Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Скриннинг коллекционных образцов кукурузы на устойчивость к абиотическим факторам и их селекционная ценность

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Скриннинг коллекционных образцов кукурузы на устойчивость к абиотическим факторам и их селекционная ценность"

На правах рукописи

Р Г ъ ОД

Ф И Л Ь | и . .. п д

Ирина Владимировна

СКРИНИНГ КОЛЛЕКЦИОННЫХ ОБРАЗЦОВ КУКУРУЗЫ НА УСТОЙЧИВОСТЬ К АБИОТИЧЕСКИМ ФАКТОРАМ И ИХ СЕЛЕКЦИОННАЯ ЦЕННОСТЬ

Специальность: 06.01.05.— селекция и семеноводство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2000 г.

Диссертационная работа выполнен^ на Кубанской опытной станции Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства имени Н. И. Вавилова в 1997—1999 гг.

Научный руководитель — доктор с.-х. наук, профессор Г. Е. Шмараев

(Официальные оцйоненты — доктор биол. наук Э. А. Барашкова, кандидат с.-х. наук, профессор В. Т. Васько.

Ведущее учреждение — Краснодарский НИИ сельского хозяйства им. П. П. Лукьяненко.

Защита диссертации состоится . йН* ¿¿-^А^^Л 2000 г- в .^." часов на заседании специализированного совета К.020.18.Д1 при Всероссийском научно-исследовательском институте расйениеводогва имени Н. И. Вавилова по адресу: 190000, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, д. 44.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства имени Н. И. Вавилова.

Автореферат разослан . ' иМ-СС^М^О, 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук

Л. И. Костина

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Кукуруза - одна из самых распространенных и ценных зернофуражных культур. Благодаря ее универсальным биологическим особенностям, способности фогосинтсзировать по типу С4, высокоэффективно использовать элементы питания, приспособляемости к различным условиям среды, высоким кормовым качествам, особенностям размножения и успехам в селекции, кукуруза занимает одно из ведущих мест в мировом земледелии (Хармский, 1993).

Многолетними данными научно-исследовательских учреждений нашей страны, практикой отечественного и мирового растениеводства установлено, что за последние годы рост урожайности сельскохозяйственных культур, в том числе и кукурузы, за счег интенсивных факторов от 20 до 50 % приходится на долю того или иного сорта или гибрида. На данном этапе развития агропромышленного комплекса выбор сорта - самое дешевое средство повышения урожайности. Наличие сортового разнообразия с широкими приспособительными возможностями обеспечивает эффективное использование почвенно-климатических ■ ресурсов определенного региона.

Однако, увеличение производства зерна кукурузы в значительной мере сдерживается недостатками возделываемых сортов и гибридов. Стратегия селекции предусматривает выведение высокопродуктивных сортов и гибридов, сочетающих в себе раннеспелость, высокое качество зерна, уеюйчивоаь к неблагоприятным внешним факторам среды, и устойчивых к болезням и вредителям.

При анализе родословных районированных гибридов настораживает незначительное число используемых исходных линий, что диктует необходимость шире привлекать для селекции новый исходный материал из генофонда кукурузы ВИР. Наибольшую селекционную ценность в мировой коллекции кукурузы ВИР представляют образцы, собранные преимущественно в странах, где эта культура имеет важное экономическое значение (Шмараев, 1974, 1986).

Близкая генетическая основа инбредных линий, входящих в состав районированных гибридов, делает их уязвимыми к наиболее опасным болезням и вредителям, а также неустойчивыми к стрессовым факторам - постоянным спутникам окружающей среды, что служит основой нестабильности в производстве зерна кукурузы (Ивахненко, 1989).

В генофонде' ВИР сосредоточен огромный генетический потенциал, форм, характеризующихся цепными морфологическими признаками и биологическими свойствами растений кукурузы, которые необходимо изучать и выделять с 1клыо расширения генетической шшмм и использования их в практической селекции дня создания новых высокопродуктивных, раннеспелых, устойчивых к вредителям и

болезням, а также абиотическим факторам среды, обладающих высокими биохимическими показателями зерна сортов и гибридов.

Известно, что кукуруза является теплолюбивой культурой. Однако,-благодаря многовековой народной селекции она успешно произрастает в регионах, характеризующихся умеренным климатом. Для селекционеров Российской Федерации крайне важно иметь исходный материал, характеризующийся устойчивостью к различным факторам среды. Настоящая работа посвящена выделению из генофонда кукурузы ВИР высокопродуктивных образцов, характеризующихся раннеспелостью, холодостойкостью, засухоустойчивостью,

устойчивостью к вредителям и болезням. В связи с этим исследования по выделению ценного исходного материала для селекции высокоурожайных сортов и гибридов, характеризующихся высокой приспособительной реакцией к таким абиотическим факторам среды, как засуха, пониженные положительные температуры в период начального роста, устойчивость к болезням и вредителям являются своевременными и весьма актуальными.

