Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Использование многокомпонентных скрещиваний в селекции овощного гороха

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Пронина, Екатерина Павловна, Москва

/ V" / V-? _

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЕКЦИИ И СЕМЕНОВОДСТВА ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР

На правах рукописи

ПРОНИНА Екатерина Павловна

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СКРЕЩИВАНИЙ В СЕЛЕКЦИИ ОВОЩНОГО ГОРОХА

(Специальность 06.01.05.— селекция и семеноводство)

д и

в виде научного доклада на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва — 1999

Работа выполнена во ВНИИ селекции и семеноводства овощных культур !980. . . 1997 гг.

Научный руководитель —

доктор сельскохозяйственных наук | Епихов В. А.

Научный консультант —

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, член-корреспондент АН РМ Балашова Н. Н.

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Дебелый Г. А.,

кандидат биологических наук Ершов И. И.

Ведущее учреждение — Московское отделение ВНИИ растениеводства им. Н. И. Вавилова.

Защита диссертации в виде научного доклада состоится « » .ШкяНЛ,. . . 1999 г. в « .--/¿у. » час. на заседании диссертационного совета К 120.89.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте селекции и семеноводства овощных культур по адресу: 143080, Московская область, Одинцовский район, п/о Лесной городок, п. ВНИИССОК.

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке института.

.Диссертация в виде научного доклада разослана /4 . » ...... 1999 г.

«

Ученый секретарь

диссертационного совета К 120.89.01. доктор сельскохозяйственных наук

/

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ: Актуальность темы. Основным методом создания нового исходного материала у овощного гороха является межсортовая гибридизация на основе парных скрещиваний.

Благодаря усилиям известных селекционеров (Соловьева В.К., Дрозд A.M., Полунин Я.Я., Балашов Т.Н., Епихов В.А.), в нашей стране создан разнообразный по скороспелости и способам использования сортимент овощного гороха. Однако, возделываемые сорта овощного гороха консервного использования характеризуются однообразием морфологических признаков и свойств.

Вовлечение в скрещивания сортов зернового гороха происходит редко в связи с тем, что у гибридов снижаются вкусовые качества зеленого горошка.

С возрастанием конкурентноспособности сортов необходимо дальнейшее изучение и использование потенциальных возможностей внутривидовой гибридизации. Применение сложных многокомпонентных скрещиваний значительно расширяет возможности комбинационной изменчивости, позволяя вовлечь в скрещивания несколько лучших районированных сортов и коллекционных образцов.

Актуальность проведенных исследований обусловлена их направленностью на выведение нового исходного материала и сортов путем использования многокомпонентных скрещиваний.

Цель и задачи исследований. Цель данной работы- на основе использования многокомпонентных скрещиваний создать новый разнообраз-^сходный материал нескольких групп созревания с новыми сочетали лм| признаков и вывести высокопродуктивные сорта овощного гороха.

Для ее достижения надо было решить следующие задачи:

-подобрать сорта-компоненты скрещиваний, характеризующиеся определенными признаками:многосемянностью,многоплодностью,мелкосемян-

' ;"тр,высоким расположением нижних бобов,ультрараннеспелостью, тем»*

— ¿пеной окраской бобов и зеленого горошка и т.д.;

- \

-составить схемы скрещиваний, различающиеся набором родительских сортов и целевым назначением;

-изучить первое.второе, третье поколения гибридов по признакам продуктивности и продолжительности вегетационного периода.

-дать сравнительную селекционную оценку гибридам разной степени сложности;

-выделить новый исходный материал с комплексом хозяйственно ценных признаков;

-вывести новые высокопродуктивные и качественные сорта овощного гороха.

Научная новизна. Установлена большая результативность использования многокомпонентных скрещиваний для создания разнообразного исходного материала и сортов овощного гороха. Выявлена возможность расширения комбинационной изменчивости и влияния на формообразовательный процесс в расщепляющихся популяциях.

