Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

МУТАГЕННОЕ ДЕЙСТВИЕ ХИМИЧЕСКИХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТОВ НА ЯРОВОЙ ЯЧМЕНЬ СОРТА БИОС-1

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "МУТАГЕННОЕ ДЕЙСТВИЕ ХИМИЧЕСКИХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТОВ НА ЯРОВОЙ ЯЧМЕНЬ СОРТА БИОС-1"

Ш6К9

На правах рукописи

Черемисннов Михаил Витальевич

МУТАГЕННОЕ ДЕЙСТВИЕ ХИМИЧЕСКИХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТОВ НА ЯРОВОЙ ЯЧМЕНЬ СОРТА БИОС-1

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Пенза-2004

Диссертационная работа выполнена на кафедре селекции и семеноводства ФГОУ ВПО «Вятская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель: доктор биологических наук,

профессор Дудин Геннадий Петрович Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Карпова Лидия Васильевна кандидат сельскохозяйственных наук

Степанова Татьяна Викторовна

Ведущая организация; Зональный 1ШИ сельского хозяйства

Северо-Востока им. КВ. Рудницкого

Защита состоится ^ " сертдбрд, 2004 г. в тащюнного совета Д 220.053.01 ФГОУ ВПО сельскохозяйственная академия» по адресу: 44; Ботаническая, 30

! диссер-ТБСНпая м, ул.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке 1 дарственной сельскохозяйственной академии

Авторсферат разослан ^ ^ " августа 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор сельскохозяйственных наук

^ В. А. Гущина

Общая характеристика работы

Актуальность исследований. Технологии возделывания культурных растений тесно связаны с использованием химических средств защиты растений. Наряду с повышением устойчивости растений к неблагоприятным факторам окружающей среды, увеличением урожая и его качества химические средства могут обладать побочпым отрицательным действием-мутагек-ным эффектом.

Анализ генетической активности 400 пестицидов показал, что более 60% из них обладают мутагенным действием (Куринный А.И., 1985), Индуцируя различные типы мутаций такие вещества ухудшают хозяйственно-полезные признаки сортов и, в конечном итоге, приводят к потере ценных генотипов культурных растений.

В данный момент все более широкое применение в практике сельского хозяйства находят протравители тряазолового ряда, синтетические регуляторы роста и развития растений. Отрицательное действие фунгицидов и росго-регулирующнх веществ изучено недостаточно. Имеются отдельные работы, в которых показано, что некоторые регуляторы роста способны вызывать нарушения в генетическом аппарате клетки (Шевелуха B.C., 1992).

Обьсктом для исследований был выбран яровой ячмень, который является одной из основных зернофуражных культур во многих странах мира. В условиях Кировской области яровой ячмень (Hordeum sativum) занимает большой удельный вес в структуре посевных площадей и имеет хорошую урожайность, Ячмень является одним из модельных генетических обьекгов, обладая такими качествами, как строгое самоопыление, легкость искусственной гибридизации, диплоидный набор хромосом.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является изучение мутагенного и рострегулирующего действия препаратов, рекомендованных для предпосевной обработки семян ячменя: винцита, эклорана (улучшенный агат-25К) и эпинз, и их эффективность при создании исходного материала ярового ячменя. В связи с этим необходимо было решить следующие задачи:

-изучить влияние винцита, эклорана и эпина на рост и развитие растений ячменя в первом поколении;

-выявить а сравнить мутагенное действие винцита, эклорана и эпива; -выделить наиболее эффективные мутагены по выходу морфологических и физиологических мутаций у ячменя;

-отобрать селекционно-ценные мутанты ячменя. Провести их оценку на продуктивность, устойчивость к полеганию;

Научная новизна исследований. Впервые на яровом ячмене установлена мутагенная эффективность фиторегулятора роста эпин, микробиологического препарата эклоран и химического препарата вшщит. Доказана возможность получения под действием указанных препаратов селекционно-

ценных наследственных изменений на культуре ячменя.

т у ЦНБ МСХА фонд научной литерат

Установлено, что применение винцита ОД и 2 л/г дает максимальную частоту мутаций и наиболее широкий спектр новообразований.

Практическая ценность работы. На основании результатов, полученных в эксперименте, разработаны и предложены для практического применения способы мутагенной обработки семян ярового ячменя с использованием физиологически активных веществ: винцита, эклорана, эпина.

Получены мутанта ые формы ячменя, которые представляют селекционно-генетическую ценность по признакам скороспелости, высокой продуктивности, устойчивости к полеганию. Одиннадцать мутантов ячменя, обладающих ценными признаками и свойствами, включены в коллекцию ВНИИР им. Н.И. Вавилова.

Положения выносимые на защиту:

-закономерности роста и развития ячменя в год обработки семян препаратами: винцит, эхлоран, эпин;

-частота и спектр модификационной и мутационной изменчивости во втором и третьем поколениях в зависимости от вида и нормы расхода препаратов;

-изменение Waxy- гена под влиянием используемых препаратов;

-оценка и характеристика полученных мутантов.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены на научно-практических конференциях аспирантов н соискателей Вятской ГСХА (Киров, 2002, 2003, 2004); на международной научно-практической конференции Смоленского СХИ (Смоленск, 2002); на Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 60-летию кафедры растениеводства Ижевской ГСХА «Адаптивные технологии в растениеводстве — итоги и перспективы» (Ижевск, 2003); на VIII Всероссийской научно-практической конференции «Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур» (Пенза, 2004); на научно-практической конференции Кировского областного отделения РАЕН (Киров, 2004). Основные материалы и положения диссертации опубликованы в 7 печатных работах.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 147 страницах машинописного текста и состоит из 7 глав, выводов, предложений для селекционно-семеноводческой практики, списка литературы и приложений. Работа содержит 17 таблиц и 16 рисунков. Список литературы включает 203 источника, из них 39 инострашшх авторов.