Цель и задачи исследования. Основная цель диссертационной работы заключается в изучении 133 самоопыленных линий, 13 сортов и 16 синтетиков различного географического происхождения и выделение ценного исходного материала для селекции по:

- хозяйственно ценным признакам;

- устойчивости к неблагоприятным факторам окружающей среды

(жаре, засухе, действию пониженных положительных температур);

- устойчивости к вредителям и болезням;

- морфологическим признакам и биологическим особенностям;

- биохимическим показателям зерна.

. Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что впервые разнообразный набор образцов был подвергнут всестороннему изучению и оценке как в условиях степной зоны Краснодарского края, так и в условиях умеренного климата Ленинградской области; как лабораторными, так и полевыми методами. Показаны физиолого-морфологические особенности проявления устойчивости образцов к засухе и низким положительным температурам. Проанализиройаны уровень продуктивности коллекционных образцов и составные ее компоненты, а также химический состав . зерна. Установлена корреляционная зависимость между основными компонентами продуктивности и определена . степень их изменчивости при выращивании образцов кукурузы в контрастных метеорологических условиях.

Прастическяя значимость. В результате изучения выделен ценный исходный материал для различных направлений селекции: скороспелость, продуктивность, двухпочатковость, устойчивость к "ломкости стебля, повреждению кукурузным мотыльком и шведской

мухой, засухоустойчивость, холодостойкость, повышенное содержание в зерне белка и крахмала.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на конференциях молодых ученых ВИР (1998-1999 гг.), заслушивались на научно-производственных совещаниях отдела кукурузы и крупяных культур ВИР, на Ученых советах Кубанской опытной станции ВИР.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 160 страницах машинописного текста и состоит из введения, 6 глав, предложений для практической селекции и выводов. Работа включает 13 рисунков, 45 таблиц, из них 4 в приложении. Список литературы содержит 282 наименования, в том числе 40 иностранных.

Условия проведения опытов, исходный материал и методика исследований. Работа выполнена на Кубанской опытной станции и в Пушкинских лабораториях ВИР в 1997-1999 гг.

Метеорологические условия в годы проведения исследований ■ значительно различались по температурному режиму и влагообеспеченности. На КОСВИР 1997 г. был влажным и прохладным. Частые, обильные дожди оказывали неблагоприятное воздействие на растения кукурузы. Осадки, особенно в первой половине дня, мешали нормальному протеканию процесса опыления, приводя к череззернице початков. Влажные, прохладные погодные условия способствовали активному развитию возбудителей корневых и стеблевых гнилей, вызывающих полегание растений, а плохая опыляемость и полегание сказывались на снижении урожайности. 1998 год был засушливым и жарким. Сумма активных температур превышала норму на 1140°С (10,7%); количество же осадков - на 208мм (60,5%) меньше нормы привело к сильной и продолжительной засухе, усугубленной жарой. Относительная влажность воздуха в отдельные часы пйнижалась до 36 -40%, что оказало неблагоприятное воздействие на жизнеспособность пыльцы и рылец пестика в период цветения, вызывая, в сочетании с условиями повышенных температур, стерильность' пыльцы, плохую опыляемость, бесплодие и, как следствие - сшшение урожая зерна.

В Пушкине в 1998 году наблюдалась более теплая и сухая погода, чем в норме, что оказало благоприятное воздействие на рост и развитие растений кукурузы. Условия 1999 года, связанные с перепадами температуры . воздуха (тепло в конце апреля, сменившееся двухнедельным периодом похолодания в мае), позволили наиболее полно проявиться холодостойкости генотипов кукурузы.

Различные климатические условия, сложившиеся в период проведения экспериментальных работ, способствовали всестороннему и более глубокому изучению' образцов коллекции кукурузы ПО морфологическим признакам, биологическим свойствам растений, устойчивости их к абиотическим факторам среды. .

В качестве исходного материала для исследований служили образцы кукурузы из генофонда ВИР. В изучении участвовали 162

образца кукурузы, представленных 133 самоопыленными линиями, 16 синтетиками и 13 ценными местными 'сортами отечественной и зарубежной селекции из 15 стран. По ботаническому составу изучаемая коллекция была представлена образцами зубовидной, полузубовидной и кремнистой кукурузы, как наиболее широко используемых в селекции. В качестве стандартов использовали: раннеспелые линии F2 и F7 из Франции и раннеспелый сорт Janetis Gloria из Германии. Стандарты высевались через каждые 10 учетных делянок. После появления всходов, в 'фазе 3-4 листьев проводили прореживания с оставлением одного растения в гнезде.

