Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Селекционная оценка признаков фотосинтетической деятельности у проса

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Селекционная оценка признаков фотосинтетической деятельности у проса"

ленинградский ордена трудового красного знамени

сшхкохозпйсгвенный институт

На правах рукописи МАЛЬЧИКОВ Петр Николаевич C^f^XU-1'^

УДК 633.171:631.527:501.132

СЗШЦИОКНАЯ ОЦйНКД. ПРИЗНАКОВ £0Т0СШТЗТИЧаСКСЯ ДЙТШЛЮСТП У 1РССЛ

06.OI.CL) - селзкция и сэменоводстзо 03.00.12 - физиология растений

ABTOPtiQdPAT

диссертации на соискание ученей степени кэнлйдате сельскохозяйствен!!« яауя

Лск'иград-Дтпкйн 1930

Диссертационная работа выполнена в ордэна Трудового Красного Знаиени научно-иосяедоаатальскои институте сельского хозяйства Юго-Востока, НПО "Элита Поволжья"

Научные руководители! доктор сельскохозяйственных наук

профессор В.А.ИЛЬИН, доктор биологичвоких наук, профессор В.А.КУШОВ

Официальные оппоненты» доктор сельскохозяйственных наук

С.ИЖШСГАНШНОВ, доктор биологических: наук В.М.БУРШЬ

Ведущее предприятие» Кннельакая Государственная селек-

ционнй-опытная станция

1 Защита состоимся ШкЯ&^ШО г. в ХЭ час.ЗО ынн. на заседании специализированного Совета К 120,37.02 по присуждению ученой степени кандидата наук в Ленинградском ордена Трудового Красного Внамани сельскохозяйственном институте по адресу» 189630, Ленинград-Пушкин, Ленинградское шоссе, 2, ауд.БО?.

С диссертацией мояно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан 1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат сельскохозяйственных наук, ^ ,, ,

доцент У/^-НЯ^ С.М.Синицына

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность теш.. Селекционный процесс, как технология создания сортов, нуждается в постоянном совершенствовании и повышении эффективности, Научный поиск, проиэводишй з этом направлении, должен учитывать, что современная селекция достигла такого уровня, когда дальнейшей прогресс, основанный на традиционном эмпирическом подхода бэз должного внимания к основополагающим процессам продуктивности, затруднителен /Кунаков В.А., IS80; Комар O.A., Неттевич Э.Д., 1963/. Селекционер, чтобц успешно вести работу, должен иметь-ясное пред- . ставление о лимитирующих продуктивность стадиях роста и развития растений. В частности, он должен знать, что.сдерживает рост урожайности - размеры листовой поверхности,, фотосинтати-ческая деятельность растений или емкость структурных элементов хозяйственного органа /Кулаков В.А., 1965/.

Поскольку в лабораториях, ведущих селекционную работу по просу, нет исиерпквакщей информации с фотосинтетичесяой деятельности современных сортов /И.В.ЯаовскиЯ, 1987/, ками било предпринято настоящее исследование.

Цель и задачи исследований.- Цель работы - на основе изучения процессов фотосинтетической деятельности у различных пс продуктивности генотипов проса определить в селекции на повышение потенциала продуктивности перспективные направления по ряду признаков и способствовать тем самым повышении эффективности селекционного процесса.

Задачи исследований включали следующее:

1. Научение основных направлений изменений признаков фото-сцнтетической деятельности в процессе селекции.

2. Определение в период налива состояния дояорно-акцеп-торнык отношений и основных источников веществ для налива зерна, роли отдельных органов в фотосинтетической деятельности и в формировании продуктивности.

3. Пзз'чение гетерозис.нгас эффектов по признакам продукг-иок-кого процесса и компонентам структуры урожая.

4. Исследование в диаллельных скрещивзнпях наследования свойств фотосинтетической деятельности, других хозяйственно важных количественных признаков.

5. Определенно некоторях параметров модели сорта.

6. Проведение, с учетом получен»-« результатов исследований,

Г .

практических селекционных мероприятий.

Научная новизна. Впервые на высокопродуктивных сортах иросв, подученных в результате последовательной селекции, и их гете-•роаисных по продуктивности гибридах Р} изучены процессы фотосинтетической деятельности, накопления, распределения и перераспределения биомассы по органам растений, Определены основные источники ассимиляторов в период налива верна и выявлена роль отдельных органов в этой процессе, В диаллелышх скрещиваниях по методике Хеймана установлен характер наследования признаков фстосинтетичеокой и зерновой продуктивности.

