Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Использование различных переносчиков пыльцы (пчелы, шмели, мухи) в селекционном процессе моркови столовой (Daucus carota L.)

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Использование различных переносчиков пыльцы (пчелы, шмели, мухи) в селекционном процессе моркови столовой (Daucus carota L.)"

На правах рукописи

(

ЮРКОВСКАЯ МАРИЯ ЕВГЕНЬЕВНА

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ПЕРЕНОСЧИКОВ ПЫЛЬЦЫ (ПЧЕЛЫ, ШМЕЛИ, МУХИ) В СЕЛЕКЦИОННОМ ПРОЦЕССЕ МОРКОВИ СТОЛОВОЙ (Оаиси^аго^)

Специальность:

06.01.05- Селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

005536204

з 1 т

Москва - 2013

005536204

Работа выполнена в ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт овощеводства Россельхозакадемии (ГНУ ВНИИО Россельхозакадемии) в 2010-2012 гг.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

Леунов Владимир Иванович

Официальные оппоненты: Гинс Мурат Сабирович

доктор биологических наук, профессор, лауреат государственной премии РФ в области науки и техники, ВНИИССОК заведующий отделом биохимии и физиологии.

Монахос Григорий Федорович

кандидат сельскохозяйственных наук, Селекционная станция имени Н. Н. Тимофеева, директор

Ведущая организация: «Российский государственный аграрный

заочный университет»

псО

Защита диссертации состоится «28 ноября» 2013 года bAcL часов на заседании диссертационного Совета Д 006.022.01 при ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт овощеводства Россельхозакадемии по адресу: 140153, Московская область, Раменский район, д. Верея, строение 500, ВНИИО.

Тел./факс 8 (496) 462-43-64, e-mail: vniioh@yandex.ru. www.vniioh.ru.

С диссертационной работой можно ознакомиться в научной библиотеке ГНУ ВНИИО Россельхозакадемии по адресу:140153, Московская область, Раменский район, д. Верея, строение 500, ГНУ ВНИИО.

Автореферат разослан «26» октября 2013 года

Ученый секретарь

Диссертационного совета

Девочкина Наталия Леонидовна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время в результате селекционной работы создан огромный ассортимент сортов и гибридов F1 моркови столовой, отвечающих различным требованиям потребительского спроса. В ходе селекционного процесса, в первичном размножении у моркови возникают проблемы, связанные с низкими посевными качествами семян. Причины низких посевных качеств семян моркови, связаны как с нарушением технологического процесса их производства, так и с реакцией растений на воздействия окружающей среды.

Для получения гибридных семян и семян линейного материала моркови столовой высокой всхожести, массой 1000 семян с крупными зародышами необходимо соблюдение всех агротехнических мероприятий и сведение к минимуму всех неблагоприятных факторов среды.

Овощные культуры нуждаются в перекрестном опылении насекомыми для получения семян и плодов. Большинство из них - типичные энтомофилы. В результате перекрестного опыления пчелами повышается урожай и улучшается качество семян капусты, турнепса, репы, редьки, редиса, свеклы, лука, моркови и других овощных культур. На зонтиках моркови, свободно посещаемых пчелами и другими насекомыми, образуется семян в 15,3 раза больше, чем на зонтиках, изолированных от насекомых. Семена, полученные при перекрестном опылении цветков насекомыми, крупнее, энергия прорастания и всхожесть их выше, чем семян, полученных в результате самоопыления.

Работа методами классической селекции с морковью продолжает оставаться довольно трудоемкой. Для снижения затрат и повышения эффективности опыления семенников моркови в изоляторах, перспективным представляется использование насекомых-опылителей, таких как: пчёлы, шмели и синие мясные мухи.

В связи с этим, актуальными остаются исследования по изучению использования различных переносчиков пыльцы в изоляционных сооружениях при селекции моркови столовой.

Цель и задачи исследований.

Цель исследований - изучить эффективность опыления семенников моркови столовой (Daucus carota L.) различными переносчиками пыльцы (пчелы, шмели, мухи) в изоляторах и теплицах.

Для решения поставленной цели были определены следующие задачи:

1. Изучить фенологию и биометрию семенных растений моркови стерильной линии 1585 П и сорта Амстердамская.

2. Изучить активность посещения насекомых - опылителей на семенных растениях моркови столовой в групповых изоляторах и теплицах.

3. Рассчитать семенную продуктивность (в граммах/растение и штуках/растение) и коэффициент семенной продуктивности) в зависимости от использования пчел, шмелей, мух в теплицах и изоляторах.

4. Определить завязываемость семян моркови столовой в центральных и боковых зонтиках при опылении пчелами, шмелями и мухами в теплицах и изоляторах.

5. Определить влияние изоляционных сооружений и опылителей на качество семян моркови.

6. Определить параметры семян моркови (длина семени, длина зародыша) и беззародышевость полученных в изоляторах и теплицах с применением различных насекомых-опылителей.

7. Установить сопряженность между признаками семенного растения и параметрами семени моркови столовой

Объект исследований - семена и семенные растения моркови столовой, а также насекомые-опылители: синие мясные мухи (Calliphora viciná), пчёлы (Apis mellifera) и шмели (Bombus terresíris).

Предмет исследований — стерильная линия моркови столовой 1585 П, сорт Амстердамская.

Научная новизна работы. Впервые изучена посещаемость насекомыми - опылителями (мухи, пчелы, шмели) семенников моркови столовой в условиях групповых изоляторов и теплице и определена завязываемость семян на центральном и боковом зонтиках. Рассчитана семенная продуктивность, определено качество полученных семян их параметры. Выявлен процент беззародышевых семян моркови полученных в изоляторах и теплице. Установлена корреляционная связь между семенной продуктивностью и параметрами семян.

Практическая значимость результатов исследований. Определено эффективное использование пчел (пчелосемья - 6000 пчёл) в теплицах и синих мясных мух (еженедельно по 500 штук) в групповых изоляторах площадью 10 м2 для получения гибридных семян и семян линейного материала с высокими показателями качества. Выявлено, что для активной работы насекомых опылителей необходимо строгое соблюдение температурного режима в теплице и изоляторе до 30°С.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на заседаниях Методической комиссии отдела селекции, семеноводства и биотехнологии (2010 - 2012 годы). Материалы диссертации докладывались и обсуждались на международной конференции «Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием, посвящённой памяти профессора А.П. Меликяна» (Москва, 2011), «Новые знания и идеи» - ГНУ ВНИИО, (Москва, 2012), «Селекция на адаптивность и создание нового генофонда в современном овощеводстве», (Москва, 2013), «Functional plant anatomy», (Moscow, 2013).

На защиту выносятся следующие основные положения:

- завязываемость семян на центральном и боковом зонтиках при опылении различными насекомыми в теплице и изоляторах

. - семенная продуктивность и качество семян моркови столовой при опылении различными переносчиками пыльцы (пчёлы, шмели, мухи) в групповых изоляторах и теплицах;

- параметры семян моркови столовой, сформировавшиеся в результате опыления различными насекомыми - опылителями;

- сопряженность между признаками семенной продуктивностью растений моркови столовой и параметрами семян при использовании различных видов насекомых.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 151 странице, и состоит из введения, обзора литературы, цели, задач, условий, материала и методики проведения исследований, результатов исследований, рекомендаций и предложений, списка использованной литературы, приложений. Библиографический список включает 176 наименований, в том числе 42 иностранных авторов, работа иллюстрирована 20 таблицами и 13 рисунками.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано семь печатных работ, в том числе два в изданиях, рекомендованных ВАК.

