Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Морфологические и биолого-хозяйственные особенности орешника в предгорном Крыму

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Морфологические и биолого-хозяйственные особенности орешника в предгорном Крыму"

Р1*Ь

"российская академия сельскохозяйственных наук всероссийский научно-исследовательский ииститут

РАСТЕНИЕВОДСТВА имени Н. И. ВАВИЛОВА

На правах рукописи

ИВАНОВА

Марина Николаевна

УДК 631.527:634.0164:634.54

МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ И БИОЛОГО-ХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОРЕШНИКА В ПРЕДГОРНОМ КРЫМУ

Специальности: 06.01.05 — Селекция и семеноводство 03.00.05 — Ботаника

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

санкт-петербург 1995

Диссертационная работа выполнена в отделе плодовых, ягодных, орехоплодных, субтропических, декоративных культур и винограда Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства им. Н. И. Вавилова в 1992—1994 гг.

Научный руководитель: кандидат сельскохозяйственных наук Денисов Виталий Петрович.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Булыгин Евгений Николаевич; кандидат биологических наук Лунева Наталья Николаевна.

Ведущее учреждение: С.-Петербургский аграрный университет.

. С.О

Защита диссертации состоится « 2 » илО(^лИ 1995 г. в " час. на заседании диссертационного совета К 020.18.01 по присуждению ученой степени кандидата наук во Всероссийском научно-исследовательском институте растениеводства им. Н. И. Вавилова по адресу: 190000, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 44.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства им. Н. И. Вавилова.

Автореферат разослан » I1995 г.

Ученый секретарь Специализированного совета доктор с.-х. наук

Е. В. Мажоров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Орешник является универсальным комплексным источником высококалорийного полноценного продукта питания, содержащего: белки (до 30%), жиры (до 79,3%), сахара (до 17%), витамины А, В), В2, С, Д, Е, РР, К, а также макро- и микроэлементы. Одним из перспективных районов возделывания культуры орешника является территория Крыма. Однако, в настоящее время орешник в Крыму занимает небольшие площади (111 га) нз-за недостаточной влагообеспеченности, а также отсутствия районированных сортов, поэтому необходимо выявить сорта наиболее приспособленные к местным условиям и изучить особенности произрастания данной культуры на территории Крыма.

Род СогуШя Ь. является сложным в систематическом отношении, и до настоящего времени нет единого мнения о числе видов, их объеме. Трудности систематики рода Согук^ и создания естественной классификации сортов орешника носят объективный характер и обусловлены генетической близостью видов, полиморфизмом морфологических признаков. Для решения вопросов в систматике и филогении успешно используется метод сравнительной анатомии. Для селекционной работы необходимо знать родственные связи видов и форм; их экологическую оценку, а также хозяйственно-полезные признаки. Это определило актуальность проведения исследований образцов орешника из мировой коллекции ВИР.

Цель и задача исследования. Целио исследования явилось выявление перспективных (с точки зрения селекционного и хозяйственного использования) образцов орешника из мировой коллекции ВИР и количественная оценка комплекса морфолого-биологических, анатомических, физиологических, биохимических показателей, и использование их в повышении продуктивности его насаждений, а также на основе анатомического метода попытаться выявить диагностические признаки видов, составить их экологическую характеристику.

В соответствии с целью поставлены следующие задачи:

- изучить особенности прохождения фенологических фаз орешника, в условиях предгорного Крыма;

- провести сравнительный анализ основных органов растения по комплексу их биоморфологических показателей;

- выделить образцы, характеризующиеся комплексом хозяйственно-ценных признаков в условиях предгорного Крыма;

- изучить анатомическое строение листа видов и сортов орешника нз различных эколого-географических групп;

- составить эколого-географическую характеристику изученным видам и сортам;

- создать компьютерную базу данных с характеристикой признаков анатомического строения листа видов и сортов рода СогуЫ, доступную для специалистов;

- методами статусметрни определить комплексы анатомических признаков, позволяющие установить видовую принадлежность образца;

- провести сравнительную оценку по засухо- и жароустойчивости форм орешника, произрастающих в условиях предгорного Крыма.