Практическая ценность работы. В результате выполненныхисследований обоснован ряд модельных параметров и определены перспективные направления создания высокоурожайных сортов проса. Показана целесообразность оценки селекционного материала в ранних, расщепляющихся поколениях по признакам а?тратирующей способности метелки и уборочному индексу. Бцсвинуш 2 гипотезы о возможности в гибридных популяциях и бесповторных питомниках идентификации высокопродуктивных генотипов по их фенотипам и предложены для атих целей соответствующие индексы. Рекомендуется широко использовать в скрещиваниях высокопродуктивные сорта Старт, Сангвинеум 26, Волжское 3. Создан практически ценный селекционный материал, который изучается в НПО "Элита Поволжья", Уральской и Никольской с.х. опытных станциях.

Апробация работы. Основный результаты исследований докладывались на заседаниях селекционной секции ученого совета Ш1СХ Юго-Востоке, на конференции молодых ученых (Саратов, 1983-1984 гг.), на Всесоюзном координационно-методическом совещании по селекции, семеноводству и агротехнике возделывания проса <г.Харьков, 1963), на Всесоюзном совещании по проблемам гетерозисе (г»Москва, ВДОХ, 1985г.).

<0бШ4 « структура работу. Диссертация наложена не 149 страницах машинописного текста и состоит из введения, семи глав, -выводов, предлшаяий для селекционной практики, списка использованной диге$ятура, приложений, списка применявшихся сокращений и словвря терминов. Работа иллюстрирована 54 таблицами, 14 рисунками и одной таблицей приложений. Список литературы включает 245 наименований, в том числе Ш - на инос-

транных языках.

Условия, материал, методы исследования.Экспериментачьныз исследования выполнены в лабораториях селокцил проса и физиологии растений Научно-исследовательского института сельского хозяйства Юго-Востока научно-производственного объединения "Элита Поволжья" в 1982-1985 гг. В 1987-1988 гг. в условиях резко-континентального, острозасушливого климата на Ураль- . ской опытной станции проведен селекционный скрининг полученного материала по засухоустойчивости.

Метеорологические условия за 1982-1904 гг. характеризовались значительными различиями по условиям увлажнения. Б 1982 г. периодичность и количество выпавших осадков в наибольшей степени соответствов&чи биологическим потребностям развивею-•цихсл растений. 1983-1984 гг. были соответственно средне- и остроэасулливыми. .1987-1988 гг. на Уральской опытной, станции отмечены как засушливые соответственно в сильной и очень сильной степени.

В скспоримент били включены пять сортов и их гибриды Р| и ?2 ог диаллельных скрещиваний без реципрокез. Сорта представляли 2 сортовых биотипа проса в Поволжье. Саратовское 3 относится к скороспелому биотипу, Саратовское 853, Волжское 3, Старт, Сангвзниум 25 - к позднеспелому. По хронологии создания сорта соотносятся как представители последовательных этапов в селекции прсса на Юго-Востске. 3 качестве стандарта использовался стародавний сорт Саратовское 853, созданный В.Ч.Арнольдом и находящийся г районировании с 20-х годоя.

Изучение фотосинтетической деятельности, "накопления и распределения биомассы по органам проводилось по методике, разработанной в лаборатории физиологии растений НИИСХ Юго-Востока Очаков Й.А. и др., 1332; Кумаков В.А., 19®). Полевые опктн накладывались в соответствии с общепринятыми принципами - рендомизироБаннъгм размещением вариантов в 2-х, 3-х, 5-6-и кратной повторности з зависимости от наличия семян и требований эксперимента. Лосев проводили ручной сеялкой по схеме 20x50 см. Учетная пло:дадь делянки - 0,9-1,0 м^. Анализ структуры растений их обзей и хозяйственной лродуктиэ-кости проводился па пробных снопах, взятых з фазы цветения и полной спелости и включавших 100-120 растений по к ал д ему генотипу.

Фатосинтетическая деятельность изучалась на индивидуальных растениях каждого генотипа, в анализ брались данные по 40 -60 растениям.

При обработке экспериментальных результатов применяли одиофакторный дисперсионный анализ (Доспехов Б.А., 1965),корреляционный анализ (Большее Л.Н.,1983), анализ коэффициентов путей Райта ( Мартынов С.П. 1978 ), диадлельный анализ по Хейману (Наумап В., 1954,1960). Результаты всех экспериментов обрабатывали на ЭВМ "Мир", "Лаири-2", СМ-1630 по программам составленным иод руководством канд.б.н. С.П. Мартынова.

