Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Селекция линий и гибридов подсолнечника кондитерского назначения

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Селекция линий и гибридов подсолнечника кондитерского назначения"

На правах рукописи

ОБЫДАЛО НАТАЛЬЯ ДМИТРИЕВНА

СЕЛЕКЦИЯ ЛИНИЙ И ГИБРИДОВ ПОДСОЛНЕЧНИКА КОНДИТЕРСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ

06.01.05 — селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

АВТОРЕФЕРАТ диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

005550184

Краснодар 2014

005550184

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур имени В. С. Пустовойта Российской академии сельскохозяйственных наук в 2009-2012 гг.

Научный руководитель: доктор биологических наук,

профессор

Гончаров Сергей Владимирович

Официальные оппоненты: Щеглов Сергей Николаевич

доктор биологических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный университет», профессор кафедры генетики, микробиологии и биотехнологии; Зеленский Алексей Григорьевич кандидат биологических наук, ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт риса Российской академии сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник отдела селекции

Ведущая организация: ГНУ Краснодарский

научно- исследовательский институт сельского хозяйства им. П.П. Лукьяненко Российской академии сельскохозяйственных наук

Защита диссертации состоится на заседании

диссертационного совета Д. 006.026.01 при ГНУ Всероссийский научно-

исследовательский институт риса по адресу: 350921, г. Краснодар, пос. Белозерный, 3, тел.: (861)229-49-91,229-49-85.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВНИИ риса и на сайте: www.vniirice.ru.

Автореферат разослан

4Р ИЮЯЯ^ 2014 г.

Ученый секретарь .

диссертационного совета, к.б.н. Т&У-Яе^/^ С.С. Чижикова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. В настоящее время существует устойчивый спрос на семена подсолнечника кондитерского направления. Сорта-популяции СГГК, Лакомка и Орешек занимают существенные площади. Иностранные компании также пытаются внедрить грызовые гибриды подсолнечника на территории России.

По вопросам селекции линий и гибридов подсолнечника кондитерского направления имеются ограниченные экспериментальные данные, как в отечественной, так и в зарубежной литературе. Основным направлением в России на протяжении продолжительного периода времени являлась селекция на масличность семянок. Грызовые сорта были полностью исключены из производства и постепенно исчезли даже из приусадебных участков. Существовавший в стране спрос на подсолнечник для употребления в пищу долгое время удовлетворялся крупноплодными фракциями семян масличных сортов. За это время сформировались специфические требования к сырью. Российский потребитель предпочитает либо крупноплодный масличный подсолнечник, либо межеумок, в отличие от всего мира, использующего классические грызовые сорта и гибриды (с низким содержанием масла и высокой лузжистостью).

Успешная селекционная программа ВНИИМК им. В. С. Пустовойта по созданию крупноплодных сортов позволила решить эту проблему. Сегодня в производстве присутствует ряд сортов кондитерского назначения: Орешек, Лакомка, СПК и грызовой - Бородинский. Разработаны и теоретические подходы к проблеме селекции таких сортов Селекции же гибридов подсолнечника внимания до сих пор почти не уделялось. Однако, учитывая особенности российского рынка семян кондитерского подсолнечника, зарубежный опыт вряд ли окажется здесь существенно полезным.

На решение комплекса задач, связанных с созданием исходного материала и селекцией линий и гибридов кондитерского подсолнечника, отвечающих всем современным требованиям, и были направлены наши исследования.

Исследования проводили в соответствии с заданиями государственных и ведомственных программ НИР по проблеме 0220.1 155098 по теме «Создание высокоурожайных гибридов подсолнечника с вегетационным периодом 80-85 дней, потенциальной урожайностью 3,0-3,5 т/га, масличностыо 48-52 % и гибриды с высоким (80-85 %) содержанием олеиновой кислоты в масле семян; устойчивые к заразихе, ложной мучнистой росе, толерантные к фомопсису».

Цель исследований. Целью настоящей работы является создание исходного материала, самоопыленных линий и гибридов подсолнечника кондитерского направления.

Задачи исследований:

определить наследование основных признаков, связанных с пригодностью использования подсолнечника для кондитерских целей (лузжистость, масса 1000 семянок, объёмная масса);

изучить имеющиеся и создать новые самоопыленные линии подсолнечника для селекции кондитерских гибридов;

- создать и изучить новый исходный материал для селекции кондитерских гибридов подсолнечника;

- выявить зависимость крупности семянок от плотности ценоза растений и определить оптимальную густоту стояния крупноплодных гибридов подсолнечника;

- выделить лучшие гибридные комбинации кондитерского подсолнечника и передать их на Госсортоиспытание.

Идея работы. Создание новых коммерческих гибридов подсолнечника кондитерского направления.

Методы исследований. Исследования проводились полевым и лабораторным методами. Наблюдения и измерения осуществлялись по общепринятым для подсолнечника методикам. Экспериментальные данные обрабатывали с помощью методов биометрической статистики.

Научная новизна исследований. Впервые создан и изучен набор из 19 гибридных комбинаций подсолнечника кондитерского назначения. Показана целесообразность использования длинноплодного подсолнечника в скрещиваниях с целью создания нового исходного материала кондитерского назначения.

В ходе диаллельных скрещиваний и гибридологического анализа наследования основных признаков кондитерского подсолнечника (масса 1000 семянок, лузжистоеть, объемная масса) выделены линии, обладающие наибольшей концентрацией желательных генов.

Практическая значимость результатов исследований. Полученные данные по генетическому контролю важнейших признаков кондитерского подсолнечника способствуют повышению эффективности селекции новых линий и гибридов.

Создан новый исходный и селекционный материал, отселектированы константные, гомозиготные, самоопыленные линии подсолнечника кондитерского направления использования.

Создан и передан на Государственное сортоиспытание новый гибрид подсолнечника кондитерского типа Катюша.

Личный вклад автора. Заключается в выполнении основного объема теоретических и экспериментальных исследований, изложенных в диссертационной работе; анализ и оформление результатов исследований в виде публикаций и научных докладов; создание новых гибридов подсолнечника кондитерского назначения, апробация экспериментальных данных, статистическая обработка результатов исследований различными методами биометрической статистики.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов, рекомендаций. Подтверждается достаточным объемом и результатами проведенных исследований, непосредственным личным участием в получении экспериментальных данных, точностью измерения количественных признаков анализируемых растений, а также внедрением в производство созданных с нашим участием гибридов подсолнечника кондитерского назначения. Результаты были получены в процессе проведения полевых и лабораторных опытов, на основе использования большого массива экспериментальных

данных, фенологических наблюдений, анализов. Апробированы методы оценки гибридов при создании плотного ценоза растений.

Апробация работы публикация результатов исследований. Исследования проведены в соответствии с планом научно-исследовательских работ ВНИИМК имени B.C. Пустовойта. Основные положения диссертационной работы доложены на ежегодных заседаниях ученого совета ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур имени В. С. Пустовойта (2009-2012 гг.). Отдельные результаты исследований были доложены на XXXVII научной конференции студентов и молодых ученых ВУЗов Южного федерального округа (Краснодар. 2010г.), 6-ой и 7-ой международных конференциях молодых ученых и специалистов «Инновационные направления исследований в селекции и технологии возделывания масличных культур» (Краснодар, 2011, 2013 гг.), научно-практической конференции Кубанского отделения ВОГиС (Краснодар, 2012), 4-ой и 5-ой всероссийских конференциях молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2011г.), международной научно-практической конференции «Вопросы образования и науки в XXI веке» (Тамбов, 2013г.).

Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ, общим объемом 3,05 печатных листов, в которых отражено основное содержание диссертации. Три работы опубликованы в реферируемом издательстве, рекомендованном ВАК, одна работа опубликована в иностранном журнале.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Результаты гибридологического анализа по наследованию важнейших признаков кондитерского подсолнечника (лузжистость, объёмная масса и масса 1000 семянок).

2. Характеристики исходного материала и линий подсолнечника, пригодного для использования в селекции кондитерских гибридов подсолнечника.

3. Кондитерский гибрид подсолнечника Катюша, сочетающий высокую урожайность и технологические качества продукции, предъявляемые к кондитерскому сырью.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 101 странице, включает 31 таблицу, 15 рисунков. Список литературы включает 173 наименования, в том числе 60 на иностранном языке.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Селекция кондитерского подсолнечника (обзор литературы).

