Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Исследование биоресурсного потенциала новой коллекции картофеля при интродукции в Горный Алтай

ВАК РФ 03.02.14, Биологические ресурсы

Автореферат диссертации по теме "Исследование биоресурсного потенциала новой коллекции картофеля при интродукции в Горный Алтай"

На правах рукописи

ОПЛЕУХИН АЛЕКСЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ БИОРЕСУРСНОГО ПОТЕНЦИАЛА НОВОЙ КОЛЛЕКЦИИ КАРТОФЕЛЯ ПРИ ИНТРОДУКЦИИ В ГОРНЫЙ АЛТАЙ

03.02.14 - Биологические ресурсы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

2 8 НОЯ 2013

Новосибирск - 2013

005540107

005540107

Работа выполнена в лаборатории экологической генетики и селекции растений Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Горно-Алтайский государственный университет»

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор,

заслуженный деятель науки РА, профессор кафедры зоологии, экологии и генетики ФГБОУ ВПО «Горно-Алтайский государственный университет», заведующая лабораторией

экологической генетики и селекции растений Стрельцова Тамара Александровна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ, заведующий кафедрой селекции и генетики ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет»

Цильке Регинальд Александрович

доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Института почвоведения и агрохимии Сибирского отделения РАН Михеева Ирина Викторовна

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Томский государственный

университет»

Защита состоится "17" декабря 2013 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 220.048.04. ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет» по адресу: 630039, г. Новосибирск, ул. Добролюбова, 160.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет.»

Автореферат разослан 2013г.

У)

Диссертационного совета

Ученый секретарь Князев С.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В Республике Алтай картофель является одной из наиболее важных продовольственных культур, в связи с этим существует необходимость в интродукции и создании высокоадаптивных сортов для выращивания в разнообразных и контрастных климатических условиях горных территорий.

В Республике Алтай почвенно-климатические условия существенно изменяются в зависимости от экологических факторов вертикальной зональности, поэтому одни и те же сорта, в различных по экологическим условиям пунктах, по-разному реализуют свой генетический потенциал, клоны изменяют количественные и качественные показатели.

В мировом сортименте картофеля насчитывается около 4000 сортов. В России в 2005 г. в государственном реестре селекционных достижений, допущенных к использованию в производстве, представлено 200 сортов, из них 121 создан селекционерами России, 25 - Голландии, 25 - Германии, 15 -Беларуси 8 - Великобритании, 3 - Украины, 1 сорт - селекционерами Финляндии. При этом сорта отечественной селекции составляют основу сортовых ресурсов, так как выгодно отличаются по уровню адаптивности к условиям выращивания, устойчивости к болезням и стабильностью вкусовых качеств (Симаков, 2005).

Средняя продолжительность существования сорта картофеля вместе с селекционным процессом составляет 25 лет. Это связано с вегетативным способом размножения, травмированием и инфицированием клубней при уборке и транспортировке. Сорт, высокоурожайный в первые годы после его создания, постепенно теряет продуктивность и активно используется в производстве не более восьми лет. Одной из главных причин "вырождения" картофеля считается значительное распространение тяжелых форм вирусных болезней, бактериозов, вироида веретеновидности клубней и других патогенов. По ряду сортов, созданных в селекционных учреждениях России, практически отсутствует чистый от инфекций исходный материал, что ставит под угрозу конкурентоспособность таких сортов.

В условиях Горного Алтая, на высокогорных безвирусных полигонах, подобные ограничения отсутствуют. Здесь имеются возможности для полной реализации генотипов картофеля и создания новых, не нарушая равновесия в окружающей среде.

В целом Горный Алтай представляет собой регион со сложными условиями для выращивания картофеля. Экологические особенности имеют выраженный экстремальный характер как по количеству осадков и температурному режиму, так и по характеру почв,' что вызвано большим разнообразием климата горных территорий, входящих в состав региона.

В то же время это дает возможность изучения биологического ресурса культуры картофеля в естественных условиях, так как для нормального роста и развития интродуцируемые растения должны обладать широким диапазоном

филогенетической изменчивости для адаптации к флуктуациям основных абиотических факторов. При этом большое значение имеет комплексное изучение изменчивости признаков под воздействием экологических факторов различных по вертикальной зональности районов Республики Алтай. Это позволит понять сущность и взаимосвязь ключевых элементов процесса развития и формирования продукции картофеля в разнообразных условиях горных полигонов.

Картофель относится к эвритопным культурам с крайне высокой пластичностью, если рассматривать всю совокупность культурных и диких видов, способной произрастать в самых разнообразных условиях. Однако у конкретных видов и сортов картофеля уровень адаптивности может существенно отличаться.

Изучение биологического ресурса картофеля на конкретной территории связано с созданием и/или внедрением в производственный процесс высокопродуктивных, в данных условиях, сортов.

Особое значение, для успешного решения проблемы внедрения сортов, с высоким биоресурсным потенциалом на данной территории, имеет разработка вопросов экологической и генотипической изменчивости и частной физиологии данной культуры. Для решения этой задачи, по комплексному изучению изменчивости признаков новой коллекции сортов под воздействием экологических факторов были проведены испытания в зонах различной высотной поясности Горного Алтая.

Цель работы - изучение образцов картофеля, как биологического ресурса селекционного и продовольственного значения, для условий разной вертикальной зональности Горного Алтая.

Задачи исследований:

1. Изучить образцы картофеля новой коллекции, для выявления биоресурсного потенциала по продуктивности.

2. Изучить адаптивные свойства образцов картофеля и установить характер взаимосвязи признаков изучаемых образцов коллекции с условиями среды.

3. Провести оценку образцов картофеля по устойчивости к болезням.

4. Выделить перспективные образцы по комплексу хозяйственно-ценных признаков для использования в высокогорье, среднегорье и низкогорье.

Научная новизна. Выявлен биоресурсный потенциал новой коллекции сортов картофеля сибирской и европейской селекции путём проведения многолетних экспериментов по их синхронному испытанию в разных экологических условиях вертикальной зональности Горного Алтая. Исследована изменчивость аспектов продуктивности отдельных сортов, а так же качества продукции, включая подверженность наиболее распространенным заболеваниям. Выявлена изменчивость биохимического состава клубней в зависимости от сорта и экологических условий произрастания.

Практическая ценность работы. Для различных, по экологическим условиям районов Республики Алтай (низкогорье, среднегорье, высокогорье)

предложены к использованию сорта картофеля, адаптивные к условиям этих горных территорий. Полученные результаты по генотипической и средовой изменчивости использованы при разработке и реализации рекомендаций и селекционных и семеноводческих программ на территории Республики Алтай.

Результаты работы внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВПО «ГорноАлтайский государственный университет». «Алтайский государственный аграрный университет». Издано учебное пособие «Сравнительная оценка методов статистической обработки данных при экологическом сортоиспытании».