РЕЗУЛЬТАТ ИССЛЩОВАНИЙ

I. Изменение признаков фотосинтетической деятельности проса в процесса селекции на продуктивность

Путевым анализом, проведенным с включением показателей сортов обоих биотипов и гибридов установлено, что наибольший прогресс б урожайности с еденицы площади посева был достигнут по пути совершенствования продуктивности главного побега. В связи с бтим обстоятельством последующий анализ эволюционных изменений признаков фотосинтетической деятельности проводился на основе параметров главных побегов.

Результаты трехлетнего изучения основных интегральных показателей представлены в табл. I. Скороспелый сорт Саратовское 3 по показателям продуктивности -и фотосинтетической деятельности главного побега мало отличался от Саратовского 853.

В пределах второго биотипа по признакам фотосинтетичёской деятельности обнаружено две группы сортов. В первой из них (Волжское 3, Старт), малоотличающейся по продолжительности периода всходы-вымогывание от Саратовского 053, процесс формирование высокой продуктивности связан с увеличением чистой продуктивности фотосинтеза (ф.ч.пр.) и хозяйственного коэффициента (к.хоз.). Во второй (сорт СинГвиеум 26) при более продолжительном периоде всходы - выметывание те же ийикесколько более высокие (чем у Волжского 3 и Старта) показатели продуктивности главного побега достигнуты вследствии увеличения площади листьев (ял) и фото-оинтатичэского потенциала (ФП). Детальное рассмотрение процессов формирования .¡этих признаков позволило обнаружить общие свойства всех групп и сортовых биотипов и определить причины их различий по интегральным показателям.

Таблица I

Изменение оснорных показателей урожайности и фотосинтетической деятельности проса в процессе селекции в % к Саратовскому 653

(в среднем за 1982 - 1984 гг.)

У биол. У хоз. Ш Ф.ч.пр. К.хбз

Саратовское 853 100 100 100 1С0 100

Волжское 3 113,3 124,9 101,7 III ,4 110,3

Саратовское. 3 95,9 101,5 92,7 103,4 105,8

Старт 115,5 ' 129,6 103,4 112,0 III,0

Сангвинеум 26 124,6 131,9 117,3 106,2 105,0

ИСР0,05 9,5 8,1 10,0 6,9 6,0

Сокращения: У биол. - .урожай биологичдскиИ

У хоз. - .урожай хозяйственный

£11 - фотосинтетический потенциал

Ф.ч.пр. - фотосинтеза чистая продуктивность

К. коз. - коэффициент хозяйственной эффективности фотосинтеза

Фоте с. инт етический по т енциа л. Независимо от направленности лимитируюидас экологических факторов, действовавших в годы «следований, все ноше сорта, включал и Саратовское 3, опережали Саратовское 853 по интенсивности нарастьния ассимиляционного аппарата листьев в начале его роста. Все сорта в среднем за годы изучения превосходили по размерам' нижних и средних листьез и их ®П Саратовское 653. Эти изменения, присущие сортам обоих биотипов. и, следовательно, являющиеся-общими для всех направлений эволюционных изменений, вызываемых селекционным воздействием ,• ^ ! мо.«но объяснить исходя из особенностей биологии проса. В начале вегетации, когда ассимиляционная поверхность невелика, продуктивность фотосинтеза, по - видимому, лимитирует интенсивно, и одновременно проходящие процессы формирования*"

мощной вторичной корневой системы, крупных средних днстьев.ме-телки и побегов кущения. Увеличение количества продуктов фотосинтеза в этот период ослабляет напряженность углеродного балансе и стимулирует ростовые и органообраеовательные процесса.

. Во второй половине вегетации сорта Волжское 3, Саратовское 3, Стерт уступали Саратовскому 653 по абсолютным размерам и вкладу в фотопинтетическую продуктивность листьев верхних ярусов, а по относительному их вкладу все сорта, включая и Сангвинеум Й5, уступали Саратовскому 863, По нашему мнению, вто связано с тем обстоятельством, что рост листьев у проса заканчивается уже в период интенсивного роста метелки и ее доминирующая роль отражается на ростовых процессах верхних листьев. В связи с созданием продуктивных сортов проса с крупной метелкой, вта ее способность в ростовых процесса могла возрасти.

коэффициент.хозяйственной эффективности фотосинтеза. Несмотря на уменьшение (в сравнении с 0653) вклада верхних листьев в фотосинтетичвскую продуктивность, сорта Волжское 3 и Старт значимо во все годы превосходили Саратовское 653 по К.хоз. Это связано о относительно высоким вкладом метелок в общий ассимиляционный потенциал побега этих сортов. Доля Ш у них, приходящаяся на период выметывание - созревание, от его величины за всю вегетация, благодаря увеличению поверхности и продолжительности функционирования метелки и стебля, значительно превосходит (на 11,0-12,0$) аналогичный показатель Саратовского №3.