В первой главе рассматривается история формирования подсолнечника, как полевой культуры, современный этап селекции кондитерского подсолнечника, состояние изученности вопроса в настоящее время, отмечена ограниченность экспериментальных данных по этой теме в отечественной и зарубежной литературе.

2. Почвенно-климатические условия; материал и методика проведения исследований. Полевые опыты проводились на центральной экспериментальной базе (ЦЭБ) Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур им. B.C. Пустовойта в 2009-2012 гг.

ЦЭБ ВНИИМК им. Пустовойта расположена в северо-восточной части города Краснодара. Почвы представлены западно-предкавказским выщелоченным черноземом с мощным гумусовым горизонтом 150-180 см. В верхнем пахотном слое содержание гумуса изменяется от 4,0 до 4,7%, но с увеличением глубины оно уменьшается до 1,7% (Кириченко К.С., 1953; Симакин А.И., 1969, Блажний Е.С., 1958). Эта почва довольно хорошо оструктурена: комковато-зернистая с рыхлым сложением в пахотном слое, и зернисто-комковатая — в подпахотном горизонте. Эти почвы, как правило, имеют высокую водопоглотительную способность, однако, накапливают относительно небольшое количество влаги, доступной для растений. Двухметровый слой такой почвы обладает запасом влаги в пределах 560-694 мм и лишь 40% её приходится надолго продуктивной влаги (Кузнецов И.А., 1959; Шкода Э.И., 1974).

Погодные условия на ЦЭБ ВНИИМК им. Пустовойта в годы проведения опытов складывались следующим образом (данные получены метеостанцией «Круглик»): значение температурного режима был приближено к среднемноголетнему показателю, но практически во всех случаях превышал его на 2-3°С. В целом можно сказать, что температурный баланс в 2009-2012 годах сложился вполне благоприятный для роста и развития растений подсолнечника.

Для создания нового исходного материала были использованы грызовые гибриды подсолнечника из Ирана и Сирии, отечественные сорта-популяции кондитерского назначения, высокомасличные линии селекции ВНИИМК с повышенной крупностью семянок. Таким образом, в скрещивания включали все три типа подсолнечника по строению семянки - масличный, грызовой и межеумок.

Использованный в опыте грызовой подсолнечник из Ирана относился к специфической группе, выделяемой A.B. Анащенко (1978) в отдельную ботаническую разновидность - длинноплодный подсолнечник, максимально отдаленный генетически от масличных форм..

На центральной экспериментальной базе ВНИИМК все без исключения полевые опыты по селекции закладываются на полях селекционного севооборота, где используется технология возделывания подсолнечника, принятая в Краснодарском крае (Васильев Д.С., 1983; Кондратьев В.И., Семихненко П.Г., 1978).

Для изучения имеющегося кондитерского исходного материала по комплексу хозяйственно-ценных признаков крупноплодные образцы подсолнечника (грызовые, масличные и межеумки) высевали двухрядными делянками в поле. При испытании новых гибридных комбинаций подсолнечника использовали рендомизированное размещение вариантов. Общая площадь делянки 25,2 м2, учетная - 12,6 м2, повторность опыта трехкратная. Отмечались: продолжительность вегетационного периода от всходов до цветения, от всходов до физиологической и уборочной спелости,

измерялась высота растений и диаметр корзинки, определялась полевая устойчивость к основным патогенам. В течение вегетации проводили фенологические наблюдения, биометрический анализ, после уборки - учет урожайности и анализ семян (масличность, лузжистость, масса 1000 семянок, обрушиваемость). Лузжистость семянок определяли по ГОСТ 10855-64, массу 1000 семянок - по общепринятой для подсолнечника методике (Пустовойт B.C., 1967), масличность определяли на ЯМР-анализаторе АМВ-1006М по ГОСТ Р 8. 620-2006.

Полученные результаты исследований обрабатывались с помощью методов дисперсионного и корреляционного анализов в изложении Б. А. Доспехова (1970). Диаллельный анализ экспериментальных данных проводили по методике Хеймана (Hayman, 1954).

3. Результаты исследований.

Диаллельный анализ наследования признаков кондитерского подсолнечника

Метод диаллельного генетического анализа количественных признаков был создан и описан группой авторов (Schmidt, 1929; Griffing, 1956), но наибольшую популярность он приобрел благодаря работам Хеймана (Hayman, 1954; 1958; 1960). Впоследствии он применялся при изучении наследования количественных признаков большинства сельскохозяйственных культур: табака, гороха, пшеницы, тритикале и других (Povilaitis, 1970; Pandey, Gritton, 1975; Шкель, 1978).

Результатом проведения диаллельного анализа является определение генетико-статистических параметров изучаемой популяции гибридов первого поколения. Для анализа наследования отдельных хозяйственно ценных признаков кондитерского подсолнечника были проведены скрещивания по диаллельной схеме. Полученные гибриды первого поколения и их родительские линии изучали по следующим признакам: лузжистость, масса 1000 семянок и объёмная масса. Для этого нами были рассчитаны и проанализированы параметры Хеймана. Результаты оценки лузжистости и их анализ по методике Хеймана приведены в таблицах 3.1, 3.2.

С помощью дисперсионного анализа подтверждена константность суммы Vr+Wr, что говорит о преобладании аддитивной дисперсии. По данным диаллельной таблицы строится график Хеймана, отражающий зависимость ковариансы (Wr) от вариансы (Vr) (рис. 3.1).

Линия регрессии на графике отклоняется от угла 45° к оси абсцисс, что указывает на наследование лузжистости по типу комплементарного эпистаза. Это имеет большое практическое значение для селекции, так как указывает на возможность получения длительного отзыва на отбор, в отличие от рецессивного эпистаза, при котором в процессе скрининга признак быстро достигает своего максимального или минимального значения и отбор становится неэффективным. Также показано отсутствие статистически достоверных различий между значениями Wr - Vr по строкам таблицы, что

указывает на соответствие генетики признака «лузжистость» аддитивно-доминантной модели Хеймана.

Таблица 3.1 — Результаты диаллельного анализа лузжистости семянок (%) линий и гибридов кондитерского подсолнечника, 2009 г.

Линия ВК-905 ВД-354 К-1 К-4 К-5 Уг Ут + Ш \Vr-Vr

ВК-905 23,4 21,0 28,2 26,8 23,6 8,30 8,89 17,19 0,59

ВД-354 21,0 22,0 22,2 22,6 22,8 0,49 1,40 1,89 0,90

К-1 28,2 22,2 30 32,2 29,8 14,35 0,42 24,78 - -3,93

К-4 26,8 22,6 32,2 28,2 29,7 12,78 1,02 23,80 -1,76

К-5 23,6 22,8 29,8 29,7 27,2 10,91 0,83 21,74 -0,08

Рисунок 3.1 График Хеймана для признака «лузжистость» семянок подсолнечника, 2009 г.

Линия регрессии проходит выше начала координат, что свидетельствует о неполном доминировании признака лузжистости семянок.

Положение линии регрессии дает информацию о средней генетической организации данного признака в изучаемом наборе линий. Дополнительную информацию можно получить с помощью генетических параметров Хеймана.

Параметр г [(\Уг + Уг),; х,] - корреляция между средними значениями родителей и суммой \Уг + Уг - показывает направленность доминирования генов в популяции. В нашем случае значение параметра очень высокое (0,96), то есть число доминантных генов, имеющихся в линии, коррелирует с величиной признака. Парабола \\'2г, = У г, х Ур пересекает линию регрессии в точках, где находились бы родители, если бы они несли все доминантные или все рецессивные гены. В нашем случае наибольшая концентрация доминантных генов, влияющих на лузжистость, отмечена в линии ВД-354, а рецессивных - в линии К-4 (ВК-944). Сводная таблица основных значений лузжистости за 2009 -2012 годы приведена ниже (табл. 3.2).