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились на полях и в защищенном грунте рассадного комплекса ВНИИО на территории ОПХ «Быково» Раменского района, Московской области, методами лабораторно — полевых опытов, сопровождающихся сопутствующими анализами.

Материалом для исследования служили: корнеплоды, семена и семенные растения моркови столовой (Daucus carota L.) сорта Амстердамская и стерильной линии 1585 П (типа петалоид), а также насекомые-опылители: синие мясные мухи (Calliphora vicina), пчёлы (Apis mellifera) и шмели (Bombus terrestris).

При проведении исследований руководствовались следующими рекомендациями и методическими указаниями:

1. Методика опытного дела в овощеводстве и бахчеводстве (В.Ф. Велик, 1992).

2. Методика изучения растений по морфологическим, селекционным и хозяйственно-ценным признакам согласно методикам «Международного совета по генетическим ресурсам» (IBRGR).

3. «Международного союза по защите новых сортов растений» (UPOV) и соответствующих классификаторов ВИР (1981).

4. Методика полевого опыта (Б.А. Доспехов, 1985)

5. Руководство по апробации овощных культур и кормовых корнеплодов (Д.Д. Брежнев, 1982).

6. Методические указания по селекции сортов и гетерозисных гибридов корнеплодных растений (под ред. Б.В. Квасникова, 1974).

7. Справочник по ботанической микротехнике. Основы и методы. (Р.П. Барыкина и др., 2004).

8. Мясная муха СаШрЬога у1ста — модельный объект физиологических и экологических исследований (Е.Б. Виноградова, 1984).

9. Методика по насекомым — опылителям: К. Фегри, Л. Ван дер Пейл, 1982. Основы экологии опыления. М.: Мир. 376 с.

10. Инструкции по использованию шмелей и пчел в защищенном грунте. М.: (2009)

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Фенологические и биометрические наблюдения. При изучении семенных растений моркови столовой проводили следующие фенологические наблюдения: начало отрастания маточников, стеблевание, бутонизация, начало цветения, окончание цветения, созревание семян.

Фазы развития растений моркови за три года исследований отличались на 1-2 суток (табл.1).

'Таблица 1. Продолжительность фаз развития растений моркови столовой (2010-2012 годы)_

Год Посадка Фазы, сутки

Посадка Отрастание Отрастание Стеблевание Стеблевание Бутонизация Бутонизация Цветение Цветение Созревание семян

2010 12.05.2010 9 12 15 12 50

2011 17.05.2011 9 13 14 14 52

2012 04.05.2012 10 . 14 13 12 50

За период исследований 2010-2012 год различий между фазами развития семенных растений стерильной линии 1585 П и растениями сорта Амстердамская нами отмечено не было. Это связано с тем, что данная пара является комбинацией для получения гетерозисного гибрида «Иркут», заранее оценивалась и подбиралась по «синхронности» развития.

Биометрические показатели растений моркови линии 1585 П и сорта Амстердамская за годы исследований немного изменялись в связи с погодными условиями. Высота семенников достигала 139 см, а диаметр центрального зонтика 16,8 см (табл.2).

Таблица 2. Биометрические показатели растений моркови столовой (2010-2012 годы)__ , __'

Линия/Сорт Масса корнеплода, г. Высота семенника, см. (1 центрального зонтика, см. й боковых зонтиков, см.

2010 2011 2012 2010 2011 2012 2010 2011 2012 2010 2011 2012

1585П 95,4 54,7 120,5 97,7 115,4 139,0 6,2 7,6 16,8 4,2 5,5 12,2

Амстердамская 88,9 65,5 91,5 84,0 105,9 119,1 6,1 6,5 14,5 4,3 4,4 10,8

В течение, трехлетних исследованиях масса корнеплодов стерильной линии 1585 П и сорта Амстердамская отличалась по годам, линия 1585 П имела массу от 51,9 до 121,0 г, у сорта Амстердамская она составила от 62,5

до 113,1 г. Но в среднем за период 2010-2012 масса корнеплодов у линии 1585 П составила 90,2 грамма, а у сорта Амстердамская 82,0 грамма.

Изучение активности переносчиков пыльцы

Многими исследованиями подтверждена роль насекомых в повышении урожайности и улучшении качества семян. У фертильных растений моркови в опылении активное участие принимают пчёлы, у растений с признаком ЦМС опыление осуществляется преимущественно мухами, осами, жуками, муравьями, отсутствие пыльцы делает биоформы с ЦМС малопривлекательными для медоносных пчёл. Но в условиях групповых изоляторов и теплиц изучение насекомых не проводилось.

За годы исследований нами были отмечены различия в посещаемости опылителями (пчелы, шмели, мухи) растений моркови у сорта Амстердамская и стерильной линии 1585 П (табл. 3). Так в среднем за три года посещаемость пчел у сорта Амстердамская была выше чем у линии 1585 П на 20 шт./час. В изоляторах, где в качестве опылителей использовались шмели у сорта Амстердамская, так же отмечена посещаемость выше на 8 шт./час, чем у линии 1585П. А в варианте с опылением растений моркови мухами наибольшая посещаемость 58 шт./час отмечена у линии 1585 П, что на 19 шт./час больше чем у сорта Амстердамская.

Таблица 3. Посещаемость семенных растений моркови сорта Амстердамская и линии 1585 П насекомыми - опылителями, шт./час (20102012 годы, время учёта с 10°° до 11°° ч.)

Линия/Сорт Годы Среднее за 3

2010 2011 2012 года

Пчелы

Амстердамская 180 165 152 166

1585 П 156 145 138 146

Шмели

Амстердамская 45 28 29 34

1585 П 36 16 27 26

Мухи

Амстердамская 12 40 65 39

1585 П 36 56 82 58

По результатам наших исследований пчелы и шмели в условиях изолятора предпочитают опылять фертильные растения, а мухи стерильные растения.

Медоносные пчёлы собирают с цветков моркови пыльцу и нектар, мухи - преимущественно нектар, шмели и одиночные пчёлы - пыльцу. Насекомые, собирающие пыльцу, работают быстрее насекомых, собирающих нектар. Зная количество насекомых, продолжительность и скорость их работы, можно вычислить абсолютную работу опыления, которая определяется суммарным числом посещений цветков насекомыми в течение всего периода цветения культуры на определенной площади посева.

Условия внешней среды в теплице (температура воздуха, влажность) оказывают огромное влияние на работоспособность насекомых. Отклонение от оптимальной температуры и влажности ведет к снижению активности насекомых, и, следовательно, опыления, что не может не повлиять на развитие семян и их качество. Для пчел и шмелей температура воздуха не должна превышать 30е С, а для мух 27° С (Е.Б. Виноградова 1984).

По нашим данным (рис.1) в 2012 году температура в теплице достигала 32° С, а влажность доходила до 90 % по сравнению с 2010 - 2011 годами, в связи с этим в этом году активность насекомых достаточно низкая. Создание оптимальных условий для насекомых — опылителей и растений является важным фактором при семеноводстве моркови.

Рисунок 1. Климатические условия в открытом грунте и теплице 2012 год.

1М--------»

ГИстсодаммыо ал вегетационный период 2012 годл .... " " ^ 1 ?