Помимо этого, повышение К»хоэ» одновременно сопровождалось и значительным увеличением функции роста метелки и ее "стартовой массы", что харакаеривует структуру растений и доказывает на лучшее развитие метедки у Новых сортов еще ё период вегетативного роста,

Чистая продуктивность фотосинтеза, При равных показателях $.ч.пр. в периоды между всходами, трубноввнием и выметыванием обнаружено резкое преимущество (наР.0-35%) сортов над Саратовским 653 в период выметывание - созревание, когда проходят процессы формирования и налива верна. Во время налива возрастают и абсолютный значения $.<1.пр. Так, в благоприятном по увлажнений 1982 году они достигли очень высоких значений - свыше 20 г/м сут.,хотя условия в конце вегетации в связи с воэрос-

шей температурой и появлением дефицита влаги ь почве ухудшились.

Роль отдельных органов в фстосинтетичаской деятельности растений. Новые сорта, особенно Старт и Волжское 3, превосходили Саратовское 653 не только по абсолютным величинам Ш метелки, но и по большей еэ относительной доли в общем ФП растений - в среднем на 8 —12%. Это позволило предположить существование на генотипическом уровне зависимости значений Ф.ч.пр., рассчитаных по общепринятой методике (о учетом Только лишь листовой поверхности) от вклада метелки в общий ¡Ы побега. Ге-нотипические коэффициенты корреляции между величинами (б.ч.пр. и долей метелки в общем Ш побега, сосгавивиив в 1983 и 1£'04гг. соответственно 0,993 и 0,931 , подтвердили это предположение. Кроме того, <3.ч.пр., вычисленная с учетом ФП стебля и метелки, находилась в небольшой зависимости от условий года и изучаемого генотипа (5,12 - 5,68 г/м^ сут.). Полученные экспериментальные данные позволяют отнести просо к группе хлебных злаков с листо-килосовой моделью фотосинтеза ( Нальборчил, 1981 ).

П. Структура растений, донорно-акцепторные отношения в период налива зерна

Для определения источников ассимилятов в период налива зерна и оценки селекционных резераоа в этом процессе были изучены сортовые особенности накопления, распределения ¡1 перераспределения сухой биомассы по органам.

Оказалось, что на фоне общего укрупнения растений в процессе селекции функция росте метелки преобладала.(табл.2).

Это обстоятельство предопределило возрастание у новых сортов степени напряженности донорно-вкцепторных отношений в сторону ее усиления. Отношение массы метелки к мосоз листьев и ве-' гетативных органов у новых сортов шире аналогичных отношений у сорта Саратовское 853. Однако интенсивность реутилизации у всех сортов была примерно одного порядка, ее вклад в накопление веществ зерном был незначительным, потребности налива обеспечивались фотосинтезом. Прирост нетелки и период налива варьл-ровел но сортом слабо и во все годы отличался достаточно вьсс-киаш величинами (табл. 2 ).

Следовательно, фотосинтетпческиЯ аппарат изучавшихся сор-

тов, хорошо функционирует в период налива и в основном обеспечивает его потребности. В практической сеяекции необходимо стре-митьсяусилить нагрузку не ассимиляционный аппарат, продолжая целенаправленно увеличивать функцию росте метелки.

Таблица 2

Распределение сухой мае си главного побега в фазу цветения у различных сортов проов, реализация их потенциальной продуктивности й вклад в етот процесс реутилизации {Саратов, 1962*1984 гг.)

., Показатели сортов в фазе цветения Прирост Условная ————.—сухой роль ре-Доля органов 'в об- Отношение массы не- утилизам.

. n%tvr веПа"'

Листья Сте- Метел- Ыетвдйв;Метвл-Т0В0и зерном,% бель кя лиотья ка, мас«€ BeMf.

________________-______-________________яэд____—------,------

Саратовское 2БД 40,6 16,6 0,62 0,24 312,2 6,6 853

Волжское 3 23,Ь 40,8 16,7 0,71 0,26 356,6 9,6

Саратовское M(I ■ 17,3 • 0,72 0,28 299,0 . 6,5

Старт 24,0 38,4 17,4 0,73 0,28 340,0 8,6

Сангвинеум гй(9 ^9,1 18,0 _ 0.V9 0,29 265,4 6,6.

