортов Иртыш, Кулундинский-1, Сибирский 91 и Сибирский 97.

Высокая масличность семянок отмечена у сортов ультраранней группы Бузулук (51,8%) и Иртыш (51,3%), раннеспелых сортов Воронежский 638 (54,7%), Чакинский 602 (53,9%) и Чакинский 931 (53,7%), гибридов Меркурий (52,7%) и Альенор (52,5%).

Таблица 1 - Характеристика перспективных сортов и гибридов подсолнечника,

2006-2008 гг.

Название Период Урожай- Маслич- Сбор масла

сорта, гибрида вегетации, ность, ность, т/га ±к

суток т/га % стандарту

Группа ультраранних

Енисей (стандарт) 103 2,78 44,4 1,11 -

Скороспелый 106 3,18 50,3 1,44 + 0,33

Авангард 108 2,99 50,0 1,35 + 0,24

Скороспелый 87 109 2,89 50,6 1,32 + 0,21

Бузулук 111 2,66 51,8 1,24 + 0,13

Иртыш 104 2,49 51,3 1,15 + 0,04

Кулундинский-1 104 2,71 46,5 1,13 + 0,02

Сибирский 91 104 2,46 49,0 1,08 -0,03

Сибирский 97 104 2,28 50,2 1,03 -0,07

НСРо5 - 0,24 - 0,12 -

Группа раннеспелых

Близар (стандарт) 108 3,09 46,6 1,30 -

Юпитер 109 3,38 50,0 1,52 + 0,22

Альенор 110 3,17 52,5 1,50 + 0,20

Триумф 107 3,34 48,6 1,46 + 0,16

Чакинский 602 107 3,00 53,9 1,45 + 0,15

Чакинский 931 108 2,93 53,7 1,42 + 0,12

Меркурий 108 2,98 52,7 1,41 + 0,11

Воронежский 638 108 2,69 54,7 1,32 + 0,02

НСР05 - 0,20 - 0,10 -

Группа среднеранних

ВНИИМ1С 8883 (стандарт) 114 2,78 52,7 1,32 -

Кубанский 930 110 3,13 52,6 1,48 + 0,16

НСР05 - 0,25 0,13 -

Анализ реакции самоопылённых линий и стерильных простых гибридов -материнских форм трёхлинейных гибридов подсолнечника, позволил установить, что в условиях Западной Сибири наиболее короткий период от всходов до цветения был у линии ВК-585, ВК-789 и ВК-551 (табл. 2).

По продуктивности выделились стерильные простые гибриды ЦМС Кубанский 86 и ЦМС Кубанский 93 с урожайностью 3,09 т/га и 2,57 т/га соответ-

5

ственно. Среди самоопылённых линий наиболее продуктивными оказались линий ВК-571 (2,09 т/га) и ВК-462 (1,77 т/га).

Таблица 2 - Основные селекционные признаки родительских форм гибридов __подсолнечника, 2006-2008 гг.__

Линии,гибриды Период, суток Урожайность, т/га Маслич-ность, %

всходы-цветение всходы-созревание

Материнские формы - закрепители стерильности

ЦМС Кубанский 86 57 108 3,09 46,6

ЦМС Кубанский 93 59 112 2,57 54,4

ВК-462 59 104 1,77 46,0

ВК-276 53 100 1,10 41,3

ВК-678 60 112 1,36 42,7

Отцовские формы - линии восстановители фертильности

ВК-789 54 106 0,91 47,4

ВК-551 57 106 0,87 48,6

ВК-585 47 101 0,49 45,0

ВК-571 61 116 2,09 43,5

НСР05 - - 0,20 -

3.2 Варьирование основных селекционных признаков у исходного материала по годам исследований

Проведённый анализ изменчивости основных морфобиологических признаков у исходного материала позволил выделить перспективные сортообраз-цы, отличающиеся повышенной стабильностью их проявления по годам исследований.

Из группы ультраранних таким критериям удовлетворяют сорта Бузулук, Скороспелый 87 и Метеор (коэффициент вариации по сбору масла с гектара 4,9%; 7,6% и 8,7%, соответственно). Среди раннеспелых сортообразцов наименьшая изменчивость отмечена у гибрида Альенор (2,7%), сортов Р-453 (Родник) (5,6%) и Чакинский 602 (9,7%), а среди среднеспелых - у гибрида Арена ПР (8,1%) (табл. 3).

Таблица 3 - Перспективные по стабильности проявления основных селекционных признаков сорта и гибриды подсолнечника, 2006-2008 гг.

Сорта, Гибриды Коэффициент вариации, %

урожайность | масличность |сбор масла с гектара

Группа ультраранних

Енисей (стандарт) 19,8 2,1 18,5

Бузулук 1,2 1,9 4,9

Скороспелый 4,6 3,6 7,6

Метеор 11,2 2,8 8,7

Группа раннеспелых

Близар (стандарт) 9,4 4,6 13,5

Альенор 2,4 0,5 2,7

Р-453 (Родник) 5,2 1,2 5,6

Чакинский 602 9,9 0,7 9.7

Группа среднеранних

ВНИИМК 8883 (стандарт) 15,4 1,6 15,4

Арена ПР 5,6 2,7 8,1

Изученные в наших опытах родительские формы гибридов, в особенности самоопылённые линии ВК-462, ВК-571 и ВК-585, имели значительно большую изменчивость по урожайности по сравнению с сортами и гибридами (табл.

