Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Повышение эффективности селекционного отбора на скороспелость в гибридных комбинациях нематодоустойчивых родительских форм

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Логинов, Сергей Иванович, Москва

■><5' »»г 1 *

Российская академия сельскохозяйственных наук ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ КАРТОФЕЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА

На правах рукописи

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЕЛЕКЦИОННОГО ОТБОРА НА СКОРОСПЕЛОСТЬ В ГИБРИДНЫХ КОМБИНАЦИЯХ НШАТОДОУСТОЙЧИВЫХ РОДИТЕЛЬСКИХ ФОРМ

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство

1

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Работа выполнена под руководством кандидата биологических наук Е.А. Симакова

Москва - 1999

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ.........................4

Глава I.ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Генетические принципы селекции картофеля на скороспелость .................7

1.2. Методы определения скороспелости гибридов в селекционном процессе .... 15

1.3. Влияние рекомбиногенеза на генотшш-ческую изменчивость хозяйственно-полезных признаков............ 23

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Глава П. ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ, МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕМ ОПЫТОВ

2.1. Характеристика исходного материала и методика исследований ........ 30

2.2. Условия проведения опытов ...... 37

Глава Ш. ОЦЕНКА НЭМТОДОУСТОЙЧИВЫХ РОДИТЕЛЬСКИХ ФОРМ ПО КОМПЛЕКСУ ХОЗЯЙСТВЕННО-ЦЕННЫХ ПРИЗНАКОВ

3.1. Фенологическая оценка родительских

форм......................41

3.2. Устойчивость к фитофторе и вирусным болезням . ............... 45

3.3. Урожайность, крашалиетость, вкусовые

и кулинарные качества ........ 49

Глава, 1У. ВЛИЯНИЕ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ НА ИЗМЕНЧИВОСТЬ СЕЛЕКЦИОННО-ЦЕННЫХ ПРИЗНАКОВ В ГИБРИДНЫХ КОМБИНАЦИЯХ РАЗЛИЧНОГО ГЕНЕТИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

4.1. Изменчивость всхожести семян и выживаемости гибридных сеянцев ....... 58

4.2. Вариабельность урожайности одноклубне-

вых гибридов ....... ...... 66

4.3. Оценка скороспелости гибридных форм . 75

4.4. Изменчивость числа и массы клубней гибридов ............. ... 82

4.5. Характер наследования урожайности и корреляционная зависимость между ее компонентами........................87

4.6. Вариабельность крахмалистости гибрид-.

ных форм............. . 92

4.7. Результативность селекционного отбора ............. .... 94

Глава У. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСПЕЛОСТИ ГИБРИДОВ КАРТОФЕЛЯ ПО КОСВЕННЫМ ПРИЗНАКАМ НА РАННИХ ЭТАПАХ СЕЛЕКЦИОННОГО ПРОЦЕССА

5.1. Приживаемость рассады сеянцев в зависимости от сроков созревания гибридов ............... 101

5.2. Результаты пробных копок визуально отобранных по типу куста раннеспелых гибридов .................103

5.3. Эффективность отбора скороспелых форм по физиологическому состоянию

оотвы.............. . 106

5.4. Соотношение массы клубней и массы ботвы гибридов, отобранных по раннеспелому типу куста ......... 110

Глава У1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПЕРСПЕКТИВНЫХ ГИБРИДОВ, ВЫДЕЛИВШИХСЯ ПО ОСНОВНЫМ ХОЗЯЙСТВЕННО-ЦЕННЫМ ПРИЗНАКАМ......... 112

РЕКОМЕНДАЦИИ ДЩ ПРАКТИЧЕСКОЙ СЕЛЕКЦИИ .... 119

вывода..................... 120

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ............... 123

Приложения.........................142

ВВЕДЕНИЕ Согласно Госреестра в 1998 году в России среда 188 районированных сортов картофеля долю раннеспелых составляет 33% или 52 сорта. В то же время, площади посадок под раннеспелыми сортами в стране были в три с лишним раза меньше требуемых из-за того, что сортовой состав раннего картофеля не вполне отвечал требованиям сельскохозяйственного производства. Многие из выращиваемых раннеспелых сортов, особенно в южных регионах, быстро вырождаются; в большей степени поражаются вирусными болезнями и обладают низкими кулинарными качествами. Кроме того, среди сортов раннеспелого картофеля только е,циничные обладают устойчивостью к нематоде.

Результативность селекции раннеспелых форм зависит не только от удачного подбора исходных родителем для гибридизации, хорошо передающих потомству скороспелость, урожайность и др. хозяйственно-ценные признаки, но ж от тщательной селекционной проработки гибридного материала (flunniuA W. , 1969; Альс-мик П.И., 1979; Яшина И.М., Кирсанова Э.В., 1980).