НСР0,0& [>1 О«06 '

Ш. Эффекты гетерозиса и взаимосвязь признаков фотосиитетической продуктивности

Г'етерозисные по зерновой прцдуктивности гибриды формировали крупные нижние и средние листья, имели повышенную (относительно родительских сортов} функцию рост« метелки, высокий ее вклад в общий ФП побега и отличались высокоактивным фотосинтезом. Потенциальные возможности крупной метелки реализовались почти полностью аа счет фотисинтева, интенсивность реутилизации у гибридов не превышала уровня родительских сортов (табл. 3 ).

О

Таблица 3

Вклад фотосинтеза и реутилизации в формирование гетерозиса по зерновой продуктивности (Саратов ,

1984 г.)

PoëfLfJSuo Отношение масс Условная Продуктивность фотосинте-nurinnnt. с 1й§ЕиаЗ уве-ид) роль реу- за (ЯП) гибридов в период jиириды. ~ - "ыёхёлка: тилизации налива зерна,ait к средним метелка: вегета- а накопяо- значениям сортов

листья тивные нии веш-в ——-----—-———----~

органы зерном»» 68 дистьав Ф.ч.пр.в пер-д в период налива по Ш налива листьев

100,0 119, Ï

Сокращения: Ст - Старт; С26 - СангЕИнеум 26; ВЗ - Волжское 3;

СЗ-- Саратовское 3.

Увеличение у гетероэисных гибридов общего количества пластических веществ в период напива зерна связано с большим вкладом в этот процесс Ф.ч.пр,»рассчитанной по ЙП листовой поверхности ( или доли метелки в общем ФЛ побега ).

Корреляционные отношения признакоа Фотосинтатичвской продуктивности» Взаимосвязи признаков и их влияние на зерновую продуктивность, оцененные по коэффициентам Райта, были неоднозначны по годам (табл.4), В благоприятном 1982 Г. наибольший прямой еффэкт вносил К.хоз., а в засушливые 1903-84 гг. соответственно $П (н+с) и Ф.ч.пр. Следовательно, во влажные годы более урожайными окапываются генотипы, способные эффективно перераспределять общую массу веществ в пользу зерновой части, а в сухие годы урожайность лимитируется общей массой пластических веществ.

Соста: СТ, С£6,

В31 С;Г 0,с£ 0,27 100,0

Гибриды : (ВЗхСЗ);

(ВЗхСт); 0,71 0,28 7,9 110,3

(СтхС26

Таблица 4

Путевой анализ продуктивности главного побега

Признак Год шТшГ „иуте^ые "ты"

йП(1«.с) 1982 1983 1984 0,234х> 0,002 0,006 -0,026

ФПС в) 1982 1983 1984 ш -0,078 0,0%$ 5,077х>

Ф.ч.пр. 1982 1983 1984 -0,055 1,123 0,193 -0,074 0,002 -0,024

К.хоз. 1982 1983 1984 № 0,157 -0,049 -0,009 -0,021

Остаточное: 1982 г, Ро«0,05; 1983 г.

0,002 0,357 0,929

0,020 -0,197 1,000

С, 870 -0,164 0,914

0,559 -0,572 0,077

0,001 0,043 0,2оЗ

-0,326 0,067 -0,260

значимы на 55« уровне

—0,671 -0,023 0,021*| -0,187 0,959 1,054*1 -0,233 0,990

-0,432 0,877?Ь,603 0,020 -0,197? 0,985 1,005 -0,245 0,8%

3=0,07; 1984 г. Ро=0,04

х'потевке коэффициенты, характеризующие прямые эффекты. Сокращения: йКн+с) - фотосинтетический потенхдеал нижних и средних листьев; 5П(в) - фотосинтетический потенциал верхних листьев.

Прямые и косвенные эффекты й) верхних листьев во все годы исследований мало отличались от нуля, что показывает на отсутствие сколько-нибудь значительного его влияния на процессы формирования продуктивности.

В то же время варьирование этого признака и продуктивности главного побега, вызванное иэмен'швастьго экологических факторов, во асе годы было высокосопряженным и положительно направленным, что позволило нам обосновать метод идентификации высокопродуктивных генотипов по их фенотипам. Для этих целей при отборе элитных растений к оценке селекционного материала в бесповторных питомниках предлагается использовать индекс, характеризующий соотношение масс метелки и размеров ассимиляционной поперхкосги листьев.