Связь работы с научными программами. Диссертационная работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ проекта ведомственной научной программы "Развитие научного потенциала высшей школы (2005)" №8099. А также инновационного образовательного проекта №7524 «Поддержка высокогорных научных полигонов в Республике Алтай для сохранения мирового генофонда картофеля, генетического мониторинга и создания новых ценных сортов» аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008)». Частичная финансовая поддержка была оказана МСХ РА при выполнении НИР по договора № 02/04/2005 "Сохранение и генетический мониторинг генофонда картофеля в Горном Алтае (2003-2007)" и «Экологическое сортоиспытание и разработка рекомендаций по организации первичного семеноводства новых сортов картофеля в Горном Алтае (2007-2010)».

Личное участие автора. Автором лично проведены полевые и лабораторные исследования, выполнена обработка и интерпретация полученных результатов, сопоставление их с данными литературы, и оформлена диссертационная работа. Подготовка публикаций выполнена непосредственно при участии автора.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Экологические факторы пунктов испытания в зависимости от их высотной поясности обусловливают разную степень изменчивости количественных признаков сибирских и европейских генотипов картофеля.

2. При интродукции в условия горных территорий Республики Алтай выявлена возможность подбора адаптивных и перспективных генотипов картофеля для возделывания в разных по высотной поясности районах.

Апробация работы. Основные материалы, вошедшие в диссертацию были представлены на XLIV, XLV, XLVI внутривузовских научно-практических конференциях студентов, аспирантов и преподавателей (Горно-Алтайск, 2009, 2010, 2011); XLV, XLVI Международных экологических студенческих конференциях с элементами научной школы: МЭСК «Экология России и сопредельных территорий» - (Новосибирск, 2009, 2010); XLVIII и L Международных научных студенческих конференциях «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2010, 2012); 11 Международной научно-практической конференции «Современные тенденции в селекции и семеноводстве овощных культур. Традиции и перспективы», поев. 90-летию

ВНИИССОКа. (Москва, 2010); II Международной конференции «Биоразнообразие, проблемы экологии Горного Алтая и сопредельных регионов: настоящее, прошлое, будущее» (Горно-Алтайск, 2010); Круглом столе «Биоплазма, геоплазма, проблемы экологической безопасности человека» - (Алматы, 2011); Второй Национальной конференции с международным участием «ЭкоМатМод - 2011» (Пущино, 2011); 11 Международной генетико-селекционной школе-семинаре «Современное состояние и приоритетные направления развития генетики, эпигенетики, селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур» (Новосибирск, 2012); Международной конференции ВОГиС «Проблемы генетики и селекции» (Новосибирск, 2013).

Публикация работ. По теме диссертации опубликована 21 работа, в том числе 2 в реферируемых журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав собственных исследований, заключения, списка цитируемой литературы и приложений. Работа изложена на 139 страницах, содержит 26 таблиц и 47 рисунков. Библиографический список включает 118 источников.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность и признательность научному руководителю доктору биологических наук, профессору, зав. лабораторией экологической генетики и селекции растений ГАГУ Стрельцовой Тамаре Александровне за руководство диссертационной работой, за ценные советы, критические замечания и предложения, личное участие при проведении очень объемных работ в труднодоступных горных районах; доценту кафедры зоологии, экологии генетики Ю.П.Малкову за консультации при проведении биоинформационного анализа, а также аспирантам и студентам-дипломникам, оказавшим помощь в проведении трудоемких экспедиционных, полевых и лабораторных экспериментов.

МАТЕРИАЛЫ, МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

Объектами исследования была коллекция сибирских и европейских генотипов картофеля разных групп спелости, испытанная в разные годы в условиях разных экосистем горных территорий Республики Алтай. Испытания проводили в зоне предгорья (полигон Майма), среднегорья (полигон Усть-Кокса) и высокогорья (полигоны Саратан и Малый Яломан). Пункты испытания имели существенные отличия по климатическим и почвенным условиям. Кроме того, разные годы испытаний значительно различались по метеорологическим условиям.

При проведении экспериментов использовали отечественные и зарубежные методики исследования экологической и генотипической изменчивости количественных и других признаков. Изучение экологической изменчивости элементов продуктивности картофеля в зависимости от вертикальной зональности проводили путем экспедиционных, полевых и лабораторных исследований согласно "Методическим указаниям по

б

экологическому сортоиспытанию картофеля" (1982), с привлечением и других современных методик. При статистической обработке использовали иерархический дисперсионный анализ, модель с фиксированными факторами, метод главных компонент, факторный анализ (варимакс нормализованный), корреляционный анализ, реализованные в ППП: STATISTICA, SNEDECOR, EXCEL.

Биохимический анализ был проведен в технологической лаборатории СИБНИИРС СО РАСХН.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Продуктивность (масса клубней с 1 куста)

Наиболее важным признаком для оценки биологического ресурса является продуктивность (общая масса клубней (г) с 1 куста), так как она количественно характеризует выход продукта, получаемого в результате возделывания культуры. Рассмотрим изменчивость данного признака (Рис. 1) в зависимости от влияния метеоусловий и комплекса годовых факторов в пунктах испытания.

На рисунке 1 представлены показатели изменчивости средней массы клубней с 1 куста (г) всех испытуемых сортов, в зависимости от условий вегетации и пункта испытаний. Наибольшая продуктивность в целом за три года имела место в условиях низкогорья, кроме 2007 года, а наименьшая же в условиях среднегорья. Наиболее экстремальным годом был 2006 с сильным отличием метеорологических условий между пунктами. В высокогорье и низкогорье регистрировали наибольшую, за все годы, продуктивность, в то время как в среднегорье общая масса клубней с 1 куста была наименьшей в течение всех трех лет. Данная разница, как следует из показателей слагаемых элементов продуктивности, обусловлена меньшим числом клубней с 1 куста, а не их массой.

Рассмотрим продуктивность сортов при возделывании в каждом пункте испытания в течение трех лет по усредненным данным.

В низкогорье среди ранних сортов наиболее продуктивными были: Любава (980 г), Артемис (988), Горец (960) и Белуха (1021). Однако по годам изменчивость этих сортов была довольно высокой (стандартное отклонение составило от 521 до 676). Самым стабильным сортом, по проявлению признака в разных метеорологических условиях, был Сувенир Горного Алтая (s=205) при средней продуктивности 740 г, а также голландский сорт Агата (s=267, Х0=738г).

В среднегорье среди ранних сортов наиболее продуктивными были: Пушкинец (680 г), Горец (672), Белуха (631). Стандартное отклонение составило у сорта Пушкинец (225), Горец (188) и Белуха (103). Самыми стабильными сортами были Сувенир Горного Алтая (s=34) при средней продуктивности 496 г и Артемис (s=54, Х0=435 г).

1400 1300

га

о 1200 &

-, 1100

ы 1000

5 800

HJ

о 700 es

s 600

w

g 500 ч

g. 4C0

î

и

300

Втекогорье Высокогорье

200

2006

2007

2008

Рисунок 1 - Изменчивость средней массы клубней с 1 куста (г) всех испытуемых сортов в зависимости от условий вегетации и пункта испытаний.

Вертикальные столбцы равны 0,95 доверительных интервалов

В высокогорье наиболее продуктивными были ранние сорта Удача (946 г) и Любава (917), при стандартном отклонении 231 и 210, соответственно. На третьем месте по показателю эффективности оказался сорт Белуха (778) и отличался большой стабильностью (s=83). У сорта Радуга этот показатель был меньше (62), однако, продуктивность данного сорта также была наименьшей -494 г).