Материал и методика исследований

Полевые исследования проводились в 2001...2003 годах на опытном поле «Кропачи» Вятской ГСХА. Почва участка дерново-среднеподзолистая, по гранулометрическому составу среднссуглинистая.

Семена исходного материала, ячменя сорта Биос-1, обрабатывали за один день до посева с увлажнением по общепринятой методике следующими препаратами: винцит, эклоран (улучшенный агат-25К) и эпин (схема опыта).

Расход рабочей жидкости приготовленного рабочего раствора 10 л/г. В контроле семена обрабатывались водой из расчета 10 л/т.

Схема опыта включает следующие варианты:

1. Контроль (семена, обработанные водой, 10 л/т)

2. Винцит, ск 0,2 л/т

3. Винцит, ск 2 л/т

4. Винцит, ск 10 л/г

5. Эклоран, тис б мл/т

6. Эклоран, тпс 60 мл/т

7. Эклоран, тпс 300 мл/т

8. Эпин, р 20 мл/т

9. Эпин, р 200 мл/т

Ю.Эпин.р 1000 мл/т

В первом поколении в каждом варианте обрабатывали и высевали 500 семян (по 125 зёрен на делянку при 4-х кратной повторности). Посев проводили вручную, расстояние между рядками 15 см, между семенами в рядке - 4 см, площадь делянки - 1 м1. Размещение делянок систематическое, в два яруса, со смещением на 5 номеров.

В первом поколении (М\) проводили учёт полевой всхожести семян, выживаемости растений ячменя и динамику их развития в течение вегетации, изменчивость количественных признаков.

Во втором поколении (Мг) посемейно высевали семена с главного колоса растений первого поколения. На протяжении всего периода вегетации велась работа по отбору измененных растений по признакам, отличающимся от исходного сорта -контроля. Выделяли семьи с хлорофилыщми мутациями. Проводили отбор семей с видимыми морфологическими и физиологическими изменениями.

Во втором поколении проводили группировку выделенных растений по измененным признакам, определяли частоту изменений ячменя как отношение количества семей с отклонениями к общему количеству проанализированных в варианте семей,

В третьем поколении (Мэ) проверяли наследование измененных признаков, выделенных в М^. Частоту мутаций в Мз определяли по числу семей с мутанткыми признаками к количеству изученных семей во втором поколении. Процент наследования в Мз определяли по числу семей с мутациями к числу семей с измененными признаками в М^ (Володин В.Г., 1975),

В М2 и Мз проводили фенологические наблюдения, отмечали фазы всходов, кущения, выход в трубку, колошения, восковой и полной спелости; сравнивали измененные формы ячменя по элементам продуктивности растений с исходным сортом Биос-1.

Формулы гордеинов мутантов ячменя определяли методом электрофореза (Поморцев А.А. и др., 1985).

Для изучения генетического действия используемых факторов применяли тест- метод Waxy - изменений в пыльцевых зернах (Eriksson G., 1962; 1969), (Виленский, Щербаков, 1985).

Данные биометрии количественных признаков Mj...Mj обрабатывали статистически по Плохинскому (1969), Доспехову (1985), Моисейченко и др.(199б). Оценку показателей альтернативной (качественной) изменчивости проводили по Вольфу (1966).

Математическую обработку цифрового материала проводили с помощью персональной ЭВМ «Нейрон И966-01» и Celeron 500 (на базе Intel Pentium И)

Результаты исследований

Влияние химических и биологических препаратов на рост и развитие растений ячменя в первом поколении (Mi). Изучаемые факторы оказали различное влияние на полевую всхожесть семян, развитие растений и их выживаемость в первом поколении.

Данные учета полевой всхожести семян показали, что рассматриваемые факторы не оказывают существенного влияния на этот показатель. При увеличении нормы расхода эююрана С 6 до 300 мл / т наблюдается тенденция к снижению полевой всхожести. Наибольшее увеличение полевой всхожести семян по отношению к контролю на 4,6-5,0 % наблюдается в вариантах винцит 0,2 л/т, винцит 10 л/т и на 2,1 % в варианте эклоран 6 мл/т, эпин 200 мл/т. Наименьшее количество семян взошло в варианте эпин 20 мл/т -78,6 % и эпин 1000 мл/т-79,0%,вконтроле-78,8 %.

В начальный период роста отмечались различия по длине первых листьев ячменя. Замеры проводились в фазу полных всходов при выборке 15 растений с каждой из четырех повторений. Анализ данных свидетельствует о том, что в начальный период роста растений достоверное положительное влияние на этот показатель оказали препараты: винцит 0,2; 2 л/г, эклоран 60 мл/т, эпин 1000 мл/т. При этом длина первых листьев увеличилась соответственно на 5,1; 5,7; 5,5; 7,6 %. В контроле (обработка водой) длина листьев составила 81,9 мм.