Таблица 3.2. — Результаты наследования лузжистости семянок линий и гибридов кондитерского подсолнечника, 2009-2012 гг.__

Год к г[(\¥г + Уг),;х,] Р,-Р Общее среднее, % Среднее по родительским линиям, %

2009 0,71 0,96 -0,27 25,9 26,2

2010 0,75 0,59 2,36 33,2 31,4

2011 0,94 0,64 0,98 29,1 27,0

2012 0,57 0,78 -0,16 31,5 31,6

Среднее 0,74 0,74 0,73 29,93 29,05

Анализ данных за четыре года демонстрирует сходную картину. Коэффициент к, отражающий степень наклона линии регрессии, варьировал от 0,57 в 2012 году до 0,94 в 2011, то есть был всегда меньше единицы. Это свидетельствует о наличии комплементарного эпистаза. Высокие значения параметра г [(\Уг + Уг),; х,] - корреляции между средними величинами родителей и суммой \Уг + Уг — показывают, что доминирование данного признака направленное. Это характеризует высокую зависимость признака от влияния окружающей среды. Таким образом, полученные в ходе эксперимента данные в целом хорошо согласуются с имеющимися в литературе. Однако, для линий и гибридов кондитерского подсолнечника такие результаты были получены нами впервые.

По той же схеме изучали и другой признак, имеющий большое значение для селекции и производства кондитерского подсолнечника — массу 1000 семянок (табл. 3.3). Минимальная масса 1000 семянок в опыте наблюдалась в линии ВД-354 (68,5 г). Даже в ветвистых линиях кондитерского подсолнечника К-4 и К-5 этот показатель был выше (73,2 и 71,3, соответственно). Максимальная масса 1000 семянок в опыте была получена в комбинации ВК-905 х К-1 (107,5 г).

Линия регрессии на графике (рис. 3.2) отклоняется от угла 45° вниз, что указывает на комплементарный эпистаз, то есть отбор на увеличение признака будет эффективен в течение длительного времени. О наличии эпистаза свидетельствует и явное отклонение от константы суммы Уг + \Уг по строкам таблицы (табл. 3.4).

Таблица 3.3 — Диаллельная матрица данных по массе 1000 семянок (г) линий и гибридов кондитерского подсолнечника, 2009 г.__^_

Линия 1/-) О < и. а ВД-354 1 « •к «-1 & Ь-4 > и. £ Уг+\\^г \Vr-Vr

ВК-905 75.0 75,6 107,5 100,4 92,1 212,78 104,91 317,68 -107,87

ВД-354 75,6 68,5 72.5 74,3 88,4 56,30 -15,91 40,40 -72,21

К-1 107,5 72,5 95,2 99,2 103,2 186,52 27,03 213,55 -159,49

К-4 100,4 74,3 99,2 73,2 96,3 188,13 76,41 264,54 -1)1,72

К-5 92,1 88,4 103,2 96,3 71,3 142,56 83,19 225,75 -59,37

Линия регрессии проходит ниже начала координат, что свидетельствует о наличии сверхдоминирования. Положение точек родительских линий относительно параболы показывает, что наибольшая концентрация доминантных генов, влияющих на массу 1000 семянок, отмечена в линии ВД-354, а рецессивных - в линии ВК-905.

В то же время, ограничивающая парабола проходит достаточно далеко от точки линии ВК-905, и дальнейший отбор в направлении увеличения признака будет эффективным.

Рисунок 3.2 График Хеймана для признака «масса 1000 семянок» подсолнечника, 2009 г.

Таблица 3.4 - Результаты анализа признака «масса 1000 семянок» линий и гибридов кондитерского подсолнечника, 2009-2011 гг._

Год к г[(\¥г + +Уг),; х,] Р1-Р Общее среднее, % Среднее по родительским линиям,%

2009 0,61 0,78 14,31 88,09 76,64

2010 0,33 0,67 20,08 89,32 73,26

2011 0,11 0,05 17,44 86,55 72,60

Среднее за 3 года 0,35 0,50 17,28 87,99 74,17

Еще одним признаком, важным для селекции кондитерского подсолнечника, является объёмная масса семянок. Изучение данного признака проводили в 2010 году, данные приведены в таблице 3.5. Как и ожидалось, наиболее высокая объёмная масса семянок наблюдалась в линии ВД-354 (460 г/л). Линия регрессии проходит ниже начала координат, что свидетельствует о наличии сверхдоминирования (рис. 3.3). Отклонение линии регрессии вниз от угла 45 указывает на комплементарный эпистаз. Корреляция между средними значениями родителей и суммой \"/г + Уг также составила 0,61, что говорит о направленности доминирования. Средние значения объёмной массы гибридов уступали величинам родительских форм на 35 г/л.

Таблица 3.5 - Диаллельная матрица данных по признаку «объёмная масса семянок» (г/л) линий и гибридов кондитерского подсолнечника, 2010 г.

Линия ВК-905 | ВД-354 -з-£ «л и > Ьн 5= Ут+т \Vr-Vr

ВК-905 420 450 400 342 356 1998,80 708,00 2706,80 -1290,80

ВД-354 450 460 404 342 383 2362,50 736,05 3098,55 -1626,45

К-1 400 404 400 395 386 48,00 73,75 121,75 25,75

К-4 342 342 395 410 405 1157,70 -559,75 597,95 -1717,45

К-5 356 383 386 405 415 515.62 -114,57 401,04 -630,19

Рис. 3.3 График Хеймана для признака «объёмная масса семянок» подсолнечника, 2010 г.

Для оценки вклада родительских форм в урожайность семян гибридной комбинации, использовали стандартную для этого методику оценки общей комбинационной способности (ОКС).

Для оценки комбинационной способности в 2009 году проводили скрещивание двух крупноплодных ЦМС-линий (ВД-354 А и ВК-905 А) с четырьмя образцами восстановителями фертильности пыльцы (К-1, К-3, К-4 и К-5). ЦМС-линии здесь выступали в качестве тестеров. В 2009 году полученные семянки гибридов испытали по стандартной для ВНИИМК методике.

Таблица 3.6 —Результаты оценки общей комбинационной способности кондитерских линий и тестеров по урожайности, 2009 г._

Линия Тип использования Оценка ОКС

урожайность масса 1000 семянок

К-1 Отцовская (линия-опылитель) -0,35 -1,40

К-3 Отцовская (линия-опылитель) 0,13 1,28

К-4 (ВК-944) Отцовская (линия-опылитель) 0,40 3,05

К-5 Отцовская (линия-опылитель) -0,18 -2,93

ВК-905А Материнская (тестер) 0,17 9,69

ВД-354А Материнская (тестер) -0,17 -9,69

НСР05 - 0,25 3,31

Анализ полученных результатов позволил рассчитать эффекты общей комбинационной способности (ОКС) по урожайности семян. Результаты приведены в таблице 3.6.

Анализ результатов по двум признакам позволил выделить самые перспективные линии, гибриды с которыми обладали наиболее высокой урожайностью и повышенной массой 1000 семянок. Линия ВК-905А (материнская форма) и две линии-восстановители фертильности - К-4 (ВК-944) и К-3, которые рекомендуются для дальнейшей работы.

4. Создание линий и гибридов подсолнечника кондитерского направления

Востребованность кондитерского подсолнечника на мировом и отечественном рынках является основной причиной увеличения объёмов его производства. Однако, отсутствие отечественных гибридов подсолнечника кондитерского направления сдерживает динамичное развитие современного агропромышленного комплекса.

Сформировались конкретные требования к продукции данного вида -масса 1000 семянок не менее 80 граммов, хорошая обрушиваемость, крупность семянок. Перспективные линии-закрепители стерильности кондитерского подсолнечника, представленные в таблице 4.1, на этот момент времени они находились на последнем этапе их создании.

Таблица 4.1 - Характеристика константных линий-закрепителей стерильности подсолнечника кондитерского направления, 2009-2012 гг.

Линия Продолжительность периода всходы-цветение, сутки Высота растения, см Масса 1000 семянок, г

Среднее Min Мах CV, %

ВК-905 (стандарт) 53 169 102,2 86 137 26,1

СЛК-101 48 175 124,0 116 130 5,8

СЛК-102 49 180 115,3 96 130 15,2

СЛК-103 50 183 78,0 76 81 3,1

СЛК-104 50 177 118,6 110 126 6,1

СЛК-105 49 183 109,8 80 131 20,0

СЛК-106 53 168 98,5 84 120 16,0

СЛК-101 48 175 124,0 116 130 5,8

НСР05 2 7 8,3 - - -

Среди изученных родительских линий минимальная продолжительность периода всходы-цветение составила 48-49 суток. Она была отмечена в линиях СЛК-101Б, СЛК-102Б, СЛК-105Б. Максимальная продолжительность достигала 54 дней (поздние формы родительских линий с периодом всходы-цветение

более 55 дней были выбракованы). Работа по изучению кондитерских линий-восстановителей фертильности подсолнечника проводилась на материале, наработанном ранее лабораторией создания исходного материала. Полученные результаты за 2009-2012 гг.приведены далее в таблице 4.2.

