Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Создание исходного материала гороха овощного (Pisum sativum L.) разных групп спелости для селекции на пригодность к механизированной уборке

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Создание исходного материала гороха овощного (Pisum sativum L.) разных групп спелости для селекции на пригодность к механизированной уборке"

На правах рукописи

Кайгородова Ирина Михайловна

УДК 635.656: 631.52

Создание исходного материала гороха овощного (Pisum sativum L.) разных групп спелости для селекции на пригодность к механизированной уборке

Специальности: 06.01.05 - селекция и семеноводство

сельскохозяйственных растений 06.01.09 — овощеводство

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

г ПАП 2014

005548177

Москва-2014

Диссертационная работа выполнена в ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт селекции и семеноводства овощных культур Россельхозакадемии в 2010-2013 годах.

Научные руководители:

доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник

Пышная

Ольга Николаевна

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник

Пронина

Екатерина Павловна

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор,

зав. отделом селекции и семеноводства ГНУ ВНИИО

Россельхозакадемии

Леунов

Владимир Иванович

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, доцент кафедры генетики, растениеводства и защиты растений аграрного факультета РУДН

Романова Елена Валерьевна

Ведущая организация:

ГНУ Всероссийский научно - исследовательский институт зернобобовых культур

Защита состоится 19 июня 2014 года в 10:00 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 220.019.01 при ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт селекции и семеноводства овощных культур (143080, Московская область, Одинцовский район, п/о Лесной городок, пос. ВНИИССОК, ул. Селекционная, 14).

тел: (495) 599-24-42 E-mail: vniissok@mail.ru

факс: (495) 599-22-77 aspirantura@vniissok.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт селекции и семеноводства овощных культур: www.vniissok.ru.

Автореферат разослан 17 апреля 2014 года.

Ученый секретарь совета по защите докторских

и кандидатских диссертаций Д 220.019.01,

доктор сельскохозяйственных наук, старший Бондарева

научный сотрудник

Людмила Леонидовна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность. Горох овощной (Pisum sativum L.) является ценным высококалорийным продуктом для здорового питания в свежем и консервированном виде благодаря высокому содержанию легкоусвояемого белка, витаминов, биологически активных веществ, минеральных солей. По наличию незаменимых аминокислот белок гороха овощного сходен с белком животного происхождения; в нем содержится лизин - аминокислота, отсутствующая во многих других растительных белках. Отходы консервного производства (стебли, створки бобов) используют как ценный белковый корм для сельскохозяйственных животных, а корневая система с остатками клубеньковых бактерий оставляет в почве до 100 кг/га азота, что характеризует его как лучший предшественник в севообороте.

Одно из требований к современным сортам гороха овощного — их технологичность, то есть способность давать высокий урожай при существующих и разрабатываемых технологиях, которые и определяют направления селекции новых сортов разных групп спелости для конвейерного поступления сырья зеленого горошка на перерабатывающие предприятия.

При использовании единовременной механизированной уборки возрастают требования к морфотипу сортов по высоте растений, высоте прикрепления нижнего боба, дружности созревания, к их устойчивости к полеганию, которая может быть достигнута за счет объединения в одном генотипе таких признаков, как: укороченные междоузлия, «усатый» тип листа, детерминантный тип стебля и его повышенная прочность.

Цель работы - создание исходного материала гороха овощного разных сроков созревания с комплексом хозяйственно ценных признаков, пригодных для механизированной уборки и создания конвейера поступления сырья зеленого горошка на переработку.

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи: 1. Провести сравнительную оценку коллекционного и селекционного материала гороха овощного отечественной и зарубежной селекции по основным хо-

зяйственно ценным признакам и выделить перспективные образцы разных групп спелости для селекции на пригодность к механизированной уборке.

2. Оценить полиморфизм, вариабельность и взаимосвязь признаков у отобранных образцов классическими методами и методами молекулярного анализа.

3. Провести гибридизацию выделенных образцов по диаллельной схеме.