. Полевые учеты проводили на 10 типичных растениях каждого образца. Лабораторный анализ проводили на 10 типичных початках по следующим показателям: длина и диаметр початка, число рядов зерен, количество ¡верен в ряду. После обмолота початков определяли массу зерна (г) с делянки, выход зерна с початка (%), массу 1000 зерен (г). Описание морфологических признаков изучаемого материала проводили по Широкому Международному унифицированному классификатору СЭВ (Ленинград, 1977, 1984). Фенологические наблюдения и анализ исходного материала проводили согласно Методическим указаниям по селекции кукурузы (1982) и Методическим указаниям отдела кукурузы и крупяных культур ВИР (.1985).

Оценку образцов на устойчивость к стеблевому мотыльку проводили по методике Gueafria (1960), к шведской мухе - по методике Шапиро (1963).

Оценку устойчивости к поражению пузырчатой головней в естественных условиях проводили согласно методике по пятибалыюй шкале, предложенной Чекалиным (1963). Биохимические анализы были выполнены в отделе биохимии растений ВИР под руководством В.И. Хоревой. Содержание белка, крахмала, масла определяли на приборе lpfarmatic 8620 (Швеция).

Оценку засухоустойчивости образцов проводили но методике ВИР (1984), т.е. определяли степень завядания растений в поле по 5-баллыюй шкале. Параллельно проводили оценку засухоустойчивости по степени снижения урожая в засушливом 1998 г. по сравнению с благоприятным по влагообеспеченности 1997 г. Дополнительно проводили оценку засухоустойчивости лабораторным методом по характеру прорастания семян в растворе сахарозы, 17 атм,- по методике Осипова (1965). Холодостойкость изучали полевым и лабораторным методами. В полевых условиях проводили посев семян в два срока: первый - когда в период посев - всходы наблюдалась температура +8 - 10°С, второй - при температуре +15 - 20°С. Для лабораторной оценки использовати метод холодного проращивания (cold lest) в модификации Кияшко (1992). Экспериментальные данные подвергнуты статистическому анализу lia k машине IBM РС/ЛТ с помощью прикладной программы "EXCEL,". Указанные ниже коэффициенты корреляции значимы при р<0,00!.

л

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Вегетационный период. Одним из наиболее важных биологических признаков растений, имеющих практическое значение, является продолжительность вегетационного периода (Соколов, Домашнев, 1962). У кукурузы, в процессе эволюции, естественного и искусственного отбора на фоне различных почвенно-климатических условий было создано огромное разнообразие форм, резко отличающихся по этому признаку. В наших исследованиях продолжительность вегетационного периода колебалась от 81 до 147 дней. Фенологические наблюдения и учет числа листьев позволили разделить изучаемую коллекцию кукурузы на 6 групп: ультраранняя - < 10 листьев (< 85 дней) раннеспелая - 10-12 листьев (85-90 дней) среднераиняя - 12-14 листьев (91-100 дней) среднеспелая - 15-16 листьев (101-110 дней) среднепоздняя - 17-18 листьев (111-120 дней) позднеспелая - 19-20 листьев (121-130 дней) . Наибольшее количество образцов являются среднеранними (46%). На долю среднеспелых приходится около 27%, а ультра ранних и раннеспелых - 11%. Среднепоздние и позднеспелые образцы представлены ' 16% от общего числа изученных. Наименьшую продолжительность периода всходы-созревагше имели два ультраранних образца: сорт Вессегеа из Испании и самоопылешгая линия ND 101 из США, представляющие большой интерес как исходный материал для селекции на раннеспелость. 1

В результате изучения вегетационного периода выделены образцы с проявлением высоких показателей элементов продуктивности: из раннеспелых - с/о лишпг F120, Ом232 и синтетик BS10251; го .среднеранних - с/о линии ЗК-6/1, Гр.1093, OS 3994, D-Bel600; сорт Местная (Венгрия) и синтетики ASa-8(x)Co, AS-8(x)Co; из среднеспелых - с/о линии ЗК-1, 707, OS 276 и сингетик AS6(x)Co; из среднепоздних -с/о линия XL 73 и синтетики BSI8, BSISa, BSTL(S)C5. Эти образцы характеризуются ненными морфологическими признаками и биологическими особенностями и рекомендуются для селекции на раннеспелость и продуктивность.