Изучаемые факторы не оказали существенного влияния на выживаемость растений. Однако наблюдалась тенденция к снижению количества выживших растений во всех вариантах опыта относительно контроля.

Самая низкая выживаемость растений отмечена в варианте винцит 0,2 л/т-84,6 %, винцит 10 л/т -80,6 % от взошедших семян, в сравнении с контролем — 90,4%.

В вариантах опыта с эклораном 6; 60; 300 мл/г и эпином 20; 200 и 1000 мл/г отмечено снижение количества выживших растений с увеличением концентрации препарата,

Рассматриваемые факторы вызывали изменения в структуре элементов продуктивности растений ячменя в M¡.

Общая и продуктивная кустистость под действием препаратов превысила контроль во всех вариантах опыта. Обработка семян эпином достоверно увеличила продуктивную кустистость при веек концентрациях препарата и составила 5,1...5,2. Наибольшее влияние на продуктивную кустистость оказал препарат эк-лоран 6 мл/т - она составила 5,5 (в контроле - 4,4). В других вариантах опыта продуктивная кустистость была на уровне контроля.

Под действием изучаемых факторов длина стебля существенно увеличилась в вариантах: винцит Юл/г, эюгоранб; 60; 300 мл/г; эпин 20 и 200 мл/т соответственно на 3,5; 5,9; 6,0; 3,8; 7,1; 4,1 см, в контроле -57,6 см.

Длина колоса после обработки препаратами достоверно возросла во всех вариантах опыта на 0,43-1,10 см (кроме варианта винцит ОД л/т).

Максимальное увеличение длины колоса отмечено под действием эклорана 60 мл/т-10,1 см, в контроле—9,0 см. В этом же варианте было получено наибольшее количество зерен в колосе -27 зерен, в контроле 25.

Предпосевная обработка семян сказалась и на увеличении массы зерна с колоса. Достоверным этот показатель был в варианте эклоран 60 мл/г, где масса зерна увеличилась на 0,12 грамма по сравнению с контролем.

Изучаемые факторы повлияли на изменчивость количественных признаков растений ячменя. Наиболее варьирующими признаками оказались общая и продуктивная кустистость (коэффициент вариации Су =33,4...46,0 %).

Длина стебля и колоса, число зерен в колосе и масса зерна с колоса оказались более выравненными (Cv= 7Д..22.7 %).

Достоверно увеличилась вариационная изменчивость указанных признаков в вариантах: эклоран 300 мл/т; винцит ОД л/т, винцит 10 л/т и эпин 1000 мл/т.

Эффективность используемых факторов и реакция ячменя на их применение оценивались также с помощью среднего суммарного показателя стимуляции Si, % -депрессии Д, % (Володин В.Г., Лисовская З.И., 1979), Для получения коэффициента S( (Д), % суммировали относительное действие изучаемых факторов на всхожесть семян, общую и продуктивную кустистость, длину стебля и колоса, число зерен в колосе и массу зерна с колоса.

Обработка семян растворами различных препаратов оказала во всех изучаемых вариантах опыта только стимулирующее действие (рис. 1). В группе опыта с ростовыми веществами наименьшее стимулирующее действие (St=2.39 %) оказала обработка семян препаратом эпин с нормой расхода 1000 мл/т. Снижение нормы расхода препарата эпин с 1000 мл/т до 20 мл/т ведет к стимуляции ростовых процессов (St=5,48 %). С увеличением нормы расхода эклорана до 300 мл/т оказало снижение стимулирующего действия за счет депрессии по массе зерна с ксшоса. Обработка семян винцитом 10 л/т стимулировало па 6,3 % полевую всхожесть. Наибольший средний суммарный показатель стимуляции наблюдался в варианте эклоран 60 мл/т (St=7,96 %). Это объясняется сильным положительным влиянием такой обработки на

длину стебля (5,=10,49 %), длину колоса (8(=Н,60 %), количества зерен в колосе (81=7,22 %), массу зерна с колоса ^=8,72 %).

эпин 1000 мл/т

эпин 200 мл/т

элин 20 мл/т

эклоран 300 мл/т

эклоран 60 мл/т

эклоран 6мл/г

винцит 10 л/г

винцит 2 л/т

винцит 0,2 л/т -г

-4 -3 Б, %

-2

■г

-1

%

Рис. I. Реакция растений ячменя М1 на обработку препаратами

Изменчивость ячменя во втором поколении. Во втором поколении хлорофильные мутации были выделены во всех вариантах опыта, их частота-колебалась от 0,60 % (винцит ОД л/т) до 3,45 % (винцит 2 л/т). Максимальная частота мутаций выявлена в вариантах: эклоран 60 мл/т — 1,20 %, винцит 2 п/т- 3,45 %.

При увеличении нормы расхода винцита с ОД л/т до 2 л/т наблюдается увеличение абсолютного выхода семей с хлорофилышми изменениями с 0,60 до 3,45 %. В варианте с микробиологическим препаратом эклоран также отмечена зависимость между нормой расхода препарата и числом мутаций: при

повышении нормы расхода эклорана с 6 до 60 мл/т частота хлорофильных мутаций возрастала в 2 раза.

В вариантах с фиторегулятором роста эпин не выявлено связи между различными концентрациями с выходом хлорофильных мутаций.

