Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Селекционная ценность исходного материала (Melilotus Mill.) для условий Северо-Запада

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Селекционная ценность исходного материала (Melilotus Mill.) для условий Северо-Запада"

Р Г 5 ОД 2 6 Нл!! iqn?

На правах рукописи

ЛБДУШАЕВА ЯРОСЛАВА МИХАЙЛОВНА

СЕЛЕКЦИОННАЯ ЦЕННОСТЬ ИСХОДНОГО МАТЕР! (MELELOTUS MILL.) ДЛЯ УСЛОВИЙ СЕВЕРО-ЗАШ

Специальность: 06.01.05 - селекция и. семеноводство АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскозохяйственных наук

НОВГОРОД 1997

Диссертационная работа выполнена на базе Новгородской государственной сельскохозяйственной академии в 1991 - 1995 гг.

Научные руководители доктор сельскохозяйственных наук,

профессор А.И .ШИРОКОВ; доктор биологических наук Н.И. ДЗЮБЕНКО;

Официальные оппоненты доктор сельскохозяйственных наук,

профессор В.И.БУРЕНИН; кандидат сельскохозяйственных наук С.М.СИНИЦИНА;

Ведущая организация Новгородский научно-исследователь-

ский проектно-технологический институт сельского хозяйства.

Защита диссертации состоится " У" ¿¿/OtfJlWl г. в на заседании диссертационного совета К120.11.03 в Новгородской государственной сельскохозяйственной академии по адресу : 173015, Новгород, ул.Псков -екая, 3.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Новгородской государственной сеяьсхохозяйственой академии.

Автореферат разослан " № " 1997г,

Ученный секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Доннпк.ках кормовая, фитомелиоративная, сидеральная, почвоулучшающая, рекультивирующая, медоносная и лекарственная культура, обладает огромными потенциальными возможностями, однако медленно внедряется в сельскохозяйственное производство. Расширение его посевных площадей и повышение урожайпосга слаживается из-за отсутствия высокопродуктивных интенсивных сортов и недостатка семян.

Селекцпонно-семеноводаеская работа с культурой донника не получила в РФ еще должного развития. Большинство существующих сортов(популяций) по кормовой продуктивности, качеству и морфобиояогаческнм особенностям незначительно превосходят дикорастущие формы, являются их улучшенными популяциями. Поэтому они, как правило, не выходят за пределы параметров природных моделей п им присущи многие недостатки: грубостебельность, слабая кустистость и низкая облиственность, поражаемосгь болезнями и вредителями, слабое отрастание, неравномерность и растянутость цветения и созревания семян, значительное содержание кумарина в кормопой массе. Не введены в культуру или не используются в селекционной практике перспективные дикорастущие виды донника - каспийский, волжский, зубчатый и душистый.

В связи с этим изучение генофонда культуры донника- как исходного материала для селекции сортов различного направления, особенно медоносного и сидерального, в условиях Северо-Западного региона РФ, является актуальной проблемой.

Цель и задачи исследований. Целыо исследований было изучение межвидового и внутривидового разнообразия генофонда культуры донника для выделения перспективного исходного материала, представляющего ценность для селекции сортов различного направления, пригодных для возделывания в условиях СевероЗападного региона РФ.

В задачи исследований входило: - изучить межвидовое и внутривидовое разнообразие коллекции донника по продолжительности вегетационного периода и периода до укосной спелости, кормовой и семенной продуктивности, интенсивности отрастания весной и после укосов, устойчивости к болезням и вредителям, качеству зеленой массы, облиственности н другим хозяйственно- ценным признакам;

- оценить амплитуду и величину изменчивости отдельных признаков в популяциях;

- выявить внутреннюю структуру варьирования признаков, используя различные методы многомерного статистического анализа:

- выявил, влияние отдельных признаков и групп признаков на величину семешюн и кормовой продуктивности изучаемых образцов;

- выделить признаки наиболее сильно влияющие на продуктивность и создать количественные модели типов использования.

Научная новизна и практическая значимость работы. Впервые в условиях Ссвсро- Западного региона РФ проведены комплексные исследования по селекционной оценке видов и образцов донника го коллекции ВНИИ растениеводства имени Н.И.Вавияова по важнейшим хозяйственно-ценным признакам и биологическим свойствам. Выделены источники средне- и позднеспелости, кормовой и семенной продуктивности, устойчивости к болезням, тошсостебелыюсти, интенсивного послеукосного отрастания, высокобелковости, малокумаринности.

На основании изучения корреляционной и факторной структуры варьирования признаков в популяциях донника, впервые выявлены информационные показатели по признакам кормовой и семенной продуктивности. Впервые разработан статистический подход к определению количественного и качественного состава параметров сортов для различных типов использования с помощью регрессионных моделей основного признака.

Апробация работы и публикации результатов исследований. Результаты исследований были доложены на научно- технических совещаниях отдела кормовых культур ВНИИР (1993-1995пг.), на конференции аспирантов и молодых ученых ВНИИР ( г. Санкт-Петербург, 1994г.), Международных научных конференциях (г. Краснодар, 1993г.; Новгород, 1994г.) Основные результаты работы опубликованы в 5 научных статьях.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 167 страницах машинописного текста, состоит из введения, 4 глав, выводов, рекомендаций для практической селекции и производства. Содержит 23 таблицы, 14 рисунков. Список использованной литературы включает 206 наименований, в т.ч. 53 на иностранном языке.

