Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Морфологические и биохимические особенности новых форм гороха и перспективы их селекционного использования

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Морфологические и биохимические особенности новых форм гороха и перспективы их селекционного использования"

Г €г

РГо ОД 7 ~ ДПГ 2000

На правах рукописи

ШЕЛЕПИНА НАТАЛЬЯ ВЛАДИМИРОВНА

МОРФОБИОЛОГИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НОВЫХ ФОРМ ГОРОХА И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ СЕЛЕКЦИОННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

БРЯНСК-2000

l'aóo га выполнена в 1997-1999 г.г. во Всероссийском научно-исследовательском институте зернобобовых и крупяных культур

Научные руководители:

Официальные оппоненты:

кандидат биологических наук А.Н.Зеленое

кандидат сельскохозяйственных наук П.И. Шумилин

доктор сельскохозяйственных наук М.И. Лукашевич

кандидат сельскохозяйственных наук Н.С. Шпилёв

Ведущая организация:

Орловский государственный университет

Защита диссертации состоится " £ " и № Л 2000 года в ■/О часов на заседании Диссертационного Совета Д. 120. 38. 01 в Брянской государственной сельскохозяйственной академии.

Адрес академии: 243365. Брянская обл.. Выгоничский р-н, с. Кокино, БГСХА

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке БГСХА

Автореферат разослан " б " С/и?*/и 2000 года

Просим принять участие в заседании совета или прислать свой отзыв в двух экземплярах, заверенных печатью.

Ученый секретарь Диссертационного Совета доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Н.М. Кувшинов

/7 М I /3 ' 56, О

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Основной зернобобовой культурой в Российской Федерации является горох. Он возделывается во многих регионах и имеет важное народно-хозяйственное значение. Зерно гороха является богатейшим источником основных пищевых и кормовых веществ - белка и крахмала. содержание которых в нем достигает, соответственно, 30-35 и 35-50%. Белки гороха отличаются хорошей растворимостью, усвояемостью и высокой биологической ценностью. В них содержатся все незаменимые аминокислоты, необходимые для нормальной жизнедеятельности животного организма. Кроме того, в семенах гороха накапливается значительное количество витаминов и других физиологически активных веществ. Поэтому возделывание этой культуры играет важную роль в решении проблемы дефицита растительного белка.

В настоящее время создан ряд принципиально новых форм гороха, приспособленных для современного сельскохозяйственного производства. Они отличаются устойчивостью к полеганию, равномерным созреванием и высоким потенциалом семенной и биологической продуктивности.

Однако пока далеко не все вопросы наиболее эффективного производства зерна гороха решены. По-прежнему актуальным является повышение продуктивности сортов и их качества. В связи с этим значительный интерес представляет всестороннее изучение различных морфотипов гороха.

Цель н-задачи исследований. Целью настоящей работы являлось изучение морфобиологических и биохимических особенностей различных морфо-типов гороха и определение перспектив их селекционного использования.

Для выполнения поставленной цели предусматривалось решить следующие конкретные задачи:

- изучить морфобиологические особенности различных форм гороха и выделитьх источники основных хозяйственно-ценных признаков;

- установить закономерности изменчивости и взаимосвязи структурных элементов семенной продуктивности морфотипов гороха и выявить наиболее информативные из них;

- провести оценку сортов и форм гороха по содержанию белка, аминокислотному и фракционному составу белка, по содержанию крахмала и амилозы;

- определить взаимосвязь уровня белковости семян с морфобиологиче-скими особенностями растений;

- выделить источники высокого содержания белка, повышенного содержания аминокислот, крахмала н амилозы;

- изучить возможности сочетания измененного морфотипа с высокой продуктивностью и белковостью семян.

Работа выполнена в соответствии с программой научных исследований ВНИИ зернобобовых и крупяных культур в течение 1997-1999 г.г.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Жученные сортообразны, новые формы и морфотнпы гороха различаются по морфобиоло! пческим свойствам. Выделены источники высокой продуктивности, устойчивости к полеганию и других хозяйственно-полезных признаков.

2. Морфобиологпческие показатели у гороха неодинаково взаимосвязаны между собой и с продуктивностью. Высокая корреляция выявлена между семенной продуктивностью и длиной стебля, числом узлов, семян на растении. биомассой растения.

3. Исследованные сортообразцы и формы гороха различаются по содержанию. аминокислотному и фракционному составу белка, содержанию и каче-сшу крахмала и представляют большой интерес в качестве источников высокого качества.

4. Лучшие сорюобразцы. формы и морфогипы гороха являются ценным исходным материалом для создания сортов с необходимыми хозяйственно-полезными признаками.

Научная новизна исследований. Впервые проведено изучение 46 сорто-обрашон различных морфотипов гороха, в том числе листочковых. усатых, хамелеонов с пндетерминантным и детермннантным стеблем, по комплексу \о(ийсIвеино-полешы\ прпшаков. Определены особенности изменчивости и взаимосвязи признаков продуктивности различных морфотипов гороха.

Впервые проведена комплексная оценка различных морфотипов гороха по биохимическим показателям качества семян. Установлена зависимость характера накопления и уровня белковости семян от типа роста стебля. Показана возможность осуществления селекции на сочетание измененного габитуса растений с высокой продуктивностью и белковостью семян.

