Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Селекционно-генетическая ценность доноров короткостебельности озимой тритикале для создания исходного материала в Нечерноземной зоне РФ

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Селекционно-генетическая ценность доноров короткостебельности озимой тритикале для создания исходного материала в Нечерноземной зоне РФ"

005060721

Я'

На правах рукописи

ЖИХАРЕВ СЕРГЕЙ ДМИТРИЕВИЧ

СЕЛЕКЦИОННО-ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ ДОНОРОВ КОРОТКОСТЕБЕЛЬНОСТИ ОЗИМОЙ ТРИТИКАЛЕ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА В НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЕ РФ

Специальность06.01.05-«Селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

3 О МАИ 2013

Москва 2013

005060721

Работа выполнена в Московском научно-исследовательском институте сельского хозяйства «Немчиновка» в 2010-2013 гг

Научный руководитель: кандидат биологических наук

Пома Николай Григорьевич

Официальные оппоненты: Темирбекова Сулухан Кудайбердиевна

доктор биологических наук, профессор, заведующая лабораторией полевых культур Всероссийского селекционно-технологического институт садоводства и питомниковод-ства РАСХН, руководитель научной тематики по генофонду растений;

Ермаков Сергей Александрович

кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий лабораторией селекции и первичного семеноводства озимой ржи Московского НИИСХ «Немчиновка»

Ведущая организация: Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева

Защита состоится « 25 » июня 2013 года в 13 часов 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 006.049.01 при Московском научно-исследовательском институте сельского хозяйства «Немчиновка». Адрес: 143026, Московская обл., Одинцовский р-н, п/о Немчиновка -1, ул. Калинина, д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан « мая 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета:

А.С. Мерзликин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Тритикале является первой искусственно созданной зерновой культурой. Путем объединения хромосомных комплексов двух разных ботанических родов - пшеницы и ржи человеку впервые за всю историю земледелия удалось синтезировать новую сельскохозяйственную культуру, которая, по мнению специалистов, в недалеком будущем должна стать одной из ведущих зерновых культур, а также будет возделываться на зеленый корм (Н.И. Лещенко, 2000). На сегодняшний день мировые посевные площади тритикале достигают 3,85 млн. га с производством зерна 13,4 млн. т. В РФ под данной культурой занято 222 тыс. га, со сбором зерна 523 тыс. т (FAO, 2011).

Современные сорта тритикале характеризуются склонностью к полеганию в условиях интенсивного земледелия (К.У. Куркиев, 2009). В связи с этим снижение урожайности может достигать 50% (Н.Т. Павлюк, М.Х. Бунеева, 1976, A.A. Альдеров, 1991, Н.С. Орлова, 1997). Наиболее действенное направление в борьбе с полеганием - это создание устойчивых к нему сортов (П.П. Лукьяненко, 1975, В.Н. Ремесло, 1982, A.B. Сергеев, 1989, Н.Т. Павлюк, 2007). Основным критерием отбора при создании таких сортов является высота растений (А.Ф. Шулындин, 1974, Dzhelepov, 1991, Ю.Л. Гужов, 2003).

В настоящее время высота основных сортов районированных в Нечерноземье (Немчиновский 56, Гермес и Нина) составляет 120 - 125 см., оптимальной для тритикале считается высота 90-115 см (A.B. Сергеев, 1989). Для достижения таких параметров необходимо вовлекать в селекционный процесс новые источники короткостебельности. При этом работы по снижению высоты растений должны вестись с сохранением высоких показателей элементов продуктивности.

Цель и задачи исследований. Основной целью исследований являлось определение селекционной ценности форм озимой тритикале, несущих гены короткостебельности ПРАГ 468 (1 доминантный И) и АДК 1369t (1 доминантный и 1 рецессивный rht8) в ходе скрещиваний их с сортами селекции Московского НИИСХ «Немчиновка» и выделение лучших комбинаций. В связи с этим были поставлены следующие задачи:

- изучить наследование высоты растений и других хозяйственно ценных признаков у созданных в процессе работы гибридов;

- выявить характер взаимосвязи высоты растений с урожаем, элементами его структуры и другими признаками;

определить комбинационную способность доноров короткостебельности по высоте растений и элементам продуктивности;

- установить селекционную ценность различных гибридов с разными генами короткостебельности для условий центра Нечерноземной зоны.

і

Научная новизна. Установлена селекционная ценность, ранее не изучавшихся в условиях центра Нечерноземной зоны Российской Федерации, доноров короткостебельности.

Оценка по методам Хеймана и Гриффинга ряда селекционно-ценных признаков: высоты растений, длины колоса, числа колосков в колосе, числа зерен в колосе, массы 1000 зерен, массы зерна с колоса, зимостойкости и показателей качества зерна (белок, крахмал, число падения) выявила основные характеристики наследования этих признаков.

Были выделены гибриды, в генотипах которых сочетание аллелей короткостебельности и компонентов продуктивности оптимально для условий Нечерноземной зоны РФ.

Практическая ценность. Изученные доноры короткостебельности и лучшие из созданных гибридных комбинаций, обладающие высокой селекционно-генетической ценностью, включены в качестве исходного материала для создания короткостебельных высокопродуктивных сортов в селекционный процесс лаборатории селекции и первичного семеноводства озимой тритикале Московского НИИСХ «Немчиновка».

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены на научно - технических советах Московского НИИСХ «Немчиновка» в 2011 и 2012 гг. и научной конференции «Достижения и перспективы научного обеспечения агропромышленного комплекса Центрального региона России» (Немчиновка, 2011).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано три статьи, одна из которых в журнале «Кормопроизводство», входящий в список ВАК России.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 130 страницах машинописного текста, включает 38 таблиц и 24 рисунка. Состоит из введения, 7 глав, выводов, рекомендаций производству и приложения. Список литературы включает 162 наименования, в том числе 57 из них на иностранных языках.

УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Работа проводилась в лаборатории селекции и первичного семеноводства озимой тритикале в 2010-2013 годах. Полевые опыты закладывалась на полях лаборатории селекции и первичного семеноводства озимой тритикале селекционного севооборота Московского НИИСХ «Немчиновка» в 2010-2012 гг.

Разнообразие погодных условий 2011-2012 гг позволило всесторонне оценить исследуемый материал.

В качестве материала для исследований были взяты короткостебельные сортообразцы, полученные с Дагестанской опытной станции ВИРа: ПРАГ 468 (Дагестан) и АДК 13691 (Краснодарский кр.). ПРАГ

468 является носителем одного доминантного гена Н1, АДК 13691 - одного доминантного неидентифицированного и одного рецессивного гМ8. Они были вовлечены в скрещивания с сортами Московского НИИСХ «Немчиновка»: Нина, Немчиновский 56 и 6418-145.

Наследование хозяйственно важных признаков изучали у гибридов, полученных по неполной диаллельной схеме скрещиваний 5x5.

Гибридизацию проводили твел-методом. Кастрировали по 20-32 колоса на комбинацию (2010, 2011 гг). В 2011 году изучались только гибриды в сравнении с родительскими формами. В 2012 году - гибриды р1, а также и родительские формы Р] и Р2. Материал был высеян в поле на однорядковых делянках, длиной 1 м., по 50 зерен на делянку блоками в 4 повторениях. Схема посева: ¿?.

В экспериментах были использованы методики и схемы общепринятые в научно-исследовательских учреждениях и Госсортоиспытании.

При фенологических наблюдениях отмечали следующие фазы: всходы, кущение, выход в трубку, колошение, цветение, полная спелость. Определение данных фенофаз проводили по методике Госкомиссии РФ по испытанию и охране селекционных достижений (Методические рекомендации по Госиспытанию сельскохозяйственных культур, 1989 г.).

Оценка зимостойкости и устойчивости к болезням осуществлялась визуально (Методические рекомендации по Госиспытанию сельскохозяйственных культур, 1989 г.).

Зимостойкость тритикале оценивали в полевых условиях в баллах, где: 0 - полная гибель; 1 - очень низкая (перезимовало менее 30% растений); 5 - средняя (51-70%); 7 - высокая (71-90%); 9 - очень высокая (>90%).

Поражение снежной плесенью отмечалось весной после схода снега (по проценту пораженных растений). Использовалась шкала В.А. Корнеева и В.М. Берлянд-Кожевникова (1980) в модификации отдела пшениц ВИР: 0 -поражение отсутствует; 10 - наличие мицелия гриба у основания стебля; 40 -на 1/3 стебля и листьев; 60 - на 2/3 стебля и листьев; 80 - на всем растении; 100 - полная гибель растений.

Поражение бурой ржавчиной отмечали перед уходом растений в зиму, при наступлении молочной спелости или через 10-12 дней после колошения. Оценку проводили по проценту поражения листовой поверхности, используя шкалу Страхова (1978): 0-5 - очень высокая степень устойчивости; 10 -высокая; 25 - средняя; 45 - низкая; 65 — очень низкая; 100 - полное поражение.

Септориоз отмечали при наступлении молочной спелости или через 10-12 дней после колошения и перед уборкой (процент пораженной поверхности листа, процент пораженных колосьев и стеблей). Использовали шкалу для учета пятнистостей Страхова (1978): 0-5 - очень высокая степень устойчивости; 10 - высокая; 25 - средняя; 45 - низкая; 65 - очень низкая; 100 - полное поражение.

В период полной спелости убирали с корнями все гибриды Fi, F2 и родительские формы Pi и Р2.

Для лабораторного анализа брали 25 растений с каждой делянки.

Устойчивость к прорастанию зерна на корню определяли по методике О. Tedin, Е. Person (1963) в модификации НИИСХ ЦРНЗ (1981) на приборе Хагберга-Пертена.

Содержание белка в зерне определяли по Кьельдалю, содержание крахмала - поляриметрическим методом Эверса.

Материалы диаллельного анализа обрабатывались по методикам B.I. Hayman (1954) и В. Griffing (1956). Степень фгнотипического доминирования рассчитывали по G.M. Beil, R.E. Atkins (1965). Дисперсионный и корреляционный анализы осуществляли по Б. А. Доспехову (1985). Селекционная ценность гибридных популяций определялась по методу В.Г. Кызласова (1982).

Первичные данные обрабатывали с помощью пакета программ Microsoft Office 2007, данные диаллельного анализа при помощи пакета программ AGROS 2.09.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Характеристика доноров короткостебельности по основным хозяйственно-ценным признакам. Донор короткостебельности ПРАГ 468 по высоте растений в 2011-2012 гг был ниже, включенных в скрещивания сортов, на 13,8 - 18,9 см (13,1 -20,7 %) и на 22,5 см (24,6 %) ниже стандарта Виктор, а АДК 1369t - на 28,3 - 33,4 см (26,9 - 43,4 %) ниже сортов и на 37 см (48,1 %) ниже стандарта, (табл. 1).

Таблица 1

Характеристика доноров короткостебельности по основным хозяйственно-ценным признакам 2011-2012 гт.

Показатели ПРАГ 468 АДК 1369t 6418145 Нина Немчинов-ский 56 Виктор, st

1.Высота растений, см 91,5 77,0 105,3 108,5 110,4 114,0

2. Масса зерна с делянки (1м ), г 1200 880 960 1360 1280 1040

3. Длина колоса, см 11,13 8,19 9,59 10,23 9,03 9,6

4. Число колосков в колосе, шт 28,05 20,32 24,57 25,19 26,27 26,5

5. Число зерен в колосе, шт 59,33 44,75 56,92 49,29 48,05 49,6

6. Масса 1000 зерен, г 47,87 42,76 45,42 48,23 43,27 47,8

7. Масса зерна с колоса, г 2,93 1,90 2,56 2,38 1,99 2,4

8. Зимостойкость, балл 5,8 6,4 7,4 7,7 7,7 7,5

9. Снежная плесень, % 50,0 45,0 20,0 22,5 30,0 20

10. Септориоз, % 7,5 7,5 5,0 5,0 7,5 7,5

11. Вегетационный период, дни* 327 320 322 319 326 323

12. Число падения, сек 78 64 114 155 154 151

* - данные 2012 года.