В спектре хлорофильных нарушений отмечены мутации типа: albina; claroviridis; xanthoviridis; viridoxanthostriata; xanthomaculata; viridoalbotermi-nalis; xanthotigrina.

Максимальное разнообразие хлорофилльных мутаций -3 типа - наблюдалось в варианте винцит 2 л/т.

44,4 % всех хлорофилльных изменений составляют мутации claroviridis. Данный тип изменений зарегистрирован в 7 вариантах опыта.

Кроме хлорофилльных изменений, выделяли семьи с резкими отличиями от исходного сорта контроля по морфологическим и физиологическим признакам.

Максимальная частота семей с морфофизнолопгческими изменениями отмечена в варианте с химическим протравителем винцит 2 л/г -11,28 %; затем следуют варианты винцит 0,2 л/т-10,87 % и эклоран 60 мл/г- 9,91 % (табл. 1).

"Увеличение нормы расхода винцита с 2 до 10 л/т снижает выход измененных семей на 2,67 %, В то же время при возрастании концентрации эклорана с 6 до 300 мл/ т увеличивается частота морфологических и физиологических изменений в 2,3 раза.

В вариантах с фиторегулятором роста эпин увеличение нормы расхода с 20 мл до 1000 мл/т привело к росту числа семей с морфофизиологическими изменениями в 1,5 раза.

Для практической селекции наиболее важен спектр индуцированной изменчивости. Максимальное число типов морфологических и физиологических изменений -22 -отмечено в варианте винцит 0,2 л/т, а наименьшее 14 в варианте эпин 20 мл/т. При увеличении нормы расхода винцита до 10 л/т уменьшается выход новообразований. Увеличение нормы расхода фнторегу-лятора эпина в 5 раз приводит к расширению спектра морфологических и физиологических изменений в 1,43 раза (с 14 до 20 типов).

В варианте винцит 0,2 л/г преобладали такие изменения как повышенная общая н продуктивная кустистость, длинный стебель и длинный колос, раннее колошение и раннее созревание.

При норме расхода винцита 10 л/т в опыте прослеживается снижение таких изменений как продуктивная кустистость до 3,38 %; длины стебля до 4,93 %; длины колоса до 2,46 % и резкое увеличение семей с изменениями массы зерна с колоса до 5,54 %. Отмечены в данном варианте б семей с промежуточной формой куста.

В вариантах с винцитом выявлено 15 скороспелых семей, в то время как в блоке с фиторегулятором эпин их было лишь 2.

В вариантах с препаратами винцит и эклоран с равной частотой ветре-

Таблица 1

Изменчивость ярового ячменя по морфологическим и физиологическим признакам в М2

Вариант Число семей в M¡¡ Частота измене. ннй Число типов изменений, шт.

изучаемых с изменениями p±Sp, %

Контроль 317 1 032±032 1

Винцит 0,2 л/т 331 36 10,87±1,71*** 22

Винцит 2 л/т 319 36 И,28±1,77*** 20

Винцит 10 л/т 325 28 8,61±1,5б*** 19

Эклоран 6 мл/т 328 11 3,35*0,99** 15

Эклоран 60 мл/т 333 33 9,9Ш,64*** 19

Эклоран 300 мл/т 325 25 7,69±1,48*** 17

Эпин 20 мл/т 307 14 4,56±1119*** 14

Эпин 200 мл/т 339 19 5,бО±1,25*** 16

Эпнк 1000 мл/г 289 20 б,92±1,49*** 20

Примечание: **—уровень вероятности Р>0,99 * * *-уровень вероятности Р>0,999

чаются семьи с широкой листовой пластинкой. Наибольшее число 5 семей с узкой листовой пластинкой индуцировал препарат эпин 200 мл/т. В других вариантах опыта число таких семей колебалось от 1 до 2.

Мутационная и модифнкационная изменчивость ячменя в третьем поколении. Полное наследование хлорофильных мутаций наблюдалось в вариантах эклоран 6 и 300 мл/т. Высокий процент наследования зафиксирован в вариантах эклоран 60 мл/т-75 % и винцит 2 л/т-63,6 %. Низкий процент наследования хлорофильных мутаций -50 %- отменен в вариантах винцит 0,2 и 10 л/т, где из выявленных 4 хлорофильных нарушений в третьем поколении осталось только 2.

Такие хлорофилыше изменения как xantomaculata, viridoxantostriaia, viridoalboterminalis не передались потомству, поэтому спектр хлорофильных нарушений сузился с 7 типов во втором поколении до 4 типов -в третьем поколении.

На 100 % наследовались мутации albina, xantotigrina. Высокий процент наследования -75 %- у мутации claroviridis, а нарушения xanthoviridis проявлялись в М3 у 25 % семей.

В некоторых вариантах третьего поколения были вновь выделены хлорофилыше мутации: 1 семья с мутацией viridoxanthoterminalis, При обработке вннцитом с нормой расхода 2 л/т; 1 семья viridomaculata в варианте эклоран

300 мл/т и по одной семье в варианте эпин 20 мл/т- аШоушЛз; эпин 200 мл/т-У1о1асеа.

Количество дополнительно выделенных в третьем поколении семей с хлорофильными изменениями (13) значительно ниже, чем во втором поколении (27).