На рис.1 показано распределение (в системе координат заданной величинами зерновой продуктивности и площади верхних листьев главного побега) растений модельной популяции, состоящей

на высокопродуктивного сорта Волжское 3 и ниэкопродуктивного Саратовского 6£>3. Если проводить в данной популяции отбор по продуктивности, считая перспективными растения с массой зерна выше среднепопуляцнояной величины (х«*пОг), то в группу отобранных попадает свыше 32$ растений кивкопродунтивного сорта. Доля этого сорта среди отобранных растений резко снимается едва достигая 10$, если отбирать по предложенному индексу, т. е. в ортогональном направлении к линии .экологической регрессии. Аналогичная ситуация наблюдалась и по другой паре признаков - массе метелки и масса соломы.

Суммарная площадь листьев верхнего яруса, см^

Рис.1. Распределение растений модельной популяции, состоящей из высокопродуктивного сорта Волжское 3(+) и низкопродуктивного Саратовское 853(.).

1У, Наследование в диаллельных скрев,ива- -нияхсвойств фотосинтетической продуктивности и элементов урож-ти раст-ий

Фотосинтегический потенцмал нижних и средних листьев. Признак контролировался еддьтквно-доминатной системой генов с преобладанием доминирования. Засушливые условия (наблюдались в 1984 г.) усиливали доминирование до сверхдокинатных эффектов - в 1963 г. <В1/Д)1/2«0,905} в 1984 г. (Н1Д1/2«.2,07У. Доминантные гены увеличивали признак - в 1863 г.К/(и>г + ^У; Хр/« -0,880; в 1984 г„Я/(хр/ «= -0,778. .

Чистая продуктивность фотосинтеза, в расчете на фотосинтетический потенциал листьев.' Назледование этого признака соответствовало аддитивно-доминантной модели. В оба года стабильно наблюдались сверхдоминантные аффекты - в 1983 г. (Н|Д) * 1,07; в 1984 г. (Н^Д) 1,89 , причем больших изменений в индивидуальном поэедениии сортов не наблюдалось. Доминантные гены в оба года увеличивали признак - в 1963 г. х /г-0,973;

в 1984 г.«/<1&*14); у. -0,662. ' '

Аттпагируодая способность метелки (отношение сухой массы метелки к сухой массе вегетативных органов в период полной спелости). В изучаемой системе генотипов признак контролировался аддитивно-доминантной системой генов. В 1983 г. преобладали аддитивные эффекты (Нг/Ц) 0,91 .доминантные гены увеличивали признак К/(И\+<\Мр/р -0,818. В 1984 г. аддитивные эффекты также превалировали (Н^/Д) 0,86 , причем их действие в 1984 году, т.о. в условиях сильной засухи, было несколько'сильнее,, чем в более благоприятных условиях 1983 года. В 1984 г. значительно изменился коэффициент корреляции между уровнем доминантности и значениями признаков у родителей -Н/СЫУх+М*); Хр/ = -0,391,- что показывало на положительное действие в отом году не только доминантных, но и рецессивных генов.

Коэффициент хозяйственной эффективности. Наследование осуществлялось под контролем аддитивно-доминантной системы генов в обе года. В 1983 г. наблюдались сильные сверхдоминантные эффекты (Н^/Д)'"в 1,53,- доминантные гены увеличивали признак Я /(Ф; Хр/ « -0,950.-В 1954 г., в условиях сильно«

засухи, доминирование сильно ослабело, доминантные эффекты Сыпи недостоверны. В то кз время, аддитивный компонент мало изменился и полностью определял генетические различия между сортами.

Масса 1000 зерен. В 1983г. наблюдался слабый впистаз, его вносил сорт С 853. После его исключения из анализа, наследование соответствовало аддитивно-доминантной модели. Наблюдалось почти полное доминирование Шг/Д) » 0,98, причем рецессивные гены увеличивали признак йЛ'ИЯн-'ЙО; хп/ ,« 0,822. Б 1984 г. превалировали аддитивные эффекты (Н|/Д) ' * « ,62. признак увеличивали как минимум 2 Генетические системы зцес-сивной и доминантной природы Я/(164 « - 0,234.

Число зерен з метелке. В оба года признак Наследовался под контролем аддитивно-доминантной системы генов« Стабильно превалировали сперхдоыинантные эффекты - в 1983г.= - 3,370, в 1984 г. 2,73 .действие которых было напра-

влено на увеличение признака - в 1933 г. Н/(№*. +А); х /* -0,973, в 1984 г. Л/Г 10*+«&,)} хр/ ■ -0,833.

Прогноз развития признаков у гипотетических генотипов на основе доминантных генов, имеющихся в популяции * был положительным для Ш (н+с), числа зерен з метелке и в 1983 г. для К.хоз. По 4.4,пр., несмотря на стабильное действие доминантных генов, прогноз не дал положительных резуйьта!ов.