По показателям продуктивности они практически не уступали лучшим сортам селекции Московского НИИСХ «Немчиновка». ПРАГ 468 даже превосходил стандарт Виктор по массе зерна с делянки, выходу зерна из общей биомассы, продуктивной кустистости, длине колоса, числу колосков в колосе, числу зерен в колосе, массе 1000 зерен и массе зерна с колоса, т.е. по всем признакам продуктивности. Основным их недостатком являлась пониженная зимостойкость, также доноры короткостебельности в большей степени поражались снежной плесенью. Сортообразец АДК 13691 отличался скороспелостью.

Наследование высоты растений. У гибридов первого поколения с участием доноров короткостебельности по высоте растений наблюдался различный характер наследования: от сверхдоминирования короткостебельности (гетерозис) до неполного доминирования высокорослости (табл. 2).

По всем гибридам с участием сортообразца ПРАГ 468 в 2011 году наблюдалось сверхдоминирование короткостебельности (Ьр от -1,9 до -1,5). В 2012 году - только по комбинации ПРАГ 468 х 6418-145 (Ьр = -4,4), по ПРАГ 468 х Нина - неполное доминирование (Ьр = -0,7), ПРАГ 468 х Немчиновский 56 - частичное доминирование (11р = -0,4).

Комбинации, в которых донором короткостебельности выступал сортообразец АДК 13691, в 2011 году показали частичное доминирование короткостебельности (Ьр от -0,4 до -0,04). В 2012 году гибрид АДК 13691 х Нина - неполное доминирование высокорослости (Ьр = 0,6), АДК 13691 х 6418-145 и АДК 13691 х Немчиновский 56 - частичное доминирование высокорослости (Ьр= 0,4 и 0,3 соответственно).

Растения гибридных популяций Р2, изучавшиеся в 2012 году, анализировались по фенотипическим группам, варьирование их высоты сравнивалось с варьированием родительских сортов.

Во втором поколении гибридов с участием ПРАГ 468 и АДК 13691 можно предполагать как наличие одного гена, так и наличие двух 0^фИ< Хл»)-Т.е. гипотезы, выдвинутые К.У. Куркиевым (2009) о том, что ПРАГ 468 имеет в своем генотипе 1 доминантный ген Н1, а АДК 13691 -1 доминантный не идентифицированный и 1 рецессивный гМ8, не отвергаются.

В комбинации ПРАГ 468 х 6418-145 изменчивость высоты гибридов находилась в пределах 70... 145 см, у сортообразца ПРАГ 468 - 95...140 см, у 6418-145 - 95...130 см (табл. 3). График распределения растений по высоте показывает доминирование короткостебельности, вершина вариационного ряда Бг смещена в сторону более короткостебельной родительской формы ПРАГ 468 (рис. 1). В комбинации ПРАГ 468 х Нина также доминировала короткостебельность (рис. 1). Изменчивость высоты у гибридных растений была в пределах 80... 150 см, у сортообразца ПРАГ 468 - 95...140 см, у Нины - 110...135 см.

Таблица 2

Наследование гибридами Б, высоты растений (2011,2012 гг")

2011 2012

Гибрид Высота растений h„ Характер наследования Высота растений h„ Характер наследования

ПРАГ468 70,0 - - 113,0 — —

хАДКПбЙ 63,0 0 промежуточное наследование 98,0 -0,6 неполное доминирование короткостебельности

х 6418-145 65,0 -1,5 сверхдоминирование короткостебельности 104,0 -4,4 сверхдоминирование короткостебельности

хНина 60,0 -1,9 сверхдоминирование короткостебельности 113,0 -0,7 неполное доминирование короткостебельности

х Немчи-новский 56 60,0 -1,9 сверхдоминирование короткостебельности 125,3 -0,4 частичное доминирование короткостебельности

АДК13691 60,0 - - 94,0 — —

х6418-145 70,0 -0,4 частичное доминирование короткостебельности 111,3 0,4 частичное доминирование высокорослости

хНина 74,5 -0,04 частичное доминирование короткостебельности 119,8 0,6 неполное доминирование высокорослости

х Немчи-новский 56 75,3 -0,1 частичное доминирование короткостебельности 121,8 0,3 частичное доминирование высокорослости

6418-145 92,0 - - 118,5 - —

хНина 80,5 -47 сверхдоминирование короткостебельности 121,5 0,6 неполное доминирование высокорослости

х Немчи-новский 56 105,0 51 сверхдоминирование высокорослости 132,8 1,9 сверхдоминирование высокорослости

Нина 91,5 - - 125,5 - —

х Немчи-новский 56 100,0 16 сверхдоминирование высокорослости 134,8 7,2 сверхдоминирование высокорослости

Немчн-новский 56 92,5 — — 128,3 ~*

б

В комбинации ПРАГ 468 х Немчиновский 56 наблюдалось доминирование низкорослости, т.к. вершина вариационного ряда смещалась в сторону более короткой родительской формы (рис. 2). Варьирование по высоте у гибридов находилось в пределах 81... 160 см, у ПРАГ 468 - 95... 140 см, у сорта Немчиновский 56- 105... 140 см.