4).

Таблица 4 - Варьирование по годам морфобиологических признаков у родительских форм гибридов подсолнечника, 2006-2008 гг.

Линии,гибриды Коэффициент вариации, %

период высота урожай- маслич-

всходы- растений ность ность

цветение

Материнские формы закрепители стерильности

ЦМС Кубанский 86 8,2 10,4 10,2 4,6

ЦМС Кубанский 93 6,6 8,9 13,1 1,2

ВК-462 2,9 13,6 54,4 3,4

ВК-276 4,9 8,3 13,4 7,8

ВК-678 4,8 15,8 14,0 2,1

Отцовские формы — линии восстановители фертильности

ВК-789 5,4 14,4 11,6 2,5

ВК-551 3,5 12,1 15,3 2,1

ВК-585 6,8 7,7 25,5 3,3

ВК-571 7,4 11,0 35,2 4,1

Такая нестабильность урожайных данных самоопылённых линий по годам может оказать негативное влияние на эффективность их репродуцирования в местных условиях при развёртывании гибридного семеноводства подсолнечника.

3.3 Характеристика исходного материала по устойчивости к основным патогенам

Важнейшим направлением в селекции гибридов подсолнечника является отбор на устойчивость к заразихе, ложной мучнистой росе и фомопсису.

Проведённая оценка сортообразцов подсолнечника при искусственном заражении показала, что умеренной устойчивостью к заразихе обладают гибриды Авангард и ЦМС Кубанский 86, сорт Лакомка и самоопылённая линия ВК-276. Степень поражения у них не превышает 9 проростков заразихи на одно растение подсолнечника.

В группу восприимчивых к заразихе относятся сорта Кулундинский-1 и Богучарец, и самоопылённые лини ВК-789, ВК-585 и гибрид Триумф, степень поражения у которых варьировала от 15 до 16 проростков заразихи на одно растение.

К сильновосприимчивым к заразихе можно отнести сорта Енисей, Сибирский 91, Сибирский 97 и Иртыш (степень поражения 20-25).

Иммунитетом к ложной мучнистой росе (Раса 330) обладают гибриды Триумф, Кубанский 930, Альенор, Красотка, Юпитер, Меркурий, Близар, Арена ПР, самоопылённые линии ВК-789 и ВК-551.

Высокая толерантность к фомопсису отмечена у гибридов Альенор, Красотка, Арена ПР, Триумф, сортов Скороспелый 87 и Крепыш, самоопылённых линий ВК-789 и ВК-551 (поражение 0-4% против 95% у восприимчивой линии ВК-571).

3.4 Комбинационная способность сортов подсолнечника

В гетерозисной селекции подсолнечника наиболее эффективно использовать в качестве исходного материала сорта, обладающие хорошей комбинационной способностью.

В связи с этим нами была проведена оценка сортов по этому показателю. Приведённые данные (табл. 5) показывают, что среди изученных сортов под-

солнечника хорошей комбинационной способностью по сбору масла с гектара обладают сорта Чакинский 602, Бузулук и ВНИИМК 8883.

Таблица 5 - Характеристика сортов подсолнечника по комбинационной __способности, 2007 г.__

Сорт Урожай- Сбор В % к среднему Балл ОКС

ность, мас- показателю

тест- ла, по по сбору по по сбору

гибридов, т/га урожай- масла с урожай- масла с

т/га ности гектара ности гектара

Енисей 2,78 1,18 90,8 86,1 II

Сибирский 91 3,17 1,38 103,6 100,7 III III

Сибирский 97 3,09 1,36 101,0 99,3 III III

Кулундинский -1 3,09 1,34 101,0 97,8 III III

Богучарец 2,98 1,31 97,4 95,6 III III

Скороспелый 3,12 1,33 102,0 97,1 III III

Скороспелый 87 3,01 1,34 98,4 97,8 III III

Метеор 2,98 1,32 97,4 96,3 III III

Чакинский 602 3,15 1,46 102,9 106,6 III IV

Чакинский 931 3,00 1,42 98,0 103,6 III III

Воронежский 638 3,18 1,37 103,9 100,0 III III

Крепыш 2,83 1,27 92,5 92,7 II II

Р - 453 (Родник) 3,13 1,41 102,3 102,9 III III

Бузулук 3,27 1,52 106,9 110,9 IV IV

ВНИИМК 8883 3,17 1,47 103,6 107,3 III IV

Среднее 3,06 1,37 - - - -

Сорта Енисей и Крепыш обладают низкой, а остальные сорта - средней комбинационной способностью.