Практическая значимость результатов исследований. Из изученных сортообразнов. относящихся к различным морфотипам гороха, выделены пстчипки основных хозяйственно-полезных прпшаков. Выявлены сортообразцы с высоким содержанием белка, повышенным содержанием аминокислот. крахмала п амилозы. В результате проработки гибридных популяций созданы линии с измененным габитусом, обладающие урожайностью п белковостью семян на уровне и выше стандарта. По результатам изучения передан в Государственное сортоиспытание устойчивый к полеганию и осыпанию семян усатый сорт гороха Шустрик.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на методическом и Ученом советах ВНИИ зернобобовых п крупяных культур в 1997-1999 I .г.. на нау чной конференции "Неделя науки - 99" (Орел. 1999).

Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликованы 4 печатные работы и одна находится в печати.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, предложений для селекции и производства, библиографического списка и приложений. Диссертация изложена на 168

страницах машинописного текста, иллюстрирована 36 таблицами и 8 рисунками (фото). Список литературы включает 238 наименований, из них 61 на иностранных языках. Приложений - 20.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В данном разделе представлены сведения о создании, морфобиологиче-ских особенностях и селекционной ценности морфотнпов гороха. Освещены вопросы изменчивости и взаимосвязи признаков продуктивности у гороха. Представлены сведения о биохимических особенностях гороха: содержании, аминокислотном и фракционном составе белка, содержании и качественном составе крахмала.

2. МЕСТО, УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились в 1997-1999 г.г. во Всероссийском научно-исследовательском институте зернобобовых и крупяных культур. Институт расположен в центре Орловской области, которая занимает северо-западную часть Средне-Русской возвышенности.

Климат Орловской области умеренно-континентальный с достаточным количеством осадков (в среднем 517 мм). 1997 год был избыточно увлажненным и достаточно жарким. Вегетационный период 1998 года характеризовался повышенной температурой воздуха и умеренным количеством выпавших осадков. 1999 год по метеорологическим условиям был -экстремальным для зернобобовых культур. За вегетационный период выпало 117,5 мм осадков (60,6% от средней многолетней нормы).

Объектом изучения были 46 сортообразцов посевного гороха шести морфологических типов: листочковые, усатые (безлисточковые), хамелеоны с обычным и детерминантным стеблем. Все детерминантные образцы имели апикальное соцветие самарской модели (типа сорта Флагман). Хамелеон -форма гороха с изменяющимся в онтогенезе типом листа. Стандарт - районированный в области сорт Орловчанин.

Исследования проводились на полях севооборота лаборатории селекции гороха и фасоли ВНИИ ЗБК. Предшественники - озимая рожь, яровой ячмень. Уход за посевами проводили в соответствии с "Методическими рекомендациями для возделывания гороха в Орловской области" (Орлов В.П. и др.. 1985).

Посев коллекционных образцов проводили селекционной сеялкой ССФК-7М. Размещение делянок рендомизированное, в двукратной повторности.

В течение вегетации проводили фенологические наблюдения (Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур, 1985), оценку сортообразцов по морфологическим признакам (ЮаБ^каЮг.Оезспрюг

list genus Pisiim L.. 1989). Устойчивость растений к полеганию определяли в <|шу полного созревания семян по пятибалльной шкале (Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур, 1985). В фазу плоского боба определял» удельную плотность стебля по отношению длины стебля к его сухой массе (в мг/см) (Амелин A.B. и др., 1991).

Уборку проводили вручную в фазу полного созревания, обмолот снопов -на селекционной молотилке МСУ-1.

Для структурного анализа отбирали по 25 растений с делянки. Растения лналтнровали по следующим показателям: длина стебля, число узлов, число продуктивных узлов, число бобов и семян на растении, число бобов на продуктивный у íc.i. число семян в бобе, масса 1000 семян, масса семян с растения (продуктивность), масса соломы, масса растения, у борочный индекс.

Создание гибридного материала проводили по Ф. Бриггсу, П. Ноулзу (1972). Потомства элитных растений и лучших линий оценивали в селекционных питомниках в сравнении с родительскими сортами и со стандартом.

Конкурсное испытание сорта Шустрик проводили по "Методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур" (1985).

Биохимические анализы осуществляли в лаборатории качественной оценки селекционного материала ВНИИ ЗБК.

Содержание протеина в муке определяли микроме годом Къельдаля с отгонкой аммиака на аппаратах Сереньева (Разумов В.А.. 1982; Правдюк З.Н., Шумилин П.И.. 1994). Определение аминокислотного состава белка проводили с помощью автоматического анализатора аминокислот Т-339 (Методы белкового и аминокислотного анализа растений, 1973). Содержание триптофана определяли химическим методом по Грехему в модификации ВИР (I97J). Биологическую ценность белков рассчитывали по химическому скору (Высоцкий 13.Г. и др.. 1977). Определение фракционного состава белка проводили по методу Осборна(в модификации ВИР. 1973).

Содержание крахмала определяли поляриметрическим методом по Эверсу (Ермаков А.И., 1972). определение фракционного состава крахмала - фото-колориметрическпм методом (Ермаков А.И., 1987). Для построения стандартной кривой использовали препарат амилозы, выделенный из горохового крахмала по методу D.A. Jones (1996).

