Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Использование полиморфизма органов проростков семян для повышения эффективности селекции яровой твердой пшеницы в условиях южной лесостепи Западной Сибири

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Использование полиморфизма органов проростков семян для повышения эффективности селекции яровой твердой пшеницы в условиях южной лесостепи Западной Сибири"

На нравах рукописи

005005*''*

ЮСОВА Оксана Александровна

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛИМОРФИЗМА ОРГАНОВ ПРОРОСТКОВ СЕМЯН ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЕЛЕКЦИИ ЯРОВОЙ ТВЕРДОЙ ПШЕ1ШЦЫ В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

06.01.05 - Селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Омск 2011

005005274

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный аграраный университет имени П.А.Столыпина»

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный работник

высшей школы РФ Ларионов Юрий Степанович

Официальные оппонеитьпдоктор сельскохозяйственных наук Тюнин Владимир Александрович; кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сорудник Белан Игорь Александрович

Ведущая организация: Государственное научное учреждение «Алтайский научно- исследовательский институт сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук»

Защита диссертации состоится 2 8 декабря 2011 г. в /3 часов на заседении диссертационного совета ДМ 220.050.01 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный аграрный университет имени П.А.Столыпина» по адресу: 644008, г. Омск, Институтская площадь, 2.

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

Автореферат разослан 2 2. О Иг.

Ученый секретарь диссертационного совета

В.П. Пьянов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Твердая пшеницы имеет большое народнохозяйственное значение как незаменимое сырье для макаронной, крупяной и кондитерской промышленности. Недостаточное производство высококачественного зерна этой культуры приводит к тому, что часть макарон и других прессованных изделий, а также круп изготовляется из зерна мягкой пшеницы, что значительно снижает их питательные и вкусовые качества.

При недостатке тепла в период налива зерна, раннелетних засухах и ограниченности вегетационного периода в условиях южной лесостепи Западной Сибири достаточно остро стоит вопрос о создании высокоурожайных и высококачественных сортов. Одним из способов мобилизации потенциала продуктивности яровой твердой пшеницы является анализ малоизученных и слабоиспользуемых в селекции признаков, к числу которых относятся параметры органов проростков семян: длина колеоптиле, длина ростка, длина и количество корешков. Недостаточное развитие органов проростка ведет к снижению полевой всхожести семян, ослаблению или гибели растений в неблагоприятных условиях среды и, как следствие, снижению урожайности.

Цель исследований - установить возможность и целесообразность использования параметров органов проростков семян для повышения эффективности селекции яровой твердой пшеницы на урожайность.

Задачи исследований:

- установить особенности изменчивости и наследуемости параметров органов проростков яровой твердой пшеницы в гибридных популяциях Р3-Р6;

- выявить родительские формы с максимальной выраженностью параметров органов проростков;

- провести отборы растений из популяций Р3 по параметрам органов проростков и изучить потомство отобранных растений в сравнении с исходными популяциями и родительскими формами;

- определить корреляционные связи параметров органов проростков яровой твердой пшеницы между собой, с основными количественными признаками, а также с продолжительностью вегетационного и межфазных периодов "всходы-колошение", "колошение-восковая спелость";

- установить целесообразность использования параметров органов проростков для выявления потенциальной продуктивности яровой твердой пшеницы.

Научная новизна работы. Впервые в условиях южной лесостепи Западной Сибири установлена зависимость основных количественных признаков яровой твердой пшеницы от степени развития органов проростковсемян популяций Р3-Р6. •

Выделены сорта и линии, формирующие при скрещивании друг с другом гибридные популяции с максимальной выраженностью параметров органов проростков.

Показана целесообразность определения параметров органов проростков

семян исходного селекционного материала как показателей потенциальной продуктивности яровой твердой пшеницы в условиях Западной Сибири.

Показана эффективность проведения отборов по параметрам органов проростков в популяциях Р3для повышения урожайности сорта.

Основные положения, выносимые на защиту:

- использование параметров органов проростков семян как показателей потенциальной продуктивности сортов, линий и гибридных популяций яровой твердой пшеницы;

- эффективность проведения отборов по параметрам органов проростков для повышения продуктивности и урожайности сорта.

Практическая значимость и реализация результатов исследований.

Установленные закономерности изменчивости и наследуемости параметров органов проростков семян, хозяйственно-ценных признаков яровой твердой пшеницы расширяют теоретические и практические подходы в селекции яровой твердой пшеницы в условиях Сибири.

Выявленные корреляционные связи параметров органов проростков с элементами продуктивности и продолжительностью вегетационного периода могут способствовать повышению надежности селекции твердой пшеницы.

В результате изучения популяций, полученных методом пересева отборов, сочетающих максимальную выраженность параметров органов проростковв 2009 г. выделены популяции: Гордеиформе 97-114-1хОмская янтарная, Гордеиформе 98-22-1хЖемчужина Сибири, Гордеиформе 98-130-6 х Елизаветинская, существенно превосходящие по урожайности зерна сорт-стандарт Жемчужина Сибири. Эти популяции в 2010 г. переданы в лабораторию селекции яровой твердой пшеницы ГНУ СибНИИСХ Россельхозакадемии, где все они в 2011 г. включены в программу гибридизации и изучаются в селекционном питомнике третьего года.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на конференции молодых ученых (Омск, 2010 г.); на П (IV) Международной молодежной научно-практической конференции (Новосибирск, 2010г.) и опубликованы в пяти работах общим объемом 0,94 п. л., из них одна работа опубликована в ведущем рецензируемом научном журнале, определенном ВАК.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 206 страницах печатного текста. Состоит из введения, восьми глав, выводов, рекомендаций по практическому использованию результатов. Содержит 41 таблицу, 22 рисунка и 15 приложений. Библиографический список включает 198 источников, в том числе 34 - зарубежных авторов.

УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Полевые опыты закладывали в 2007-2009гг. по пару в селекционном севообороте на опытном поле ОмГАУ.Почвенный покров представлен лугово-черноземными мало- и среднемощными малогумусными почвами и локально

черноземно-луговыми маломощными малогусными. Климатические условия в годы проведения исследований были достаточно контрастными и довольно полно отражали особенности южной лесостепи Омской областа.По гидротермическому коэффициенту вегетационный период в 2006, 2008 гг. характеризуется как засушливый ( ГТК 0,89 и 0,83 соответственно); в 2007 г. -как влажный (ГТК 0,56); в 2009 г.- как избыточно увлажненный (ГТК 1,94).

Объектом исследований были родительские сортаи линии яровой твердой пшеницы, а также популяции Р3, полученныес их участиемв лаборатории селекции яровой твердой пшеницы ГНУ СибНИИСХ Россельхозакадемии по методике неполных топкроссов1 и переданные нам для исследований.В качестве материнских форм использованы линии: Гордеиформе (Г., Гор.) 97114-1, Гордеиформе 98-22-1, Гордеиформе 98-33-1, Гордеиформе 98-130-6; отцовских - сорта: Таволга (Тав.), Елизаветинская (Елиз.), Омская янтарная (Ом. янт.), Омский корунд (Ом. кор.), Жемчужина Сибири (Ж.Сиб., стандарт).

Посев проводили ручной сеялкой. Популяции Из, Бд и а также родительские формы высевали в трехкратной повторности из расчегга 20 зерен на погонный метр, схема посева 5x20 см.Крайние рядки высевали в качестве защитных полос. Гибридные популяции пересевали каждый год:Р3 в 2007,2008, 2009гг. (оставляя каждый год семена этого поколения в резерве); семена Р4 высевали в 2008 и 2009гг.; и Р5 - в 2009г. Схема посева следующая: в 2007г. -с?Р,исходная популяция Р3, отборы по параметрам органов проростков РЭ,$Р; в 2008г. - (^Р,гибридные популяции Р3, Р4_ пересев отборов Р4,$Р; в 2009г. -с?Р,гибридные популяции Р3, Р4, Р5,пересев отборов Р5,$Р.