4. Изучить наследование основных количественных признаков в гибридных комбинациях Fi и оценить комбинационную способность родительских форм.

5. Провести гибридологический анализ потомств F2 по основным количественным признакам и выделить ценные формы для дальнейшей селекционной работы.

6. Оценить полученные гибридные потомства F3 по комплексу хозяйственно ценных признаков и отобрать перспективные константные формы разных групп спелости для селекции на пригодность к механизированной уборке и создания конвейера зеленого горошка.

Научная новизна. На основе изучения полиморфизма, изменчивости, сопряженности, общей комбинационной способности и характера наследования основных количественных и морфологических признаков гороха овощного выделены источники хозяйственно ценных признаков для селекции на пригодность к механизированной уборке; в результате скрещиваний выделенных родительских компонентов по диаллельной схеме впервые получены ценные формы гороха овощного с новым сочетанием признаков, обеспечивающих высокую устойчивость к полеганию (усатый тип листа, детерминантный тип роста, высокая прочность стебля).

Практическая значимость работы. Выделены перспективные генотипы (17ПСИ, Альфа, Радар, Изумруд, Afilia, Дарунок) - источники селекционно ценных признаков для создания исходного материала гороха овощного для селекции на пригодность к механизированной уборке. Получен новый исходный материал гороха овощного разных групп спелости, удовлетворяющий параметрам модели сортов, пригодных для механизированной уборки (с усатым типом листа, детер-минантным типом роста и повышенной прочностью стебля). Предложена схема

использования новых образцов разных сроков созревания для продолжительного конвейерного поступления сырья зеленого горошка на переработку.

Положения, выносимые на защиту:

- подбор родительских форм гороха овощного и их оценка для создания исходного материала, пригодного для механизированной уборки;

- характер наследования основных количественных признаков пригодности к механизированной уборке и отбор селекционно ценных форм для конвейерного использования.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на Всероссийской научно-практической конференции, посвящённой 85-летию кафедры плодоово-щеводства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Пермской ГСХА и 80-летию со дня рождения Заслуженного деятеля науки Российской Федерации, доктора сельскохозяйственных наук, профессора Папонова Алексея Николаевича (Пермь, 2012), на III Международной научно-практической конференции «Современные тенденции в селекции и семеноводстве овощных культур. Традиции и перспективы», посвященной 125 - летию со дня рождения Н.И. Вавилова (Москва, 2012), а также на отчетных сессиях ВНИИССОК (2010-2012 годы).

Публикации результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числе 3 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Объем н структура диссертации. Диссертационная работа изложена на границах машинописного текста и состоит из введения, 3 глав_,_выводов, практических рекомендаций, включает таблиц , 20 рисун&%? Список использованной литературы содержит^?/-/ наименований, в том числе на иностранных языках. В приложении приведено таблиц_.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Условия проведения исследований. Исследования проведены в ГНУ ВНИИССОК в 2010-2013 годах в полевых условиях, на базе лаборатории селекции и семеноводства бобовых культур ВНИИССОК (Московская область). Объект исследования - горох овощной (Pisum sativum L) Материал исследований. Коллекционный материал в количестве 370 образцов гороха овощного, из которых: 278 - зарубежной селекции, 92 образца отечественной селекции (в т.ч. 45 - лаборатории бобовых культур ВНИИССОК), один образец с неполегающим типом роста стебля зернового направления 100310 и гибридные потомства (Fi-F3) от различных комбинаций скрещиваний с участием семи выделенных родительских форм (17ПСИ, Альфа, Радар, Изумруд, Afilia, Дарунок, 1003-10).

Методы исследований. Полевой опыт был заложен на участках, подготовленных по принятой во ВНИИССОК агротехнике возделывания бобовых культур. В ходе исследований проведены фенологические наблюдения и описание морфологических признаков в соответствии с методикой полевого опыта В.Ф. Велика (1979) и с методическими указаниями по селекции и первичному семеноводству овощных бобовых культур (1985). Устойчивость к полеганию изучаемых форм определяли визуально по четырехбалльной шкале в фазе технической и биологической спелости с последующим отбором устойчивых форм, исходя из расчета коэффициента устойчивости как отношения высоты травостоя к длине стебля при уборке семенных растений.