Продуктивность и ее компоненты. Исследования показали, что урожай зерна кукурузы различался как по годам, так и в связи с генотипическими особенностями образцов. Для повышения-эффективности .селекционной работы важно выяснить особенности проявления и степень взаимосвязей отдельных хозяйственно-ценных признаков'(Соколов, 1970; Шмараев и др., 1988).

Интерес для селекции кукурузы на зерно представляют самоопыленные линии и синтетики, характеризующиеся высокой стабильной урожайностью и хозяйственно ценными признаками ( габл. 1).

• Таблица 1

Образцы кукурузы, выделившиеся по хозяйственно ценным признакам (КОСВИР, среднее за 1997-1999 гг.) •

№ no кат. ВИР •Название образца Урожай зерна, г/мг Хср±НСР« Число початков на растении, шт. Число зерен в початке, шт. Масса 1000 зерен, г. Выход зерна, %

г инии

18033 F2 (стандарт) 350±41,1 1,2 380,2 244,9 80,7

22928 XL 73 688±22,0 1,5 712,4 304,4 75,6 '

22919 OS 276 435±31,3 1,2 604,7 289,3 78,5

21320 Ом 232 41.3120,8 1,2 569,0 237,9 84,7

синтетики

12622 сорт Janetis Gloria (стандарт) 400±103,7 . 1,6 371,6 263,2 72,1

22913 BS 18 809±94,5 1,0 766,3 359,3 77,7

22506 BSTL(S)C5 747±77,9 1,3 648,8 324,4 79,1

22505 BS 18a 700±76,0 1,2 554,7 341,3 73,4 .

22504 BSZ(S)C5 649±82,6 1,6 , 535,5 349,2 75,9

В результате изучения коллекции кукурузы по элементам продуктивности выделены следующие генетические источники:

по числу початков на растении - самоопыленные линии: ND300, XL 73, DE811, ND251, Ман 53, Ман 63; синтетики BS 23 и BSZ(S)C5 (8 образцов);

длине початка - с/о линии: 796, XL 73, 426; TD 81, OS 276, Ом212, Ом232, СМ 25, Ман 53, АТ 5480; синтетики: BS2(S2)C5, BSZ(S)C5 (\1 образцов);

диаметру початка - с/о линии: В 93, W153p, Va26H и XL 73, ВВ 21, ЗК-18/2, F120, OS 276, Ман 176, ЛТ 5480 и синтетики: AS-8(x)Co, BS18a,BS2(S2)C5,BSZ6,BS 18 (15 образцов); !

величине початка - линии: OS 276, АТ '5480, XL 73 и синтетик BS2(S2)C5 (4 образца);

числу рядов зерен на початке - с/о линии: ЭУ-83/1, ЗУ-78/1, М'аН 122, Ман 176 и синтетики: BS 18, AS6(x)Co (6 образцов); :

числу зерен в ряду початка - линии: 796, DE811, 426, Ом232, TD 81 и син+етик BS16S5 (6 образцов);

числу зерен на початке - линии: 426, ND 253, Ман 122, Ман 17, TF-906 и сшггетики: BS 23, BSZ(S)C5, BS 18а (8 образцов);

массе I ООО зерен - с/о линии: 426, Va26H, Va 99, В 93; сорта Pola de Sicro, S.M.dc Piedramuelle, Местная (Венгрия) и синтетики: BSTL(S)C5, BS 18а, BSZ(S)C5, BS 18, BSZ6, BS2(S2)C5 (13 образцов);.

s

выходу зерна с початка - с/о линии: TF-901, F 676, В 93, Ом 232 и синтетики: BS 19, AS8(x)Co, ВС 10245 (7 образцов).

Для обоснования подбора исходного материала изучены закономерности изменчивости элементов структурь1 урожая. Было установлено, что'средневарьирукнцими признаками являются урожай зерна и масса 1000 зерен, слабоварьирующими - число початков на растении, длина и диаметр початка, число зерен на початке и выход зерна с початка.

Установлено, что наибольшая степень сопряженности отмечена между продуктивностью одного растения и такими элементами структуры урожая, как число Зерен на початке (г = 0,62-0,70),' длина початка (г = 0,64-0,§7), диаметр початка (г = 0,48-0,52), масса 1000 зерен (г = 0,42-0,52) и выход зерна с початка (г = 0,25-0,49) (при р=0,01).

Отбор по этим признакам может оказаться наиболее эффективным. Наличие неоднозначных связей между продуктивностью и элементами структуры урожая линий, сортов и синтетиков указывает на возможность различных сочетаний этих признаков при селекции новых гибридов.