В низкогорье среди среднеранних сортов наиболее продуктивными были Невский (1268 г), Елизавета (1012) и Тулеевский (962). В динамике изменчивость была довольно высокой у сорта Невский, стандартное отклонение составило 1039 (у сорта Елизавета - 460, Тулеевский - 197). Наиболее стабильным сортом, по проявлению признака в разных метеорологических условиях, оказался Свитанок киевский (s=155) при средней продуктивности 626 г. Таким образом, в низкогорье, наиболее стабильным и с высокой продуктивностью был сорт картофеля Тулеевский.

В среднегорье среди среднеранних сортов наиболее продуктивными были: Елизавета (633 г), Сентябрь (630), Тулеевский (628). Стандартное отклонение составило сорта Елизавета (209), Сентябрь (289) и Тулеевский (181). При этом наибольшую стабильность, по проявлению признака продуктивности в разных метеорологических условиях показал сорт Рождественский (s=37) при средней продуктивности 463 г.

В высокогорье наибольшая продуктивность выявлена у среднеранних сортов Лина (793 г), Томич (733) и Невский (774), при стандартном отклонении 39, 158 и 416 соответственно. Четвертым по показателю эффективности был сорт Сентябрь (692), и отличался наибольшей стабильностью (s=25), у сорта

Лина данный показатель был несколько выше (39) при наивысшей средней массе клубней с 1 куста.

Среди среднеспелых и среднепоздних сортов в низкогоръе наибольшей продуктивностью выделились сорта Монастырский (1132 г) и Кетский (1104). Однако в трехлетней динамике изменчивость была довольно высокой (стандартное отклонение у сорта Монастырский составило 842, у Кетского -835). Наибольшую стабильность проявил сорт Никулинский (s=132) при средней продуктивности 776 г.

В среднегорье среди среднеспелых и среднепоздних сортов наиболее продуктивными были Кетский (633 г) и №241 (597). Стандартное отклонение составило у сорта Кетский 209 и №241 - 199. Самыми стабильным сортом по проявлению признака в разные годы снова был Никулинский (s=36) при средней продуктивности 501 г.

В высокогорье наиболее продуктивными показали себя среднеспелые сорта Кетский (807 г), «Самара» (780) и Спиридон (740), при стандартном отклонении 186, 243 и 273 соответственно. Четвертым по показателю эффективности был №241 (708) и отличался большой стабильностью (s=47, у сорта Никулинский показатель немногим меньше (41) при массе клубней с 1 куста равной 681 г.

В целом, практически все сорта разных групп спелости по показателю продуктивности можно рассматривать как биоресурс для возделывания в условиях горных территорий, так как они способны удовлетворить потребности в картофеле населения Респуьлики Алтай.

При этом наиболее продуктивными сортами за весь период испытания, во всех пунктах, были:

среди ранних - Любава (830 г/куст), Белуха (810) и Удача (760); среди среднеранних: Невский (869 г/куст), Тулеевский (753) и Рождественский (613);

среди среднеспелых и среднепоздних - Кетский (848 г/куст) и Монастырский (711).

2. Среднее число клубней с 1 куста

Одним из слагаемых продуктивности является показатель числа клубней с 1 куста. Согласно полученным нами данным, коэффициент корреляции между продуктивностью и количеством клубней с куста составил г = 0,8. Из графика (Рис.2) видно, что наиболее высоким этот показатель в среднем по всем сортам, в динамике был в низкогоръе, за исключением 2007 года, а наименьшим - в условиях среднегоръя.

Наиболее урожайным для высоко- и низкогорья оказался 2006год. В то время как в среднегорье общее число клубней оказалось наименьшим за все три года.

В целом, во всех пунктах испытания за три года выделились сорта, дающие наибольшее число клубней, среди ранних - Юбиляр (9,6) и Горец (9,6); среди среднеранних - Невский (11) и Тулеевский (10); среди среднеспелых и среднепоздних - Кетский (9,6), Монастырский (9,1) и «Самара» (9,2).

Рисунок 2 - Изменчивость показателя среднего числа клубней с 1 куста всех испытуемых

сортов

в зависимости от условий вегетации и пункта испытаний.

Вертикальные столбцы составляют 0,95 доверительных интервалов

3. Средняя масса 1 клубня

Средняя масса клубня (крупность) совместно с количеством клубней с куста формируют продуктивность или показатель средней массы клубней с 1 куста. Рассмотрим изменчивость данного признака в зависимости от условий вегетации и генотипа.

На рисунке 3 представлены показатели изменчивости средней массы клубня всех испытуемых сортов в зависимости от условий вегетации и пункта испытаний. Из рисунка видно, что крупность существенно не отличалась по территориям испытания, а реакция генотипов на метеорологические условия во всех пунктах была схожей. В 2006 и 2008 годах была отмечена высокая и относительно равная крупность почти у всех сортов. В 2007 году крупность клубней во всех пунктах была существенно ниже, чем в другие годы.

Если рассматривать сорта, имеющие наибольшую среднюю массу 1 клубня за все три года, во всех пунктах испытания, то выделились:

среди ранних - сорта Сувенир Горного Алтая (125г), Любава (118г), Пушкинец (1 Юг), Горец (108г) и Удача (100г);

среди среднеранних - сорта Елизавета (121 г) и Тулеевский (112г); среди среднеспелых и среднепоздних - Кетский (1 Юг), Аспия (105г) и Никулинский (105г).

Рисунок 3 - Изменчивость средней массы 1 клубня (г) всех испытуемых сортов в зависимости от условий вегетации и пункта испытаний.

Вертикальные столбцы составляют 0,95 доверительных интервалов

4. Содержание крахмала

Крахмал является одним из самых важных компонентов картофеля, причем как для промышленности, так и для столового употребления, во многом определяющим вкус клубня. Кроме того, это основное вещество, составляющее сухой остаток. По нашим данным корреляция между относительным содержанием крахмала и долей сухих веществ составила г = 0,88.

На рисунке 4 представлена изменчивость показателя содержания крахмала (%) в клубнях всех испытуемых сортов в зависимости от условий вегетации и участков испытаний. Из рисунка видно, что наиболее низким содержанием крахмала отличались клубни, выращенные в высокогорье во все годы испытания; несколько меньше между собой отличались показатели клубней в среднегорье и низкогорье, однако, в целом наибольшее содержание крахмала было зарегистрировано в зоне среднегорья.

Реакция картофеля исследуемых генотипов на метеорологические условия во всех участках была схожа, 2007 и 2008 годы отличались высокими и практически идентичными показателями, в 2006 содержание крахмала во всех пунктах было существенно ниже, чем в другие годы.

В целом, по наибольшему содержанию крахмала выделились из ранних сорт Юбиляр (17,2%) и сорт Сувенир Горного Алтая (17,4%), из среднеранних -Свитанок Киевский (17,6%), Сентябрь (16,8%) и Памяти Рогачева (16,4%), а из среднеспелых и среднепоздних - Накра (17%), №241 (15,8%) и Никулинский (16,1%)

п

^ 14

10

11

12

13

15

17

18

16

19

Низкогорье Высокогорье "З" Среднегорье

9

8

2006

2007

2008

Рисунок 4 - Изменчивость содержания крахмала (%) в клубнях всех испытуемых сортов в зависимости от условий вегетапии и пункта испытаний.