- определить урожайность и провести биохимический анализ плодов.

Научная повита результатов исследования. Исследована динамика

прохождения фенофаз в зависимости от суммы эффектнвнмх температур, биология цветения и плодоношення, урожайность, изучены особенности роста однолетних побегов в условиях предгорного Крыма.

Выявлен диапазон внутривидовой изменчивости морфологических признаков куста, побега, листа, мужского соцветия и плода у изученных образцов, уточнены типичные значения количественных признаков - видовая норма (формы кроны, длины и ширины пластинки листа, формы основания и верхушки листа, длины и толщины черешка, степени опушен-ностии-др.).

Впервые проведено комплексное исследование анатомического строения листа видов и сортов орешника, определены общие диагностические признаки для рода: дорсивеитральный тип мезофилла, дорсивентральный тип строения черешка, одноклеточные волоски, И др. Выявлены также диагностические признаки для каждого изученного вида: число клеток верхней эпидермы, число клеток нижней эпидермы, толщина мезофилла, толщина папнсадМой паренхимы, толщина губчатой паренхимы, и др.

Впервые, дгщ описания количественных признаков, характеризующих анатомическое строение листовой пластинки представителей рода Согу1и$, применялись новые информационные технологии, позволяющие строить и анализировать функциональные модели видов и сортов.

Впервые была проведена оценка выделенных форм орешника на засухо- и жаростойкость, в условиях предгорного Крыма.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на ежегодных научно-теоретических конференциях молодых ученых и вспи-

рантов ВИР (С-Петербург, 1993), на заседаниях отдела плодовых и ягодных культур ПИР (1993-1994 гг.).

Публикации результатов исследований. Основные результаты исследований изложены в четырех научных статьях.

Структура и объем диссертациии. Диссертация состоит из введений, J глав, выводов и рекомендаций производству, таблиц. 2 2 приложения. Список использованной литературы содержит<?41тименований, в том числе иностранных. Объем, работы состнвляет/^страниц, из которых текстовая часть составляет/ДОстраниц^рисунков и2£таблиц,

материал и методика работы

Исследования проводились i» коллекционном саду Крымской помологической опытной станции (КПОС), расположенной п западной южнопобережной части предгорной зоны Крыма в долине р.Бельбек в 19921994гг. В качестве объектов исследования были использованы образцы: из коллекции орешника КПОС; бот.сада г.Ростова-на-Дону; Никитского 6от. сада. В коллекции Майкопской опытноti станции (МОСВИР) отобрали образцы видов: С.avellana (N 8857), C.maxima (N 8849), C.pontica (N 8995), С.colunia (N 994), C.siboldiana (N 8862), C.heteropliylla (N 8861), C.manchurica (N 992), C.colchica (N 994). Фенологические наблюдения, изучение урожайности, морфологическое и биологическое описание растений, определениезасухо-и жаростойкости, биохимический анализ плодов - проводили по общепринятым методикам. Анатомическое строение листа изучали на основе методических разработок Г.М.Маскалевой (1989). Математическую обработку экспериментальных данных проводили по специальным Программам на ПЭВМ типа IBM - 486 (Gateway -2000 (4SX-25)), методами статусметрии (Разоренов Г.И. и др. 1985, 1986), позволяющими строить математические модели, позволяющие классифицировать исследованные образцы по видоёой принадлежности по минимизированному комплексу информативных показателей.

результаты работы

Исследование биологических особенностей образцов орешника, произрастающих в коллекции КПОС, позволило установить сроки наступления и продолжительность фенологических фаг общим период цветения мужских и женских цветков длится 10-55 дней, (с февраля до апреля).