Устойчивость к полеганию. Одной из причин снижения продуктивности кукурузы является полегание и ломкость растений, которые в значительной степени зависят от длины вегетационного периода, высоты растений и высоты заложения хозяйственно-годного початка, а' также от поражения кукурузы корневыми и стеблевыми тилями, вызываемыми комплексом факультативных грибов. Они поражают растения кукурузы в случае ослабления тургора клеток растений, чему способствуют неблагоприятные погодные условия (жара и засуха, ливни и шквалистый ветер), а также повреждения насекомыми.

Основными возбудителями стеблевых гнилей кукурузы являются грибы-фузарии, из которых наиболее часто встречаются: Fusarium moniliforme Sheld, Fusarium graminearum Gorda, а также Sclerotium bataticola Toub и др. Все перечисленные выше возбудители являются факультативными паразитами. Сильное развитие стеблевых гнилей отмечается в период высоких температур и повышенной сухости воздуха (Вареник, 1987; Вареник, Шарбатов, 1987).

Оценку коллекции на устойчивость ломкости стебля проводили перед уборкой урожая, а также в период сильных дождей, сопровождавшихся ветрами. Среднее значение ломкости в 1997 г. составляет 6,95%, в 1998 г. - 8,24%, а в 1999 г. - 0,67%. Считаем, что в

1997 году полегание усугубили ливневые дожди и шквалистый ветер, а в,

1998 году - жара и засуха.

На естественном фоне устойчивыми к ломкости стебля оказались 56 образцов - это преимущественно самоопылениые лннин in США: А660, Л670, Л675, А677, А678, ND300,. NC250, Va99, Ку21, Ку22В и др. Высокой устойчивостью характеризовались также большинство с/о

линий из Украины - ЗУ-83/1, ЗК-1, ЗК-6/1, 3K-23/2, 3K-38/2 и отдельные образцы из других стран.

Устойчивость к вредителям. Изучение проводили в естественных полевых условиях без применения провокационных фонов.

Самым распространенным и опасным вредителем кукурузы в степной зоне • Кубани ■ является кукурузный (стеблевой) мотылек. Наибольшее распространение на коллекционных образцах этот вредитель ho лучил в 1998 г., наименьшее - в 1999 г. Наиболее устойчивыми к повреждению кукурузным мотыльком оказались самоопыленные линии: AS-G, А 677, А 670, Ск 69, Q 206, CY 14, Ом212, Ом225, Ом262, Ом264, ЗУ-78/1, ЗК-1, 3K-32/2, ПГ62, ТГ72, РМ9к, 1241, сорт Вессеггеа и синтетики: BSZ(S)C5, ВС 10251.

Наиболее опасным' и вредоносным насекомым в условиях Нечерноземья является шведская муха. Оценка образцов по степени повреждения шведской мухой проводилась, как правило, в конце первой декады .- в середине июля, в фазе 6-8 листьев у растений кукурузы, когда характер повреждения уже хорошо различался. Степень повреждения каждого растения определяли по принятой 5-бальной шкале с последующим выведением средневзвешенного балла повреждения образцов (Шапиро, 1963, 1989). По данной методике 0 балл означал, что повреждение шведской мухой отсутствует, 5 балл указывал на максимальное повреждение.

Изучений показало, что образцы кукурузы сильно различаются По устойчивости к шведской мухе. Степень повреждения образцов кукурузы варьирует в широких пределах - от 0 до 4 баллов. Среднее 'значение поражения составило 2,26 балла, т.е. характеризуется как среднее - сильное. Наиболее устойчивые образцы кукурузы, со средневзвешенным балом поражения 1,33 и 1,45 относятся к Швеции и Р.оссии соответственно. Наибольшим (2,55) средним баллом характеризуются образцы кукурузы из США.

В результате' изучения выделено 15 образцов кукурузы, устойчивых и слабовоспрнимчивых к повреждению шведской мухой. Из них выделено 3 образца, не повреждавшихся шведской мухой. Это самоопылснные линии: ТГ 72 из Белоруссиии, СН 4 из Швейцарии и Май 63 га Молдовы, а также 12 образцов с баллом повреждения от-0,4 до 1. К ним относятся с/о линии: Ом 225, Ом 232, Ом 262, IOB 17, ЮВ . 98 из России, Va26H из США, Q 163 из Канады, AT 5480 из Болгарии, Ман 122 из Молдовы, а также сорт S.M.de Piedramille из Испании и синтетики: BS16C5, BS 18, BS 19 из США.

Обобщая полученные данные по устойчивости к вредителям, можно выделить 3 образца, устойчивых как к повреждению кукурузным мотыльком, так и к шведской мухе. Это самоопылснные линии Ом 225, иОм. 262 из России, ТГ 72 из Белоруссиии, которые являются генетическими источниками устойчивости к данным вреди телям и могут 10

быть рекомендованы как ценный исходный материал для селекции но этому признаку.