Практическая значимость.Созданы четыре новых сорта овошного гороха Тропар, Фрагмент,Вера, Ранг, из них три районированы, один передан.в ГСИ.Полученный новый исходный материал и созданные сорта представляют интерес для решения селекционных задач и увеличения производства овощного гороха.

Публикации. Результаты исследований изложены в печатных работах, опубликованных в Российских, Молдавских изданиях,трудах ВНШС-СОК обшлм обьемом 14 работ, в том числе 2 методических указания и три авторских свидетельства на сорта овощного гороха (ВераЛро-пар,Фрагмент).

Основные положения, выносимые на защипу- На защиту выносятся приемы совершенствования селекционного процесса на основе интенсификации внутривидовой гибридизации путем использования многокомпонентных скрещиваний у овощного гороха,позволяющее получить новый исходный материал и новые сорта овощного гороха.

Условия, материал и методика проведения исследований. Экспериментальные исследования выполнены во ВНШ селекции и семеноводства овощных культур ( Одинцовский р-н, Московской области) в

1981-1997гг..В работе использованы районированные'сорта селекции ВНИИССОК, Крымской опытной станции, зарубежной селекции из коллекции ВНИИ растениеводства им. Н.И.Вавилова, коллекционный материал лаборатории овощных бобовых культур ВНИИССОК.

Скрещивания проводили по определенным схемам,которые различались по целевой направленности, составу и числу родительских компонентов, по порядку вовлечения сортов в гибридизацию и расчитаны на максимальную рекомбинацию и насыщение гибридов хозяйственно- ценными признаками.

В первый год исследований проводили простые парные скрещивания сортов, в последрщие годы скрещивали гибриды Гх с третьим сортом или с другим гибридом первого поколения до завершения запланированного цикла скрещиваний. В результате скрещиваний по такой программе были получены: парные, З-х-4-х компонентные и 6-ти-8-ми-12-ти компонентные гибриды.

По каждой комбинации опыляли по 50 цветков, половину полученных семян высевали для выращивания растений , а другую половину оставляли в резерве для высева на следующий год с целью сравнения между собой гибридов первых поколений, различающихся по степени сложности (по числу родительских компонентов, входящих в состав гибридов).

На делянках высевали по 50 семян исходных родительских сортов и по 100 семян гибридных популяций Г^з разной степени сложности. Посев осуществляли кассетной сеялкой СКС-6-10 при помощи аппаратов автономного высева. Каждый образец высевали в один-два рядка длиной 1,5 м. От каждой комбинации скрещиваний выращивали и анализировали растения ?2, Рз-

Учет количественных признаков проводили у 30 растений родительских сортов и гибридов Р1 простых парных скрещиваний и у 50-100 растений парных и многокомпонентных гибридов.

Для ускорения селекции скрещивания проводили летом во ВНИИССОК, в зимне-весенний период - в Среднеазиатской лаборатории репродукции семян (Узбекистан,г.Термез).изучение гибридов - только во

внмссок.

Всего проведено 3850 скрещиваний по 77 комбинациям с-использованием 18 сортов и линий.

Статистическую обработку данных проводили по Доспехову Б.А. (1985) на ЭВМ "Искра-226".

Характер наследования (доминантность) определяли по коэффициенту доминирования (Peter.. Frey. 1966).

Подбор пар для скрещиваний проводили с учетом наличия хозяйственно ценных признаков (Бриггс Ф..Ноулс, 1972г.).Для создания нового селекционного материала использовали простую и сложную гибридизацию (Бороевич С'., 1984г.).Схемы скрещиваний составляли по принципам максимальных рекомбинаций и насыщений ( О.Окер-ман,Дж..Мак.Кей, 1948г..Хангильдин В.X., Хангильдин В.В. 1969г.).

РЕЗУЛЬТАТА ИССЛЕДОВАНИЙ.

