Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Использование генофонда яблони для совершенствования сортов и подвоев на юге России

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Использование генофонда яблони для совершенствования сортов и подвоев на юге России"

На правах рукописи

Дубравина Ирина Викторовна

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕНОФОНДА ЯБЛОНИ ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СОРТОВ И ПОДВОЕВ НА ЮГЕ РОССИИ

Специальность 06.01.05 — Селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ

на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Краснодар 2014

1 5 ИАП 2Ш

005548948

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кубанский государственный аграрный университет»

Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, академик РАН,

профессор, Ерёмин Геннадий Викторович, профессор кафедры плодоводства, ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» Официальные оппоненты: Седов Евгений Николаевич, академик РАН

доктор сельскохозяйственных наук, ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт селекции плодовых культур», заведующий отделом селекции плодовых культур Банлурко Ирина Анатольевна, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Майкопский технологический университет», заведующая кафедрой агрономии Щеглов Николай Иванович, доктор биологических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный университет», профессор кафедры генетики и биотехнологии

Ведущая организация: ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт

генетики и селекции плодовых растений им. И.В. Мичурина Россельхозакадемии

Защита диссертации состоится «24 » июня 2014 г. в 10 22 часов на заседании диссертационного совета Д 006.026.01 по адресу 350921, г. Краснодар, пос. Белозерный, 3

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГНУ ВНИИ риса и на сайте - \vw\v. vniirice.ru

Автореферат разослан ц//у> 2014 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять учёному секретарю диссертационного совета по адресу: 350921 Краснодар, п/о Белозёрное 3

Ученый секретарь диссертационного совета ' С. С. Чижикова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований: по мнению Н.И. Вавилова селекция даёт возможность «доминировать генотипу над средой» (Вавилов, 1960), в то время как фенотип определяет его ценность.

Повышение эффективности современного садоводства немыслимо без обновления сортиментов промышленных плодовых культур. В полной мере это относится к южной зоне плодоводства России, где производится основная часть высококачественной продукции, в частности, плоды лучших сортов яблони, не уступающие по качеству наиболее востребованным мировым стандартам.

Это ставит перед селекционерами задачу по созданию нового поколения сортов и подвоев яблони, отвечающего специфичным требованиям технологий в условиях выращивания (Ерёмин, 2013). Для ускоренного создания генотипов сортов и подвоев с заданными признаками, необходима существенная корректировка подходов к подбору исходного материала в селекции яблони на юге России и привлечение новых генетических ресурсов этой культуры.

Особую актуальность приобретает обоснованность подбора и вовлечения в селекционные программы доноров и источников селекционно-значимых признаков.

Настоящая работа посвящена решению проблемы ускоренного обновления южного сортимента яблони на основе проведения селекции с использованием пребридинга и ранней диагностики инновационными биолого-математическими методами селекционно-значимых признаков исходного материала.

Цель исследований: теоретическое и экспериментальное обоснование путей улучшения исходного материала яблони на основе пребридинга генофонда культуры и проведения ранней диагностики генотипов на этапе предварительной селекции при создании технологичных и адаптивных сортов на юге РФ.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- использовать в пребридинге перспективные сорта яблони, для применения в современных селекционных программах на юге России в качестве доноров и источников селекционно-значимых признаков;

- провести отбор исходного материала в селекции сортов-опылителей в целях создания моносортных насаждений яблони;

- выделить новые генотипы сортов и подвоев яблони для использования в технологиях интенсивного, адаптивного и органического садоводства на юге России;

- выделить исходный материал в селекции слаборослых сортов клоно-вых подвоев яблони;

- дифференцировать реакции растений яблони на уровень минерального питания для диагностики их отзывчивости в селекции на технологичность;

- разработать метод ранней диагностики засухоустойчивости и потенциальной продуктивности исходного селекционного материала яблони в селекции на адаптивность.

Теоретическая значимость работы: состоит в получении новых знаний в области биологии и частной селекции яблони.

Впервые проведены экспериментально-теоретические изыскания по пребридингу яблони на юге РФ для создания и использования в селекции комплексных доноров.

Доказана правомерность оценки селекционно-ценных признаков потомства яблони, используемого в качестве исходного материала по результатам генеалогии.

Обоснован подбор устойчивых к парше генотипов сортов в сочетании «сорт-опылитель и опыляемый сорт» для создания экологизированных яблоневых агроценозов.

Установлены закономерности и взаимосвязи отзывчивости сортов и подвоев яблони на уровень минерального питания с гормональным балансом стимуляторов и ингибиторов в тканях побегов; показана возможность ранней диагностики этого признака в селекции на технологичность у данной многолетней культуры.

Разработан метод ранней диагностики засухоустойчивости и потенциальной продуктивности генотипов яблони по совокупности показателей продуктивности и физиологических параметров реакции под воздействием стрессора засухи на основе математического моделирования и построения многослойных нейронных сетей.

Научная новизна результатов исследований:

Доказана правомерность и значимость пребридинга в повышении результативности и ускорении селекционного процесса яблони на юге РФ.

Расширено генетическое разнообразие исходного материала яблони для вовлечения в селекционный процесс при проведении аналитической и синтетической селекции.

Раскрыты особенности реализации генетического потенциала сортов и подвоев яблони различного эколого-генетического происхождения в условиях вторичного Северо-Кавказского генцентра.

Обоснована эффективность использования физиологических показателей гормонального баланса для ранней диагностики селекционно-значимых признаков в ускорении целенаправленной селекции создания технологичных сортов и подвоев яблони на юге РФ.

Разработана биолого-математическая модель ранней диагностики засухоустойчивости и потенциальной продуктивности растений яблони для ускоренного создания современных генотипов сортов и подвоев.

Научная новизна авторских разработок подтверждена двумя Патентами РФ.

Практическая ценность работы:

Выделен новый исходный материал для практической селекции в целях создания нового поколения сортов и подвоев яблони на юге РФ.

Разработаны паспорта доноров и источников селекционно-значимых признаков яблони для целенаправленной селекции на юге РФ.

Предложено использование перспективных сортов яблони, в том числе и из числа Североамериканских сортов-кребов в качестве:

- исходного материала в селекционных программах на адаптивность;

- сортов-опылителей при создании промышленных моносортных и традиционных (разносортных) насаждений яблони на юге России.

Обоснованы новые схемы смешения основных сортов и сортов опылителей яблони в условиях южной зоны плодоводства РФ с использованием перспективных устойчивых к парше сортов.

Выделены перспективные сорта, подвои и сорто-подвойные комбинации яблони для производственного испытания в интенсивных технологиях на юге РФ.

Рекомендована для производственного испытания новая группа иммунных сортов и перспективных слаборослых клоновых подвоев яблони, из различных эколого-генетических центров происхождения, для успешной реализации стратегии адаптивного интенсивного садоводства в условиях юга России.

Выделены физиологические показатели гормонального баланса (стимуляторы и ингибиторы) растений яблони для ранней диагностики их отзывчивости на уровень минерального питания в селекции на технологичность и при дифференцированном отборе в различные технологические системы.

Предложена биолого-математическая модель ранней диагностики засухоустойчивости и потенциальной продуктивности растений яблони для ускоренной оценки исходного материала и новых генотипов сортов с заданными свойствами.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Пребридинг исходного материала в селекции яблони как основа повышения эффективности и ускорения селекционного процесса для создания новых южных сортов и подвоев яблони.

2. Подбор исходного материала сортов - опылителей для их селекционного улучшения как элемент реализации стратегии адаптивно-интенсивного направления возделывания яблони на юге РФ.

3. Анализ генеалогии сортов и подвоев яблони - генетический метод исследований при выделении исходного селекционного материала многолетней плодовой культуры - яблони.

4. Инновационные методы ранней диагностики селекционно-значимых признаков многолетних растений яблони на основе физиологического мониторинга их реакций и математического моделирования.

Реализация результатов исследований: научные разработки и практические рекомендации поэтапно были реализованы в специализированных

плодовых хозяйствах Краснодарского края (ЗАО «Сад-Гигант», ОАО «Плодовод»), Ростовской области - ООО «Агрофирма «Красный сад» и селекционных программах ГНУ Крымская ОСС. Апробация работы: основные положения диссертации были представлены на международных научно-практических конференциях и симпозиумах: в научном издании серии «Acta Horticulture» (Испания, Италия, 1997, 2001 гг.), «Проблемы функционального питания» (Краснодар, 2001 г.), 5-ой Международной научно-производственной конференции «Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе их решения» (Белгород, 2001 г.), International Symposium on Foliar Plants (Merino, Italy, 2001), Simpozion stiinfic international: 70 ani ai universitativ agrare de stat din Moldova (Horticulture, Silviculture si Protection plan tenor.- CHSINAO, 2003), Workshop on Orchard management in sustainable fruit production, (Skierniewice, Poland, 2004), «Проблемы экологизации современного садоводства и пути их решения», (Краснодар, 2004г.), «Реализация биологического потенциала плодовых и ягодных растений в нестабильных условиях среды» (Москва, 2011 г.), «Инновационные направления в агротехнике садовых культур» (Москва, 2012 г.), Международной научно-практической конференции, посвященной 125-летию со дня рождения Н.И. Вавилова, (Саратов, 2012 г.), «Традиционные и инновационные исследования культурных растений и их дикорастущих сородичей», (Москва, 2013 г.), «Актуальные проблемы интенсификации плодоводства в современных условиях» (аг. Самохваловичи, Беларусь, 2013 г.), Международном научно-практическом форуме: «Роль экологизации в повышении эффективности производства плодовых культур, винограда и продуктов их переработки» (Краснодар, 2013 г.); Всероссийских научно-практических конференциях: материалы научно-производственной региональной конференции молодых ученых «Научное обеспечение сельскохозяйственного производства», Краснодар, 1995, 1998, 1999. Материалы 2-ой научно-технической конференции молодых ученых «Научное обеспечение Агропромышленного комплекса» (Краснодар 2001 г.), Материалы 3-й региональной научно-практической конференции молодых ученых «Аграрная научная Россия в новом тысячелетии» (Краснодар 2002 г.), Материалы 4-ой региональной научной конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса». (Краснодар. 2002 г.), Материалы научной конференции молодых ученых Южного Федерального округа сельскохозяйственных вузов «Аграрная научная Россия в новом тысячелетии» (Краснодар, 2003 г.), «Вклад ВОГиС в решение проблем инновационного развития России»: (Краснодар, 2011 г.).

Личный вклад соискателя в теоретической подготовке проведения научного исследования и доказательности полученных результатов, изложенных в диссертации, заключается в:

- обосновании выбора актуальности проблемы в области селекции яблони и разработке пребридинга в селекционных программах создания новых генотипов яблони;

- разработке программ исследований в этом направлении; непосредственном участии при закладке опытов и проведении научных экспериментов;

- получении исходных экспериментальных данных, их анализе и статистической обработке;

- синтезе и апробации результатов исследований;

- подготовке публикаций в научные издания, в том числе в международные и рекомендованные перечнем ВАК Министерства образования и науки РФ.

Публикации результатов исследований: Основные положения диссертации опубликованы в 40 печатных работах. В том числе 12 в научных изданиях, рекомендованных перечнем ВАК Министерства образования и науки РФ. Общий объём публикаций 15,3 авторских листа.

Структура и объем диссертации: Диссертация изложена на 267 страницах машинописного текста. Включает пять разделов, 34 таблицы, 44 рисунка, выводы и рекомендации для селекции и производства, 33 приложения. Список использованной литературы составляет 438 научных источников, в том числе 124 иностранных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. ГЕНОФОНД ЯБЛОНИ И СОВРЕМЕННАЯ СЕЛЕКЦИЯ

Совершенствование сортимента яблони является неотъемлемой составляющей частью развития технологий её возделывания. Для соответствия современным технологическим требованиям перед селекционерами стоят задачи по созданию сортов и подвоев с заданными признаками. Реализация решений этой проблемы на юге РФ находится в области взаимодействия компонентов системы (рисунок 1).

Рисунок 1 - Пребридинг в современной селекции южных сортов яблони

Современный подход к изучению генофонда связывается с выделением из него ценных генотипов и дальнейшим использованием в селекционных программах. При этом наряду с отбором из существующего генофонда предусматривается создание новых генотипов, в которых донорский признак сочетается с преимущественно положительными признаками и не имеет сцепления с отрицательными (Мережко, 1994, Положение о генетических коллекциях и донорах, 1992, Система генетического изучения исходного материал, 1984).

2. УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ, МЕТОДЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования выполнены на кафедре плодоводства ФГБОУ ВПО Кубанского государственного аграрного университета и на базе её филиала Крымской ОСС СКЗНИИСиВ, в соответствии с тематическим планом НИР кафедры плодоводства КубГАУ, гос. регистрация № 01.2.00606838.

Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований РФФИ юг-2000, грант № 00-04-96042.

Климат региона в зонах исследований — умеренно континентальный. Специфичность проявления стрессоров засухи, возвратных и раннезимних морозов дают возможность комплексной оценки яблони на устойчивость к ним. Природные условия южного региона РФ, несмотря на большую почвен-но-рельефную пестроту и участившуюся подверженность стрессорам различного характера (засухи, морозы после оттепелей, избыточное выпадение осадков и т.д.), являются благоприятными для промышленного возделывания яблони.