Анализ характера наследования видимых морфологических и физиологических изменений показал, что часть из них имела модификационную природу и в третьем поколении вернулась к исходному фенотипу (табл. 2), Не передались потомству такие типы изменений как пониженная кустистость, низкий стебель, прикорневое полегание.

Полного наследования измененных признаков в третьем поколении не отмечено.

Высокий процент наследования отмечен по таким признакам как раннее кущение- 76,9 %; позднее колошение, позднее созревание- 75,0 высокий стебель — 74,6 %; широкий лист-70,0 %; ранний выход в трубку-63,6 %. На 50 % наследовались промежуточная форма куста, короткий колос, низкое число колосков в колосе.

Невысокий процент наследования (7,1...37,5 %) наблюдался у изменений: длинный колос, повышенная масса зерна с колоса, высокая кустистость, высокое число колосков в колосе, пониженная масса зерна с колоса, раннее созревание, высокая продуктивная кустистость, слабый восковой налет. Доля семей с усиленным восковым налетом и узкой листовой пластинкой, поздним кущением колебалась от 40,0 до 56,2 %.

В третьем поколении доля мутантных семей во всех вариантах опыта была ниже по сравнению с частотой измененных семей во втором поколении. Особенно это отмечается в вариантах винцит ОД л/т, эклоран 60 мл/г, эпин 200 мл/г.

Максимальная частота наследственных изменений ячменя 3,7...6,б % отмечена при воздействии винцита 10 и 2 л/т соответственно, а минимальная-0,9 % - при обработке эпином 200 мл/т (табл. 2).

При использовании в качестве протравителей для обработки семян эк-лорана и эгоща вновь как и во втором поколении наблюдается взаимосвязь между дозой и выходом мутаций: с увеличением концентрации эклорана с 6 до 300 мл/т и эпина с 20 до 1000 мл/т частота мутантных изменений возрастает от 1,5 до 3,1 нот 1,3 до 2,4 % соответственно.

В вариантах с винцитом, где помимо увеличения выхода мутаций с ростом нормы расхода отмечается наибольшее число семей в варианте с рекомендованной сельскохозяйственному производству нормой расхода препарата по «Списку разрешенных пестицидов., .на 2001 год» 2 л/г и составляет 6,6 %. Наибольшая степень наследования измененных признаков у ячменя (45,4...58,3 %) получена в вариантах винцит 2 л/т и эклоран 6 мл/г. В осталь-ньк вариантах процент наследования был значительно ниже и составил 15,8.-40,0.

Таблица 2

Частота морфофизиологических мутаций ячменя сорта Биос-1 в Мэ

Вариант Количество изучаемых семей в М2 Число семей с изменениями вМэ Процент наследования

п (Р*5р)

Контроль (обр. водой) 317 0 0 0

Винцит 0,2 л/т 331 5 1,5+0,67* 13,9±5,76*

Винцит 2 л/т 319 21 6,611,39*** 58,3±8,22***

Винцит 10 л^ 325 12 3,7±1,04*** 42,8±9,35***

Эклоран 6 мл/т 328 5 1,5±0,67* 45,4±15,01**

Эклоран 60 мл/т 333 8 2,4±0,84** 24 Д ±7,46**

Эклоран 300 мл/т 325 10 3,1 ±0,96** 40,0±9,80***

Эпин 20 мл/т 307 4 1,3 ±0,64* 28,6± 12,07*

Эпин 200 мл/т 339 3 0,9+0,51 15,8±8,37

Эпин 1000 мя/т 289 7 2,4±0,90** 35,0110,67**

Низкая степень наследования отмечена в варианте винцит 0,2 л/т, где передается в Мэ 13,9 % выделенных в М^ изменений.

Морфологические отклонения, наблюдаемые во втором поколении, в контрольном варианте не наследовались.

В третьем поколении не произошло уменьшения количества типов новообразований; в отдельных вариантах их число либо возрастало, либо сохранялось на уровне второго поколения. Среди новообразований преобладали изменения морфологических и количественных признаков.

Наблюдались различия в спектральном составе мутаций между отдельными вариантами.

В вариантах опыта с винцитом 0,2 л/т, эклораном 300 мл/т, получен самый широкий спектр мутаций.

Под влиянием випцита 0,2 л/т доля семей с количественными изменениями и физиологическими отклонениями находится на одном уровне -23,52 %. При этом превалируют формы с высокой продуктивной кустистостью, ранним кущением, поздним колошением, ранним выходом в трубку. Данная обработка оказалась наиболее эффективной для индукции скороспелых форм ячменя (5,9 %) среди всех вариантов с химическими и биологическими препаратами.

При увеличении концентрации винцита с ОД до 10 л/т меняется соотношение скоро- и позднеспелых мутантов в пользу последних. В варианте винцит 10 л/т скороспелые формы отсутствуют, но отмечен высокий процент позднеспелых форм- 14,6 %. В указанном варианте несколько ниже выход

семей с физиологическими мутациями, мутациями количественных признаков, но высока доля морфологических мутаций - 41,50 %, связанных с изменением длины стебля, промежуточной формой куста и узкой листовой пластинкой.

При увеличении нормы расхода препарата с 6 до 300 мл/т наблюдается расширение спектрального состава мутаций. Препарат эклоран индуцирует как скороспелые, так и позднеспелые формы. Так, например, в варианте эклоран 300 мл/т доля скороспелых мутаций составила 2,4 %, а позднеспелых мутаций -11,9 %.