3.5 Сорта подсолнечника отечественной селекции как исходный материал для селекции линий восстановителей фертильности пыльцы

Высокомасличные, адаптированные к местным условиям, сорта - популяции отечественной селекции могут служить ценным исходным материалом для селекции отцовских форм — линий-восстановителей фертильности пыльцы при условии высокой концентрации доминантных генов ЯГ в популяциях этих сортов.

Полученные данные (табл. 6) показывают, что все изученные сорта в той или иной степени обладали способностью восстанавливать фертильность пыльцы. Минимальная концентрация таких биотипов отмечена у сорта Чакинский 931 (0,8%), а максимальная - у сорта Крепыш (63,9%).

Таблица 6 - Пропорция фертильных растений в потомстве от скрещивания _сортов с источником ЦМС, 2006-2007 гг._

Сорта Количество учётных растений, шт. В том числе фертильных, шт. Доля фертильных растений, %

Чакинский 931 237 2 0,8

Сибирский 91 71 1 1,4

Воронежский 638 278 13 4,7

Бузулук 269 21 7,8

Енисей 232 21 9,1

Скороспелый 87 229 21 9,2

Чакинский 602 203 21 10,3

Кулундинский-1 66 10 15,2

Сибирский 97 71 12 16,9

Р-453 (Родник) 253 54 21.3

Скороспелый 81 19 23,4

ВНИИМК 8883 263 74 28,1

Богучарец 335 109 32,5

Метеор 223 85 38,1

Крепыш 244 156 63,9

НСР05 - 7,6

Сорта Р-453 (Родник), Скороспелый, ВНИИМК 8883, Богучарец и Метеор имели от 23,4 до 38,1% биотипов, способных восстанавливать фертиль-ность пыльцы.

Сорта Чакинский 931, Сибирский 91, Воронежский 638 и Бузулук фактически полностью состоят из биотипов, закрепляющих стерильность пыльцы и частота встречаемости доминантных генов ЯГ у них варьирует от 0,8 до 7,8%.

3.6 Реакция сортообразцов подсолнечника на почвенно-климатические

условия Западно-Сибирского и Северо-Кавказского регионов

В гетерозисной селекции подсолнечника актуальной проблемой является выведение гибридов, которые отличаются повышенной стабильностью по сбору масла с гектара в зонах с контрастными почвенно-климатическими условиями.

Проведённые нами опыты показали, что минимальные различия по сбору масла с гектара при испытании в условиях Западно-Сибирского и СевероКавказского регионов отмечены у сортов Р-453 (Родник), ВНИИМК 8883 и Бузулук (рис. 1).

Рисунок 1 - Реакция сортов популяций подсолнечника на различные экологические условия выращивания, 2006-2007 гг.

В качестве исходного материала были использованы 14 сортов - популяций, 10 межлинейных гибридов, а также 47 потомств индивидуальных растений второго поколения инцухта.

Изученные в опыте гибриды подсолнечника (рис. 2) имели значительно большие различия по сбору масла с гектара в зависимости от места испытания по сравнению с сортами-популяциями, что указывает на меньшую экологическую стабильность. К числу относительно стабильных гибридов можно отнести Авангард, Триумф, Кубанский 930 и Альенор. Напротив, наибольшие различия наблюдались у сортов Скороспелый, Кулундинский-1 и Чакинский 602.

Рисунок 2 - Реакция межлинейных гибридов подсолнечника на условия внешней среды,

2006-2007 гг.

4 Селекционная оценка выделенных перспективных самоопылённых линий подсолнечника

В процессе изучения исходного материала, пригодного для использования в селекции межлинейных гибридов подсолнечника в условиях Западной Сибири, также проведена работа по отбору и оценке перспективных самоопылённых линий. Материал доведён до третьего поколения инцухта и передан для использования в селекционной программе Сибирской опытной станции ВНИ-ИМК.

Среди выделенных самоопылённых линий представляют интерес ультраранние, высокомасличные и крупноплодные формы (табл. 7-9).

Особую ценность, по нашему мнению, представляют ультраранние самоопылённые линии. Новые линии - закрепители стерильности этой группы вегетационного периода зацветают на 8-12 суток раньше наиболее скороспелой линии ВК-276 селекции ВНИИМК и созревают на 15-23 суток раньше (табл. 7).

Таблица 7 - Характеристика ультраранних самоопылённых линий _подсолнечника (третье поколение инцухта), 2008 г. _

Происхождение Период, суток Высота Мас- Масса

рас- лич- 1000 се-

всхо- всходы- тении, ность, мянок, г

ДЫ- созре- см %

цвет- вание

ение

Линии закрепители стерильности

ВК - 276 (контроль) 53 100 112 42,2 44

Сибирский 97-2-1-1 41 84 153 38,9 81

Сибирский 97-1-2-3 42 82 158 37,2 83

Сибирский 91-2-4-2 43 77 146 45,0 58

Сибирский 91-1-3-3 43 82 161 47,5 88

Енисей - 1-5-2 44 83 157 40,7 83

Иртыш - 1-7-4 44 85 146 44,0 64

Иртыш - 3-2-5 45 83 142 45,2 72

Линии восстановители фертильности

ВК - 585 (контроль) 47 101 104 46,6 34

(ВК-276 х ВК-585)- 1-2-1 42 92 136 48,6 44

(ВК-276 хВК-585)- 2-3-5 43 92 138 48,8 48

(ВК-276 х ВК-585)-4-3-1 45 80 141 47,9 46

Среди отцовских линий — восстановителей фертильности, выделенных в

процессе проведённой работы, также имеются формы, зацветающие на 3-6 су-

12

ток раньше контроля - линии ВК-585 и созревающие на 9-21 суток раньше. Несмотря на значительное сокращение вегетационного периода, все выделенные линии превышают контроль по высоте растений и массе 1000 семянок, а в ряде случаев и по масличности.