Объектами исследований являлись районированные и перспективные сорта и подвои яблони различного эколого-генетического происхождения, растения рода Malus Mill., произрастающие в генетических и признаковых коллекциях семечковых культур Крымской ОСС. Объем генофонда 320 образцов. Исследования выполняли в условиях полевых и лабораторных опытов, с 1993 по 2012 гг.

Полевые были проведены в коллекциях семечковых культур Крымской ОСС, производственных и учебных хозяйствах Краснодарского края (КубГАУ, учхоз «Кубань», отд. №1, ЗАО «Сад-Гигант», ОАО «Плодовод») и Ростовской области (ООО «Агрофирма» Красный сад»). Полевые опыты заложены методом рендомизированных повторений в 6-ти кратной повторно-сти, размер делянки одно дерево.

Биометрические учёты, сроки прохождения фенофаз сезонного роста и развития растений яблони, учёт урожая проводили и определяли по «Программе и методике сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур» (Орел, 1999).

Оводнённость листьев по Г.В. Еремину и Т.А. Гасановой (Ерёмин, Га-санова, 1995).

Раскопку корней вели траншейным методом (Колесников, 1974). Оценку технологических качеств различных сортов яблони проводили согласно методическим указаниям «Проведение исследований по хранению плодов, ягод и винограда» (Наместников, 1976) и «Методическим указанием по химико-технологическому сортоиспытанию овощных, плодовых и ягодных культур для консервной промышленности», а также «Методическим указаниям по химико-технологическому сортоиспытанию овощей, плодовых и ягодных культур для консервной промышленности», 1993.

Фертильность пыльцы перспективных сортов-опылителей и сортов-кребов определяли по методике по С.С. Хохлова (Хохлов, 1978).

Сухие растворимые вещества в плодах рефрактометрическим методом по ГОСТу - 3756.2 - 70; общую кислотность путем титрования водной вытяжки 0,1N раствором щелочи (ГОСТ 25555.0-82, пункт 4.); сахара - стандартным методом по Бертрану (ГОСТ 13192-73).

Содержание витамина. С (аскорбиновой кислоты) методом титрование щавелевокислых вытяжек с краской Тильманса (ГОСТ 24556-89). Активность регуляторов роста определяли по методу В.И. Кефели и Р.Х. Турецкой (биотест на колеоптилах пшеницы), (Кефели, Турецкая, 1966).

Экономическую эффективность выращивания сорто-подвойных комбинаций яблони рассчитывали, исходя из показателей фактических затрат на урожай и стоимости валовой продукции, согласно общепринятым методикам. Достоверность полученных результатов подтверждена статистическими методами обработки данных (Доспехов, 1979).

3. ПРЕБРИДИНГ ГЕНОФОНДА ЯБЛОНИ

ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ЮЖНОГО СОРТИМЕНТА

3.1 Пребридинг в селекции сортов яблони

В группу для пребридинга вошли районированные и перспективные сорта яблони, возделываемые в южной зоне плодоводства России.

Научную суть работы можно сформулировать в виде алгоритма, отображающего взаимосвязанные причинно-следственные компоненты системы: теоретические, аналитические и экспериментальные блоки пребридингового изучения генофонда яблони, результативной деятельностью которых являются научно обоснованные и апробированные интеллектуальные продукты для практической селекции и промышленного плодового производства на юге РФ (рисунок 2).

Научно доказано (Букарчук, 1979, Curti, 1989, Zhang,2010, Rourke, 2003), что наиболее предпочтительно вовлечение в селекционный процесс сортов яблони, обладающих высокой генетической обусловленностью (стабильностью), то есть, характеризующихся низкой вариабельностью ценных признаков в изменяющихся условиях внешней среды.

Реализуя в южном регионе садоводства Российской Федерации стратегию развития адаптивного интенсивного садоводства, сформулированную и обоснованную E.H. Седовым (Седов, 2000), все большее внимание уделяется качеству урожая - его экологической безопасности (Sansavini, 1987,1994, Williams, 1994).

Всё это диктует необходимость разработки новых подходов для выделения исходного материала яблони, позволяющего ускорить создание южных современных сортов, отвечающих требованиям технологий возделывания и сочетающих при этом максимальное проявление ценных признаков в фенотипе.

Рисунок 2 - Концептуальная модель использования генофонда яблони в селекции южного сортимента сортов и подвоев

В наших исследованиях особое внимание было уделено сортам иммунным к парше, как потенциальным комплексным донорам, сочетающих наряду с геном Vf , ряд селекционно-значимых признаков (таблица 1).

В группе традиционного типа деревья сортов Богемия, Глостер, Джо-наголд, Эльстар и Эрлиголд зацветали раньше стандарта (Голден Делишес), сортов Ренет Симиренко, Приам, Спиголд и Honey Crisp - позже. Наиболее продуктивными в этой группе были сорта Голден Делишес, Фуджи и Honey Crisp.

Таблица 1 - Сроки прохождения основных фенологических фаз

и продуктивность сортов яблони (сад 2003 г. посадки, Крымская ОСС, 2008-2013 гг.)

Сорт Дата наступления фенофазы, подфазы Продуктивность, т/га (X±S х) Масса плода, г

«начало цветения» «съемная спелость»

Сорта традиционного типа

1 2 3 4 5 6

1. Голден Делишес (st.) 03.05 (0) 10.09 (0) 37,1 ±2,91 161,8

2. Айдаред +7 +2 29,6±2,52 155,0

3. Богемия -4 -5 21,5±2,40 193,5

Продолжение таблицы 1

1 2 3 4 5 6

4. Глостер -4 + 1 30,6±2,23 162,3

5. Джонаголд -6 0 32,4±3,25 240,3

6. Пинова +3 +9 28,5±2,65 158,5

7. Приам +7 -5 26,8±2,47 132,8

8. Ренет Симиренко +2 +15 28,7±2,35 165,3

9. Спиголд +4 +4 31,4±2,52 232,4

10. Фуджи 0 -5 3б,9±3,18 144,8

11. Эльстар -4 -20 22,4±2,33 125,2

12. Эрлиголд -6 -15 32,7±2,64 152,4

13 Honey Crisp +6 +5 33,4±2,72 168,9

Сорта устойчивые к парше

14. Прима (в!.) 02.05 13.08 31,0±2,56 162,8

15. Либерти -1 0 27,8±2,31 186,2

16. Ремо +4 -10 33,6±2,77 139,5

17. Флорина (в!.) 28.04 21.09 19,7±1,85 170,3

18. Голд Раш +2 -5 31,2±2,63 160.7

19. Интерпрайс +7 -10 38,1±2,87 168,5

20 Пикколо +2 +1 23,5±2,15 156,5

21. Пилот -2 +3 21,8±2,24 149,5

22. Реанда +3 -6 32,7±2,98 137,5

23. Ревена +2 -4 28,4±2,13 155,1

24. Ренора -2 -5 31,5±2,44 163,7

25. Ретина +1 -3 34,4±2,55 160,8

НСР 05 - - - 14,5

Примечание: «+», « -» раньше или позже (в!.) стандарта, дней

В группе поздних устойчивых к парше сортов все деревья, кроме Пилот и Ренора, зацветали позже стандарта (сорт Флорина). Максимальной продуктивностью характеризовались сорт Интерпрайс и группа Яе-сортов. В группе летних устойчивых сортов яблони деревья сорта Пристин зачастую перегружались урожаем, что в свою очередь, приводило к мельчанию плодов (таблица 2).

Таблица 2 — Сроки прохождения фенологических фаз и продуктивность летних сортов яблони (подвой М9, Крымская ОСС, среднее за 2007-2013 гг.)

Сорт Название фазы подфазы Продуктивность, т/га, {X±Sx) Масса плода, г

«начало цветения» «съемная спелость»

Прима ( 02.05 13.08 31,0±2,56 162,8

Вильяме Прайд +5 -3 34,5±2,68 173,2

Дейтон +4 +8 36,0±2,83 205,5

Пристин +3 -28 32,1±2,51 136,5

Санрайс +1 -32 28,6±2,10 185,6

НСР05 - - - 18,4

Все растения сортов этой группы зацветали позже стандарта. При характеристике исследуемых генотипов яблони необходимы знания по оценке возможностей их использования в качестве родителей - для селекции, и опылителей для промышленных агроценозов (таблица 3).

Таблица 3 - Качество пыльцы сортов яблони в условиях Предгорной зоны садоводства Краснодарского края (Крымская ОСС, среднее за 2007-2013 гг.)

№ п/п Образец Количество пыльцевых зерен, % Фертильность, %

нормальных (XlS*) крупных

1. Голден Делишес^.) А 98,97±0,039 единичные 98,97

2. Ренет Симиренко ▲ 95,31±0,053 - 95,31

3. Пинова* 99,16±0,047 - 99,16

4. Пикколо* 95,04±0,027 единичные 95,04

5. Honey Crisp* 93,62±0,053 - 93,62

6. Бребурн* 98,88±0,037 - 98,88

7. Биг Ред Гала 98,02±0,028 - 98,02

8. Гала Мает'' 98,09±0,027 - 98,09

9. Джонаголд Декоста ▲ 94,21±0,036 единичные 94,21

10. Лорд Ламбурне* 98,67±0,04 - 98,67

И. НовомакА 94,19±0,029 - 94,19

12. Малиновый Делишес ▲ 98,25±0,034 - 98,25

13. Кинг Джонаголд ▲ 96,58±0,042 единичные 96,58

14. Симиренковец А 99,33±0,029 - 99,33

15 Спиголд ▲ 98,49±0,031 98,49

16 Прима* (st.) 98,16±0,036 - 98,16

17. Либерти* 88,56±0,048 - 88,56

18. Ремо* 98,08±0,045 - 98,08

19. Флорина (st.)* 83,88±0,049 - 83,88

20. Голд Раш* 84,83±0,056 - 84,83

21 Интерпрайс* 98,66±0,048 единичные -

22. Реанда* 98,62±0,043 - 98,62

23. Ревена* 78,52±0,033 - 78,52

24. Ренора* 96,09±0,034 - 96,09

25. Ретина* 97,11 ±0,041 - 97,11

Примечание: *- сорта толерантные к парше, • — иммунные, А - поражаемые

Фертильность исследуемых сортов в опыте была выше 70 % и варьировала от 78,52 (Ревена) до 98,97% (Голден Делишес). Сорта - Гала Мает, Лорд Ламбурне, Малиновый Делишес, Спиголд и Интерпрайс имели в южных условиях фертильность пыльцы более 98 %.

С целью отбора в качестве источников ценных консервных качеств плодов для применения в селекционной практике и перерабатывающем производстве Кубани, были изучены новые перспективные сорта яблони (рисунок 3).

Рисунок 3 - Дегустационная оценка технологических качеств сока иммунных сортов яблони в условиях Крымской ОСС (2007-2012 гг., балл)

По окраске сока положительно выделились сорта Ретина, Интерпрайс, Флорина, Ревена, Ренора, по вкусу - Интерпрайс, Ретина Дейтон, Реанда, Пристин, Прима. Максимальную общую дегустационную оценку получили соки сортов Интерпрайс, Флорина, Ретина.

3.2 Подбор сортов-опылителей и выделение источников для создания современных насаждений яблони на юге России

Яблоня самобесплодная культура, а количество партенокарпических и апомиктических плодов отдельных сортов является недостаточным для получения регулярных и товарных урожаев плодов (Кацейко, 1987).

В этой связи необходимы иные подходы для решения существующей проблемы. Одним из них является применение в качестве опылителей сор-тов-кребов (таблица 4).

Представленные в эксперименте сорта кребы - Манжуриан краб (Manchurian crab), Кримсон голд (Crimson gold), Спринг сноу (Spring Snow), Пиа лиф (Pear Leaf), Прайерфайер (Prairiefire) по показателям фертильности могут использоваться в качестве опылителей для изученной группы генотипов сортов яблони при условии учёта сроков цветения основного и опыляемого сорта (таблица 5).

♦ окраска сока

Пристин

Дейтон

Вильяме Прайд

Реанда

—>—привлекательность внешнего вида

-общая оценка

Прима (st.

Ремо

Таблица 4 - Фертильность пыльцы сортов-кребов в условиях Предгорной зоны садоводства Краснодарского края, среднее за 2007-2012 гг. (Дубравина, Чепинога, Горлов, 2012)

Номер образца Образец (сорт) Количество пыльцевых зёрен, % Изменчивость Фертиль-ность%

нормальных крупных пределы (minmax) широта

1 Manchurian crab 92,23±0,017 - 4,3-5,5 1.2 92,23

2 Crimson gold 98,38±0,021 единич. 3,8-5,2 1.4 98,38

3 Prairiefire crab 98,91±0,026 единич. 3,5-4,2 0,7 98,91

4 Spring snow 94,35±0,022 - 4,1-4,9 0,8 94,35

5 Pear leaf 98,88±0,024 единич. 3,7—4,8 1,1 98,88

Примечание: пыльца всех сортов хорошо растрескивается

Таблица 5 - Группировка сортов по срокам и продолжительности цветения в южных условиях РФ (среднее за 2007-2012 гг., Дубравина, Чепинога, Горлов, 2012)

Либерти

Manchurian crab

Приспин

Мелба

Дейтон

Вильяме Прайд

Прима

Уэлси

Слава Победителям

Spring s now

Crimson gold

Эльстар

Honey Crisp

Голден Делишес

Ренет Симиренко

Флорина

Пинова

Фуджи

Ред Чиф

Голдраш

Pear leaf

Prairiefire'crab

Бребурн

Примечание: подфазы: i ачало цветения массовое цветение окончание цветения

25 50% 51-75% более 75%

Выделены курсивом сорта-кребы, 1 клетка - 1 день

Сорта кребы - Crimson gold и Spring snow, характеризующиеся едиными сроками цветения, могут быть использованы для следующей группы основных сортов:- Эльстар, Honey Crisp, Либерти, Голден Делишес, Ренет Си-миренко, Флорина, Пинова, Фуджи, Ред Чиф и Голдраш.