§ «> ^^ V " I

т> «о.* «тепм» ЧМА »

Я■».■ и» 1ЫКШ«МММ*ipi«si —»цц.»»»*—. t '1*11 law (

■ tp^imiwin n»i iw^ wi »»' I »1

Признаки семенной продуктивности растений моркови столовой. Семенная продуктивность моркови столовой - комплексный признак, зависящий как от наследственных особенностей генотипа, так и от различных внешних условий произрастания. В наших исследованиях коэффициент семенной продуктивности подсчитывался отношением семенной продуктивности в граммах к массе семенного растения высушенного до абсолютно сухого состояния.

Наибольшая семенная продуктивность за годы исследований у стерильной линии 1585 П отмечена в теплице при опылении пчелами -15,7 гр., так в 2012 году семенная продуктивность достигала 21,6 гр. с растения (табл.4). В данном варианте также отмечено высокое количество семян

полученных с растення-9600 штук. Наммеш.шая ссмснная продуктивность получена в изоляторе при опылении шмелями, в среднем за три года она составила 6,12 гр.

Таблица 4. ('сменная продуктивность и коэффициент семенной

и 5 * 11 Сеченшя продуктивное™. Коэффициент семенной продукттиоста

Г./|МСТС||ИС ипук/растение

2010 2011 2012 Среднее м 3 год» 2010 2011 2012 Среднее з» 3 гол» 2010 2011 2012 Среднее »3 год»

Гепдица (Пчелы) 13.8 >1.7 21.6 15.7 17028 4781 6991 9600 0,22 0.22 0.22 0.22

Изолятор ЛПчои) 12.0 1.6 4.8 6.12 10648 708 1671 4342 0,17 0.03 0.05 0,08

Изолятор (Муки) 10.2 2.2 14.9 9.10 5256 2311 6500 4689 0,15 0.05 0.15 0.12

продуктивность при опылении растений пчелами в теплице -12,2 гр. с растения, а так же не высокие показатели в изоляторе с опылением шмелями-5,2 гр. с растения (табл.5). Количество семян полученных с растения достигало 12710 шт. при опылении пчелами в теплице и 4078 шт. в изоляторе со шмелями.

Таблица 5. Семенная продуктивность и коэффициент семенной продуктивности сорта Амстердамская (2010-2012годы)

Семенная продуктивное™.

Теплица (Пчелы) Изолятор (II!«.- и)

Изолятор

I (М**")

2010

10.8

9.1

Ю.5

г./растение

2011

11.6

2.$

2.2

2012

Ю.2

4.1

9.1

Среднее »)

года

2010

12.2

5.2

7.2

17231

832)

9825

впу» /Ьястошс

2011

12613

2327

1990

2012

8287

Среднее мЗ

год»

Ко»ффиииент семейной продуктивности

2010

12710

1585 4078

5650

5822

0.18

0.15

0,19

2011

0.35

0.06

0.04

2012

0.23

0,07

0,10

Среднее за 3 год»

0.25

0,09

0.11

Семенная продуктивность и коэффициент семенной продуктивности, рассчитанные за три года исследований в теплице при опылении пчелами, были самые высокие как у г ибрида Р| Иркут, так и у сорта Амстердамская, что говорит о работоспособности пчел независимо от высоких температурных условий. Эффективность опыления мухами зависит как от их количества, так и от внешних факторов, в которых они находились. Таким образом, работа насекомых - опылителей значима в селекционном процессе моркови столовой для получения семян, но качество опыления и условия, в которых находятся семенные растения и насекомые, тесно связаны между собой.

I

9

Занягывасмость ссмян моркови столовой в центральных я боковых зонтиках при опылении пчелами, и1мслями и мухами в теплицах и изоляторах.

Об эффективности работы насекомых опылителей, можно судить, проанализировав процент завязавшихся семян на центральном и боковом зонтиках.

В 2010 году у сорта Амстердамская в теплице при опылении пчелами, наблюдался наибольший процент завязавшихся семян у центрального и бокового зонтика (74 и 78%). В 2011 и 2012 годах, уровень завязываемости семян в теплице с пчелами также был выше чем в других вариантах и в среднем за три года составил 56%, однако 71% завязываемости был отмечен в изоляторе с мухами (2011 год), данный факт, свидетельствует о эффективной работе мух при создании оптимальных условий для опылителя.

Зэю<1Ы*а«мостьсемян моркови сорт* Амстердамская,*

■ Амст.Пчдом. Ц »Амст.Пчмы.Б

■Дмст.ШммнД! ШАмо.Шмсли.Б

■ Амст.Мухи.Ц иАмст.Му»«_6

2010

2011

2012

Рис. 2. Завязываемость ссмян моркови сорта Амстердамская У линии 1585 П, также наблюдалась тенденция к наибольшей завязываемости в теплице с пчелами, как в 2010 году, так и в последующих годах исследований (в среднем за 3 года он составил 51%). Самый низкий процент завязываемости отмечен в изоляторе со шмелями, как у линии 1585 П, так и у сорта Амстердамская.___________________

Эавязыяаемость семян моркови линии 1585П.Ч

■ 1ЗДМ1ЛчелыЦ »1585П Пчелы С

■ 15в5П Шмели Ц

■ 1585Л Шчюли.Б

■ 15«5Л.М*«и.Ц а 1585Л Мухи.Ь

2010

2011

2012

Рис. 3. Завязываемость ссмян моркови сорта Амстердамская

Посевные качества семян моркови столовой.

Масса 1000 семян. Согласно К.Е. Овчарову (1966), неодновременность образования на растении плодов является одним из важных факторов, обусловливающих образование разнокачественных семян. Такие семена отличаются друг от друга по массе, размеру, химическому составу и всхожести.

Полученные семена с различных вариантов опыта отличались по посевным качествам, так масса 1000 семян у гибрида Б] Иркут имела высокие показатели в изоляторе со шмелями (масса 1000 семян с центрального зонтика 3,16 гр. в 2011 году и 2,91 гр. в 2012 году). В теплице при опылении пчелами и в изоляторе при опылении мухами средние показатели по массе 1000 семян с центрального и боковых зонтиков за 3 года составили 1,7 грамма.

Таблица 6. Масса 1000 семян гибрида Б, Иркут (2010-2012годы).

Изоляционное сооружение (опылитель) Масса 1000 семян, г

2010 2011 2012

цент.зоит. боков.зонт. цент.зонт. боков.зонт. цент.зонт. боков.зонт.

Теплица (Пчелы) 0,80 0,79 2,55 2,25 1,95 1,76

Изолятор (Шмели) 1,12 1,06 3,16 2,47 2,91 2,53

Изолятор (Мухи) 1,91 1,80 0,97 0,70 2,53 2,40

НСР095 0,1 0,4 2,3 0,2 0,7 0,2

У сорта Амстердамская наибольшие показатели так же отмечены в изоляторе со шмелями, максимальная масса 1000 семян в 2012 году составила 2,71 гр. Высокие показатели по массе 1000 семян в варианте с опылениями шмелями по нашему мнению связана с низкой семенной продуктивностью, полученные семена были более крупные, чем в остальных вариантах.

Таблица7. Масса 1000 семян сорта Амстердамская (2010-2012 годы)

Изоляционное сооружение (опылитель) Масса 1000 семян, г

2010 2011 2012

цент.зонт. боков.зонт. цент.зонт. боков.зонт. цент.зонт. боков.зонт.