Молекулярный анализ образцов проведен совместно с сотрудником центра «Биоинженерия» РАН - д.б.н. Кочиевой Е.З. Растительную ДНК образцов выделяли из 8-10-дневных проростков по стандартной методике, с дополнительной де-протеинизацией смесью фенол/хлороформ (Edwards, 1991). Мультилокусные RAPD спектры получали с использованием 11 праймеров, которые наиболее эффективно выявляли межсортовой полиморфизм образцов гороха. Статистическую обработку данных, расчет генетических расстояний, кластерный UPGMA и РСА

анализ проводили с использованием программ STATISTICA-6.0 и TREECON (Van de Peer and de Wächter, 1994).

Оценку поражаемое™ болезнями проводили совместно с ведущим научным сотрудником лаборатории иммунитета и защиты растений ВНИИССОК, к.с-х.н. Тиминой JLT.

Анализ крахмальных зерен выполнен по методическим указаниям и рекомендациям по селекции и семеноводству овощных бобовых и капустных культур (2001).

Гибридизацию проводили по полной диаллельной схеме с участием шести выделенных родительских компонентов гороха овощного; простые и ступенчатые скрещивания - с участием неполегающего образца зернового направления 100310. Характер наследования и анализ комбинационной способности определяли по Гриффингу (Griffing, 1956). Гибридологический анализ — по Доспехову Б.А. (1985). Статистическую обработку экспериментальных данных проводили методами дисперсионного и регрессионного анализа в изложении Доспехова Б.А. (1985) и с помощью прикладных программ Microsoft Office Excel.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Подбор и сравнительная оценка родительских компонентов по основным количественным признакам

Исходя из требований современного рынка, была составлена селекционная модель с оптимальными параметрами основных признаков гороха овощного, пригодного к механизированной уборке:

- длина растения (ДР) 50-80 см (полукарлик),

- высокое прикрепление первого боба (ДПУ) - > 25 см,

- укороченные междоузлия (ДМ) - <5 см,

- тип роста стебля (детерминантный (ДТР), индетерминантный (ИНД),

- устойчивость к полеганию (усатый тип листа - УЛ, высокая прочность стебля),

- число бобов на узле (ЧБУ) - 2-4,

- число семян в бобе (ЧСБ) - > 6,

- тупоконечная форма боба (п),

- зеленая окраска бобов и горошка в технической стадии спелости,

- мозговые семена зеленой окраски в биологической стадии спелости,

- урожайность «зеленого горошка» - > 8 т/га,

- урожайность семян - > 3 т/га,

- разные группы спелости (от раннеспелых до позднеспелых),

- устойчивость к основным болезням (Fuzarium Oxysporum Sehl., Ascochyta pisi Lib. и Ascochyta pinodes J.).

Оценку образцов коллекционного питомника и подбор родительских форм проводили согласно составленной модели. В результате, из 370 проанализированных образцов гороха овощного по наличию и сочетанию вышеперечисленных признаков, были выделены 11 наиболее продуктивных образцов различного происхождения, разных групп спелости, у которых уровень генетических различий был оценен на основе изучения полиморфизма с помощью кластерного анализа UPGMA RAPD спектров ДНК (рис.1).