УСЛОВИЯ, ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Почвенно-климатические условия. Исследования проводились в 1991-1995 гг. на опытном поле НГСХА расположенном в северо-западной части Волховско-Ильменской низменности. Среднегодовая температура воздуха равна +3,9°С. Период активной вегетации растений со среднесуточной температурой воздуха выше +5°С продолжается 175 дней, а выше + 10°С - 135 дней. Сумма положительных температур около 2000°. Средне месячное количество осадков за период с суммой активных температур больше +10 °С-59.2 мм. Полевые опыты были проведены на дерцово-слабоподзолистых глеевато- иепсосуглинпстых почвах на карбонатном суглинке.

Исходный материал. Исходный материал в исследованиях охватывал значительное видовое, сортовое и эколого-географическое разнообразие мировой коллекции донника. Было изучено 77 образцов 13 видов: белый, желтый, душистый, каспийский, крымский, бороздчатый, индийский, пашенный, зубчатый, волжский, высокорослый, волосистый и ароматный.

Методика исследований. Изучение исходного материала проводилось в коллекционном питомнике согласно" Методическим указаниям ВИР по изучению коллекции многолетних кормовых трав" (1979). В связи с тем, что донник является двухлетней культурой, посев коллекционного питомника проводился дважды. Семена высевались рядовым способом с нормой высева семян из расчета 15кг/га. Учетная площадь 1кв.м. Повторность опыта трехкратная.

Фенологические наблюдения проводили через день. Даты наступления феиофаз и их градации отмечались в каждом повторении. Определение содержания кумарина проводилось микрохимическим методом (Гелчинская,Бо дупова, 1934).

Статистическая обработка экспериментальных данных проведена методом вариационного, корреляционного и дисперсионного анализов (Доспехов, 1985).

Многомерный анализ варьирования признаков (табл.1) меязду изученными популяциями донника проводился на персональном компьютере IBM PC с использованием пакетов прикладных программ NTSYS, STATGRAF и SYSTAT (Компыот. биометрика, 1990). Были использованы методы факторного и диисриминантного анализов канонических корреляций (Андреев, 1980; Ростова, 1985) и множественной рехрессии (Литгл, Хиллз, 1981).

Таблица I

Параметры, включенные в базу данных, и их аббревиатура

Признаки Ед. измерения Аббревиатура

Межфазный период посев-всходы дни

Межфазный период всходы-бутонизация дни В1

Межфазнын период бутонизация-цветение (1-ый год жизшш) дни

Межфазнын период всходы-цветение дай окк

Межфазный период посев-укосная спелость дли эш

Межфазный период отрастание-ветвление даш ст.

Межфазный период ветвление-бутонизация дни В2

Межфазный период бутонизация-цветение (2-ой год жизни) дай Р2

Межфазнын период цветение-созревание семян дни

Межфазный период отрастание-укосная спелость дни вн

Продолжительность вегетационного периода дни УЕО

Высота растений в начале фазы ветвления см пели

Высота растений в начале фазы бутонизации см нвит

Высота растений в начале фазы цветения см НРШ

Прирост в период отрастание -начало ветвления см ясли

Прирост в период ветвление- начало бутонизации см явит

Прирост в период бутонизация-начало цветения см . ИИ-О

Количество стеблей шт ис

Диаметр стебля см ж

Количество ветвей 1-го порядка шт ыэ

Длина кисти см Ы!ЧР

Плотность кисти шт ШЫР

Количество кистей на стебле шт ИРЫ

Облиственность растений (1-ый год жизни) % ЦЕА1

Облиственность растений (2-ой год жизни) % ЬЕА2

Зимостойкость % WINT

Урожайность семян г\кв.м. БМ

Урожайность зеленой массы(1-ый год жизни) г\кв.м. РМР

Урожайность зеленой массы(2-ой год жизни) г\кв.м. РМБ

Урожайность сухого вещества(1-ый год жизни) г\кв.м. РМИ

Урожайность сухого вещества(2-ой год жизни) г\кв.м. омэ

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Вегетационный период. С точки зрения кормовой ценности культуры общая продолжительность вегетационного периода, период до укосной спелости и продолжительность отдельных межфазных периодов очень важны для создания сортов с заданными параметрами периода вегетации.

В процессе изучения динамики развития образцов основное внимание обращалось на следующие межфазные периода: в первый год жизни - " посев-всходы", " всходы -бутонизация", " бутонизация -цветение", во второй год жизни -" отрастание-ветвление", " ветвление- бутонизация", " бутонизация -цветение",

" цветение - созревание семян". Для выявления признаков, определяющих различия между ними по годам изучения, использовался метод дискримннантяого анализа. Метод связывает многомерный анализ с традиционными статистическими методами, положенными в основу оценочного аппарата качества дискриминации. Линейная дискриминантная функция

г=Во+В 1X1+ВгХ2+.-+ВкХк преобразует вектор параметров (X 1 , X г , ..., X к ) ¡, измеренных у ¡-го объекта в единственное число Ъ. Это число определяет положение каждого элемента выборки на шкале дискриминантной функции X. Для набора признаков, характеризующих вегетационный период растений первого года жизни, была выведена одна достоверная дискриминантная функция г1(Р=0.01, 100% верных решений):

Ъ 1 =11.57-0.90011-0.11В 1 -0.28Р 1 -0.020ЯР 1 +0.428Н 1 Анализ дискриминантной функции показывает, что различия в продолжительности межфазных периодов в различные годы исследования связаны в основном с периодом от посева до появления всходов. Эти различия в свою очередь определяют продолжительность периода от посева до укосной спелости(рнс. I).