Среди изучаемых линий-восстановителей фертильности подсолнечника кондитерского направления минимальная продолжительность периода всходы-цветение наблюдалась 5 линий (СЛК-203, СЛК-204, СЛК-205, СЛК-208, СЛК-211) и составила 51 сутки. Максимальная продолжительность этого периода достигала 62 дня.

По массе 1000 семян лучшие образцы достигали 106 г (линия СЛК-301). Немного меньшая выраженность этого признака отмечена в линии СЛК-302 и СЛК-211 (100 г).

Таблица 4.2 - Характеристика константных линий-восстановителей фертильности подсолнечника кондитерского типа, 2009-2012 гг._

Линия Продолжительность периода всходы-цветение, сутки Высота растения, см Масса 1000 семянок, г

Среднее Min Мах CV, %

ВК-944 56 164 81,1 72 101 20,8

СЖ-301 53 165 104,0 102 106 2,7

СЛК-302 55 168 89,0 78 100 17,5

СЛК-211 51 175 71,3 56 100 21,9

СЛК-207 54 170 67,2 60 80 12,0

СЛК-212 58 165 65,0 64 66 2,2

СЛК-209 52 180 64,0 60 66 4,4

СЛК-202 56 164 61,5 54 68 9,4

СЛК-206 53 170 58,0 52 70 11,9

СЛК-210 55 172 57,8 50 65 12,0

НСР„5 1 4 4,9 - - -

В период с 2009 по 2012 год в отделе селекции гибридного подсолнечника испытывали 19 экспериментальных комбинаций кондитерских гибридов, с целью оценки перспективности каждой их них.

В качестве стандарта использовался сорт-популяция Орешек. Характеристики лучших гибридных комбинаций приведены в таблице 4.3.

Анализ результатов показывает, что две комбинации ВД-354 * К-4 и ВК-905 х К-4 достоверно превзошли стандарт по урожайности на 0,39 и 0,34 т/га соответственно. Урожайность стандарта составила при этом 3,23 т/га. Масличность абсолютно сухих семянок сорта-стандарта составила 45,4 %, у гибридов она варьировала от 43,1 до 48,0 %.

Таблица 4.3 - Результаты испытаний крупноплодных гибридов подсолнечника, 2009 г.__

Гибрид, сорт Урожайность, т/га Масличность, % Лузжистость, % Масса 1000 семянок, г Урожайность с 1 растения, г Количество семянок с растения, шт Диаметр корзинки, см Урожайность с делянки, кг

Орешек (стандарт) 3,23 45,4 27,1 125,5 118,8 946 17,0 4,04

ВД-354 х К-4 3,62 48,0 22,6 81,5 137,1 1682 19,3 4,53

ВК-905 х ВК-944 (Катюша) 3,57 47,7 26,8 97,4 111,6 1145 17,5 4,46

ВД-354 х К-1 3,27 47,4 22,2 85,0 136,3 1603 19,2 4,09

ВК-905 х К-3 3,17 43,1 24,0 109,9 110,1 1002 17,3 3,96

НСР05 0,21 - - 10,1 13,2 - - 0,28

В 2010 году испытания повторили с тем же набором гибридных комбинаций (Таблица 4.4).

Таблица 4.4 - Результаты испытаний кондитерских гибридов подсолнечника, 2010 г._

Гибрид, сорт Урожайность, т/га Масличность, % Лузжистость, % Масса 1000 семянок, г | Урожайность с 1 растения, г Количество семянок с растения, шт. Диаметр корзинки, см Урожайность с делянки, кг

Орешек (стандарт) 1,37 43,1 36,5 126,0 63,4 503 16,0 1,71

ВК-905 х ВК-944 (Катюша) 1,68 41,8 35,8 112,0 58,3 521 15,8 2,10

ВК-905 х К-5 1,67 41,8 32,2 90,7 80,3 885 17,2 2,09

ВД-354 х К-2 1,67 43,7 30,1 92,7 61,4 662 15,8 2,09

ВД-354 х К-5 1,59 42,8 31,6 78,7 71,0 902 16,4 1,99

ВД-354 х К-3 1,47 43,5 28,5 93,7 55,7 594 15,5 1,84

ВК-905 х К-1 1,45 41,5 34,9 104,7 60,4 577 16,1 1,81

НСР05 0,18 - - 10,3 9,8 - - 0,20

Из 19 гибридов подсолнечника кондитерского направления, испытываемых второй год, 4 достоверно превзошли сорт-стандарт Орешек по урожайности,

4 - были близки к стандарту (с отклонением от стандарта от - 0,03 т/га до + 0,10 т/га) и лишь 1 - достоверно уступил. Урожайность семян в 2010 году была значительно ниже по сравнению с предыдущим годом, как у гибридов, так и у сорта-стандарта.

Гибриды, испытанные в 2011 году (табл. 4.5), показали значительную прибавку урожайности в двух комбинациях ВК-905 х К-4 (ВК-944) и ВК-905 х К-3 — 0,53 т/га и 0,45 т/га соответственно.

Аналогичная тенденция наблюдалась в перспективной комбинации ВК-905 х ВК-944 также и по сбору масла - прибавка составила 0,29 т/га к значению сорта-стандарта Орешек (0,82 т/га).

Кроме того, в 2011 году выделенные перспективные гибридные комбинации превзошли стандарт по массе 1000 семянок на 6 г и 10,8 г, соответственно. Так, в гибриде ВК-905 х ВК-944 масса 1000 семянок составила 107,2 граммов, а в комбинации ВК-905 х К-3 - 112,0 граммов. В последующем, при передаче на Госсортоиспытание, гибридная комбинация ВК-905 х ВК-944 получила название Катюша.

По признаку лузжистости гибрид Катюша в 2011 году имел значение, равное 28,8%, что свидетельствует о наличии хорошо выраженной воздушной полости между ядром и лузгой.

Анализ полученных данных свидетельствует о том, что сложившиеся агрометеорологические условия в 2012 году были неблагоприятными для изученных гибридных комбинаций, так как урожайность каждой из них была меньше, чем в предыдущие годы (табл. 4.6).

Таблица 4.5 - Результаты испытаний крупноплодных гибридов

подсолнечника, 2011 г.

Гибрид, сорт Урожайность, т/га Масличность, % Лузжистость, % Масса 1000 семянок, г Урожайность с 1 растения, г Количество семянок с растения, шт Диаметр корзинки, см Урожайность с делянки, кг

Орешек (стандарт) 2,07 45,7 30,4 101,2 80,9 644 16,1 2,59

ВК-905 х К-5 1,94 46,8 31,2 85,0 105,4 1154 18,0 2,43

ВК-905 х ВК-944 (Катюша) 2,60 47,5 28,8 107,2 81,3 834 16,2 3,25

ВК-905 х К-3 2,52 40,9 30,1 112,0 116,7 1062 18,2 3,15

ВК-905 х К-2 2,13 43,2 32,1 99,0 91,8 926 17,2 2,66

ВД-354 х к-4 2,22 44,1 30,0 92,0 92,5 1135 17,1 2,78

ВК-905 х К-1 1,85 42,8 35,1 101,0 85,6 792 16,3 2,31

НСР„5 0,19 - - 10,2 11,6 - - 0,22

Достоверную прибавку урожайности в 2012 году обеспечили лишь две гибридные комбинации ВК-905 х К-3 и ВК-905 х К-1 - 0,27 и 0,64 т/га соответственно.

Гибрид Катюша не смог реализовать в 2012 году своего потенциала урожайности и имел результат равный стандарту - 1,49 т/га. Аналогичная закономерность отмечена и по сбору масла. Лузжистость у гибрида Катюша составила 28,2 %, что на 1,7 % меньше, чем у стандарта.

Результаты испытания кондитерских гибридов показали, что такие гибридные комбинации, как ВД-354 х К-2 и ВК-905 х К-1 превзошли стандарт Орешек по сбору масла на 0,29 и 0,26 т/га соответственно. По признаку лузжистости все изученные образцы были примерно равны, содержание ее варьировало от 27,3 до 30,7 %.

По массе 1000 семянок наиболее высокими значениями обладали гибридные комбинации ВК-905 х К-3 и ВК-905 х К-1 (82 г).