^^Екм^П» SHB14 Ц v. рш 8 Ш В # ь м Ж к Ф ~

----------------м

-«.....■ ■ "

- - - - ---

- 4_Radar

- 5_Vengerskîi

- 6 We ri son I.Ufa 2_Afflla 3_Izumrud

- 7_Daranok 8_Mflani

9 J-170 10_Ps37 ll_gl?nCH

Рис. 1 - ЯАРЭ спектры ДНК и дендрограмма генетических различий выделенных образцов гороха овощного

Выявлен высокий уровень межсортового полиморфизма выделенных образ-

цов и установлено, что уровень генетических различии между ними в среднем со-

ставил 0,246 (максимально 0,333; минимально 0,152). Образцы гороха овощного на генетической дендрограмме формировали три основные группы. Первая группа включала 1 7ПСИ (Россия, ВНИИССОК) и Рб37 (Великобритания), вторая - Ми-лани (Россия, ВНИИССОК) и .1-170 (Великобритания). Остальные образцы составили третью группу, в которой выделены генетические подгруппы: Радар (Россия, ВНИИССОК) + Венгерский (Венгрия) + \Venson (Великобритания) и Альфа (Россия, Крымская ВНИИР) +АШ1а (США) + Изумруд (Россия, ВНИИССОК); отдельное положение занимал образец Дарунок (Россия, ВНИИССОК).

Для дальнейшей работы из наиболее генетически отдаленных (1 и 3) групп были выделены 6 образцов разных групп спелости - от ранней (САТЕ<708 °С) до среднепозднеи (САТЕ>928 °С), которые в наименьшей степени поражались корневыми гнилями (II, III группы устойчивости), образцы Милани, .1-170, Венгерский, \Venson и Рб37 относились к восприимчивым группам (табл.1).

Таблица 1 - Характеристика выделенных образцов гороха овощного

Группа спелости Образец ъ О w Р с и Длина до первого иродуктивного боба, см Число бобов на растении, шт. Число бобов на узле, шт. Число семян в бобе, шт. Окраска семян* Форма боба* Тип листа* Тип роста стебля* Группа устойчивости к корневым гнилям *

Раннеспелая 17ПСИ 708 22±2,3 8-9 2 7 3 П пл ИНД II

Альфа 720 22±2,0 8-9 2 7 ж-з Л ПЛ ИНД III

Среднеспелая Радар 760 48±1,5 6-8 2-3 6 ж-з П ПЛ ДТР II

Изумруд 820 40±2,4 10-11 2 8 3 П ПЛ ИНД II

Afilia 840 35±1,0 8-9 3 7 3 П УЛ ИНД II

Средне-поздняя Дарунок 900 36±2,5 10-12 2 10 ж-з Л УЛ ИНД III

"Сокращения: CATE - сумма активных температурных единиц; з - зеленая; ж-з - желто-зеленая; П -тупоконечная; А— остроконечная; ПЛ - простой; УЛ - усатый; ИНД - индетерминантный; ДТР - детер-минантный; II - слабовосприимчивые.; III — средневосприимчивые.

Отобранные для гибридизации образцы относились к полукарликовым формам; имели высокое прикрепление нижнего боба; парные бобы (2-3 на узле); требуемое число семян в бобе (6-10 штук) и бобов на растении (6-12 штук). Зеле-

ной окраской семян характеризовались образцы: 17ПСИ, Изумруд и Afilia; тупоконечным бобом - 17ПСИ, Радар, Изумруд и Afilia; Дарунок и Afilia — усатым типом листа; образец Радар - детерминантным типом роста стебля.

Известна тесная взаимосвязь качества зеленого горошка с линейными размерами и строением крахмальных зерен в семенах - лучшие по качеству зеленого горошка сорта характеризуются меньшим диаметром сложных крахмальных зерен и большим количеством сегментов (Епихов и др., 2001). Изучение размеров и строения крахмальных зерен выделенных образцов показало, что все они имеют относительно небольшую среднюю площадь (<50 мкм2) и число сегментов (в среднем, более 4), что свидетельствует о высоком качестве зеленого горошка и соответствует параметрам сортов консервного назначения (рис.2, табл.2).

Изумруд 17ПСИ Дарунок Альфа Afilia Радар

Рис. 2. Крахмальные зерна выделенных образцов

Таблица 2 - Характеристика крахмальных зёрен выделенных образцов

Образец Площадь крахмального зерна, мкм2 Число сегментов, шт.