Теплица (Пчелы) 0,63 0,65 1,21 1,09 1,29 1,42

Изолятор (Шмели) 1,19 1,11 1,40 0,98 2,71 2,43

Изолятор (Мухи) 1,17 1,25 0,74 0,72 1,60 1,46

НСР095 0,3 0,1 0,3 0,1 0,9 0,2

Энергия прорастания и лабораторная всхожесть семян. На семенном растении моркови зонтики, в которых формируются семена, развиваются на

побегах различных порядков, поэтому они образуются неодновременно в различных условиях. На центральном побеге образуются крупные зонтики и семена в них самые крупные, на побегах первого и второго порядка зонтики и семена меньше. Отсутствие 100%-ой всхожести семян указывает на то, что и в центральных зонтиках не все семена сформировались и вызрели в благоприятных условиях.

При изучении посевных качеств семян выявлено, что самые крупные семена, полученные в изоляторе при опылении шмелями, у гибрида Р) Иркут имели самую низкую всхожесть (в среднем за три года 80,6%). Достаточно высокую всхожесть имели семена в вариантах с опылениями пчелами и мухами до 97 %.

Таблица8. Энергия прорастания и всхожесть семян моркови столовой гибрида Р, Иркут (2010-2012годы) _

Изоляционное сооружение (опылитель) Энергия прорастания,% Всхожесть,%

2010 2011 2012 2010 2011 2012

цент, зонт. боков, зонт. цент, зонт. боков, зонт. цент, зонт. боков, зонт. цент, зонт. боков, зонт. цент, зонт. боков, зонт. цент, зонт. боков, зонт.

Теплица (Пчелы) 85 77 85 83 81 89 90 87 97 96 92 96

Изолятор (Шмели) 75 80 61 67 60 82 86 85 69 81 68 95

Изолятор (Мухи) 71 60 96 92 89 86 79 74 97 93 94 96

У сорта Амстердамская в среднем за три года всхожесть семян во всех вариантах была выше, чем у гибрида Р, Иркут. Наименьшие показатели по всхожести отмечены в изоляторе при опылении мухами (84% в среднем за три года)

Таблица 9. Энергия прорастания и всхожесть семян моркови столовой

сорта Амстердамская (2010-2012годы)

Изоляционное сооружение (опылитель) Энергия прорастания,% Всхожесть,%

2010 2011 2012 2010 2011 2012

цент, зонт. боков, зонт. цент, зонт. боков .зонт. цент, зонт. боков, зонт. цент, зонт. боков, зонт. цент, зонт. боков, зонт. цент, зонт. боков, зонт.

Теплица (Пчелы) 64 65 93 86 91 91 92 89 96 89 92 95

Изолятор (Шмели) 85 80 92 93 95 78 90 85 96 97 98 87

Изолятор (Мухи) 75 75 78 72 79 87 84 85 83 78 82 92

Линейные размеры семян и беззародышевость. За годы исследований в теплицах и изоляторах с различными переносчиками пыльцы получены

различные по качеству семена. Важное значение при этом имеет величина зародыша семени, который будет формировать проросток. Из маленького зародыша формируются ослабленные проростки, что в дальнейшем влияет на урожайность. Нами были проведены опыты по изучению линейных параметров семян по всем вариантам опыта.

В результате анализа выявлено, что в изоляторах при опылении шмелями и мухами, как у гибрида Иркут, так и у сорта Амстердамская формировались крупные семена с длиной семени 3,5-3,6 мм и длиной зародыша 1,4-1,5 мм, а в теплице с пчелами величина зародыша семени составляла 1,3 мм.

Таблица 10. Линейные параметры семян мо

ркови (2010-2012годы)

Изоляционное сооружение (опылитель) Длина семеш!, мм Длина зародыша, мм

о среднее о - сч среднее

м за 3 года СЧ сч см за 3 года

Р1 Иркут

Теплица (Пчелы) 2,1 3,0 3,9 3,0 1,1 1,2 1,7 1,3

Изолятор (Шмели) 3,6 3,1 3,8 3,5 1,7 1,2 1,5 1,5

Изолятор (Мухи) 3,0 3,0 4,1 3,4 1,7 1,4 1,7 1,6

Амстердамская

Теплица (Пчелы) 2,1 2,7 2,6 2,5 1,1 1,1 1,4 1,2

Изолятор (Шмели) 3,1 3,4 4,3 3,6 1,5 1,1 1,9 1,5

Изолятор (Мухи) 3,7 3,2 3,7 3,5 1,5 1,1 1,7 1,4

ПЧЕЛЫ МУХИ /ШМЕЛИ

. 'л'г*• - - 4'» . -

О 1 2 3 4 5 4 5 2 3 4 5 *

Рис. 4. Разнокачественность семян моркови, при опылении различными опылителями в теплице и групповых изоляторах.

Беззародышевость и недоразвитость зародыша являются одними из причин низкого качества семян моркови.

За годы исследований наибольший процент беззародышевых семян был отмечен в изоляторах с опылением шмелями (16%) в 2011году у гибрида Иркут, у сорта Амстердамская так же отмечен высокий процент беззародышевых семян в изоляторе с опылением шмелями в среднем за три года он составил 6%. У сорта Амстердамская отсутствовали беззародышевые семена в теплице при опылении пчелами, что вероятно связано с качественным опылением. Но скорее всего влияет так же на процент

беззародышевых семян и индивидуальные генетические особенности сорта и линии, а также климатические условия года.

Таблица! 1. Процент беззародышевых семян моркови (2010-2012годы)

Изоляционное сооружение (опылитель) Беззародышевость,%

2010 2011 2012 среднее за 3 года

Иркут F1

Теплица (Пчелы) 0% 10% 5% 5%

Изолятор (Шмели) 0% 16% 4% 7%

Изолятор (Мухи) 8% 4% 0% 4%

Амстердамская

Теплица (Пчелы) 0% 0% 0% 0%

Изолятор (Шмели) 8% 4% 5% 6%

Изолятор (Мухи) 2% 0% 6% 3%

При изучении коэффициента вариации линейных параметров семян, высокий коэффициент до 30% отмечен по признаку длина зародыша в изоляторах с опылением шмелями и мухами. Самые низкие показатели коэффициента вариации по длине семени 6,8 - 7,7 отмечены в теплице при опылении пчелами, это говорит о том, что семена и зародыши в данном варианте более выравненные.

Таблица 12. Изменчивость линейных параметров семян моркови

гибрида F| Иркут и сорта Амстердамская, (2010-2012годы).

2010 2011 2012

О 2 Й S S и Я й « Амстердаме кая Fi Иркут Амстердаме кая F] Иркут Амстердаме кая F| Иркут

Я а 1 5- s " о 1 S £ S длина зародыша « 5 я к «$ сз § S vÛ « S « 9 х 3 <ч s S « CJ ci В Я 3 Й S щ El. Й aï « g м 3 « 5 K 5 «з э ас ьа

1 ° ° 1 s ^ о и s a g 5 И g » ~ о § S, M § S a g Ч 3 a g M 1 § ^ о § Си со

Теплица (Пчелы) 7,7 11,6 8,7 9,0 13,7 19,5 6,8 17,8 12,5 16,8 9,5 11,3

Изолятор (Шмели) 17,4 28,5 14,5 22,7 14,5 15,5 9,0 22,4 17,9 24,2 15,1 23,5

Изолятор (Мухи) 14,4 36,5 23,8 24,1 12,6 17,0 9,9 28,7 14,2 21,6 11,2 25,3

Сопряженность между признаками семенного растения и параметрами семени моркови столовой.