У проростков семян родительских форм и популяций Рз - Бб определяли длину колеоптиле и ростка, число и длину зародышевых корешков. Материал для измерения параметров органов проростков закладывали в трех повторениях, но сто зерен в каждом. Семена проращивали в рулонах по методике Ю.С. Ларионова2.Классификацию родительских форм и популяций Р6 по параметрам органов проростков проводили по методике Ю.С. Ларионова .

Отборы по параметрам органов проростков из популяций Рзпроводили однократно, на восьмой деньпосле закладки. Отбирали проростки, превосходящие средние значения родительских форм по четырем параметрам,: длине колеоптиле, ростка и корешков, и количеству корешков.Доля таких проростков в гибридных популяцияхсоставляла 8-14% .Эти проростки пересаживали сначала в горшочки, а затем в поле.Урожай отобранных проростков объединяли и пересевали в последующих поколениях.

Дня определения меры интенсивности отбора (г), независимой от величины изменчивости признаков, использовали селекционный дифференциал (Б) в единицах среднего квадратического отклонения данного признака ((ТрУл-Б/Пр.

'Дремлюк Г.К. Герасименко В.Ф. Приемы анализа комбинационной способности для нерегулярных скрещиваний. М: Агропромиздат, 1992. 144с.

"Ларионов Ю.С. и др. Оценка посевных и урожайных свойств семян. Метод.ук. Челябинск, 2002. 17с.

'Ларионов Ю.С.. Чулкина В.А., Чеппков А.К. Глубина заделки семян яровой пшеницы и ячменя в связи с развитием обыкновенной гнили на примере Западной Сибири: Метод, рекомендации. Новосибирск, 1976. 29 с.

Для характеристики эффективности проведенного отбора определялиселекционный дифференциал4 и генетический сдвиг(И)5. Реализованную наследуемость (И2) вычисляли по формуле: h2= R/S, предлеженной Бебякиным В.М. и др.5. Математическая обработка данных проведена методами вариационного и дисперсионного анализов по Б.А. Доспехову6в приложении Exel для ПК.

Определение степени тесноты связи между признаками проводили по классификацииА.И. Седловского7.

У перспективных линий, выделенных путем отбора по параметрам органов проростков, была проведена оценка натуры зерна по ГОСТ Р 525542006 и цвета макарон по микрометодике8,9.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Выраженность, изменчивость и сопряженность параметров органов проростков семян яровой твердой пшеницы

Число зародышевых корешков. У родительских сортов и линий наблюдается в среднем 4,1 — 4,2 зародышевых корешка на проросток (таблица1).Все родительские формы по параметрам органов проростковсемян относятся- к группе среднекорешковых (4-4,5 корешка на проросток), кроме материнской линии Гор.98-130-6, которая относится к группе малокорешковых (3,7-4,1 зародышевых корешка на проросток).Отцовский сорт Елизаветинская и материнские линии Гор.97-114-1, Гор.98-22-1, Гор.98-33-1 превышаютпо числу корешков сорт-стандарт Жемчужина Сибири.

Изменчивость данного признака у родительских форм средняя, что говорит о генетической неоднородности по этому признаку сортов и линий. В изменчивости числа корешков основная доля (75%) принадлежит условиям года, доля генотипа составляет 13,8% и взаимодейтвия генотип-среда-8,2%.

4Шаманин В.П., Трущенко А.Ю. Общая селекция и сортоведение палевых культур. Иэд-во ФГОУ ВПО ОмГАУ. Омск, 2006. С. 165

Бебякин B.M., Кулеватова Т.Е., Кочеткова HB. Оценка гибридных популяций яровой мягкой пшеницы по общей стекловидности зерна на основе их фенотттпической и генотипической структуры / Аграрный вестник Юго-Востока: Всероссийский научно-практический журим. -Саратов. Z009, №1.-С.26-28

Доспехов Б.А. Методика полевого опыта с основами статистической обработки результатов исследований. 6 е изд. доп. и перераб. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.

Седловский А.И. Мартынов С.П., Мамонов Л.К. Генетико-статистические подходы к теории селекции самоопыляющихся культур . - Алма-Ата, 1982. - 200 с.

Синицын С.С., Колмаков Ю.В., Синготин H.A. Многокамерная микропурка для определения натуры терна на навесках от 15 до 1,3 г. / Растениеводство и селекция с.х.-культур в Сибири: Науч.тр. Сиб. НИИ с.х., Новосибирск, 1974,т.21,-С.85-89

Хиницын С.С., Колмаков Ю.В., Юферова А.И. Новая методика массового определения макаронных свойств пшеницы / Селекция и семеноводство, 1977, №2. - С. 30-32

Таблица I

Выраженность и изменчивость параметров органов проростков у родительских форм яровой твердой пшенцы (в среднем за 2007-2009гг.)

Сорт, линия Число корешков Длина корешков Длина колеоптиле Длина ростка

х, шт/проросток СУ, % X, см СУ, % Х,см СУ, % Х,см СУ,%

Ж. Сиб. 3,9 15,3 13,5 16,6 5,7 16,3 11,6 15,5

Ом.янт. 4,2 12,1 13,9 13,9 6,2 16,2 12,6 20,8

Ом.кор. 4,2 16,9 13,2 16,6 5,9 14,7 11,4 19,9

Ел из. 4,2 16,6 12,1 14,8 5,8 13,1 11,8 15,9

Таволга 4,2 13,5 12,3 16,9 5,5 15,3 12,0 23,0

Г.97-114-1 4,3 13,8 14,9 14,5 5,9 15,2 11,5 17,8

Г.98-22-1 4,4 14,4 13,0 13,4 5,9 14,9 12,3 22,1

Г.98-33-1 4,3 18,1 13,9 14,3 5,8 14,8 11,9 16,8

Г.98-130-6 3,9 14,2 16,3 16,5 6,1 18,6 10,7 16,5

Среднее 4,2 15,4 13,7 15,3 5,8 15,5 11,8 18,6

Изменчивость числа корешков гибридных популяций была от среднейуР3(СУ=18-21%)иР4 (СУ =13-15%)до незначительнойу Р5и Р6(СУ= 510%). Следовательно пятое и шестое поколения гибридовявляются наиболее константными.Распределение изученных популяций Р5 и Р6по количеству корешков следующее:

- малокорешковые:Гор.97-114-1 хЖемчужина Сибири, Гор.98-33-1 х Жемчужина Сибири;

-среднекорешковые:Гор.97-114-1хТаволга, Гор.97-114-1хЕлизаветинская, Гор.97-114-1хОмская янтарная, Гор.97-114- 1хОмский корунд, Гор.98-22-1 хТаволга, Гор.98-22-1 х Омская янтарная, Гор.98-22-1 х Жемчужина Сибири, Гор.98-33-1 х Елизаветинская, Гор.98-33-1 хОмский корунд, Гор.98-130-6 хТаволга, Гор.98-130-6 х Омская янтарная, Гор.98-130-6 х Омский корунд; -многокорешковые: Гор.98-130-6 х Елизаветинская.

У гибридных популяций также наблюдаетсясильное влияние условий года на изменчивость числа корешков. Так,у популяций оно составляет 59,6%, у Р5увеличиваются до 72,3%. Доля генотипа составляет 31,4% ур4 и 18,6% уР5.Максимальной выраженностью признака обладают гибридные популяции, родительскими формами которых являются: отцовские сорта: Жемчужина Сибири, Омская янтарная, Елизаветинская, Таволга, а также материнские линии Гор.98-22-1 и Гор.98-130-6.

Из популяции Р3 были отобраны проростки с пятью корешками, что превышало средние значения родительских форм и исходных гибридных

популяций. В последующих поколенияхколичество зародышевых корешков на проросток снижалось до 4,1 - 4,5, но, тем неменее, данные показатели превышают средние значения числа корешков у родительских форм и исходных гибридных популяций (таблица 2). По максимальной выраженности признака (4,8-4,9 зародышевых корешка на растение в Р6) выделяются отборы из следующих гибридных популяций:Гор.97-114-1 хОмская янтарная, Гор.97-114-1 хОмский корунд,Гор.97-114-1хЖемчужина Сибири, Гор.98-22-1хТаволга, Гор.98-22-1хОмская янтарная, Гор.98-22-1хЖемчужина Сибири.

