Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Селекция овощных пасленовых культур для открытого грунта Нечерноземья России

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, доктора сельскохозяйственных наук, Скворцова, Руфина Васильевна, Москва

»

/ Я

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЕКЦИИ И СЕМЕНОВОДСТВА ОВОЩН^Х-^УЛЬТУР

ч) !

$ рукописи

\

V

УДК 635.64:631.52 СКВОРЦОВА Руфина Васильевна

0

СЕЛЕКЦИЯ ОВОЩНЫХ | ПАСЛЕНОВЫХ КУЛЬТУР ДЛЯ ОТКРЫТОГО ГРУНТА НЕЧЕРНОЗЕМЬЯ РОССИИ

Специальность 06.01.05 — селекция и семеноводство

Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Москва 1998 г.

Я

v

о

Официальные оппоненты:

Доктор сельскохозяйственных наук, профессор Ш. Г. Бексеев

Доктор сельскохозяйственных наук С. И. Игнатова

Доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик МАИ А. Н. Самохвалов.

Ведущая организация — Московское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института растениеводства (МОВИР)

Защита состоится 12 марта 1998 г. в 10,00 часов на заседании диссертационного совета Д020.&/.01 во Всероссийском научно-исследовательском институте овощеводст г с": 140153, Московская область, Раменский райо: ^^

'С диссертацией в в. накопиться ЧИиб-

лиотеке ВНИИО.

1998 г.

Диссертация в В1: .аучног;

Ученый секретарь диссертационного совет-

<

прянишникова

Актуальность темы Среди распространенных овощных кулыур одно из главных мест принадлежит томату. Общая площадь, занятая этой культурой в открытом грунте России, осталась около ШОдыс^га. Сокращение производственных площадей в Центральной Нечерноземной зоне России произошло не в результате отсутствия cKopocnemjxjijffi^KaHHbixco^ а явилось следствием отсутствия устойчивости к фитофторозу у районированных сортов томата и наличия благоприятных условиидля" проявления заболевания.

Общими характерными особенностями зоны северного овощеводства являются короткое и прохладное лето, высокая влажность воздуха и почвы и малое число солнечных дней. Условия нечерноземной зоны, таким образом, являются селектирующим фактором для отбора на холодостойкость.

Впервые работа по созданию северных сортов томата, обладающих холодостойкостью, скороспелостью и по урожайности превосходящих выращиваемые в кодовой культуре иностранные сорта, начата была в 40-е годы на Грибовской овощной селекционной станции академиком A.B. Алпатьевым. Созданные им оригинальные, холодостойкие сорта томата, не требующие пасынкования, подвязки и прищипки, такие как Грунтовый Грибовский ! 180, Алпатьева 905а, Бизон 639, Патриот 2170 и сорта овощного физалиса Московский ранний 2045, Грунтовый Грибовский 2046, Кондитерский 2047, позволили продвинуть границу возделывания этих культур на 300 км на север. Это направление в работе лаборатории не потеряло своей актуальности.

Для отрасли северного овощеводства России за более чем 70-летний срок работы коллективом сотрудников лаборатории селекции паслёновых культур ВНИИССОК созданы оригинальные, холодостойкие и урожайные сорта Овощных паслёновых культур (томат, физалис) различных сроков созревания, позволяющие получать гарантированный урожай здоровых плодов хорошего качества в открытом фунте.

Для открытого грунта Нечернозёмной зоны России, допущено к использованию в соответствии с реестром селекционных достижений 18 сортов томата, из них 8 сортов селекции ВНИИССОК - это больше 40%.

До сих пор в производстве почти нет сортов для открытого грунта с генетической устойчивостью к одной или нескольким болезням. Успешное решение задач, стоящих перед селекционерами возможно только на основе все-"«ронней разработки научных основ селёкции для определённого региона. В северной зоне овощеводства Нечерноземья приоритетным направлением в селекции овощных паслёновых культур является выведение высоко-ожайных сортов, пригодных к механизированному возделыванию, устой-•,-зых к заболеваниям, наиболее распространённым в зоне возделывания и , цельности данного научного учреждения.