Вычисление коэффициентов вариации при модификационной и генотипи-ческоП изменчивости признаков проводили по Ю.Л. Гужову (1978). Степень взаимосвязи между- признаками оценивали по коэффициентам корреляции (Доспехов Б.А.. 1979). Графическое изображение корреляций осуществляли по методу корреляционных плеяд В.П. Терентьева, Н.С. Ростовой (1977). Дисперсионный анализ полученных данных проводили по методикам Б.А. Доспехова (1979). П.Ф. Рокицкого (1973). Статистическая обработка материала выполнена в вычислительном центре ВНИИ ЗБК.

3. МОРФОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МОРФОТИПОВ

ГОРОХА

Характеристика морфотнпов гороха по хозяйственно-ценным признакам. Продолжительность вегетационного периода. Большинство изученных сортов и форм гороха являются среднеспелыми. Период от всходов до созревания у них составил в среднем 63,0-70,7 дня. Наименьшая продолжи-(ельность периода всходы - цветение и вегетационного периода в целом отмечена у сортов Проко, Шустрик, Ус-95-522.

Длина стебля. В селекционном плане ценность представляют короткосте-белБНые формы Проко, Д-464, Д-480, Д-487, Шустрик, Filby, Solara, Демон. Сравнение морфотнпов гороха показало, что наибольшей короткостебельно-стыо среди них отличаются детерминанты с обычным листом. Усатые формы и хамелеоны также уступают по длине стебля индетермпнантам листочково-го типа (табл. 1).

Таблица I.

Характеристика морфотнпов гороха по хозяйственно-ценным признакам

(среднее за 1997-1999 г.г.)

Морфотпп гороха Число сор- тооб-раз-цов Длина стебля Число Масса, г Уборочный индекс, %

ирод, узлов бобов на прод. узел семян в бобе 1000 семян семян с растения растения

Листочковые индетерминанты 8 56,0 2,75 1,58 3,82 211.4 3,41 6,88 49,8

Листочковые детерминанты 8 43,2 2.45 1,73 3.26 229.8 3,08 6.22 49,5

Усатые индетерминанты 8 45,7 2,86 1,48 3,24 206,3 2,84 5,91 47,9

Усатые детерминанты 6 49,5 2,24 1,60 3,51 222,7 2,79 6,06 45,2

Хамелеоны индетерминанты 10 51,9 2,76 1,35 4,14 191.4 2,88 6,56 43,6

Хамелеоны детерминанты 6 45,7 2,58 1,37 3,86 186,3 2,48 5,47 45,1

Число продуктивных узлов. Среди изученных сортообразцов наибольшим количеством продуктивных узлов на растении отличаются Таловец 60, Д-157, Спрут 2. Орлус. Аз-95-534. Аз-25, Аз-23, Аз-35 (3,01-3.50, при 2,69 у стандарта). В целом по группам морфотнпов установлено, что детерминанты, в силу ограниченного роста стебля, по Количеству продуктивных узлов уступают обычным формам.

Число бобов на продуктивный узел. По данному признаку выделились детерминанты Д-464. Д-487. Д-157. Орловчанин 2. Батрак с 1,72-1.77 бобов на продуктивный узел. При сравнении морфотнпов наибольшее число бобов на фертильный узел отмечено у детерминантов с обычным типом листа. Несколько уступают им по количеству бобов на продуктивный узел усатые де-

гермшшнты. Л наименьшим значением признака характеризуются группы хамелеонов с индетерминангным и детерминантным стеблем.

Число семян в бобе. Наибольшая озерненность бобов отмечена у сортообразцов Аз-93-1570, Аз-92-1023, Аз-93-1988, Аз-93-1776, превысивших стандарт Орловчанин на 42.5-49.5%. В целом высокая озерненность бобов отмечена у хамелеонов с пндетерминантным стеблем. Несколько уступают им лпсточковые нндетерминанты и хамелеоны детерминантного типа. К морфо-тииам с наименьшим количеством семян в бобе нами отнесены листочковые детерминанты и усатые нндетерминанты.

Масса 1000 семян. Наиболее крупносемянным среди изученных сортообразцов оказался Д-500 с массой 1000 семян на 11,3% больше, чем у стандарта. Превысили стандарт также Кудесник, Крепыш, Д-464, Д-282, Орловчанин 2. Флагман. Ус-95-522. Ус-90-3000, Демон, Флагман 7. Детерминанты превышаю! по крмшости семян формы с обычным стеблем. Листочковые мор-фошиы имеют некоторое преимущество над усатыми. Формы с гетероморф-ной структурой листьев отличаются наибольшей мелкосемянностью.

Масса семян с растения (продуктивность). Наибольшей семенной продук-шипосгыо отличались сорта Тыркис. ТаловецбО, Кудоснпк, Крепыш, Д-157, Аз-95-534. у которых масса семян с растения составила от 3.49 до 4,03 г. Семенная продуктивность морфотнпов гороха возрастает от групп хамелеонов к листочковым формам, а также от детерминантов к индетерминантам.

Масса растения (биомасса). 8 сортообразцов превысили по биологической iipo.i>Kiiiuiiociii аандарг. Тыркис и Д-157 формировали большую массу растений за счет репродуктивной сферы, а Кудесник, Таловец 60, Белус, Спрут 2. Аз-95-534. Аз-25 - благодаря индетерминантному росту стебля. В целом по группам морфотипоз наибольшей биологической продуктивностью характе-рнз\ются листочковые нндетерминанты. На втором месте находятся хамелеоны с обычным стеблем, хотя по массе вегетативной части растений они лччшпе. Наименьшая биомасса растений отмечена в группе хамелеонов с дегермннангиым стеблем.