Таблица 3

Изменчивость высоты растений у гибридов Б; (2012 г)

Сорт, гибрид Высота растений, см

среднее амплитуда изменчивости У,%

ПРАГ 468 113,0±2,24 95- 140 7,85

АДК 13691 94,0± 1,73 80- 115 7,87

6418-145 118,5±2,44 95- 130 6,88

Нина 125,5±1,30 110- 135 4,63

Немчиновский 56 128,3±1,99 105 - 140 5,75

ПРАГ 468x6418-145 113,7±3,44 70- 145 17,60

ПРАГ 468 х Нина 116,5±3,32 80- 150 15,34

ПРАГ 468 х Немчиновский 56 123,7±2,85 81 - 160 15,96

АДК 13691 х 6418-145 101,6±4,20 55- 145 24,37

АДК 13691 х Нина 93,9±3,47 75- 120 15,10

АДК 13691 х Немчиновский 56 101,4±3,10 55- 130 17,17

В комбинации АДК 13691 х 6418-145 также наблюдалось доминирование короткостебельности (рис. 2). Амплитуда изменчивости по гибридам - 55... 145 см, по АДК 1369г - 80...115 см, по 6418-145 - 95...130 см. Анализ гибридной комбинации АДК 13691 х Нина показал, что наследование шло по более короткостебельной родительской форме, т.к. полигоны распределения по высоте растений Р2 и растений АДК 13691 практически совпадали (рис. 3). В комбинации АДК 13691 х Немчиновский 56 отмечалось промежуточное наследование (рис. 3). Изменчивость высоты у гибридных растений находилась в пределах 55... 130 см, у сортообразца АДК 13691 - 80... 115 см, у Немчиновского 56 - 105... 140 см.

Таким образом, у гибридов первого поколения с участием доноров короткостебельности по высоте растений наблюдался характер наследования

- от сверхдоминирования короткостебельности (гетерозис) до неполного доминирования высокорослости. В сравнении с более высокорослой родительской формой отмечалось снижение высоты растений на 11,8 - 14,6 см (10,7 - 13,9%) в комбинациях с участием АДК 13691 и на 20,8 - 22 см (19,8

- 25,4%) с участием ПРАГ 468. Во втором поколении по всем гибридам наблюдалось доминирование короткостебельности. Донор короткостебельности АДК 13691 снижал высоту растений на 16,9-31,6 см (14,3 - 25,2%), ПРАГ 468 - на 4,6 - 9,0 см (3,6 - 7,2%).

70 7S SO И W 95 100 105 110 115 120 125 1W 13S 140 145 ISO 155 Вме»та рйстсииЯ, см. « Р2(ПРАГ468»6418-145) ПРАГ 461 --«--6418-145

ВО 85 SO 95 too IOS 110 115 120 125 ISO 1» 140 145 ISO 1S5 1(0 Высота растений, см.

> F2 (Пру 468 «Нин«) ПРАГ46» -^—Ним»

Рис. 1 Распределение растений по высоте в гибридных комбинациях второго поколения ПРАГ 468 х 6418-145 и ПРАГ 468 х Нина, 2012 г.

■ / ■

\ я \

я' /Чл

*' У- \.

£ ■ f -*■ í-i ' '

•О 15 90 «5 100 105 119 115 120 125 ISO 195 140 145 150 ISS 16С

Высот» растошй, см. ■ 4 (ПРАГ 4 68 Ж Нам*. 56) ••••*••■ ПРАГ 46» -«в— МИ«. 5«

55 60 65 70 75 89 85 90 95 100105110115120125150135140145150 9»<сот» р*ст«ми9, сяь —fi {АДК 1S89Í х 6418-145) AAHISm «411-145

Рис. 2 Распределение растений по высоте в гибридных комбинациях второго поколения ПРАГ 468 х Немчиновский 56 и АДК \369t х 6418-145,2012 г.

75 «О IS 90 9» 100 IOS 110 US 120 125 ISO ISS 140 Вмтата pact« м и Я. см. ■ * F8 (АДК H69tx Нина) АДК lltít --«—Инна

55 60 65 70 73 80 85 90 95 100105110*15120125150155140145

высота рачышй, м. -■»■ . Г) (АДК 1569t i Иамч, SB] АДК 1S»Ï< «41«>Н«мч. S6

Рис. 3 Распределение растений по высоте в гибридных комбинациях второго поколения АДК 13691 х Нина и АДК 13691 х Немчиновский 56,2012 г.

Наследование основных хозяйственно-ценных признаков. По

длине колоса в 2011 году по всем комбинациям наблюдался гетерозис, а в 2012 только по ПРАГ 468 х Немчиновский 56 и АДК 13691 х 6418-145 (табл. 4). По остальным гибридам с участием ПРАГ 468 в этот год отмечалось полное доминирование родителя с коротким колосом и частичное доминирование с более длинным. По гибридам с участием АДК 13691 наблюдалось неполное доминирование родительской формы, имеющей более длинный колос.

Характер наследования числа колосков в колосе у гибридов с участием ПРАГ 468 изменялся от гетерозиса в 2011 году до частичного доминирования менее продуктивного родителя и частичного доминирования более продуктивного в 2012 году. Гибрид АДК 13691 х Нина проявлял гетерозис в оба года изучения, а АДК 13691 х 6418-145 - неполное доминирование большей продуктивности. По комбинации АДК 13691 х Немчиновский 56 наследование варьировало от частичного доминирования в 2011 году до неполного доминирования большей продуктивности в 2012 году.

Число зерен в колосе, как правило, наследовалось промежуточно.

По массе 1000 зерен все гибриды с участием АДК 13691 превосходили исходные родительские формы (наблюдался гетерозис). У гибридов с участием ПРАГ 468 наследование варьировало от сверхдоминирования меньшей массы 1000 зерен до сверхдоминирования большей.

По массе зерна с колоса гетерозис в оба года изучения наблюдался только в комбинации АДК 13691 х Немчиновский 56, по остальным гибридам, как правило, отмечалось промежуточное наследование массы зерна с колоса.

Зимостойкость наследовалась по типу лучшей родительской формы или промежуточно. Высоким баллом по перезимовке, сравнимым с лучшей родительской формой в 2011 году характеризовались гибриды: ПРАГ 468 х 6418-145, ПРАГ 468 х Немчиновский 56 и АДК 13691 х Немчиновский 56. Промежуточное наследование наблюдалось в комбинациях: АДК 13691 х 6418-145 и АДК 13691 х Нина.

По содержанию белка в зерне у гибридов с участием ПРАГ 468 наследование варьировало от неполного доминирования меньшего содержания белка до сверхдоминирования большего. У гибридов с участием АДК 13691 оно изменялось от неполного доминирования большего содержания в 2011 году до сверхдоминирования меньшего в 2012 году.

