Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Получение исходного материала для селекции топинамбура методом химического мутагенеза

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Получение исходного материала для селекции топинамбура методом химического мутагенеза"

Р Г Б ОД

;;ФЕи гя

Российская академия сельскохозяйственных наук

•Всероссийский научно-исследовательский институт кормов имени В.Р.Вильямса

На правах рукописи

ПОЛОНСКАЯ ГАЛИНА НИКОЛАЕВНА

ПОЛУЧЕНИЕ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ ТОПИНАМБУРА МЕТОДОМ ХИМИЧЕСКОГО МУТАГЕНЕЗА

08.01.05 - селекция

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва 19.95

Диссертационная работа выполнена в Институте оиохйеводства и бахчеводства Украинской Академии аграрных наук и в Кустанайском сельскохозяйственном институте в 1991-1993 гг. ;

Ваучные руководители:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Мапаньин А.Н.

кандидат сельскохозяйственных наук Герасцнов Л.Г.

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных на^к, профессор Рубцов М.И.

кандидат сельскохозяйственных наук Неретин Г.И.

Ведущая организация - Кустаиайский НИИСХ..

Защита состоится в /3 ч. АР мин на заседании специализированного совета Д 020.52,01 во Всероссийском научно-исследовательском институте кормов имени В.Р.Вильямса.

Адрес: 141740, п/о Луговая Московской области.

Просим Вас принять участие а работе совета или прислать письменный отзыв о данном реферате (в двух экземплярах, заверенных печатью).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. "-.

Автореферат разослан .* ^Х^Ой-дД^! 9Э5 г. ;

Ученый секретарь \ .* - -:'".'

«специализированного совета Киреев В.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Топинамбур - культура широкого назначения: продовольственного, кормового, технического и сырье для фармацевтической промышленности. Одним из резервов широкого внедрения его в производство Северного Казахстана является создание высокоурожайных сортов, обеспечивающих стабильное по годам получение зеленой массы я клубней, характеризующихся высокими достоинствами. Получение исходного селекционного материала путем гибридизации з Казахстане возможно только на юге. Индуцированный мутагенез, наиедаий пирокое применение в селекции ряда сельскохозяйственных культур (Рапопорт И.А., 1966, 1980, 1986, 1987; Дубинин Н.П., 1971, 1989 и др.) позволяет расширить возможность создания новых сортов топинамбура в районах его выращивания. Этот метод в десятки и сотни раз увеличивает изменчивость растений, вызывает огромное разнообразие наследственно-измененных фора. При воздействии мутагенными факторами на клетку мутация может возникнуть з результате поразсения хромосом и других ее компонентов, чтоуприводит к появлении наследственных изменений, в том числе и с ранее неизвестными свойствами. Обработка такими супер-му таге нами, как нитрозометилмочевина (НЬШ) и димотилсульфат (ДМС), клубней н зегетативных органов топинамбура дает возможность получать наследственные изменения и использовать их как исходный материал для отбора. Значительно увеличивается эффективность селекции при переводе топинамбура ь культуру In vitго с применением химических мутагенов. Использование при этом селективных сред позволяет вести целенаправленную селекцию, не ограниченную сезонностью и исходный материалом (Шамина 3.Б.,1984; Негрук В.И.,1987). Создание новых сортов топинамбура будет способствовать увеличению площадей под этой ценной и перспективной культурой в различных почвенно-климатических зонах.

Цель и задачи исследований. Цель исследований-_получ'ить методом химического мутагенеза хозяйственно-ценные формы топинамбура для дальнейшего использования в селекции в условиях Северного Казахстана на основе решения следующих задач:

- изучить влияние различных концентраций водных растворов мутагенов НМЛ и ДМС на ростовые процессы и выход измененных форм топинамбура при обработке клубней;

- выделить и изучить хозяйственно-ценные формы;

- пераь ги топинамбур в культуру 1п у^хо и подобрать питательные среды, обеспечивающие нормальную скорость роста пробирочных растений;

- получить измененные формы пробирочных растений путем обработки черенков водными растворами мутагенов НМ11 и ДМС.

На.учная новизна. Установлена высокая мутагенная активность свежеприготовленных водных растворов мутагенов Н1Ш и ДМС при об- . работке клубней и черенков пробирочных растений топинамбура. Выявлены различнее сортовые реакции на мутагены. Получены, выделены и изучены хозяйственно-ценные формы сортов топинамбура кордового и пищевого направления для возделывания в условиях Северного Казахстана. Показано наличие корреляционной связи между хозяйсг-винно-ценными признаками растений, наследование в поколениях. Топииамбур переведен в культуру 1п vítгo , что резко увеличивает коэффициент его раБннокения и позволяет сочетать химический мутагенез с биотехнологией.

Практическая значимость работы. Обработка клубней топинамбура растворами ДМС и НИИ позволила получить и выделить разнообразные мутанты, в том числе представляввде хозяйственную ценность. Показана возможность перевода топинамбура в пробирочную культуру для ускоренного размножения. Установлены концентрации мутагенов, позволяющие получать измененные фориы в пробирочной культуре.