Устойчивость к болезням. Наиболее вредоносным заболеванием кукурузы является пузырчатая головня. В условиях степной зоны Кубани на естественном фоне наибольшее проявление этой болезни наблюдалось в 1998 г. (в среднем 7,6%), когда у отдельных образцов было поражено 20-45% растений. В то же время были образцы, которые, несмотря на наличие возбудителя, не поражались пузырчатой головней. В основном это были образцы из США и Франции.

Другой вредоносной болезнью на кукурузе является пыльная головня. Ее возбудитель поражает и разрушает не только вегетативные, но и генеративные клетки. Вредоносность пыльной головни заключается не только в прямом недоборе зерна вследствие поражения початков, но и в скрытых потерях, связанных с выпадением отдельных проростков, низкорослостыо растений и недоразвитостью початков.

Из всего набора изученных образцов только 10 являются генетическими источниками устойчивости к пыльной и пузырчатой головне, а также продуктивности» К ним относятся - самоопыленные линии: - РБ 64, Р 676, Уа 99, В 84, ХЬ 73, ОБ 276 и сюггетики: - ВБгб, В82(Б2)С5, В818а и В818. Выделенные образцы кукурузы из генофонда ВИР являются ценными генетическими источниками по устойчивости к пузырчатой и пыльной головне, а также они выделяются по продуктивности,- Данные образцы могут быть использованы для селекции по этим показателям. ,

Холодостойкость. При правильном подборе образцов, устойчивых к такому неблагоприятному фактору окружающей среды, как действие низких положительных температур, кукуруза может благополучно произрастать в более широких географических широтах. Наглядным примером этому может служить успешное выращивание кукурузы в северных районах США, в Канаде, Нидерландах, Польше, Германии и других странах. Народной селекцией созданы холодостойкие сорта кукурузы, произрастающие в ряде районов Нечерноземья' и в Сиб1гри. Разумеется, что это возможно только при наличии холодостойких сортов и гибридов.

Ранний посев холодостойких образцов кукурузы приводит к увеличению урожая зерна за счет создания лучших условий освещения и влагообеспечепности для развития растений в период вегетации. В условиях южных зон кукурузосеяния ранний посев позволяет избегать угнетающее действие засухи в период, цветения (Дроздов, 1949), который, как известно, является критическим в развитии растений (Рубин, 1971).

В результате изучения холодостойкости было выяснеИо, что после действия холода рост растений кукурузы в длину угнетается меньше, чем накопление сухой массы, при этом корешки растений повреждаются сильнее, чем ростки.

к

Обнаружена достоверная корреляционная связь между лабораторной и полевой всхожестью семян при испытании образцов кукурузы на холодостойкость (1998 г. - г = 0,64, 1999 г. - г = 0,72).

По происхождению повышенной устойчивостью к действию низких положитсл'ьных температур обладают образцы из Швейцарии и Венгрии. Несколько уступают им образцы из Белоруссиии, России и Болгарии. Наиболее требовательными к теплу оказались образцы из Испании, Чехии и Канады. . '

В результате комплексной лабораторной и полевой оценок выделено 7 образцов; обладающих активным типом устойчивости к холоду, К ним относятся самоопыленные линии: Ом225, ЮВ17 из России, ТГ-72 из Белоруссиии, ЗК-З2/2 из Украины, АТ527 из Болгарии, СН12 из Швейцарии и TF-902 из Франции.

В целом, по нашему мнению, оценка реальной холодостойкости в полевых условиях и сопоставление ее с лабораторными прогнозами подтверждает целесообразность применениея лабороатрного метода в модификации Кияшко (1992) для изучения образцов кукурузы по этому признаку. . ,

Засухоустойчивость. В условиях степной зоны Кубани одним го наиболее неблагоприятных экологических факторов, значительно снижающим продуктивность кукурузы, является засуха. Поэтому при выведении новых высокопродуктивных гибридов кукурузы для данного региона в качестве исходного материала необходимо использовать образцы, характеризующиеся высокой засухоустойчивостью.

В результате изучения засухоустойчивости в засушливом 1998 г. произошло сокращение кустистости растений на 40%, массы 1000 зерен на 22,4%, количества початков на одно растение на 8,3%, выхода зерна с початка на 5,2% и высоты растений на 1,2%; увеличение опушения листовых пластинок на 13,3% по сравнению с относительно благоприятным 1997 г.