В результате исследований удалось выделить серию самоопылённых линий - закрепителей стерильности с масличностью 45,6-49,8% против 42,2% у контроля - линии ВК-276 (табл. 8). Выделенные линии характеризовались укороченным вегетационным периодом, большей высотой растений и массой 1000 семянок. Несмотря на значительное сокращение вегетационного периода, все выделенные линии превышают контроль по высоте растений и массе 1000 семянок, а в ряде случаев и по масличности.

Таблица 8 - Перспективные высокомасличные самоопылённые линии _подсолнечника (третье поколение инцухта), 2008 г. _

Происхождение Период, суток Высота растений, см Мас-личность, % Масса 1000 семянок, г

всходы-цветение всходы-созревание

Линии закрепители стерильности

ВК - 276 (контроль) 53 100 112 42,2 44

Сибирский 97-2-5-3 44 84 148 49,8 62

Сибирский 97-4-1-6 48 87 168 48,9 74

Сибирский 91-1-6-2 48 89 147 48,8 83

Иртыш - 1-8-5 47 85 144 47,6 74

Сибирский 91-1-7-8 47 84 148 45,6 82

Линии восстановители фертильности

ВК - 585 (контроль) 47 101 104 46,6 34

Авангард - 5-3-5 51 97 138 51,1 63

Авангард - 1-4-2 48 87 163 50,9 64

(ВК-276 х ВК-585)-2-5-4 49 89 164 49,6 J 47

(ВК-276 х ВК-585)-4-5-8 47 96 127 49,4 39

(ВК-276 х ВК-585) - 2-7-6 45 82 143 49,3 51

Таким образом, выделенный нами в процессе проведённых исследований исходный материал адаптирован к условиям Западно-Сибирского региона, отличается укороченным периодом вегетации, высокой масличностью и крупностью семянок. Материал представляет большой интерес для практического использования в селекционной программе Сибирской опытной станции ВНИ-

13

ИМК при выведении гибридов подсолнечника, приспособленных к местным условиям.

В настоящее время актуальной проблемой является создание крупноплодных гибридов подсолнечника специального назначения. В этой связи представляют интерес выделенные самоопылённые линии - закрепители стерильности, масса 1000 семянок у которых составляет 83-89 г против 44 г у контроля -линии ВК-276 (табл. 9). Выделенные крупноплодные линии - восстановители фертильности имеют массу 1000 семянок 48-61 г против 34 г у контроля - линии ВК-585.

Таблица 9 - Крупноплодные самоопылённые линии подсолнечника ____(третье поколение инцухта), 2008 г._

Происхождение Период, суток Высота растений, см Маслич-ность, % Масса 1000 семянок, г

всхоДЫ- цветение всходы-созревание

Линии — закрепители стерильности

ВК-276 (контроль) 53 100 112 42,2 44

Сибирский 97-3-2-6 45 86 170 39,4 89

Сибирский 97-1-3-3 43 82 161 47,5 88

Енисей - 3-4-7 48 83 163 38,9 87

Сибирский 91-3-5-5 47 84 147 45,2 83

Енисей — 7-6-3 49 84 158 38,9 83

Линии — восстановители фе ртильности

ВК - 585 (контроль) 47 101 104 46,6 34

(ВК-276 х ВК-585) - 5-2-4 47 82 131 47,6 61

(ВК-276 х ВК-585) -4-1-4 50 86 128 49,5 52

(ВК-276 х ВК-585) - 3-5-2 50 85 133 49,3 48

Таким образом, приведённые результаты являются предпосылкой для развёртывания селекционной программы по выведению гибридов подсолнечника кондитерского типа с массой 1000 семянок 100-120 г.

ВЫВОДЫ

1. В условиях Западной Сибири наиболее перспективными для непосредственного использования в производстве являются сортообразцы:

- ультраранние сорта Скороспелый, Скороспелый 87 и Бузулук, а также гибрид Авангард, достоверно превышающие сорт-стандарт Енисей по сбору масла с гектара на 0,13-0,33 т/га;

- раннеспелые сорта Чакинский 602 и Чакинский 931, гибриды Юпитер, Альенор, Триумф и Меркурий;

- среднеранний гибрид Кубанский 930.