Уборочный индекс. В коллекции выделена группа сортообразцов (Тыркис. Крепыш. Проко. Д-480. Д-157. Флагман. Solara, Filby, Аз-93-1776) с долей семян в общей биомассе растений свыше 50%. Сравнение морфотипов показало, чго формы с обычным типом листа имеют наибольшую величину чборочного индекса.

Устойчивость к полеганию. Среди 46 сортообразцов гороха наибольшей \стойчивостью к полеганию отличались Проко. Д-464. Д-480. Шустрик. Solara. Сравнительно высокую устойчивость к полеганию проявили детерминанты с обычным и усатым листом. Большинство сортов усатого типа с ин-.имсрминашным стеблем характеризовались средней устойчивостью. Наименее устойчивыми к полеганию оказались нндетерминанты с обычным листом и хамелеоны.

Оценка сортов гороха по показателю линейной плотности стебля показала, что формы с развитой механической тканью характеризуются достаточно высокой устойчивостью к полеганию.

Изменчивость признаков продуктивности. У сортов индетерминантно-го типа наименее изменчивыми оказались число узлов на растении (5,410,7%) и длина стебля (8,7-15,8%). Достаточно высокой стабильностью характеризовались уборочный индекс и масса 1000 семян. Изменчивость свыше 30% отмечена по числу семян на растении, массе семян с растения, биомассе растения, а для листочковых индетерминантов и по числу продуктивных узлов на растении. Максимальная вариабельность у сортов с обычным стеблем отмечена по массе семян с растения (30.1-49,3%).

Признаки продуктивности листочковых детерминантов по степени стабильности располагались в следующем .порядке: число узлов на растении, уборочный индекс, длина стебля, масса 1000 семян, число бобов на продуктивный узел. У сортообразцов усатого типа и хамелеонов с детерминантным стеблем в групп) признаков с коэффициентом варьирования менее 20% вошли число узлов на растении, длина стебля, масса 1000 семян и уборочный индекс. Для детерминантных сортов, также как и для индетерминантных, наибольшей изменчивостью (34,5-48,3%) отличалась масса семян с растения.

Уровень межсортового варьирования по большинству признаков оказался ниже внутрисортового. Лишь по длине стебля и числу узлов на растении ге-нотиппческие различия были более значительны.

У морфотипов с индетерминантным стеблем наибольшей стабильностью характеризовались признаки: число узлов, число бобов на продуктивный узел, число семян в бобе, масса 1000 семян и уборочный индекс. У хамелеонов с обычным стеблем слабая изменчивость отмечена также по длине стебля.

В группах детерминантов листочкового и усатого типа низкую вариабельность имели число узлов, число бобов на продуктивный узел, масса 1000 семян и уборочный индекс. Для хамелеонов с детерминантным стеблем наибольшей стабильностью на генотипическом уровне характеризовались число узлов, длина стебля, число продуктивных узлов и уборочный индекс.

Широкий диапазон изменчивости (свыше 20°о) ш мечен для признаков: длина стебля (ЛИ, УД), число семян на растении (ЛД). масса семян с растения (ХИ). масса соломы (УИ, ХД).

Взаимосвязь признаков продуктивности. Установлено, что у форм гороха с обычным стеблем наибольшей стабильностью отличались прямые корреляции биомассы с числом узлов на растении (ЛИ) и с числом семян на растении (УИ) (рис. 1). На уровне высокой и положительной была сопряженность числа семян с числом бобов на растении (ЛИ), а также числа продуктивных узлов с числом бобов и семян на растении (ХИ). Длина стебля усатых индетерминантов в течение трех лет тесно коррелировала с числом узлов и

биомассой растения; хамелеонов индетермннантов - с числом семян на растении и биомассой растения.

1997 год

.11! ЛД УИ УД ХИ ХД

Рис. I. Геногииическне корреляционные плеяды признаков продуктивности морфотипов гороха (1997-1999 г.г.)*

1. длина стебля 7. число семян в бобе

2. число узлов на растении 8. масса семян с растения

3. число проду ктивных узлов на растении 9. масса 1000 семян

4. число бобов на растении 10. масса растения

5. число бобов на продуктивный узел 11. уборочный индекс

6. число семян на растении

г7 0 г<0

* - достоверно при уровне значимости P0(i5-

Среди форм гороха с детерминантным стеблем наибольшей сбалансированностью по основным структурным элементам обладали листочковые сорта. обнаружившие стабнлъные высокозначимые положительные связи между признаками: число проду ктивных узлов, число бобов на растении, число семян на растении и биомасса. У детерминантов с усатым листом и хамелеонов межсорюиые корреляции между признаками продуктивности оказались наиболее лабильными и зависимыми от условий выращивания. Лишь часть из них имела значимый характер.

Семенная проду ктивность индетермннантов наиболее тесно коррелировала с биомассой растений. Сопряженность с такими признаками, как длина

стебля, число продуктивных узлов, число узлов на растении была на уровне средней и выше средней. В меньшей степени продуктивность этих морфоти-пов связана с числом бобов на продуктивный узел, числом семян в бобе, массой 1000 семян и уборочным индексом. В течение всех лет изучения высокие положительные корреляции сохранялись лишь между семенной продуктивностью и числом узлов на растении (г=0,87-0,97) (ЛИ), между семенной продуктивностью и числом семян на растении (г=0,87-0,97) (УИ), между семенной продуктивностью и длиной стебля (г=0,72-0,91) (ХИ).