Апробация работы. Экспериментальные данные по теме диссертации доложены на научно-производственной конференции в Кустанай-ском СХЙ (1991 г.), областной научно-практической конференции молодых учаиых и специалистов сельского хозяйства Кустанайской области (1991 г.), всесоюзном совещании по химическому мутагенезу и ИХФ (Москва, 1992 г.), ученом совете агрономическогр факультета Кустанайского СХИ (1992 г.), расширенном заседании отдела селекции НИИОБ Академии аграрных наук Украины (1994 г.).

Публикации. Основные положения диссе£ дия опубликована в четырех печатных работах.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 148 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов и предложений производству. Содержит 33 таблицы в тексте и приложениях, 6 фотографий,! график. Слисок лигорагуп включает 144 наименования, в том числе 23 на иностранных языках.

УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Экспериментальная работа выполнялась о 1991 ло 1993 гг. на опытном поле учхоза ни. Ю.А.Гагарина Кустанайского СХИ, в лаборатории биотехнологии НИИСХ п. Заречный. Биохимические анализы проводили на Зональной проектно-изыскательской станции химизации сельского хозяйства Кустанайской области.

Метеорологические условия в период вегетации топинамбура различались ло годам. 1991 г. характеризовался повышенными температурами и отсутствием осадков. Первая декада мая 1992 г. была относительно благоприятной для роста и развития топинамбура,тогда как последующая часть вегетационного периода была типичной для Северного Казахстана, 1993 г. характеризовался более низкими температурами и болышы количеством осадков, чем значительно от-лнчалоя от средних многолетних данных. Почвы опытного участка -слабогумусированные суглинистые южные черноземы.

Для проведеяия опытов была взяты сорта топинамбура Интерес, . Целанный-87, Вяташнный и местная дикорастущая популяция. Сваке-водгытие, подсуиенпыв клубня погружала на 10 ч в растворы мутагенов: ШШ - 0,0125; 0,025 } 0,05 и ДМС - 0,0062 ; 0,0125; 0,025%-ных концентраций, приготовленные па дистиллированной водо. Контролем слугшш клубил, погругалено з дистиллированную воду. Затем в течение часа клубян прмгнваля в проточной воде и в тот же день лысагиваля в почву.

В год обрабозка клубней (111В1) проводили фенологические наблюдения согласно дейСЕвуоцах мзтодак. А токез учитывали: всхо-езсть, коялчостео изногвнннх фора а вида изменений, особенности роста п ргэЕпгпя раогепнй. Определяла: индекс листовой поверхности, интенсивность фотосинтеза,- число устьиц на единице площади и ых разаэру, урожай и его структуру, биохимический состав зеленой иассц п клубпей. Содергапиа сахара определяли по методике Бертрана, протеина - по методике Вочер.

Отобранные в корфологачески измененные формы и формы, првдставлящае хозяйственную цевность, высазивали в ¡1282 отдаль-шад делянкеяи, по клонам, где в последующих поколениях проводила те га анализы, что и в Ц|В|» В М^ потомству каждого отобранного клона присваивали номер, первая буква которого соответствовала названию сорта. Первая цифра через тире - концентрация мутаге- .

на, букве после цифры - первая буква названия мутагена и последняя цифра - ноаор растения. В UjB2 («бирали хоаяйствоццо-цешшо' форцы по комплексу признаков я изучала s MjB3 индивидуально.

Для перевода топинамбура в культуру была взяты клуб-

ни сорта Интерес, коториа после тцателыюй прошвки u дешшфокцвЕ проращивали до появления росткоз. Первоначально для культура топинамбура in vitre использовали питательную сроду Уурасигс-Скугу, а затем ее нотификации с повыизшьы содерзаккси ПК -3 и б иг/л.

Приго товлвние питательных с род, вычленение ыеристеы,.:вараив-ванив растений проводили по методикам Трофамец Л.К. и др. (1976), Негрук В.И. (1987). Ускоренное размножение раогеакй топкнеабура осуществляли методой черенкования.

Обработку черенков цугагонаии проводивл s гочеаио 5 илн в без отмывки их пересаживали на среду. Конгролси слуааля черенки, по обработанные мутагенами. Пробирочные растовхш вырацнвалп на стеллажах, оборудованных дшадесцонтными дампами ЛфР-150 в дайнами ДЛф-400, при температуре 23-25° и 16-часовоы светопориоде, относительной влажности воздуха 75-60%. Учитывали особенности развития пробирочных растений по вариантам обработки цутагенаыя и в контроле, количество п мзда возиикееэдх морфологических изменений.