2. По скороспелости выделены сорта Сибирский 97, Сибирский 91, Иртыш, Енисей и Кулундинский-1. Период от всходов до цветения у них составлял 51-54 суток, от всходов до созревания 103-104 суток.

3. Высокое содержание масла в семенах в условиях Западной Сибири отмечено у сортов Чакинский 602, Чакинский 931, гибридов Меркурий и Альенор (53,9; 53,7; 52,7 и 52,5% соответственно).

4. В качестве родительских форм гибридов подсолнечника наиболее подходящими для условий Западно-Сибирского региона являются ультраранние самоопылённые линии ВК-585, ВК-276, ВК-789 и стерильный простой гибрид ЦМС Кубанский 86. Период от всходов до цветения у них варьирует от 47 до 57 дней, от всходов до созревания - от 100 до 108 дней.

5. Устойчивостью к заразихе отличаются гибриды Авангард и ЦМС Кубанский 86, сорт Лакомка и самоопылённая линия ВК-276. Степень поражения заразихой у них составляет 7-8 проростков заразихи на одно растение подсолнечника против 25-28 у контроля.

6. Иммунитетом к ложной мучнистой росе (раса 330) обладают гибриды Триумф, Кубанский 930, Альенор, Красотка, Юпитер, Меркурий, Близар и Арена ПР, самоопылённые линии ВК-789 и ВК-551.

7. Высокая толерантность к фомопсису отмечена у гибридов Альенор, Красотка, Арена ПР, Триумф, сортов Скороспелый 87 и Крепыш, самоопылённых линий ВК-789 и ВК-551 (поражение 0-4%).

8. Наибольшая концентрация доминантных генов восстановления фер-тильности пыльцы присутствует в популяциях сортов Крепыш (63,9%), Метеор (38,1%), и Богучарец (32,8%), а минимальная - у сортов Чакинский 931 (0,8%), Сибирский 91 (1,4%) и Воронежский 638 (4,7%).

9. Высокой комбинационной способностью обладают сорта Бузулук, ВНИИМК 8883 и Чакинский 602, средней - Сибирский 91, Сибирский 97, Кулундинский-1, Богучарец, Скороспелый, Скороспелый 87, Метеор, Чакинский 931, Воронежский 638 и Р-453 (Родник), а низкой-сорта Енисей и Крепыш.

10. Повышенная экологическая стабильность по сбору масла с гектара при испытании в контрастных почвенно-климатических зонах установлена у

15

сортов ВНИИМК 8883, Воронежский 638 и Крепыш, гибридов Альенор, Красотка, Юпитер, Меркурий и Кубанский 930.

11. Выделена серия перспективных ультраранних линий подсолнечника третьего семянок, предоставляющих интерес для практического использования в селекционной программе поколения инцухта, характеризующихся коротким представляющих интерес для практического использования в селекционной программе.вегетационным периодом, высокой масличностью и крупностью.

Практические рекомендации

Включить в селекционную программу СОС ВНИИМК перспективные ультраранние линии подсолнечника третьего поколения инцухта, отличающиеся укороченным периодом вегетации, высокой масличностью и крупностью семянок.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Лошкомойников В.И. Отечественные сорта-популяции как исходный материал для создания линий — восстановителей фертилыюсти // Масличные культуры: Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Краснодар, 2007. С. 12-13.

2. Лошкомойников В.И. Комбинационная способность скороспелых сортов подсолнечника // Масличные культуры: Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Краснодар, 2008. С. 23-24.

3. Лошкомойников В.И. Характеристика исходного материала для селекции гибридов подсолнечника по устойчивости к основным патогенам // Актуальные вопросы селекции, технологии и переработки масличных культур. Краснодар, 2007. С. 161-164.

4. Лошкомойников В.И. Исходный материал для селекции гибридов подсолнечника в Западно-Сибирском регионе // Актуальные вопросы селекции, технологии и переработки масличных культур. Краснодар, 2007. С. 156-160.

5. Лошкомойников В.И. Перспективные сортообразцы подсолнечника для условий Западной Сибири // Актуальные вопросы селекции, технологии и переработки масличных культур. Краснодар, 2009. С. 116-123.

Подписано в печать 15.02.2013 г. Тираж 120 экз. Печать трафаретная. Заказ 061. Отпечатано в печатном цехе «Ризограф» Тюменского Аграрного Академического Союза 625003, г. Тюмень, ул. Республики, 7

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Лошкомойников, Виталий Иванович, Исилькуль

Государственное научное учреждение Сибирская опытная станция Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур имени B.C. Пустовойта Российской академии сельскохозяйственных наук

На правах рукописи

ЛОШКОМОИНИКОВ ВИТАЛИЙ ИВАНОВИЧ

ИСХОДНЫМ МАТЕРИАЛ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ ГИБРИДОВ ПОДСОЛНЕЧНИКА В ЗАПАДНО-СИБИРСКОМ РЕГИОНЕ

06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

00

ДИССЕРТАЦИЯ

¡^ на соискание ученой степени кандидата

сельскохозяйственных наук

ю £ со °

CN LO

о

СМ

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук

Бочковой Анатолий Дмитриевич

Исилькуль - 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ...........................................................................................................................2