Проявление признаков продуктивности в первом поколении разных схем скрещиваний

В нашем опыте у гибридов первого поколения, полученных от парных скрещиваний, наследование продуктивности (массы семян с растения) было, как и в работах других исследователей, в основном, промежуточным с некоторым уклонением в сторону лучшего родителя (табл.1). По результатам изучения 22 комбинаций парных гибридов к промежуточному типу наследования относилось 50% комбинаций, к положительному доминированию (сверхдоминированию и доминированию лучшего родителя) - 27%,к отрицательному доминированию (депрессии и доминированию худшего родителя) - 23% комбинаций.

В многокомпонентных гибридных популяциях характер наследования продуктивности одного растения был иным .

У трехкомпонентных гибридов преобладал гетерозис: он отмечен у 75% комбинаций,доминирование лучшего родителя было у 8%, промежуточное наследование у 17%, а доминирование худшего родителя и деп-

рессия отсутствовали.

Таблица 1

Распределение Г1 гибридных комбинаций разной степени сложности по характеру наследования признака " масса семян с одного растения" (%) ( 1983-1984г.г.)

Коли- Проме-

Комбинации чест- Сверхдоминиро- Доминирование жуточ-■

во вание родителя ное

комби- насле-

наций дова-

гетеро- депрес- лучшего худшего ние

зис сия +0,5<Д<+1 -1<Д<-0,5 -0,5<

д>+1 Д<-1 <Д< <+0,5

Парные

(А х Б) 22 23 14 4 9 50

Трехкомпо-

нентные

[(А х Б)хВ1 12 75 - 8 - 17

Четырехком-

понентные

[(АхБ)х(ВхГ] 22 32 13 9 23 23

Восьмиком-

понентные

ЩАхБ)х(ВхГ)]х

х[(ДхЕ)х(1хЗ)]> 17 18 - 18 12 52

Распределение популяций четырехкомпонентных гибридов было относительно равномерно по типам наследования (сверхдоминирования и доминирования положительного и отрицательного, промежуточного наследования) . Вместе с тем, гетерозис был отмечен у 327. комбинаций. У более сложных восьмикомпонентных гибридов 52% комбинаций относится к промежуточному типу наследования, хотя у сравнительно большой их части (36%) преобладает высокая продуктивность растений (гетерозис и доминирование лучшего родителя).

Если сравнить характер наследования массы семян с растения между гибридами разной степени сложности в целом, то можно отметить, что распределение гибридных комбинаций было схожим у двух-

компонентных и у восьмикомпонентных популящй (преобладало промежуточное наследование), резко отличным от трехкомпонентных гибридов . (в большинстве случаев был гетерозис) и четко дифференцированным по группам наследования у четырехкомпонентных гибридов.

Характер наследования числа семян в бобе и массы 1000 семян был, в основном, промежуточным у всех гибридов (табл.2).

Таблица 2

Распределение р! гибридных комбинаций разной степени сложности по характеру наследования признаков "число семян в бобе" и " масса 1000 семян", (%) (1983-1984г.г.)

Комбинации Количество комби наций Сверхдоминирование Доминирование родителя Промежут. наследование - 5<Д<+0,5

гете розис Д>+1 депрессия Д<-1 лучшего +0,5<Д< <+1 худшего -1<Д< <-0,5

Парные (АхБ) 22 13 22 8 22 35.

4 9 4 9 74

Трехкомпонентные 12 17 9 _§ 33 за

[(А х Б) х В] 8 - 25 9 58

Четырехкомпонент. 22 18 9 - 14 59

[(АхБ) х (ВхГ)] 9 9 9 19 54

Восьмикомпонентн. 17 - 6 И - 83

-С С (АхБ)х (ВхГ) ]х 18 - 28 56

х[(ДхЕ)х(1хЗ)]>

Примечанием числителе число семян в бобе, в знаменателе -масса 1000 семян.

Доля гибридов с гетерозисом была незначительной: по признаку "число семян в бобе"- от 13 до 18%,"масса 1000 семян"- от 4 до 9%.

Следовательно, в парных и многокомпонентных гибридов гороха овощного продуктивность и ее элементы наследртся, в основном, промежуточно. Однако, в зависимости от комбинаций скрещиваний степень и направления доминирования меняются. По признаку "масса семян с растения" отмечено большое число гетерозисных комбинаций у трех- и четырехкомпонентных гибридов.