Вертикальные столбцы составляют 0,95 доверительных интерылов

5. Аскорбиновая кислота

Важным показателем для диетического использования картоф;ля является содержание аскорбиновой кислоты, заметим, что картофель является важным источником витамина С.

На рисунке 5 представлена изменчивость содержания асг.орбиновой кислоты (мг/100г) в клубнях всех испытуемых сортов в зависимости от условий вегетации и пункта испытаний. Из рисунка видно, что низким содержанием аскорбиновой кислоты по местам испытаний, отличалось среднегорье. Несколько более высокая ее концентрация регистрировалась в низкоюрье. Этот показатель в высокогорье занимал промежуточное положение Реакция генотипов на метеорологические условия во всех исследуемых территориях была схожей. Так, 2007 и 2008 годы отличались высокими и практически идентичными показателями, в 2006 - содержание аскорбиновой к!слоты в картофеле было существенно ниже, чем в другие годы.

За весь период испытаний наибольшее содержание аскорбиново{ кислоты отмечалось у сортов Любава (11,1мг/100г), Кетский (10,9), Лии (10,7), Артемис (10,6), Агата (10,6) и №241 (10,8). Внутри групп спелости сорта по данному показателю статистически между собой не отличались.

13 12 11

о 10 о

"5 9

/ / / / У ' ,Г

7 ' / /

У / / / /

/ /

и

2006

2007

-4— Низкогорье Высокогорье Среднегорье

Рисунок 5 - Изменчивость содержания аскорбиновой кислоты (мг/100г) в клубнях всех испытуемых сортов в зависимости от условий вегетации и мест испытаний. Вертикальные столбцы составляют 0,95 доверительных интервалов

6. Нитраты

Содержание нитратного азота является важным показателем для столового картофеля. Известно, что данный признак подвержен в большей степени влиянию среды.

На рисунке 6 представлены сравнительные показатели содержания нитратов (мг/кг) в клубнях всех испытуемых сортов. Из рисунка видно, что по месту испытаний отличались низким и, практически идентичным, содержанием нитратов клубни растений, культивировавшиеся в среднегорье и низкогорье. Клубни же растений, выращенных в условиях высокогорья, имели более высокое содержание нитратов, что можно объяснить резкими колебаниями дневных и ночных температур, приводящих растения к постоянным стрессам, а в условиях выживания растения прежде всего накапливают азот.

Реакция генотипов по изучаемому признаку на метеорологические условия в низкогорье и среднегорье была идентичной во все годы - содержание нитратов было повышенным в 2006 году и более низким - в 2007 и 2008 годах.

В высокогорье в 2006 году накопление нитратов шло несколько активнее чем в других пунктах, а в 2007 концентрация была в три раза выше, чем в низкогорье и среднегорье.

По-видимому, высокий уровень содержания нитратов у растениях, произраставших в пункте испытания Саратан в 2006-2007 годах, связан с воздействием суровых климатических условий высокогорья, прежде всего сильным колебанием дневных и ночных температур, спровоцировавших стрессовую реакцию. В 2008 же году испытания нами были проведены в Малом Яломане, который отличается более мягкими климатическими условиями, прежде всего, меньшим суточным колебанием температур (Рис.6).

Рисунок б - Сравнительное содержание нитратов (мг/кг) в клубнях всех испытуемых сортов в зависимости от условий вегетации и мест испытаний. Вертикальные столбцы составляют 0,95 доверительных интернатов

В целом за три года по содержанию нитратов сорта картофеля между собой статистически не отличались, однако по среднему показателю больше накопили нитратов сорта Радуга (144 мг/кг), Сувенир Горного Алтая (138) и Артемис (122), причём эти показатели значительно ниже ПДК.

7. Поражаемость клубней инфекционными болезнями.

Незначительное поражение фитофторозом отмечено у клубней раннего сорта Артемис (1,7%), среднераннего - Тулеевский (1,4 %) и среднеспелого -Кетский (1,5%). Очень незначительно поражались клубни раннего сорта Юбиляр (0,2%), среднеранних - Памяти Рогачева (0,2 %), № 241 (0,5%) и среднеспелого - Аспия (0,6%). Наиболее сильное поражение фитофторозом было зарегистрировано в 2008 году в низкогорье у голландского сорта Артемис (7,5%). Клубни остальных сортов практически свободны от болезни. В среднем относительный показатель поражения клубней фитофторозом составил 0,9 %.

Паршой, при невысоком балле (7-8), наиболее всего поражались клубни: среди ранних сортов - Любава (3,3%); среди среднеранних - Тулеевский (2,2 %); среди среднеспелых - Спиридон (2,6%). В наименьшей степени были поражены клубни раннего сорта Белуха (1,6%), среднераннего - Памяти Рогачева (1,2 %) и среднеспелых - Супериор (0,5%) и Балабай (0,5%). Более агрессивное поражение паршой было зарегистрировано в 2008 году, в низкогорье, у ранних сортов Любава и Радуга (до 15%). Средний относительный показатель поражения клубней паршой всех изучавшихся сортов составил 1,7%, с невысокими баллами поражения (7-8).

Поражение другими болезнями носило сугубо спорадический характер.

выводы

Результаты трехлетнего экологического испытания новой коллекции из 31 генотипа картофеля в трех географических территориях Горного Алтая позволяют сделать следующие выводы:

1. Все испытуемые сорта картофеля новой коллекции разных групп спелости по показателю продуктивности и другим хозяйственно-ценным признакам можно рассматривать как биоресурс для возделывания в суровых условиях горных территорий, они способны удовлетворить потребности населения Республики Алтай в этой продовольственной и кормовой культуре.

2. Исследования показали, что наиболее адаптивными и более продуктивными сортами из новой коллекции картофеля являются:

• для пизкогорья

- ранние Белуха, Горец, Любава, Антонина и Артемис;

- среднеранние Невский, Елизавета и Тулеевский;

- среднеспелые и среднепоздние Монастырский, Кетский, Аспия и №241

• для среднегорья

- ранние Белуха, Горец и Пушкинец, Сувенир Горного Алтая и Любава;

- среднеранние Елизавета, Сентябрь и Тулеевский;

- среднеспелые и среднепоздние Кетский, №241 и Накра;

• для высокогорья

- ранние Белуха, Любава и Удача;

- среднеранние Лина, Невский и Томич;

- среднеспелые и среднепоздние Кетский, «Самара», Спиридон и №241;

3.Наибольшая продуктивность испытуемых сортов картофеля была отмечена в условиях низкогоръя, она обусловлена оптимальными экологическими условиями для реализации генотипов, наименьшая - в экстремальных условиях среднегорья в годы испытаний.

4. Максимальная урожайность отмечена в низкогорье в 2006 году:

у ранних сортов - Горец (69,1 т/га), Белуха (68,0), Любава (64,5), Артемис (63,6); у среднеранних - Невский (98,6) и Елизавета (61,7); у среднеспелых и среднепоздних - Кетский (82,4) и Монастырский (82,4т/га).