По высокой интенсивности отбора в Р) можно выделить отборы из следующих популяций:Гор.97-114-1хТаволга (»=1,5),Гор.97-114-

1 хЕлизаветинская (/ =1,9), Гор.98-33-1хЖемчужина Сибири (/ - 1,7), Гор.98-130-бхТаволга (/ =1,7), Гор.98-130-6х0мская янтарная (/ =1,5).

• Доля генотипически обусловленной изменчивости в общей фенотипической изменчивости максимальна(Ь2=0,90) у отбора из популяцииГор.98-130-6хТаволга, а также у отборов из популяций Гор.98-33-1 хОмский корунд, Гор.98-130-6хЕлизаветинская, Гор.98-130-6х0мская янтарная (Ь2=0,88-0,89).

Таблица 2

Число корешков у отборов из гибридных популяций

В ипуках/проросток

Гибридная популяция Отбор врз Пе зесев отбора Исходная популяция Р 3 Р,+Р2 / 2 ь

Р4 р5

2

Г.97-114-1 хТав. 5,0 4,4 4,2 4,6 4,4 4,2 1.5 0.56

Г.97-114-1хЕлиз. 5,0 4,3 4,2 4,7 4,3 4,2 1,9 0,55

Г.97-114-1 хОм.янт. 5,0 4,5 4,2 4,9 4,5 4,2 1,2 0,85

Г.97-114-1 хОм.кор. 5,0 4,4 4,2 4,8 4,4 4,2 и 0,85

Г.97-114- 1хЖ. Сиб. 5,0 4,1 4Д 4,3 4,1 4,1 1Д 0,86

Г.98-22-1хТав. 5,0 4,0 4,2 4,9 4,0 4,2 1,2 0,85

Г.98-22-1хОм.яит. 5,0 3,9 4,2 4,8 3,9 4,2 1,7 0,80

Г.98-22-1хЖ.Сиб. 5,0 4,8 4,1 4,8 4,8 4,1 1,0 0,67

Г.98-33-1х Близ. 5,0 3,8 4,2 3,9 3,8 4,2 0,7 0,80

Г.98-33-1хОм.кор. 5,0 4,5 4,1 3,8 4,5 4,1 1,6 0,88

Г.98-33-1хЖ.Сиб. 5,0 4,0 4,1 3,7 4,0 4,1 1,7 0,40

Г.98-130-6хТав. 5,0 4,5 4,0 4,5 4,5 4,0 1,7 0,90

Г.98-130-6 х Елю. 5,0 3,8 4,0 4,4 3,8 4,0 1,3 0,88

г.98-130-6х0м.янт. 5,0 4,5 4,0 4,4 4,5 4,0 1,5 0,89

г.98-130-бх0м.кор. 5,0 3,3 4,0 4,6 3,3 4,0 1,3 0,38

Среднее по опыту 5,0 4,4 4Д 4,5 4,4 4,1 - -

НСРо; 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 - - -

Длина зародышевых корешков. Средняя по опыту длина корешков у родительских форм составляет13,3 см (таблица1). Длина корешков у сорта-стандарта Жемчужина Сибири 13,5 см. Все родительские формы относятся к группе среднекорешковых (длина зародышевых корешков 10-15

см).Максимальную выраженность признака имеютследующие материнские линии: Гор.97-114-1(14-16 см), Гор.98-22-1(15,3 - 15,8 см), Гор.98-130-6 (19,720,5 см), а также отцовский сорт Омская янтарная (15,2 -13,6 см), что превышает показатели стандарта. Коэффициент вариации признака 10-20%.

В изменчивость признака у родительских форм существенный вклад вносят условия года - 75,6%, доля генотипа сорта составляет 18,8% и взаимодействие генотип-среда-5,6%.

Длина корешков гибридных популяций возрастает от 14,3 см у Р3 до 15,1см у Р6. Коэффициент вариации в ряду поколений снижается от13-38% у Р3-Р4, до4-10%уР5-Рб.

Классифицируются гибридные популяции по длине зародышевых корешков следующим образом:

- среднекорешковые:Гор.97-114-1хТаволга, Гор.97-114-1хОмский корунд, Гор.97-114-1 х Жемчужина Сибири, Гор.98-22-1 х Таволга, Гор.98-33-1 х Омский корунд, Гор.98-33-1 х Жемчужина Сибири, Гор.98-130-6 х Елизаветинская, Гор.98-130-6 х Омская янтарная, Гор.98-130-6 х Омский корунд.

- длиннокорешковые:Гор.97-114-1 х Елизаветинская, Гор.97-114-1хОмская янтарная, Гор.98-22-1 х Омская янтарная, Гор.98-22-1 х Жемчужина Сибири, Гор.98-33-1 х Елизаветинская, Гор.98-33-1 х Жемчужина Сибири, Гор.98-130-6 хТаволга.

У популяций в Р+доли года и генотипа сорта в изменчивости признака практически равноценны - 39,3 и 41,7% соответственно. У Р5 доля года увеличивается до 55,8%.

Максимальную длину зародышевых корешков имеют те гибридные популяции, для получения которых в программе скрещивания принимали участие отцовский сорт Омская янтарная и материнские линии Гор.97-114-1, Гор.98-33-1.

Средняя по опыту длина зародышевых корешков у отборов Рз составляла 16,1 см, что превышало среднюю длину зародышевх корешкову родительских форм и исходных гибридных популяций (таблицаЗ). В последующих после отбора поколениях длина корешков составляла: 16,3 см —ур4; 15,2-15,3 см-yF5JF6.no максимальной выраженности признака можно выделить отборы из следующих популяций: Гор.97-114-1 хОмский корунд, Гор.98-22-1 хТаволга, Гор.98-22-1х Омская янтарная, Гор.98-130-6хТаволга, Гор.98-130-6 х Елизаветинская, Гор.98-130-6х0мская янтарная, Гор.98-130-6х0мский корунд, средняя длина корешков у которых после пересева в популяциях Р5и Р6соответствуют группе длиннокорешковых и превышает средние значения родительских форм.

По высокой интенсивности отбора в Рз выделяются отборы из популяций: Гор.98-130-6хТаволга (/=5,8); Гор.98-22-1хЖемчужина Сибири (¡=4,9); Гор.98-33-1хЖемчужина Сибири, Гор.98-130-6х0мская янтарная (/=3,2-3,3); Гор.98-33-1хЕлизаветинская, Гор.98-130-6 х Елизаветинская, Гор.98-130-6х0мский корунд (¿=2,1-2,9).

По реализованной наследуемости выделяются отборы из популяций: Гор.97-114-1хОмская янтарная (Ь2 = 0,4), Гор.98-22-1 х Таволга (И2 = 0,5), Гор.98-130-6хТаволга (Ь2 = 0,4).