ср. min max ср. min max

Изумруд 16,8 3,2 43,0 5,4 4,0 9,0

17ПСИ 29,4 11,4 53,6 4,8 2,0 6,0

Дарунок 34,0 13,9 61,1 5,7 4,0 8,0

Альфа 35,1 11,4 50,3 5,5 4,0 8,0

Afilia 40,4 15,9 61,3 5,4 4,0 6,0

Радар 40,4 11,4 91,1 5,0 2,0 6,0

HCPos 5,6 - - 0,6 - -

Наиболее ценным по данному признаку является образец Изумруд, у которого отмечен наименьший средний размер крахмальных зерен (16,8 мкм2) и наибольшее число сегментов (от 4 до 9). Кроме того, горошек этого сорта характеризуется темно-зелёной окраской и высокими вкусовыми качествами.

Характер изменчивости и корреляционные зависимости селекционно ценных признаков выделенных образцов

Отобранные родительские формы изучали в резко различающихся условиях 2010, 2011 годов, что позволило провести сравнительный анализ вариабельности основных селекционных признаков, степени сопряженности и стабильности связей в зависимости от генотипа и погодных условий. В целом, наиболее стабильным за годы исследований был признак «число непродуктивных узлов» (Cv<7%). Наиболее вариабельными оказались признаки продуктивности «число и масса семян с растения» - Cv>28%; хотя элементы продуктивности (число продуктивных узлов, число бобов на узле, число семян в бобе, М1000) имели среднюю степень варьирования (Cv=10-15%), так же, как и признаки «длина стебля» и «длина до первого продуктивного узла» (Cv=12-13%), что согласуется с данными других исследователей (Шелепина, 2000; Катюк, 2006; Соловов, 2006; Давлетов, 2008; Кот-ляр, 2009 и др.).

Сравнение отобранных образцов по степени изменчивости селекционно важных признаков выявило их сходства и отличия. Изучение межфазных периодов показало стабильно низкую вариабельность продолжительности периода «всходы-цветение» у всех образцов, тогда как по периоду «цветение - техническая спелость» образцы разделились на две группы: со средним коэффициентом вариации - Альфа, Afilia и Дарунок, и с низким - 17ПСИ, Радар, Изумруд (табл.3). Таблица 3 - Характеристика выделенных образцов по степени изменчивости

(2010-2011 годы)

Образец Коэффициент вариации, Cv % по признакам*

вс.-цв. цв.-т.сп. ДС ДПУ ЧНУ ЧПУ ЧБУ ЧСБ

17ПСИ 6,8 8,2 12,8 30,7 17,9 25,5 23,4 20,5

Альфа 3,6 12,5 13,8 12,4 7,1 7,7 6,7 16,2

Радар 2,5 9,3 9,7 12,5 7,2 4,8 3,9 14,9

Изумруд 4,3 8,8 13,8 11,2 6,6 25,4 16,1 15,8

Afilia 1,3 15,5 9,8 10,1 4,9 17,3 6,5 10,7

Дарунок 4,1 16,0 15,0 17,8 5,5 21,8 17,3 13,2

* вс.-цв. - всходы - цветение; цв. - т.сп. - цветение - техническая спелость; ДС - длина стебля; ДПУ - длина до первого продуктивного узла; ЧНУ - число непродуктивных узлов; ЧПУ - число продуктивных узлов; ЧБУ - число бобов на узле; ЧСБ - число семян в бобе.

Образцы Радар и Afilia характеризовались как стабильные по длине стебля в разные годы. По признакам «длина до первого продуктивного узла» и «число не-

продуктивных узлов» наибольшей изменчивостью отличался образец 17ПСИ. По «числу продуктивных узлов» стабильное проявление признака отмечено у образцов Альфа и Радар; образцы 17ПСИ, Изумруд и Дарунок имели высокий коэффициент вариации. По признаку «число бобов на узле» слабой изменчивостью характеризовались образцы Альфа, Радар, Afilia. Образец 17ПСИ отличался высокой изменчивостью по большинству изучаемых признаков.