В общей продолжительности вегетационного периода наибольшую долю ( до 50%) составляет период " цветение - созревание ". Для создания медоносного конвейера это очень ценное качество донника, однако в семеноводстве растянутость периода " цветение -созревание семян"(40-50 дней)- крайне нежелательное явление. Сорта и популяции с коротким периодом " цветение- созревание" 25-30 дней характеризуются высоким плодообразованием, низкой осыпаемостью и дружным созреванием семян.

Среди малораспространенных видов наиболее скороспелый донник крымский, у которого вегетационный период 73-78 дней. Наиболее длительным вегетационным периодом (130 дней) и растянутостью его фаз характеризуется донник каспийский. Донники волжский и душистый по продолжительности вегетационного периода ( рис. 2) занимают промежуточное место. Донник зубчатый характеризуется значительным разнообразием форм но продолжительности вегетационного периода.

Однолетние виды донника имеют гораздо меньшую амплитуду изменчивости вегетационного периода как между видами, так и среди форм внутри вида.

100 80 §60 «Гад 20 О

1992-1

1993-1

ЕЗвГЪ

1-посев-всходы, 2-всходы-бутонизация, 3-бутонизация-^ветение,

□ Медет (к-33713)

В Люцерновидный МД16 (к-42986)

О Линия (к-44073)

□ Малокумаринный США (к-36674)

4-продопжительность вегетационного периода

1992-2

1 2 3 4 5 1-отрастание-ветвление, 2- ветвление-бутонизация,З-бутонизация-цветенме, 4-цветение-созревание,

1993-2

5-период до укосной спелости, б-продолжитеяьностъ вегетационного периода

Рис. 1 Продолжительность вегетационного периода и его отдельных фаз донника белого и желтого в первый и второй годы жизни

1992-1

1993-1

1-посев-всходы, г-есходььбутонизация, . 3-бутонизация-цветение,

¿-продолжительность вегетационного периода

0 Донник зубчатый (к-31520)

ВДонник душистый (<35315)

□Донник высокорослый (вк-356)

□Донник волосистый (к-40967)

120 100 во § 60

20 0

-------------------- ---------------- 1

Я.

№ Ьипатг

1993-2

1-отрастание-ветвление, 2-ветвление-бутонизация, 3-бутонизация-цветение,

4-цветение-созревание, 5-период до укосной спелости, продолжительность вегетационного периода

Рис.2 Продолжительность вегетационного периода и его отдельных фаз у малораспространенных видов донника в первый и второй годы жизни

Продолжительность вегетационного периода у однолетних видов колеблется в пределах 50-58 дней. Наиболее скороспелым является донник индийский. Растянутый период имеет донник итальянский.

Для характеристики в различные годы исследований продолжительности вегетационного периода и его фаз во второй год жизни донника были построены две достоверные дискриминантные функции ( Р=0.01,100% верных решений): Z | = 8.03+0.27CL-0.31B 2 -O.i3F 2 +0.04SD-0.05SH+0.12VEG Z 2 =1.23-0.14CL+0.10В 2 +0.10F3 +013SD+0.09VEG

Анализ их позволяет сделать вывод, что решающую роль в формировании вегетационного периода растений донника играют периоды от весепнего отрастания до начала ветвления и от начала ветвления до начала бутонизации, которые определяют и продолжительность вегетащгошюго периода в целом, и период достижения образцами укосной спелости.

Высота и динамика среднесуточного прироста растений. Нами установлена взаимосвязь межяу высотой растений, продолжительностью периода до укосной спелости и величиной среднесуточного прироста. Наиболее высокорослыми являются самые позднеспелые образцы.

Из дикорастущих двухлетних видов выделяется в год посева донник душистый, который характеризуется выравненным, цо относительно медленным темпом нарастания надземной массы. Величина среднесуточного, прироста у него не превышала 0,5-0,7 см не тот,ко в начальный период роста, но и в течение всей вегетации. Среди однолетних видов наиболее интенсивным ростом после появления всходов характеризуются донники белый однолетний п индийский. Величина среднесуточного прироста у них 0.8-2.6 см.

У скороспелых образцов донника желтого Мадокумаринный (к 36674) величина среднесуточного прироста характеризуется двухвершинной кривой в 1 и 2 год жизни с коротким периодом максимального роста, совпадающим с фазой полного Гоетс1шя(рис.3).Максимальная высота растений достигает 89-100 см. У позднеспелых образцов донника желтого, средне- и позднеспелых популяций донника белого и у донника каспийского динамика роста характеризуется 3 максиму мамп(рис.4). Первый максимум приходится на фазу бутонизации; второй - на фазу цветения; третий на период созревания семян. Самый интенсивный рост наблюдается во втором максимуме- 3.0-3.5 см в сутки.