Таблица 3

Длина корешков у отборов из гибридных популяций

__В сантиметрах

Гибридная популяция Отбор врз Пег >есев отбора Исходная популяция рз Р,+Рг 2 / 2 Ь

Р5

Г.97-114-1 хТав. 13,1 15,5 13,3 12,1 15,7 13,5 0,0 0,1

Г.97-114-1хЕлнз. 15,5 15,5 15,1 15,9 14,7 13,5 0,9 0,1

Г.97-114-1 хОм.якг. 16,2 16,5 17,3 18,0 15,5 14,2 0,7 0,4

Г.97-114-1 хОм.кор. 15,9 16,0 15,4 17,5 13,4 14,0 1,6 0,1

Г.97-114-1хЖ. Сиб. 15,5 16,0 14,0 13,0 14,8 14,1 0,0 0,1

Г.98-22-1хТав. 16,0 16,2 14,5 14,0 15,3 12,6 0,2 0,5

Г.98-22-1хОм.янт. 17,0 16,0 16,0 18,0 13,3 13,5 1,0 0,1

Г.98-22-1хЖ.Сиб. 15,2 15,5 16,5 17,3 13,5 13,2 4,9 0,1

Г.98-33-1х Близ. 15,9 15,3 17,0 17,9 14,1 13,0 2Д 0,1

Г.98-33-1 хОм.кор. 15,5 15,0 15,5 13,2 16,0 13,5 0,4 0,1

Г.98-33- 1хЖ.Сиб. 15,1 15,2 15,0 13,0 14,4 13,7 3,2 0,1

Г.98-130-6хТав. 17,0 18,1 15,5 16,4 16,0 14,2 5,8 0,4

Г.98-130-6 х Близ. 17,7 18,1 14,0 13,3 12,3 14,2 2,9 0,1

г.98-130-бх0м.янт. 17,5 17,6 15,5 13,6 13,6 15Д 3,3 0,1

г.98-130-6х0м.кор. 17,5 18,1 15,0 14,5 14,9 14,7 2,8 0,2

Среднее по опыту 16,1 16,3 15,3 15Д 14,5 13,8 - -

НСР05 0,4 0,3 0,3 0,5 - - -

Длина колеоптиле. Все родительские сорта относятся к группе среднеколеоптильных (длина колеоптиле составляет 5-6 см), кроме сорта Омский корунд, средние параметры которого соответствуют группе длинноколеоптильных (таблица 1). Длина колеоптиле стандарта составляет 5,4-5,7 см.Существенно превышают его отцовский сорт Омская янтарная (6,2 см) и материнская линия Гор.98-130-6 (6,1 см).

Различия средних параметров по годам незначительны, варьирование признака среднее (СУ= 10-20 %).

Проявляется сильная сортовая особенность по данному признаку, доля влияния генотипа составляет 69 %.

Средняя по опьггу длина колеоптиле у гибридных популяций снижается от 6,9 см в популяции Р3 до 4,4 см -в Р6. В Р6 средние значения гибридной популяции равны среднему значению родительских форм. Уменьшение групповых средних гибридов объясняется результатом расщепления гибридного материала и увеличением количества гомозиготных генотипов. Гибридные популяции Гор.97-114-1хОмская янтарная, Гор.97-114-1хОмский корунд показали максимально высокую длину колеоптиле во всех исследуемых поколениях (7,0-7,1 см).

Коэффициент вариации данного признака снижается от 20 % и болеев

популяции Р3 до среднего -<10-20%)в популяциях Р4 и Р5.У большинства Р6популяций он былнезначительным -6-10%.

По длине колеоптиле гибридные популяции классифицируются следующим образом:

- короткоколеоптельные: Гор.97-114-1 хЖемчужина Сибири, Гор.98-22-1 х Жемчужина Сибири, Гор.98-33-1 х Жемчужина Сибири, Гор.98-130-6 х Елизаветинская, Г.98-130-6 хОмская янтарная;

-среднеколеоптильные: Гор.97-П4-1хТаволга, Г.97-114-

1 хЕлизаветинская, Гор.97-114-1хОмская янтарная, Гор.97-114-1хОмский корунд, Гор.98-22-1 х Таволга, Гор.98-22-1 х Омская янтарная, Гор.98-33-1 х Елизаветинская, Гор.98-33-1 х Омский корунд, Гор.98-130-6 хТаволга, Гор.98-130-6 х Омский корунд.

У гибридных популяций Р4доля влияния генотипа составила 56,5%, а у р5-63,8%. Доля влияния года и взаимодействия генотип-среда составляют у Р420 и 23%, а у Р5 -17 и 19% соответственно.

В популяции Р3 максимальную выраженность признака имели гибридные популяции, при получении которых принимал участие отцовский сорт Омский корунд. В последующих поколениях максимальная длина колеоптиле наблюдается у тех гибридных популяций, родительскими формами которых являлются отцовские сорта: Жемчужина Сибири, Омская янтарная, Елизаветинская, Таволга и материнские линии Гор.98-130-6, Гор.98-22-1, Гор.98-33-1.

Отборы из гибридных популяций Рзпосле пересева(Р4) превышают по длине колеоптиле как средние параметры родительских форм, так и исходных гибридньгх популяций (таблица 4).

У Р5происходит снижение длины колеоптиле, что связано с неблагоприятными погодными условиями в период формирования зерна. У Р6масимальную выраженность признака имеют отборы из популяций: Гор.97-114-1 хОмская янтарная, Гор.97-114-1 хОмский корунд, Гор.98-22-1 х Омская янтарная (7-7,1 см);Гор.98-33-1х Елизаветинская (8,2 см); Гор.97-114-1 х Жемчужина Сибири, Гор.98-22-1 х Таволга, Гор.98-33-1 х" Омский корунд, Гор.98-33-1 х Жемчужина Сибири, Гор.98-130-6 х Омская янтарная, Гор.98-130-6 х Омский корунд (6,1-6,5 см).Все они относятся к группе длинноколеоптилышх.

Высокой интенсивностью отбора отличаются: Гор.97-114-1 х Омская янтарная (/=7,6), Гор.98-33-1х Елизаветинская (/' =2,1), Гор.98-33-1 х Омский корунд, Гор.98-130-6 х Омскя янтарная 0'= 1,8-1,9).

По реализованной наследуемости выделяются отборы из популяций: Гор.98-130-6 х Таволга, Гор.98-130-6 х Омская янтарная (Ь2=0,8).

Длина ростка. Всеродительские формы относятся к группе средне-ростковых (длина ростка, в среднем по опыту, 11,8см). Длина росткау проростков сорта-стандарта Жемчужина Сибири составляет 11,6

см.Существснно превышают стандарт по этому показателю отцовский сорт Омская янтарная (12,6 см), и материнская линия Г.98-22-1 (12,3см), (таблица!).

Таблица 4

Длина колеогггилеу отборов из гибридных популяций

В сантиметрах

Гибридная популяция Отбор врз Пе ресев отбора Исходная популяция рз Р_+Р2 г 2 11

р< Р5 р6

2

Г.97-114-1 хТав. 7,0 7,1 4,7 6,0 5,9 5,7 0,7 0,3

Г.97-114-1хЕлиз. 7,0 7Д 4,5 5,0 5,9 5,8 0,9 0,5

Г.97-114-1 хОм.янт. 9,1 8,9 6,5 7,0 6,5 6,0 7,6 0,1

Г.97-114-1 хОм.кор. 7,8 8,0 6,0 7,1 6,0 5,9 0,8 0,5

Г.97-114-1хЖ. Сиб. 6Д 6,5 5,0 6,5 5,4 5,7 0,3 ОД

Г.98-22-1хТав. 6,8 7,0 6,0 6,4 5,3 5,7 0,0 0,5

Г.98-22-1хОм.янт. 7,0 7,1 5,0 7,0 5,3 6,0 0,2 0,5

П98-22-1хЖ.Сиб. 6,5 6,8 4,5 5,0 4,7 5,7 0,2 од

Г.98-33-1Х Близ. 8,8 8,8 6,4 8,2 4,7 5,8 2,1 0,1

Г.98-33-1хОм.кор. 7,0 7,5 6,3 6,2 5,8 5,9 1,8 0,6

Г.98-33-1хЖ.Сиб. 6,5 6,5 5,9 6,5 5,4 5,7 0,5 0,1

Г.98-130-бхТав. 6,6 6,9 6,6 5,9 5,5 5,8 0,4 0,8

Г.98-130-6 х Близ. 6,7 6,9 4,5 5,0 5,1 5,9 0,8 0,5

г.98-130-6х0м.янт. 7,1 7,5 6,0 6,5 5,5 6,1 1,9 0,8

г.98-130-бх0м.кор. 8,6 8,8 5,5 6,4 5,6 6,0 0,8 0,5

Среднее по опыту 7,2 7,4 5,6 6,3 5,5 5,8 - -

НСР05 0,2 0,1 0,1 0,1 - - - -

Коэффициент варьирования признака изменяется отЮ до 30%, что означает невыравненность материала по данному признаку.

Доли влияния генотипа, года и взаимодействия генотип-среда на изменчивость данного признака у родительских форм одинакова и равна 33%.