Сорта кребы Pear leaf и Prairiefire crab в качестве полинаторов, возможно использовать в сочетании с более поздно цветущими промышленно возделываемыми основными сортами, таким как, например, Бреберн.

Однако североамериканские сорта-кребы не охватывают весь диапазон периода цветения, возделываемого на юге РФ сортимента яблони.

В этой связи необходима дальнейшая селекционная работа, направленная на создание таких опылителей кребов, которые бы имели периоды цветения, перекрывающие таковые у промышленно возделываемых опыляемых сортов яблони, и при этом были достаточно адаптивны к южным условиям РФ.

Проведенные исследования по подбору сортов опылителей, из числа новых интродуцированных перспективных сортов яблони для использования в селекции и при составлении новых схем смешения для современного южного сортимента яблони, свидетельствуют о положительных результатах их использования в комбинации «основной сорт и сорт-опылитель» в роли последнего (таблица 6).

Таблица 6 - Подбор сортов - опылителей в селекции исходного

материала яблони (филиал КубГАУ, Крымская ОСС, 2007-2013 гг.)

Основной сорт Сорт - опылитель Опылено цветков, шт. Получено плодов, шт. Получено плодов, %

1 2 3 4 5

Пристин Мелба 124 38 31,6

Слава Победителям 127 30 23,6

Вильяме Прайд 123 30 24,4

Дейтон 108 34 32,7

Пристин 114 17 14,9

Дейтон Мелба 94 42 44,7

Слава победителям 118 81 68,6

Вильяме Прайд 96 17 17,7

Дейтон 115 39 33,9

Пристин 95 15 15,8

Вильяме Прайд Мелба 85 45 52,9

Слава победителям 112 20 17,9

Видьямс Прайд 85 5 5,9

Дейтон 119 6 5,0

Пристин 100 16 16,0

Интерпрайс Ренет Симиренко 100 8 8,0

Голдраш 92 9 9,8

Либерти 97 11 11,3

Айдаред 94 22 23,4

Голден Делишес 93 7 7,5

Интерпрайс 108 0 0

Продолжение таблицы 6

1 2 3 4 5

Голдраш Ренет Симиренко 153 47 30,1

Голдраш 93 39 41,9

Либерти 97 35 36,1

Айдаред 122 55 45,1

Голден Делишес 136 53 39,0

Интерпрайс 120 0 0

У сорта Пристии максимальное количество плодов было получено при опылении сортами Дейтон и Мелба; у сорта Дейтон - сортами Слава победителям, Дейтон и Мелба; сорта Вильяме Прайд - сортом Мелба, (основной сорт характеризуется частичной самоплодностью); у сорта Интерпрайс - сортом Айдаред, (основной сорт самобесплодный); у сорта Голдраш - сортами Айдаред, Голдраш и Либерти.

У сортов Голдраш и Дейтон при самоопылении, отмечено максимальное образование плодов, от числа проведённых самоопылений, что выгодно отличает их от ряда других перспективных генотипов по уровню самоплод-ности.

3.3 Пребридинг в селекции клоновых подвоев яблони

Развитие адаптивного интенсивного садоводства на юге России, диктует необходимость пересмотра подходов при создании и подборе клоновых подвоев яблони для таких типов насаждений с учётом их технологичности.

В тоже время они должны быть достаточно адаптивны, так как тенденция ухудшения гидротермических факторов вегетационного периода, лимитирующих рост и развитие плодовых растений, в последние годы прослеживается постоянно.

Дефицит влаги в почве и атмосфере в период роста и налива плодов яблони отмечался ежегодно. Результаты исследований показали, что в засушливый 2010 год из-за недостатка влаги на фоне высоких температур воздуха оводнённость тканей листьев привитых сортов была несколько ниже, чем в другие годы. Остаточный водный дефицит превышал показатели других лет исследуемых сорто-подвойных комбинаций (таблица 7).

Потери воды листьями растений на двухчасовом завядании варьировали от 17 до 48 %, на 4-х часовом - от 32 до 81 % применительно к сорту и подвою. При этом у всех сортов, привитых на подвой Арм.-18 водоудержи-вающая способность была выше, что характеризует данные сорто-подвойные комбинации как более устойчивые к засухе.

У сорта Ренет Симиренко, являющегося одним из самых засухоустойчивых сортов южного региона РФ, общее содержание воды было несколько ниже, но при этом стабильно на всех подвоях (Дубравина, Гасанова, Чепино-га, 2013).

Таблица 7 - Параметры водного режима листьев сортов яблони на различных перспективных подвоях, Крымск, 2010 г. (Дубравина, Гасанова, Чепинога, 2013)

Подвой Общая оводнённость % Остаточный водный дефицит % Потери воды листьями (%), через:

2 часа | 4 часа

Сорт Голден Делишес клон Ей (к)

M 9 (st.) 52,48 19,48 20,44 47,11

Арменикум -18 48,61 26,10 19,81 31,80

62-396 45,17 21,75 24,75 37,90

Supporter 3 50,50 21,24 25,50 45,95

M26(st.) 59,10 10,42 42,88 62,16

Supporter 4 56,90 20,80 21,15 32,56

54-118 58,76 12,24 29,76 42,57

Сорт Пинова

M 9 (st.) 55,85 22,64 15,69 46,42

Арменикум-18 53,89 15,47 18,31 33,44

62-396 50,48 24,72 26,64 38,76

Supporter-3 52,98 19,72 29,75 42,56

M26(st.) 64,36 23,33 33,56 45,32

Supporter-4 62,16 18,31 23,57 35,99

54-118 59,32 12,55 25,80 39,48

Сорт Honey Crisp

M 9 (st.) 55,40 24,00 15,10 41,10

Арменикум-18 48,41 11,99 22,57 29,87

62-396 50,50 21,24 25,50 40,95

Supporter-3 46,95 21,27 47,95 81,26

M26 (st.) 53,27 19,61 23,91 35,74

Supporter-4 59,08 12,54 28,69 39,70

54-118 60,28 1,37 26,43 42,90

При использовании подвоя Арм.-18, (автор JI.A. Апоян), полученного с участием армянской парадизки Мгда Хндзор (Будаговский, 1963), привитые деревья, не проявляли фенотипических признаков угнетения под влиянием засухи.

Корневая система этого подвоя располагает зону активных коней в более широком диапазоне почвенного слоя (активные корни встречались на глубине до 70 см) (рисунок 4).

Установлено, что среди изученных сорто-подвойных комбинаций подвой Арм.-18 в большей степени способствует оптимизации параметров водного режима, и тем самым усиливает устойчивость привитого сорта к засухе.

Выделены сорто-подвойные комбинации с оптимальным сочетанием параметров водного режима листьев: Голден Делишес клон Би и Пинова на подвое Арм.-18, Honey Crisp на подвоях 62-396 и Арм.-18.

□ > 1 мм Е31-2 мм □ 2-5 мм т < 5 мм ■ всего корней

0-20 20-30 | 30-40

о 40-50

и

50-60 | 60-70 ^ 70-80 80-90 90-100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Количество корней, %

Рисунок 4 - Архитектоника клонового подвоя Арм.-18, %, (Дубравина, Чепинога, 2012)

Внедрение новых технологий предусматривает быструю окупаемость и высокую рентабельность инновационных решений. В этой связи изучение возможности лёгкого вегетативного размножения новых клоновых подвоев яблони обусловливают селекционную ценность таких генотипов, широту и скорость их внедрения в производство (таблица 8).

Таблица 8 - Укореняемость перспективных клоновых подвоев яблони серии

«Supporter», (Крымская ОСС, плодовый питомник, схема посадки 0,8x0,2 м, 2008-2012 гг., Дубравина, Ерёмин, Василенко, 2013)

Подвой Количество высаженных черенков, шт. Количество укоренившихся черенков

всего, шт. в том числе, стандартных

штук % от общего количества % от числа укоренившихся

М9 (st.) 150 4 - - -

Supporter® -1 150 110 97 64,7 88,2

Supporter®-2 150 107 94 62,7 87,8

Supporter®-3 150 96 77 51,3 80,2

Supporter®-4 150 111 90 60,0 81,0

HCPo5 - 7,5 6,3 - -

Все испытуемые подвои хорошо размножаются черенкованием, что является селекционным и практически ценным свойством, учитывая и то, что ведущий клоновый подвой М9 для яблони в питомниках данным способом не размножается.

При этом анализ урожаев четырех лет сорто-подвойных комбинаций яблони с участием подвоев серии Supporter, показывает, что все они формируют товарные урожаи плодов на уровне растений с использованием стандартных, районированных подвоев, а в некоторых случаях и превышают их (рисунок 5).

Рисунок 5 - Продуктивность сортов яблони на подвоях серии Supporter5 (среднее за 2009-2012 гг., т/га, Дубравина, Ерёмин, Василенко, 2013)

По результатам пребридинга и экономической оценки новых клоновых подвоев серии Supporter их использование целесообразно для включения в селекционные программы южной зоны садоводства России и проведения производственного испытания в этом регионе (таблица 9).

Таблица 9 - Экономическая эффективность производства плодов различных сортов яблони, (среднее за 2009-2012 гг.)

Показатели Голден Ренет Пино- Интерпрайс

Делишес Симиренко ва

Подвой Supporter 3

Урожайность, т/га 14,1 15,8 17,0 19,2

Цена реализации, тыс. руб./т 17,0 19,0 16,0 16,0

Стоимость вал. продукции, тыс. руб. 239,7 300,2 272,0 307,2

Производственные затраты, тыс. руб. 128,5 147,4 139,6 116,4

Себестоимость, тыс. руб/т 9,1 9,3 8,2 6,1

Чистый доход, тыс. руб. 111,2 152,8 132,4 190,8

Уровень рентабельности, % 86,5 103,7 94,8 163,9

Возделывание всех исследуемых сорто-подвойных комбинаций экономически оправдано. Однако сочетание экономических интересов и экологизации производства плодов яблони наблюдается в вариантах с использованием устойчивого сорта Пинова, а наиболее ярко - иммунного сорта Интерпрайс, при выращивании которых, в одном случае количество химических обработок от парши сокращено в силу толерантности (полевой устойчивости) сорта, в другом - его олигогенной иммунности к этому вредоносному заболеванию.

4. ГЕНОФОНД ЯБЛОНИ КАК ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ В СЕЛЕКЦИИ ЮЖНЫХ СОРТОВ И ПОДВОЕВ

4.1 Выделение доноров и источников селекционно-значимых признаков из генофонда яблони

В связи с необходимостью расширения генетического разнообразия исходного материала в селекции растений всё большее значение приобретает экспериментальная работа, как по углубленному изучению генофонда, выделению из него доноров и источников селекционно-значимых признаков, так и работа по созданию новых доноров, обладающих более ценным комплексом важнейших признаков, предварительная селекция (пребридинг).

Наряду с этим большое внимание уделяется изучению родословных и паспортизации генотипов, а также созданию генетических коллекций, для изучения и сохранения генофонда сельскохозяйственных растений.

Применительно к яблоне, работа по изучению и использованию исходного материала в селекции, может быть представлена следующим образом (рисунок 6).

Выделение доноров и источников селекционно-значимых признаков

Аналитическая селекция (предселекция)

Генеалогия сортов и подвоев

Паспортизация доноров и источников селекционно-значимых признаков

Информационный банк

Предселекционное изучение (пребридинг) перспективных генотипов в селекции сортов и подвоев с заданными признаками

Селекционное улучшение - синтетическая селекция

(создание комплексных доноров)

Ускоренное создание сортов и подвоев нового поколения для современных технологий возделывания яблони

Рисунок 6 - Селекционные этапы создания новых сортов и подвоев яблони для современных технологий возделывания на юге России

Южная зона садоводства России является наиболее благоприятной для получения высококачественной плодовой продукции, в том числе яблони -ведущей плодовой культуры, вполне конкурентоспособной на мировом рынке. Почвенно-климатические условия Северного Кавказа позволяют возделывать здесь наиболее ценные сорта.

Многие сорта яблони, возникшие во вторичных генетических центрах, не только хорошо адаптируются в условиях юга России, но зачастую проявляют те признаки и свойства, которые не отмечены в местах их происхождения. Поэтому они нуждаются в предселекционном изучении с целью выделения источников и доноров селекционно-значимых признаков на юге РФ (таблица 9).