Таблица 4.6 - Результаты испытаний кондитерских гибридов подсолнечника, 2012 г. __ __

Гибрид, сорт Урожайность, т/га Масличность, % Лузжистость, % Масса 1000 семянок, г Урожайность с 1 растения, г Количество семянок с растения, шт. Диаметр корзинки, см Урожайность с делянки, кг

Орешек (стандарт) 1,54 46,2 29,9 76,1 49,4 649 14,6 1,93

ВК-905 х К-5 1,29 41,4 30,7 60,7 55,6 916 15,4 1,61

ВК-905 х ВК-944 (Катюша) 1,49 45,6 28,2 81,0 49,0 605 14,5 1,86

ВК-905 х К-3 1,81 45,1 28,0 82,0 70,7 862 16,2 2,26

ВД-354 х К-2 2,12 47,3 27,3 75,0 91,4 1218 17,1 2,65

ВК-905 х К-1 2,18 44,2 28,5 82,0 87,9 1072 17,0 2,73

НСР05 0,20 - - 10,1 8,2 - - 0,21

В наших исследованиях изучение обрушиваемости семянок проводилось при их влажности 5,3-5,8 %. Результаты исследований приведены в таблице 4.7.

Все изученные нами перспективные гибридные комбинации кондитерского подсолнечника, обладали преимуществом по сравнению со стандартом в отношении обрушиваемости семян. Количество обрушенных семянок изученных кондитерских гибридов в среднем за 2010-2012 гг варьировало от

42,0% в стандарте Орешек до 59,5 % в гибриде Катюша. В гибриде подсолнечника масличного типа Кубанский 930 обрушиваемость составила всего 7%.

Высокой обрушиваемостью семянок обладала гибридная комбинация ВД-354 х ВК-944 (49,7%). Грызовой сорт подсолнечника Бородинский имел близкие значения со стандартом по обрушиваемости семянок.

Признак объёмной массы семянок помогает дифференцировать подсолнечник на масличный, кондитерский и грызовой без изучения морфологического строения. Значения объёмной массы кондитерских сортов и гибридов подсолнечника варьировали в пределах от 342 г/л в гибриде Катюша до 385 г/л в экспериментальной гибридной комбинации ВК-905 * К-3.

Объёмная масса грызового сорта Бородинский составила 312 граммов на литр, а масличного гибрида Кубанский 930 - 414 г. на литр. Таким образом, сорта кондитерского направления занимают промежуточное положение между сортообразцами масличного и грызового типов подсолнечника.

Таблица 4.7 - Результаты испытания крупноплодных гибридов

подсолнечника по обрушиваемости семянок и объёмной массе, 2010-2012 гг.

Гибрид, сорт Обрушиваемость, шт. (среднее за 3 года) Отклонение от стандарта, шт. Отклонение от стандарта, % Объёмная масса, г/л

Орешек (стандарт) 42,0 - - 344

ВД-354 х К-4 49,7 +7,7 + 18,3 344

ВК-905 х К-3 46,7 + 4,7 + 11,2 385

ВК-905 х ВК-944 (Катюша) 59,5 +17,5 +41,7 342

Кубанский 930 7,0 -35,0 -83,3 414

Бородинский 43,7 + 1,7 +4,0 312

НСР05 10,3 - - 24

Для кондитерских сортов-популяций подсолнечника характерна чёткая зависимость крупности семянок от густоты ценоза. Для получения крупных семянок рекомендуемая густота стояния растений составляет 20-30 тысяч растений на гектар. В связи с этим изучалась реакция новых кондитерских гибридных комбинаций на различную густоту стояния растений (от 20 до 50 тыс. растений на 1 га).

Посев был проведен сеялкой из расчета 60 тыс. растений на 1 га, затем провели прорывку до заданной густоты стояния. Перед уборкой провели учет фактической густоты стояния растений на каждой делянке и определили массу 1000 семянок. Зависимость массы 1000 семянок от фактической густоты стояния растений представлена на рисунке 4.1.

20 25 30 35 40 45 50

Густота ствяппя растетш, тыс. шт./гл

ж ВК-905 • ВД-354 -Линейная (В<-905! ----Линейная (ЗД-354)

Рис. 4.1 - Зависимость признака масса 1000 семянок от густоты стояния растений (гибриды, созданные на основе ВК-905 и ВД-354)

На графике видно, что гибриды на материнской форме ВД-354 реагируют на увеличение густоты стояния снижением массы 1000 семянок, что в целом типично для подсолнечника. Так, при густоте 40 тысяч растений на 1 га - всего 76,7 г, что ниже порогового значения 80 г для кондитерского подсолнечника. При более высокой густоте стояния (45 тыс. растений на 1 га) масса 1000 семянок снижается до 71,2 г, что является характерной тенденцией для гибридов масличного подсолнечника.

Также нами были проведены исследования по изучению изменчивости урожайности семянок от густоты стояния растений. На рисунке 4.2 показана зависимость урожайности гибрида Катюша и сорта Лакомка от густоты стояния растений на единице площади.

3 60 1

I 50 ]

и 40 1 Л 15

О Е Г § н 2.6 {

'й « 2 4 ; % 2 2Е

о о

Густота стояния растений, тыс'га

—»—Лакомка -Я-Катюша

Рисунок 4.2 - Изменчивость урожайности семян подсолнечника под влиянием густоты стояния растений, 2012 г.

Анализ рисунка 4.2 показал, что в гибриде Катюша увеличение урожайности наблюдается вплоть до варианта 60 тысяч на гектар. В сорте Лакомка максимальная продуктивность достигается при густоте стояния 50 тысяч растений на гектар.

5. Характеристика созданных гибридов подсолнечника и их родительских форм

Итогом селекционной работы являются созданные и внедренные в производство гибриды крупноплодного подсолнечника. За период работы во ВНИИМК с нашим участием созданы и переданы на государственное сортоиспытание гибриды Легион и Катюша. Гибрид Легион с 2013 года внесен в Государственный реестр селекционных достижений Российской Федерации, допущенных к использованию в Центрально-Чернозёмном и Нижневолжском регионах.

Гибрид Легион создан в результате развития программы международного сотрудничества с фирмой «Майзадур семанс» (Франция). По урожайности и сбору масла с единицы площади этот гибрид находится рядом с лучшими сортами мировой селекции. Легион - среднеранний, устойчивый к заразихе и ложной мучнистой росе (раса 330), толерантный к фомопсису.

Родительскими формами гибрида являются материнская линия французской селекции ТРС2281А и восстановитель фертильности пыльцы ВК 930.

По данным конкурсного сортоиспытания за 2008-2010 гг. гибрид Легион превысил стандарт гибрид Кубанский 930 по урожайности семян на 0,82 т/га и по сбору масла с гектара на 0,36 т/га при урожайности стандарта 3,03 т/га (табл. 5.1).

В сравнении со стандартом характеризовался меньшей высотой растений, более дружным цветением и созреванием. Цветение и созревание гибрида Легион - на 2-3 дня позже стандарта.

Таблица 5.1 - Характеристика гибрида подсолнечника Легион, 2008-2010 гг.

Сорт, гибрид Период вегетации, суток Высота растений, см Урожайность Маслич -ность, % Сбор масла

т/га ±к стандарту т/га ±к стандарту

Кубанский 930 (стандарт) 101 74 3,03 - 50,1 1,36 -

Легион 104 65 3,85 0,82 49,9 1,73 +0,36

НСР„, - - - 0,21 - - 0,11

С 2013 года гибрид Легион внесён в Государственный реестр РФ и допущен к использованию в Центрально-Чернозёмном и Нижневолжском регионах.

Гибрид Катюша обладает крупноплодностью и хорошей обрушиваемостью семянок. По строению семянки он относится к межеумкам. Относительно высокое содержание масла в семенах позволяет использовать его как гибрид двойного назначения - масличный и кондитерский. Среднеранний, устойчивый к заразихе (расы А - Е) и ложной мучнистой росе (раса 330), толерантный к фомопсису.

Родительскими формами гибрида Катюша являются материнская линия ВК-905 А и ветвистая линия-восстановитель фертильности пыльцы ВК-944.

По данным конкурсного сортоиспытания за 2009-2011 гг. гибрид превысил стандарт Орешек по урожайности семян на 0,37 т/га, по сбору масла на 0,20 т/га при урожайности стандарта 2,29 т/га (табл. 5.2).