1. Обзор литературы..........................................................................................................6

1.1 Ботаническое описание и биологические особенности культуры подсолнечника.................................................................................................................6

1.2 История возделывания и окультуривания подсолнечника....................13

1.3 Современные направления селекции подсолнечника..............................19

1.4 История, состояние и перспективы селекционной работы с подсолнечником в Западно-Сибирском регионе...............................................27

2. Исходный материал, методы и условия проведения исследований...........34

2.1 Исходный материал...............................................................................................34

2.2 Методы исследований..........................................................................................37

2.3 Условия проведения исследований.................................................................39

3. Результаты исследований.........................................................................................43

3.1 Реакция сортообразцов подсолнечника различного происхождения на почвенно климатические условия Западно-Сибирского региона...............43

3.2 Варьирование основных селекционных признаков у исходного материала по годам исследований..........................................................................49

3.3 Характеристика исходного материала по устойчивости к основным патогенам.........................................................................................................................57

3.4 Комбинационная способность сортов подсолнечника..............................62

3.5 Сорта подсолнечника отечественной селекции как исходный материал для селекции линий-восстановителей фертильности пыльцы 65

3.6 Испытание сортообразцов в контрастных почвенно-климатических условиях...........................................................................................................................69

4 Селекционная оценка выделенных перспективных самоопылённых

линий подсолнечника......................................................................................................77

ВЫВОДЫ.............................................................................................................................81

Предложения для селекционной практики.............................................................83

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..............................................................................................84

Приложения........................................................................................................................96

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Подсолнечник является основной масличной культурой в Российской Федерации. На его долю приходится до 70 % посевных площадей, До 80 % валового сбора и до 90 % выработки растительных масел. Средняя урожайность подсолнечника в России составляет 1,1-1,2 т/га, что является одним из самых низких показателей в мире.

Создание и внедрение в производство высокопродуктивных гибридов подсолнечника является одним из эффективных путей решения проблемы обеспечения населения Российской Федерации высококачественным растительным маслом.

В Западно-Сибирском регионе, где для роста и развития растений подсолнечника складываются особенно жесткие почвенно-климатические условия, доля гибридов в общей структуре сортовых посевов не превышает 5 %.

В связи с этим необходим поиск оптимальных решений проблемы создания и внедрения гибридов подсолнечника, адаптированных к сложным, зачастую экстремальным, условиям ЗападноСибирского региона. Значительного повышения эффективности селекционной работы с гибридным подсолнечником в зоне Западной Сибири можно добиться за счет использованного перспективного исходного материала, адаптированного к местным условиям.

Цель исследований.

Цель исследований - изучение новых сортов и гибридов и самоопылённых линий подсолнечника по комплексу селекционно-ценных признаков и устойчивости к основным патогенам и выделение перспективного исходного материала для селекции гибридов подсолнечника, адаптированного к условиям Западно-Сибирского региона.

Задачи исследований:

1. Провести анализ сортообразцов подсолнечника по вегетационному периоду, урожайности, сбору масла с гектара.

2. Дать оценку сортам, гибридам и самоопылённым линиям по устойчивости к заразихе, ложной мучнистой росе и толерантности к фомопсису.

3. Изучить сорта подсолнечника по комбинационной способности.

4. Выделить популяции подсолнечника с высокой концентрацией доминантных генов восстановления фертильности пыльцы.

5. Проверить реакцию сортообразцов подсолнечника на поч-венно-климатические условия Западно-Сибирского и Крас-надарского регионов.

6. Создать самоопылённые линии ранних поколений инцухта, приспособленны к местным условиям.

Научная новизна исследований.

- впервые проведён комплексный анализ новых сортообразцов подсолнечника по продолжительности вегетационного периода, урожайности, масличности и сбору масла с гектара. Выделены доноры устойчивости к заразихе, ложной мучнистой росе и толерантности к фомопсису, определена комбинационная способность сортов подсолнечника местной и инорайонной селекции. Установлена концентрация доминантных генов восстановления фертильности пыльцы в популяциях отечественных сортов, проведён сопоставительный анализ характера изменчивости основных селекционных признаков у сортов и гибридов подсолнечника при испытании в контрастных почвенно-климатических условиях.

Практическая значимость и реализация результатов исследований.

Выделен перспективный исходный материал для селекции гибридов подсолнечника на скороспелость, высокую урожайность и масличность, устойчивость к основным патогенам, комбинационную способность, с повышенной концентрацией доминантных генов восстановления фертильности пыльцы и экологической стабильностью.

Созданы 23 ультраранние самоопылённые линии подсолнечника третьего поколения инцухта, отличающиеся высокой маслично-стью и крупностью семянок в сочетании с коротким периодом вегетации.

На защиту выносятся следующие положения:

— источники селекционно-ценных признаков (продолжительность периода вегетации, урожайность, масличность семянок и устойчивость к основным патогенам и перспективные ультраранние самоопылённые линии подсолнечника;

— доноры устойчивости к заразихе, ложной мучнистой росе и толерантности к фомопсису;

— сорта подсолнечника с хорошей комбинационной способностью и высокой концентрацией доминантных генов восстановления фертильности пыльцы;

— перспективные ультраранние самоопылённые линии подсолнечника третьего поколения инцухта.