Погодные условия в центральной зоне Нечерноземья (ВНИИССОК) . лютея в широких пределах. Поэтому особое внимание при создании околелых сортов (т.к. другие не могут полностью реализовать свои потенци-■"-■яе возможности) уделяется холодостойкости, способности хорошо завя-ь плоды в условиях резко меняющейся температуры и влажности, пока----м качества плодов и устойчивости к основным заболеваниям.

t .

Создание скороспелых, дружно созревающих сортов, обладающих устойчивостью к заболеваниям и высокой продуктивностью - задача очень трудная, но актуальная.

Более 30 лет причиняет ощутимый вред культуре томата такое заболевание как фитофтороз. Сортов томата устойчивых к заболеванию нет. Из-за поражаемое™ сортов томата фитофторозом в Московской области и других регионам Нечерноземья площади, занятые культурой томата в открытом грунте, сократились до минимума, поэтому проблема фитофтороустойчи-вости является одной из основных в селекции.

Возбудитель заболевания - гриб Phytophthora infestans (Mont.) de Baiy - в Московской области появляется ежегодно и степень вредоносности болезни зависит от погодно-климатических условий и расового состава популяции патогена. Так, в 1992 и 1994 годах наблюдалось депрессивное развитие, вызванное расой То фитофторы. Эпифитотии повторяются периодически: в 1977, 1978, 1979, 1982, 1986, 1993, 1996 годах с преобладанием в популяции агрессивной расы Ti фитофторы (Скворцова, Гуркина, 1996).

До настоящего времени мировой генофонд не имеет иммунных сортов к этому заболеванию. Немногочисленные источники имеют ограниченное распространение, часто теряют свою устойчивость при выращивании в других зонах.

Проблема изыскания иммунитета к фитофторозу и придания этого признака широкому сортименту томата остаётся одной из актуальнейших в мире.

Другим представителем семейства паслёновых является физалис. Своё название он получил за форму чашечки цветка (физа - по-гречески - пузырь), внутри которой находится плод с многочисленными семенами.

Род физалис довольно многочисленный, включает 110 ботанических видов и объединяет представителей сорно-полевой растительности, декоративных, ягодных и овощных видов.

Пищевое значение имеют овощные и ягодные физалисы. Ягодные виды физалиса южно-американского происхождения: перуанский и земляничный. Они известны в культуре давно (свыше 200 лет) не только в Америке, но и в Европе, Индии и других регионах. В культуре два сорта земляничного физалиса: Изюмный (ВНИИССОК) и М-1 (УкрНИИОБ). Однако плоды у них очень мелкие и урожай небольшой (0,5-0,8 кг/ м2 ). Поэтому выращивается как экзотическая культура овощеводами-любителями в частном секторе.

Овощные или мексиканские физалисы представлены несколькими видами. Они более урожайны и менее требовательны к условиям выращивания, чем южно-американские. Они прекрасно себя чувствуют в северных областях ! 1ечерноземья России. И поэтому являются ценной дополнительной овощной культурой для северных районов. Плоды овощного физалиса по питательности и химическому составу ценятся выше многих сортов томата, огурца и перца. Он является превосходным источником пектина и используется для приготовления салата, овощного рагу, икры, соленья, маринования, варенья, джема, мармелада и цукатов.

Селекция томата и физалиса для открытого грунта Нечерноземья России начаты автором в 1976 году в соответствии с государст венной отраслевой программой 0. 51. 18.

Цель и задачи исследования

Целью является создание холодостойких раннеспелых сортов томата и физалиса, обладающих продуктивностью при хорошем качестве плодов.

Изучив состояние проблемы в России и за рубежом была разработана программа, предусматривающая решение следующих задач:

- изучить генофонд томата и физалиса ВИР, ВНИИССОК и других НИЦ по приоритетным направлениям селекции: скороспелости, продуктивности и устойчивости к фитофторозу, септориозу;

0 - выявить в генофонде томата и физалиса доноры ценных признаков с

1 целью использования их в селекции;

- определить перспективность использования в селекции выделенных

] источников устойчивости к фитофторозу;

1 - выделить рекомбинантные формы гомата и физалиса овощного с комплексом хозяйственно полезных признаков и щучить воздействие мутагенного фактора на увеличение спектра мутаций По признакам раннеспелости и устойчивости к фитофторозу у томата;

- создать сорта томата и физалиса, обладающие холодостойкостью, скороспелостью, дружностью созревания и по урожайности, не уступающие районированным сортам.