У. Обоснование направлений селекции и параметров оптимальной модели сорта проса

Методами ретроспективного, Корреляционного( диаллельного анализов нами определены следующие ориентиры в селекции проса, на повышение продуктивности. Целесообразно в йределах второго биотипа выделение среднеспелой (тип Старта ) И позднеспелой ( тип С 26 ) групп сортов и в соответстбйй С зтим вести селекцию. При этом следует учитывать, что повДйесПелые формы должны иметь хорошую засухоустойчивость. ПосйойЬКу налив зерна у проса хорошо обеспечен ассимилятами, К перспективным отнесены направления на увеличение функции рос?& МёТЬлки, ее доли в общем ¿И побега, К.хоз.,числа и кругМЬстй ЬЬрен в метелке и на уменьшение чисйа ярусов листьев ^ относительного вклада верхних листьев в фотосИНтеФйчесйуЬ Ьродуйтив-

ность. На основании вышесказанного ми представляем конкретные параметры оптимальной модели сорта для- обеих гр.упп второго биотипа, рассчитаньгх для главного-побега (табл. 5).

Таблица 5

Параметры оптимальных сортов проса для Юго-Востока

Признаки и свойства

Параметры

•сорг.' среднеспелая позднеспелая Стачт группа группа

(тип Старта) (тип С 26)

Период всходы-выметывание, дней 43-45 43-45 46-48

Период выметывание-созревание, дней 34-36 38-40 42-44

Общий Ш листьев, м^.сут. Ф.ч.ПР., по Щ листьев, 0,8-1,2 0,8-1,2 1,0-1,4

г/н^.суг£. 10,2-10,4 10,6-10,8 10,2-10,4

К.хоз., % 48,0-50,0 52-54 50,0-52,0

ФП(н+с)листьев, м^.сут. Й1(в)яистьев, м^.сут. 0,6-0,8 0,7-0,9 0,8-1,С

0,2-0,4 0,1-0,3 0,2.-0,4

Доля метелки в общем ФЯ побега,. $ 35,0-37,0 40,0-42,0 37,0-39,0

Функция роста метелки, % 17-18 19-20 18-19

Отношение в фазу цветения масс: метелка/листья 0,7-0,8 0,9-1,0 0,9-1,0

метелка/вегет.органы 0,26-0,28 0,50-0,32 0,28-0,30

Вклад реутилигации в накопление веществ зерном, % ~ 0,0-8,0 0,0-10,0 0,0-10,0

Длина стебля, сН 60-80 50-70 60-80

Диаметр стебля под метелкой, мм 1,8-2,2 2,2-2,4 2,4-2,6

Диаметр стебля у нижнего междоузлия, мм 4,8-5,2 5,0-5,4 5,2-5,6

Стартовая масса метелки (в цветение),, г 0,95-1,10 1,10-1,30 1,25-1,45

Прирост сухой массы метелки в налив, % 330-360 330-36С 330-360

Дпина метелки, см 17-18 17,5-18,5 20-21

Число зерен в метелке, шт. ОСО-8СС 700-900 600-1000

Масса 1С0С зерзн, г 8,2-8,4 8,4-8,6 8,4-8,6

Плотность метелки, шт/см Коэффициент засухоустойчивости урожайности, % 35-45 60-70 40-50 6С-70 40-5С-- 60-70

Проведя практическую селекцию ш стремились апробировать предложенные направления еэлекции. 3 1964 году в 3-х популяциях Р^, (Старт х Сангвениум 26; Саратовское 3 х Старт; Саратовское 3 х Сангвениум 23) по признакам (аттрагирующая способность метелки, К.хоз, масса 1000 зерен), проявившим в год отбора в диаллельнцх скрещиваниях аддитивность, было отобрано 750 линий, которые методом ОСП били продвинуты до Р- и в 198783 гг. прошли салекционную сценку на Уральской опытной станци:;.

Задача состояла в том, чтобы выявить линии, сочетавшие высокий потенциал продуктивности и засухоустойчивость - -;вол-ства в равной мере необходимые для сортов 2-го биотипа; процессе реализации этой программы получен перспективный се-лекциошшй материал (табл.6), изучение которого продолжается на Уральской опытной станции и в НИЙСЛЮго-Всстока. Результаты практической сегекции подтвердили высокую селекционную значимость признака К.хоз. Линии, тлевшие в 1987 г. величину признака более 3® в 1980 г. в среднем на 4С-505 оказались урожайнее линий с меньшим! 1<300 значениями К.хоз.»наблюдавши!,шея у них в 1067 г.