Таблица 5.2 - Характеристика гибрида подсолнечника Катюша, 2009-2011 гг.

Сорт,гибрид Урожайность Маслич-ность, % Сбор масла Масса 1000 семянок, г

т/га ±к стандарту т/га ±к стандарту

Орешек(стандарт) 2,29 - 45,4 0,94 - 117,2

Катюша (ВК-905 А х ВК-944) 2,66 +0,37 47,7 1,14 +0,20 106,8

В сравнении со стандартом гибрид Катюша характеризовался меньшей высотой растений, более дружным цветением и созреванием.

Предполагаемые зоны внедрения гибрида - Северо-Кавказский, Нижневолжский, Средневолжский, Центрально-Черноземный.

Гибрид Катюша проходит государственное сортоиспытание с 2012 года.

ВК-905 — линия-закрепитель стерильности, в семеноводстве используется ее стерильный аналог — ВК-905 А — материнская форма простого гибрида Катюша, создана из сложной гибридной комбинации ВК-680 * (ВК-639 хВК-464).

Лист средне-зелёной окраски, пузырчатость отсутствует, время цветения среднераннее, язычковый цветок желтый, растения низкорослые, однокорзиночные, корзинка среднего размера, семянки черные, относительно крупные, обладают наличием воздушной полости и высоким содержанием олеиновой кислоты в масле. Строение семянки межеумочного типа, что делает возможным использование линии ВК-905 для создания гибридов двойного назначения (кондитерского и масличного типа). Устойчива к заразихе (расы А -Е по международной классификации), толерантна к фомопсису.

ВК-944 (селекционный номер К-4) - линия-восстановитель фертильности пыльцы, отцовская форма гибрида Катюша, создан методом педигри из гибридной комбинации Кубанский-93 * (ВК-678А х ВК-653).

Лист средне-зелёной окраски, пузырчатость отсутствует, время цветения среднее, язычковый цветок жёлтый, растения средней высоты, многокорзиночные, ветвление слабо выражено, пыльцепродукгивность относительно низкая, центральная корзинка маленькая. Семянки крупные, удлиненной формы, черные. Линия предназначена для создания гибридов подсолнечника кондитерского назначения. Линия устойчива к ложной мучнистой росе (раса 330), слабо восприимчива к фомопсису.

ВК-930 — линия-восстановитель фертильности пыльцы, отцовская форма гибрида Легион. Создана методом педигри из трехлинейного гибрида Кубанский 930, формула которого (ВК-678 А х ВК-653) х ВК-580.

Лист средне-зелёной окраски, пузырчатость отсутствует, время цветения среднее, язычковый цветок желтый, растения средней высоты, многокорзиночные, ветвление хорошо выражено, пыльцепродуктивность высокая, центральная корзинка маленькая. Линия устойчива к ложной мучнистой росе (раса 330), слабовосприимчива к фомопсису.

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что в наследовании важнейших признаков кондитерского подсолнечника (лузжистость, объёмная масса и масса 1000 семянок) основную роль играет комплементарный эпистаз, что обеспечивает длительный отзыв на отбор. Отмечено неполное доминирование признака.

2. Экспериментально доказано, что лузжистость семянок в большей степени подвержена влиянию окружающей среды, чем масса 1000 семянок.

3. Линии ВК-905 и К-4 (ВК-944) являются перспективными для включения в скрещивания с целью создания нового крупноплодного исходного материала, они несут наибольшее число генов, увеличивающих массу 1000 семянок.

4. При сравнении материнской формы с отцовской в наследовании признака масса 1000 семянок был отмечен больший вклад материнской формы.

5. Анализ общей и специфической комбинационной способности по урожайности и массе 1000 семянок позволил выделить линии ВК-905 и ВК-944 как наиболее перспективные для создания кондитерских гибридов подсолнечника.

6. Новые гибриды кондитерского типа по основным значениям (обрушиваемость, объёмная масса, лузжистость, масличность) близки к отечественным кондитерским сортам-популяциям, несколько уступая им по массе 1000 семянок. Все испытанные гибриды также продемонстрировали низкие показатели кислотного числа.

7. Трехлетние испытания позволили выделить и передать на государственное сортоиспытание гибрид Катюша, сочетающий высокую урожайность и качество продукции (хорошая обрушиваемость, лузжистость, масличность, объёмная масса, масса 1000 семянок), соответствующее требованиям, предъявляемым к кондитерскому сырью.

8. Гибриды, полученные с использованием линии ВК-905 А, показывают отсутствие выраженной реакции на загущение (как минимум до 40 тыс. растений на 1 га) в предварительном испытании.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ И РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКИ

1. При создании нового исходного материала для селекции линий кондитерского подсолнечника рекомендуется использовать линии ВК-905 и ВК-944, сочетающие максимальное количество генов, увеличивающих крупность семянок, высокие оценки ОКС по урожайности и массе 1000 семянок, а также передающие гибридам на их основе признак хорошей обрушиваемое™ семянок.

2. Выделившиеся перспективные линии кондитерского назначения (СЛК-101, СЛК-104, СЛК-102, СЛК-105, СЛК-301, СЛК-302, СЛК-211 и СЛК-207) рекомендуются для расширенных скрещиваний для получения и испытания новых гибридов подсолнечника.

3. Полученный в ходе работы крупноплодный исходный материал рекомендуется для селекции линий кондитерского подсолнечника.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Работы опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Береснева, Н.Д. Оценка комбинационной способности линий подсолнечника по основным признакам урожайности / C.B. Гончаров, H.A. Пикалова, Н.Д. Береснева // Масличные культуры, Краснодар, ВНИИМК, 2010, № 144-145, С. 13-16.

2. Береснева, Н.Д. Характеристика семянок линий подсолнечника по основным хозяйственно ценным признакам / Н.Д. Береснева, C.B. Гончаров, H.A. Пикалова, // Масличные культуры, Краснодар, ВНИИМК, 2011, № 146-147, С. 29-33.

3. Береснева, Н.Д. Простой межлинейный гибрид подсолнечника кондитерского Катюша / C.B. Гончаров, Береснева Н. Д. // Масличные культуры, Краснодар, ВНИИМК, 2011, № 150, С. 173.

Работы, опубликованные в других изданиях:

4. Береснева, Н.Д. Селекция гибридов подсолнечника кондитерского направления / Н.Д. Береснева, H.A. Бутова // Сборник докладов XXXVII научной конференции студентов и молодых ученых ВУЗов ЮФО, Краснодар, КГУФКСТ, 2010, - С. 142.

5. Береснева, Н.Д. Селекция линий подсолнечника кондитерского назначения / Береснева Н. Д. // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: материалы IV-й всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, Краснодар, 2010, - С. 657-658.

6. Береснева, Н.Д. Оценка линий и гибридов подсолнечника кондитерского направления / Береснева Н. Д. // Сборник материалов 6-й международной конференции молодых ученых и специалистов «Инновационные направления исследований в селекции технологии возделывания масличных культур», посвященной 125-летию со дня рождения В. С. Пустовойта, ВНИИМК, Краснодар, 2011, - С. 18-20.

7. Береснева, Н.Д. Морфологическая характеристика семянок селекционных линий подсолнечника / H.A. Пикалова, Н.Д. Береснева // Молодежь и инновации - 2011: материалы Международной научно-практической конференции молодых ученых. Горки, Белоруссия, 2011, - С. 175-178.

8. Beresneva, N. D. Confectionery Hybrid Sunflower Breeding in Russia/ S. V. Goncharov, N. D. Beresneva // Journal of Agricultural Science and Technology, 2011, - C. 919-924.

9. Береснева, Н.Д. Сравнительная характеристика гибридов подсолнечника кондитерского назначения / Береснева Н. Д. // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: материалы VI-й всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, Краснодар, 2011, - С. 1820.

10. Береснева, Н.Д. Кондитерские гибриды подсолнечника / Н.Д. Береснева, H.A. Пикалова, C.B. Гончаров // Сборник тезисов ВОГиС, 2012,-С. 151-152.

11. Береснева, Н.Д. Комбинационная способность новых линий подсолнечника / H.A. Пикалова, Н.Д. Береснева, C.B. Гончаров // Сборник тезисов ВОГиС, 2012, - С. 149.