Таблица 9 - Сорта яблони, полученные при гибридизации с сортом Голден Делишес (Дубравина, Ерёмин, 2011)

Компонент при гибридизации с сортом Голден Делишес Новые сорта, выделенные в гибридной комбинации Страна, где создан новый сорт

1 2 3

Леди Вильяме Пинк Леди Австралия

Джейн Грив Гриннсливз Великобритания

Ингрид Мария Эльстар Голландия

Кливия Пинова Германия

Сеянец Голден Делишеса Ед Гилд Голди Италия

Сеянец Голден Делишеса Вадами Голден Италия

Мекинтош Саммерред Китай

Мекинтош Спенсер Китай

Кидс Оранж Ред Орион, Янтарное Украина

Гибридная форма 1989 Памятное Украина

Мекинтош Важек Катерина Украина

Апорт Алсир Украина

Ренет Шампанский Киммерия Украина

Кортланд Инкерманское Украина

Наполеон Агурское Украина

Лорд Ламбурне Мавка, Рубин Чехия

Ренет Оранжевый Кокса Чемпион Чехия

Линда Лигол Чехия

Ред Делишес Адыгейское Россия

Джоноби Чад ел Сербия

Лоди Ранний Делишес США

Голден Конрад х Ред Делишес Озарк Голд США

Айдаред Арлет США

(Г.Делишес х Edgewood) х (Red Gravenstein chose) Молли Делишес США

Индо Корей США

Джонатан Джонаголд США

Клоны Голден Делишеса Голд Спур, Еллоу Спур, США

Кинг Дэвид Старт США

Свободное опыление Голден Резистент США

Блашин Голден Дельбланш Франция

Ламбайрон Юбилейный Дельбара Франция

Продолжение таблицы 9

1 2 3

Ренет Кливд Шарден Франция

Пармен Ворчестер Алконе Япония

Делишес Аори, Секей-Иле Япония

Эолле Джане Кинсеп Япония

Индо Мутсу, Корей Япония

*- без учета сортов, созданных с участием сорта Голден Делишес в Рг и последующих поколениях

Создание сортов яблони в различных странах показало, что сорт Годцен Де-лишес является идеальной исходной формой для селекции. Повсеместно этот сорт (Голден Делишес) проявлял выдающуюся комбинационную способность, позволяющую привлекать для гибридизации с ним различные генотипы с уникальными признаками, ценными для селекции.

Голден Делишес склонен к образованию нередуцированных (диплоидных) гамет, что приводит к возникновению при гибридизации с диплоидными сортами - триплоидных гибридов. Например, сорта Джонаголд и Мутсу, где признаки сорта Голден Делишес проявляются лучше и ярче, чем у диплоидных гибридов, полученных с участием гаплоидных гамет этого сорта. Сорт Голден Делишес адаптивный и технологичный и эти свои качества он хорошо передает гибридному потомству.

Сорт Вагнера призовое обладает высокой комбинационной способностью. С его участием создана большая гибридная семья (таблицаЮ).

Таблица 10 - Сорта яблони, полученные от гибридизации с сортом Вагнера призовое (Дубравина, Горлов, 2013)

Компонент при гибридизации Родительская форма Новые сорта, выделенные в гибридной комбинации Страна, где создан новый сорт

Анис серый 9 Дочь Вагнера Россия

Боровинка 9 Жигулевское Россия

Свободного опыления <? Кубань Россия

Джонатан 9 Тюльпан Чегемский Россия

Джонатан 9 Айдаред США

Пламенное 9 Городищенское Украина

Пыльцы Саратони+ Юбилейное Шредера с? Наследница Юга Украина

Голден Делишес 9 Мисхорское Украина

Голден Делишес 9 Альминское Украина

Голден Делишес 9 Розоцвет (Атласное) Украина

Голден Делишес 9 Алые Паруса, Скифское Украина

Соливарское 9 Пивдэннэ Украина

*- без учета сортов, созданных с участием Вагнера призовое в Бг и последующих поколениях

В условиях Краснодарского края его отличает недостаточная морозостойкость и в суровые зимы деревья сильно подмерзают, но даже и при сильных повреждениях от морозов деревья быстро восстанавливаются во время последующей вегетации. Сорт засухоустойчив, по привлекательности внешнего вида плода сорт Вагнера призовое является лидером, имея сферическую плоско-округлую и, что присуще совсем немногим сортам, «точеную» форму плода (Кичина, 2011 г.). Сорт Вагнера призовое - ценная исходная форма в селекционных программах на юге РФ при создании сортов яблони, сочетающих отличные товарные качества плодов с адаптивностью.

Сорт Джонатан обладает высокой комбинационной способностью. Он хорошо передает гибридному потомству высокое качество плодов, и характеризуется достаточно высокой адаптивностью в южных условиях РФ (таблица 11).

Таблица 11 - Сорта яблони, полученные от гибридизации с сортом Джонатан (Дубравина, Горлов, 2013)

Компонент при гибридизации с сортом Джонатан Родительская форма Новые сорта, отобранные в гибридной комбинации Страна, где создан новый сорт

1 2 3 4

Оранжевое Кокса с? Кент Великобритания

Сеянец сорта Джонатан с? Ева Венгрия

Коквагеиэ 6 Капш$п ёе БоппауШе Голландия

Апорт в Айнур Казахстан

Ривал Корал Польша

Голден Делишес 9 Скифское,, Россия

Голден Делишес 9 Алые Паруса Россия

Голден Делишес 9 Аромат Крыма, Россия

Сеянец сорта Джонатан - Витянис Россия

Пармен зимний золотой с? Аленушкино Россия

Анис Кубанский 9 Память Сергееву Россия

Антоновка обыкновенная 9 Дружное Россия

Мекинтош 9 Лашин Россия

Мекинтош с? Пурпуровое Черненко Россия

Уэлси с? Майя Россия

Старкинг с? Чачакское Позднее Сербия

Пепин Лондонский 9 Магуо1а Сербия

Вагнера призовое 9 Айдаред США

Голден Делишес 9 Джонаголд США

Спонтанный мутант (клон) - Джонаред США

Ред Делишес с? Джонадел США

Делишес 3 Мэлроуз США

Мекинтош с? Джонамек США

Блэк Арканзас с? Кинг Дэвид США

Ред Делишес в Чифти США

Апорт 9 Рагнеда Узбекистан

Апорт Александр с? Каневское, Украина

Продолжение таблицы 11

1 2 3 4

Апорт Александр â Яскравнэ., Украина

Апорт Александр S Рубиновое Дуки Украина

Апорт Александр â Уманское зимнее Украина

Апорт Александр в Свитлыця, Украина

Апорт Александр 3 Орнамент Украина

Бабушкино Киевское Зимнее Украина

Бойкен с? Унисон, Синевер Украина

Старкинг s Пидзамче, Элегия Украина

Гринсливс s Радогость Украина

№ 53 Т 52 (6129) - Флорина Франция

Вестер Париот в Алкане Япония

*— без учета сортов, созданных с участием Джонатана в Бз и последующих поколениях

Это делает его ценной исходной формой в селекционных программах по созданию сортов яблони, сочетающих отличные товарные качества плодов с адаптивностью.

На Северном Кавказе в Северо-Кавказском зональном НИИ садоводства и виноградарства с участием сорта Джонатан получен ряд ценных высоко адаптивных и урожайных сортов, в частности, Алёнушкино и Дин Арт (Атлас лучших сортов плодовых и ягодных культур, 2008, Помология, 2005).

4.2 Исходный материал в селекции подвоев яблони

В селекции современных подвоев яблони эффективным направлением является отдаленная гибридизация, то есть вовлечение в селекционные программы, популярных форм с экологически отдаленными генотипами. Например, М9 с наиболее адаптивными формами - яблоня Сиверса, яблоня Недзвецкого. Для селекции слаборослых клоновых подвоев М9 интересен как донор слаборослости (рисунок 7).

Потомство М9 характеризуется слаборослостью и адаптивностью при выращивании в различных странах. Подвой J9, полученный в Германии (северная часть, земли Боденсии) формирует высоту деревьев сортов Кокс и Глостер близкой к аналоговым, привитых на М9. По данным Quamme, Н.А. & Brownlee, R.T, (1997).

Подвои серии «Supporter» положительно зарекомендовали себя на родине создания (Fisher, 1979). По результатам испытаний в южных условиях России, сорта, привитые на эти подвои, урожайны, плоды высокого товарного качества.

Созданные в Нидерландах подвои серии «Т» (Т137- Т140), являющиеся клонами М9, обладают большей карликовостью, чем родительский подвой. Сорта, привитые на эти подвои, раньше вступают в плодоношение и формируют товарные урожаи плодов.

Польские подвои Р2, Р22 (Poland) созданные с участием сорта Антоновка, также обладают карликовостью и способствуют раннему вступлению в плодоношение привитых сортов (Jablonski,1979, Jakubowski,1998). В южных условиях России они мало распространены в силу недостаточной адаптивности к лимитирующим стрессорам этого региона (засухи и зимы).

Японское потомство М9 представлено подвоями серии JM (Japan Malus). Подвои JM1 и JM5, являются более карликовыми по сравнению с М26. Подвой JM8 более слаборослый по сравнению с М9. Сорта на этих подвоях формируют товарные урожаи плодов хорошего качества на родине их происхождения (Soeker, 2010).

В Бельгии получены клоны Pajam и Lancsep (Sapilam, 1989). Подвои характеризуются силой роста близкой к М9, ускоряют вступление в плодоношение привитых сортов, пригодны для использования в насаждениях интенсивного типа.

Подвои серии Geneva. С участием М9 они выделены на Женевской опытной станции в США, различаются по силе роста (рисунок 8). Наиболее популярным в Америке из этой серии является G 30 (Geneva 30), полукарликовый по силе роста.

Рисунок 8 - Схема получения гибридов с участием подвоя М9 в F2 (США)

Английская серия клоновых подвоев AR (apple rootstock), полученная с участием М9, сочетает слаборослость с устойчивостью к красной кровяной тле в потомстве F2 (Morgan, 1991), (рисунок 9).

Рисунок 9 - Происхождение английских гибридов с участием клонового подвоя М9 в F2

Практический опыт использования в селекционном процессе культурных сортов позволил получить ряд успешных промышленных подвоев яблони для различных регионов садоводства России и зарубежных стран. Пара-дизка Будаговского (ПБ 9), выделена в институте им. И.В. Мичурина в результате скрещивания подвоя М8 и сорта Красный Штандарт (Пепин Шафранный х Рубиновое).

Использование сорта Боровинка в качестве одной из родительских форм учёными Северо-Кавказского НИИ садоводства и виноградарства под руководством Г.В. Трусевича, привело к созданию распространенных на Северном Кавказе подвоев серии CK (Северный Кавказ) СК-3 (Боровинка х М8), CK 4 (М8 [Franch Paradise] х Боровинка) (Трусевич, 1968).

Результатом работ Х.М. Тейдемана (Tydeman, 1962) в Англии с использованием сорта Nörten Spay (Северный разведчик) стало создание широко известных подвоев ММ 102 и ММ 106.

Карликовый подвой 62-396 (Мичуринск, Россия) создан без участия М9. Подвой получен методом гибридизации с использованием видов и подвидов Malus sieversii var. Niedzwetzkiana (Dieck.) Likh. (рисунок 10).

Рисунок 10 —Схема происхождения подвоя 62-396

Подвой по результатам пребридинга хорошо зарекомендовал себя в качестве ценного источника адаптивности, скороплодности и урожайности привитых на нём сортов в южных условиях РФ.

Являясь карликовым по силе роста он, тем не менее, обеспечивает хорошую якорность деревьев, образуя более разветвлённую корневую систему в почве, чем ведущий в этом регионе подвой М9.

Наряду с пребридингом при выделении исходного материала из числа популярных сортов и подвоев яблони, особою значимость приобретает анализ генеалогии сортового генофонда.

Использование знаний по генеалогии является целесообразным с точки зрения теории и практики селекционного процесса яблони. Оно даёт возможность оценки присутствия и вероятности проявления ценного признака, имеющегося в генотипах предшествующих поколений предков, в последующих поколениях потомков.

4.3 Анализ генеалогии перспективных для селекции сортов яблони

В условиях необходимости ускоренного создания новых сортов яблони, дифференцированных применительно к технологиям возделывания, необходимо вовлечение в селекционный процесс исходного материала, обладающего современным комплексом хозяйственно-ценных и технологичных признаков. К такому перспективному генофонду, из числа генотипов Malus domestica Borkh. относятся иммунные к парше сорта яблони.

В настоящее время более 80% иммунных к парше сортов, имеющих ген Vf от Malus floribunda 821, используют в целенаправленной селекции.

Это согласуется с мнением З.А. Козловской, что современная селекционная стратегия - это серия модифицированных бекроссов между гибридами, устойчивыми к парше с наилучшим качеством плодов и повторное включение генотипов F2 в гибридизацию с лучшими коммерческими сортами (Козловская, 2003).

Для реализации такого направления в селекции южных сортов яблони весьма полезны знания генеалогии сортов, включённых в пребридинговое изучение.

Сорт Прима (Co-op 2), США - первый сорт иммунный к пяти расам парши, имеет ген Vf. Генеалогия сорта представлена на рисунке 11.

Рисунок 11 - Генеалогия сорта Прима

В селекционных программах наряду с основным донорским признаком- иммунитет к парше, сорт Прима интересен как источник хрустящей, скалывающейся мякоти плодов, скороплодности и адаптивности для условий южного региона России.

С участием сорта Прима кубанскими селекционерами получен иммунный сорт яблони Фортуна (СКЗНИИСиВ).

В селекции устойчивых к парше сортов яблони необходимо учитывать и специфичности наследования комплекса селекционно-значимых признаков от вовлечения в гибридизацию сортов яблони.

До настоящего времени в селекционных программах создания устойчивых к парше генотипов, были использованы лишь некоторые сорта яблони западноевропейского и североамериканского генцентров. Они передавали гибридному потомству наряду, с положительными и отрицательные признаки, большую требовательность к водному и температурному режимам, силь-норослость, недостаточную устойчивость к грибным болезням.