Увеличение нормы расхода эклорана до 300 мл/г ведет к повышению частоты семей с морфологическими мутациями до 57,1 % (преобладают формы с длинным стеблем, промежуточной формой куста) и уменьшению числа ссмсй с физиологическими отклонениями.

Несколько отличаются спектры изменчивости ячменя при использовании фиторегулятора роста эпина. В вариантах с регулятором роста эпином не было выявлено скороспелых форм, а в варианте эпин 20 мл/т отсутствовали и позднеспелые мутации. Наибольший процент отмечен по морфологическим мутациям. Мутации морфологических признаков составили 42,9...52,0 %. Среди данных мутаций преобладают семьи с широкими листьями, высоким стеблем и длинным колосом. Увеличение нормы расхода эпина с 20 до 1000 мл/т приводило к росту числа семей с высохим стеблем с б до 14. В варианте эпин 20 мл/т отмечен высокий выход физиологических мутаций - 32,1 % (усиленный восковой налет, раннее и позднее колошение, ранний выход в трубку).

Среди новообразований ячменя в третьем поколении выделяются группы признаков с одинаково высокой наследственностью. Высокая доля наследования отмечена у изменений, касающихся раннего кущения и колошения, высоты стебля, позднего созревания и широкой листовой пластинкой.

Проведенные исследования показывают, что препараты, используемые для обработки семян, такие как винцит, эклоран, эпин, являются мутагенами на культуре ячменя и могут использоваться только для обработки партий репродукционных семян.

Изменение маркерного \¥яху-гена ячменя под влиянием изучаемых факторов. В качестве дополнительного изучения генетических эффектов от препаратов, используемых для гфедпосевиой обработки семян, использовалась чувствительная тест - система на изменения по локусу Waxy ячменя. Мутация локуса Waxy успешно регистрируется по изменению цвета пыльцевых зерен при специфическом окрашивании на крахмал в растворе Люголя. При этом мутанггаые пыльцевые зерна приобретают темно-синюю или черную окраску и меньшие размеры.

Мутантные пыльцевые зерна обнаружены во всех вариантах опыта (табл. 3). Частота Waxy-мутгций в опытных вариантах достоверно выше уровня спонтанного мутирования в контроле (0,049 %). По всем препаратам

наблюдалась закономерность: при увеличении нормы расхода увеличивалось и количество мутантных зерен, кроме блока с винцитом. В блоке с винцитом частота мутирования выше в 2 раза по сравнению с блоком эклорана и в 1,2 раза блока с фиторегулятором эпин.

Таблица 3

Частота мутаций Waxy гена при обработке ячменя химическими и биологическими препаратами

Проанали- Увеличение

зировано Мутантных пыльцевых частоты мута-

Вариант пыльцевых зерен ций относи-

зерен, тыс. тельно Koirrpo-

шт. п р± Sp, % ля

Контроль 55 27 0,049±0,009 1,00

Винцит 0,2 л/т 50 93 0,186*0,019*** 3,79

Вннцит2 л/т 50 201 0,402±0,028*** 8,20

Винцит 10 л/т 50 148 0,296±0,024*** 6,04

Эклоран 6 мл/т 50 67 0,134±0,016*** 2,73

Эклоран 60 мл/т 50 73 0,146±0,017*** 2,98

Эклоран 300 мл/т 50 80 0,160*0,018*** 3?26

Эпин 20 мл/т 50 94 0,188±0,019*** 3,84

Эпин 200 мл/т 50 120 0,240±0,021*** 4,89

Эпин 1000 мл/т 50 150 0,300±0,024*** 6,12

Примечание; ***- уровень вероятности Р>0,999

Максимальная частота мутаций локуса \Vaxy получена при обработке семян винцитом 2 л/т и составила 0,402 %, а минимальная- 0,134 % в варианте эклоран б мл/т. Увеличение нормы расхода микробиологического препарата эклоран с б до 300 мл/т и фиторегулятора роста эпин с 20 до 1000 мл/т ведет к увеличению выхода мутаций. В первом случае с эклораном незначительно, частота мутирования возрастает по сравнению с контролем в 2,7...3,3 раза, а при применении энина в 3,8...6,1 раза. В блоке с протравителем вин-цит при увеличении нормы расхода с 0,2 до 10 л/т наблюдается увеличение выхода мутаций с 0,186 до 0,296 %. Причем максимальная частота \Vaxy-изменений приходится на норму расхода 2 л/т, рекомендованной производству.

Частота ТЛ'аху-измененнй коррелирует с частотой морфофиз иол отеческих мутаций ячменя в третьем поколении.

Характеристика мутантов с хозяйственно- полезными признаками. В результате проведенных исследований выделены 60 мутантных образцов представляющих селекциоппо-гепетическуто ценность по признакам скороспелости, высокой продуктивности, устойчивости к полеганию. 11 мутантов,

обладающих ценными признаками, переданы в коллекцию ВНИИ? им. Н.И. Вавилова. Проведен эле ктрофоретический анализ запасных белков у всех выделенных в опыте мутантов ячменя. Формула гордеинов оказалась идентична исходному сорту Биос-1 А2 В8 72.