По содержанию крахмала у гибридов с участием ПРАГ 468 наследование варьировало от сверхдоминирования большего содержания в условиях 2011 года до сверхдоминирования меньшего содержания в условиях 2012 года. По всем гибридам с участием АДК 13691 в 2011 году наблюдалась положительная трансгрессия. В 2012 году - отрицательная

Наследование основных хозяйственно-ценных признаков в первом поколении гибридов (2011 - 2012 гг)

Гибрид Длина колоса,см Число колосков в колосе, шт Число зерен в колосе, шт Масса 1000 зерен,г Масса зерна с колоса, г Зимостойкость, балл Содержание белка в зерне, % Содержание крахмала в зерне, % ЧП, сек

2011 2012 2011 2012 2011 2012 2011 2012 2011 2012 2011 2012 2011 2012 2011 2012 2011 2012

ПРАГ 468 10,98 11,28 26,65 29,45 60,05 58,60 47,99 47,75 2,88 2,98 5,0 6,5 17,50 14,01 59,01 56,28 62 94

АДК 13691 8,25 8,13 20,10 20,53 48,30 41,20 43,86 41,65 2,12 1,67 5,0 7,7 16,16 15,52 52,66 56,07 62 65

6418-145 9,78 9,40 23,50 25,63 57,00 56,83 47,58 43.25 2,71 2,41 7,0 7,7 13,99 11,69 54,16 51,94 73 154

Нина 10,08 10,38 24,80 25,58 45,35 53,23 47,48 48,97 2,15 2,60 6,5 8,8 15,08 15,03 54,42 56,79 109 201

Немчиновский 56 8,93 9,13 26,05 26,48 42,30 53,80 42,03 44,51 1,78 2,19 6,5 8,9 15,09 12,54 52,52 55,49 104 203

ПРАГ 468 х 6418-145 11,50 10,70 27,40 28,30 58,25 53,10 51,67 47,40 3,01 2,52 6,5 7,7 16,36 14,46 58,98 54,22 66 65

«V 1,9 0,4 1,5 0,4 -0,2 -5,3 20,4 0,8 2,6 -0,6 - - 0,4 1,4 0,9 0,1 0,7 -2,0

ПРАГ 468 х Нина 11,38 10,38 26,90 27,73 55,80 50,85 46,41 50,97 2,59 2,59 5,0 7,9 16,90 14,09 59,77 53,90 76 89

1,9 -1,0 1,3 0,1 0,4 -1,9 -4,4 4,3 0,2 -1,1 - 0,5 -0,8 1,3 -10,6 -0,4 -1,1

ПРАГ 468 х Немчиновский 56 11,60 13,26 28,90 27,83 58,15 56,13 47,26 43,46 2,75 2,45 6,5 8,8 16,43 13,76 62,32 54,38 66 100

ьР 1,6 2,9 8,5 -0,1 0,8 0,8 0,8 -1,7 0,8 -0,4 - - 0,1 0,7 2,0 -3,9 -0,8 -0,9

АДК 13691 х 6418-145 9,83 9,63 22,80 25,48 56,70 53,08 47,90 45,40 2,72 2,41 5,5 8,8 15,58 12,81 64,47 54,35 185 80

ь„ 1,1 1,4 0,6 0,9 0,9 0,5 1,2 3,7 1,0 1,0 - - 0,5 -0,4 14,7 0,2 21,4 6,5

АДК 13691 х Нина 11,05 10,19 25,35 25,78 55,80 46,35 48,81 50,37 2,72 2,33 5,5 9,0 16,12 13,64 61,56 51,22 82 62

ьР 2,1 0,8 1,2 1,1 6,4 -0,1 1,7 1,4 58 0,4 - - 0,9 9,11 -14,5 -0,1 -1,0

АДК 13691 х Немчиновский 56 10,18 8,95 24,10 25,68 47,95 47,05 54,96 47,76 2,64 2,25 6,5 8,6 15,67 14,03 59,93 51,75 92 71

ІЦ, 4,8 0,6 0,3 0,7 0,9 -0,1 13,2 3,3 4,1 1,2 - - 0,1 0 104,9 -13,9 0,4 -0,9

НСР 0.05 0,62 0,65 2,24 1,14 3,31 2,69 2,39 1,87 0,22 0,19 0,37 0,41 0,80 0,73 2,19 1,01 17,78 26,45

трансгрессия и частичное доминирование большего содержания крахмала в зерне.

По показателю «число падения», характеризующему устойчивость к прорастанию зерна на корню, гибриды с участием ПРАГ 468 и АДК 1369t, как правило, уклонялись в сторону менее устойчивой родительской формы. Исключение составила комбинация АДК 1369t х 6418-145, по которой в оба года изучения наблюдалась положительная трансгрессия.

Генетический анализ наследования основных хозяйственно-ценных признаков. Результаты анализа по методу Хеймана показали, что для всех изученных признаков характерна аддитивно-доминантная схема наследования. Для числа колосков в колосе, числа зерен в колосе, массы 1000 зерен и признаков качества зерна (содержание белка, содержание крахмала, ЧП) в первом поколении было выявлено сверхдоминирование (рис. 5). По массе зерна с колоса в годы изучения (2011-2012) характер наследования менялся от полного доминирования до сверхдоминирования, по длине колоса и зимостойкости — от неполного доминирования до сверхдоминирования.

В формирование данных признаков основной вклад вносят доминантные гены. Поэтому по их концентрации можно судить о перспективности комбинаций скрещиваний с участием того или иного сортообразца. В связи с этим по длине колоса выделились сортообразцы ПРАГ 468, 6418-145 и Нина. По числу колосков в колосе - ПРАГ468 и АДК 1369t. По числу зерен в колосе - Нина и 6418-145. По массе 1000 зерен -ПАРГ 468. По массе зерна с колоса - АДК 1369t, 6418-145 и Нина. По зимостойкости - 6418-145, Нина и Немчиновский 56. По содержанию крахмала - ПРАГ 468 и 6418-145. В формирование высокой белковости зерна основной вклад вносят рецессивные гены, наибольшей концентрацией которых характеризовался сортообразец АДК 1369t.