12. Береснева, Н.Д. Характеристика крупноплодных гибридов подсолнечника / Береснева Н. Д. // Сборник материалов 7-й международной конференции молодых ученых и специалистов «Актуальные вопросы биологии, селекции, технологии возделывания и переработки масличных культур», посвященной 100-летию со дня основания ВНИИМК, Краснодар, 2011, -С. 18-20.

13. Береснева, Н.Д. Изучение наследования признаков методом диаллельного анализа / Береснева Н. Д. // Вопросы образования и науки в XXI веке - Часть 3., - Тамбов, 2013, - С. 34-35.

Подписано в печать 27.05.2014. Формат 60><84 VJ6. Гарнитура «Тайме». Печать трафаретная. Тираж 110 экз. Заказ № 14113.

Отпечатано с оригинал-макета заказчика в типографии ООО «Просвещение-Юг» 350059, г. Краснодар, ул. Селезнева, 2.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата биологических наук, Обыдало, Наталья Дмитриевна, Краснодар

ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

МАСЛИЧНЫХ КУЛЬТУР имени B.C. ПУСТОВОЙТА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

Н ,

^ п^авах Р—

л / л л j / / / Л

ОБЫДАЛО НАТАЛЬЯ ДМИТРИЕВНА

СЕЛЕКЦИЯ ЛИНИЙ И ГИБРИДОВ ПОДСОЛНЕЧНИКА КОНДИТЕРСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных

растений

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель

доктор биологических наук Гончаров С.В.

Краснодар - 2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 4

1. СЕЛЕКЦИЯ КОНДИТЕРСКОГО ПОДСОЛНЕЧНИКА (обзор литературы) 8

1.1. История формирования подсолнечника как полевой культуры 8

1.2. Современный этап селекции кондитерского подсолнечника 14

2. УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 26

2.1. Почвенно-климатические условия проведения опытов 26

2.2. Исходный материал и методика проведения исследований 30

3. НАСЛЕДОВАНИЕ ХОЗЯЙСТВЕННО ВАЖНЫХ ПРИЗНАКОВ КОНДИТЕРСКОГО ПОДСОЛНЕЧНИКА 34

3.1. Диаллельный анализ наследования наиболее важных признаков для кондитерского подсолнечника 34

3.2. Оценка общей комбинационной способности самоопыленных линий — родительских форм гибридов подсолнечника кондитерского направления 48

4. СОЗДАНИЕ ЛИНИЙ И ГИБРИДОВ ПОДСОЛНЕЧНИКА КОНДИТЕРСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ 53

4.1. Создание и изучение крупноплодного исходного материала 53

4.2. Создание и изучение самоопыленных линий кондитерского подсолнечника 55

4.2.1. Константные крупноплодные самоопыленные линии-закрепители стерильности 56

4.2.2. Константные кондитерские линии-восстановители фертильности 57

4.3. Оценка экспериментальных кондитерских гибридов 60

4.4. Оценка влияния густоты стояния растений кондитерских гибридов на их урожайность и технологические качества семян 68

5. ХАРАКТЕРИСТИКА ВЫВЕДЕННЫХ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ГИБРИДОВ ПОДСОЛНЕЧНИКА И ИХ РОДИТЕЛЬСКИХ ФОРМ 73

ВЫВОДЫ 80

ПРЕДЛОЖЕНИЯ И РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКИ 81

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 82

ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Подсолнечник (НеНапМш аппиш Ь.) -основная масличная культура нашей страны. На его долю приходится основная часть производимых и потребляемых в Российской Федерации растительных масел. В настоящее время существует устойчивый спрос на кондитерский подсолнечник. Сорта-популяции кондитерского назначения селекции ВНИИМК (СПК, Лакомка и Орешек) занимают значительные площади. Иностранные компании также пытаются внедрить грызовые гибриды подсолнечника на территории России.

По вопросам селекции линий и гибридов подсолнечника кондитерского направления имеются ограниченные экспериментальные данные как в отечественной, так и в зарубежной литературе. Основным направлением в России, на протяжении продолжительного периода времени, являлась селекция на масличность семянок. Грызовые сорта были полностью удалены из производства и постепенно исчезли даже из приусадебных участков. Существовавший в стране спрос на семянки подсолнечника для употребления в пищу долгое время удовлетворялся крупноплодными фракциями семян масличных сортов. За это время сформировались специфические требования к сырью. Российский потребитель предпочитает либо крупноплодный масличный подсолнечник, либо межеумок, в отличие от всего мира, использующего классические грызовые сорта и гибриды (с низким содержанием масла и высокой лузжистостью).

Успешная селекционная программа ВНИИМК по созданию

крупноплодных сортов позволила решить эту проблему. Сегодня в

производстве присутствует ряд сортов кондитерского назначения - Орешек,

Лакомка, СПК и грызовой - Бородинский. Разработаны теоретические

подходы к проблеме селекции таких сортов (Бородин С. Г., 2003;

Мамонов А. И., 2003). Селекции же гибридов подсолнечника внимания до

сих почти не уделялось. Имеется всего несколько работ по созданию

4

крупноплодного исходного материала (Бочковой А. Д., 2007). В то же время, этой проблеме уделяется большое внимание во многих селекционно-семеноводческих учреждениях за рубежом (Putt Е. D., 1978; Taylor R., 1979). Однако, учитывая особенности российского рынка кондитерского подсолнечника, зарубежный опыт вряд ли окажется здесь существенно полезным.

На решение комплекса задач, связанных с созданием исходного материала и селекцией линий и гибридов кондитерского подсолнечника, отвечающих всем современным требованиям, и были направлены наши исследования.

Исследования проводили в соответствии с заданиями государственных и ведомственных программ НИР по проблеме 0220.1 155098 по теме «Создание высокоурожайных гибридов подсолнечника с вегетационным периодом 80-85 дней, потенциальной урожайностью 3,0-3,5 т/га, масличностью 48-52 % и гибриды с высоким (80-85 %) содержанием олеиновой кислоты в масле семян; устойчивые к заразихе, ложной мучнистой росе, толерантные к фомопсису.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является создание исходного материала, самоопыленных линий и гибридов подсолнечника кондитерского направления. В соответствии с этим были поставлены следующие задачи исследования:

- определить наследование основных признаков, связанных с пригодностью использования подсолнечника для кондитерских целей (лузжистость, масса 1000 семянок, объёмная масса);

- изучить имеющиеся и создать новые самоопыленные линии подсолнечника для селекции кондитерских гибридов;

- создать и изучить новый исходный материал для селекции кондитерских гибридов подсолнечника;

выявить зависимость крупности семянок от густоты стояния растений и определить оптимальную густоту стояния крупноплодных гибридов подсолнечника;

выделить лучшие гибридные комбинации кондитерского подсолнечника и передать их на Госсортоиспытание.

Идея работы.

Создание новых коммерческих гибридов подсолнечника кондитерского направления.

Методы исследований.

Исследования проводились полевым и лабораторным методами. Наблюдения и измерения осуществлялись по общепринятым для подсолнечника методикам. Экспериментальные данные обрабатывали с помощью методов биометрической статистики.

Научная новизна исследований.

Впервые создан и изучен набор из 19 гибридов подсолнечника кондитерского назначения. Показана целесообразность использования длинноплодного подсолнечника в скрещиваниях с целью создания нового исходного материала кондитерского назначения.

В ходе диаллельных скрещиваний и гибридологического анализа наследования основных признаков кондитерского подсолнечника (масса 1000 семянок, лузжистость, объёмная масса) выделены линии, обладающие наибольшей концентрацией желательных генов.

Практическая ценность работы и реализация результатов исследований.

Полученные данные по генетическому контролю важнейших признаков кондитерского подсолнечника способствуют повышению эффективности селекции новых линий и гибридов.

Создан новый исходный и селекционный материал, отселектированы константные самоопыленные линии подсолнечника кондитерского направления использования.

Создан и передан на Государственное сортоиспытание новый гибрид подсолнечника кондитерского типа Катюша.

Личный вклад автора.

Заключается в выполнении основного объема теоретических и экспериментальных исследований, изложенных в диссертационной работе; анализ и оформление результатов исследований в виде публикаций и научных докладов; создание новых гибридов подсолнечника кондитерского назначения, апробация экспериментальных данных, статистическая обработка результатов исследований различными методами биометрической статистики.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов, рекомендаций.