Апробация работы и публикация результатов исследований

Основные результаты работы доложены на конференциях молодых ученых и аспирантов ВНИИМК (г. Краснодар, 2007, 2008, 2009 гг.), четвертой международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Актуальные вопросы селекции, технологии и переработки масличных культур» (Краснодар, 2007).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 научных работ общим объемом страниц 1,05 печатного листа, из них 2 работы опубликованы в реферируемом издании, рекомендованном ВАК РФ.

Личный вклад автора. Автором диссертации разработана программа исследований, схема опытов, проведены сопутствующие наблюдения и анализ результатов опытов.

Структура и объём диссертационной работы. Диссертационная работа изложена на 116 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 4 глав, выводов и рекомендаций производству. Включает 24 таблицы, 4 рисунка, 4 приложения. В список использованной литературы внесено 125 источников, в том числе 21 — иностранных авторов и один электронный ресурс.

1 Селекция подсолнечника (обзор литературы)

1.1 Ботаническое описание и биологические особенности

культуры подсолнечника

Культурный подсолнечник - однолетнее растение, имеет стержневую корневую систему. Корни подсолнечника многократно ветвятся. Как показали исследования А.Я. Максимовского в 1940 г., уже при появлении над поверхностью почвы семядольных листьев на главном корне проростка имеется до 10 боковых корешков. К фазе образования корзинки корни подсолнечника проникают до 1,5 м, к фазе цветения-до 2 м, к концу вегетации до 2,5-3 м, а при благоприятных условиях и более (Пустовойт B.C. , 1966, с. 7; Пустовойт B.C., 1969, с. 164).

Листья у подсолнечника простые, черешковые, без прилистников. Расположены на стебле спирально и только самые нижние (2-3 пары) — супротивно. Длина и ширина листьев в зависимости от их яруса и условий внешней среды могут меняться от нескольких сантиметров до 0,5 м. Пластинки листьев простые, цельные, цельно-крайние у самых нижних и с зубчатыми или крупно-пильчатыми краями у всех остальных листьев.

Подсолнечник имеет мощный, облиственный, травянистый, в нижней части одревесневающий стебель, заканчивающийся соцветием. Узлы стебля открытые, рост и удлинение их происходит последовательно (Щепкина О.И., 1938, с. 318).

Стебли растений селекционных сортов не ветвятся, у самоопылённых линий меристематические бугорки в пазухах листьев могут образовывать боковые побеги. Длина стебля, в зависимости от группы спелости, варьирует от 60 до 200 см и даже более. В оптимальных по густоте посевах диаметр нижней части стебля колеблется от

2 до 4 см.

Характерной особенностью анатомического строения стебля является наличие в паренхиме коры и перицикле схизогенных полостей, заполненных смолистыми веществами (Васильев Д.С., 1990, с. 174; Хатнянский В.И., Обыдало Д.И., 1991, с. 119).

Цветки подсолнечника собраны в соцветие — многоцветковую верхушечную корзинку, имеющую форму круглого (плоского, выпуклого или вогнутого) диска. Максимальное число цветков в корзинке может достигать 8 тысяч. Но в подавляющем большинстве случаев корзинка имеет от 1 - 2 тысячи до 3 - 4 тысяч цветков (Ларионов Д.К., 1911, с. 37).

Диаметр корзинок зависит от условий произрастания и варьирует у однокорзиночных растений от 10 до 26 см.

К формированию соцветия подсолнечник приступает в сухие годы раньше, во влажные - в более поздние сроки (Ильин А.И, 1953, с. 46).

Дифференциация цветковых бугорков, так же, как и закладка их на цветоложе, идёт от края корзинки к центру: наружные образуют язычковые цветки, остальные — трубчатые.

Плод подсолнечника - семянка - принадлежит к нижним пара-карпным плодам, односемянный, имеет кожистый или полудеревянистый перикарпий, не срастающийся с семенной оболочкой и не вскрывающийся при созревании (Александров В.К., Савченко М.И., 1951, с. 183; Таволжанский Н.П., 2000, с. 44). Классификация подсолнечника по плодам с самого начала велась по размеру семянок и их выполненности (Плачек Е.М., 1939, с. 20; Пустовойт Г.В., Плыт-никова Т.Г., Губин И.А., 1975, с. 2). И в настоящее время культурный подсолнечник делят на три группы по размеру семянок, лузжи-стости, масличности: масличный, межеумок и грызовой (Пустовойт B.C., 1966, с. 7).

От 70 до 90 % внутренней полости сформированного околоплодника занимает семя (ядро семянки), которое и является основным объектом селекции подсолнечника. Семя подсолнечника представляет собой зародыш, заключённый в семенную оболочку и состоящий из двух семядолей, находящейся между ними почечки, ги-покотиля и зародышевого корешка (Жуковский П.М., 1950, С.28; Морозов В.К., Ананьев C.B., 1938, с. 18; Щепкина О.И., 1938, с. 3).