Проблема подбора родительских форм для скрещивания заключается в трудности комбинирования комплекса хозяйственно-ценных признаков в одном генотипе, связанной со сцеплением генов и обуславливающей проявление неблагоприятных корреляций между селектируемыми признаками.

В то же время известно, что в результате эндогенного и экзогенного воздействия на растительный организм возникают различного рода перестройки хромосом, входящих в полигенную систему, контро дарующую пределы варьирования этих признаков и ослабляющих отрицательные корреляции (Жученко A.A., 1983).

В этой связи перпективным является изучение возможности отбора рекомбинации» сочетающих раннеспелость и повышенную кра-хмалистость, раннеспелость и повышенную устойчивость к фитофторе в результате воздействия на генеративное потомство картофеля»

Данное направление селекционно-генетических исследований по культуре картофеля в настоящее время разработано слабо. Недостаточно исследована частота встречаемости рекощбянантных форм, сочетающих высокие показатели основных хозяйственно-ценных признаков в расщепляющихся гибридных популяциях.

Наряду с этим не менее сложным остается вопрос идентификации раннеспелых форм в начале селекционного процесса, ибо большая их часть теряется в результате поражения фитофторой и низкого урожая на этапах выращивания сейнцев и одноклубнёвых гибридов. Поэтому при селекции на скороспелость актуальным является изучение метода отбора раннеспелых форм на основе ранней уборки одноклубнёвых гибридов по признакам типа куста и физиологического состояния ботвы.

Дель и задачи исследований. Цель исследований - изучить влияние рекомбиногенного воздействия на генеративное потомство нематодоустойчивых родителей для увеличения частоты встречаемости скороспелых форм с комплексом хозяйственно-ценных признаков и возможности их идентификации на этапе одноклубнёвых гибридов.

В задачу наших исследований входило:

I. Оценить группу малоизученных отечественных и зарубежных нематодоустойчивых сортов и гибридов по комплексу хозяйственно-ценных признаков для использования в селекции на скороспелость.

2. Изучить гибридные комбинации первой клубневой репродукции по основным хозяйственно-ценным признакам и частоте встречаемости скороспелых рекомбинантов.

3. Выяснить характер наследования основных хозяйственно-ценных признаков в гибридных комбинациях, подвергнутых гамма-облучению.

4. Изучить косвенные методы отбора скороспелых форм на этапе гибридов первой и второй клубневых репродукций по типу куста и физиологическому состоянию ботвы при ранней уборке гибридов.

5. Определить селекционную ценность скороспелых рекомбинантов в питомнике гибридов второй клубней репродукции для дальнейшего включения в селекционный процесс и использования в качестве нового исходного материала.

6. Выделить хозяйственно-ценные скороспелые нематодоустой-чивые формы с высокими параметрами селекционных признаков.

Научная новизна. Получены новые данные перспективности ре-комбиногенного воздействия на семена гибридных комбинаций нема-тодоустойчивых родителей для повышения результативности отбора раннеспелых форм с комплексом хозяйственно-ценных признаков и их идентификации по типу куста на этапе одноклубневых гибридов посредством ранней уборки.

I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Генетические принципы селекции картофеля на скороспелость

Франц Дрейк нашел картофель в Перу под названием Папас, жители Виргении называли его Олеронк, англичане ~ ?о~Ьс\Ьо^ г французы - Рсиптбл ¿/е-¿¿««¿итальянцы ~ Ус^бс^Ьй, голландцы -немцы - ваМ£<ги (путш К.Э., 1821).

Упоминание о ранних сортах встречается еще у Холта в 1795 году (цит. по В. Бертону, 1952), но описание этих сортов в литературе не имеется. Наиболее распространенными сортами, происхождение которых известно, были Ранняя роза и Эпикур (Бу-касов С.М., Камераз А.Я., 1948). Сорт Ранняя роза получен Бре-зи в 1861 году (США) от самоопыления Гарнет Чили, который был выведен Гудричем от самоопыления нового образца культурного картофеля из Чили (Раф перпл Чили). Эпикур выведен Кларком в 1897 году (Англия) от скрещивания Магнум Бонум х Эрли Риджент (Вертон В., 1952).

Первые сорта картофеля в России были выведены в 70-х годах прошлого века в Петербургской губернии Е.А.Грачевым СБу— касов С.М., Камераз А.Я., 1948; Черкасов В.Н., 1953).

Первые советские раннеспелые сорта созданы путем межсортовой гибридизации. Наиболее успешной в этот период была работа И.А. Веселовского. Им разработан ряд вопросов методики селекции ранних сортов картофеля и создан широко известный ранний сорт Эпрон (Букасов С.М., 1959: Вееедовский И.А., 1959; 1963).