В селекции моркови столовой значение корреляций очень важно, так как они позволяют селекционеру судить об одних признаках прямо, а по другим косвенно Информация о некоторых закономерностях в формировании урожая, получаемая при изучении корреляции, позволяет выбрать признаки, которые при индивидуальном отборе генотипов по фенотипу дадут возможность с меньшими затратами достичь положительных результатов.

Как видно из результатов исследований таблицы 13 у гибрида Б] Иркут установлена положительная корреляционная связь между признаками семенная продуктивность и массой 1000 семян по трем видам опылителей: (г=0,68) пчелы, (г=0,69) шмели, (г=0,62) мухи. Коэффициент семенной продуктивности тоже коррелирует с массой 1000 семян и равен: (г=0,6б) шмели, (г=0,75) мухи.

У сорта Амстердамская отмечена корреляционная зависимость между признаками количество семян с растения и длина семени в варианте опыления пчелами в теплице (г=0,76), и средняя связь с признаком длина зародыша (г=0,50). Выявлена тесная сопряженность признаков между семенной продуктивностью и длиной семени, поэтому же, виду опылителей (г=0,85), а также между семенной продуктивностью и длиной зародыша (г=0,68). Определена средняя корреляция по признаку коэффициент семенной продуктивности и длина семени (г = 0,66) пчелы (теплица), (г=0,50) шмели (изолятор). Средняя корреляционная зависимость установлена между признаками коэффициент семенной продуктивности и длина зародыша (г=0,56) при опылении пчелами в теплице.

Таблица 13. Корреляционные зависимости параметров семян и семенной продуктивности моркови столовой (2010 год)__

Сорт/Гибрид Параметры Длина семени, мм Длина зародыша, мм Масса 1000 семян, г

пчелы шмели мухи пчелы шмели мухи пчелы шмели мухи

Количество

семян с -0,41 -0,42 -0,14 -0,24 0,11 -0,31 0,17 0,08 0,15

растения, шт.

Семенная

продуктивность, -0,61 -0,19 -0,04 -0,27 0,17 -0,13 0,68 0,69 0,62

Р| Иркут г

Коэффициент семенной продуктивности -0,52 -0,05 -0,02 -0,32 0,30 -0,11 0,48 0,66 0,75

Масса

семенного -0,30 -0,41 0,06 0,38 -0,78 0,01 0,44 0,16 -0,46

растения

Количество

семян с 0,76 0,12 0,24 0,50 0,003 0,18 -0,24 -0,58 -0,55

растения, шт.

Семенная

продуктивность, 0,85 0,37 0,13 0,68 0,06 0,44 0,05 0,14 -0,16

Ам стердамская г

Коэффициент семенной продуктивности 0,66 0,50 0,06 0,56 0,12 0,39 -0,08 0,25 0,02

Масса

семенного 0,37 -0,47 -0,06 0,14 -0,16 -0,34 0,15 -0,35 0,06

растения

Результаты исследований 2011 года показали, что гибрида Б] Иркут в изоляторе с опылением мухами отмечена положительная я корреляция между признаками количество семян с растения и длина семени (г = 0,79) (табл. 14). В теплице при опылении пчелами количество семян с растения коррелирует с длиной зародыша (г=0,75). Признак семенная продуктивность и коэффициент семенной продуктивности средне и сильно коррелирует с признаком длина семени и равен: (г=0,58), (г=0,70) в варианте опыления пчелами в теплице.

На сорте Амстердамская установлена зависимость между показателем количество семян с растения, и длина семени (г=0,62), а также количество семян с растения с признаком длина зародыша (г=0,71) в изоляторе при опылении шмелями. Определена средняя коррелятивная связь между признаком семенная продуктивность и длина зародыша (г=0,53) шмели, и семенная продуктивность с массой 1000 семян (г=0,64) пчелы. Также выявлено, что масса семенного растения коррелирует с массой 1000 семян и коэффициент корреляции равен (г=0,74).

Таблица 14. Корреляционные зависимости параметров семян и семенной продуктивности моркови столовой (2011 год)__

Длина семени, мм Длина зародыша, мм Масса 1000 семян, г

Сорт/Гибрид Параметры пчелы шмели мухи пчелы шмели мухи пчелы шмели мухи

Количество семян с растения, шт. 0,15 -о,п 0,79 0,75 0,47 -0,38 -0,26 -0,82 -0,34

Семенная продуктивность, г 0,24 -0,06 0,46 0,70 0,39 -0,38 0,16 -0,63 0,20

р| Иркут Коэффициент семенной продуктивности 0,45 -0,06 0,46 0,58 0,36 -0,34 -0,24 -0,65 0,17

Масса семенного растения -0,47 0,20 0,00 0,21 0,46 -0,19 0,36 -0,12 0,12

Количество семян с растения, шт. 0,45 0,62 0,30 0,36 0,71 0,01 0,34 -0,76 -0,04

Семенная продуктивность, г 0,44 0,23 -0,17 0,34 0,53 -0,24 0,64 0,22 0,41

Амстердамская Коэффициент семенной продуктивности 0,25 0,32 -0,16 0,34 0,47 -0,28 -0,16 0,10 0,38

Масса семенного растения 0,29: -0,14 0,00 0,18 0,09 0,39 0,74 0,23 0,36

В 2012 году показатели количество семян с растения, семенная продуктивность и коэффициент семенной продуктивности имели среднюю зависимость с массой корнеплода (г=0,62), (г=0,57), (г=0,53) в изоляторе со шмелями у гибрида Б! Иркут (табл.15).

На сорте Амстердамская также отмечена средняя связь между количеством семян с растения и массой корнеплода (г=0,50) в изоляторе при опылении мухами. В этом же варианте установлено, что семенная

продуктивность коррелирует с массой 1000 семян (г=0,60). В варианте «опыления пчелами» выявлена корреляция между коэффициентом семенной продуктивности и массой корнеплода (г=0,60), а также между коэффициентом семенной продуктивности и массой 1000 семян в случае опыления мухами. Определена корреляция между массой семенного растения (г=0,63) мухи и массой 1000 семян (г=0,58) шмели.

Таблица 15. Корреляционные зависимости параметров семян и семенной продуктивности моркови столовой (2012 год)_

Сорт/Гибрид Параметры Длина семени, мм Длина зародыша, мм Масса 1 ООО семян, г

пчелы шмели | мухи пчелы шмели мухи пчелы 5 ч а В мухи

р! Иркут Количество семян с растения, шт. -0,08 0,62 0,29 -0,15 -0,32 0,47 -0,28 -0,13 -0,56

Семенная продуктивность, г 0,23 0,57 0,41 0,22 -0,18 0,36 0,21 0,02 -0,33

Коэффициент семенной продуктивности 0,24 0,53 0,35 0,25 -0,16 0,34 0,25 -0,01 -0,26

Масса семенного растения 0,38 0,11 0,49 -0,34 -0,22 0,32 -0,68 0,21 -0,31

Амстердамская Количество семян с растения, шт. 0,37 0,05. 0,50 -0,37 -0,01 -0,11 -0,40 0,47 0,04

Семенная продуктивность, г 0,35 -0,44 0,07 -0,64 -0,59 -0,14 0,30 -0,03 0,60

Коэффициент семенной продуктивности 0,70 -0,44 -0,11 -0,33 -0,62 -0,12 0,15 -0,25 0,70

Масса семенного растения -0,92 0,03 0,63 -0,39 0,26 0,10 0,31 0,58 -0,03

выводы

1. В результате фенологических наблюдений за семенными растениями моркови столовой в 2010-2012 годах выявлено что, фазы развития растений моркови линии 1585 П и сорта Амстердамская отличались на 1-2 суток (общий период вегетации составил от 98 до 104 суток). За период исследований различий между фазами развития семенных растений стерильной линии 1585 П и растениями сорта Амстердамская нами отмечено не было.