Период одновременного цветения составляет от 10 до 30 дней.. Периоды разнорременного цветения изменяются от 1 до 50 дней. Полученные данные по тппу цветения позволяют отнести образцы: 14-39, 24-5, 842, и др. - к протерандричному типу цветения. К протерогиничному типу цветения отнесены образцы: 829, 30-18, 725, 42-51, 912, 725, 876, Дамский пальчик, и др. Образцы: 8-18, 817, Павлик, Первенец, Скороспелка, Тамбовский ранний, н др. - отнесены к синхронному типу цветения. В качестве опылителей могут быть рекомендованы образцы, регулярно производящие большое количество пыльцы: Первенец, Сикора, Тамбовский поздний, Тамбовский ранний, Екатерина, Антей, и др, Продолжительность формирования вегетативных и генеративных почек колеблется в пределах 40-60 дней, в зависимости от сорта. Продолжительность формирования мужских соцветий составляет 30-40 дней. Образцам: 784, Палик, 148-33, 912, 12-4, Урожайный, и др., свойственно формировать высокий процент генеративных почек (от 60 до 72%). К образцам с Лучшей побегообразовательной способностью отнесены: Тамбовский ранний, Тамбовский поздний и Сикора. Низкая побегообразоватедьная способность у форм 148-33 и 784. Наиболее динамичный рост листьев отмечен у форм: 888, Павлик и Урожайный. Слабое нарастание листового аппарата отмечено у сортов Ивантеевский зеленый и Дамский пальчик.

В процессе изучения морфологических признаков у 87 образцов семи видов рода Corylus выявлено, что наиболее стабильными ло показателям изменчивости оказались признаки: форма кроны; форма, размеры, характер зазубренности, форма основания И верхушки листа; диаметр, опушен-ност'ь - черешка; окраска, длина сережек. Для коллекционных посадок орешника КПОС, характерно невысокое содержание ядра э орехах, составляющее 37,6-49,20%. Количество образцов с таким содержанием ядра достигает 99,3%, и лишь у 1,75% растений, выход ядра несколько выше -50,5%. Средния масса плода - 1,3 грамма. К наиболее; крупноплодным можно отнести такие формы, как: Дамский пальчик, Ломбардский белый и т.д. По хозяйственноиенным признакам выделены следующие формы: 784, 803, 912, Урожайный и др.

Сравнительно-анатомическое изучение листа исследуемых видов и сортов рода Corylus L. показало, что общим для рода являются: дорсивен-тральный тип мезофилла, дорсивентральный тип строения черешка, одноклеточные простые волоски и др. Наиболее близкими по анатомическим признакам листа можно считать виды С.maxima и C.pontica. Диагностическими признаками для вида C.maxima являются: число клеток

верхней эпидермы, число клеток нижней эпидермы, число устьиц на нижней эпидерме, толщина губчатой паренхимы; для вида С.ЬеигорЬуИа: число волосков на верхней эпидерме; для вида С.ропИса:' число волосков на нижней эпидерме, число рядов губчатой паренхимы, число рядов палисадной паренхимы; для вида С.со1игла: размер устьиц, толщина палисадной паренхимы; для вида С.51Ьо1с1тпа: толщина листовой пластинки. При рассмотрении корреляции признаков у видов, наибольшая линейная связь отмечена: между числом клеток верхней эпидермы и числом клеток нижней эпидермы листовой пластинки (г—0,88); толщиной листовой пластинки и толщиной палисадной паренхимы (г=0,85);толщиной палисадной паренхимы и числом рядов палисадной паренхимы (г=0,83). При сравнении остальных анатомических признаков, корреляционная связь не отмечена или незначительна (г<0.75). При корреляции признаков у изученных сортов, наибольшая линейная связь наблюдалась: между числом слоев мезофилла и числом рядов губчатой паренхимы (г=0,90); между толщиной пластинки листа и толщиной палисадной паренхимы ( г=0,89); между толщиной пластинки листа и числом слоев мезофилла (г=0,83); между толщиной пластинки листа и числом рядов Губчатой паренхимы (г=0,80). Диагностическими признаками для сорта Тамбовский ранний являются: число клеток верхней эпидермы, толщина пластинки листа, толщина палисадной паренхимы, число рядов палисадной паренхимы, толщина губчатой паренхимы; для сорта Луиза: число волосков на верхней эпидерме, число клеток нижней эпидермы, число волосков на нижней эпидерме: для сорта Первенец: число устьиц на нижней эпидерме, размер устьиц; для сорта Екатерина: число слоев мезофилла, число рядов губчатой паренхимы. Для селекции на'засухоустойчивость, с учетом изученных анатомических признаков строения листовой пластинки, рекомендуем использовать сорта: Екатерина, Тамбовский ранний - Имеющих ксероморфный тип строения. .