Семенная продуктивность листочковых детерминантов независимо от условий года была тесно сопряжена с числом продуктивных узлов (г=0,77-0,95), числом бобов на растении (г=0,79-0,95), числом семян на растении (г=0,87-0,98) и биомассой растения (г=0,90-0,99). Связь с числом бобов на продуктивный узел, массой 1000 семян и уборочным индексом была менее выражена. Продуктивность детерминантов усатого типа и хамелеонов в течение 1998-1999 г.г. достоверно коррелировала с биомассой растения (г=0,88-0,97).

4. БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МОРФОТИПОВ ГОРОХА

Содержание белка в семенах. Исследования показали, что содержание белка в среднем по коллекции составило 24,4%, с варьированием по сортам п годам изучения от 19.7 до 31,5%. В среднем за три года наиболее высоким содержанием белка отличаются Д-282 (26.7%), Ус-95-1003 (27,1%), Аз-95-614 (27,4"о). Еще 11 сортообразцов. относящихся к различным морфотипам гороха достоверно превысили стандарт Орловчанин в среднем на 1,5-3,5% белка.

В пределах групп сортов отмечено значительное варьирование содержания белка по сортообразцам (табл. 2). В целом по морфотипам гороха его

Таблица 2.

Содержание белка в семенах сортов и форм гороха

Морфотип гороха Число сортообразцов Содержание белка, % к абс.-сух в-ву

гтнп - шах среднее

Листочковые индетерминанты 8 22,6-23,6 23,0

Листочковые детерминанты 8 22,2-26,7 24,8

Усатые индетерминанты 8 22,8-25,1 24,2

Усатые детерминанты 6 23,9-27,1 25,7

Хамелеоны индетерминанты 10 21.6-26.3 24,2

Хамелеоны детерминанты 6 22,8-27,4 24,8

В целом по коллекции 46 21,6-27,4 24,4

количество составило от 23,0 (ЛИ) до 25,7% (УД). Прослеживается также тенденция к проявлению более высокой белковости семян у детерминантов в сравнении с индетерминантными формами: соответственно, 25,1% против 23,8%.

Изучение изменчивости содержания белка в семенах сортов различных морфотипов показало, что растения детерминантного типа отличаются более равномерным накоплением белка по продуктивным узлам. У сортов с обычным стеблем максимальные различия в содержании белка по растениям достигали 1.9-6.2%. тогда как у детерминантов они не превышали 2,2%.

• Аминокислотный состав и биологическая ценность белков семян.

Белки различных морфотипов гороха содержат все заменимые и незаменимые аминокислоты. Однако, различия по большинству из них между сор-тообразцамн, относящимися к одной группе, превосходят различия между морфотипамп в целом.

Белки сортов и форм гороха на 63,0-66,6% представлены заменимыми аминокислотами. Сумма незаменимых аминокислот составляет в среднем 34.99«. с варьированием по сортообразцам в пределах 33,4-37,0% (табл. 3). Высоким валовым содержанием незаменимых аминокислот характеризуются белки сортов Куйбышевский, Крепыш, Надежный, Орловчанин 2, Норд.

По накоплению метионина в белке выделяются сорта Аз-35, Аз-92-1023, Аз-93-1117, Аз-96-710. Спрут 2 (0,66-0,72%); триптофана - Ус-95-522, Белус, Батрак. Ус-90-3000, Ус-95-1003, Аз-96-610, Аз-92-1023, Аз-23, Аз-35, Аз-93-1117, Аз-26 (1,0-1,1%); лизина - Тыркис, Крепыш, Д-480 (9,1-9,2%). В ходе изучения обнаружены сортообразцы Ус-90-3000, Ус-95-1003, Аз-23, Аз-96-610. сочетающие повышенную белковость с высоким уровнем триптофана.

По результатам аминокислотного анализа из различных морфотипов гороха выявлены сортообразцы, белки которых отличаются повышенным содержанием двух, трех и более незаменимых аминокислот (Тыркис, Крепыш, Куйбышевский. Орловчанин 2. Норд, Ус-95-522, Аз-92-1023, Аз-35, Аз-96-645. Аз-93-1117. Аз-96-710).

Установлено, что белки сортов и форм гороха сбалансированы по большинству незаменимых аминокислот. Лимитирует их полноценность метио-нин, и в меньшей степени - триптофан и изолейцнн.

Фракционный состав суммарного белка, аминокислотный состав основных фракций запасных белков семян. Сортообразцы. относящиеся к различным морфотнпам гороха идентичны по фракционному составу белковой) комплекса. Наибольший удельный вес в суммарном белке занимает во-досолерастворнмая фракция (81.4-87,5%). В белках Аз-35 и Аз-96-710 отмечено увеличение содержания глобулинов (соответственно, 70,3 и 74.9% от водосолерастворимой фракции).

Альбумины изученных сортообразцов характеризуются повышенным содержанием аспарагиновой кислоты, глицина, аланина, тирозина, гистидина, лизина; глобулины - повышенным содержанием глутаминовой кислоты, про-

Таблица 3.