Полученные экспериментальные данные обрабатывали методами вариационное статистика но Доспехову (1978) в Плохшгскону (1961) в вычислительной центре Куотанайского СХЯ,

ЖЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБСУДДБШ1Я

*

I. Влияние мутагенов на ростовые процессы в год обработки клубней (HjBj')

Результаты рекогностировочных опытов показала, что для обработки клубней топинамбура концентрации мутагенов выше 0,05$ НШ1 и 0,025% ДУС использовать нецелесообразно, так как погибает более 60% изучаемого материала. Обработка клубной растворами мутагенов 0,05 , 0,025 , 0,0125% Ш11 JS 0,025 , 0,0125 , 0,0062% ДОС вызвала различную задержку в появлении всходов. Полнота всходов, как правило, снижалась с увеличением концентрации мутагенов. Наименьшая вохогесть наблюдалась при обработке 0,05% НШ у сорта Целшшый-87

- 50% я была более растянутой. Наиболее устойчивой к мутагенам оказалась местная популяция, гдо полнота всходов была выио в сравнений с другими сортами при обработке тени sea концентрациями. Задорзка в появлении всходов в MjBj отрицательно отразилась на динамике роста растений. Поэтому к концу вегетационного периода зысота растояий по всем вариантам обработки была ниже, чои d контроле.

2. Уроаайкость зеленой массы и клубной в UjBj

Данзно учета у'рокая зелойоП массы я клубной (табл. I) показала, что мутагенные обрабогка по-разкоиу влияют на ого накопление. Более низкие концентрация оказала сгииулярувзий эффект, а высокие - углетав^оэ действие.

У сорта Ипгорос урокайпость зелецой массы была на 4-1255 ниве контроля по scea варианта* обработки. От 12 до 64% била выпо урожайность, чем з контроле, у сорта Целяяпий-87, яо наблюдалось СЯИ233П9 эффекта стимуляции с увеличением концентрация мутагена. На 7,455 снизилась урожайность зеленой шссы у сорта Витаминный при обработка 0,05% ШШ в сравнении с контролем. У местной популяции отсутствовала закономерность в проявлении стимулирующего эффекта как пра обработке Н1Ш, так ц дис. У нее превышение над контроле» составляло ое 33 до 75% в вариантах с ШШ я от 20,6 до 76,6% при обработке МО. Прибавки урогая по вариантам обработки объясняет его структура.- Они обусловлены увеличением числа стеблей и боковых побегов. Отмечалось также увеличений длины и пирявы листовых- плас.тпнок.

Учет урояая клубней показал, что у сортов Интерес и Витаминный. концентрация 0,05% НШ1 вызвала еннзание в сравнении с контроле» , тогда как две другие концентрации оказали стимулирующий эффект. Выявлено статистически достоверное влияние мутагенов на увеличение урозайности клубней сорта Целинный-87, но наблюдалось ее снижение с увеличением концентрации мутагена. ПологительныГ эффект получен при обработке клубней местной популяции НШ в концентрациях 0,0125 и 0,05;s я ДМС - 0,0125$. Повышение урояайности клубней происходило, как правило, за счет увеличения их количества л только в отдельных случаях - их размера.

Таблица I

Урожайность зеленой массы топинамбура и клубней • в Ы^

(Урожайность I Урожайность

Вариант опыта ' 1 зеленой массы_! клубней_"

I (отклоне- ! !отклоне-! ц/га !ние от ! ц/га !ние от _I_ 1 контроля, I_ 1|онтроля,

Интерес (контроль) 548 210

Htai - 0,0125 % 530 -4,0 240 +14,3

0,0235 • 480 -12,0 612 +91,4

0,05 % 520 -5,0 200 -4,4

нср об 48,4 , 21,4

Целинный-67 (контроль) 364 220

Ш - 0,012Si 600 +64,5 . 420 +90,9

• 0,025 % 530 +45,4 360 +63,6

0,05 % 396 +12,3 282 +28,4

HCPQS 17,5 28,2

Витаминный (контроль) 289 200

НММ - 0.0125& 337 +16,6 240 +20,0

0,02^ 310 . +7,2 270 +35,0

0,05 % 270 -7.4 180 -9,0

НСР 05 6,5 24,2

Местная популяция(конт- 300 256

роль)

НМЫ - 0,0125'$ 580 +33,3 300 +16,9.

0,025 % ■ 420 +40,0 . . 252 .-9,8

0,05 % 520 +73,3 \ .280 . +14,0

нср05 41,5 27,4

ДМС - 0,0062/i 362 200 -422,0

0,0125 % 530 ■ +20,6 382 +49,2

0,025 % 380 . +76,6 230 -10,1

шр05 77,2 +26,7 28,3

3. Изменчивое» топинамбура з iljBj и наследование признаков в MjBq

3.1. Анатомо-фязиологические изменения

Проведенный анализ устьичного аппарата и подсчет числа усть-.оц на единицу площади по вариантам обработки и в контроле свидетельствует о некоторой их связи со сложившимися в год анализа погодными условиями.• В то же время различия между вариантами обработки и контролен, как'правило, сохраняются с высокой степенью достоверности.

У сорта Интерес наблюдалс/сь снижение числа устьиц при обработке 0,0125% 1Ш и резкое юс увеличение при обработка 0,025$. Аналогичный результат получен и в вариантах обработки у местной популяции. Для сортов Цединяый-87 и Витаминный характерно снижение числа устыщ по варианта.! обработки. Замер длины устьиц и последующая статистическая обработка данных показали, что этот показатель по вариантам опыта больпге, чем в контроле, у всех сор-, тов. Результата заморов пирмш устьиц свидетельствуют о совпадении результатов с длиной у сорта Интерес, но у остальных сортов наблюдалось ллэь незначительное увеличение виряаы устьиц.