Таким образом, скороспелые формы наиболее низкорослые и характеризуются одновершинной вариационной кривой среднесуточного прироста в 1 -ый год жизни

>. >

си !*>

Дни

Дни

Первый год жизни -Малокумэринный (к-36674)

Второй ГОД ЖИЗНИ - - - Скороспелый (к-41028)

Рис. 3 Динамика среднесуточного прироста у скороспелых групп донника в первый и второй год жизни

Первый год жизни —беселоподолянский (к-29196)

Второй ГОД жизни ■■ Куумку (к-31884)

Рис.4 Динамика среднесуточного прироста у среднеспелых и позднеспелых групп донника в первый и второй год жизни

и двухвершинной во 2- ой год жязнн. Среднеспелые и позднеспелые образцы растений донника , темп роста, графически изоображается в 1-ый год жизни двухвершинной кривой, а во 2-ой год-трехвершинной кривой.

Интервал изменчивости высоты растений образцов различного эколого-географнческого происхождения необычайно широк и колеблется в пределах 65252 см в фазу начала цветения. Наиболее низкорослыми ( до 65 см) являются образцы экотипов северного, горного типов местообитаний, а наиболее высокорослыми (до 252 см) - образцы Западносибирского равнинного и Американского экотипов. Группу среди ерослых составляют образцы Среднеазиатской, Кавказской и Средиземноморской эколого-географических груш. Нами выявлено, что высота и среднесуточный прирост генетически детерминированы и зависят от эколого- географического происхождения , видовой принадлежности и группы спелости образцов.

Урожайность кормовой массы. Высокой продуктивностью (412-1602г\м2) во все годы жизни характеризовались образцы донника белого -Шевакен(к-41993), Обский гигант (к-40150), Медет(к-33713), Скороспелый(к-41028). Среда образцов донника желтого выделилась группа малокумарипных образцов из США ( к-36674, 36678), которые сильно реапгровали на температурный и влажностный режим по годам испытаний. Образцы Сарбас (к-46626) и Линия( к- 44073) характеризовались высокой продуктивностью во все годы испыташш.

Люцерновидные формы уступают по продуктивпости высокорослым формам донника. Максимум накопления сухого вещества растениями донника приходится на фазы " конец ветвления" и " массового цветения" (табл.2).

Облиственность. Одним из показателей высокой питательной ценности растений донника является повышенная облиственность 50-55% с выходом листьев с единицы площади не менее 380-530 г/кв.м. Стабильный показатель обпиствеппосги по годам исследований имели образцы люцертовидных и обычных форм донника белого: Люцерновидный N0-18 (к-42986) (52%), Веселоподолянский (к-29196) (58%). Люцерновидные формы имеют низкую облиственность (47-50%) в первый год жизни и высокую (51-56%) во второй,так как во второй год жизни люцерновидные формы форшфуют до 20 стеблей, тогда как обычные 2-3 стебля. В фазу цветения у донника наблюдается значительное нарастание стеблевой массы и омертвение нижней части стебля, ведущее к увяданию и опаданию листьев нижнего яруса и существенному снижению степени облиственности (табл.3). Анализ внутрипопуляционной изменчивости показывает, что процент облиственности и

выход листьев с единицы площади в значительной степени зависят от биологической однородности популяции. Образец Шедевр 75 отличается высокой однородностью растений по облиствепносш.

Таблица 2

Содержание сухого вещества (%) в различные фазы развития растений

донника белого п желтого (1992-1994Г., среднее)

№ но каталогу ВИР Сорт, образец Фенологические фазы развития

Ветвлехше Массовая бутонизация Цветение

начало конец единичное массовое

------------

38875 Шедевр 75 10.4 16.7 1 О 1 18.6

41993 Шевакен 13.8 17.8 19.6 20.1 26.8

ЗШ4 Куузшсу 11.5 17.4 22.6 22.9 25.7

Донник

желтый

44070 Саянский 12.3 18,! 20.9 20.2 23.4

44073 Линяя 13.: 19.7 ?лл 21.9 22.1

36678 Малоюуыа- 13.6 19.4 21.3 7,1.6 25.8

ринньш

Таким образом, существенное влияние на облиственность оказывают как внешние, гаг и генетические факторы.

Химический состав кормовой массы. Химический состав донника по сравнению с другими бобовыми травами изз'чен недостаточно и не дает действительного представления о ценности этой кормовой культуры. По нашим наблюдениям образцы из Сибири, лющриовидада формы , местные и дикорастущие популяции из Вологодской, Новгородской. Псковской и Ленинградской областей и селекционные образцы из Прибалтики отличались высоким содержанием прогешш(20-22%), что на 1-2% выше, чем у клевера лугового. Вегетативная масса донника содержит много жиров. Они не сштаезируготоя в организме животных, а поступают только с кормом. Образец донника желтого Мадокумаршшый США (к-36674) имел минимальный процент жира (2.9%). Повышенное содержание жира (4.2-4.3%) характерно для образцов донника белого Шедевр 75 (я-38872), Диомид (к-47464) и Немтоган-ский (к-42273).

Структура семейной продуктивности. Отличительной особенностью растений донника является его высокая семенная продуктивность. В связи с растянутым периодом цветения и созревания семян и легкой осыпаемостью бобов, вопрос

сохранности семян ив растениях стоит остро. Поэтому в качестве источников семенной продуктивности выделены образцы с оптимальным сочетанием отдельных элементов гарукттры уро.-кая и протекания фгоиолопгческих процессов периода цветения-созревания, способных лишь в комплексе обеспечить высокий урожай семян. Не сеиеяиой продуктивности выдедаехса донник белый и желяий-

Таблпца 3

Дннампка обяиствкнности в зависимости от фазы развития растений у обычных и люцерноБцдных форм донника. (1992-1994 г., среднее)

Номер | Сорт, образец | Облпственносхь растений в фазы ! Масса листьев !