Характеристика сортов и форм гороха по содержанию в белке семян незаменимых аминокислот _______(среднее за 1997-1998 г.г.)_

Морфотип гороха Число сорто-образцов Аминокислоты, % к белку гидролизата Сумма незаменимых аминокислот, %

треонин вал пн метио-нпн изо-лейцин лейцин фени-лала-нин лизин триптофан

Лнсточковые индетерминангы 8 3,8-4,0* 4,4-5,2 0,32-0,61 3,5-4.2 7,6-8.7 4,3-5,4 4,9 7,6-9,1 0,74-0.91 34,0-37,0

3.9** 4.7 0,47 4,0 8,2 8,5 0,82 35,7

Лнсточковые детерминанты 8 3,8-3,9 4,3-4,8 0,29-0,53 3,7-4.1 7,2-8,7 4,7-5.4 7.3-9.2 0.67-0,88 33,9-35,9

3.9 4.5 0,46 3,9 8,0 5,0 8,2 0,80 35,0

Усатые индетермннанты 8 3,7-4,0 4,3-4,8 0,41-0,68 3,2-3,9 7.3-8.6 7,8 4,7-5,7 7,9-8.8 0.77-1.0 33,4-35,9

3,8 4,4 0,57 3,6 5,2 8,3 0,89 34,9

Усатые детерминанты 6 3,6-4.0 3,8 4,3-4,6 0,19-0,64 3,4-4.0 7,4-8,5 4,7-5.5 7.5-8,6 0.77-1,1 33,6-35,1

4,4 0,45 3,7 8,0 5,2 7,9 0,93 34,5

Хамелеоны индетермннанты 10 3.8-4.1 4,0 4,4-4,9 4.0 0,38-0,68 3,4-3,6 7,4-7,9 4.8-5,5 7.7-8.4 0,76-1.1 33,6-35,3

0,58 3.5 7,6 5,1 8,1 0,95 34,6

Хамелеоны детерминанты 6 3.8-4,0 4,2-4,8 0.47-0,72 3,4-3,7 7,4-7,8 4,9-5.3 7.8-8,9 0.75-1,1 33.7-35.1

3,9 4.6 0,60 3,5 7,5 5,2 8,2 0,94 34,6

В целом по коллекции 46 3.6-4.1 4,2-5,2 0,19-0,72 3,2-4,2 7,2-8,7 4.3-5,7 5.1 7.3-9,2 0.67-1.1 33,4-37,0

3,9 4.6 0.54 3,7 7,9 8,2 0,89 34,9

* - колебания по сортам.

** - среднее по группе сортов.

лина, метионина, изолейцина, лейцина, а также суммы незаменимых аминокислот. В составе глобулиновой фракции наибольшую ценность представляют легумины, являющиеся источником метионина, валина, лейцина и фени-лалаиина.

Содержание и фракционный состав крахмала. Содержание крахмала по сортообразцам коллекции колеблется в пределах 49,1-55,6% (табл. 4). Тыркис, Таловец 60, Проко, Куйбышевский, Д-464, Д-157, Батрак, Аз-96-645, Аз-25, Аз-93-1776 накапливали в среднем от 55,2 до 55,6% крахмала, превышая стандарт Орловчанпн на 0,6-1,0%.

Таблица 4.

Содержание и фракционный состав крахмала семян сортов и форм гороха

(среднее за 1997-1999 г.г.)

Морфопш гороха Число сортообразцов Содержание

крахмала, % к абс.-сух. в-ву амилозы, % к крахмалу

лип - тпах среднее тш - тах среднее

Лпсточковые инлетерминанты 8 54,2-55,5 54,9 34,6-37,8 35,8

Лпсточковые детерминанты 8 51,3-55,6 53,6 33,8-37,5 36,0

Усатые инлетерминанты 8 50,6-54,7 53,5 33,8-38,2 36,3

Усатые дс1ерминан ты 6 49.4-55.3 51,5 35.5-38.9 37.1

Хамелеоны инлетерминанты 10 50.2-55,6 53,0 35,1-38,4 36,6

Хамелеоны детерминанты 6 49.1-55,2 51,8 33,8-38,7 36,2

В целом по коллекции 46 49,1-55,6 53.2 33,8-38,9 36,3

На долю амилозы в крахмале изученных сортообразцов приходится от 33.8 (Д-157. Норд. Аз-93-1117) до 38,9% (Ус-95-1003). В среднем за годы из\чения высокое содержание амилозы обнаружено в крахмале семян сортов Шчсгрик. Ус-95-1003, Аз-23, Аз-93-1988, Аз-95-614.

В зависимости от морфотипа содержание и фракционный состав крахмала изменяется незначительно.

5. СЕЛЕКЦИОННАЯ ЦЕННОСТЬ МОРФОТИПОВ ГОРОХА

Хозяйственная н биологическая оценка гибридов гороха с различным габитусом растений. В результате проработки гибридных популяций установлено. что наибольшей семенной продуктивностью в Рз отличались растения листочкового типа с обычным и детерминантным стеблем. Промежуточное положение занимали хамелеоны и усатые растения индетерминантного

типа. Наименьшая масса семян с растения отмечена у хамелеонов и усатых детерминантов. Процент высокопродуктивных растений среди форм усатого типа и хамелеонов был невелик.

Проведенный в F-, корреляционный анализ позволил установить для большинства морфотипов положительную взаимосвязь (на уровне средней и выше средней) массы семян с растения с биомассой растений, числом продуктивных узлов, числом бобов и семян на растении.