Проведенный вами анализ па содермние хлорофилла в листьях показал, что контрольные варианты имели более низкие его показатели. В неодинаковой продуктивности фотосинтеза вырааена сортовая реакцвл топинамбура на обработку мутагенами. Суммарное содержание пигмвнгов не гарантирует иитенсивнуа продуктивность фотосинтеза, что свидетельствует об изменении фотасинтатичзского аппарата под воздействием мутагенов.

. 3.2. Биохимический анализ

При работе с вегетативно размногиокии растениями основная гозмозяссгь гцделнгь ценные формы - это провести химический анализ образцов, отобранных по морфологическим я анатомическим признакам. В ÜjBj был проведен биохимический анализ зеленой массы ; клубяей как в целой по вариантам обработки, так и популяциям в расчете на абсолютно сухое взщесгво (табл. 2). Анализ зеленой массы показал, чго содержание протеина и сахара значительно колеблется по варзаяган обработки. Разница с контролем достигает более 2% в зависимости от концентрации мутагена и сорта. Резкое увеличение содеряания сахара наблюдалось у местной популяции

' Таблица-2

Биохимический анализ зеленой массы и клубней топинамбура в tij-Bj

Вариант ¡Содержа- 1

Содетиание

опыта

!пае соха-tg зеленой массе ! в клубнях_

!ра:зел. Iсырой tсырая !каро-!перо- ! Ca ! Р ! мадса/ 1про'то-!клог- t гин, ! варил. I мг/100! ар/100г ] клубнях,%] ян, % !читка,I иг/кг!про те-! г. I

1

1

! ин, ! г/кг

Интерес

(контроль) 9,3/31,1 21,0 16,9 94,8

Ш-0,0125^ 9,1/35,0 21,8 13,5 62,6

0,02$ 6,4/32,6 22,5 15,8 145,1

0,05 % 9,4/30,2 21,9 16,0 102,1

Деяинный-87

(контроль)8,4/30,5 23,4 24,2 97,5

НШ-0,012$ 3,8/37,0 24,5 16,8 116,1

0,02$ 6,0/28,9 24,7 . 21,9 61,8

0,05% 12,2/32,4 26,3 24,3 102,7

Витаминный

(контроль)6,9/31,2 19,8 19,4 69

НШ-0,012$ 6,3/37,3 19,9' 20,1 92,3

0,025 % 8,5/32,6 22,0 20х4 93,7

0,05 % 7,1/29,0 19,6 14,2 101,6

Местная популяция (контроль)

7,5/27,0 20,0 24,4

НШ-0,0125^ 14,2/32,6 20,0 25,9

0,025 % 6,3/28,0 26,3 15,5

0,05 % 8,1/28,6 24,2 21,4

ДМС - 0,0062$ 5,3/30,8 24,0 23,2

0,012$ 4,9/38,2 24,5 17,7

0,025 % 10,3/29,3 27,0 22,3

74

69

58,1

53,1

67,8

76,9:

74,3

40.3

48.4 82,0 43,6

49.8 37,4

51.9 55,1

40,1 43,4 39,0 45,8

37,9

48.8 40,6 39,4

40.9 54,3 39,1

1,21 1,49 1,3 1»7 .

1.9

2.5

1.6

2.5

1.6

1.7

1.8 2,2

1,7 . 2,5 2,5. 3,4 2,6

2,2 1,4 1,9.

1.9 2,1 2,1

1.4

1.5 1.3

1.5 1,8

1.7 2,1 2,0 1,9

1/3 1,7

1.6

1,6

2.3

2.4

в вариантах 0,0125% Ш21 и 0,025% ДШ5 - соотве!......на 86 и 37%

в сравнении о контролем. Результата анализа клубней позволяют заключить, что среди растений вариантов обработки также имеются формы, содергавде сахара и протеина больше, чем в контроле. Концентрация 0,0125% вызвала у всех сортов увеличение содержания сахара от 12,6 до 21,3%, а протеина от 8,2 до 28,7%.

Полученные данные позволяют сделать следующий вывод: в вариантах обработка мутагенами имеются формы топинамбура, превосходя-циэ исходные сорта по содераанию сахара и протеина в клубнях и зеленой массе... •

3.3. Цорфологнческяэ изменения н наследование признаков в Л^

Проведенный учет морфологически измененных форм в М^ дал представление о спектре полученных изменений (табл. 3). Установлено, что индуцированные изменения затронули разнообразные признаки растений: форму а окраску листьев и побегов, темпы роста, длину ыездоузлий, характер ветвления. Часть растений имела яе один, а несколько измененных признаков. Нами отбирались форыы, представляющие ценность как исходный материал для дальнейшей селекции, так и для пряного отбора в качестве самостоятельных лниий, не только более урожайных,, чел исходный сорт, но и с более высоко содержанием Сахаров, протеина а других питательных гецеств. Результаты отбора в Н^В^ показывают, что количество огобранкнх форл зависят ох генотипа и концентрации мутагена. У клонов с хозяйственно-ценными признаками покустно провелл те хв анализы, что и.» а затем негативную браковку. Для дальней-в»го изучения были оставлены: у сорта Интерес - 4 формы, Целин-най-87 - Э, Витаминный - 3, у местной популяция - 9 форм.