5. Минимальной урожайностью в среднегоръе отличились ранние сорта картофеля - Радуга, Агата и Антонина (10,4-12,6 т/га), среднеранние - Томич, Памяти Рогачева и Удалец (8,5-11,9 т/га) и среднеспелые и среднепоздние -Балабай, Спиридон и Накра (7,9-11,7 т/га).

6. Вне зависимости от экологических факторов разной высотной поясности наибольшее усредненное число клубней формировали ранние сорта Горец и Юбиляр (9,6), среднеранние - Невский и Тулеевский (10-11); среднеспелые - Кетский, Монастырский и «Самара» (9,1-9,6). Этот признак в наибольшей степени статистически достоверно повлиял на продуктивность (1=0,8).

7. Более крупные клубни в среднем формировали ранние сорта - Сувенир Горного Алтая, Любава, Пушкинец и Горец (108-125 г); среднеранние -

Елизавета и Тулеевский (112-121 г); среднеспелые и среднепоздние - Кетский, Аспия и Никулинский (105-110 г).

8. Выявлено низкое содержание крахмала в клубнях, выращенных в высокогорье, в связи с коротким безморозным периодом, а высокое в клубнях, выращенных в зоне среднегорья при экстремальных погодных условиях. Высоким содержанием крахмала и сухих веществ отличались ранние сорта Сувенир Горного Алтая и Юбиляр (17,2-17,4%), среднеранние - Сентябрь, Памяти Рогачева и Свитанок киевский (16,4-17,6%) и среднеспелые - Накра, №241 и Никулинский (15,8-17,0%).

9. Низким содержанием аскорбиновой кислоты отличались клубни сортов, выращенных в среднегорье, несколько более высокая ее концентрация регистрировалась в низкогорье. Этот показатель в высокогорье занимал промежуточное положение. Наиболее высоким содержанием аскорбиновой кислоты (10,6-11,1мг/100г) за весь период испытаний, независимо от экологических факторов разной высотной поясности, отличались сорта Любава, Кетский, Лина, Артемис, Агата и №241. Однако по этому показателю сорта между собой статистически достоверно не отличались (р=0,99).

10. Клубни сортов картофеля, выращенные в условиях высокогорья в среднем имели более высокое содержание нитратов (124,8 мг/кг), что связано со стрессовыми условиями колебания ночных и дневных температур. По накоплению нитратов исследованные сорта картофеля статистически между собой не отличались (р=0,72).

11. Незначительное поражение фитофторозом (1,4-1,7%) выявлено у клубней раннего сорта Артемис, среднераннего Тулеевский и среднеспелого -Кетский. Очень незначительно (0,2-0,6%) поражались клубни раннего сорта Юбиляр, среднеранних - Памяти Рогачева и № 241 и среднеспелого Аспия. Однако наиболее сильное поражение фитофторозом имело место в 2008 году в низкогорье у голландского сорта Артемис (7,5%). Клубни всех других сортов были практически здоровы.

12. При невысоком балле (7-8) сильнее поражались паршой клубни: среди ранних сортов - Любава (3,3%); среди среднеранних - Тулеевский (2,2 %); среди среднеспелых - Спиридон (2,6%). В наименьшей степени (0,5-1,6%) были поражены клубни раннего сорта Белуха, среднераннего Памяти Рогачева и среднеспелых - Супериор и Балабай. Более агрессивное поражение паршой отмечено в 2008 году в низкогорье у ранних сортов Любава и Радуга (до 15%). Средний процент поражения паршой всех сортов - 1,7, при низких баллах (7-8) поражения. Заражение другими болезнями носило единичный характер.

13. Для селекционных целей выявлены пластичные сорта из новой коллекции, способные адаптироваться к любым суровым экологическим условиям разной вертикальной зональности Горного Алтая - это ранние сорта Белуха, Горец (Горно-Алтайский госуниверситет), Любава (КемНИИСХ); среднеранние Невский, Елизавета (СЗНИИСХ) и Тулеевский (КемНИИСХ); среднеспелые и среднепоздние Кетский (СибНИИСХиТ) и №241 (ГорноАлтайский госуниверситет и СибНИИРС).

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Полученные результаты рекомендовано использовать при разработке селекционных и семеноводческих программ по картофелю для исследуемых и схожих с ними районов Горного Алтая.

По результатам экологического испытания для внедрения в крестьянские и личные подсобные хозяйства для районов Республики Алтай рекомендованы адаптированные сорта картофеля:

• для низкогоръя: ранние сорта Любава, Горец, Белуха, Антонина и Артемис; среднеранние - Елизавета, Невский и Тулеевский;

среднеспелые - Монастырский и Кетский;

• для среднвгорья: ранние сорта Пушкинец, Горец, Белуха, Сувенир Горного Алтая и Любава; среднеранние - Елизавета, Тулеевский и Сентябрь; среднеспелые и среднепоздние - Монастырский, №241 и Накра.

• для высокогорья: ранние сорта Удача, Белуха и Любава; среднеранние - Лина, Невский и Томич; среднеспелые - Кетский, «Самара», №241 и Спиридон.

- среднеспелые и среднепоздние Монастырский, Кетский, Аспия и №241

ПУБЛИКАЦИИ ПО МАТЕРИАЛАМ РАБОТЫ

1. Оплеухин A.A. Различные подходы к оценке влияния экологических факторов горных территорий на изменчивость признаков интродуцируемых сортов картофеля / A.A. Оплеухин, Т.А. Стрельцова, М.В. Федюнина, Н.И. Тазранова, И.В. Обухова // Мир науки, культуры и образования №1 (32), февраль 2012. Горно-Алтайск. - С.295-299. (издание, включенное в список рекомендованных ВАК РФ).

2. Обухова И.В. Продуктивность картофеля при государственном сортоиспытании в различных земледельческих зонах Горного Алтая / И.В.Обухова, Т.А. Стрельцова, A.A. Оплеухин, C.B. Жаркова // Вестник АГАУ № 2 (100), январь 2013. Барнаул. - С. 5-7. (издание, включенное в список рекомендованных ВАК РФ).

3. Оплеухин A.A. Сравнительная оценка разных подходов к математическому анализу силы влияния экологических факторов на продуктивность растений. / A.A. Оплеухин, H.A. Нургалиманова // Материалы XLV Международной экологической студенческой конференции с элементами научной школы МЭСК-2009 «Экология России и сопредельных территорий». -Новосибирск: НГУ, 2009. - С.241-242.

4. Оплеухин A.A. Влияние экологических факторов на группы сортов картофеля с различными сроками вегетации / A.A. Оплеухин // Вестник молодых ученых: Сборник научных работ №7. Горно-Алтайск, РИО ГАГУ, 2010.-С. 69-71.

5. Оплеухин A.A. Выявление степени адаптивности растений к различной зонам высотной поясности методом FORTRAN SONA / A.A. Оплеухин // Материалы XLVI Международной экологической студенческой конференции с

элементами научной школы МЭСК-2010 «Экология России и сопредельных территорий». - Новосибирск: НГУ, 2010 - С. 144-145.