В СП 1 удалось выделить ряд номеров с различным габитусом, сочетающих продуктивность на уровне и выше стандарта и родительских сортов с повышенной белковостью семян. Линии № 1141, 1115, 1168 (ЛД), 1065 (УИ), 1067, 1157 (УД) характеризовались содержанием белка в семенах от 27,3 до 31,1%, при 22,8% у стандарта.

В СП 2 повышенной продуктивностью отличались линии № 1137 (ЛД), 1167 (УД). 1183 (ХИ). Наибольшее содержание белка (24,7%) отмечено в семенах № 1065 (УИ). Однако номеров со стабильной в течение 1998-1999 г.г. белковостью семян обнаружено не было. По комплексу хозяйственно-ценных признаков в СП 2 выделились линии № 1183. 1325 (ХИ), 1065, 1075 (УИ), 1167 (УД).

Характеристика сорта гороха Шустрик. В результате проработки гибридной комбинации Спрут 2 * Hja 51666 (К-8176. Финляндия) выделен новый сорт зернового гороха Шустрик.

Стебель короткий (45-60 см), прочный, индетермпнантного типа. Число >злов до первого боба - 11, продуктивных - 4-5. Листья усатые с нормальными прилистниками. Бобы лущильного типа с развитым пергаментным слоем. средней величины, прямые с тупой верхушкой. Число семян в бобе 3-5. Семена среднекрупные, округлые, желтые, с развитой семяножкой, сросшейся со светлым рубчиком (неосыпающиеся). Масса 1000 семян 215-257 г.

Сорт Шустрик раннеспелый. Отличается высокой устойчивостью к полеганию и наиболее вредоносным болезням, пригоден к уборке прямым ком-байнированием в фазу полной спелости (табл. 5).

Таблица 5.

Характеристика сорта Шустрик по результатам конкурсного _ сортоиспытания (среднее за 1996-1999 г.г.) _

Сорта Нормы высева Урожайность семян, т/га Содержание белка, % Сбор белка, т/га Вегетационный период, дни Устойчивость к полеганию, баллы

Груженик-ст. 1.2 2.96 24.9 0.63 72 3.8

Труженик 1.8 2.76 25.4 0.60 72 UJ оо

Шустрик 1.2 2.56 24,7 0.54 65 4.9

Шустрик 1.8 3,18 25 2 0,71 65 4,9

В конкурсном сортоиспытании ВНИИ ЗБК (1996-1999 г.г.) при норме высева 1.8 млн. шт. на 1 га средняя урожайность нового сорта составила 3,18 т/га, стандарта Труженик - 2,76 т/га.

По содержанию белка в семенах сорт равен стандарту, но более высокая урожайность при норме высева 1,8 млн. шт. на 1 га обеспечивает более высокий сбор белка. Сорт Шустрик превосходит стандарт по содержанию в белке семян лизина, триптофана, суммы незаменимых аминокислот.

Сорт рекомендуется для испытания и освоения в Северном, СевероЗападном, Центральном, Волго-Вятском, Западно-Сибирском и ВосточноСибирском регионах. В 1999 г. сорт Шустрик (создан в соавторстве с А.Н. Зеленовым, Т.С. Тптенок, И.В. Кондыковым, П.И. Шумилиным, P.M. Анд-рюхиной) передан на Государственное сортоиспытание.

Выводы

1. Проведено изучение 46 сортообразцов, относящихся к различным мор-фотипам гороха, по морфобнологическим показателям и выделены источники основных хозяйственно-полезных признаков.

2. Установлено, что среди изученных форм гороха наибольшей семенной продуктивностью отличаются листочковые индетермпнанты. У детерминантов листочкового и усатого типа отмечено увеличение числа бобов на продуктивный узел и крупности семян. Формы хамелеон выделяются по озер-ненности бобов, а индетермпнанты с усатым листом - по числу продуктивных узлов.

3. Варьирование хозяйственно-полезных признаков различных морфотипов гороха подчинено общим закономерностям. Наименее изменчивыми признаками являются длина стебля, число узлов на растении, масса 1000 семян, уборочный индекс. Повышенная вариабельность характерна для признаков число семян на растении, масса соломы, биомасса растения, масса семян с растения.

4. Уровень межсортовой изменчивости по большинству признаков оказался ниже внутрисортового, за исключением длины стебля и числа узлов на растении.

5. Отличительной особенностью корреляций межл\ признаками продуктивности листочковых индетермннантов является высокая положительная зависимость между числом узлов на растении и биомассой; между числом бобов и семян на растении; усатых индетермннантов - между биомассой и числом семян на растении, между длиной стебля и числом узлов и биомассой растения: хамелеонов индетермннантов - между числом продуктивных узлов и числом бобов и семян на растении, между длиной стебля и числом узлов и биомассой растения.

6. Среди форм гороха с детерминантным стеблем наибольшей сбалансированностью по признакам продуктивности отличается листочковый морфотип,

обнаруживший стабильные по годам положительные корреляции между числом продуктивных узлов, числом бобов и семян на растении, массой семян с растения и биомассой. Взаимосвязи между признаками у детерминантов с усатым листом и хамелеонов нестабильны по годам, что свидетельствует о недостаточной отселектированности этих форм.