Это делает необходимым использование в южных селекционных программах лучших по качеству сортов яблони таких как - Гала, Фуджи, Honey Crisp, Пинова и другие.

Эффективность этого направления в селекции подтверждают работы чешского селекционера Г. Тупи, (Markowski, 2010), создавшего серии высококачественных иммунных к парше сортов при участии сорта Голден Дели-шес по качеству, лёжкости плодов и ряду других показателей, близких к сорту Голдраш. Генеалогия последнего представлена на рисунке 12.

Присутствие в генеалогии Голдраша сортов Illinois и Мелроуз позволяют прогнозировать появления в потомстве крупных плодов с сочной плот-

Рисунок 12 - Генеалогия сорта Голдраш

Ценные свойства сорта Голдраш уже сейчас позволяют рекомендовать его в качестве ценного источника, а в дальнейшем, вероятней всего, и комплексного донора в селекционных программах по созданию высококачественных технологичных сортов яблони для южного региона РФ.

Сорт Либерти выведен в США, автор Р. Лэм. Зимостойкость Либерти в условиях южной зоны выше средней. Сорт имеет ген У^ устойчив к мучнистой росе и бактериальному ожогу. Генеалогия сорта представлена на рисунке 13.

с

$PRI 54-12

Мекаун

Джерси Блэк

$Уэлси

2 Ром Бьюти

9433-2-2

F г 26829-2-2

$Феймез

\ / Malus floribunda 821

9433-2-3

Свободное опыление

Рисунок 13 - Генеалогия сорта Либерти

Скороилодность и урожайность сорта Либерти - высокие. Плодоношение регулярное. Сорт пригоден для возделывания по ресурсосберегающим технологиям, может эффективно возделываться без применения фунгицидов (Исачкин, Воробьёв, 2003).

В происхождении сорта принимали участие Мекинтош, Мекаун, Джерси Блэк, Уэлси, Феймез и Ром Бьюти.

Сорт Интерпрайс создан в США (штат Индиана, 1978 г.). Автор сорта V. Williams. Сорт Интерпрайс диплоид, зимнего срока потребления плодов. В госсортоиспытании по Северо-Кавказскому региону находится с 2006 г.

Сорт создан в результате скрещивания гибридных форм, полученных с участием M.floribunda 821 в качестве бабушки обоих родителей. Генеалогия сорта представлена на рисунке 14.

Ред Делишес

Рисунок 14 - Генеалогия сорта Интерпрайс

В современной селекции яблони на юге России сорт Интерпрайс целесообразно использовать при создании устойчивых к парше сортов для адаптивно интенсивного и органического садоводства на юге РФ.

Представители сортов из географически удаленных регионов всегда были перспективным исходным материалом в селекционных программах на заданные признаки. Поэтому весьма ценно использование таких генотипов сортов в качестве источников селекционно-значимых признаков, а после селекционного улучшения в качестве комплексных доноров в современной практической селекции на юге РФ (рисунки 15, 16, 17).

Сорт рекомендуется в качестве источника иммунитета к парше (М ßoribunda 821 / F3 по материнской линии) и высоких консервных качеств плодов для использования в селекции сортов для органических и сырьевых садов.

Рисунок 16 - Генеалогия сорта Ремо

Поскольку одним из перспективных направлений селекции яблони является гибридизация между иммунными к парше сортами, целесообразно шире привлекать их в качестве исходных форм, используя для подбора родительских пар в предселекции - сорта из различных вторичных генцентров. В частности, североамериканского - сорта Прима, Либерти, Голдраш, Интерпрайс, Пристин, Вильяме Прайд...; западноевропейского - сорта Флорина, Ревена, Ретина, Ремо; среднерусского - сорта отечественной селекции -Имрус, Свежесть, Скала (Седов, 2005, Савельев 2002).

$Пепин Рибстона

Рисунок 17 - Генеалогия сорта Реанда

В пользу этого заключения говорит и участие в каждой экологической группе сортов народной селекции.

Таким образом, использование знаний генеалогии сортов яблони даёт возможность оценить присутствие и вероятность проявления ценного признака, имеющегося в генотипах предшествующих поколений предков, в последующих поколениях потомков и является одним из инструментариев оптимизации селекционного процесса яблони на современном этапе моделирования генотипов с заданными свойствами.

5. ИННОВАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ РАННЕЙ ДИАГНОСТИКИ В СЕЛЕКЦИИ ЯБЛОНИ НА ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ И АДАПТИВНОСТЬ

Для Северо-Кавказского вторичного генцентра, современным приоритетным направлением селекции южного сортимента яблони является создание высококачественных сортов, способных создать конкуренцию лидирующим сортам на мировом рынке яблони.

Достижение такого результата возможно при активизации положительного проявления генетического потенциала сорта применительно к технологическим и почвенно-климатическим условиям выращивания.

Основываясь на учении Н.И. Вавилова об эколого-генетических центрах происхождения растений, следует сказать о генетически детерминированном уровне возможностей растений приспосабливаться к условиям произрастания и отзываться на различные агротехнологические приемы (полив, удобрение, обрезка и др.).

5Л Ранняя диагностика отзывчивости растений яблони на уровень минерального питания в селекции на технологичность

В наших исследованиях (Дорошенко, Дубравина, Кондратенко, 1999, Кондратенко, Дубравина, Кладь, Митракова, 2000, Дубравина, Дорошенко, Рязанова, Остапенко, Чумаков, 2005) выявлено, что генетические особенности сортов яблони обусловливают специфичность реакции при изменении внесения различных доз минеральных удобрений (таблица 12).

Таблица 12 -Продуктивность перспективных сортов яблони в зависимости от норм минеральных удобрений (А/Ф «Сад-Гигант», сад 1995 года посадки, кг/растение; Кондратенко, Дубравина, Кладь, Митракова, 2000)

Сорт-фактор (А) Дозы минеральных удобрений кг /га по д.в., фактор (В) Среднее по фактору (В)

контроль К65Рб5К50 МюоРюоКэд Г^зоРпоКпо

Ред Чиф 3,5 4,2 4,7 14,8 6,8

Голден Делишес клон Би 6,7 10,2 10,6 18,3 11,4

Гала 17,3 25,0 20,8 18,7 20,4

Флорина 11,9 18,3 17,5 11,6 12,3

Среднее по фактору А 9,8 14,4 13,4 13,3

НСР05 (А)=1,97; НСР05(В)=0,7 НСР05 (АВ)=2,1 - для сравнения частных средних

Продуктивность сортов Ред Чиф и Голден Делишес клон Би возрастала прямо пропорционально увеличению доз минеральных удобрений. У более сильнорослых сортов Гала и Флорина максимальные показатели урожайности отмечены при внесении удобрений в дозе ЫбзРбзК^о по д. в.

У сорта Гала положительный эффект отмечен при норме минеральных удобрений ЫбэРбзКзо .Оценка хозяйственной продуктивности в условиях полевого опыта при выращивании на различных фонах минерального питания показывает прямую зависимость между увеличением урожайности и нормой вносимых удобрений, которая была максимальной у наиболее слаборослых сорто-подвойных сочетаний.

Очевидно, чем меньше сила роста подвоя или комбинации, тем ниже величина отношения «стимуляторы/ингибиторы» в тканях соответствующей прививочной комбинации. Проведенные исследования на полевых культурах показали, что сила роста растений определяется балансом эндогенных регуляторов роста в их тканях (Чайлахян, 1982).

В наших исследованиях была отмечена прямая корреляция между силой роста и суммарной биологической активностью природных ауксинов и обратная между этим признаком и содержанием ингибиторов в тканях побегов растений яблони (таблица 13).

Таблица 13 - Активность регуляторов роста в побегах ¡слоновых подвоев яблони, % к контролю по приросту колеоптилей пшеницы (Дорошенко, Макарова, Дубравина, 1993)

Вариант Суммарная активность Стимуляторы Ингибиторы

стимуляторы ингибиторы

М9 22,0 162,0 0,13

ММ 106 34,0 157,0 0,22

М4 111,0 141,0 0,72

У наиболее сильнорослого, из изученных подвоев М4, суммарная активность ауксинов была максимальной, в то время как у полукарлика ММ 106

и карлика М9 она была в 3 и 5 раз соответственно меньше. С уменьшением силы роста подвоя, используемого в комбинации, снижается уровень ауксинов в побегах привитого на этом подвое сорта и возрастает, соответственно, содержание ингибиторов. По-видимому, чем меньше сила роста подвоя, тем ниже величина «стимуляторы/ингибиторы» в тканях соответствующей прививочной комбинации. Исходя из полученных результатов, можно предположить, что имеет место плейотропный эффект генов карликовости на поглощение и депонирование азота почвы и удобрений по растению (Дубрави-на, 1995). К аналогичным выводам приходят и другие авторы при изучении этого явления на полевых культурах (Алёшин, Авакян, 1981, Климашев-ский,1993, Гамзикова, 1991).

Таким образом, оценка отзывчивости исходных форм и гибридов яблони на уровень минерального питания в селекции на технологичность, должна включать раннюю диагностику их силы роста, основанную на оценке активности гормонов в органах растений, выращенных на контрастных фонах по уровню минерального питания: без внесения удобрений (контроль) и при внесении (смесь Прянишникова).

5.2 Применение математического моделирования для ранней диагностики в селекции яблони на адаптивность

Инновационный прорыв в селекционной работе с плодовыми культурами, в частности, яблони возможен как на основе усовершенствовании традиционных методов и методик, так и путем внедрения современных технологий диагностирования свойств гибридного потомства с помощью прогнозных математических моделей.

Накопленный экспериментальный и теоретический опыт свидетельствует о ряде физиологических параметров, характеризующих отношение растений к засухе. К таким характеристикам следует отнести оводнённость листьев, водоудерживающая способность, остаточный водный дефицит. Совокупный анализ отмеченных показателей водообмена листьев растений может служить критериальным при оценке отношения генотипа к засухе.

Как указывалось, в работах Т.Н. Дорошенко (Дорошенко, 1991, 1995) была доказана возможность и правомерность ранней диагностики хозяйственно-ценных признаков и свойств на 1-ом году жизни многолетнего плодового растения.

Поэтому использование математического моделирования для прогнозирования ценных свойств многолетнего растения яблони в первые годы жизни, является не только оправданным, но и обоснованным с биологических (физиологических) позиций жизнедеятельности растений яблони. Это позволит уже в первых поколениях отслеживать и выделять гибридное потомство, обладающее заданными признаками.

С учётом вышесказанного была разработана биолого-математическая модель, для ускоренного отбора исходного материала и гибридного потом-

ства с целью снижения трудоемкости и затратности отборочного этапа в селекционном процессе при создании растений с заданными свойствами.

Математически-информационной платформой модели являются нейронные сети. Такой подход позволяет пополнять множество элементов системы (путем «роста» нейронной сети модели) и расширять имеющуюся базу данных (увеличивать информационное поле системы).

Одной из важных задач селекции яблони является выделение генотипов, по возможности сочетающих, ценные, но антагонистические свойства, -засухоустойчивость и высокую продуктивность.

Поэтому возможность использования математических моделей с использованием нейронных сетей позволяет не просто действовать, по уже заложенному алгоритму, но и находить закономерности в поступающей информации, производить ее анализ, обработку и на основании этого прогнозировать в дальнейшем возможные сценарии событий.

При решении прогнозирования роль нейронной сети состоит в предсказании будущей реакции системы по ее предшествующему поведению.

В результате были обобщены экспериментальные показатели, водного режима листьев и хозяйственной продуктивности сортов Голден Би, Ренет Симиренко, Honey Crisp, Пинова на подвоях - М9, Арм 18 и 62-396, полученные в различные по погодным условиям годы. Исходные данные были закодированы в следующем формате: сорт Голден Би - 1; Ренет Симиренко - 2 и т. д.

Так как сеть многослойная, то в ней появляется прослойка скрытых сигналов (синапсов), каждый из которых тоже имеет свой весовой коэффициент, которые необходимо изменять на каждой итерации. Именно на этом и было основано обучение данного алгоритма.

Обучение нейронной сети производится по формуле:

Aw=rp(w),

где г] - коэффициент обучения; р (w) - направление в многомерном пространстве w.

Вес каждого синапса, влияющего на состояние нейрона, рассчитывали по формуле:

S = Z?slx,wll

где п - число входов нейрона; х; - значение входа i-ro нейрона; w; - вес i-ro синапса.

После этого определялось значение аксона нейрона:

Y = f(S),

где f — это функция, которая называется активационной.

Функция являлась связующим звеном, между входящими и исходящим параметрами. В качестве активационной функции используем сигмоид, тогда функция дифференцируема на всей оси абсцисс и имеет простую производную: f{x) = f'(x) = af(x)(l - f{x))

Главным критерием ценности сорта является его хозяйственная продуктивность. Поэтому данный показатель был основным, в части достижения

желаемого результата при математическом моделировании. Показатели урожайности сортов, и гибридов яблони являются выходными параметрами модели, которые позволяют говорить о результативности и адекватности построенной в математической модели (у). Наряду с выходными параметрами, запрограммированы и входные (хД которые, в нашем случае, характеризуют водный режим листьев яблони.

Математическое описание взаимосвязей между основными элементами модели имеет вид (рисунок 18).