Таблица 6

Характеристика лучших гибриднях линий проса ( Уральск, контрольный питомник, 1987-1988 гг.) -

Селекционный номер Происхождение Продуктивность, г/м2 Масса 1000 зерен Коэффициент засу-К.хоз.рсоустой-чивости продуктивности, %

Уральское 109 стандарт 125,0 7,7 30,2 50,0

Сератовское 3 стандарт 105,1 7,5 26,9 39,1

ТОО Саратовское 3 х Старт 144,2 8,2 36,3 52,1

145 Сарагоэоное Зх С&нгвениум 26 150,3 8,1 34,2 50,2

180 Саратовское Зх Сангвениум 26 159,1 8,0 35,4 50,0

овда шведа

I. В результате селекции проса в условиях Саратова посла-допэтольно совераенствовались генетические системы продуктив-

Г5

ности главного побега.

2. Генетические системы, контролирующие признаки фотосинтетической деятельности Ш (н+с); К.хоз.; 'З.ч.пр. и влияющие ка величину продуктивности главного побога, определяют ее уровень в следующей зависимости от лимитирующих условий среды: а)во влажные года уровень уроная определяется возможностями генотипа перераспределять общую массу пластических веществ в пользу зерновой части (К.хоз.) } б) в условиях засухи лимитирующими продуктивность свойствами выступают способности генотипа к Накоплению общей биомассы . <Ш (н+с) листьев, Ф.ч.пр.

3. Общей особенностью всех направлений генотипических изменений признаков фотссинтегической деятельности является увеличение абсолютного вклада в фотосинтетическую продуктивность нижних и средних листьев. Абсолютный вклад верхних листьев уменьшился у большинства, а относительной у всех сортов.

4. Механизмы реутилизация сухих веществ, накопленных в период вегетативного роста у Бсех сортов слабо выражены,что является следствием эффективного функционирования фотосинтетического аппарата.

5. Преимущество гетэрозисных гибридов Р^ по площади листьев и их Ш проявляется главным образом в начальный период вегетации, когда рост вторичной корневой системы и ювешльной метелки лимитируется общей продуктивностью фотосинтеза.

5. Реализация высокой потенциальной продуктивности гибридов полностью осуществляется за счет текущего фотосинтеза, так как интенсивность реутилизации у них не превышает уровня родительских форм.

7. Во второй половине вегетации в фотосинтетическую ассимиляцию значительную долю вносит метелка, что у сортов с большим ее вкладом приводит к повышению значений Ф.ч.пр., рассчитанной по листовой поверхности. .

8. Процесс создания высокопродуктивных сортов проса в условиях Саратова шел по пути накопления в них преимущественно а) дочинантннх генов, ответственных за величину общей массы пластических веществ (признаки ®1 (н+с) листьев, 1\ч. пр.); б) генов, проявившие в гетброзихтижсостоянки аддитивность и кодтролкроьавших распределение ассдашлятов по органам '-растений (аттрашрующая спосо;>кость петел;«! и в условиях

16

засухи - К.хоз,) ,

9. Практическими селекционными мероприятиями показана высокая эффективность прямых отборов по признаку К.хоз♦

првдошия селекционной практике

1. Физиологическими и генетико-отатиЬтичеокими методами обоснованы по ряду признаков параметры модели сорта, на которые мовдо ориентироваться при оценке исходного и селекционного материала.

2. Предложены два метода идентификации генотипов по их фенотипам в бесповторннх питомниках и Гибридных Популяциях.

3. Создан и продолжаот изучаться перспективный селекционный материал.

Материалы диссертации изложены в отатьях!

1. Анализ продукционных процеооов у различных сортов проса. Материалы Всесоюзной конференции по ^йвйолого-генетичес-ким проблемам интенсификации оелвнционного процесса! Тезисы докладов ч.1« - Саратов, 1964.

2. Фотооинтетичеокую деятельность сортов проса различной продуктивности. Научно-твхничеокий бюллетень ШЙКЗБК.- Орел, 198?. - № 36. '

3. Итоги изучения генотнпических вэаимоовязей признаков ' продуктивности у проса. Агробиологические основы интенсивных технологий возделывания зерновых культур в Среднем Заволжье.-Куйбышев, 1989,

Ы - 151Ы. Подписано к печати. ■

Формат 60 х 90 1/16. П.ЛД. Заказ 432 рп. Тираж 100. Бесплатно

-I--------------------------------------------------------------

Типография Ленинградского ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственного института. ?. Пушкин, ул. Комсомольская,14.