Изучение родословных многочисленных сортов, полученных методом межсортовой гибридизации в пределах вида показывает, что они происходят от немногих исходных форм, полученных в результате скрещиваний в калейдоскопических сочета-

ниях (Букасов G.M.» Камераз И.Я., 1972; Костина'Л.И., 1990). На основе внутривидовой селекции нельзя бнло разрешить важную проблему получения устойчивых к болезням и вредителям сортов (Букасов С.М., 1938). Поэтому в 30-х годах при применении материалов первых советских экспедиций в Южную и Центральную Америки началось интенсивное использование диких и примитивных видов картофеля в селекционных программах (Филиппов A.C., Иванченко Г.З., 1964).

Первым отечественным скороспелым сортом картофеля» выведенным методом межвидовой гибридизации, был сорт Имандра. Он был получен в 1934 году на Полярной опытной станции ВИР И.А.Ве-селовским и М.Н. Веселовской,

К 1995 году в России районировано 129 сортов картофеля. Из них 50 сортов (39%) являются ранними» 33 (26/0 - среднеран-ними и нет ни одного сорта ультрараннего срока созревания.

Наиболее плодотворная селекционная работа по выведению ранних и среднераннмх сортов ведется во ВНИЙКХ (Коренево). В списках районированных сортов включено 14 сортов селекции Института: Альянс, Бежецкий, Брянский ранний. Волжский» Десница, Жуковский ранний, Красноярский ранний, Лукьяновский, Любимец, Новоусманекий, Резерв, Удача, Ульяновский, Эффект.

Из приведенного списка районированных сортов видно, что в производстве воздеяывается достаточно много скороспелых сортов, но требуются сорта с более коротким периодом созревания.

Картофель по своей генетической природе представляет сложную гетерозиготу (Петров Д.Ф., 1971). При выращивании сеянцев из семян от самоопыления ранний сортов в потомстве наблюдается расщепление по этому признаку: наряду с ранними появляются и позднеспелые растения. Генетические исследования показали, что скороспелость контролируется серией полимерных генов (¿х-faisMaw R ^ 1926; ^-^.1927; F-, ttu-Uhi*^ 1929;

fc-LO-ntj: F. 1951; Будин K.3., 1965).

Преобладание поздаеепедых гибридов в потомстве многих скороспелых родителей послужило основанием считать этот признак рецессивным {icxt<xh*<xh&.М, 1926; /Ий^ег fcfl, 192?; Ассеева I.B., 1937; ß., Л-, > 1962; Гончаров Н.Д., 1966;

Яшина И.М.» Першутина O.A., Прокопова Л.И., 1968), В то же время некоторые исследователи считают, что скороспелость определяется действием доминантных полимерных генов ( ^ F ^ у

1929; Rucio€f W. , I956; 7/а/° "

fe # , 1962).

Анализ результатов исследований К. Мёллера (1956) дает основание делать вывод о полигенно-промежуточном наследовании скороспелости.

Продолжительность созревания зависит от многих генов, и сорта являются гетерозиготными по большинству из них. Наиболее правильное объяснение закономерностей наследования скороспелости на наш взгляд, дает теория множественных генов. Согласно этой теории раннеспелость определяется совместным действием многих неаллельных генов и зависит от числа и степени их взаимодействия (Дубинин Н.П., Щербаков В.К., 1965; Мштцинг А., 196?; Лобашев М.Е., 1969; Гуляев Г.В., 1971 и другие). Отсюда следует, что скороспелость картофеля, как всякий полигенный признак, сильно зависит от влияния факторов внешней среды. Этим создается дополнительная трудность при анализе гибридао-го потомства по данному признаку. Получение скороспелых форм, сочетающих многие хозяйственно-полезные признаки, возможно только при соответствующем подборе родительских пар и выращивании больших по объему гибридных популяций.

Правильный подбор исходаого материала является одним из решающих условий результативности селекции вообще и, в частно-

сти, скороспелых сортов картофеля. Удобнее ж легче подбирать родительские пары среди селекционных сортов, свойства и признаки которых хорошо известны, однако, такие сорта в большинстве случаев плохо передают свои положительные качества потомству. Мировой опыт селекционной практики показывает, что далеко не всегда, надо идти по принципу подбора ".лучших" форм в качестве исходных родителей. Как указывал H.I. Вавилов (1966), из двух "плохих" форм для данных условий можно получить ценнейшие сорта. Поэтому для гибридизации испльзуют проверенные сорта-производители или организуют предварительную оценку неизученного материала на их комбинационную способность (//¿'^ к. У- , 1965; Гончаров Н.Д., 1966; Турбин Н.В., 1967; Яшина И.М. и др.,1968, 1990; Дорожкин Б.Н. и др., 1979; Склярова Н.П., Кукушкин Н.И., 1979; 1983; Шамакова Л.И.» 1980; Склярова Н.П. и др., 1992).