6. Окашева H.A. Оценка генотипов картофеля из генофонда ВИР при адаптации и интродукции в Горном Алтае / Н.А.Окашева, И.А.Чертовских, А.Н. Алькенова, В.В. Шеффер, A.A. Оплеухин // Вестник молодых ученых: Сборник научных работ №7. Горно-Алтайск, РИО ГАГУ, 2010. - С.84-87.

7. Оплеухин A.A. Применение дисперсионного и факторного анализа в обработке данных экологического сортоиспытания картофеля. / A.A. Оплеухин, Т.А. Стрельцова // Материалы II международной конференции «Биоразнообразие, проблемы экологии Горного Алтая и сопредельных регионов: настоящее, прошлое, будущее», 20-24 сентября 2010. - Горно-Алтайск: РИО ГАГУ, 2010. - С.213-217.

8. Стрельцова Т.А. Влияние экологических факторов среды разной высотной поясности Горного Алтая на среднеспелые сорта картофеля. Т.А. Стрельцова, И.В. Обухова, A.A. Оплеухин // 11 Международная научно-практическая конференция (2-4 августа 2010 года) «Современные тенденции в селекции и семеноводстве овощных культур. Традиции и перспективы», поев. 90-летию ВНИИССОКа. Материалы докладов, сообщений. ВНИИССОК. - М.: Изд-во ВНИИССОК, 2010 - Т.2. - С.545-552.

9. Окашева H.A.. Интродукция и адаптация в Горном Алтае генотипов картофеля из генофонда ВИР / H.A. Окашева., А.Н. Алькенова, И.А. Чертовских, A.A. Оплеухин // Материалы XLVI Международной экологической студенческой конференции с элементами научной школы МЭСК-2010 «Экология России и сопредельных территорий». - Новосибирск: НГУ, 2010.-С. 146-147.

10. Оплеухин A.A. Использование факторного анализа в обработке данных экологического сортоиспытания картофеля. / А.А.Оплеухин // Материалы XLVIII Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс»: Биология. Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск, 2010.-С. 121.

11. Стрельцова Т.А. Каталог сортов картофеля из коллекции лаборатории экологической генетики и селекции растений, испытанных в Горном Алтае в 1993-2009 гг, (иллюстрированный). / Т.А. Стрельцова, И.А.Чертовских,

A.A. Оплеухин. - Горно-Алтайск: РИО «УНИВЕР-ПРИНТ», 2010. - 112с.

12. Обухова И.В. Экологическая изменчивость продуктивности картофеля при государственном сортоиспытании в Горном Алтае / И.В.Обухова, Т.А. Стрельцова, A.A. Оплеухин // Аграрные проблемы Горного Алтая: СБ. научн. работ. Вып.З./ГНУ ГАНИИСХ, СО Россельхозакадемии. - Горно-Алтайск, 2011. - С.107-111.

13. Стрельцова Т.А. Экологическая изменчивость признаков картофеля ранних сортов селекции ГАГУ / A.A. Оплеухин, Т.А. Стрельцова, М.В. Федюнина,

B.Е. Котеков // Актуальные проблемы сельского хозяйства горных территорий: материалы Международной научно-практической конференции. - Горно-Алтайск: РИО ГАГУ, 2011. - С. 278-286.

14. Стрельцова Т.А. Оценка и отбор ранних сортов картофеля / Т.А. Стрельцова, Ю.В. Боброва, Н.В. Боброва, H.A. Окашева, A.A. Оплеухин // Актуальные проблемы сельского хозяйства горных территорий: материалы Международной научно-практическойконференции. - Горно-Алтайск: РИО ГАГУ, 2011. - С.271-278.

15. Оплеухин A.A. Реакция генотипов картофеля на выращивание в зонах различной высотной поясности Горного Алтая / А.А.Оплеухин, И.А.Чертовских // Материалы XLIX Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс»: Биология. Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск, 2011. - С.246.

16. Оплеухин A.A. Экологический эффект воздействия разной высотной поясности Горного Алтая на растения / A.A. Оплеухин, Т.А. Стрельцова, И.В. Обухова, Н.И. Тазранова // Вестник КазНУ, серия биологическая, № 3 (48) 2. / Материалы Круглого стола «Биоплазма, геоплазма, проблемы экологической безопасности человека» - Алматы, Казак университет!, 2011. - С. 101-103.

17. Оплеухин A.A. Оценка влияния экологических факторов горных территорий на изменчивость признаков интродуцируемых сортов картофеля / A.A. Оплеухин, Т.А. Стрельцова, М.В. Федюнина // Математическое моделирование в экологии / Материалы Второй Национальной конференции с международным участием, 23-27 мая 2011 г. - Пущино, ИФХиБПП РАН, 2011. -С. 197-199.

18. Оплеухин A.A. Использование метода главных компонент в комплексной обработке данных экологического сортоиспытания картофеля / A.A. Оплеухин // Материалы L Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс»: Биология. Новосиб. гос. ун-т,- Новосибирск, 2012. -С.92.

19. Оплеухин A.A. Подходы к решению проблемы статистической обработки данных экологического сортоиспытания картофеля / A.A. Оплеухин, Т.А. Стрельцова, М.В. Федюнина // Современное состояние и приоритетные направления развития генетики, эпигенетики, селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур Доклады и сообщения XI Международной генетико-селекционной школы-семинара 9-13 апреля 2012 г. - Краснообск, ГНУ СибНСХБ. - 2012,- С.169-176

20. Оплеухин A.A. Сравнительная оценка методов статистической обработки данных при экологическом сортоиспытании картофеля»: учебное пособие / A.A. Оплеухин, Т.А. Стрельцова; Горно-Алтайский государственный университет. - Горно-Алтайск: РИО ГАГУ, 2013.-68 с.

21. Оплеухин A.A. Роль экологических факторов изменчивости количественных признаков картофеля в Горном Алтае / A.A. Оплеухин, Т.А. Стрельцова; ФГБОУ ВПО Горно-Алтайский государственный университет. - Материалы конференции ВОГиС «Проблемы генетики и селекции». - Новосибирск, ИЦиГ СО РАН. - 2013. - С.39.

Издательство Горно-Алтайского государственного университета 649000, г. Горно-Алтайск, ул. Ленкина, 1.

Подписано в печать 11.11.2013 г. Формат 60x84/16. Бумага для множительных аппаратов. Печать ризо. Печ. л. 1,25. Тираж 100 экз. Заказ № 148.

Отпечатано полиграфическим отделом

Горно-Алтайского госуниверситета 649000, г. Горно-Алтайск, ул. Ленкина, 1.