Научная новизна

Разработаны методы создания источников ценных признаков и получено многообразие форм исходного материала для селекции овощных паслёновых культур (тоМат, физалис).

Впервые получены трансгрессивные формы томата с блоком генов: скороспелость и урожайность; крупноплодность и устойчивость - методом индуцированных рекомбинантов. Созданы оригинальные формы томата с генами резистентности, длительно сохраняющие устойчивость к патогену на уровне отдельных рас.

Впервые отработана методика отбора толерантных растений по устойчивости к фитофторозу при инфицировании смесью и отдельными расами.

В результате всесторонней оценки образцов мировой коллекции ВИР, других учреждений и селекционного материала ВНИИССОК выделено 5 доноров толерантности к фитофторозу, 4 донора с групповой устойчивостью к листовым пятнистостям, исходный материал, обладающий раннеспелостью и урожайностью. Разработаны методы селекции на устойчивость к заболеванию.

Научно-методические разработки использованы для создания линий томата с устойчивостью к расам фитофторы, и на их основе получены новые сорта томата. Для открытого грунта Нечерноземья России создано 5 сортов томата и сорт овощного физалиса, которые защищены авторскими свидетельствами.

В государственном испытании находятся 3 сорта томата и 2 сорта физалиса для открытого грунта.

Теоретическая значимость

Для обеспечения длительной и стабильной устойчивости при селекции сортов и гибридов томата необходимо сочетание в одном генотипе вертикальной и горизонтальной устойчивости к патогену.

Получены рекомбинантные формы томата, обладающие устойчивостью к фитофторозу в сочетании с ценными хозяйственными признаками.

Действуя методом индуцированного мутагенеза на рекомбинантные формы томата удалось преодолеть отрицательные связи между признаками урожайности, скороспелости, дружности плодообразования и устойчивости к заболеванию.

Используя методы, разработанные в лаборатории селекции и семеноводства паслёновых культур, при гибридизации получены рекомбинанты, обладающие крупноплодностью и повышенной устойчивостью к фитофторозу.

Роль в селекции новой нетрадиционной культуры из семейства паслёновых: физалиса, у которого впервые получены межвидовые гибриды с хозяйственно ценными признаками: повышенным содержанием пектина, незначительным содержанием алкалоида физалина, урожайности, крупноплодное™ и качества плодов - созданы линии с пониженной побегообразователь-ной способностью, с длительно сохраняющимися плодами.

Практическая значимость

В результате всесторонней оценки генофонда томата, представленного образцами ВНИИССОК, ВИР, Бел НИИКПО. Молд. НИИОЗиО и других ИЙЦ, нами выделены доноры признаков: раннеспелости, дружности созревания, высокой урожайности, устойчивости к фитофторозу: детерминант-носги, раннеспелости, дружности плодообразования, крупноплодное™, повышенного содержания пектина и минимальных количеств гликоалкалоида физалина у овощного физалиса.

Создана генколлекция доноров раннеспелости и устойчивости к фитофторозу, которые используются научно-исследовательскими центрами республик Украины, Беларуси, Молдовы, Западной и Восточной Сибири, Дальнего Востока, а также в ГДР, Китае, Корее, Израиле, Индии и других странах.

Включены в реестр селекционных достижений холодостойкие раннеспелые сорта томата Арго, Грот, Дубрава, Челнок, Гном и овощного физалиса Кондитер. В ГСИ находятся сорта томата Гранд, Патрис, Гея и два сорта физалиса: овощного Королёк и земляничного - Золотая россыпь.

Передано в ВИР 5 доноров устойчивости к фитофторозу: Грот, л. 89791. л. 899-91, Сага 1 и Сага 2; 4 донора с групповой устойчивостью к листовым пятнистое гям: Россиянка, Славянка, Сибирячка, л. 1079-94 и 5 источников холодостойкости и раннеспелости: Крепыш, л. 829-9!, л. 756-91, Гея, Патрис.