развития, % ! на 1 растите в |

ветвление бутонизация цветение фазу цветения j

! (сухое |

! гещест1«о, г) !

по

каталогу ВИР

4298с

38872 42292 4662-1

39362

45969

44070 46625

Дс-НПЕК бгЛХ-ХЙ Люцерновид- 61.3 пьйК™ 20 Шедевр 75 59.4 Hissar 35.7

Эней Дошипс желтый

Новосибпрс- (8.3 кий

Омский скороспелый Тувинский 316 Ветвистый 41

47.4

53.4 ЗОЛ

1>й. i

54.3

29.4

24.3

42.4

44.3

47.3 29.7

54Л

50.3 20.3 15,2

¡35.1

i -

I

j 37.2

¡42.1 120.1

I ¿.о I

!

I ~

¡3.75 2.35 ! 2.12

2.51

2.43

2.67 2.45

Так, образцы ROW-7-lt и Шедевр 75 выделялись по количеству кистей на стебле (60 15S шт.), количеству бобов (45-89 шт.) на кисти и средней длиной кисга ( 6.2-8.6 см). Образец Шедевр 75 несколько уступает первому по данным компонентам семенной продуктивности, но по сбору семян с единицы площади образец ROW 7-11 значительно уступает большинству сортов и образцов. Данный образец характеризуется растянутым периодом цветения и созревания семян 45-51 дик, продолжительностью цветения цветка 3-4 дня, кисти 10-11 дней, растения 20-22 дня п популяции 40-45 дней. Семена на растении созревают неодновременно, осыпаемость высокая. Шедевр 75 отличается дружностью цветения и созревашм семян, устойчивостью к их осыпанию.

Хорошей сбалансированностью процессов цветения и созревания семян, высокими показателями компонентов семенной продуктивности, прочным прикреплением бобов в соцветиях отличаются образцы донника белого Веселоподолянский (к-29196), Приморский 74 (к-44075), дикорастущий (Вологодская обл., к-46525) и донника желтого Сарбас (к-46626) и Рыбинский (к-39363).

Устойчивость к болезням и абиотическим факторам. В 1995 г. наблюдалась массовая вспышка мучнистой росы на всех бобовых культурах. Местные дикорастущие популяции донника сильно поражались мучнистой росой в фазе ветвления. Изучаемые селекционные и дикорастущие образцы разных видов не имели поражения до бутонизации, однако ряд образцов донника белого: Медег(к-33713), Рыбинский (к-39363), Сретинский (к-37002), Немюгапскнй(к^2273), Шедевр 75 (к-38872) и донника желтого Карабалыкский (к-41779) и Малокумаршшые(к-36674, 36678) поражались в фазе "бутонизации-цветения", Строгой закономерности поражения форм донника в связи с их географическим происхождением установить не удалось. Однако выявлено, что более иммунными являются формы южного происхождения с продолжительным вегетационным периодом.

Зимостойкость образцов является важным элементом продуктивности, так как она положительно сопряжена с урожайностью зеленой массы, сена и семян, облиствешюсгыо, кустистостью, и содержанием белка. Между видами и внутри отдельных полиморфных видов существует большая изменчивость по изучаемому признаку, которая связана с ритмом развития и эколого-географичежим происхождением образцов.

Очень высокую зимостойкость 80-90% имели образцы донника белого, сформировавшиеся в суровых ддя перезимовки условиях Западной и Восточной Сибири(Сретенскиий к-37002, Саянский к-40632, Немюгансюш к-42273, Янтарь (к-46301).

СТРУКТУРА ИЗМЕНЧИВОСТИ ПРИЗНАКОВ В ПОПУЛЯЦИЯХ ДОННИКА

Эффективное ведение селекции подразумевает знание межпопуляционной изменчивости признаков. При этом зачастую не так важно иметь представление о варьировании признака самого по себе, а о его положении в общей системе признаков растения и о зависимостях, связывающих его с варьированием других признаков. Одновременно встает задача выявления положения этого признака в системе причинных связей организма и оценки сравнительной роли каждой из 14

участвующих в его формировании подпрограмм, Подобного рода исследованиям наиболее адекватны многомерные методы статистического анализа.

Размах и величина изменчивости признаков в популяциях. По уровню изменчивости в популяции признаки были разбиты на 4 группы(У-плеяды). В первую группу наиболее стабильных признаков (плеяда VI) входят признаки, характеризующие продолжительность различных фаз вегетационного периода первого и второго лет жизни.В группу с малой изменчивостью( плеяда VI) вошли признаки, характеризующие высоту и среднюю величину прироста растений на разных фазах развития, продолжительность межфазных периодов от посева до всходов и от начала бутонизации до начала цветения на первом году жизни, облисгвенпость в первом и втором году жизни, зимостойкость.В группу со средней величиной изменчивости вошли признаки, характеризующие морфологию побега и соцветия (плеяда УЗ). К сильно варьирующим признакам ( плеяда У4) относятся признаки семенной и кормовой продуктивности.

Сопоставление коэффициентов вариации признаков по циклам исследования позволяет сделать следующие выводы:

1) Наиболее высокая изменчивость признаков в первый и второй циклы изучения (СУ 1=32.6 и СУ2=32.5 ), наиболее 1шзкая - в третий щпсл(СУЗ=252).