Сравнение образцов разного эколого-географического происхождения по относительной засухоустойчивости на ранних этапах развития (лабораторная оценка) и по устойчивости к комплексной засухе (полевая оценка) показало, что в первой и второй группах (высоко- и срсднеустойчивые) наибольшее число составляют образцы из США, Франции и Канады.

Коэффициент корреляции между баллом визуальной оценки состояния растений в засуху (полевая оценка) и процентом всхожести в растворе сахарозы (лабораторная оценка) составил 0,71, что указывает на существование тесной связи между этими показателями.

Наибольший интерес представляют образцы, сочетающие засухоустойчивость с высокой продуктивностью. К ним относятся самоопыленные линии: 707 из США, F676 из Франции, D-Bel600 из Германии, Май 122 из Молдовы и'синтетики AS6(x)Co, BS16C5, BS2(S)2C5, BS18 из'CI НА. и

Выделившиеся по устойчивости к засухе образцы отличаются наиболее высокой способностью формировать полновесное зерно в неблагоприятных условиях, лучше сохраняя продуктивность, массу 1000 зерен, число початков, выход зерна с початка и высоту растения и могут быть рекомендованы для селекции по этому признаку.

Химический состав зерна. Содержание белка в зерне кукурузы сильно варьирует в зависимости от метеоусловий года; варьирование содержания крахмала по годам было незначительным (V = 1,7%), что указывает на его относительную стабильность; колебания содержания масла по годам были существенными. В засушливом 1998 г. наблюдается значительное преобладание • образцов с низким содержанием масла, а в благоприятном 1999 г. преобладают образцы со средним его содержанием. Засуха способствует снижению содержания масла и увеличению содержания белка в зерне кукурузы.

Между содержанием белка и крахмала в зерне установлена сильная отрицательная корреляционная связь (г = -0,82; -0,90).

' В результате изучения химического состава зерна выделено 11 образцов кукурузы с высоким содержанием, белка - самоопыленные линии: Гр. 1093, Ом264, ЭУ-83/1, ЭК-23/2, РС 1554,. ТР-908, СН 562-46, 0-Ве1600, ZnZ-7019, N0252 и сорт Вессегеа; 7 образцов с высоким (>71,5%) содержанием крахмала - с/о линии: Р 135, Р 676, 5455, 4126, \V153p и синтетики: В82(82)С5, АБ 7. Эти образцы являются генетическими источниками по одному из изучаемых признаков и могут быть рекомендованы как исходный материал для селекции на качество зерна.

ВЫВОДЫ

1. Изучение образцов из мирового генофонда кукурузы ВЙР. позволило выделить генетические источники хозяйственно ценных признаков: двухпочатковости (8 обр.), длинного початка (12обр.), крупного початка (4 обр.), Высокой массы 1000 зерен (13 обр.), большого числа рядов зерен (6 обр.) и зерен на початке (8 обр), высокого выхода зерна с початка (8 обр.), устойчивости к полеганию (56 обр.).

2. Определены' закономерности изменчивости элементов структуры урожая. Средневарьирующими признаками являются урожай зерна и масса 1000 зерен, слабоварьирующими - число початков иа растении, длина и диаметр початка, число зерен на початке и выход зерна с початка-.

3. Установлено, что наибольшая степень сопряженности отмечена между продуктивностью одного растения и составными элементами структуры урожая: числом зерен на початке (г = 0,62-0,70), длиной початка (г = 0,64-0,67), диаметром початка (г = 0,48-0,52), массой 1000 зерен (г = 0,42-0,52) и выходом зерна с початка (г = 0,25-0,49).

4. Комплексной устойчивостью к повреждению кукурузным мотыльком и шведской мухой обладают липни: Ом 225, Ом 262, ТГ 72.

п

5. На естественном фоне устойчивыми к пузырчатой и пыльной головне к высокопродуктивными были с/о линии: РБ 64, Р 676, Уа 99, В 84, ХЬ 73, ОБ 276, синтетики: ВБгб, В82(82)С5, ВБ18а, ВБ18.

6. Лабораторное и полевое изучение кукурузы позволило выделить холодостойкие с/о линии: Ом225, ЮВ17, ТГ-72, ЭК-32/2, АТ527, СН12, ТР-902.

7. Усгановлена достоверная корреляционная связь между ' лабораторной и полевой всхожестью семян кукурузы при испытании на холодостойкость (1998 г. - г = 0,64, 1999 г.- г = 0,72).

8. По результатам лабораторной и полевой оценок выделены линии и синтетики, сочетающие засухоустойчивость с высокой продуктивностью: 707, Р676, Р-Ве1600, Ман 122, А86(х)Со, В816С5, ВБ2(8)2С5, В818.