где Х| - общая оводненность листьев; Х2 - водоудерживающая способность листьев через 2 часа; хз - водоудерживающая способность листьев через 4 часа; Х4 — остаточный водный дефицит; у - урожайность подвойно-сортовой комбинации; Г- искомая функция, которая выявит взаимосвязь между показателями засухоустойчивости и урожайности сортов

Рисунок 18 — Схема нейронной сети прогнозирования потенциальной продуктивности исходного селекционного материала и гибридов

Для адаптации результата сеть использовала понятие погрешности прогнозирования. При заданных параметрах входных значений получены выходные у\, совпадающие с ожидаемыми ё„ которые, в свою очередь, собраны, экспериментальным путем у аналоговых образцов с требуемым уровнем точности.

Показатели урожайности растений яблони являются выходными параметрами модели, которые позволяют говорить о результативности и адекватности построенной в математической модели (у). Для процесса обучения нейронной сети были нормализованы поля в диапазоне [-1;1] (рисунок 19).

Часть приведенной выборки используется для обучения, остальная для выявления адекватности работы модели. Остановка обучения сети происходила по заданным ограничениям, в том числе по достижению максимальной ошибки при обучении.

После выбора условия остановки прогонов обучения сети, производится непосредственно сам процесс запуска программы на обучение, с получением результатов. Проверочные показатели были внесены на тех же условиях, что и данные для обучения. После чего получен выходной показатель - в нашем случае урожайность сорта Пинова на подвое Арм.-18 (рисунок 20).

Доступные поля

рос1уоу а11<л»а1ег

1*>а1е1а2 *л>а1ега4 <л>а1ега20

Использовать поле как <• Входное С Целевое С Не использовать

Нормализовать поле как <• (Х-МIN )/(М АХ- МIN) С 1/(1+ехр(-ах)) С Авто

С Без нормализации

Ж

Закрыть

Рисунок 19 - Окно представления входной информации

Эмулятор NN«1 - 2012.txt Входные параметры

Поле Знамение |

$01* 4

podvoy 1

а11ша1ег 60.41

17.22

*лра1ега2

*л>а(ега4 59.68

Расчитанные значения

123 95040733

Попе

Вычислить

Сохранить

Закрыть 1

Рисунок 20 - Визуализация результата работы модели

Проверка модели на адекватность показала, что расчётная урожайность сорта Пинова на подвое 62-396 составила 23,9 кг/дерево, что положительно характеризует комбинацию по урожайности и устойчивости к засухе и подтверждается полевыми экспериментальными результатами (фактическая урожайность 28,5 кг/дерево).

На сегодняшнем этапе существования программы возможно и обоснованно проведение экспресс диагностирования устойчивости к засухе и потенциальной продуктивности растений яблони на отборочных этапах предварительной селекции, с целью повышения их эффективности для ускоренного создания современных южных сортов яблони с заданными признаками.

выводы

В условиях Северо-Кавказского ген центра проведён пребридинг генофонда яблони, расширено генетическое разнообразие культуры в селекции на юге РФ. Использован генетический метод исследований признаков потомства по результатам генеалогического анализа. Применено биолого-математическое моделирование для ранней диагностики в селекции яблони на заданные признаки.

1. Разработана концептуальная модель пребридинга генофонда яблони с целью селекционного совершенствования исходного материала на юге РФ.

2. Выделены генотипы доноров и источников селекционно-значимых признаков яблони для южной зоны плодоводства России.

3. Установлена и доказана возможность использования Северо-Американских сортов кребов в селекции на адаптивность в качестве источников селекционно-значимых признаков - продолжительное цветение и высокая мужская фертильность.

4. Разработаны схемы смешения сортов с использованием перспективных устойчивых к парше сортов и сортов - кребов в качестве опылителей яблони, при создании моносортных насаждений этой культуры на юге России. Сорт-креб Манжуриан краб (Manchurian crab) является эффективным опылителем сортов - Пристин, Санрайс, Дейтон, Мелба, Вильяме Прайд, Уэлси, Слава Победителям, Прима; сорта кребы - Кримсон Голд (Crimson gold) и Спринг сноу (Spring snow) сортам - Эльстар, Honey Crisp, Либерти, Голден Делишес, Ренет Симиренко, Флорина, Пинова, Фуджи. Ред Чиф и Голдраш; сорта кребы Пиа лиф (Pear leaf) и Прайефайер креб (.Prairiefire crab) сортам Женева Эрли и Бре-бурн.

5. Для расширения генетического разнообразия исходного материала яблони и совершенствования её сортимента на юге России по совокупности признаков - иммунитет к парше, высокое качество плодов и технологичность, выделены перспективные сорта яблони - Дейтон, Вильяме Прайд, Интерпрайс, Голдраш, Ретина, Ренора, Ревена, Ремо.

6. Для перспективного сортимента яблони разработаны схемы смешения как из числа традиционных, так и из числа устойчивых сортов яблони. У сорта Голдраш отмечена хорошая завязываемость плодов от самоопыления и высокий уровень качества плодов, полученных в результате самоопыления, что выгодно отличает его по уровню самоплодности от других перспективных сортов.

7. Ряд новых иммунных и толерантных интродуцированных сортов яблони - Флорина, Либерти, Ретина, Регина, Ренора, Реанда, предложен в качестве комплексных доноров иммунитета к парше, высокого качества плодов, урожайности и высокой фертильности. Сорта Пинова, Honey Crisp в качестве источников скороплодности, продуктивности, высокого качества плодов и высокой фертильности.

8. Для использования в селекции на заданные признаки выделены сорта, характеризующиеся: содержанием аскорбиновой кислоты свыше

14 мг/100 г - Кубанское Багряное, Со-ор ЗЗи Со-ор 43, содержанием сухого вещества свыше 16 % - сорта Пристин, Слава Победителям, Ремо, Дин Арт, Прикубанское, Бребурн, Happen Red, Восход, Со-ор 33, Со-ор 43, Пинова.

9. Для сырьевых садов яблони на юге РФ по окраске, вкусу и общей дегустационной оценке сока выделились иммунные к парше сорта - Ренора, Ретина, Ревена, Реанда, Ремо.

10. Установлено, что подвой Арм.-18 является источником засухоустойчивости и слаборослости.

11. В южном регионе РФ целесообразно использовать в интенсивных технологиях более засухоустойчивые сорто-подвойные комбинации при участии сортов - Голден Делишес клон Би, Голдраш и Пинова на подвое Арм,-18, сорта Honey Crisp на подвоях 62-396 и Арм.-18, сорта Ретина, Ренора, Ревена, Реанда на подвое Supporter 3.

12. По результатам оценки в селекции на легкость вегетативного размножения, высокий выход стандартных подвоев, скороплодность и урожайность привитых сортов использовать в качестве источников этих признаков положительно выделившиеся карликовые подвои Supporter®-1, Supporter»-2, Supporter'-3, 62-396, Арм.-18 и слаборослые - Supporter®-4 и 54-118. В качестве источников селекционно-значимых признаков «слаборослость» и «адаптивность» положительно выделились клоновые подвои Арм.18, 54-118, Supporter-4.

13. Подвой М9 выделен как донор слаборослости и в этой связи как источник большей отзывчивости на внесения минеральных удобрений.

14. Анализ генеалогии перспективных для селекции сортов яблони свидетельствует о перспективности использования этого генетического метода с целью прогнозирования проявления ценных признаков в потомстве по пред-ковым формам. В качестве доноров и источников ценных признаков использовать сорта, созданные с участием сорта Голден Делишес в различных поколениях - Голдраш, Прима, а также сортов Интерпрайс, Ревена, Ренора, Ремо, сочетающих иммунитет к парше с другими ценными свойствами (качество плодов, скороплодность, регулярность плодоношения).

15. В пребриденге в селекции на технологичность у сортов и подвоев яблони отмечена прямая зависимость между увеличением урожайности и нормой вносимых удобрений (до определённого предела), которая была максимальной у наиболее слаборослых сорто-подвойных сочетаний яблони. По мере увеличения силы роста растений различных сорто-подвойных комбинаций, возрастание норм минеральных удобрений не сопровождается аналогичным приростом урожая плодов.

16. Установлено, что, чем меньше сила роста подвоя или сорто-подвойной комбинации, тем ниже величина отношения «стимуляторы/ингибиторы» в тканях соответствующего растения.

17. В селекции сортов и подвоев яблони, для использования в мало затратных технологиях производства плодов выделены сорта Интерпрайс, Корей, Айдаред, Редчиф, Джонаголд, Флорина, Прима, подвои - ММ 106, М4 в качестве источников признака низкой (слабой) отзывчивости на минеральное питание.

18. Для ускоренного создания ценных генотипов яблони (источников и доноров) с заданными свойствами создана биолого-математическая модель прогнозной оценки засухоустойчивости и потенциальной продуктивности (начиная с первого года жизни) многолетней плодовой культуры.

РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ И ПРОИЗВОДСТВА В ЮЖНОЙ ЗОНЕ РОССИИ

Для селекции:

1. Для использования в селекционных программах по выведению сортов и подвоев яблони для современных технологий возделывания в южной зоне плодоводства России в качестве доноров и источников селекционно-значимых признаков рекомендовать:

- высококачественные сорта Пинова и Honey Crisp;

- имммунные к парше сорта Голдраш, Интерпрайс, Дейтон, Вильяме Прайд, Пристин, Ретина, Ренора, Ревена, Реанда, Ремо.

2. В селекции клоновых подвоев в качестве доноров и источников яблони рекомендовать:

- в качестве комплексного донора (и реципиента) в селекции на технологичность (для традиционных и адаптивно-интенсивных технологий выращивания) донор слаборослости — подвой М9;

- в селекции на слаборослость и адаптивность (для интенсивных технологий) подвои Арм.-18, 62-396, Supporter®-l, Supporter®- 2, Supporter® 3;

- в качестве источников засухоустойчивости и меньшей требовательности к уровню минерального питания (для ресурсосберегающих, адаптивных технологий выращивания) подвои; Supporter®-4, 54-118, Арм.-18.

3. В селекции на технологичность использовать физиологические показатели соотношения «ингибиторы/стимуляторы» в апексах побегов генотипов яблони в качестве критериев ранней диагностики отзывчивости на уровень минерального питания для ускоренного создания нового поколения сортов и подвоев.

4. В ускоренной селекции на адаптивность применять прогнозную биолого-математическую модель диагностики засухоустойчивости и потенциальной продуктивности генотипов яблони, разработанную методом математического моделирования.

5. В селекции сортов опылителей при создании моносортных насаждений яблони использовать сорта-кребы - Пеа Лиф, Прайерфайер креб, Крим-сон Голд, Спринг Сноу.

Для производства:

Для производственного испытания в технологиях интенсивного типа рекомендовать сорта и подвои:

- высококачественные, продуктивные, адаптивные сорта яблони Пино-ва и Honey Crisp; иммунные к парше - Голдраш, Интерпрайс, Дейтон, Вильяме Прайд, Пристин, Ревена;

- адаптивные, технологичные клоновые подвои - 62-396, Supporter®-1, Supporter® - 2, Supporter® 3;

- при создании не поражающихся паршой насаждений яблони для опыления основного иммунного сорта использовать иммунные сорта-опылители, Интерпрайс, Дейтон, Вильяме Прайд, Голдраш, Пристин, Прима;

- в качестве опылителей для одновременно цветущих сортов яблони использовать североамериканские сорта-кребы - Пеа лиф, Прайерфайер краб, Кримсон голд, Спринг сноу.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК Минобразования и науки РФ

1. Дорошенко, Т.Н. Возделывание прививочных комбинаций яблони с разной силой роста / Т.Н. Дорошенко, Э.В. Макарова, И.В. Дубравина // «Аграрная наука», 1993, № 5. - С. 47-51.

2. Дубравина, И.В. Перспективы использования некорневого питания для регулирования продукционного процесса яблони / И.В. Дубравина, Т.Н. Дорошенко, В.И. Остапенко, Л.Г. Рязанова, И.В. Горбунов, С.С. Чумаков // Труды КубГАУ. - 2005. -Вып. 419 (447). - С.70-81.

3. Дорошенко, Т.Н. Формирование качества плодов яблони под влиянием некорневого питания калием / Т.Н. Дорошенко, В.И. Остапенко, Л.Г. Рязанова, И.В. Дубравина, С.С. Чумаков // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2005. - № 3. - С. 38—40.

4. Дубравина, И.В. Фенотипические особенности перспективных сортов яблони в условиях предгорной зоны садоводства Краснодарского края / И.В. Дубравина, С.М. Горлов, И.С. Чепинога // Политематический сетевой научный журнал Кубанского государственного аграрного университета, (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ,2011.-№2 (66), 2011. Идентификационный номер ИНФОРМРЕГИСТРа: 0421100012X0066 IDA [article ID]: 0661102011 - Режим доступа :http://ej.kubagro.ru/2011/02/pdf/l2.pdf.

5. Дубравина, И.В. Перспективы использование сортов - кребов в качестве полинаторов для создания моносортных насаждений яблони / И.В. Дубравина, И.С. Чепинога // Политематический сетевой научный журнал Кубанского государственного аграрного университета», (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ,2012. - IDA [article ID]: 0781204006 №4 (78), 2012. Режим flOCTyna:http://ej.kubagro.ru/2012/04/pdf/06.pdf

6. Дубравина, И.В. Голден Делишес как исходная форма в селекции яблони / И.В. Дубравина, Г.В. Ерёмин // Плодоводство и ягодоводство России :Сб. науч. Работ/ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемиии. - М., 2011. -T. XXVIII. Часть 1. С. 159-165.