7. Биохимические показатели качества семян сортов различных морфоти-пов гороха определяются биологическими особенностями конкретных генотипов. Выявлены сортообразцы с высоким содержанием белка, повышенным содержанием аминокислот, крахмала и амилозы. К ним относятся Д-282, Д-480, Д-157 (листочковые детерминанты), Спрут 2 (усатый индетерминант), Ус-95-1003. Ус-90-3000 (усатые детерминанты), Аз-23, Аз-92-1023, Аз-96-645, Аз-25, Аз-93-1988 (хамелеоны с обычным стеблем), Аз-93-1117, Аз-95-614 (хамелеоны детерминанты) и др.

8. Детерминантные формы гороха характеризуются более равномерным накоплением белка по продуктивным узлам растений.

9. Белки сортов различных морфотипов гороха идентичны по аминокислотному и фракционному составу и сбалансированы практически по всем незаменимым аминокислотам.

10. В результате проработки гибридных популяций отобраны линии, сочетающие измененный габитус растений с семенной продуктивностью и содержанием белка на уровне и выше стандарта (№ 1065. 1137, 1167, 1183).

11. Выделен и передан в Государственное сортоиспытание усатый сорт гороха Шустрик. Новый сорт отличается раннеспелоегыо, устойчивостью к полеганию и пригоден к механизированной уборке в фазу полной спелости.

Предложения для селекции и производства

1. В селекционные программы следует включать сортообразцы, выделившиеся по числу- бобов на продуктивный узел - Д-464. Д-480, Д-487, Д-157, Орловчанин 2. Батрак; числу семян в бобе - Аз-93-1570, Аз-92-1023, Аз-93-1988. Аз-93-1776 и др.; массе 1000 семян - Кудесник. Крепыш, Д-500, Ус-90-3000; семенной продуктивности - Тыркис. Таловец 60, Кудесник. Крепыш. Д-157. Аз-95-534; устойчивости к полеганию - Проко. Д-464. Д-480. Шустрик, Solara и дру гим хозяйственно-полезным признакам.

2. Отбор растений гороха на высокую семенную продуктивность следует вести по признакам: у листочковых индетерминантов - числу узлов, бобов, семян на растении, биомассе растения; у листочковых детерминантов - числу продуктивных узлов, бобов, семян на растении, биомассе растения; у усатых индетерминантов - длине стебля, числу бобов, семян на растении, биомассе растения; у усатых детерминантов - числу семян на растении, биомассе растения: у хамелеонов индетерминантов - длине стебля, числу бобов, семян на растении, биомассе растения; у хамелеонов детерминантов - числу бобов на растении и биомассе растения.

3. В качестве источников высокого содержания белка в семенах можно рекомендовать Д-282. Ус-95-1003, Аз-95-614; повышенного содержания метио-нина - Спрут 2, Аз-92-1023, Аз-35, Аз-93-1117, Аз-96-710; лизина - Тыркис, Крепыш. Д-480; триптофана - Ус-95-522, Белус, Батрак, Ус-90-3000, Ус-95-1003. Аз-96-610. Аз-92-1023. Аз-23, Аз-35, Аз-93-1117, Аз-26; сочетающих повышенную белковость с высоким уровнем триптофана - Ус-90-3000, Ус-95-1003, Аз-23, Аз-96-610; крахмала - Куйбышевский, Таловец 60, Тыркис, Проко, Батрак, Д-464, Д-157, Аз-96-645, Аз-25, Аз-93-1776; амилозы - Шустрик, Ус-95-1003, Аз-23, Аз-93-1988, Аз-95-614.

4. В гибридных питомниках отбор растений с различным типом листа и стебля рекомендуется проводить по признакам: число продуктивных узлов, число бобов и семян на растении, биомасса растения.

5. С целыо сокращения дефицита растительного белка предлагается внедрять в сельскохозяйственное производство раннеспелый, устойчивый к полеганию сорт гороха Шустрик.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Шелеппна Н.В., Зеленое А.Н., Шумилин П.И. Некоторые биохимические особенности новой формы гороха - хамелеон //Нетрадиционное растениеводство, экология и здоровье: Матер. 7-й Международной науч.-практ. конф. 7-13 сентября 1998 года, г. Алушта. - Симферополь, 1998. - С. 352.

2. Шелеппна Н.В. Особенности апикально цветущих форм гороха самарского типа по содержанию белка, аминокислот и крахмала //Биологическое разнообразие. Интродукция растений: Матер. Второй Международной науч. конф. 20-23 апреля 1999 г., С.-Пб. /РАН. Ботанический ин-т им. В.Л. Комарова. - С.-Пб., 1999. - С. 333.

3. Шелеппна Н.В., Зеленое А.Н. Селекционная ценность гетерофильной формы гороха ^/Науков1 основи стабшзацп виробництва продукцн рос-линництва: Тезн доповшей. - Харкш. - 1999. С. 123-124.

4. Шелеппна Н.В.. Зеленое А.Н. Взаимосвязь признаков продуктивности у морфотппов гороха нового поколения //Нетрадиционное растениеводство, экология и здоровье: Матер. 8-го Международного симпозиума. 9-19 сентября 1999 года, г. Алушта. - Симферополь, 1999. - С. 318-319. Соавтор испытываемого в ГСИ сорта гороха Шустрик, заявка № 33438 от 07.12.99(10%).

Отпечатано в Орловском областном комитете государственной статистики, подписано к печати 26.05.2000. Формой 60 х 90/16. Усл.печ.л.1.0. Тираж 100. Заказ №45.