2. В течение, трехлетних исследованиях масса корнеплодов стерильной линии 1585 П и сорта Амстердамская отличалась по годам, линия 1585 П имела массу от 51,9 до 121,0 г, у сорта Амстердамская она составила от 62,5 до 113,1 г. Но в среднем за период 2010-2012 масса корнеплодов у линии 1585П составила 90,2 грамма, а у сорта Амстердамская 82,0 грамма.

3. Результаты наших исследований указывают на то, что характер работы насекомых-опылителей в изоляционных сооружениях различен: наиболее активными по посещаемости являются пчелы 166 шт./час на сорте Амстердамская, 146 шт./час на стерильной линии 1585 П. Работа опылителей связана с условиями внешней среды. Создание оптимальных условий для насекомых — опылителей и растений является важным фактором при семеноводстве моркови.

4. Наибольшая семенная продуктивность, количество семян с растения и коэффициент семенной продуктивности выявлены в теплице при опылении пчелами. У гибрида Иркут: семенная продуктивность - 15,7 г., количество семян с растения — 9600 штук, коэффициент семенной продуктивности — 0,22. У сорта Амстердамская: семенная продуктивность — 12,2 г., количество семян с растения — 12710 штук, коэффициент семенной продуктивности — 0,25.

5. Наибольший процент завязавшихся семян у центрального и бокового зонтика (74 и 78%) отмечен в 2010 году у сорта Амстердамская в теплице при опылении пчелами. У линии 1585П, также наблюдалась тенденция к наибольшей завязываемости в теплице с пчелами, (в среднем за 3 года он составил 51%). Самый низкий процент завязываемости отмечен в изоляторе со шмелями, как у линии1585 П, так и у сорта Амстердамская.

6. Масса 1000 семян и их всхожесть изменяются в зависимости от вида изоляционного сооружения и насекомого - опылителя. Лучшие результаты по всхожести семян моркови были у гибрида Б] Иркут (97%), и у сорта Амстердамская (96 %) в теплице при опылении пчелами. Масса 1000 семян у гибрида Б, Иркут составила 1,95 г, у сорта Амстердамская 1,29 г.

7. Изменчивость по длине семени в теплице с пчёлами составила 7,7 — 13,7%, а по длине зародыша 9,0 — 19,5%, что говорит о малой изменчивости этих признаков в этом варианте опыления; в изоляторе с опылением шмелями коэффициент вариации составил от 9,0 до 17,9 % по длине семени, и 15,5 — 28,5% по длине зародыша; в варианте с изолятором (мухи)

коэффициент вариации составил 9,9-14,4% по длине семени, и 17,0 - 36,5% по длине зародыша,

8. У гибрида F| Иркут наибольший процент беззародышевых семян отмечен в теплице при опылении пчелами — 5%, в изоляторе со шмелями -7%, а в изоляторе с мухами — 4%. У сорта Амстердамская беззародышевость была ниже, соответственно: - 0%, - 6%, и — 3%.

9. Установлено, что параметры семян (длина семени и длина зародыша) имеют сопряженность с показателями семенной продуктивности, корреляционная связь отмечена (г = 0,50-0,85).

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Для получения гибридных семян и семян линейного материала с высокими показателями качества в теплицах использовать пчел (пчелосемья-6000 пчёл), в групповых изоляторах площадью 10м2 применять для опыления синюю мясную муху (во время цветения еженедельно запускать по 500 штук). Для активной работы насекомых опылителей необходимо строгое соблюдение температурного режима в теплице и изоляторе до 30°С.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Юрковская М.Е., Девятое А.Г., Леунов В.И., Клыгина Т.Э., Ховрин А.Н., Багров P.A. Структура плода моркови столовой (Daucus carota, Apiaceae) в зависимости от условий выращивания и вида переносчиков пыльцы. // Карпология и репродуктивная биология высших растений. Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной памяти профессора А.П. Меликяна. // 18-19 октября 2011 г. - М.: 2011 г. — с.279-280.

2. Юрковская М.Е., Леунов В.И., Клыгина Т.Э., Ховрин А.Н.,Багров P.A. Влияние условий среды и переносчиков пыльцы на семенную продуктивность моркови столовой (Daucus carota, Apiaceae). // Карпология и репродуктивная биология высших растений. Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной памяти профессора А.П. Меликяна. // 18-19октября2011 г.-М.: 2011 г.-с.295-299.

3.Юрковская М.Е. Взаимосвязь между показателями семенной продуктивности моркови столовой в зависимости от переносчика пыльцы. . // «Овощеводство будущего: новые знания и идеи», посвященной 125-летию со дня рождения Н.И. Вавилова. / ГНУ ВНИИО РАСХН. -М., 2012. - с.349-353.

4. Юрковская М.Е., Леунов В.И. Беззародышевость как одна из причин низкого качества семян моркови столовой. // Картофель и овощи. №3, 2013 -с.34-35.

5. Yurkovskaya М.Е.., Devyatov A.G., Leunov V.l., Chovrin A.N., Comparative pericarp anatomy of wild and cultivated carrots (Daucus L., Umbelliferae) in connection with seed viability. // «Functional plant anatomy». Proceedings of the International conference, dedicated to 90th anniversaiy of Gorn B. Kedrov. - Moscow, 2013. - p.76-79.

6. Юрковская М. Е., ДевятовА.Г., Леунов В.И., Ховрин А.Н., Клыгина Т.Э. Влияние условий среды, переносчиков пыльцы на семенную продуктивность и структуру плода моркови столовой (daucus carota 1.). // Вестник МГОУ Серия «Естественные науки». № 2 / 2013. - с.25-33

7. Юрковская М.Е., Леунов В.И., Ховрин А.Н. Изменчивость линейных параметров семян моркови столовой в зависимости от вида опылителя. // Селекция на адаптивность и создание нового генофонда в современном овощеводстве (VI Квасниковские чтения). Материалы докладов, сообщений Международной научно-практической конференции. Москва, 8 августа 2013 г. -М.: «Полиграф-Бизнес», 2013. - с.375-378.

Подписано в печать 22.10.2013 г. Формат 60х84'Лб. Объем 1,0 печ. л. Тираж 100 экз. Заказ 138.

Отпечатано в типографии ООО «Петит». 140180, г. Жуковский, ул. Энергетическая, 7а. (495) 556-17-30 petit@trancom.ru

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Юрковская, Мария Евгеньевна, Москва

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОВОЩЕВОДСТВА

УДК:635.132:635-152

042Q1363992

ЮРКОВСКАЯ МАРИЯ ЕВГЕНЬЕВНА

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ПЕРЕНОСЧИКОВ ПЫЛЬЦЫ (ПЧЕЛЫ, ШМЕЛИ, МУХИ) В СЕЛЕКЦИОННОМ ПРОЦЕССЕ МОРКОВИ СТОЛОВОЙ (Daucus carota Ь.)