Сравнительная оценка полученных результатов показала, что Радар и Afilia имели наибольшее число стабильных признаков (6 из 9), а наибольшее число высокоизменчивых (4 из 9) - образец 17ПСИ. Остальные образцы занимали промежуточное положение (рис. 3).

9 8 m -7 о 7 5 6 Р) 5 6 5-S 4 О х 32 1 - W 1

Радар Afilia Альфа Изумруд Дарунок 17ПСИ □ Cv<10% В 10<Cv<20% a Cv>20%

Рис. 3 - Сравнительная характеристика родительских форм по соотношению признаков с разной степенью варьирования

По сопряженности основных количественных признаков образцы 17ПСИ, Afilia и Радар составили группу с низким числом тесных взаимосвязей (от 2 до 6), стабильно проявляющихся в разные годы, что означает их перспективность для использования в селекции; остальные составили группу с большим числом стабильных корреляционных зависимостей - от 10 до 14 (рис.4).

ШБ « ЧСБ

N

дс *

ЧПУ

ДЛУ

дм

17ПСИ

ШБ ф

ЧСБ

___ДС

■Ф

, - ЧПУ

ДПУ дм

ЧНУ

ЧБУ ЧСР

Afilia

• ЧНУ ЧПУ

Радар

ЧБУ ЧСР

Альфа

Изумруд

г> +0,70 ---

+0,49<г<+0,70

ДДРУ нок

г< -0,70 -0,49>г> -0,70

* Сокращения: СП - семенная продуктивность; ДС - длина стебля; ДПУ - длина до первого продуктивного узла; ДМ - длина междоузлия; ЧНУ - число непродуктивных узлов; ЧПУ - число продуктивных узлов; ЧСР - число семян с растения; ЧБУ - число бобов на узле; ЧБР - число бобов на растении; ЧСБ -число семян в бобе; ШБ - ширина боба; М1000 - масса тысячи семян; вс.-т.с. - продолжительность периода «всходы-техническая спелость.

Рис. 4 — Сопряженность количественных признаков у выделенных образцов гороха овощного, 2010-2011 годы

Таким образом, анализ выделенных родительских компонентов показал, что они имели различные степени генетической отдаленности, варьирования и корреляционных зависимостей изучаемых селекционных признаков и, следовательно, различную ценность для селекции, что и подтверждено изучением гибридных по-томств от скрещиваний их по полной диаллельной схеме.

Изучение наследования основных количественных признаков в гибридном потомстве Р]

Изучение характера наследования основных количественных признаков в гибридных комбинациях Б) гороха овощного показало, что направление и степень доминирования изменялись в зависимости от взятых в исследование компонентов скрещивания - от отрицательного до положительного сверхдоминирования.

Положительное сверхдоминирование по признакам «длина стебля» и «длина до первого продуктивного узла» отмечено у 2/3 всех гибридов Б]. Депрессия (отрицательное сверхдоминирование) отмечена у более 35% комбинаций по признакам продуктивности: «число семян с растения», «семенная продуктивность», «число продуктивных узлов» и «число бобов на растении». По элементам продуктивности наблюдалось, в основном, промежуточное наследование (рис.5).

СД - сверхдоминирование; Д - доминирование; ПР - промежуточное наследование

Рис. 5 - Сравнительная оценка характера наследования основных количественных признаков в гибридных комбинациях Fi гороха овощного

По признаку «число непродуктивных узлов» у комбинаций с участием среднеспелого образца Añila отмечен нехарактерный тип наследования: отрицательное сверхдоминирование (Afilia х Изумруд) и отрицательное доминирование в трех комбинациях (Afilia х Радар), (Радар х Afilia), (Afilia х Дарунок), что указывает на возможность получения более раннеспелых форм.