Подтверждается достаточным объемом и результатами проведенных исследований, непосредственным личным участием в получении экспериментальных данных, точностью измерения количественных признаков анализируемых растений, а также внедрением в производство созданных с нашим участием гибридов подсолнечника кондитерского назначения. Результаты были получены в процессе проведения полевых и лабораторных опытов, на основе использования большого массива экспериментальных данных, фенологических наблюдений, анализов. Апробированы методы оценки гибридов при создании плотного ценоза растений.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Результаты гибридологического анализа по наследованию важнейших признаков кондитерского подсолнечника (лузжистость, объёмная масса и масса 1000 семянок).

7

2. Характеристики исходного материала и линий подсолнечника, пригодного для использования в селекции кондитерских гибридов подсолнечника.

3. Кондитерский гибрид подсолнечника Катюша, сочетающий высокую урожайность и технологические качества продукции, предъявляемые к кондитерскому сырью.

Апробация работы. Основные результаты и выводы диссертационной работы докладывались на ежегодных заседаниях методической комиссии ученого совета ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур имени В. С. Пустовойта (2009-2013 гг.). Отдельные результаты исследований были доложены на XXXVII научной конференции студентов и молодых ученых ВУЗов Южного федерального округа (Краснодар, 2010 г.), 6-ой и 7-ой международных конференциях молодых ученых и специалистов «Инновационные направления исследований в селекции и технологии возделывания масличных культур» (Краснодар, 2011, 2013 гг.), научно-практической конференции Кубанского отделения ВОГиС (Краснодар, 2012), 4-ой и 5-ой всероссийских конференциях молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2011г.), международной научно-практической конференции «Вопросы образования и науки в XXI веке» (Тамбов, 2013 г.).

Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ, общим объемом 3,05 печатных листов, в которых отражено основное содержание диссертации. Три работы опубликованы в реферируемом издательстве, рекомендованном ВАК, одна работа опубликована в иностранном журнале.

Структура работы. Диссертация изложена на 107 страницах машинописного текста и состоит из введения, трех глав, выводов и рекомендаций для селекции и производства, списка использованной

литературы. Экспериментальный материал представлен в виде 30 таблиц, 15 рисунков. Список использованной литературы включает 175 источников, из них 60 - иностранных авторов.

1. СЕЛЕКЦИЯ КОНДИТЕРСКОГО ПОДСОЛНЕЧНИКА

(обзор литературы)

1.1. История формирования подсолнечника как полевой культуры

Культурный подсолнечник {Helianthus annuus L.) относится к роду Helianthus, имеющему североамериканское происхождение. Ранее относимые к этому роду виды, встречающиеся в Южной Америке, вынесены современными систематиками в род Helianthopsis (Heiser С. В. et al., 1969).

Дикорастущий однолетний подсолнечник (предковая форма культурного) до настоящего времени широко распространен на Североамериканском континенте и относится к тому же ботаническому виду. Там же сосредоточены и остальные виды рода, многие из которых представляют значительный интерес в селекционном отношении. (Heiser С. В. et al., 1969; Rogers С. Е. et al., 1982).

Здесь же, на территории Северной Америки произошло первичное введение подсолнечника в культуру (Синская Е. Н., 1969; Жуковский П. М., 1971). Археологические данные свидетельствуют, что это произошло от двух до четырех тысяч восьмисот лет назад с центром доместикации в центральных районах США (Heiser С. В., 1978; Seiler G. J., Rieseberg L. H., 1997; Smith B.D., 2006).

Имеются также данные о доместикации подсолнечника на территории современной Мексики (находки остатков крупных семянок, возрастом около четырех тысяч лет) (Lentz D. L. et al., 2001). Однако, большинство исследователей делают вывод, о том что если здесь и имелся самостоятельный очаг доместикации подсолнечника, то окультуренный мексиканский род полностью исчез, не оставив никаких следов (в том числе генетических) в дошедших до наших дней формах (Smith В. D., 2006).

Наибольший вклад в изучение культуры подсолнечника американских индейцев сделал Чарльз Хейзер, писавший о широком распространении возделываемого подсолнечника. Использовали его в пищу (в виде «семечек», перемалывали в муку для приготовления различных блюд и т.д.), для изготовления красителей, в качестве лекарства и в ритуальных целях. При этом они также использовали и семена дикорастущих видов подсолнечника (Heiser С. В., 1951).

Для подсолнечника, как и для многих других культур, характерен так называемый «синдром доместикации», то есть укрупнение в процессе одомашнивания частей растения (в данном случае семянок), используемых человеком (Harlan J. R., 1975).

Крупность семянок служит основным критерием, позволяющим археологам отделять культурный подсолнечник от дикорастущего. По мнению некоторых ученых, именно селекция на увеличение размера семянки сыграла основную роль в эволюции подсолнечника как культурного растения (Burke J. М. et al., 2002).

Селекция в этом направлении продолжается и в наше время, но уже в значительной мере только в создании кондитерских и грызовых сортов подсолнечника (Бородин С. Г., 2002).

Дальнейшая история подсолнечника связана уже с европейскими народами. Открытие Америки X. Колумбом и последующие за тем завоевательные экспедиции испанских конкистадоров привели к резкому расширению ареала подсолнечника. Поразивший воображение испанцев «цветок солнца» в 16 веке попадает на европейский континент.

Старейшие изображения подсолнечника на европейских гравюрах не оставляют сомнений, что завезены были именно однокорзиночные культурные формы (Рисунок 1.1), хотя использовался он как декоративный (Жуковский П. М., 1975; Putt Е. D., 1978; 1997).

Рисунок 1.1 - Изображения подсолнечника на европейских гравюрах XVI века (Шувалов Е.И., 1990).

Декоративное использование подсолнечника после его проникновения в Европу породило ряд предположений, какая именно эта форма - дикая или окультуренная, была привезена в Европу. Логичнее всего предположить, что испанские экспедиции заинтересовали, в первую очередь, формы с более ценными хозяйственными признаками, возделывающиеся там населением (Венцлавович Ф.С., 1941). Это говорит в поддержку версии, что завезенный испанцами подсолнечник не был дикарем. Однако, ни одна версия не зафиксирована документально в каком-либо литературном источнике и любая из них остаётся предположением - более или менее вероятным, чем остальные (Шувалов Е.И., 1990).

Следует также учесть, что ветвистый дикорастущий подсолнечник по своей декоративности, если и превосходит другие виды семейства

12

сложноцветных, то ненамного. Достаточно вспомнить широко встречающиеся, в том числе на территории Испании, виды девясила. В то же время, культурный подсолнечник классического масличного типа до сих пор используется для украшения палисадников в Германии и некоторых других странах.

Позже, когда подсолнечник широко распространяется по Европе, он используется уже не только как декоративное растение, его семена употребляют в пищу, для приготовления суррогата кофе, в качестве корма для птиц, на медицинские цели. Были попытки также использовать в пищу и варенные и печеные корзинки (Шувалов Е.И., 1990).

Первые упоминания о получении масла из семян подсолнечника появляются в 1716 году. Был получен патент на изготовление масла из семян подсолнечника англичанином A. Bunyan. Было предложено использовать масло из семян подсолнечника в технических целях, в производстве шерсти, в качестве основы для создания красок, в кожевенном производстве и т. д. (PuttD., 1978).

В Россию, в Нижнее Поволжье, первые семена подсолнечника попали из Голландии в XVIII веке, и именно здесь позже и начинается народная селекция этой культуры (Шувалов Е.И., 1990).

Существуют две основные версии, как именно подсолнечник попал в Россию. Согласно первой, Петр I завез подсолнечник из Европы вместе со многими другими новшествами. Согласно второй - подсолнечник привезли немецкие колонисты. Первая версия широко распространена в отечественной литературе благодаря авторитету П.М. Жуковского, выдвинувшего это предположение (Жуковский П.М., 1950; 1964; 1971). Тем не менее, какие-либо документальные подтверждения этой версии до сих пор не публиковались. В пользу второй гипотезы свидетельствуют документы о районах первичного распространения культуры.

Изначально растения подсолнечника в России использовали, также как в Европе - в декоративных целях. По данным В. К. Морозова (1947), формы подсолнечника, впервые попавшие в Россию, так и не были описаны.

В России подсолнечник из культуры декоративного назначения быстро превращается в пищевую и возделывается «на семечки» сначала как огородная, а затем и полевая культура.

Первые промышленные посевы подсолнечника появились в Воронежской и Саратовской губерниях, затем его возделывание началось в прилегающих областях, на Северном Кавказе