2) Ранга коэффициентов вариации отдельных признаков в каждом цикле исследований практически совпадают( коэффициент корреляции г>0.96 для всех пар сопоставлений).

3) Как по величине, так и по рангу коэффициентов вариации признаков наиболее близки первый(1991-1992 гг.) и второй (1992-1993гг.) циклы изучения; третий цикл изучения (1993-1994гг.) отличается более низким значением коэффициента вариации.

4) По характеру изменчивости такие признаки как продолжительность межфазных периодов от посева до появления всходов и от бутонизации до начала цветения в пфвый год жизни и величина среднесуточного прироста в период от ветвления до начала бутонизации ( входящие в плеяду У2) сильно отличаются от других признаков, входящих в эту плеяду, и ближе к признакам, характеризующим морфологию побега.

Корреляционная и факторная структура варьирования признаков донника. Корреляционная структура изменчивости признаков в популяциях сравнительно слабо различается по циклам исследования. Наиболее высокое сходство между корреляционными матрицами 1-го и 2-го.(рис.5) циклов изучения

Рисунок 5. Корреляционная структура признаков у популяций дошиака

второго цикла изучения (.......г > 0.7, - - - г > 0.6,

-----г > 0.5; обозначения признаков в табл.1).

(г=0А769). Матрица 3-го цикла изучения несколько отличается от них(г=0.618 и г=0.581, соответственно).

Анализ древ минимального ветвления корреляционных матриц позволяет сделать вывод, что узловой в формировании корреляционной структуры изменчивости у популяций донника является плеяда признаков роста(ЯЗ), которая связывает воедино плеяды вегетационного периода первого и второго года жизниП? 1, 142); плеяда признаков хгродуктивности(Я4) связана с плеядой признаков вегетационного периода второго года жизни(К.2). Выделяется устойчивая связь между приростом в период от отрастания до ветвления и диаметром побега. Остальные признаки не имеют устойчивого положения в структуре древа.

Факторная структура варьирования 1-го и 2-го шпатов изучения относительно однородна. По фактору 1 (27.7% и 29.3% изменчивости, соответсвенно в 1 п 2 циклы) варьируют признаки вегетационного периода нового года жизни( связаны с фактором отрицательно) и признаки продуктивности ( корреляция с фактором положительная). С этим фактором связано, но на более низком уровне и варьирование признаков вегетационного периода растений второго года жизни (корреляция с фактором также положительная).

Продолжительность и соотношение разных фаз вегетационного периода донпнка в первом я втором годах жцзни контролируется двумя различными генетическими системами, относительно независимыми друг от друга.

Рост растений донника в высоту также контролируется двумя генетическими системами. Первая система действует в период " отрастания- начала ветвления" и " бутонизации начала цветения", вторая- в период " ветвления- начала бутонизации". Эти две системы отрицательно коррелируют между собой. Основную роль в формировании конечной высоты растений играет первая система.

Кормовая и семенная продуктивность популяций дошппса связана с продолжительностью вегетационного периода: наиболее продуктивные популяции имеют короткий вегетациошшй период в первом году жизни и самую продолжительную вегетацию во второй.

Выявление информационных показателей по признакам кормовой и семенной

продуктивности популяций. Анализ канонических корреляций позволяет изучать

взаимоотношения между двумя наборами переменных. Эта процедура позволяет

идентифицировать линейные комбинации переменных в одном наборе(независимые

переменные), которые наиболее сильно коррелируют с переменными во втором

наборе (зависимых переменных). Коэффициенты функции, определяющей линейную

1"

комбинацию признаков, отражают роль отдельных признаков в формировании корреляций со вторым набором переменных. Между признаками продуктивности и признаками вегегационпого периода первого года жизни установлена одна достоверная каноническая корреляция ( Р=0.05) между линейными комбинациями: Б. ю =+0.22СтК.+0.49В ,+0.74Р ,+5.8ЮКР-6.043Н 1 Я р) ~0.45SM-3.13 РМ8 Дшшая корреляция устанавливает зависимость между продолжительностью периодов от всходов до цветения и до укосной спелости и урожаем зеленой массы растений во второй год жизни. Также достоверная каноническая корреляция (Р=0.01) выявлена между линейными комбинациями признаков продуктивности и признаков вегетациопного периода растений второго года жизни, которая связывает продолжительность периода от отрастания до начала ветвления, общую продолжительность вегегационпого периода, укосную спелость растений, семенную и кормовую продуктивность:

Б. о, =0.84СХ+0.13В 2-0.34Р2+.04бйО+1.548Н-0.96УЕО Я г=+0.903М+0.65РМ8 Для набора признаков роста растений в высоту выделена одна достоверная корреляция (Р=0.01) с линейными комбинациями:

Я (|) - -0.51 НСАи+0.17 ШШТ+0.64 ИРШ+1.06 RCAU-0.64R.BUT--0.53 ЫЪО И (2) =+0.673М+1-5бРМ8 Данная корреляция выделяет в качестве наиболее существенной переменной, определяющей и семенную, и кормовую продуктивность, среднесуточный прирост в период " отрастание- начало ветвления".

Таким образом, наиболее информативными признаками при анализе компонентов продуктивности являются продолжительность периодов " всходы-цветенпе" и укосная спелость растений в первый год жизни, период до укосной спелости во второй год жизни, среднесуточный прирост в период " отрастание -начало ветвления", высота растений в начале цветения, количество стеблей и диаметр стебля.