Длина ростка у проростков гибридных популяций составляет 13-14 см у Р3 - 1;5 и 14,7 см у Р6.Коэффициент вариации признака у популяций Р3-Р4 больше 20% и снижается до 10-20% у Р5. У гибридов шестого поколения варьирование признака также среднее, но во многих популяциях (Гор.98-33-1 х Елизаветинская, Гор.98-33-1 х Омский корунд, Гор.98-33-1х Жемчужина Сибири, Гор.98-130-6 х Елизаветинская, Гор.98-130-6х0мская янтарная) оно снижается до незначительного (СУменьше 10%). Все популяции Р6, -за исключением Гор.97-114-1хТаволга, Гор.97-114-1хЖемчужина Сибири, Гор.98-33-1хОмский корунд, - превышают по длине ростка лучшего из родителей. Таким образом, наблюдается тенденция увеличения длины ростка у Рв со снижающимся коэффициентом вариации признака, что объясняется результатом действия естественного отбора, который устраняет менее приспособленные формы.

По длине ростка гибридные популяции классифицируются следующим

образом:

- среднеростковые: Гор.97-114-1хТаволга, Гор.97-114-1хОмская янтарная, Гор.97-114-1хОмскнй корунд, Гор.97-114-1 хЖемчужина Сибири, Гор.98-22-1х Таволга, Гор.98-33-1хОмский корунд, Гор.98-33-1 хЖемчужина Сибири, Гор.98-22-1хЖемчужина Сибири, Гор.98-130-бх0мская янтарная, Гор.98-130-бхОмский корунд (длина ростка 10-15 см);

- длинноростковые: Гор.97-114-1хЕлизаветинская, Гор.98-22-1х Омская янтарная, Гор.98-33-1х Елизаветинская, Гор.98-130-6 хТаволга, Гор.98-130-6 хЕлизаветинская (длина ростка больше 15 см).

У гибридных популяций, так же как и у родительских форм, наблюдается высокая доля факгора"взаимодействие генотип-среда" (57-58%) в изменчивости признака. Доля влияния генотипа ( 29% в популяции Е, и 25% у Р5) превышает долю влияния года (12,5% у Р4 и 15,8% у Р5).Максимальную длину ростка имеют гибридные популяции, в получении которых принимали участие отцовские сорта Елизаветинская, Омский корунд и материнские линии Гор.97-114-1, Гор.98-22-1, Гор.98-130-6.

Групповые средние отборов повышаются от 13,9см в популяции Р3 до 14,8см после пересева в Р6 (таблица 5).

Таблица 5

Длина ростка отборов из гибридных популяций

В сантиметрах

Гибридная популяция Отбор вРз Пе] ресев отбора Исходная популяция рз Р1+Р2 2 I 2 Ь

л

Г.97-114-1 хТав. 12,0 12,5 12,0 12,0 11,9 11,5 0,6 0,8

Г.97-П4-1хЕлнз. 13,5 14,0 12,3 15,0 13,7 11,6 0,8 0,7

Г.97-114-1 хОм.якг. 15,5 15,0 13,4 15,0 13,9 12,1 3,6 0,5

Г.97-114-1 хОм.кор. 13,2 13,5 12,6 14,1 12,5 12,3 0,9 0,8

Г.97-114-1хЖ. Сиб. 13,7 14,0 15,0 12,5 13,9 11,4 0,4 ол

Г.98-22-1хТав. 12,6 13,0 12,8 14,0 11,9 11,9 1,4 0,3

Г.98-22- 1хОм.янт. 15,5 16,4 12,3 13,0 13,6 12,5 0,5 0,7

Г.98-22- 1хЖ.Сиб. 11,8 14,0 12,5 15,0 13,9 12,5 0,2 0,1

Г.98-33-1х Близ. 14,3 15,0 12,9 17,4 11,3 12,4 2,3 0,1

Г.98-33-1хОм.кор. 14,0 15,0 13,0 15,0 13,9 12,5 2,7 од

Г.98-33-1хЖ.Сиб. 12,2 15,0 14,0 15,0 15,4 12,9 0,6 0,1

Г.98-130-6хТав. 13,0 14,0 16,2 17,6 15,7 11,0 1,3 0,7

Г.98-130-6 х Елш. 14,7 12,6 11,3 19,0 12,7 11,1 2,1 0,8

г.98-130-бх0м.янт. 15,0 14,0 12,3 13,3 13,5 11,6 0,6 0,!

г.98-130-6х0м.кор. 15,3 13,7 14,0 13,9 13,7 11,1 зд 0,1

Среднее по опыту 14,5 13,9 13,1 14,8 13,0 11,9 -

НСР05 0,3 0,3 0,2 0,2 - - - -

По максимальной выраженности длины ростка можно выделить отборы из следующих гибридных популяций: Гор.97-114-1 хТаволга, Гор.97-114-

1хОмский корунд, Гор.97-114-1х Жемчужина Сибири, Гор.98-22-1хТаволга, Гор.98-22-1хЖемчужина Сибири, Гор.98-33-1хЕлизаветинская, Гор.98-33-1хОмский корунд, Гор.98-33-1х Жемчужина Сибири, Гор.98-130-6хТаволга, Гор.98-130-6 х Елизаветинская,которые превышают по длине ростка исходные популяции и средние показатели родительских форм на протяжении всего периода исследований. Из них Гор.98-33-1х Елизаветинская, Гор.98-130-бхТаволга, Гор.98-130-6 х Елизаветинская в шестом поколении относятся к группе длинноростоковых.

По высокой интенсивности отбора выделились: Гор.97-114-1хОмская янтарная (/ =1,1); Г.98-22-1хТаволга (/ =1,2); Гор.98-130-6х0мский корунд (/' = 2,5); Гор.98-130-6хЕлизаветинская (/ = 2,8); Гор.98-130-6х0мская янтарная (/ = 1,4).

По реализованной наследуемости выделяются отборы из популяций Гор.97-114-1хТаволга, Гор.97-114-1хОмский корунд, Гор.98-130-6 х Елизаветинская (Ь2 = 0,8).

Сопряженность параметров органов проростков. Анализ взаимосвязей органов проростков (рис.1), показал значительную сопряженность длины корешков с длиной ростка (г=0,51-0,65)и сдлиной колеоптште(г =0,59).

Нам выявлены отрицательные корреляционные связи длины колеоптапе с продолжительностью межфазного периода "колошение - восковая спелость" (г = — 0,81; — 0,89), числа корешков с продолжительностью межфазного перида "всходы-колошение" (г = - 0,50; - 0,60); и с продолжительностью межфазного периода "колошение - восковая спелость" (г = - 0,56; -0,65), а также положительные корреляции длины ростка с продуктивной кустистостью (г = 0,74-0,8), урожайностью (г = 0,79-0,89), массой зерна главного колоса (г = 0,56-0,66) и числом зерен в колосе(г = 0,74-0,98); длиной колеоптиле с числом колосков в колосе (г = 0,60-0,71), числом зерен в колосе (г = 0,81-0,98), урожайностью ( г = 0,59-0,70); числа корешков с числом колосков в колосе (г = 0,80), массой 1000 зерен (0,70-0,80), и урожайностью (г = 0,50-0,71); длины корешков с массой 1000 зерен (г = 0,71-0,78) и урожайностью (0,53-0,74).

Оценка перспективных линий. В результате изучения формооразова-тельного процесса популяций, полученных методом пересева отборов, сочетающих максимальную выраженность параметров органов проростков, выделены следующие популяции: Гордеиформе 97-114-1хОмская янтарная, Гордеиформе 98-22-1хЖемчужина Сибири, Гордеиформе 98-130-6 х Елизаветинская, которые существенно превосходят по урожайности зерна сорт-стандарт Жемчужина Сибири. Линии, выделенные из этих популяций в 2010 г. переданы в лабораторию селекции яровой твердой пшеницы ГНУ СибНИИСХ Россельхозакадемии. При их изучении в лаборатории селекции яровой твердой пшеницы ГНУ СибНИИСХ Россельхозакадемии из них были отобраны лучшие три линии, которые превысили стандарт Жемчужина Сибири по урожайности и показателям качества в 2010 г. (таблица 6). Линии Гор.97-114-1хОмская янтарная и Гор. 98-22-1хЖемчужина Сибири превысили стадарт по натуре зерна и относятся к первому классу ( ГОСТ П-52554), линия Гор. 98-

130-6 х Елизаветинская относится ко второму классу,

По цвету макарон все линии превосходят сорт-стандарт.