Анализ комбинационной способности по основным хозяйственно-ценным признакам. Анализ комбинационной способности сортов показал, что по годам ОКС и СКС была непостоянна. Донор короткостебельности ПРАГ 468 характеризовался высокой ОКС по длине колоса, числу колосков в колосе, числу зерен в колосе, массе зерна с колоса, содержанию белка и крахмала в зерне. Донор короткостебельности АДК 1369t - только по содержанию белка в зерне. Сорт Нина выделился по длине колоса, массе 1000 зерен, массе зерна с колоса, содержанию крахмала в зерне и ЧП. У Немчиновского 56 высокая ОКС была по числу колосков в колосе, зимостойкости и ЧП. У линии 6418-145 - по числу зерен в колосе и массе зерна с колоса.

По большинству признаков (длина колоса, число колосков в колосе, число зерен в колосе, масса зерна с колоса, зимостойкость, содержание белка в зерне) в генотипическую вариацию основной вклад вносят аддитивные эффекты генов, т.е. эти признаки хорошо передаются от родителей гибридам при комбинативной селекции (рис. 6). По показателю «число падения» аддитивные и доминантные эффекты генов вносят равноценный вклад. По

(а)

(б)

2оі;

/

/ __ 1 Уг

к, 10 15 ©^ 20 25

і

(В)

Рис. 5 График регрессии W/Vr для признаков: а) число зерен в колосе, масса 1000 зерен, в) масса зерна с колоса (2011,2012 гг). 1 -ПРАГ 468,2 -АДК 13691,3 - 6418-145,4 - Нина, 5 - Немчиновский 56.

(г)

(Д)

(е)

Рис. 5 (продолжение) График регрессии \УГ/УГ для признаков: г) содержание белка в зерне, д) содержание крахмала в зерне, е) число падения (2011,2012 гг). 1 -ПРАГ 468,2 - АДК 13691,3 - 6418-145,4 - Нина, 5 -

Немчиновский 56. 13

массе 1000 зерен и содержанию крахмала в зерне в генотипическую вариацию основной вклад вносят доминантные эффекты генов.

□ Доля оарионсы ОКС ОДоля вариансы СКС

Рис. 6 Долевое соотношение варианс ОКС и СКС в общей генотипической вариации.

Взаимосвязь высоты растений с элементами продуктивности.

При изучении взаимосвязи высоты растений с элементами структуры урожая в комбинации ПРАГ 468 х 6418-145 тесная положительная корреляция отмечалась только по длине колоса (г=0,97). По большей части признаков (число колосков в колосе, число зерен в колосе, масса зерна с колоса, озерненность колоса, зимостойкость) наблюдалась средняя положительная связь (г=0,32...0,48). По массе 1000 зерен и продуктивной кустистости корреляция с высотой растений была несущественной (табл. 5).

В комбинации ПРАГ 468 х Нина - сильная положительная связь отмечалась только по продуктивной кустистости (г=0,91). По большинству признаков (длина колоса, число зерен в колосе, масса зерна с колоса, озерненность колоса и масса 1000 зерен) она была отрицательной (г= -0,44...-0,85). По числу колосков в колосе и зимостойкости -несущественной.

В комбинации ПРАГ 468 х Немчиновский 56 сильная корреляционная зависимость отмечалась также только по продуктивной кустистости (г=0,71). По числу колосков в колосе и зимостойкости - средняя отрицательная (г= -0,34 и -0,47, соответственно). По остальным признакам корреляция была несущественной.

У гибридной комбинации АДК 13691 х 6418-145 по всем признакам наблюдалась отрицательная связь (г= -0,28...-0,99), причем по большинству признаков высокая (г= -0,73.. .-0,99).

Таблица 5

Фенотипическая корреляция высоты растений с элементами __ структуры урожая в ¥2___:_

Гибрид Продуктивная кустист ость Длина колоса Число колосков в колосе Число зерен в колосе Масса зерна с колоса Озер-нен-ность колоса Масса 1000 зерен Зимостойкость

ПРАГ 468 х 6418-145 -0,13 0,97** 0,45* 0,48** 0,38* 0,48** 0,12 0,32*

ПРАГ 468 х Нина 0,91** -0,53** -0,01 -0,44* -0,72** -0,72** -0,85** 0,16

ПРАГ 468 х Немчиновский 56 0,71** 0,12 -0,34* -0,09 -0,14 -0,20 -0,15 -0,47**

АДК 13691 х 6418-145 -0,28* -0,99** -0,92** -0,90** -0,84** -0,73** -0,76** -0,09

АДК 13691 х Нина 0,21 0,36* -0,05 0,47** 0,26 0,46** -0,69** 0,45**

АДК 13691 х Немчиновский 56 0,86** 0,22 0,66** 0,80** 0,91** 0,99** 0,73** 0,76**

* - достоверно при Р05, ** - достоверно при Poi

В комбинации АДК 13691 х Нина по длине колоса, числу зерен в колосе, озерненности колоса и зимостойкости связь была средней положительной (г=0,3 6...0,47), по массе 1 ООО зерен - средней отрицательной.

У гибрида АДК 13691 х Немчиновский 56 наблюдалась высокая положительная связь по продуктивной кустистости, числу зерен в колосе, массе зерна с колоса, озерненности колоса, массе 1000 зерен и зимостойкости (г=0,73...0,99). По числу колосков в колосе она была средней (г=0,66).

Таким образом, меньше всего высота растений связана с элементами продуктивности и зимостойкостью в комбинациях АДК 13691 х 6418-145, АДК 13691 х Нина, ПРАГ 468 х Немчиновский 56, ПРАГ 468 х Нина и ПРАГ 468x6418-145.