Проявление признаков продуктивности в ¥2 и_Ез многокомпонентных скрещиваний овощного гороха

Сравнительный анализ признаков продуктивности показал значительное варьирование урожайности одного растения и различное проявление признаков продуктивности у парных и многокомпонентных гибридов. В среднем по всем гибридным комбинациям коэффициент изменчивости массы семян с одного растения составил 51,8%,а элементов продуктивности значительно меньше - числа семян в бобе -22,б%,массы 1000 семян-'15,6%.

В таблицах 3 и 4 приведены средние данные по продуктивности растений гороха гибридных популяций Рг и Рз разной степени сложности. Средняя продуктивность растений многокомпонентных гибридов была, как правило, выше, чем парных. Так, в схеме, составленной по принципу насыщений и рекомбинаций (табл.3), масса семян одного растения парных гибридов была 7,90 г.,многокомпонентных - 9,62 г., или на 221 больше. В схеме рекомбинационного улучшения (табл.4) продуктивность растений у парных гибридов составила 6,64 г., у многокомпонентных - 8,24 г. или на 24% больше. Кроме того, многокомпонентные гибриды превосходили парные гибриды и в продуктивности, отнесенной к средним значениям родительских сортов.

В схеме с насыщениями и рекомбинациями продуктивность одного растения ( по отношению к средней родительских сортов) составила у многокомпонентных гибридов, в среднем, 137%, у парных - 112%, по схеме рекомбинационного улучшения - соответственно 109 и 89 %.

Максимальной величиной массы семян одного растения также обладали многокомпонентные гибридные популяции: в табл.3 это шестиком-понентные гибриды Р3 ГДЗЕЖИ - 12,27 г.^з а3бв2 - 11,81 т.,?г ГДЗЕ-Ш- И.Обг; в табл.4 -четырехкомпонентные гибриды Рз АгГД -10,5г., Р2 А2ГД - 9,24 г., и другие.

Сопоставление продуктивности родительских сортов с продуктивностью их потомств в многокомпонентных скрещиваниях показало в ряде случаев совпадение величин этих признаков.Так,у более продуктивных

- ю -

гибридных популяций ?2 и Гз скрещивания ГДЗЕЖ в числе родительских были сорта с высокой массой семян на одно растение Е(Виола)-8,84г., КРелавилЬ 7,78 г., И (Альфа) - 7,71 г.

Таблица 3

Проявление признака массы семян с растения в схеме с насыщениями и рекомбинациями {[(БхА)х АШ(ВхА)х ВЗхС(ГхД)х ЗЗхЦЕхЮх И]} (1983-1984 гг.)