7. Дубравина, И.В. Особенности корневой системы и засухоустойчивость перспективных подвоев яблони / И.В. Дубравина, В.Г. Ерёмин, Т.А. Гасанова, И.С. Чепинога // Плодоводство и ягодоводство России. Сб. науч. работ/ ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемиии. - М„ 2012. -T.XXIX 4.1. - С. 153-158.

8. Дубравина, И.В. Использование адаптивных сортов яблони в селекции на технологичность / И.В. Дубравина, С.М. Горлов // Политематический сетевой научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ,2013. - № 3 87/03/, IDA [article ID]: 087133013013., Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/ 2013/03/ pdf713.pdf

9. Дубравина, И.В. Актуализация использования математического аппарата в селекции яблони на заданные признаки / И.В. Дубравина, C.B. Пермякова // Политематический сетевой научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ,2013. - № 6 (90), 2013г., IDA [article ID]:0901306028 Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2013/06/pdf/28.pdf

10. Дубравина, И.В. Подбор перспективных сортов-интродуцентов для создания эффективных насаждения яблони на юге России / И.В. Дубравина, И.С. Чепинога, В.Г. Ерёмин // Политематический сетевой научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2013. - № 07 (091). IDA [article ID]: 0911307011. - Режим доступа: http://ej.kubagro.ni/2013/07/pdf/l l.pdf, 0,750 у.п.л.

11. Дубравина, И.В. Возможности использования подвоев серии Supporter в современных насаждениях яблони Краснодарского края И.В. Дубравина,

B.Г. Ерёмин, И.И. Василенко // Плодоводство и ягодоводство России. :Сб. науч. Работ/ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемиии. - М„ 2013. -T. XXXVII 4.2. -

C. 95-101.

12. Дубравина, И.В. Изучение генофонда яблони для решения современных селекционных задач / И.В. Дубравина // Плодоводство и ягодоводство России: Сб. науч. Работ / ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемиии. - М., 2013. -T. XXXVII 4.1. -С. 86-91.

Каталог

13. Дубравина, И.В. Каталог паспортов доноров и источников селекционно значимых признаков яблони / И.В. Дубравина, В.Г. Ерёмин, И.С. Чепинога // Краснодар КубГАУ. - 2013. - С. 53.

Публикации в международных и российских научных изданиях и материалах конференций

14. Дорошенко, Т.Н. Физиолого-биохимические аспекты ранней диагностики сортов и подвоев яблони на азотное питание / Т.Н. Дорошенко, И.В. Дубравина // Материалы научно-производственной региональной конференция молодых

ученых «Научное обеспечение сельскохозяйственного производства», Краснодар, -1995. С. 46-41.

15. Doroshenko, T.N. Interaction between nitrogen supply and stock-scion vigor in apple trees: growth and physiological aspects (abstract) / T.N. Doroshenko, I.V. Dubravina // 2-nd International Symposium fruit Orchard, September, 1995, Trento, Italy, - P. 25.

16. Doroshenko, T.N. Response of apple trees to different levels of mineral nutrition / T.N. Doroshenko, I.V. Dubravina, Kondratenko N. I. // Acta horticulture, International Society for Horticulture Science,Number 448, October 1997. - P. 317-322.

17. Дорошенко, Т.Н. Оптимизация минерального питания сортов яблони / Т.Н. Дорошенко, И.В. Дубравина, Н.И. Кондратенко// Тезисы научной, конференции молодых ученых «Научное обеспечение сельскохозяйственного производства» Краснодар. КубГАУ, 1998. - С. 23-26.

18. Дорошенко, Т.Н. Физиологические аспекты минерального питания яблони / Т.Н. Дорошенко, И.В. Дубравина, Н.И. Кондратенко // Научная конференция молодых ученых. Краснодар: - КубГАУ. - 1999. - С. 43-47.

19. Doroshenko, T.N. Response of apple trees to different levels of mineral nutrition / T.N., Doroshenko, I.V Dubravina, N.I. Kondratenko // Acta Horticulture, International Society for Horticulture Science. - Number 448. - 1997. - P. 317-322.

20. Кондратенко, Н.И. Урожай и качество плодов перспективных сортов яблони в зависимости от доз минеральных удобрений / Н.И. Кондратенко, И.В. Дубравина, A.A. Кладь, С.И. Митракова // Труды КубГАУ «Биологические основы плодоводства». - Краснодар. - 2000. - Вып. 380 (408). - С. 126-131.

21. Кондратенко, Н.И. Урожайность сортов яблони в зависимости от подвоя и возраста насаждения/ Н.И. Кондратенко, И.В. Дубравина, C.B. Богдан // Труды КубГАУ «Биологические основы плодоводства» Краснодар. - КубГАУ. - 2000. -Вып. 380 (408),-С. 101-106.

22. Дорошенко, Т.Н. Ускоренный подбор сорто-подвойных комбинаций яблони для промышленных садов в предгорной зоне Краснодарского края / Т.Н. Дорошенко, И.В. Дубравина, A.A. Васильев // Материалы 2-ой научно-технической конференции молодых ученых «Научное обеспечение Агропромышленного комплекса» - Краснодар. - 2001. - С. 48-50.

23. Кондратенко, Н.И. Продуктивность сортов яблони на разных подвоях в условиях центральной зоны Краснодарского края / Н.И. Кондратенко, И.В. Дубравина, C.B. Богдан // Материалы 2-ой научно-технической конференции молодых ученых «Научное обеспечение Агропромышленного комплекса». - Краснодар. -2001. - С. 61-64.

24. Дорошенко, Т.Н. Экологические аспекты выращивания плодов / Т.Н. Дорошенко, И.В. Дубравина // Материалы Международной конференции «Проблемы функционального питания». - Краснодар. КубГАУ. - 2001. - С.44.

25. Трубилин, И.Т. Разработка биолого-математической модели устойчивой садовой экосистемы (на примере яблони) на агроландшафтах юга России с целью повышения эффективности плодоводства / И.Т. Трубилин, Т.Н. Дорошенко, Н.И. Семенов, A.B. Бузоверов, Е.М. Сторчевая, И.В. Дубравина, С.А. Бирюков, А.К. Бардин // «Наука Кубани». - Краснодар. - 2000г. - № 5 (2) 54. - С. 60.

26. Дубравина, И.В. Биологические особенности сорто-подвойных комбинаций яблони с различной отзывчивостью на минеральное питание / И.В. Дубравина, C.B. Богдан // Материалы 5-ой Международной научно-производственной конференции «Проблемы с/х производства на современном этапе их решения». - Белгород. - 2001. - С. 43-48.

27. Doroshenko, T.N. Influnce of foliar nutrition by macroelements on apple tree generative activity: physiologcaly aspects / T.N. Doroshenko, I.V. Dubravina, N.I. Kon-dratenko // International Symposium on Foliar Plants, Merano. - Italy. - 2001. - P. 201.

28. Дорошенко, Т.Н. Применение внекорневых подкормок минеральными удобрениями для управления продуктивным процессом яблони / Т.Н. Дорошенко, И.В. Дубравина, С.С. Чумаков // Материалы 4-ой региональной научной конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса». -Краснодар. - 2002. - С. 75-76.

29. Дорошенко, Т.Н. Возможности регулирования продукционного процесса плодовых культур / Т.Н. Дорошенко, И.В. Дубравина, Н.В. Барилов // Simpozion stiinfic international: 70 aniaiun iversitativ a graredes tat din Moldova; Horticulture, Silvi cultures i Protectia plantenor. - CHSINA02003. - P. 23.

30. Дубравина, И.В. Пути повышения урожайности промышленных насаждений семечковых и косточковых культур / И.В. Дубравина, Т.Н. Дорошенко // Материалы научной конференции молодых ученых Южного Федерального округа сельскохозяйственных вузов «Аграрная научная Россия в новом тысячелетии», Краснодар. 2003. - С. 146-150.

31. Doroshenko,T.N Peculiarities of foliar nutrition in sustainable apple fruit production (abstracts) / T.N.Doroshenko, I.V.Dubravina // Peculiarities of foliar nutrition in sustainable apple fruit production. Workshop on Orchard Management in sustainable fruit production. Book of abstracts. - Scierniewice, - Poland , April 21-24, - 2004.

32. Дубравина И.В. Особенности некорневого питания семечковых культур микро- и макроэлементами для получения экологически безопасной плодовой продукции /И.В. Дубравина, А.Н. Ройбул, Е.И. Чернов, Н.В. Барилов // Материалы Международной научно-практической конференции «Проблемы экологизации современного садоводства и пути их решения» Краснодар: Кубанский ГАУ. - 2004 г. С. 475-477.

33. Дубравина И.В. Использование математического моделирования хозяйственно-ценных свойств селекционного материала (коллективная монография) / И.В. Дубравина, C.B. Пермякова // Современные методологические аспекты организации селекционного процесса в садоводстве и виноградарстве. Краснодар: СКЗНИИСиВ, 2012. - С.62-65.

34. Дубравина И.В. Пути совершенствования сортимента яблони / И.В. Дубравина // Вып. 56 «Вклад ВОГиС в решение проблем инновационного развития России»: материалы научно-практ. конф. Кубанского отд. ВОГиС 16 ноября 2011г. - Краснодар: КубГАУ. 2011. - С. 204.

35. Дубравина, И.В. К вопросу использования генофонда яблони в селекционном процессе / И.В. Дубравина // В12. Вавиловские чтения-2012: Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 125-летию со дня рождения Н.И. Вавилова - Саратов: ИЦ Наука, 2012. - С. 84-85.

36. Дубравина, И.В. Подбор сорто-подвойных комбинаций яблони для современных плодовых насаждений на Северо-Западном Кавказе / И.В. Дубравина, Т.А. Гасанова, И.С. Чепинога, С.М. Горлов // Материалы международной научной конференции «Актуальные проблемы интенсификации плодоводства в современных условиях», аг. Самохваловичи,19-23 августа 2013 г./ РУП «Институт плодоводства»; редкол.: В.А. Самусь(гл. ред.) [и др.]. - Самохваловичи, 2013. - С. 320.

Патенты РФ

37. Дорошенко, Т.Н. Способ внекорневого питания семечковых культур / Т.Н. Дорошенко, Е.П. Алёшин, И.В. Дубравина, С.А. Бирюков // Пат. РФ № 2000 106 354 Заявл. Бюллетень № 12, 14.03. 2002 г.

38. В.И. Кашин Способ регулирования генеративной деятельности семечковых культур / В.И. Кашин, Т.Н. Дорошенко, И.В. Дубравина, С.С. Чумаков // Пат. РФ № 2223633 АоЮ 17/00, А1 С21/00 Бюллетень № 5, 20.02.2004.

Учебные пособия и учебно-методические разработки

39. Дорошенко Т.Н. Сортоведение яблони / Т.Н. Дорошенко, Г.В. Ерёмин, И.В. Дубравина // Краснодар, КубГАУ. - 2004. - С. 83. (учебно-методическая разработка).

40. Дорошенко, Т.Н. Сортимент семечковых культур для различных систем садоводства / Т.Н. Дорошенко, Г.В. Ерёмин, И.В. Дубравина, Л.Г. Рязанова, В.И. Остапенко // Краснодар. КубГАУ. - 2005. - С. 149 (учебное пособие).

Подписано в печать 21.03.2014 г. Формат 60x84 V,6. Объем 1,9 печ. л. Тираж 100 экз.

_Заказ № 195._

Типография Кубанского государственного аграрного университета 350044, Краснодарский край, г. Краснодар, ул. Калинина 13

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, доктора сельскохозяйственных наук, Дубравина, Ирина Викторовна, Краснодар

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кубанский государственный аграрный университет» Министерство сельского хозяйства

На правах рукописи

Дубравина Ирина Викторовна

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕНОФОНДА ЯБЛОНИ ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СОРТОВ И ПОДВОЕВ

НА ЮГЕ РОССИИ

Специальность: 06.01.05 - Селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Научный консультант: академик РАН Г.В. Ерёмин

Краснодар 2014

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ............................................................................. 4

1. ГЕНОФОНД ЯБЛОНИ И СОВРЕМЕННАЯ СЕЛЕКЦИЯ....... 12

1.1. Систематика яблони, эколого-генетические особенности формирования сортимента культуры........................................... 12

1.2. Основные направления селекции яблони............................... 19

1.3. Использование генофонда видов и сортов яблони в различных селекционных программах........................................................... 20

1.4. Генетический потенциал яблони и его использование в селекции сортов для современных технологий.............................................. 26

1.5. Генетический потенциал яблони и его использование в селекции подвоев для современных технологий............................................. 29

1.6. Физиолого-математические подходы пребридинга исходного материала в селекции на технологичность и адаптивность.................. 30

2. УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ, МЕТОДЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ................................................................... 39

2.1. Климатические условия........................................................ 39

2.2. Почвенные условия............................................................. 44

2.3. Объекты исследований........................................................ 49

2.4. Методы и методики исследований.......................................... 70

3. ПРЕБРИДИНГ ГЕНОФОНДА ЯБЛОНИ ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ЮЖНОГО СОРТИМЕНТА................. 73

3.1. Пребридинг в селекции сортов яблони................................... 73

3.2. Подбор сортов-опылителей и выделение источников для создания современных насаждений яблони на юге России............................... 88

3.3. Пребридинг в селекции клоновых подвоев яблони..................... 100

4. ГЕНОФОНД ЯБЛОНИ КАК ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ В

СЕЛЕКЦИИ ЮЖНЫХ СОРТОВ И ПОДВОЕВ............................ 119

4.1. Выделение доноров и источников селекционно значимых

признаков из генофонда яблони............................................................................................119

4.2. Исходный материал в селекции подвоев яблони...................... 133

4.3. Анализ генеалогии перпективных для селекции сортов

яблони................................................................................... 146

5. ИННОВАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ РАННЕЙ ДИАГНОСТИКИ

В СЕЛЕКЦИИ ЯБЛОНИ НА ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ И

АДАПТИВНОСТЬ.................................................................. 164

5.1. Ранняя диагностика отзывчивости растений яблони на уровень

минерального питания в селекции на технологичность.................... 164

5.2 Применение математического моделирования для ранней диагностики засухоустойчивостти в селекции яблони на адаптивность... 168

ВЫВОДЫ............................................................................... 180

РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ И ПРОИЗВОДСТВА

В ЮЖНОЙ ЗОНЕ РОССИИ.................................................... 183

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.......................... 186

ПРИЛОЖЕНИЯ....................................................................... 232

ВВЕДЕНИЕ

Яблоня является ведущей мировой плодовой культурой. Высокие вкусовые и диетические качества плодов делают её востребованной у населения и обеспечивают технологов ценным сырьем для получения качественных продуктов переработки, в том числе для детского и лечебного питания.