Подсолнечник - растение умеренного климата. Его возделывают в районах, где сумма температур выше 10° С составляет от 1900 до 2500° С и более. Потребность его в тепле в зависимости от продолжительности вегетации сорта или гибрида неодинакова. Для скороспелых сортов и гибридов сумма температур выше 10° С за период вегетации составляет 1850° С, раннеспелых - 2000, среднеспелых - 2150° С. Из этого количества тепла 62 % приходится на период от всходов до цветения и 38 % — от цветения до созревания (Васильев Д.С., 1990, с. 174).

Подсолнечник требователен к влаге, хотя засухоустойчивость его довольно высокая, благодаря мощной, развитой активной корневой системе. Его транспирационный коэффициент 450 - 570, иногда до 700.

За период вегетации подсолнечник расходует большое количество воды. Суммарное водопотребление составляет 3200 - 5000 т/га и более.

Большое значение для подсолнечника имеют осенне-зимние запасы влаги в почве. Осадки вегетационного периода также играют важную роль в формировании урожая. Однако они не всегда могут обеспечить потребности подсолнечника в критический период его развития (цветение, образование и налив семян), который приходится на июль, обычно жаркий и сухой месяц. В это время большое значение имеют почвенные запасы воды, особенно в слое 150 - 250

см.

Подсолнечник потребляет азот, фосфор и калий на протяжении всей вегетации. Ко времени цветения подсолнечник поглощает из почвы 60 % азота, 80 % фосфорной кислоты и 90 % калия от общего выноса из почвы за весь период вегетации (Васильев Д.С., 1990, с.174).

В период от прорастания семян до появления всходов определяющим фактором внешней среды является температура. На процесс набухания семян температура особого влияния не оказывает. Семена подсолнечника могут прорастать при сравнительно низкой температуре (4 - 5° С), но корни при этом растут очень медленно, всходы появляются с большим запозданием, слабыми. Поэтому температура почвы ниже 5° С для подсолнечника является неблагоприятной. Оптимальной температурой почвы на глубине заделки семян является 8 - 14° С.

В период от появления всходов до образования корзинки (30 -40 дней) в растении проходят важнейшие этапы органогенеза, связанные с образованием зачатков и формированием всех листьев, стебля, генеративных органов. Поэтому в период онтогенеза для растений необходимо создать такие условия, которые обеспечивают их мощный рост и формирование высокого урожая. Для этого необходимо проводить сев в оптимальные сроки, правильно формировать густоту посева, тщательно уничтожать сорняки, вносить удобрения.

В период от образования корзинки до цветения (25 - 30 дней) происходит интенсивный рост надземных органов растения и корня. К началу цветения рост стебля в основном завершается, но корневая система ещё продолжает расти, достигая более глубоких слоев почвы, особенно если в верхних горизонтах влага полностью использована (Васильев Д.С., 1990, с. 174).

В период от цветения до созревания (35 - 40 дней) растения проходят фазы: цветение, рост семян, налив семян и созревание.

Одним из наиболее ответственных периодов онтогенеза подсолнечника является фаза роста семян. В это время определяется число выполненных семянок в корзинке, предопределяется их крупность и величина запасающей жир ткани. В фазе роста семян подсолнечник особенно требователен к наличию влаги в почве, от которой в первую очередь зависит уровень урожайности. Засушливые условия сокращают фазу налива и снижают его интенсивность. Процесс налива семян характеризуется, с одной стороны, закономерной потерей влаги, с другой — интенсивным накоплением органических соединений, основную массу которых составляют запасные вещества (жир, белок, фитин). Потеря воды семянками во время созревания идёт преимущественно биологическим путём и обусловлена обменом веществ. Чисто физическое испарение происходит в основном в конце созревания. Поэтому оводнённость семян может служить объективным показателем их зрелости.

В разные периоды формирования семена подсолнечника в качественном отношении неодинаково воздействуют на другие органы материнского растения. До цветения корзинка стимулирует рост стебля и несколько угнетает рост пластинок верхних листьев. После зацветания корзинки рост стебля прекращается и начинается отток пластических веществ из его паренхимы, но растущие семена стимулируют разрастание цветоложа корзинки. В период окончания роста и начала налива семян полностью прекращается рост листьев и цветоложа корзинки, а накопление азотистых веществ в этих органах сменяется интенсивным их оттоком в семенах.

Недостаток влаги в почве во все периоды неблагоприятно отражается на урожае подсолнечника. Наиболее резко снижает урожай засуха в период от цветения до созревания семян (Нассонов В.А.,

1940, с. 119).

Воздушная засуха также влияет отрицательно на рост надземной массы и корней, снижая урожай подсолнечника. При почвенной засухе ограничивается поступление и расходование воды растением, резко падает интенсивность транспирации, что приводит при высоких температурах воздуха к перегреву растения. Под влиянием засухи увеличивается интенсивность дыхания,