Параметры модели специализированных сортов, основанных на регрессионных моделях признаков. При создании моделей сортов использовался следующий подход:

1) Модель сорта должна включать признак, определяющий использование сорта по данному направлению и группу признаков, непосредственно влияющих на данный прнзпак.

2) В модель сорта должен входить стандартный набор параметров, которые делают культивирование сорта экономически целесообразным: семенная продуктивность, содержание белка и кумарина, зимостойкость.

В качестве параметра определяющего модель сорта силосного шла использовалась урожайность зеленой массы в сумме за два года пользования. Конечная регрессионная модель признака ( достоверность оценочных параметров Р=0.01) выражалась уравнением:

РМ=+1887.9-55.4р1'36.4СЬ+20.4НСАи+36.3М086.8ЬШР Таким образом, высокопродуктивные образцы силосного типа должны характеризоваться относительно короткими межфазными периодами от бутонизации до цветения (7-9 дней) в первом году жизни и от весеннего отрастания до ветвления (18-20 дней) во втором году, высокорослостью в фазу ветвления(70-80 см), большим числом побегов (30-40 шт.) и короткими соцветиями (4-6 см).

Для построения модели сорта сенокосного использования использовался признак : урожай сухой массы за 2 года жизни. Регрессионная модель признака с достоверностью Р=0.01 описывается уравнением:

DM=+752.5-ll.lGRF+3.2HFLO+36.6NC+62.0DC-14.0NS-53.9LINF+3.1NP^т Анализ уравнения регрессии показывает, чпо сорт сенокосного типа должен иметь короткий межфазный период " всхода -начало цветения"(70-80 дней)в первом году жизни и отличаться высокорослостью в фазу цветения( 165-175 см), большим количеством стеблей( 30-40 шт.), толщиной стебля(11-12 мм), иметь малое количество ветвей I порядка(11-13 шт.) и короткие многочисленные соцветия(4-6 см).

В качестве определяющего признака для пастбищного типа использования была принята величина среднесуточного прироста в период " весеннего отрастания-начала ветвления". В модель ( достоверность опенки параметра Р=0.01) вошли девягь параметров:

КСА1)=+1.87 +0.01ЗВ i-0.016SHI-0.028CL-0.067F 2+0.0243Н+0.0450С--0.008КЗ+0.008ЬЕЛ 1+0.007\ИЫТ Таким образом,растения сорта пастбищного ища должны иметь короткий период от всходов до бутонизации (70-80 дней) в первый год и расгянутьш период от весеннего отрастания до бутонизации(70-80 дней) во второй год жизни, от отрастания до ветвления( 18-20 дней) и от бутонизации до цветения(8-10 дней).

Растеши должны быть тонкостебельными(Н-12 мм), иметь 11-13 ветвей первого порядка, с высокой облиственностью 50-55% и зимостойкостью- 90%.

Для сорта сидерального типа модель строилась на основе определяющего параметра- урожай сухой массы во второй год жизхш( в год запаяпш). Модель описывается уравнением(Р=0,01):

ВМ8=+534.27-28.23СЬ+18.87НСАи-5.77НВиТ+26.91КС+37.950С-10.91К8--48.55ЫЫР+2.22ЫРЫ Это уравнение содержит в основном те же параметры, что и модель для сенокосного типа использования, а модель сорта совпадает с моделью сортов сенокосного типа.

Обособленно стоит проблема, построения модели сорта для использования донника в качестве медоносного растения. Так как иектароношость цветков не оценивалась, в качестве параметра, определяющего использование образца, как медоноса, была взята продолжительность цветения. Полученная модельС'Р^О.О!) содержит 6 параметров:

8Б=+37.99-0.28НВиТ+0.21ШТ-0-5.34ЕВиТ-0.09М8+0.21ЬЕА1 Прогнозируемая продолжительность периода цветения для медоносного типа составляет 40-50 дней. Относительная невысокая корреляция между продолжительностью периода цветения п предшествующими периодами позволяет в рамках построенной модели иметь серию сортов, различающихся по продолжительности предшествующих межфазных периодов для создания цветочного ( фуражировочного) конвейера для медоносных пчея.

ВЫВОДЫ

1. В результате селекционной оценки генофонда культуры донника, в условиях Новгородской области изучена коллекция ВИР, состоящая из 13 однолетних и двухлетних видов, представленных 77 образцами различного экояого-географического происхождения, по комплексу биологических свойств и хозяйственно- ценных признаков, что позволило выделить перспективный исходный материал для различного назначения и использования.

2. Изучение образцов по высоте и динамике среднесуточного прироста растений показало нх четкую межвидовую и внутривидовую дифференциацию. Размах изменчивости по высоте растений между видами-65-252 см, размах внутривидовой изменчивости- 5-67 см. Установлено, что наиболее низкорослыми являются образцы северного происхождения ( Якутия) (65-80 см). Образцы из северо- западной части РФ, а также Канады характеризуются средней высотой 20

астений( 120-150 см), максимальной высотой(200-250 см) образцы из Казахстана, ибири и США.

3. Среди двулетних видов наиболее скороспелым является донник крымский 3-78 дней), наиболее позднеспелый- донник каспийский (130 дней). Установлено, го изучаемая коллекция является перспективной для выделения исходного атериала, необходимого для селекции специализированных сортов- при создании зхепого и пастбищного конвейера для животных, цветочного (кормового) швейера для медоносных пчел.