Важнейшим фактором, обуславливающим успешность технологической системы производства плодов, является сорт, положительная реакция которого обеспечивает эффективность других компонентов системы, - минерального питания, орошения, особенностей формирования крон, способов размещения и т.д.

Поэтому в современных условиях ведения отрасли садоводства с целью повышения ее эффективности необходимо создание и внедрение сортов и подвоев, сочетающих адаптивность, продуктивность и технологичность применительно к условиям выращивания и технологиям возделывания.

Основываясь на теории Н.И. Вавилова об эколого-генетических центрах происхождения плодовых культур и внутривидовой изменчивости, был изучен генофонд яблони Malus domestica Borkh. с целью использования в селекционном процессе и современных насаждений юга России.

Развитием сортимента яблони и разработкой новых агротехнических элементов для различных технологий её возделывания на юге РФ занимались многие ученые, - Г.В. Трусевич, И.М. Приймак, В.Ф. Колтунов, С.Н. Артюх, Б.С. Гегечкори, Т.Н. Дорошенко, В.А. Грязев, Л.И. Дутова, JL С. Наумова, А.К. Инденко, В.А. Колесников, П.П. Костык, А.А. Кладь, Ю.И. Серегеев, Е.В. Ульяновская, И.С. Чепинога, А.Н. Фисенко, Р.С. Шидаков, А.В. Сатибалов и другие. Их трудами был пополнен южный сортимент яблони, в том числе и клоновых подвоев, разработаны и внедрены оптимизационные агротехнические приемы для интенсивных и адаптивных насаждений в этом регионе.

Однако потребность в сортах, отвечающих требованиям современных технологий, по-прежнему, диктует необходимость дальнейшего совершенствования сортимента яблони на юге России.

В этой связи перед селекционерами стоят задачи выделения ценных родительских форм и внедрения инновационных методов ранней экспресс-диагностики селекционного-значимых признаков растений яблони для ускоренного выведения и внедрения современных сортов и подвоев.

Актуальность исследований:

По мнению Н.И. Вавилова селекция даёт возможность «доминировать генотипу над средой» (Вавилов, 1960), в то время как фенотип определяет его ценность. Повышение эффективности современного садоводства немыслимо без обновления сортиментов промышленных плодовых культур.

Это в полной мере относится к южной зоне плодоводства России, где производится основная часть высококачественной продукции, в частности, плоды лучших сортов яблони, не уступающие по качеству наиболее востребованным мировым стандартам. Это ставит перед селекционерами задачу по созданию нового поколения сортов и подвоев яблони, отвечающего специфичным требованиям технологий в условиях выращивания (Ерёмин, 2013).

Для ускоренного создания генотипов сортов и подвоев с заданными признаками необходима существенная корректировка подходов к подбору исходного материала в селекции яблони на юге России и привлечение новых генетических ресурсов этой культуры.

Особую актуальность приобретает обоснованность подбора и вовлечения в селекционные программы доноров и источников селекционно-значимых признаков.

Настоящая работа посвящена решению проблемы ускоренного обновления южного сортимента яблони, на основе проведения на юге РФ пребридинга исходного материала яблони с использованием ранней

диагностики селекционно-значимых признаков инновационными биолого-математическими методами.

Цель исследований: теоретическое и экспериментальное обоснование путей улучшения исходного материала яблони на основе пребридинга генофонда этой культуры на юге РФ.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- изучить в пребридинге наиболее перспективные сорта яблони, для применения в современных селекционных программах на юге России в качестве доноров и источников селекционно-значимых признаков;

- провести отбор исходного материала в селекции сортов-опылителей в целях создания моносортных южных насаждений яблони;

- выделить новые генотипы сортов и подвоев яблони для использования в технологиях интенсивного, адаптивного и органического садоводства на юге России;

- выделить исходный материал в селекции слаборослых сортов клоновых подвоев яблони;

дифференцировать реакцию растений яблони на уровень минерального питания для диагностики их отзывчивости в селекции на технологичность;

- разработать метод ранней диагностики засухоустойчивости и потенциальной продуктивности исходного селекционного материала и гибридного потомства яблони в селекции на адаптивность.

Теоретическая значимость работы:

Состоит в получении новых знаний в области биологии и частной селекции яблони.

Проведены экспериментально-теоретические изыскания по пребридингу яблони для создания и использования в селекции комплексных доноров селекционно-значимых признаков на юге РФ.

Доказана правомерность оценки селекционно ценных признаков потомства яблони, используемого в качестве исходного материала, по результатам анализа генеалогии сортов.

Обоснован подбор устойчивых к парше генотипов сортов в сочетании «сорт-опылитель и опыляемый сорт» для создания экологизированных яблоневых агроценозов.

Установлены закономерности и взаимосвязи отзывчивости сортов и подвоев яблони на уровень минерального питания с гормональнальным балансом стимуляторов и ингибиторов в тканях побегов; показана возможность ранней диагностики этого признака в селекции на технологичность данной многолетней плодовой культуры.

Разработан метод ранней диагностики засухоустойчивости и потенциальной продуктивности генотипов яблони по совокупности показателей продуктивности и физиологических параметров реакции под воздействием стрессора засухи на основе математического моделирования многослойных нейронных сетей.

Научная новизна результатов исследований:

Доказана роль пребридинга в повышении результативности и ускорении селекционного процесса яблони на юге РФ.

Расширено генетическое разнообразие исходного материала яблони для вовлечения в селекционный процесс при проведении аналитической и синтетической селекции.

Раскрыты особенности реализации генетического потенциала растений яблони различного эколого-генетического происхождения в условиях вторичного Северо-Кавказского генцентра.

Доказана эффективность использования физиологических показателей гормонального баланса для ранней диагностики селекционно-значимых признаков в ускорении целенаправленной селекции создания технологичных сортов и подвоев яблони.

Разработана биолого-математическая модель ранней экспресс-диагностики засухоустойчивости и потенциальной продуктивности растений яблони для ускоренного создания современных генотипов сортов и подвоев в южных условиях РФ.

Научная новизна авторских разработок подтверждена двумя Патентами РФ.

Практическая ценность работы:

Выделен новый исходный материал для практической селекции в целях создания нового поколения сортов и подвоев яблони на юге РФ.

Разработаны паспорта доноров и источников селекционно значимых признаков перспективных сортов и подвоев в селекции яблони на юге РФ.

Предложено использование североамериканских сортов-кребов в качестве:

- исходного материала в селекционных программах на адаптивность;

- сортов-опылителей, при создании промышленных моносортных и традиционных (разносортных) насаждений яблони на юге России.

Обоснованы новые схемы смешения сортов яблони в условиях южной зоны плодоводства РФ с использованием перспективных сортов, в том числе устойчивых к парше.

Рекомендована для производственного испытания новая группа иммунных сортов и перспективных слаборослых клоновых подвоев яблони, из различных эколого-генетических центров происхождения, для успешной реализации стратегии адаптивного интенсивного садоводства в условиях юга России.

Выделены физиологические показатели гормонального баланса (стимуляторы и ингибиторы) растений яблони для ранней диагностики их отзывчивости на уровень минерального питания в селекции на технологичность и при дифференцированном отборе в различные технологические системы.

Предложена биолого-математическая модель ранней диагностики засухоустойчивости и потенциальной продуктивности растений яблони для ускоренной оценки исходного материала и новых генотипов сортов с заданными свойствами.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Пребридинг исходного материала в селекции яблони как основа повышения эффективности и ускорения селекционного процесса для создания новых южных сортов и подвоев.

2. Подбор и выделение исходного материала сортов - опылителей для их селекционного улучшения как элемент реализации стратегии адаптивно-интенсивного направления возделывания яблони на юге РФ .

3. Анализ генеалогии сортов и подвоев яблони как инструмент прогнозирования проявления селекционно-значимых признаков в потомстве многолетней плодовой культуры.

4. Инновационные методы ранней диагностики селекционно-значимых признаков многолетних растений яблони на основе физиологического мониторинга и математического моделирования.

Апробация работы: основные положения диссертации были представлены и обсуждены на:

международных научно-практических конференциях и симпозиумах: «Проблемы функционального питания» (Краснодар, 2001г.), 5-ой Международной научно-производственной конференции «Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе их решения» (Белгород, 2001 г.), International Symposium on Foliar Plants (Merino, Italy, 2001), Simpozion stiinfíc international: 70 ani ai universitativ agrare de stat din Moldova (Horticulture, Silviculture si Protectia plantenor.- CHSINAO, 2003), Workshop on Orchard management in sustainable fruit production, (Skierniewice, Poland, 2004), «Проблемы экологизации современного садоводства и пути их решения», (Краснодар, 2004г.), «Реализация биологического потенциала плодовых и ягодных растений в нестабильных условиях среды» (Москва, 2011г.), «Инновационные направления в агротехнике садовых культур» (Москва, 2012г.), Международной научно-практической конференции, посвященной 125-летию со дня рождения Н.И. Вавилова, (Саратов, 2012г.), «Традиционные и инновационные исследования культурных растений и их дикорастущих сородичей», (Москва, 2013г.), «Актуальные проблемы интенсификации плодоводства в современных условиях» (аг. Самохваловичи, Беларусь, 2013 г.), Международном научно-практическом форуме «Роль экологизации в повышении эффективности производства плодовых культур, винограда и продуктов их переработки» (Краснодар, 2013 г.);

- всероссийских научно-практических конференциях: материалы научно-производственной региональной конференции молодых ученых «Научное обеспечение сельскохозяйственного производства», Краснодар, 1995, 1998, 1999. Материалы 2-ой научно-технической конференции молодых ученых «Научное обеспечение Агропромышленного комплекса» (Краснодар 2001г.), Материалы 3-й региональной научно-практической конференции молодых ученых «Аграрная научная Россия в новом тысячелетии» (Краснодар 2002г.), Материалы 4-ой региональной научной конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса». (Краснодар. 2002г.), Материалы научной конференции молодых ученых Южного Федерального округа сельскохозяйственных вузов «Аграрная научная Россия в новом тысячелетии» (Краснодар, 2003г.), «Вклад ВОГиС в решение проблем инновационного развития России»: материалы

научно-практической конференции Кубанского отделения ВОГиС (Краснодар, 2011г.).

Реализация результатов исследований:

Научные разработки и практические рекомендации производству поэтапно были реализованы в специализированных плодовых хозяйствах Краснодарского края - ЗАО «А/Ф «Сад-Гигант», ОАО «Плодовод», Ростовской области - ООО «Агрофирма «Красный сад» и селекционных программах ГНУ Крымская ОСС СКЗНИИСиВ.

Важность проводимых исследований:

Подтверждается тематическим планом НИР кафедры плодоводства Кубанского ГАУ Гос. Регистрация №01.2. 00606838. Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований РФФИ юг-2000, грант № 00-04-96042. Тема проекта: «Разработать биолого-математическую модель устойчивой садовой экосистемы (на примере яблони) на агроландшафтах юга России с целью повышения эффективности плодоводства»

Диссертант является автором (соавтором) коллективной монографии «Современные методологические аспекты организации селекционного процесса в садоводстве и виноградарстве» (Краснодар, 2012 г.), учебно-методической разработки «Сортимент яблони» (Краснодар, 2003 г.), учебного пособия «Сортимент яблони для различных систем садоводства» (Краснодар, 2005 г.), статей в ведущих Российских и международных научных изданиях «Доклады РАСХН» (Москва, 2005 г.), «Садоводство и ягодоводство России» (Москва 2011, 2012, 2013 гг.), политематическом научном электронном журнале «Научный журнал КубГАУ» (Краснодар,2011, 2012, 2013 гг.), в научном издании серии «Acta Horticulture» (Испания, Италия, 1996,1997 гг.), каталога паспортов доноров и источников селекционно значимых признаков яблони (Краснодар, 2013 г.).

Личный вклад соискателя: в теоретической подготовке, проведении научного исследования и доказательности полученных результатов, изложенных в диссертации, заключается в:

- обосновании выбора актуальности проблемы в области селекции яблони и разработке пребридинга в селекционных программах создания новых генотипов яблони;

- разработке программ исследований в этом направлении;

- н