Селекционная ценность полученных гибридных популяций по комплексу хозяйственно-ценных признаков. При оценке гибридов по комплексу хозяйственно-ценных признаков в качестве интегрального показателя были взяты средние значения всех селекцируемых признаков в популяции Рк. Предполагается вести отбор линий, отличающихся высокой продуктивной кустистостью, с длинным многоколосковым колосом, с большим числом крупных зерен и коротким стеблем. По этой причине значения длины стебля гибридов в популяции Бк при вычислении средних были взяты с отрицательным знаком.

Из приведенных в таблице 6 данных следует, что отбор по изучаемому комплексу хозяйственно-ценных признаков будет эффективнее всего производить в гибридной популяции ПРАГ 468 х 6418-145 (хР„ =

15

71,8%). Также следует отметить комбинации АДК 1369t х 6418-145 (xFK = 70,6%) и ПРАГ 468 х Нина (xFK — 62,4%), которые также представляют селекционную ценность по основным хозяйственно-ценным признакам. Отбор в комбинациях ПРАГ 468 х Немчиновский 56 (xFK = 54,7%), АДК 1369t х Нина (xFK = 47,0%) и АДК 1369t х Немчиновский 56 (xFK = 51,8%) будет малоэффективным.

Гибрид ПРАГ 468 х 6418-145 был ниже по высоте растений сортообразца 6418-145 на 4,8 см (4,1 %), ПРАГ 468 х Нина ниже сорта Нины на 9 см (7,7 %), а АДК 1369t х 6418-145 уступал сортообразцу 6418-145 на 6,9 см (6,4 %) (табл. 7).

Гибрид ПРАГ 468 х 6418-145 превосходил обоих родителей по числу зерен в колосе и массе 1000 зерен. Комбинация ПРАГ 468 х Нина превзошла худший по массе 1000 зерен. В комбинации АДК 1369t х 6418-145 наблюдалось превышение над обоими родителями по массе 1000 зерен. По зимостойкости данные гибриды уступали лучшим родителям на 0,5-2,7 балла. Поэтому следует вести целенаправленный отбор зимостойких форм в популяциях короткостебельных гибридов, начиная с F3. Возможно, даже потребуется провести ряд возвратных скрещиваний лучших короткостебельных гибридов с рекуррентными родителями - Ниной, 6418145. Гибрид АДК 1369t х 6418-145 созревал раньше номера 6418-145 на 5 дней.

Таким образом, получен новый перспективный исходный материал от скрещивания ранее не использовавшихся в условиях центра Нечерноземной зоны РФ доноров короткостебельности с высокопродуктивными местными сортами, сочетающий низкостебельность с высокими показателями элементов продуктивности и качества зерна.

Оценка селекционной ценности гибридных популяций по комплексу хозяйственно-ценных признаков.

Гибрид Значения признаков популяции Рк, %

Продуктивная кустистость Высота растения Длина колоса Число колосков в колосе Число зерен в колосе Масса 1000 зерен Масса зерна с колоса Зимостойкость Рк Ранг по Б, х!7*

ПРАГ 468 х 6418-145 54,6 -104,9 93,9 96,8 125,0 109,6 137,4 61,9 574,3 1 71,8

ПРАГ 468 х Нина 52,9 -101,8 97,0 110,2 94,0 100,6 91,7 54,4 499,0 3 62,4

ПРАГ 468 х Немчиновский 56 58,6 -103,4 56,7 102,0 73,7 103,2 70,8 76,0 437,6 4 54,7

АДК 13691 х 6418-145 116,9 -77,7 92,8 100,8 78,4 99,0 83,4 70,8 564,4 2 70,6

АДК 13691 х Нина 103,8 -56,8 66,0 68,2 38,0 87,3 29,2 40,5 376,2 6 47,0

АДК 13691 х Немчиновский 56 49,1 -68,1 76,2 80,4 50,6 107,3 45,8 73,3 414,6 5 51,8

Характеристика лучших гибридов Р2 по комплексу хозяйственно-ценных признаков в сравнении с родительскими

формами (2012 г)

Показатели ПРАГ 468 ЛДК 13691 6418-145 Нина ПРАГ 468 х 6418-145 ПРАГ 468 х Нина АДК1369г х Нина

1 .Высота растений, см 113,0 94,0 118,5 125,5 113,7 116,5 93,9

2. Продуктивная кустистость, шт 5,9 5,2 5,0 4,8 4,2 4,1 3,2

3. Выход зерна, % 32,8 30,8 33,7 32,4 28,4 26,4 23,7

4. Длина колоса, см 11,3 8,1 9,4 10,3 9,9 9,9 8,3

5. Число колосков в колосе, шт 29,5 20,5 25,6 25,5 26,5 27,9 21,6

6. Число зерен в колосе, шт 58,6 41,2 56,8 53,2 59,5 50,2 33,2

7. Масса 1000 зерен, г 47,8 41,7 43,3 49,0 48,5 48,3 45,0

8. Масса зерна с колоса, г 3,0 1,7 2,4 2,6 2,9 2,4 1,5

9. Зимостойкость, балл 6,5 7,7 7,7 8,8 6,0 6,1 6,1

10. Снежная плесень, % 10 20 10 10 10 10 10

11. Септориоз, % 10 5 5 5 25 10 10

12. Вегетационный период, дни 327 320 322 319 326 324 319

13. Число падения, сек 94 65 154 201 63 82 62

выводы

1. Использование доноров короткостебельности АДК 1369t и ПРАГ 468 привело к снижению высоты растений в F2 в сравнении с более высокорослой родительской формой на 16,9 - 31,6 см (14,3 - 25,2%) в комбинациях с участием донора короткостебельности АДК 1369t и на 4,6 - 9 см (3,6 - 7,2%) с участием ПРАГ 468.