Результаты исследований по изучаемой проблеме вошли в "Методические указания по селекции сортов и гибридов томата для открытого и защищенного грунта" (1986), в "Методические рекомендации по энерге-

тической оценке технологии производства овощных культур и семян" (1996) и в "Методические рекомендации по выращиванию семян элиты овощного физалиса" (1997).

Усовершенствованы методы селекции томата на фитофтороустойчи-вость и подготовлены к печати "Рекомендации по селекции сортов и гибридов томата с повышенной устойчивостью к листовым пятнистостям для открытого грунта".

Апробация работы Основные положения диссертации доложены на Всесоюзных конференциях по устойчивости с.х. растений (Ленинград, 1978, 1991; Дотнува, 1984); на Всесоюзных совещаниях по иммунитету (Рига, 1986; Новосибирск, 1991); на научно-координационном совещании "Физические факторы мутагенеза" (Москва, 1983); на Всесоюзном совещании по применению химического мутагенеза в селекции (Москва, 1985); Всесоюзном совещании по использованию радиомутантов в селекции (Шебанцево, 1987); на региональных конференциях, научно-методических совещаниях по селекции томата (Москва, 1984, 1987; Майкоп, 1990; Волгоград, 1996) и др.

Публикация материалов исследования Основные результаты исследований изложены в 64 печатных работах, опубликованных в союзных изданиях, материалах всесоюзных и региональных конференций, съездов, методиках и других изданиях. Доля участия в ра-батах, опубликованных в соавторстве — 80%, а доля практического участия в работе — 90%.

Основные положения, которые выносятся на защиту На защиту выносятся:

- особенности совершенствования селекционного процесса на основе внутривидовой ги£>ридизации и экспериментального мутагенеза при создании ценных линий и холодостойких форм томата, обладающих признаком устойчивости к фитофторозу для условий открытого грунта умеренной зоны России;

- идентификация генотипов созданных линий, форм - генетических источников селекционно ценных признаков;

- использование различных типов фенотипической изменчивости, полученной на основе внутривидовой и межвидовой гибридизации при создании генетических источников ценных признаков у гомата и физалиса овощного, а также создание нового исходного материала и сортов овощных пасленовых культур. :

Объекты исследований По культуре томата в открытом грунте - объектом исследований является признак фитофтороустойчивости в сочетании с ранним и дружным созреванием плодов.

По культуре физалисов (овощного и земляничного) - признак детерми нантности, раннеспелости, дружного созревания, качества плодов и устойчивость к заболеваниям.

Методика проведения и объем исследований Работа выполнена в 1976-1996 гг. Во Всероссийском Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте селекции и семено водства овощных культур, в 2 этапа (схема 1). •

Схема 1.

Этапы селекции томата на фитофтороустойчивость и раннеспелость

1 этап

При проведении исследований в качестве исходного материала было f использовано свыше 4 тыс. образцов томата и 50 образцов физалиса отече- j ственной и зарубежной селекции из ВНИИР им. H.H. Вавилова, ВНИИССОК и других научяо-исследовательск,их учреждений. В процессе селекционной работы было изучено свыше 150 тыс. растений гибридного происхождения, полученных автором.

Полевые опыты закладывали в соответствии с принятыми методами и технологией для рассадной культуры томата и физалиса в условиях центральной Нечерноземной зоны. Объем выборки в коллекционном питомнике 60 растений; в селекционном питомнике у гибридов в Fi — от 50 до 150; в F2 — 250 и более; в Рз и последующих генерациях — 60-200 растений.

Конкурсное испытание сортов и гибридов томата и физалиса проводили по методике Госкомиссии в 4-х повторностях. Площадь учетной делянки 10,5 м2 (50 растений). В качестве стандартов использовали районированные в Московской области сорта томата и физалиса, которые располагали через 10 образцов.

Устойчивость томата и физалиса к патогенам оценивали на естественном фоне и при искусственном инфицировании растений. Искусственный инфекционный фон создавали в двух пленочных теплицах площадью по 150 м2 и на специальном участке открытого грунта площадью 0,17 га, расположенном вне севооборота, максимально удаленном от полей, окруженном лесом, где создавался благоприятный макро- и микроклимат для развития патогена. Степень поражения сортов и гибридов определяли по проценту растений с признаками заболевания. Учеты проводили на 4, 7 и 12 день после заражения.

Анализ расового состава популяций