1-Число корещков;2- Длина корешков;

З-Длина колеоптиле;4- Длина ростка;

5- Продуктивная кустистость; 6 - Высота растений;

7 - Число колосков в колосе; 8 - Число зерен в колосе;

9 - Масса зерна главного колоса; 10 - Масса 1 ООО зерен;

11 - Урожайность зерна; 12 -Продолжительность межфазного перида "всходы-колошение";

13 - Продолжительность межфазного перида " колошение-восковая спелость".

■ значительная положительная корреляция (0,5 < г < 0,7);

--— _- значительная отрицательная кореляция (-0,7< г <-0,5);

_ . __ ____ сильная положительная корреляция (0,7 < г < 0,9);

• «•«••••■• .-очень сильная корреляция, близкая к функциональной (г >0,9).

Рисунок 1 - Сопряженность параметров органов проростков с м^азными периодами " всходы-колошение " колошение-восковая спелость ", а также с основными количественными признаками и урожайностью зерна.

Таблица 6

Результаты оценки перспективных линий в 2010 г.

Линия Происхождение Урожайность, т/га Масса 1000 зерен,г Натура зерна, г/л Цвет макарон, балл

№5 Г.97-114-1хОм.янт. 2,3 39,0 785,0 3,5

№10 Г. 98-22-1хЖ.Сиб. 2,2 39,4 784,0 3,6

№18 Г. 98-130-6 х Близ. 2,2 40,5 756,0 3,4

Ж. Сиб., 51 2,0 34,2 779,0 3,4

НСР05 0,1 1,2 3,3 0,01

ВЫВОДЫ

1. Изучение изменчивости параметров органов проростков гибридных популяций Р4 - Р5 показало: по признаку "длина колеоптиле" гибридные популяции проявляют генотипическую особенность (доля вклада генотипа составляет 56-63%); на изменчивость длины ростка большое влияние оказывает взаимодействие "генотип-среда" (57-58%); число и длина корешков формируются в зависимости от условий года ( доля вклада - 59-72% и 39-55% соответственно).

2 Наиболее константным, среди всех изученных поколений (Рз-Рб), является шестое поколение (СУ= 5-10%).

3. Распределение доли генотипически обусловленной изменчивости в общей фенотипической изменчивости (реализованная наследуемость) следующее: число зародышевых корешков (Ь2 = 0,90-0,80) > длина ростка (Ь = 0,80-0,70) > длина колеоптиле (Ь2 = 0,80-0,60) > длина зародышевых корешков (Ь2 = 0,50-0,40).

4. Максимальная выраженность параметров органов проростков наблюдается у гибридных популяций, родительскими формами которых являются: по числу корешков - Жемчужина Сибири, Омская янтарная, Елизаветинская, Таволга, Гор.98-130-6.; по длине корешков - Омская янтарная, Гор.97-114-1, Гор.98-33-1.; по длине колеоптиле - Омская янтарная, Омский корунд, Гор.97-114-1, Гор.98-33-1; по длине ростка - Омский корунд, Елизаветинская, Гор.97-114-1, Гор.98-22-1, Гор.98-130-6.

5. Интенсивность отбора распределились следующим образом: длина колеоптиле (1 = 0,4-7,6) > длина зародышевых корешков (1 = 0,2-5,8) > длина ростка (< = 0,5-3,6) > числа зародышевых корешков (I = 0,7-1,9).

6. Проведение отборов из гибридных популяций по параметрам органов проростков в Р3 эффективно и позволяет выявить формы с максимальным сочетанием признаков: отбор по длине ростка позволяет выделить формы, отличающиеся по массе зерна главного колоса и числу зерен в колосе; по длине колеоптиле - высокопродуктивные формы с большим числом колосков и

зерен в колосе, а также массой зерна главного колоса; по числу корешков позволяет выделить высокоурожайные формы с большим числом колосков и зерен в колосе, высокой массой 1000 зерен; по длине корешков -формы с высокой массой 1000 зерен.

7. Отмечена положительная корреляция: длины ростка с продуктивной кустистостью (г = 0,74-0,80), урожайностью (г = 0,79-0,89), массой зерна главного колоса (г = 0,56-0,66) и числом зерен в колосе(г = 0,74-0,98); длины колеогггиле счислом колосков (г = 0,60-0,71), зерен в колосе (г = 0,81-0,98) и урожайностью (г = 0,59-0,70); числа корешков с числом колосков в колосе (г = 0,80), массой 1000 зерен (0,70-0,80) и урожайностью (г = 0,50-0,71); длины корешков с массой 1000 зерен (г = 0,71-0,78) и урожайностью (0,53-0,74). Отсутствие тесных отрицательных связей параметров органов проростков с элементами продуктивности дает возможность их успешного сочетания при создании более продуктивных сортов.

8. Выявлены отрицательные корреляционные связи длины колеоптиле с продолжительностью межфазного периода "колошение -— восковая спелость" (г = - 0,81; - 0,89), числа корешков с продолжительностью межфазного периода "всходы-колошение" (г = - 0,50; - 0,60); и с продолжительностью межфазного периода "колошение - восковая спелость" (г = — 0,56; — 0,65), что позволяет, используя данные параметры проростков, отбирать более скороспелые формы, чем исходные гибридные популяции и родительские формы.

9. Определение параметров органов проростков является эффективным для выявления потенциальной продуктивности яровой твердой пшеницы, поскольку позволяет предварительно, еще до посева, определить морфологические характеристики исследуемого селекционного материала и его потенциальную урожайность.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ СЕЛЕКЦИИ

1. Для получения высокопродуктивных гибридов яровой твердой пшеницы с максимальной выраженностью параметров органов проростков особого внимания заслуживают материнские линии Гор.98-22-1, Гор.97-114-1 и отцовские сорта Омская янтарная, Елизаветинская, Омский корунд и Жемчужина Сибири.

2. Выявленные корреляционные связи параметров органов проростков с продолжительностью вегетационного периода и элементами продуктивности позволяют использовать определение параметров органов проростков для повышения эффективности селекции яровой твердой пшеницы путем более целенаправленного отбора генотипов в гибридных популяциях и усиления требуемых признаов в селекционном процессе.

3. Отборы по параметрам органов проростков рекомендуется проводить в

Рз.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Оценка величины органов проростков сортов и гибридных комбинаций в поколениях F3 и F4 твердой пшеницы / Ю.С. Ларионов,О. А.Юсова // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2009. - №9 (59). - С. 5-9.

2. Сопряженность величины органов проростков с длиной стебля у сортов твердой пшеницы / О.А, Юсова // Молодые ученые сельскому хозяйству Сибири / сб. статей Межрегион.науч.-практ.конф. 25-26 марта 2010 / ГНУ АНИИСХ СО Россельхозакадемии. - Барнаул, 2010. -С.125-128.

3. Сопряженность длины ростка твердой пшеницы с показателями фосинтетического потенциала и урожаностью сорта / O.A. Юсова, Ю.С, Ларионов // Перспективы развития и проблемы современной ботаники: Материалы П (IV) Всеросс. молодежной науч.-практ. конф. 5-8 октября 2010 г. - Новосбирск, 2010. - С. 307-309.

4. Анализ корреляционных связей длины колеоптиле с основными элементами продуктивности и урожайностью сортов яровой твердой пшеницы / О.А.Юсова, М.П. Горбунова, Ю.С. Ларионов // Вестник Омского государственного аграрного университета. - 2011. - №1. - С. 15-18.