Изучение засухоустойчивости и жаростойкости в полевых и лабораторных условиях показало, что среди изученных образцов лучшей водо-удерживающей способностью обладают сорта: Урожайный, Снкора и гибриды 912, 12-4. К среднеустойчивым отнесены гибриды: 148-33, 803, 784. К низкоустойчивым: сорт Павлйк и гибрид 24-28. Обработка данных по степени восстановления листьями тургора после завяданмя позволила выделить группы образцов: с высокой засухоустойчивостью - сорт Урожайный и гибрид 912, (степень восстанавления тургора 63,5-66,6%); среднеустойчивые - Павлик, Сйкора, 803, 148-33 (степень восстанавления

тургора 53,3-56,9%). Самыми слабо устойчивыми оказались гибриды 24-2Й; 12-4, 784 (степень восстановления тургора 44,3-50,9%.). Вариабельность степени восстановления тургора сортами и гибридами орешника на 13% определялась условиями года, общее содержание воды в листьях в, зависимости от сорта - 40,1-50,3%. ■

К жаростойким отнесены сорта: Сикора, Урожайный и гибриды 912, 803, 148-33; к среднестойким - сорт ПавлИк и гибриды 784, 24-28. К нестойким - гибрид 12-4. Вариабельность жаростойкости на 45% определялась температурой воздействия и на 34% - сортовыми особенностями. По полевой оценке к засухоустойчивым отнесены формы: 810, Харьков-3, Дамский пальчик, Урожайный, Сикора, Павлик, и др. (имеющие степень засухоустойчивости б-10 баллов); к незасухоустойчивым отнесены: Сеянец Мичурина 32-10, Сеянец Мичурина 33-16, Первенец и др. (с баллом устойчивости 1-5).

Полученные данные по биохимическому составу плодов показали, что количество масла в Среднем за три года у выделившихся форм орешника изменялось незначительно, от 54,2 до 65,4%. В составе масла насыщенные жирные кислоты составили 7,3%, а ненасыщенные - 92,3%. Концентрация основных жирных кислот варьировала: пальметиновая (С 16:0) от 5,2 до 6,8% (от суммы жирных Кислот), стеариновая (С 18:0) от 1,0 до 2,1%, олеиновая (С 18:1) от б5,Гдо 78,2%, линолевая (С 18:2) от 14,1 до 27,0%. По жирнокислотному составу масла следует особо выделить форму 803, у которой в масле было 78,2% олеиновой кислоты.

ВЫВОДЫ

1. В результате проведения фенологических наблюдений определены:

- суммы эффективных температур: Н? начало цветения женских цветков накапливается 71,0...126,7°С, на начало цветения мужских соцветий -15б,4...230,0°С, к началу вегетации накапливается - 210,0...230,0°С, к началу созревания плодов - 875,0... 1070,0°С.

- продолжительность периодов цветения; общий период цветения' длится 10-55 дней, период одновременного цветения 10-30 дней, период разновременного цветения 1-50 дней.

- продолжительность формирования', вегетативных и генеративных почек изменяется в Пределах 40-60 дней, мужских соцветий 30-40 дней. Образцам: 784, Павлик, 148-33, 912, 12-4, Урожайный, 42-39, 12-43, 955, 10-

24, 14-23, 1-6, 945, 36-49, 747, 10-42 - свойственно формировать высокий процент генеративных почек (от 60 до 72%).

2. По типу цветения образцы: 14-39, 24-5, 842, 798,112-36, 784, 61-112 - , отнесены к протерандричному типу цветения, К протерогиничному типу 829, 30-18, 725, 42-51, 912, 725, 876, Дамский пальчик, Сикора, Урожайный, 10-23, 86-60, Тамбовский ранний, Тамбовский поздний, Екатерина, Ивантеевский зеленый, Антей, Лозовской, 9-14, 19-37, 33-42, 30-24, 37-85, 20-12, 888. Образцы 8-18, 817, Павлик, Первенец, Скороспелка, Тамбовский ранний, Комсомолец, 12-4, 24-28, 803, Ломбардский белый - отнесены к синхронному типу цветения. Установленный разновременный период цветения мужских и женских цветков, подтверждает наличие дихогамии у большинства изученных сортов.