9. Коэффициент корреляции между баллом визуальной оценки состояния растений в полевых условиях и процентом всхожести в растворе сахарозы (лабораторная оценка) составил 0,71, что указывает на тесную связь между этими показателями.

10. Биохимический анализ зерна кукурузы установил повышенное содержание:

белка (> 12,9%) - линии: Гр.1093, Ом264, ЗУ-83/1, ЭК-23/2 и др.;

крахмала (> 71,5%) - линии: V 135, Р 676,545$, 4126, \V153p и др.

11. Между содержанием белка и крахмала в зерне установлена сильная отрицательная корреляционная связь (г— -0,82; -0,90).

12. Комплексной селекционной ценностью обладают высокопродуктивные - с/о линии: Ом232 (раннеспелость, двухпочатковость, длина початка, число зерен в ряду початка и выход зерна, устойчивость к ломкости стебля); ХЬ73 (крупный початок, устойчивость к ломкости стебля, поражению пузырчатой и пыльной головней); Р676 (большой выхода зерна с початка, устойчивость к ломкости стебля, поражению пузырчатой и пыльной головней, засухоустойчивость и высокое содержание крахмала в зерне); ТГ72 (устойчивость к ломкости стебля, повреждению кукурузным мотыльком и шведской мухой, засухоустойчивость); синтетики: ВЯ18а (диаметр початка, число зерен на початке, масса 1000 зерен, устойчивость к ломкости стебля, поражению пузырчатой и пыльной головней); В82(52)С5 (величина початка, масса 1000 зерен, устойчивость к ломкости стебля, поражению пыльной и пузырчатой головней, засухоустойчивость, высокое содержание в крахмала зерне).

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКИ

Для решения актуальных проблем в селекции кукурузы рекомендуем использовать ценный коллекционный материал - на ультраскороспслость: сорт Вессегса и с/о линию N0 101; на скороспелость и продуктивность - с/о линии: Р120, Ом232 и синтетик

й

BS 10251; на двухпочатковость - с/о линии: ND300, XL 73, DE811, ND251, Ман 53, Ман 63 и синтетики: BS 23 и BSZ(S)C5; на устойчивость к ломкости стебля - с/о линии: А660, А670, А675, А677, А678, ND300, NC250, Va99, Ку21, Ку22В и др.; на устойчивость к повреждению кукурузным мотыльком - с/о линии: AS-G, А 677, Л 670, Ск 69, Q 206, CY 14, Ом212, Ом225, Ом262, Ом264, ЗУ-78/1, ЗК-1, ЗК-32/2, ПГ62, ТГ72, РМ9к, 1241, сорт Вессеггеа и синтетики: BSZ(S)C5, ВС 10251; шведской мухой - с/о линии: ТГ 72, СН 4, Ман 63; на устойчивость к поражению пузырчатой и пыльной головней, а также продуктивность - с/о линии: FS 64, F 676, Va 99, В 84, XL 73, OS 276, синтетики: BSZ6, BS2(S2)C5, BS18ä, BS 18; на холодостойкость -самоопыленные линии: Ом225, ЮВ17, ТГ-72, 3K-32/2, АТ527, CHI2, TF-902; на засухоустойчивость и продуктивность - с/о линии: 707, F676, D-Ве1600, Ман 122, синтетики: AS6(x)Co, BS16C5, BS2(S)2C5, BS18; на повышение содержания в зерне белка: Гр. 1093, Ом264, ЗУ-83/1, 3K-23/2, FC 1554, TF-908, СН 562-46, D-Bel600, ZnZ-7019, ND252, сорт Вессегеа., крахмала: F 135, F 676, 5455, 4126, W153p, BS2(S2)C5, AS 7. .

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Филь И.В. Оценка образцов кукурузы на холодостойкость // Кукуруза и сорго. 1999. №5. С. 14-16.

2. Филь И.В. Изучение генофонда кукурузы в степной зоне Краснодарского края // Бюл. ВНИИ растениеводства. С-Пб., 1999. Вып. 237. С. 17-18.

3. Филь И.В. Результаты изучения ломкости стебля растений кукурузы // Бюл. ВНИИ растениеводства. С-Пб., 2000. Вып. 239. С. 4244.

4. Филь И.В., Новикова Л.Ю. Анализ связи продуктивности и засухоустойчивости с некоторыми морфологическими, биологическими и хозяйственно ценными признаками у самоопыленных линий кукурузы методом статусметрии в условиях степной зоны Краснодарского края // Бюл. ВНИИ растениеводства. С-Пб., 2000. Вып. 239. С. 44-46.

'ШЬ '