Из трех основных методов подбора (фенотипу, происхождению и генотипу) у картофеля широко используется подбор по фенотипу. Точность суждения о генотипе по фенотипу определяется коэффициентом наследуемости селекционных признаков (Яшина И.М.,1979).

Наследование признаков родителей можно выявить путем ин-цухта или скрещивания, йнцухт используется при изучении большого количества малоизученного материала, при этом необходимо выращивать не менее 100 тыс. сеянцев. В случае незначительного объема малоизученного материала применяют скрещивания, и количество сеянцев довода до 600 шт. (Энгель К.Г., 1965).

Значительную помощь при выборе исходного материала может оказать анализ родословных сортов картофеля. В результате 20-летнего изучения родословных 1500 сортов современного сортимента Л.И. Костина (1990) установила, что основная масса сортов представляет многочисленное потомство немногих .исходных форм.

Наибольшее число сортов (более 800) получено от исходной формы

Ранняя роза, выведенной в США еще в 1881 году. Многочисленно в современном сортименте потомство сорта Виктория Патерсона (614 сортов). Особый интерес для селекции скороспелых сортов представляет Приекульский ранний, полученный в третьем цикле от Ранней розы. С участием Пряекульского раннего выведен 41 сорт и почти все сорта в его потомстве скороспелые. Если на основе определенного сорта или гибрида создано много новых сортов, обладающих ценными хозяйственно-полезными признаками»можно говорить о донорских качествах этой исходной формы.

Подданным многих авторов наибольший выход раннеспелых форм наблюдается в том случае, если обе родительские формы скороспелые (^см-^/^А , 193В; Веселовский И.А., 1949; 1959; 1963; Букасов С.М., 1959; Кбйп<си$Ыс1 А/., 1962; ГончаровЕД.,

1964; 1965; 1966; Горбатенко Л.Е., 1965; Гладышева Н.М., 1968; ^бихесё/ , 1970).

В опытах Н.Д. Гончарова (1965) при скрещивании раннеспелого сорта с ранним получен наибольший процент (65%) скороспелых форм.

Л.Е. Горбатенко (1965) отмечает» что наибольшее количество раннеспелых гибридов (70-80$) идентифицировано при скрещивании двух раннеспелых сортов или раннеспелых со среднеранными (50-70$).

В экспериментах С.М. Букасова и А.Я. Камераза (1959), Л.Е. Горбатенко и И.А. Веселовского (1965), С.Г. Назар (1983) от скрещивания двух ранних сортов получено от 40 до 80$ ранних гибридов.

Однако, как правило, потомство от скрещиваний типа ранний х ранний бывает низкопродуктивным и быстро вырождающимся (Аль-смик П.И.,1958; 1959; Висоцкене Г., 1966; Гончаров Н.Д.» 1972).

И.А. Веселовский (1965) также отмечает» что скрещивание двух ранних сортов из-за стерильности -многих из них затруднено и потомство при таких скрещиваниях бывает малоурожайным и быстро вырождается.

Для сочетания в гибридном потомстве скороспелости и других хозяйственно-полезных признаков селекционеры обычно берут в качестве одного из партнеров более поз,дно созревающий сорт (Веселовский I.A., 1940; 1963; Альсмик П.И., 1958; Вавилова,М.А., 1959; Дорожкин Б.Н., 1965; Яшина Й.М. и др., 1968; Гауер В.А., 1972 и другие).

И.А. Веселовский (1965) и В.А. Гауер (1972) утверждают, что в практическом отношении более интересны скрещивания скороспелых сортов со среднеспелыми и среднепоздними, так как в их потомстве можно отобрать урожайные скороспелые формы.

Подтверждением вышеизложенного принципы подбора пар служат данные исследований К.З. Будана (1965). Автор изучил происхождение 58 скороспелых сортов и выявил, что только 6% из них произошли от скрещивания ранних родительских форм между собой. Наибольшее число скороспелых сортов произошло от скрещивания ранних сортов со среднеранними (28,3$) и среднеспелых со среднеспелыми (20,8/0.

Аналогичные результаты получены и в опытах i.A. Вавиловой (1960). От скрещиваний типа ранний х среднеранний получено 44,8$ скороспелых форм, 20,8$ - среднеспелый х среднеспелый и только 13,6$ - от ранний хранний.

По мнению К.З.Будина (L965) скороспелые формы могут быть получены в потомстве родителей, относящихся к любы