3. Лучшую побегообразовательную способность имеют образцы: Тамбовский ранний, Тамбовский поздний, Сикора. Низкая побегообразо-вательная способность у форм 148-33 и 784. Наиболее динамичный рост листьев отмечен у образцов: 888, Павлик и Урожайный. Слабое нарастание листового аппарата отмечено у сортов Ивантеевский зеленый и Дамский пальчик.

4. Сравнительно-морфологическое изучение видов рода1 Согу^э выявило следующие диагностические признаки: форма кроны куста; форма основания и верхушки листа, зазубренность; дайне, диаметр,опушенность черешка, форма, размеры и окраска мужского соцветия; форма плода.

5. По комплексу хозяйственноценных признаков (урожайность, высокий процент содержания ядра, крупноплодность) выделены следующие образцы-Урожайный, Павлик, Сикора,784, 803, 912,24-28,148-33, 12-4.

6. СравнНгельно-айатомическое изучение листа показало, что общим для рода являются: дорсивентральный тип мезофилла, одноклеточные простые волоски и др. Наиболее близкими по анатомическим признакам листа можно считать виды: С.тахипа и С.роп(1сэ.

7. Выявлены диагностические признаки для видов: число клеток верхней и нижней эпидермы на единицу площади лИста, проекция площади эпидермальных клеток как нижней, так и верхней эпидермы, толщина мезофилла, число слоев мезофилла, толщина палисадной паренхимы, число рядов палисадной паренхимы, толщина губчатой паренхимы, число рядов губчатой паренхимы, форма черешка на поперечном срезе и число слоев колленхнмы.

8. Наиболее мезоморфным строением листа характеризуются виды: С.ауеПапа, С.со1игпй, С.тапс1шпа, наиболее ксероморфным - С.ропйса, С.тахта, С.вШЫсПапа.

9. Для селекции на засухоустойчивость, с учетом изученных анатомических признаков, рекомендуем использовать сорта: Екатерина и Тамбовский ранний, имеющих ксероморфный тип строения. В результате изучения засухоустойчивости и жаростойкости, выделены следующие образцы: Урожайный, Сикора, Павлик, 912, 12-4, 803, 148-33 перспективные для использования в селекции.

10. По жнрнокислотному составу выделился образец - 803, с 78,2% олеиновой кислоты. Образцы: Урожайный, Павлик, Сикора и др., - могут быть рекомендованы для использования в селекции на качество масла.

рекомендации по использованию результатов исследования

1.1 Для расширения сортимента орешника в условиях Предгорного Крыма • рекомендовать селекционным учреждениям Украины и Крыма использовать выделенные Из генофонда ВИР источники урожайности, крупноплодное™, высокого выхода ядра, засухо- и жаростойкости, содержанию олеиновой кислоты: Урожайный, Сикора, Павлик, 912, 12-4, 803, 148-33, 784,24-21.

2. При определении видовой принадлежности образцов рекомендуется использовать комплексы .анатомических признаков: число клеток верхней эпидермы, число клеток нижней эпидермы, размер устьиц, толщина мезофилла и др., выделенных с применением функциональных моделей статус-ц1егрии.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Иванова М.Н. Морфолого-биологические особенности произрастания орешника в предгорном Крыму//Бюл. ВИР.-1995. - Вып. 234. -С.51-57.

2. Мищенко В.Ф., Иванова М.Н. Полиморфизм орешника в условиях предгорного Крыма//Бюл. ВИР.-1995.-Вып. 235.-С.22-26.

3. Низова Г.К., Мищенко В.Ф., Иванова М.Н. Биохимический состав плодов , орешника, произрастающих в Предгорном Крыму// Бюл. ВИР.-1995. - Вып. 234. -С.32-35.

4. Рудыко И.В., Иванова М.Н. Засухоустойчивость и жаростойкость перспективных сортов орешника в условиях предгорного Крыма// Бюл. ВИР.-1995. В печати.