Продуктивность изучаемых форд в ¡1|Во и

»

Учет урожая зеленой массы и статистическая обработка экспериментальных данных показали, что отобранные формы сорта Интерес превосходили контроль на 52-89' ц/га. Наибольшее превышение над контролем имел номер сорта Целиниый-87 Ц-0,0125-Н-10 - 123 ц/га. Вое номера сорта Витаминный, и местной популяции также дали прибавку урожая зеленой массы в сравнении с контролем.

• Результаты урогая клубней отобранных форм свидетельствуют о значительном их превосходстве над соответствующими конгролями.

Таблица 3

Количество изменений топинамбура i%) и их спектр в MjBj

Вариант ;

I Химерные ! Карлики! Измене-! Стебле-! Измене-! Итого 1 растения !и полу-1ние ок-!вые иэ-1ние" ! ( ! карлики! раски ! пененкя! формы ! '

! ! • . (листьев! ! гнезда I

Интерес (контроль) 0,0 0,0 2,5 0,0 0,0 2,5

нш-о,ош£ 5,0 5,0 5,0 2,5 2,5 20,0

0,025$ . 2,5 2,5 10,0 6,5 2,5 24,0

0,05 % 6,5 2,5 12,5 2,5 2,5 26,5

Цеяинный-87 (контроль) 0,0 0,0 5,0 0,0 0,0 8,0

НШ-0,0125 % 2,5 2,5 12,5 0,0 0,0 17,5

0,025 % 3,5 1,5 11,3 2,0 1.0 • 19,3

0,05 % 12,5 2,5 15,0 2,5 5,0 37,5

Витаминный (контроль) 0,0 0,0 2,5 0,0 0,0 2,5

ШМ-0,012Ё$ 0,0 0,0' 10,0. 2,5 2,5 1,5

0,025 % 12,5 6,5 17,5 6,5 6,5 49,5

0,05 % 10,0 10,0 12,5 2,5 0,0 35,0

Местная популяция (контроль) 0,0 0,0 ' 5,0 0,0 0,0 ' 5,0

НШ-0,0125 % 5,0 5,0 12,5 2,5 2,5 27,5

0,025 % 0,0 12,3 17,5 10,0 5,0 .45,0

0,05 % 6,5 10,0 22,5 2,5 5,0 46,5

ДМС-0,006255 0,0 2,3 12,5 2,5 0,0 17,5

0,0125 % 15,0 2,5 10,0 5,0 5,0 27,5

0,025 % 10,5 5,0 10,5 2,5 10,5 39,0

У номеров сорта Интерес прибавка составляла 57-82 ц/га, сорта Витаминный - 52-91 ц/га, Целииный-87 - 30-64 ц/га, местной популяции - 49-82 ц/га (табл. данную таблицу включены только номера, обеспечившие наибольшую прибавку урожая клубней и зеленой массы.

Таблица 4

Урожайность клубней и зеленой массы топинамбура з Л1В2 и ¿^Вз

УрЬяайность клубней,

|УрожаЙяость зеленой массы,

номера и их контроля |Ы132 |Ц1В3 !оред- ¡отклонена за!ние от !2 гола¡контроля кВ2 |Ц1В3 !сред- ¡отклоне-!нее за!ние от 12 года¡контроля

Интерес (контроль) 180 170 175 322 420 371

И-0.025-Н-1 270 194 . .232 +57 370 520 445 +74

И-0.05-Н-1 240 224 236 +61 430 490 460 +89

И-0.05-Н-2 300 213 257 +82 368 484 423 +52

нср05 69,8 18 44,2 11,8

Пелинный-87 (контроль) 165 160 163 270 360 315

Ц-0,0125-Н-Ю 260 193 227 +64 485 390 438 +123

Ц-0,0125-Н-Н 180 210 • 195 +32 347 415 381 +66

Ц-0.025-Н-3 240 171 206 +43 327 416 372 +56

ц-0.025-н-6 189 196 193 +30 414 374 394 +79

нср05 37,9 9,4 51,9 10,1

Витаминный (контроль) 185 160 173 26СГ 230 245

В-0.0125-Й-1 233 217 225 +52 312 190 251 +6

В-0,025-Н-2 310 218 264 +91 - 299 260 280 +35

нср05 53,7 23,8 7,75 18,4

Местная популяция (контроль) •

150 138 144 - 280 240 260 -

С-0,0062!гД-2 228 158 193 +49' 332 260 -'297 +31

С-0.0125-Д-1 280 172 226 +82 325 310 • 318 +58

С-0.0125-Д-5 217 168 193 +46 397 268 332 +7?