5. Сопряженность показателей первичной корневой системы гибридов твердой пшеницы с урожайностью в поколениях F3 - Fe / O.A. Юсова // Молодежь и инновации - 2011: материалы Междунар. науч.-практ. конф. молодых ученых 25-27 мая 2011 г./ Белорусская гос. с.-х. акад. - Горки, 2011. — Ч. 1.- С. 33-36.

Подписано в печать 18.11.11. Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура «Тайме». Печать на ризографе. Усл. печ. л. 1,16. Тираж 120экз. Заказ 276.

ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А. Столыпина 644008, Омск, Институтская площадь, 2

Отпечатано в полиграфическом отделе издательства ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А. Столыпина. 644008, Омск, ул. Сибаковская, 4, тел. 65-35-18

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Юсова, Оксана Александровна, Омск

61 12-6/100

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П.А.СТОЛЫПИНА»

На правах рукописи

ЮСОВА ОКСАНА АЛЕКСАНДРОВНА

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛИМОРФИЗМА ОРГАНОВ ПРОРОСТКОВ СЕМЯН ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЕЛЕКЦИИ ЯРОВОЙ ТВЕРДОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

06.01.05 - Селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор с.-х. наук, профессор, заслуженный работник высшей школы Р Ф Ю.С. Ларионов

Омск 2011

СОДЕРЖАНИЕ

Перечень условных обозначений и сокращений................................................................4

Введение....................................................................................................................................................................5

1. Современное состояние селекции зерновых культур с использованием параметров органов проростков (обзор литературы)........................................................8

2. Почвенно-климатические условия возделывания яровой твердой пшеницы в южной лесостепи Западной Сибири..................................................................25

2.1 Агроклиматическая характеристика южной лесостепи Западной Сибири..............................................................................................................................................................25

2.2 Метеорологические условия в годы проведения опытов........................28

3. Материал и методика исследований..........................................................................................35

3.1 Материал исследований............................................................................................................35

3.2 Методика исследований..........................................................................................................38

4. Выраженность, изменчивость и сопряженность параметров органов проростков семян яровой твердой пшеницы..........................................................................42

4.1 Число зародышевых корешков............................................................................................42

4.2 Длина зародышевых корешков......................................................................................48

4.3 Длина колеоптиле..........................................................................................................................55

4.4 Длина ростка......................................................................................................................................62

4.5 Сопряженность параметров органов проростков....................................................68

5. Продолжительность вегетационного, межфазных периодов "всходы-колошение", "колошение-восковая спелость" и ее сопряженность с параметрами органов проростков....................................................................................................72

5.1 Продолжительность вегетационного периода..................................................72

5.2 Продолжительность межфазного периода "всходы-колошение"... 79

5.3 Продолжительность межфазного периода "колошение - восковая спелость"............................................................................................................................................................83

5.4 Сопряженность параметров органов проростков с продолжительностью вегетационного и основных межфазных

периодов..............................................................................................................................................................90

6. Выраженность и изменчивость хозяйственно-ценных признаков яровой твердой пшеницы..........................................................................................................................92

6.1 Продуктивная кустистость......................................................................................................92

6.2 Высота растений................................................................................................................................98

6.3 Число колосков в колосе..........................................................................................................105

6.4 Количество зерен в колосе......................................................................................................110

6.5 Масса зерна главного колоса..............................................................................................114

6.6 Масса 1000 зерен............................................................................................................................119

6.7 Урожайность зерна..........................................................................................................................123

7. Сопряженность параметров органов проростков с элементами продуктивности........................................................................................................................................................129

8. Оценка перспективных линий....................... ........................................................146

Общие выводы......................................................................................................................................................148

Предложения для практической селекции..............................................................................150

Библиографический список......................... ....................................................................151

Приложения............................................................................................................................................................170

Перечень условных обозначений и сокращений

Г., Гор. - Гордеиформе; Близ. - Елизаветинская; Ж. Сиб. - Жемчужина Сибири; исх.попул. - исходная популяция Ом. кор. - Омский корунд; Ом. янт. - Омская янтарная; Тав. - Таволга

СУ, % - коэффициент вариации; Ъ2 - реализованная наследуемость; / - интенсивность отбора. Я - ответ на селекцию (генетический сдвиг); г - коэффициент корреляции; 8 - селекционный дифференциал;

8х - ошибка средней, выраженная в единицах измерения признака; 8х% - относительная ошибка средней;

- стандарт X - значение признака;

X - среднее значение признака

Введение

Актуальность темы. Твердая пшеницы имеет большое народнохозяйственное значение как незаменимое сырье для макаронной, крупяной и кондитерской промышленности. Недостаточное производство высококачественного зерна этой культуры приводит к тому, что часть макарон и других прессованных изделий, а также круп изготовляется из зерна мягкой пшеницы, что значительно снижает их питательные и вкусовые качества.

При недостатке тепла в период налива зерна, раннелетних засухах и ограниченности вегетационного периода в условиях южной лесостепи Западной Сибири достаточно остро стоит вопрос о создании высокоурожайных и высококачественных сортов. Одним из способов мобилизации потенциала продуктивности яровой твердой пшеницы является анализ малоизученных и слабоиспользуемых в селекции признаков, к числу которых относятся параметры органов проростков семян: длина колеоптиле, длина ростка, длина и количество корешков. Недостаточное развитие органов проростка ведет к снижению полевой всхожести семян, ослаблению или гибели растений в неблагоприятных условиях среды и, как следствие, снижению урожайности.

Цель исследований - установить возможность и целесообразность использования параметров органов проростков семян для повышения эффективности селекции яровой твердой пшеницы на урожайность.

Задачи исследований:

- установить особенности изменчивости и наследуемости параметров органов проростков яровой твердой пшеницы в гибридных популяциях Р3-Р6;

- выявить родительские формы с максимальной выраженностью параметров органов проростков;

^ и с* т-л

- провести отборы растении из популяции Рз по параметрам органов проростков и изучить потомство отобранных растений в сравнении с исходными популяциями и родительскими формами;

- определить корреляционные связи параметров органов проростков

яровой твердой пшеницы между собой, с основными количественными признаками, а также с продолжительностью вегетационного и межфазных периодов "всходы-колошение" и "колошение-восковая спелость";

- установить целесообразность использования параметров органов проростков для выявления потенциальной продуктивности яровой твердой пшеницы.

Научная новизна работы. Впервые в условиях южной лесостепи Западной Сибири установлена зависимость основных количественных признаков яровой твердой пшеницы от степени развития органов проростков семян популяций Бз-Рб .

Выделены сорта и линии, формирующие при скрещивании друг с другом гибридные популяции с максимальной выраженностью параметров органов проростков. ч

Показана целесообразность определения параметров органов проростков семян исходного селекционного материала как показателей потенциальной продуктивности яровой твердой пшеницы в условиях Западной Сибири.

Показана эффективность проведения отборов по параметрам органов проростков в популяциях Бз для повышения продуктивности и урожайности сорта.

Основные положения, выносимые на защиту:

- использование параметров органов проростков семян как показателей потенциальной продуктивности сортов, линий и гибридных популяций яровой твердой пшеницы;

- эффективность проведения отборов по параметрам органов проростков для повышения урожайности сорта.

Практическая значимость и реализация результатов исследований.

Установленные закономерности изменчивости и наследуемости параметров органов проростков семян, хозяйственно-ценных признаков яровой твердой пшеницы расширяют теоретические и практические подходы в селекции твердой пшеницы в условиях Сибири.

Выявленные корреляционные связи параметров органов проростков с элементами продуктивности и продолжительностью вегетационного периода будут способствовать повышению надежности селекции твердой пшеницы.

В результате изучения популяций, полученных методом пересева отборов, сочетающих максимальную выраженность параметров органов проростков, O.A. Юсовой в 2009 г. выделены популяции: Гордеиформе 97-114-1хОмская янтарная, Гордеиформе 98-22-1хЖемчужина Сибири, Гордеиформе 98-130-6 х Елизаветинская, существенно превосходящие по урожайности зерна сорт-стандарт Жемчужина Сибири. Эти популяции в 2010 г. переданы в лабораторию селекции яровой твердой пшеницы ГНУ СибНИИСХ Россельхозакадемии, где все они в 2011 г. включены в программу гибридизации и изучаются в селекционном питомнике третьего года (приложение Т).