Специальность 06.01.05. - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: Доктор сельскохозяйственных наук, профессор

В.ИЛеунов

МОСКВА 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4 Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ..................................................................7

1.1. Селекция гетерозисных гибридов моркови столовой.............................7

1.2. Биология моркови столовой, цветение и оплодотворение....................10

1.3.Цветение и опыление стерильных и фертильных растений моркови ...21

1.4.Использование изоляторов в селекции моркови....................................23

1.5.Использование насекомых в опылении растений...................................26

Глава II. ЦЕЛЬ, МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ............................'...........................................................34

2.1. Цель и задачи исследований...................................................................34

2.2.Материал и методика проведения исследований...................................35

2.3. Место и условия проведения исследований..........................................36

2.3. Схемы опытов..........................................................................................39

Глава III. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.........................................47

3.1. Фенологические и биометрические наблюдения. Изучение активности работы переносчиков пыльцы.......................................................................47

3.1.1. Фенологические и биометрические наблюдения................................47

3.1.2. Изучение активности переносчиков пыльцы на семенниках моркови в групповых изоляторах и теплице...............................................................52

3.2. Семенная продуктивность и коэффициент семенной продуктивности в зависимости от использования пчел, шмелей, мух в теплицах и изоляторах. .........................................................................................................................54

3.3 Завязываемость семян моркови столовой в центральных и боковых зонтиках при опылении пчелами, шмелями и мухами в теплицах и изоляторах......................................................................................................58

3.4. Посевные качества семян моркови столовой при опылении различными переносчиками пыльцы в теплице и изоляторах.....................60

3.4.1. Масса 1 ООО семян.................................................................................60

3.4.2. Энергия прорастания и лабораторная всхожесть семян....................65

3.5. Параметры семян моркови (длина семени, длина зародыша) и беззародышевость в теплице и изоляторах при опылении различными переносчиками пыльцы..................................................................................69

3.6. Сопряженность между признаками семенного растения и параметрами семени моркови столовой..............................................................................74

Выводы..........................................................................................................80

Практические рекомендации.....................................................................82

Список используемой литературы............................................................83

Приложения..................................................................................................99

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В настоящее время в результате селекционной работы создан огромный ассортимент сортов и гибридов Р1 моркови столовой, отвечающих различным требованиям потребительского спроса. В ходе селекционного процесса, в первичном размножении у моркови возникают проблемы, связанные с низкими посевными качествами семян. Причины низких посевных качеств семян моркови, связаны как с нарушением технологического процесса их производства, так и с реакцией растений на воздействия окружающей среды.

В настоящее время работа методами классической селекции с перекрёстноопыляющимися овощными культурами продолжает оставаться довольно трудоемкой. В частности, это связано с материальными и трудовыми затратами при искусственном скрещивании при подборе гетерозисных гибридов и получения инцухт-линий, требующих самоопыления в нескольких генерациях. Для снижения затрат и повышения эффективности опыления, перспективным представляется использование насекомых-опылителей: пчёл, шмелей и синих мясных мух [34].

Овощные культуры нуждаются в перекрестном опылении насекомыми для получения семян и плодов. Большинство из них -типичные энтомофилы. В результате перекрестного опыления пчелами повышается урожай и улучшается качество семян капусты, турнепса, репы, редьки, редиса, свеклы, лука, моркови и других овощных культур. На зонтиках моркови, свободно посещаемых пчелами и другими насекомыми, образуется семян в 15,3 раза больше, чем на зонтиках, изолированных от насекомых. Семена, полученные при перекрестном опылении цветков насекомыми, крупнее, энергия прорастания и всхожесть их выше, чем семян, полученных в результате самоопыления.

Хорошо опыленные культуры дают продукцию лучшего качества.

Многие культуры в результате проводимого людьми селекционного разведения и размножения теряют со временем свое генетическое разнообразие. Опыление может быть одним из способов селективного влияния для поддержания генетического разнообразия, а 35 % глобальной сельскохозяйственной продукции получено благодаря опылению [176].

В связи с этим, актуальными остаются исследования по изучению использования различных переносчиков пыльцы в изоляционных сооружениях при селекции моркови столовой.

Предмет исследований стерильная линия моркови столовой 1585 П и сорт Амстердамская

Объектом исследований были семена и семенные растения моркови столовой, а также насекомые-опылители: синие мясные мухи (Calliphora vidria), пчёлы (Apis melliferá) и шмели (Bombus terrestris).

Научная новизна работы. Впервые изучена посещаемость насекомыми - опылителями (мухи, пчелы, шмели) семенников моркови столовой в условиях групповых изоляторов и теплице и определена завязываемость семян на центральном и боковом зонтиках. Рассчитана семенная продуктивность, определено качество полученных семян их параметры. Выявлен процент беззародышевых семян моркови полученных в изоляторах и теплице. Установлена корреляционная связь между семенной продуктивностью и параметрами семян.

Практическая значимость. Определено эффективное использование пчел (пчелосемья- 6000 пчёл) в теплицах и синих мясных мух (еженедельно по 500 штук) в групповых изоляторах площадью 10 м" для получения гибридных семян и семян линейного материала с высокими показателями качества. Выявлено, что для активной работы насекомых опылителей необходимо строгое соблюдение температурного режима в теплице и изоляторе до 30°С.

На защиту выносятся следующие положения:

- завязываемость семян на центральном и боковом зонтиках при опылении различными насекомыми в теплице и изоляторах

- семенная продуктивность и качество семян моркови столовой при опылении различными переносчиками пыльцы (пчёлы, шмели, мухи) в групповых изоляторах и теплицах;

- параметры семян моркови столовой, сформировавшиеся в результате опыления различными насекомыми - опылителями;

- сопряженность между признаками семенной продуктивностью растений моркови столовой и параметрами семян при использовании различных видов насекомых.

Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. Селекция гетерозисных гибридов моркови столовой

Основными направлениями в селекции моркови считают следующие: селекция на урожайность, селекция на устойчивость к болезням и вредителям, селекция на скороспелость, селекция на повышение качества корнеплодов, селекция на повышенную семенную продуктивность, селекция на засухоустойчивость, селекция на пригодность к механизированной уборке [20]. К недавним признакам относятся: потребительское качество, вкус [103].

Н.И Жидкова указывала на то, что возникает необходимость в разработке методов улучшения существующих сортов и создания новых высокопродуктивных гибридов, научно обоснованных способов подбора исходного материала, разработке методов оценки комбинационной способности линий и совершенствования их размножения [35].

В повышении урожайности и улучшении качества важное место принадлежит селекции на гетерозис [9].

Гетерозисные гибриды являются формами более совершенными, чем их родители. Гибриды более жизненны, лучше приспособлены к экстремальным условиям вегетации [68].

Синтетические и трехлинейные гибриды Fi получают с использованием линейного материала: материнские линии с признаком ЦМС (линии А), отцовские линии - закрепители стерильности (линии В) и фертильные линии - гетерозисные компоненты (линии С) [68].

Впервые мужскую стерильность у моркови обнаружили и, описали J. Е. Welch и E.L.Grimball. Исследовал этот признак, и показал возможность его применения при гибридизации W.H. Gabelman [144,169].

Широкое распространение ЦМС имеет свой биологический смысл, как один из возможных путей перекрестного оплодотворения, обеспечивающий гетерозиготность, а следовательно, изменчивость и жизнеспособность [37;38].