нср05: '5,6 3,6 47,9 19,3

Содержание протеина и сахара в клубнях и зеленой касса топинамбура в и И^Вд

Проведенный биохимический анаша (табл. 5) показал, что содержание протеина в клубнях было выше, чем в контроле, у всех отобранных номеров сорта Витаминный и местной популяции - соответственно на 15-26 и 15-72%. Номер И-0.05-Н-1 в оба года исследований содержал протеина на II% меньше, чем контроль, но провос ходил его по удержанию сахара на 8,7%. За исключением номера Ц-0,025-Н-3, который в MjBg имел пониженное содержание протеина, все остальные номера сорта Целинный-8.7 также превышали контроль. Не содержание сахара выделяются номера Ц-0,0125-Н-П, Ц-0,0125-Н B-0.0I25-H-I, С-0.0125-Д-1, превышающие исходные сорта на 35-62% В золеной массе наибольшее количество протеина было у номеров И-0,025-Н-1, Ц-0.0125-Н-Н, Ц-0.025-Н-3 и обоих номеров еорга Витаминный - на 14-42,5% выше в сравнении о.контролем. Эта хе номера отличались и более высоким содержанием сахара.

В оба года исследований номер С-0,0125-Д-5 .имел более визкоо чей в контроле, содержание сахара, но превышал его по содержанию протеина в зеленой массе в UjB2 на 3%, в MjB^ на I%% а в клубнях

соответственно на 54 и 47?&.

i .

6. Наследование урожайности, взаимосвязь между урожайностью клубней и содержанием в них протеина

Важное значение для селекции топинамбура шее: зависимость между показателями, определяющими хозяйственную ценность растений. Изучение наследования продуктивности отобранных фор] в вегетационных поколениях показало, что коэффициент наследования ( h¿ « г) г контроле был значительно ниже у отобранных номеров сорта Целинный-87 и местной популяции (табл. 6). Результаты корреляционного анализа показывают, что существует сильная взаимосвязь (ч =0,80-0,91) между урожайностью клубней и выходом протеина у номеров сортов Интерес, Витаминный и местной популяции (табл. 7). Средняя зависимость {t =0,59) отмечена у контроля.сорта Интерес. На основании вышеизложенного.можно сделать вывод, чте в данном отношении не существует препятствий для создания высокопродуктивных сортов.

Таблица 5

Содержание протеина и сахара в клубнях и зеленой массе топинамбура в и М^Вд

Отобранные 1 Содержаний й клубнях 1 Содержание в зеленой массе номера и их !протеина, 1сахара, % !протеина, !сахара, % кон трола I г/кг ._!_I р/кг_I_

1 "А ,МА ! И^^Вз 1 ИА 1 ИА ! М1%

Интерес (контроль) 66,1 68,1 28,7 30,3 95,3 90,6 19,7 21,5

И-0.025-Н-1 84,9 68,9 32,0 32,6 108,? 106,3 28,3 24,2

И-0.05-Н-1 59,1 52,4 31,6 32,6 96,0 90,7 20,1 19,7

И-0.05-Н-2 86,0 79,8 33,4 32,7 97,6 94,5 24,4 18,1

Цслинный-87

(контроль) 46,8 48,8 30,5 33,5 84,8 82,7 13,7 16,5

Ц-0.0125-Н-Ю 66,7 64,4 41,2 42,2 86,9 88,9 14,5 17,2

Ц-0.0125-Н-И 60,2 60,2 48,4 54,4 120,9 118,3 17,0 16,6

Ц-0.025-Н-3 48,9 47,3 37,6 38,0 112,7 121,5 18,1 18,9

Ц-0.025-Н-6 53,0 52,0 42,0 43,0 95,8 96,9 17,7 19,9

Витаминный (контполь) 46,1 47,1 32,0 34,0 94,4 96,5 14,4 14,3

В-0.0125-Н-1 53,1' 51,1 47,0 46,0 121,0 118,9 20,3 19,8

В-0.025-Н-2 53,2 56,4 • 40,1 40,0 119,0 120,4 17,2 16,7

Местная попу- 15,3 16,8

ляция(контроль)40,1 43,8 35,6 37,6 90,6. 91,0

С-0,0062-2 46,2 45,7 34,6 36,8 95,6 96,3 В,9 18,6

С-0.0125-Д-1. . 69,2 71,1 52,0 54,6 96,9 99,1 17,6 16,2

С-0.0125-Д-5 61,9 64,4 35,0 35,5 93,4 92,0 13,9 15,2

Таблица б

Изменчивость топинамбура по урожаю клубней и наследование ( X - Л* ) этого признака

1 Вариант опыта | 1992 г. 1 % = !_ 1993 г,

Ы + к ! сз1 1(1992/1993)! М + м ! <3?