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на конференции молодых ученых "Актуальные вопросы научного обеспечения АПК в работах молодых ученых" (Омск, 2010 г.); на II (IV) Международной молодежной научно-практической конференции "Перспективы развития и проблемы современной ботаники" (Новосибирск, 2010г.) и опубликованы в пяти работах общим объемом 0,94 п. л., из них одна работа опубликована в ведущем рецензируемом научном журнале, определенном ВАК.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю, профессору Ю.С. Ларионову.

Глубокую благодарность автор выражает заведующему лабораторией селекции яровой твердой пшеницы ГНУ СибНИИСХ Россельхозакадемии доктору с.-х. наук М.Г. Евдокимову и всему коллективу лаборатории за научную и методическую помощь, а также за предоставленный для проведения экспериментов селекционный материал.

Автор выражает признательность за оказанное содействие в проведении экспериментальных работ заведующему лабораторией селекции пшеницы и тритикале ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А.Столыпина Г.М. Серюкову.

1. Современное состояние селекции зерновых культур с использованием параметров органов проростков (обзор литературы)

Твердая пшеница (Triticum dumm Desf.) относится к 28-хромосомному виду пшениц, имеет крупное янтарное зерно с высоким содержанием белка. В период созревания твердая пшеница требует повышенных температур, поэтому с продвижением на север сильно задерживается в развитии. Эта культура предъявляет повышенные требования к условиям возделывания, к плодородию, чистоте и оструктуренности почвы. Лучше всего для нее подходят черноземы и каштановые почвы. Вследствие замедленного развития всходов и слабого кущения твердая пшеница сильно угнетается сорняками (Кузьмин В.П. Селекция и семеноводство зерновых культур в Целинном крае Казахстана. М., Целиноград, Колос. 1965. 196с.).

В севооборотах лучшим предшественником для твердой пшеницы, особенно в степных районах, является пар (Метелев В.Н., Талышев П.И.. Технологические основы получения высококачественного зерна пшеницы. Барнаул, Алт.кн.изд-во, 1977, 72с.), в лесостепных - пар и зябь после пропашных культур, в предгорных районах хороший предшественник - пласт многолетних трав (Савицкая В.А., Синицын С.С., Широков А.И. Твердая пшеница в Сибири. М.: Колос, 1980. 184с.).

Твердая пшеница влаголюбива и отзывчива на поливы, по сравнению с мягкой пшеницей, но менее засухоустойчива, особенно в период начального роста. В период созревания пшеница требовательна к высокой температуре и сухости воздуха, умеренным запасам влаги в почве (Савицкая В.А., Синицын С.С., Широков А.И. Твердая пшеница в Сибири. М.: Колос, 1980. 184с.); меньше, чем мягкая, поражается бурой, желтой и стеблевой ржавчиной, но значительно сильнее страдает от скрытостебельных вредителей (Пшеницы мира, под ред. акад. Дорофеева В.Ф. Л.,1987. 560с.). Кроме того, в Сибири эта культура поражается пьявицей, полосатой хлебной блохой, пшеничным

трипсом (Савицкая В.А., Синицын С.С., Широков А.И. Твердая пшеница в Сибири. М.: Колос, 1980. 184с.).

Развитие растения начинается с прорастания семени, для которого необходимы влага, определенная температура и доступ кислорода. В поле действие факторов тесно переплетается. Определенное значение для прорастания имеет крупность семян и зародышей. Мелкие семена быстрее набухают и при оптимальной влажности и мелкой заделке быстрее прорастают и дают всходы. Однако сила роста проростков из крупных семян больше и при глубокой заделке они легче преодолевают сопротивление почвы и дают более полные и дружные всходы (Кумаков В.А. Физиология яровой пшеницы. М.: Колос, 1980. - 207с.).

По свидетельству Ф.М. Куперман (Куперман Ф.М. Морфофизиология растений. М.: Высшая школа, 1984. 240с.) период прорастания семени осуществляется за счет питания запасами эндосперма, накопленного на материнском растении (X-XII этапы). Поэтому на темпы прорастания семени (I-II этапы) световые условия внешней среды почти не влияют.

Прорастание семян начинается с роста зародышевого корешка, прорывающего семенные оболочки и колеоризу. Затем прорастает еще пара зародышевых корешков и почти одновременно с ними - росток, состоящий из ко-леоптиле, зародышевых листочков и конуса нарастания. Едва достигнув поверхности почвы, колеоптиле прекращает рост, а свернутый в трубочку первый лист продолжает расти, давая начало всходам (Кумаков В.А. Физиология яровой пшеницы. М.: Колос, 1980. 207с.). Это I этап органогенеза по Ф.М. Куперман (Куперман Ф.М. Морфофизиология растений. М.: Высшая школа, 1984. 240с.). Также морфология, физиология и биохимия семян, проблемы покоя и прорастания подробно освещены в книге В.Т. Васько (Васько В.Т. Основы семеноведения полевых культур. - С.-П. издв-во "Лань", 1-е изд., 2011. 416с.).

Изучение особенностей роста различных органов проростков у сор-

тообразцов яровой пшеницы, ячменя, овса и озимой ржи показало, что длина колеоптиле и ростка, а также длина корешков и их количество специфично для каждой культуры. Это позволило классифицировать культуры по параметров органов проростков (Ларионов Ю.С. Морфофизиологическое изучение различных органов проростков зерновых культур. Сб. научн. тр. Проблемы селекции сортов мягкой яровой пшеницы интенсивного типа. СО ВАСХНИЛ. Новосибирск, 1980. С.61-67). В работе В.А. Савельева изучается влияние на развитие органов про-ростков (длина ростка и корешков) таких физических воздействий, как маг-нитное поле, ультрофиолетовые и лазерные лучи, электромагнитного поля и тепловая обработка (Савельев В.А. Влияние физических воздействий и плотности почвы на урожайность зерновых культур: Монография.-Курган, КГСХА, 2010. - 223с.).

Исследованиями A.C. Абсаттаровой получены данные, свидетельствующие о том, что длина колеоптиле озимого тритикале выше, чем у пшеницы, а образцы яровой пшеницы обладают более высокими значениями длины колеоптиле, чем сорта озимой пшеницы (Абсаттарова A.C. Скрининг зерновых культур по длине колеоптиля // Сб. науч. тр. Научное обеспечение производства конкурентоспособной продукции сельского хозяйства. Костанай, 2009. С. 59-63).

Длинный колеоптиле, длинный росток, длинные корни, мно-гокорешковость, конусовидная форма и толстые стенки колеоптиле следует считать положительными свойствами для выхода ростка на поверхность почвы, а также последующего его роста и развития особенно при глубокой заделке семян (Петинов A.C. Состояние и перспективы изучения водного режима растений СССР. В кн.: Водный режим с.-х. растений, М.: Изд-во АН СССР, 1969. С. 7-71). На примере однодольных злаковых культур (пшеница, ячмень, рожь, рис) показано, что глубина посева в значительной мере зависит от сортовых особенностей. Биологическим критерием оптимальной глубины посева сорта служит средняя длина колеоптиле (Ацци Дж. Сельскохозяйственная

экология. М.: Иностранная литература, 1959. 276 е.). Также исследования В.А. Савельева показали взаимосвязь плотности почвы и развития органов проростков в полевых условиях (Савельев В.А. Устройство для определения физических параметров почвы и технологические приемы возделывания полевых культур: Монография.-Курган, КГСХА, 2009. - 238с).

Многие авторы (Беляев A.A. Первоначальные стадии в развитии злаков // Из результатов вегетационных опытов Московского сельскохозяйственного института: Отчет. 1912. - VII. С. 42-51.; Пернтурии Ф.Т. Залегание узла кущения // Из результатов вегетационных опытов Московского сельскохозяйственного института: Отчет. �