Комбинация Масса семян К среднему V, %

скрещивания с растения,г х±5х родителю, 7с

А-Ранний ГрибовскийИ 6,18+0,35 - 28

Б - Фридол 6,44±0,54 - 42

В - Зеленая стрела 8.8210,82 - 49

Г - Квартелла 6,7010.48 - 36

Л - Ранний 28-11 6,1310,42 - 38

Е - Виола 8,8410,74 - 53

1 - Релавил 7,7810,68 - 53

3 - Усатый 180-79 4,6510,42 - 48

И - Альфа 7,7110,46 - 30

?г а3бв2гдзеж 9,9210,45 141 48

Е'2 а3бв2 9,9210,71 140 62

?2 ГДЗЕЖ 11,0610,74 159 59

?2 БАА 9,20+0.67 147 62

Р2 ВАВ 9,94+0,69 125 53

ГДЗ 8,72+0,45 150 52

Р2 ЕЖИ 10,53±0,64 130 56

Р2 БА 6,6410,53 105 52

ВА 7,19+0.85 96 71

р2 гд 9,31+0,57 145 47

ЕЖ 7,8010.46 94 49

Рз а3бв2гдзеж 8.9610,57 127 57

Рз а3бв2 11,8110,66 166 42

Рз ГДЗЕЖ 12,2710,77 176 55

Рз БАА 7,83+0,65 125 62

Гз ВАВ 8,84+0,56 111 • 45

Рз гдз 4,9410,31 85 44

Рз ЕЖ 10,7610,87 , 133 52

Рз БА 8,00+0,48 126 51

Рз ВА 8,25+0,58 110 46

Рз ГД 7,28+0,59 ИЗ 60

Рз ЕЖ 8,79+0,46 105 40

У этих же сортов была получена высокая продуктивность трехком-понентных гибридов ЕМ: в Р2 -- 10,53 г., в Рз - 10,76 г. В скрещивании а3бв2 ЩФридол х Ранний Грибовский И) х Ранний Грибовский

11] х [(Зеленая стрела х Ранний Грибовский И) х Зеленая стрела]} масса семян на одно растение также была высокой:в Р2 - 9,92 г., и в Гз - 11,81 г. В создании этих гибридных популяций приняли участие такие высокопродуктивные сорта, как Фридол (6,64 г.),Зеленая Стрела (8,82 г.).Трехкомпонентные потомства указанных сортов также показали высокую продуктивность растений:¥2 БАА -9,20 г., Рз БАА -7,83г., ?2 ВДВ - 9,94 г., Р3 ВАВ - 8,84 г.

На основе высокопродуктивного и пластичного сорта Виола были получены высокопродуктивные гибридные популяции в другой схеме, составленной по принципу рекомбинационного улучшения (табл. 4).

Таблица 4

Проявление признака массы семян с растения в схеме рекомбинационного улучшения (/(АхЕ)х(АхВ)/ х /(АхГ)х(АхД)/) (1983-1984 гг.)

Комбинация Масса семян К среднему V, %

скрещивания с растения,г х±Бх родителю, 1

А - Виола 8,84±0,45 - 47

Б - Майское чудо 4,36±0,40 - .44

В - Квартелла 6,91±0,44 - 42

Г - Мирагрин 7,16±0,64 - 51

Д - Фрименто 6,52±0,51 - 43

а4бвгд 5,66±0,29 75 42

Р2 А2БВ 8,30±0,54 115 60

Р2 А2ГД 9,24*0,71 118 68

р2 АБ 6,29±0,34 95 49

АВ 4,29±0,36 54 65

Р2 АГ 6,62±0,59 83 66

АД 6,75±0,61 88 54

Рз А4БВГД 6,78±0,65 90 49

Рз а2бв 8,96±0,65 124 56

Рз А2ГД 10,50±0,80 134 66

Рз АБ 8,80*0,52 133 46

Рз АВ 6,60±0,49 84 62

Рз АГ 7,76±0,45 97 54

Рз АД 5,98±0,33 78 50

Здесь большую массу семян на одно растение имели четырехкомпонент-ные гибриды А2БВ [( Виола х Майское чудо ) х (Виола х Квартелла)] и

АгГД [(Виола х Мирагрин) х (Виола х Фрименто)]. В F2 и F3 скрещивания А2БВ масса семян на растение была 8,30 и 8,96 г., в F2 и F3 скрещивания АгГД - соответственно 9,24 и 10,50 г.

Скрещивание медду собой указанных четырехкомпонентных гибридов Fi не привело к получению высокопродуктивных гибридов популяций F2 и f3. Масса семян на одно растение скрещивания а4бвгд в F2 составляла всего 5,66 г., в F3 - 6,78 г.

Степень проявления признаков числа семян в бобе и массы 1000 семян в многокомпонентных гибридных популяциях отличалась весьма незначительно от парных скрещиваний и от средней родительских сортов (табл.5 и б).

Так в схеме с насыщениями и рекомбинациями среднее значение признака числа семян в бобе у многокомпонентных гибридов составляло 5,31, у простых - 5,38, отношение этих величин к средним родительских сортов составило у многокомпонентных гибридов 104%, у парных -108. Эти же показатели в схеме рекомби