Для получения высококачественных гибридов требуется создание линий с высокой ОКС и СКС по комплексу ценных морфологических и хозяйственно - биологических признаков. Создание линий может быть проведено на основе подбора сортов с комплексом хозяйственно-ценных признаков, исследования их комбинационной способности (ОКС и СКС), отбора суперэлитных растений, семей и групп отбора. Поиск растений с ЦМС типа петалоид в этом суперэлитном материале обеспечивает создание высококачественных стерильных линий [105].

По данным В.Ф. Пивоварова выявление источников линий с признаком ЦМС проводится методом бекроссирования (5-6) поколений или инбридинга фертильных растений. В ряде инбредных растений появляются растения с признаком ЦМС двух типов: браун и петалоид; эта стерильность носит наследственных характер [94].

На базе ЦМС получают простые межлинейные, тройные и линейно-сортовые гибриды [84].

Использование ЦМС моркови в селекции на гетерозис предусматривает:

- выявление источников мужской стерильности цветков и подбор закрепителей стерильности;

- получение закрепителей стерильности и линий-опылителей (изоляция растений, инбридинг, анализ самоопыленных потомств на константность основных признаков и фертильность пыльцы, система анализирующих скрещиваний с оценкой потомств для выявления закрепителей стерильности, беккроссирование закрепителем для создания изогенных пар: стерильная линия-закрепитель стерильности);

- оценку мужских стерильных форм и линий-опылителей на комбинационную способность [84].

Индивидуально-семейственный отбор необходим на втором году жизни для создания низкорослых, неполегающих, скороспелых

семенников, одновременно созревающих, с неосыпающимися семенами [53].

Селекцию корнеплодов необходимо вести по признакам растений второго года жизни - семенникам, с учетом их продуктивности и пригодности к механизированной уборке [46].

При селекции методом поликросса в подбираемую группу нужно включать и лучшие местные сорта, а при парных скрещиваниях использовать их в качестве материнских компонентов. Полиплоидия, химический и физический мутагенез, отдаленная гибридизация и другие воздействия на семена или растение также способствуют созданию нового исходного материала и могут служить формой отбора желаемых форм [45;46].

Метод реципрокно-рекуррентиой селекции (взаимные и периодически повторяющиеся скрещивания двух хорошо комбинирующихся компонентов). Компоненты должны быть хорошо совместимыми, что позволяет повысить между ними перекрестное переопыление и усилит гетерозисный эффект [53].

М. В. Кравцовой и др. разработаны методика ускорения селекционного процесса по созданию стерильных линий с целью получения одного поколения семян в год. В работе используются мелкие корнеплоды (штеклинги), выращенные в пленочных теплицах с почвенным подогревом. Посев осуществляется свежеубранными семенами лучших линий в начале августа, уборка - в середине декабря [54;63].

По мнению Н.И Жидковой и В.И. Леунова наиболее эффективно может быть использован защищенный грунт для размножения фертильных линий и линий с признаком ЦМС, стабильно сохраняющих высокий уровень ЦМС в условиях теплицы [36].

Как отмечено В. Ф. Пивоваровым и др., методы экологической селекции могут способствовать увеличению эффективности отбора на такой важный селекционный признак, как мужская стерильность цветков,

который имеет большое значение при промышленном получении гибридов F, моркови [95].

Селекция иа инцухт-выживаемость - один из методов преодоления инцухт-депрессии. Очень важно использовать «высокий» агрофон и другие оптимальные условия выращивания, например в пленочной теплице. При достаточно большом объеме исходного материала в дальнейшем можно работать только с продуктивными линиями, поскольку они не проявляют никаких селекционных недостатков. Но этот способ не отменяет инцухт-депрессию, он лишь ее ограничивает [80].

Использование инбридинга с последующей системой скрещивания и методом отбора наиболее ценных форм позволяет разложить популяцию на индивидуальные, отличные друг от друга линии, гомозиготные по большинству генов. Инбредные линии являются ценным исходным материалом для создания гетерозиготных гибридов моркови. Для двулетних культур, как морковь, этот процесс составляет 12-20 лет (6-10 поколений) [119].

Для получения мужских стерильных и фертильных линий А, В, С, моркови Н.И. Тимин предлагает использовать метод совместного применения инбридинга, апомиксиса, гетерозиготных форм и аутбридинга генетически различных форм моркови [118; 119; 120].

Селекция на гетерозис проводится с использованием линий А, В, С, создаваемых методом инбридинга в ряде поколений [14; 116].

Морковь является сильно депрессирующей культурой, но как указывает Э. Вайт при создании гибридов моркови использовании инцухта с его отрицательным эффектом неизбежно [14].

1.2. Биология моркови столовой, цветение и оплодотворение

Морковь относится к семейству Сельдерейных (Apiaceae), виду Daucus carota L. Двулетнее растение; в первый год жизни образует розетку листьев и корнеплод, на второй год, после периода хранения, из корнеплода развивается семенной куст [68].

Б.И. Сечкарев выделяет следующие этапы жизненного цикла моркови:

1. Прорастание семян и появление всходов,

2. Рост розетки листьев и корней,

3. Формирование корнеплодов,

4. Стеблеобразование,

5. Образование соцветий и цветение,

6. Плодообразование и созревание семян [110].

Продолжительность периода от высадки до начала стеблевания

составляет 15-20 дней, а от стеблевания до начала цветения и завершения роста 20-25 дней. В зависимости от условий среды прохождение периодов может замедляться на 5-10 дней. Семенное растение моркови достигает в высоту 1,5 - 2 м, он может быть малостебельным, средне- и многостебельным с боковыми разветвлениями [56; 109]

Существует классификация семенных растений моркови в зависимости от типа ветвления семенника, этими исследованиями занимались: М. Маргидан; A.A. Волкова; И.А. Прохоров; C.B. Угарова [74; 18; 19; 101; 123; 124].

В.А. Лудиловым представлена характеристика четырех типов семенников (цит. по A.A. Волковой):

I тип - с одним стеблем, на котором образуется побеги первого порядка, которые сконцентрированы в верхней части центрального побега, ветвление доходит до второго, редко до третьего порядков;

II тип - семенники с нижним ветвлением, ясно выраженным центральным побегом. Побеги первого порядка находятся в нижней части центрального побега. Ветвление доходит до третьего порядка;

III тип - кроме центрального побега, имеется несколько побегов замещения, образовавшихся из боковых почек головки корнеплода;

IV тип - семенники, не имеют четко выраженного центрального побега, состоят из нескольких побегов замещения. Побеги первого порядка

располагаются в верхней части растения. Ветвление доходит до второго порядка [69; 19].

По мнению Л.Л. Еременко тип семенного растения большинства сортов моркови обусловлен генетически. Он формируется в ходе органогенеза генеративных почек растения в первый год жизни, в период зимнего хранения; весной, после высадки маточников в грунт [31; 32].

Данный признак варьирует в зависимости от условий хранения, размеров головки корнеплода, условий вегетации в ранневесенний период, технологии выращивания семенных растений и др. [68].

На формирование семенного растения сильное влияние оказывают масса маточника, степень увлажнения почвы, температура воздуха [73; 61].

Считается, что наиболее благоприятная температура для цветения и опыления моркови 20...25 °С. По наблюдениям Е.П. Панкратовой при 12 °С тепла опыления у моркови не наблюдалось [92].

Пыльца моркови в полевых условиях при температуре около 25°С погибает через 5-6 часов [20].

Цветение, в зависимости от условий начинается через 45-65 дней после высадки маточников. Семенник цветет 25-30 дней, начиная с зонтиков центрального стебля, затем зацветают зо