Мутант 2-19 создан при воздействии винцита 0,2 л/т. Разновидность нутанс. Колос двурядный желто-серый, длиной 7,1 см, плотность низкая 12,3 члеников на 4 см длины колосового стержня. Зерно крупное (масса 1000 зерен 55,42 г), соломенно-желтое, эллиптическое. Длина соломины выше, чем у родительской формы, составляет- 53,5 см. Куст прямостоячий. Мутант обладает сильным восковым налетом стебля. Вегетационный период на 4-6 дней больше исходного сорта Биос-1.

Мутант 3-11х выделен во втором поколении при обработке винцитом 2 л/т. Разновидность нутанс. Колос двурядный, желтый с сероватым оттенком длиной 8,8 см, низкой плотности 10,9 члеников на 4 см длины колосового стержня. Зерно крупное (масса 1000 зерен 58,25 г), бледно-желтое, удлиненное. Стебель высокий (85,1см). Колосится н созревает на 5-6 дней раньше стандарта. Мутанту характерна хлорофильная мутация с1агоут(И5.

Мутант 3-20 получен во втором поколении в варианте винцит 2 л/т. Разновидность нутанс. Колос двурядный, желтый, длина колоса на уровне родительской формы. Плотность низкая 12,4 членика на 4 см длины колосового стержня. Зерно крупное (масса 1000 зерен 58,64 г), соломенно-желтое, эллиптическое. Соломина длиной в среднем 73,4 см (что на 27 см больше исходной формы). Имеет высокое число зерен и массу зерна с колоса. Колосится и созревает на 5-7 дней раньше контроля.

Мутант 3-26 выделен во втором поколении при воздействии на семена винцита 2 л/т. Разновидность нутанс. Колос двурядный, желтый, длиной 6,3 см, плотностью 12,9 члеников на 4 см длипы колосового стержня. Зерпо средней крупности (масса 1000 зерен 44,56 г), соломенно-желтое эллиптическое. Стебель очень низкий в среднем 39 см (на 6,4 см короче стандарта). Не полегает. Форма куста стелющаяся. Обладает ранним, дружным повышенным кущением. Длина вегетационного периода больше исходного сорта на 1-3 дня.

Мутант 3-47 создан при воздействии на семена винцита 2 л/т. Разновидность нутанс. Колос двурядный, желто-серый, длиной 7,7 см (на уровне Биос-1), плотность низкая 11,6 члеников на 4 см длины колосового стержня. Зерно крупное (масса 1000 зерен 60,24 г), соломенно-желтое, удлиненное. Средняя длина соломины 77 см (превышает исходную форму на 30,6 см). Отличается высокой кустистостью (3,1) и массой зерна с колоса. Колосится и созревает одновременно с сортом Биос-1. Мутанту характерна хлорофильная мутация с1актп<11з.

Мутант 3-56 создан при воздействии винцитом 2 л/т во втором поколении. Разновидность нутанс. Колос двурядный, желто-серый, средней длины 8,5 см. Зерно крупное (масса 1000 зерен 57,36 г), бледно-желтое, удлиненное. Длина соломины 69 см (на 22,6 см выше исходного сорта Биос-1). По про-

дуктнвной кустистости (3,6) превосходит родительскую форму. Имеет повышенное число зерен и массу зерна с колоса. Отличается ранним кущением и наступлением ранней восковой спелости. Созревает на 5-7 дней раньте сорта Биос-1.

Мутант 5-25 получен во втором поколении в варианте эклоран 6 мл/т (улучшенный агат-25К). Разновидность нутанс, Колос двурядный, желто-серый. Длина колоса в среднем 9,5 см, плотность очень низкая 10,7 членика на 4 см колосового стержня. Зерно средней крупности (масса 1000 зерен 48,41 г), соломенно-желтое, удлиненное. Соломина длиннее на 18 см, чем у родительской формы. По числу зерен и массе зерна с колоса превышает исходный сорт. Созревает на 4-6 дней раньше сорта Биос-1.

Мутант 6-1 создан во втором поколении при обработке эклораном 60 мл/т. Разновидность нутанс. Колос желто-серый, короткий 7 см, плотность низкая 12,15 члеников на 4 см длины колосового стержня. Зерно крупное {масса 1000 зерен 55,32 г), соломенно-желтое, эллиптическое. Стебель короткий 43,8 см. Форма куста стелющаяся. Отличается поздним прохождением фенологических фаз. Вегетационный период на 2-4 дня больше родительской формы.

Мутант 8-4 выделен во втором поколении при обработке семян эпином 20 мл/т. Разновидность нутанс. Колос двурядный желто-серый, длиной 6,9 см, средней плотности 13,4 членика на 4 см длины колосового стержня. Зерно крупное (масса 1000 зерен 57,48 г), бледно-желтое, эллиптическое. Коэффициент продуктивной кустистости 3,5. Форма куста прямостоячая. Длина соломины в среднем 77 см (на 30 см длит ¡ее родительской формы). Имеет пониженный восковой налет на листьях. Мутант отличается ранним вступлением в колошение. Длина вегетационного периода на 4-6 дней короче исходного сорта.

Мутант 10-7 выделен во втором поколении при воздействии эпином 1000 мл/т. Разновидность нутанс. Колос двурядный, средней длины 8,2 см, низкой плотности 11,3 членика на 4 см длины колосового стержня. Зерно мелкое (масса 1000 зерен 30,56 г), бледно-желтое, эллиптическое. Обладает повышенной продуктивной кустистостью (3,1). Куст прямостоячий. Соломина длинная 72 см (на 25,5 см больше исходной формы). Превышает родительскую форму по числу зерен в колосе и массе зерна с колоса. Мутант устойчив к полеганию. Имеет маркерный признак — ослабленный восковой налет стебля. Полная спелость наступает на 5-6 дней раньше родительской формы.