4. В связи с наличием у донника природной дифференциации по морфотппам различных механизмов продуктивности проведена сравнительная межвидовая и 1утривидовая оценка образцов по урожайности кормовой массы. Высоким .гходом сухого вещества характеризуются образцы из Новгородской и Псковской >ластей, Литвы и Казахстана (412-1615 г\кв.м.).

5. Одним го показателей питательной ценности кормовой массы донника ¡ляется признак облиственносга. Существенное влияние па процент 5лиственности у исследованных образцов оказывают как внешние, так и нетическне факторы. Высокий уровень облиственности 50-55% и стабильность его > фазам вегетации характерны для люцерновидных форм. Внутрипопуляционная менчивостъ по уровню облиственности и выходу листьев с единицы площади в ачительной степени зависит от биотшшческой однородности популяций. Листья у пшика зубчатого сохраняются на стеблях в большом количестве даже в фазе .чала созревания семян. У дошшка душистого листья не осыпаются до конца гетации.

6. Изучаемые образцы характеризуются межвидовым и внутривидовым знообразнем и по биохимическим показателям( протеину 13-20%, клетчатке 12%, жиру 2.9-4.3 и др.). Максимальное содержание кумарина отмечено у дошшка лого н желтого(4.5-5 баллов), минимальное- у донника зубчатого(1-2 балла). На держание кумарина влияет происхождение и местообитание образца(вида).

7. При относительно высокой и стабильной семенной продуктивности ( 18.1.6 г/кв.м.) наблюдается высокая дифференциация образцов, по элементам ее зуктуры.

8. Анализ древ минимального ветвления корреляционных матриц показывает, о в формировании корреляционной структуры изменчивости у популяций шшка узловой является плеяда признаков роста(й2), которая связывает воедино еяды вегетационного периода первого и второго года жизни(К1Д2); плеяда

признаков продуктивпости(114) связана с плеядой признаков вегетационного пдшода второго года жгани(К2).

9. Анализ канонических корреляций признаков кормовой и семенной продуктивности показал, что наиболее информативными признаками при анализе компонентов продуктивности являются продолжительность периодов " всходы -цветение" и укосная спелость растений в первый год жизни, период до укосной спелости во второй год жизни, среднесуточный прирост в период " отрастание-начало ветвления", высота растений в начале цветения, диаметр и количество стеблей в кусте.

10. На основе регрессионых моделей признаков предложен метод расчета параметров модели сортов донника различных направлений использования.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКИ И ПРОИЗВОДСТВА

1. Для использования в качеств с источников хозяйственно- ценных признаков и исходного материала в селекции рекомендуются следующие образцы:

- высокой облиственности- образцы: Шедевр 75(к-38872), Люцерновидный ИД20 (к-42988), Куузнку (к-31884), Веселоподолянский (к-29196), Скороспелый (к-41028), Омский скороспелый (к-45969);

- урожайности кормовой массы - образцы: Сарбас (к-46626), Линия ( к-44073), Малокумаринные из США (к-36674, 36678), Куузику (к-31884), Тувинский 316 (к-44070), дикорастущие популяции: из Литвы (к-44673), Новгородской и Псковской областей (кЧ4675, 44678);

- повышенного содержания белка в кормовой массе - образцы: Скороспелый (к-41028), Линия (к-44073), Обский гигант( к-40150), Медет (к-33713), Немюганский (к-42273), Шедевр 75 (к-38872);

- низкого содержания кумарина в кормовой массе- донник зубчатый , образцы: Малокумаринные из США (к-36674, 36678);

- семенной продуктивности- образцы: Шедевр 75 (к-38872), Веселоподолянский (к-29196), Приморский (к-44075), Сарбас (к-46626), Рыбинский(к-39363), дикорастущие популяции: из Волгоградской области (к-46525);

2. Для внедрение в сельскохозяйственное производство и использование в селекционном процессе заслуживают внимания следующие дикорастущие виды донника - волжский, зубчатый и душистый.

3. Для сидерального использования рекомендуем образцы донпшса белого

Шедевр 75 (х-38872) и Линия (к-44073) догаппса желтого, для медоносного использования образцы донника белого Кинельский (к-44069), Ниват (к-42280) и Шедевр 75 (к-38872).

Список публикаций по теме диссертации

1. Донник и ето достоинства// Межотраслевой тфриториальный центр научно-технической информации и пропаганды. - Новгород, 1993.-2с.

2. Биологические возможности возделывания малораспространенных бобовых культур в Новгородской области II Материалы международной научной конференции " Экологические проблемы mпродукции растений на современном этапе: вопросы теории и практики" - Краснодар, 1993. С.107-109. ( Соавторы Дзгобенко Н.И., Широков А.И.).

3. Изучение видов доннпка в Новгородской области Н Международная научно-производственная конференция преподавателей, научных сотрудников и аспирантов " Совремеппые проблемы и перспективы растениеводства и животноводства ". -Новгород, 1994. С. 127-128. ( Соавторы Дзюбенко Н.И., Широков А.И.).

4. Исследование химического состава донника. - Информ. листок Новгородского центра научно- технической информации. 1997, 4 с.

5. Изменчивость морфометрических признаков донника // Сборник трудов НГСХА, 1996. (в печати).

Подписано к печати I

Формат бумаги60x84 1/Ю. Бумага для множительных аппаратов. Тираж60 экз.

Новгородская государственная сельскохозяйственная академия.

173007, Новгород, у. Псковская, В..