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Оплеухин, Алексей Александрович, Горно-Алтайск

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

профессионального образования «Горно-Алтайский государственный университет»

На правах рукописи

042ОК5245В Оплеухин Алексей Александрович

ИССЛЕДОВАНИЕ БИОРЕСУРСНОГО ПОТЕНЦИАЛА НОВОЙ КОЛЛЕКЦИИ КАРТОФЕЛЯ ПРИ ИНТРОДУКЦИИ В ГОРНЫЙ АЛТАЙ

03.02.14 - Биологические ресурсы

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор, заслуженный деятель науки РА Стрельцова Тамара Александровна

Горно-Алтайск - 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.......................................................................................3

Глава 1. Картофель как эвритопная культура. Почвенно-климатические условия

проведения опытов, материалы и методы исследований.........................10

1.1 Условия проведения опытов.......................................................11

1.2. Методы исследований..............................................................19

1.3. Исходный материал..................................................................20

Глава 2. Изменчивость хозяйственно значимых признаков картофеля в зависимости от условий среды............................................................40

2.1 Продуктивность (масса клубней с 1 куста).......................................45

2.2 Число клубней.....................................................................................58

2.3 Крупность (средняя масса 1 клубня)...............................................65

Глава 3. Изменчивость биохимических показателей картофеля в зависимости от вертикальной зональности...............................................................75

3.1 Содержание крахмала.................................................................81

3.2 Аскорбиновая кислота...............................................................86

3.3 Содержание нитратного азота.....................................................92

Глава 4. Поражаемость клубней инфекционными заболеваниями.............98

4.1 Фитофтороз...........................................................................103

4.2 Парша...................................................................................107

Выводы........................................................................................112

Заключение..................................................................................115

Предложения.................................................................................117

Список литературы......................................................................118

Приложения..............................................................................130

ВВЕДЕНИЕ

В Республике Алтай картофель является одной из наиболее важных продовольственных культур, в связи с этим существует необходимость в интродукции и создании высокоадоптивных сортов необходимых для выращивания в разнообразных и контрастных климатических условиях горных территорий.

Особенностью Республики Алтай является то, что почвенно-климатические условия очень изменчивы в зависимости от экологических факторов вертикальной зональности, поэтому одни и те же сорта в различных по экологическим условиям пунктах по-разному реализуют свой генетический потенциал, клоны изменяют количественные и качественные показатели (Стрельцова, 2008; 2010).

В мировом сортименте картофеля насчитывается свыше 3 тыс. сортов. В России в 2005г. в государственном реестре селекционных достижений, допущенных к использованию в производстве, представлено 200 сортов, из них 121 создан селекционерами России, 25 - Голландии, 25 - Германии, 15 -Беларусии, 8 - Великобритании, 3 - Украины, 1 сорт селекционерами Финляндии. При этом сорта отечественной селекции составляют основу сортовых ресурсов, так как выгодно отличаются по уровню адаптивности к условиям выращивания, устойчивости к болезням и стабильностью вкусовых качеств (Симаков, 2005).

Средняя продолжительность существования сорта картофеля вместе с селекционным процессом - 25 лет. Это связано с вегетативным способом размножения, травмированием и инфицированием клубней при уборке и транспортировке. Сорт, высокоурожайный в первые годы после его создания, постепенно теряет продуктивность и активно используется в производстве не более восьми лет.

Одной из главных причин "вырождения" картофеля считается сильное распространения тяжелых форм вирусных болезней, бактериозов, вироида веретеновидности клубней и других патогенов. По ряду сортов, созданных в селекционных учреждениях России, практически отсутствует чистый от

инфекций исходный материал, что ставит под угрозу конкурентоспособность таких сортов.

В условиях Горного Алтая на высокогорных безвирусных полигонах подобные ограничения отсутствуют. Здесь имеются возможности для полной реализации генотипов картофеля и создания новых, не нарушая равновесия в окружающей среде (Стрельцова, 2011).

В целом Горный Алтай представляет собой регион со сложными условиями для выращивания картофеля. Экологические особенности имеют выраженный экстремальный характер, что вызвано большим разнообразием климата горных территорий входящих в состав региона, как по количеству осадков и температурному режиму, так и по характеру почв.

В тоже время это дает возможность изучения биологического ресурса культуры картофеля в естественных условиях, так как для нормального роста и развития интродуцируемые растения должны обладать широким диапазоном филогенетической изменчивости для адаптации к флуктуациям основных абиотических факторов. При этом большое значение имеет комплексное изучение изменчивости признаков под воздействием экологических факторов различных по вертикальной зональности районов Республики Алтай, так как, это позволяет понять сущность и взаимосвязь ключевых элементов процесса развития и формирования продукции картофеля в разнообразных и суровых условиях Республики Алтай (Стрельцова, 2007, 2009).

Картофель относится к эвритопным культурам с крайне высокой пластичностью, если рассматривать всю совокупность культурных и диких видов (Перлова, 1958; Костюк, 1994; Кустарев, 2001; Киру, 2007), способной произрастать в самых разнообразных условиях. Однако у конкретных видов и сортов картофеля уровень адаптивности может существенно отличаться.

Изучение биологического ресурса картофеля на конкретной территории связано с созданием и/или внедрением в производственный процесс высокопродуктивных на данных территориях сортов.

В Республике Алтай процесс интродукции перспективных сортов в разные эколого-географические условия никогда не был организован из-за отсутствия специального структурного подразделения. Эту проблему попытались решить в 1993 году в Горно-Алтайском государственном университете, создав лабораторию экологической генетики и селекции растений. Лабратория проводит исследования по эколого-географическому изучению коллекции картофеля ВИР и оценку возможности сохранения образцов мирового генофонда картофеля в безвирусной зоне Горного Алтая.

При испытании новые сорта картофеля в течение нескольких лет проходят поверку. Сорта, показавшие в процессе 3-4-летнего испытания высокую урожайность, устойчивость к болезням и другие ценные хозяйственные качества, рекомендуются для использования производителям.

На сортоучастках непрерывно осуществляется процесс сортосмены картофеля, в результате которого происходит замена сортов картофеля, утративших свои первоначально ценные качества, новыми районированными сортами, превосходящими прежние по урожайности и другим хозяйственно-ценным признакам.

В середине 30-х годов двадцатого столетия в Горно-Алтайской автономной области было организовано 4 сортоиспытательных участка, которые были размещены в 1 и во 2 зоне Горного Алтая. В 1 зоне - Предгорья Алтая - были организованы Майминский сортучасток общего типа и Горно-Алтайский овощной сортоучасток. Во 2 зоне - зоне Высокогорных долин Алтая - были открыты Онгудайский и Усть-Коксинский сортоучастки общего типа.

Но возможности сортоучастков по экологическому сортоиспытанию (ЭСИ) очень ограничены, особенно набором сортов.

Особое значение, для успешного решения проблемы внедрения сортов, имеющих высокий биоресурсный потенциал на данной территории, имеет разработка вопросов экологической и генотипической изменчивости и частной физиологии данной культуры. Для решения этой задачи по комплексному изучению изменчивости признаков новой коллекции сортов под воздействием

экологических факторов были проведены испытания в зонах различной высотной поясности Горного Алтая.

Цель работы - изучение образцов картофеля, как биологического ресурса селекционного и продовольственного значения, для условий разной вертикальной зональности Горного Алтая.

Задачи исследований:

1. Изучить образцы картофеля новой коллекции, для выявления биоресурсного потенциала по продуктивности.

2. Изучить адаптивные свойства образцов картофеля и установить характер взаимосвязи признаков изучаемых образцов коллекции с условиями среды.

3. Провести оценку образцов картофеля по устойчивости к болезням.

4. Выделить перспективные образцы по комплексу хозяйственно-ценных признаков для использования в высокогорье, среднегорье и низкогорье.