Интерес (контроль) 180 + 18 19,2 С,20 170 + 6 13

После обработки НММ 265 +8 32,1 0,23 210,7 7 14

Целинный-67 (контроль) 165 + 17. 29,0 0,27 160 + 9 5,3

После обработки гШ 207 7 15 28,0 0,93 178 + 3 6,7

Витаминный (контроль) 185 + 13 35,2 0,21 160 + 12 И,7

После обработки НММ . 267 + 25 44,7 0,24 208 + 8 . 14,2

Местная популяция .{контроль)' 150 + 11 20,3 0,26 138 + 9 19,1

После обработки НММ 220 +7 38,0 0,63 171 + 12 21,7

После обработки ДМС • 232 + 7,5 22,0 0,34 170 + 9,3 22,0

Таблица 7

Корреляция между урожайностью клубней и содержанием протеина в Ы^В^

(Урожай клубней! (Урожай клубней(Содержание !

Вариант, опыта 1 (ц/га) Ц+ м I 1 ^ 1 протеин •• I г 1 протеина Ц+ м ! ! 1 •

Интерес (контроль) 180 + 18 19,2 0,59 66,1 + 4 14,5

После обработки НШ 265 +8 32,1 0,83 74,0 + 3 11,0

¿Целинный - 87 (контроль) -165 + 17 29,0 0,19 46,8 + 2,4 12,3

После обработки НММ -207 + 15 28,0 0,21 54,0+2 10,2

< Витаминный (контроль) -185 + 13 35,2 0,39 46,1+5,3 15,3

После обработки НШ 267 7 25 44,7 0,91 56,0 + 6,9 12,1

Местная популяция I контроль) 150 + II 20,3 0,21 40,1 + 4,3 13,4

После обработки НММ 220 +17 38,0- 0,89 43,6 + 4,4 10,4

После обработки ДМС 232 + 10 22,0 0,90 52,1 + 3,3 И,9

7, Рез; ьтаты изучения отобранных форм в HjBo и HjB^. полученных методом химического мутагенеза

В табл. 8 представлены лучика номера, сочстаюцие высокую урожайность Беленой массы и клубней с более высоким, чем у исходного сорта, содержанием протеина и сахара. Эти номера могут быть использованы как исходный материал в селекции кормового и лицевого направлений, так и непосредственно для создания сорта. Наиболее персп •-тивяши являются номера И-0,025-Н-1, Ц-0,0125-Н-10 В-0,025-Н-2.превышающие контроль по yposafliiocru золеной массы на 14-38%, клубней - на 36-53%, по содержанию сахара и протеска соответственно на 21-33 и 12-36% в клубнях и на 11-90 и 5-2?% в зеленой массе,

&. Технология In vitto в селекции топинамбура

Для ускоренного размножения ценного селекционного материала топинамбур был переведен в пробирочную культуру. Установлено,что наиболее оптимальной для роста и развития черенков является среда Мурасига-Скугу с добавлением 6 мг/л ИУК.

С целью изучения влияния химических мутагенов на пробирочные растения черенки сорта Интерес была обработаны ДНО и ШШ. Установлено, чю более низкие концентрации мутагенов оказывают стимулирующее действие на процесс развития и роста корней, а более высокие - угнетающее действие.

Учет числа корней, междоузлий и боковых побегов показал, что их количество по вариантам обработки было неодинаково и зависело как от мутагена, так и его концентрации. Отмечены различные морфологические изменения, что свидетельствует о достаточно высокой степени влияния мутагенов на пробирочные растения; Возобновление роста слабо раавиваюцихся черенков свидетельствует о явной химерности растений и возможности пасхимерявания пробирочных растений топинамбура.

Использование химического мутагенеза с элементами биотехнологии способствует ускорению селекционного процесса, позволяет выявить некоторые закономерности индуцированного мутагенеза в соматических клетках растений.

Таблица 8

Характеристика лучших номеров топинамбура, полученных в результате отборов

'.Урожайность 5Урожайность 1 Содержание сахара'Содержание протеина,г/кг Вариант опыта (клубней, (зеленой нас-!в клубнях (зеленой массе в клубнях (зеленой массе ' _(ц/га ■' (ц/га_(_!_!___J_

Интерес (контроль) 175 371 29,5 20,6 67,0 93,0

И-0.025-В-1 238 445 32,3 29,3 86,9 107,5

1М.05 - Н - 2 257 422 33,1 21,3 82,9 96,1

Целинный-87 (контроль) 163 317 32,0 15,1 47,8 83,8

Ц-0.0125-Н-10 227 437 41,7 16,8 65,0 87,9

Ц-0.025-Н-6 193 394 42,5 23,0 52,5 96,4

Витаминный (контроль) 173 245 33,0 14,4 46,6 95,5

В-0.02-Н-2 264 279 40,0 20,1 52,1 121,4

В-0.0125-Н-1 225 , 251 ■ 46,5 16,9. 52,1 119,7

Местная популяция ''

(контроль) 144 260 36,6 16,0 42,0 90,8

С-0,0062-Д-2 ' \ . 193 - 291 37,2 16,3 46,0 95,9

С-0,0125^-1 • 226 317 53,3 ' 16,9 70,2 . 98,0

С-0.0125-Д-5 197 332 37,4 16,1 • 63,2 92,7

. ' вывода

1. Copia топинамбура резко различаются по реакции на обработку водными растворами мутагенов ШЫ и Д¡1С. Эта реакция в зависимости от концентрации может быть от стимулирующей до угнетающей. Концентрации K!J!Í выше 0,05% и ДМС выше 0,025% использовать нецелесообразно, так как погибает более 50% изучаемого материала.