2. В среднем в комбинациях с участием донора короткостебельности АДК 1369t наблюдалось более сильное снижение по элементам продуктивности, в сравнении с ПРАГ 468. Число зерен в колосе уменьшалось на 8,0 шт (17,0%), масса зерна с колоса - на 0,2 г (10,0%), однако масса 1000 зерен увеличивалась на 2,6 г (6,0%). В комбинациях с участием ПРАГ 468 число зерен в колосе снижалось на 3,3 шт (5,9%), масса 1000 зерен - на 2,6 г (5,2%), масса зерна с колоса - на 0,2 г (2,5%). Поэтому для улучшения гибридов по вышеперечисленным признакам необходимо включать их в скрещивания с высокопродуктивными формами.

3. В результате анализа гибридов, полученных в ходе диаллельных скрещиваний, по методу Хеймана, было выявлено, что для всех изученных признаков характерна аддитивно-доминантная схема наследования.

4. По признакам число колосков в колосе, число зерен в колосе, масса 1000 зерен и показателям качества зерна (содержание белка, содержание крахмала, ЧП) в первом поколении было выявлено сверхдоминирование. По массе зерна с колоса в годы изучения (2011-2012) характер наследования менялся от полного доминирования до сверхдоминирования, по длине колоса и зимостойкости - от неполного доминирования до сверхдоминирования. В формирование данных признаков основной вклад вносят доминантные гены, за исключением содержания белка в зерне, которое обусловливается рецессивными генами.

5. Наследование высоты растений, наряду с такими значимыми признаками продуктивности, как масса 1000 зерен и масса зерна с колоса, а также показателями качества зерна (белок, крахмал, ЧП), в значительной мере детерминируется условиями среды.

6. ОКС и СКС в годы изучения была не постоянной. Донор короткостебельности ПРАГ 468 характеризовался высокой ОКС по длине колоса, числу колосков в колосе, числу зерен в колосе, массе зерна с колоса, содержанию белка и крахмала в зерне. Донор короткостебельности АДК 1369t - только по содержанию белка в зерне.

7. ОКС и СКС изученных сортов в значительной мере зависели от уровня проявления признака: сорта с наибольшей выраженностью признака характеризовались лучшей комбинационной способностью.

8. По большинству признаков (длина колоса, число колосков в колосе, число зерен в колосе, масса зерна с колоса, зимостойкость, содержание белка в зерне) в генотипическую вариацию основной вклад вносят аддитивные эффекты генов, т.е. эти признаки хорошо передаются от родителей гибридам при комбинативной селекции. По показателю «число падения» аддитивные и доминантные эффекты генов вносят равноценный вклад. По массе 1000 зерен и содержанию крахмала в зерне в генотипическую вариацию основной вклад вносят доминантные эффекты генов.

9. Наиболее оптимальное сочетание короткостебельности и продуктивности получено по гибридным комбинациям ПРАГ 468 х 6418-145, АДК 1369t х 6418-145 и ПРАГ 468 х Нина. В гибридной комбинации ПРАГ 468 х 6418-145 тесная положительная корреляция с высотой растений отмечалась только по длине колоса (г=0,97). По большей части признаков (число колосков в колосе, число зерен в колосе, масса зерна с колоса, озерненность колоса, зимостойкость) наблюдалась средняя положительная связь (г=0,32...0,48). В комбинации АДК 1369tx 6418-145 по признакам: длина колоса, число колосков в колосе, число зерен в колосе, масса зерна с колоса, озерненность колоса и масса 1000 зерен наблюдалась тесная отрицательная корреляция с высотой растений (г= -0,73...-0,99). В комбинации ПРАГ 468 х Нина - сильная положительная связь отмечалась только по продуктивной кустистости (г=0,91).

10. Гибрид ПРАГ 468 х 6418-145 превосходил обоих родителей по числу зерен в колосе и массе 1000 зерен. Гибрид ПРАГ 468 х Нина превзошел худший по массе 1000 зерен. В комбинации АДК 1369t х 6418-145 наблюдалось превышение над обоими родителями по массе 1000 зерен. Однако по зимостойкости данные гибриды уступали лучшим родителям на 0,5-2,7 балла. Гибрид АДК 1369t х 6418-145 созревал раньше номера 6418-145 на 5 дней.

РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ СЕЛЕКЦИИ

1. Предлагается широко использовать в условиях центрально-нечерноземной зоны РФ в качестве доноров короткостебельности сортообразцы ПРАГ 468 и АДК 13691, что позволит ускорить создание оптимальных по высоте сортов озимой тритикале интенсивного типа, отвечающих требованиям современного производства. Кроме того АДК 13691 можно использовать в селекции на скороспелость. Гибриды, полученные с его участием, созревают на 2-6 дней раньше родительских форм.

2. Ценные по комплексу хозяйственно-полезных признаков и свойств (длина колоса, число колосков в колосе, число зерен в колосе, масса 1000

зерен, скороспелость) гибриды ПРАГ 468 х 6418-145, ПРАГ 468 х Нина и АДК 1369t х 6418-145 включены в селекционную программу лаборатории селекции и первичного семеноводства озимой тритикале Московского НИИСХ «Немчиновка».

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Пома Н.Г., Сергеев A.B., Осипов В.В., Жихарев С.Д. Пути и методы улучшения тритикале в процессе селекции в Центральном регионе России. / Достижения и перспективы научного обеспечения агропромышленного комплекса Центрального региона России. // Сборник материалов научно-практической конференции, посвященной 80-летию Московского НИИСХ «Немчиновка» - М.: ООО «НИПКЦ Восход-А», 2012. - с. 91-99.

2. Жихарев С.Д., Пома Н.Г. О наследовании высоты растений и признаков их продуктивности у гибридов Fi озимой тритикале. / Кормопроизводство, 2013, №1, с. 26-27.

3. Жихарев С.Д., Пома Н.Г. Изучение селекционной ценности форм озимой тритикале, несущих гены короткостебельности. / Сборник научных трудов «125 лет со дня рождения Н.И. Вавилова» - М., 2013. -в печати.

Отпечатано с готового оригинал-макета

Формат 60х84'/|Й1 Усл. печ. л 1,4. Тираж 100 экз. Заказ 220.

Издательство РГАУ - МСХА 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44 Тел.: (499) 977-00-12, 977-26-90, 977-40-64