Научная новизна. Выявлен биоресурсный потенциал новой коллекции сортов картофеля сибирской и европейской селекции путём проведения многолетних экспериментов по их синхронному испытанию в разных экологических условиях вертикальной зональности Горного Алтая. Исследована изменчивость аспектов продуктивности отдельных сортов, а так же качества продукции, включая подверженность наиболее распространенным заболеваниям. Выявлена изменчивость биохимического состава клубней в зависимости от сорта и экологических условий произрастания.

Практическая ценность работы. Для различных, по экологическим условиям районов Республики Алтай (низкогорье, среднегорье, высокогорье) предложены к использованию сорта картофеля, адаптивные к условиям этих горных территорий. Полученные результаты по генотипической и средовой изменчивости использованы при разработке и реализации рекомендаций и селекционных и семеноводческих программ на территории Республики Алтай.

Результаты работы внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВПО «ГорноАлтайский государственный университет». «Алтайский государственный

аграрный университет». Издано учебное пособие «Сравнительная оценка методов статистической обработки данных при экологическом сортоиспытании».

Связь работы с научными программами. Диссертационная работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ проекта ведомственной научной программы "Развитие научного потенциала высшей школы (2005)" №8099. А таюке инновационного образовательного проекта №7524 «Поддержка высокогорных научных полигонов в Республике Алтай для сохранения мирового генофонда картофеля, генетического мониторинга и создания новых ценных сортов» аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008)». Частичная финансовая поддержка была оказана МСХ РА при выполнении НИР по договора № 02/04/2005 "Сохранение и генетический мониторинг генофонда картофеля в Горном Алтае (2003-2007)" и «Экологическое сортоиспытание и разработка рекомендаций по организации первичного семеноводства новых сортов картофеля в Горном Алтае (2007-2010)».

Личное участие автора. Автором лично проведены полевые и лабораторные исследования, выполнена обработка и интерпретация полученных результатов, сопоставление их с данными литературы, и оформлена диссертационная работа. Подготовка публикаций выполнена непосредственно при участии автора.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Экологические факторы пунктов испытания в зависимости от их высотной поясности обусловливают разную степень изменчивости количественных признаков сибирских и европейских генотипов картофеля.

2. При интродукции в условия горных территорий Республики Алтай выявлена возможность подбора адаптивных и перспективных генотипов картофеля для возделывания в разных по высотной поясности районах.

Апробация работы. Основные материалы, вошедшие в диссертацию были представлены на ХЫУ, ХЬУ, ХЬУ1 внутривузовских научно-практических конференциях студентов, аспирантов и преподавателей (Горно-Алтайск, 2009, 2010, 2011); ХЬУ, ХЬУ1 Международных экологических студенческих

конференциях с элементами научной школы: МЭСК «Экология России и сопредельных территорий» - (Новосибирск, 2009, 2010); XL VIII и L Международных научных студенческих конференциях «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2010, 2012); 11 Международной научно-практической конференции «Современные тенденции в селекции и семеноводстве овощных культур. Традиции и перспективы», поев. 90-летию ВНИИССОКа. (Москва, 2010); II Международной конференции «Биоразнообразие, проблемы экологии Горного Алтая и сопредельных регионов: настоящее, прошлое, будущее» (Горно-Алтайск, 2010); Круглом столе «Биоплазма, геоплазма, проблемы экологической безопасности человека» -(Алматы, 2011); Второй Национальной конференции с международным участием «ЭкоМатМод - 2011» (Пущино, 2011); 11 Международной генетико-селекционной школе-семинаре «Современное состояние и приоритетные направления развития генетики, эпигенетики, селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур» (Новосибирск, 2012); Международной конференции ВОГиС «Проблемы генетики и селекции» (Новосибирск, 2013).

Публикация работ. По теме диссертации опубликована 21 работа, в том числе 2 в реферируемых журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав собственных исследований, заключения, списка цитируемой литературы и приложений. Работа изложена на 139 страницах, содержит 26 таблиц и 47 рисунков. Библиографический список включает 118 источников.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность и признательность научному руководителю доктору биологических наук, профессору, зав. лабораторией экологической генетики и селекции растений ГАГУ Стрельцовой Тамаре Александровне за руководство диссертационной работой, за ценные советы, критические замечания и предложения, личное участие при проведении очень объемных работ в труднодоступных горных районах; доценту кафедры зоологии, экологии генетики Ю.П.Малкову за консультации при проведении биоинформационного анализа, а также аспирантам

и студентам-дипломникам, оказавшим помощь в проведении трудоемких экспедиционных, полевых и лабораторных экспериментов.

ГЛАВА 1. КАРТОФЕЛЬ КАК ЭВРИТОПНАЯ КУЛЬТУРА. ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Картофель принадлежит роду Solatium, семейству пасленовых (Solanaceae). Культурный картофель, выращиваемый в европейских странах, относится в большинстве своем к виду Solatium tuberosum. В общей сложности известно свыше 170 видов картофеля, произрастающих преимущественно в Северной и Южной Америке. Согласно системе С.М.Букасова (1971), они объединены в 32 серии по наличию некоторых общих признаков и ареалов. Различают культурные и дикие виды. По числу хромосом виды картофеля делятся на диплоидные, триплоидные, тетраплоидные, таким образом, образуются полиплоидные ряды с основным числом хромосом 12. S. tuberosum тетраплоидный вид (имеет 48 хромосом). Дикие виды картофеля диплоидны - 24 хромосомы.

Дикие виды картофеля - носители генов, детерминирующих устойчивость к патогенам (фитофтора, рак, нематоды, вирусы, бактерии), вредителям, заморозкам, засухе, в связи, с чем используются в селекции для увеличения жизнеспособности культурных форм (Букасов, 1959, 1971, 1972, 1978; Юзепчук, 1929, 1937; Камераз, 1957, 1965, 1966, 1967, 1969, 1973; Кустарев, 2001).

Главной особенностью культуры картофеля является вегетативное размножение. У картофеля оно основано на способности к развитию растений из клубней, стеблей, почек, пазушных побегов и отводок. При этом способе размножения смены поколений не происходит - образуются генетически однородные особи. При вегетативном размножении закрепляются и сохраняются ценные сортовые признаки, но идет и противоположный процесс - вырождение. Вырождение сопровождается снижением урожая с постепенным ухудшением качеств в последующих репродукциях. Вырождение происходит в результате деятельности вирусов, влияния внешних условий, сортовых и индивидуальных особенностей растений, а так же взаимодействия всех этих факторов (Картофель России, 2003).

Картофель - важнейшая продовольственная, техническая и кормовая культура. Благодаря высокой урожайности, с каждого гектара картофель приносит в 3 раза больше протеина, чем пшеница, и в 1,2 раза больше, чем кукуруза. Содержит углеводы в виде крахмала, белок картофеля имеет высокую биологическую ценность, т. к. содержит 14 аминокислот, по пищевой ценности превосходя все растительные белки (за исключением соевого). Также в картофеле имеются железо, фосфор, медь, магний, йод и витамины С и В6 (Холмквист, 1963; Альсмик, 1979; Картофель России, 2003).

Большая пластичность культурного картофеля связана с использованием в селекционном процессе форм разного происхождения. Потенциальные возможности генотипа растения прояв