Выводы

1. Рассматриваемые факторы не оказали существенного влияния на всхожесть семян и выживаемость растений ячменя. Огмечена тенденция увеличения полевой всхожести семян при их обработке винцитом с нормой расхода 0,2и Юл/т.

2. Обработка семян эпином и эклораном обеспечила ускоренное прохождение фаз выхода в трубку и колошения на 1-2 дня.

3. Выявлено стимулирующее действие препаратов во всех вариантах опыта на растения ячменя. Наибольший суммарный показатель стимуляции наблюдался в варианте эклоран 60 мл/т- 7,96 %.

4. В М2 во всех вариантах опыта получены хлорофнпьные мутации. Наибольшая их частота и спектр получен в варианте винцит 2 л/т.

5. Кроме хлорофильных мутаций во втором поколении выделены морфологические и физиологические изменения, частота которых колебалась от 0,32 до 11,28 %. Число типов морфофизиологичсских отклонений варьировало по вариантам от 14 в варианте эпин 20 мл/т до 22 в варианте винцит 0,2 л/т.

6. При использовании для обработки семян эклорана и эггана в Mj, как и во втором поколении, наблюдается взаимосвязь между дозой и выходом измененных форм ячменя.

7. Максимальная частота (6,6 и 3,7 %) морфофизиологяческих мутаций в М} получена в вариантах винцит 2 л/т и винцит 10 л/г соответственно.

8. Впервые на яровом ячмене установлена мутагенная эффективность препаратов: винцита, эклорана и зпина.

9. Применение в качестве теста мутаций локуса Waxy- подтвердило вывод о наличии мутагенных свойств у винцита, эклорана н эпина.

10. Электрофоретический анализ проламина мутантных форм ячменя показал, что с помощью химических и биологических препаратов можно получать разнообразные морфологические и физиологические мутации без изменения в гордеиновом спектре.

11. Создана коллекция мутантов ячменя с хозяйственно-полезными и селекционно-ценными признаками. Одиннадцать образцов переданы в ВНИИР им. Н.И. Вавилова.

Предложения для селекционно-семеноводческой практики

1. Для создания исходного материала ячменя предлагается использовать препарат винцит с нормой расхода 0,2 и 2 л/т (обработка семян).

2. Селекциошгым учреждениям рекомендуется использовать в селекции из скороспелость, продуктивность, устойчивость к полеганию созданные и изученные мутантные формы ярового ячменя 2-19, 3-llx, 3-20, 3-26, 3-47, 3-56,5-25,6-1,84 10-1 и др.

3. Не применять для обработки семян на посевах оригинальных и элитных семян препараты: винцит, эклоран, эпин.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1.Черемисинов М.В. Реакция растений ячменя М1 на воздействие химическими и биологическими препаратами // Проблемы аграрной отрасли в начале XXI века: Материалы международной научно-практической конференции Смоленского СХИ.- Смоленск, 2002.- Ч-Ш.- С. 209-212.

2. Черемисинов М.В., Помелов А.В., Дудин Г.П. Влияние химических и биологических препаратов на рост и и развитие растений ячменя в М) Н Науке нового века - знания молодых: Тезисы докладов 2-ой научной конференции аспирантов и соискателей,- Киров, 2002.- С. 34-36.

3. Черемисинов М.В. Действие протравителей семян на растения ярового ячменя сорта Биос-1 в первом и втором поколениях // Науке нового века - знания молодых: Тезисы докладов 3-й научной конференции аспирантов и соискателей,- Киров, 2003,- С. 48-53.

4. Черемисинов М.В., Дудин Г.П. Изменчивость растений ярового ячменя во втором и третьем поколениях под влиянием протравителей семян // Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур: сборник материалов VIII Всероссийской научно-практической конференции.- Пенза: РИО ПГСХА, 2004.- С. 43-45.

5. Черемисинов М.В. Хлорофильные мутации ячме][я, индуцированные протравителями семян И Материалы научной сессии-Кировский филиал РАЕ, Кировское областное отделение РАЕН,- Киров, 2004.- С. 293-294.

6. Черемисинов М.В„ Дудин Г.П. Мутагенное действие химических и биологических препаратов на ячмень сорта Биос-1 // Материалы научной сессии-Кировский филиал РАЕ, Кировское областное отделение РАЕН.- Киров, 2004.- С. 294-295.

7. Черемисинов М.В., Дудип Г.П. Влияние протравителей семян на изменчивость растений ярового ячменя // Адаптивные технологии в растениеводстве — итоги и перспективы: Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 60-летию кафедры растениеводства ИжГСХА / ИжГСХА,- Ижевск: ИжГСХА, 2003,- С. 156-159.

Заказ ^Подписано к печати 09.0В.2004г. Тираж 100 экз. Формат 60*84 1/16, Бумага офсетная. Усл.п.л. 4,2.

ФГОУВПО

Вятская государственная сельскохозяйственная академия 610017,Г.Киров, Октябрьский проспект, 133. Отпечатано в типографии Вятской ГСХ А.

»152 13