2. Показана возможность достоверного изменения хозяйственных и сзлекционны; физнаков топинамбура методом химического мутагенеза и их использования в последующих поколениях. Номера топинамбура, отобранные по анатомо-морфологическим и биохимическим признакам в UjB? и UjBj достоверно превосходят исходные сорта по урожайности клубней и зеленой массы (соответственно на 18-52 о 12-54%), а также по содержанию основных элементов, определяющих питательную ценность (по содержанию протеина в зеленой массе

на 5,9-27%, в клубнях на 9,5-67%, сахара - соответственно на 1,0-40 и 9,4-45%).

3. Установлено, что при обработке мутагенами вегетативных органов растений возникают хлорофильные мутации типа afííno, Üyht jueen. Морфологические изменения проявляются в изменении габитуса растений, отмечается наличие карликов и полукарликов, .а также более мощное развитие. Растения представляют собой генетическую химеру, мутантная ткань занимает небольшую часть побега, на которой могут образоваться иутантные почки. Для получения полностью ыутантного побега необходимо проводить расхиыеривание. . • ■ .

4. Наиболее ценным выделенным номером сорта Интерес является И-0,025-Н-1, отличающийся от контроля повызенныа содержанием сахара (в клубнях 32,3%, в зеленой массе 29,3%) и npoianna (соос-ветственно 86,9 и 107,5 г/кг).: Номер B-0,0I25-H-I могно использовать как исходный материал для создания сорта пидавого направления, а номера Ц-0,0125-Н-10, С-0,0^5-Д-1 - кормового направления.

5. Установлено, что наиболее стабильной, то есть менее подверженной влиянию мутагенов является местная популяция. Наиболее отзывчив на обработку мутагенами сорт Целинный-87.

Для ускоренного размножения селекционного материала топинамбур переведен в культуру In víUo . Установлено, что наиболее

опткмальной для развития меристем и черенков топинамбура является среда Ыурасиге-Скугу + б иг/л ИУК.

Выход растений, полученных 1п у и« , во многой определяется биологическими особенностями и условиями выравдвания. На растения в пробирках угнетащо действует повышенная температура и пониженная влажность воздуха.

рекомендации да селекционной работы

Г.Нитрозометилмочевина и диметилсульфат рекомендуются для получения хозяйственных и селекционных нутаций путем обработки клубизй топинамбура их растворами. Оптимальные концентрации мутагенов: НШ - 0,05; 0,025; 0,0125; ДОС - 0,025; 0,0125; 0,0062£.

2. Отбор для получения ценных мутаций следует начинать в Ц|В1( повторять его в Ц^В2 и И^В^, основываясь ва морфологических изменениях, данных урожайности и результатах биохимического анализа.

3. При отборе фора с повышенным содержанием сахароз в клубнях на первом этапе можно ограничиться подсчетом числа устьиц (14-16) на единицу листовой поверхности, а затем проводить их химический анализ, что значительно сократит затраты.

4. В качестве исходного материала для селекции рекомендуются 9 отобранных номеров, имеющих высокое содержание протеина и сахара в клубнях и зеленой массе, высокоурожайных: И-0,025-Н-1, И-0,05-Н-2, Ц-0.0125-Н-Ю, Ц-0.025-Н-6, В-0.025-Н-2, В-0.0125-Н-1, С-0,0062-Д-2, С-0,0125-Д-1, С-0.0125-Д-5.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Иаланьин а.Н., Плаксина Г.Н. Влияние различных концентраций мутагенов на развитие топинамбура/Дез. докл. XIX науч.-произв. конф. "Прогрессивные формы интеграции науки а производства АПК"

- Кустанай* 1991. - С.115-116. .

2. Плаксина Г.Н., Ыаланьия А.Н. Топинамбур - ценная кормовая пультура//Тез. . докл. науч.-произв. кснф. молодых ученых и специалистов "Науч. достижения молодых ученых и специалистов - живот-юводству". - Семипалатинск, 199I. - С.105, ;

3. Плаксива Г.H., Иаланьин А.Н.,'Зоркина Т.И. Химический мутагенез в селекции тошшамбура//Среда н жизнедеятельность: Материалы обл. конф, - Кустанай, 1994. - С.135-136.

4. Плаксива Г.Н., Маланьин А.Н., Зоркина Т.Н. Перспективны! сорта топинамбура//Среда и жизнедеятельность: Материалы обл. кс - Кустанай, 1994. - С.134-135.

Подл, в печ. 19.01.95. Формат 60x84/16. Печ. л. 1,25. Тираж 70 зка. Заказ й 10.

Подразделение оперативной печати ВНИИ корыов I4I740, Московская область, г. Лобня