Оценка общей комбинационной способности показала, что наибольшую ценность по признаку ЧНУ имеют образцы 17ПСИ (раннеспелость) и Дарунок (позднеспелость), по ЧПУ - 17ПСИ и Альфа, по ЧБУ - Afilia, по ЧСБ - Дарунок, по ЧБР - Радар. Самый высокий эффект ОКС имел образец 17ПСИ по продуктивности (ЧСР), который можно использовать в качестве одной из родительских форм при гибридизации без заметного снижения величины данного признака (табл.4).

Таблица 4 - Эффекты ОКС выделенных форм гороха овощного по основным ко_личественным признакам_

Образец Эффекты ОКС по признакам*

ЧНУ ЧПУ ЧБУ ЧСБ ЧБР ЧСР

17ПСИ -1,53 0,46 -0,07 -0,07 0,28 2,07

Альфа -1,07 0,71 -0,23 -0,07 -0,35 -3,10

Радар -0,11 -0,13 0,18 -0,53 1,03 0,99

Изумруд 0,35 0,17 -0,12 0,26 -0,35 -0,31

Afilia 0,89 -0,79 0,29 -0,19 -0,14 -0,10

Дарунок 1,47 -0,42 -0,05 0,60 -0,14 0,44

* ЧНУ - число непродуктивных узлов; ЧПУ - число продуктивных узлов; ЧБУ - число бобов на узле; ЧСБ - число семян в бобе; ЧБР - число бобов на растении; ЧСР - число семян с растения.

На следующем этапе работы оценку родительских форм для селекции гороха овощного проводили на пригодность к механизированной уборке на основе изучения характера расщепления изучаемых признаков в последующих гибридных потомствах и определения интенсивности отбора по комплексу признаков при использовании их в качестве отцовского и материнского компонентов скрещивания.

Анализ расщепляющихся гибридных потомств и выделение перспективного селекционного материала

Изучение расщепления в гибридных популяциях F2 по признаку «число непродуктивных узлов» показало, что большинство полученных потомств относилось к средней группе спелости. Высокий процент выхода ранних форм наблюдался в комбинациях с участием ранних образцов 17ПСИ и Альфа (от 21% до 26%). Почти во всех комбинациях доля позднеспелых составила всего 0,3%. В комбинациях с участием образцов 17ПСИ, Изумруд и Afilia в качестве отцовских компонентов, позднеспелые формы отсутствовали (табл.5).

Изучение расщепления по признаку «длина стебля» показало, что, несмотря на использование в гибридизации только полукарликовых образцов, в расщепляющемся потомстве F2 получены формы от низкорослых до высокорослых. Наиболее высокая доля (>50%) полукарликовых форм, пригодных для механизированной уборки, получена от комбинаций с участием сорта Изумруд, а самый высокий процент (>30%) высокорослых форм - от скрещиваний с детерминантным образцом Радар (табл.6).

Таблица 5 - Структура гибридных потомств в Р2 по группам спелости _ (диаллельный анализ)_

Образец Компонент скрещивания Доля генотипов разных групп спелости, %

ранняя средняя поздняя

17ПСИ 9 24,9 75,0 0,1

б1 25,8 74,2 0,0

Альфа $ 20,9 79,0 0,1

с? 22,1 77,6 0,3

Радар 9 7,3 92,6 0,1

с? 7,1 92,6 0,3

Изумруд 9 7,3 92,6 0,1

с? 5,8 94,2 0,0

Affila 9 5,6 94,3 0,1

<? 3,6 96,4 0,0

Дарунок 9 3,7 96,0 0,3

с? 5,4 94,4 0,2

Таблица 6 — Структура гибридных потомств Р2 по признакам «длина стебля» и

«длина до первого продуктивного узла» (диаллельный анализ)

Образец Компонент скрещивания Доля генотипов с признаками, %

Длина стебля Длина до первого продуктивного узла

<50 см 51-80 см 81-150 см <25 см >25 см

17ПСИ 9 42,3 48,7 8,9 31,5 68,5

с? 54,7 38,1 7,2 34,6 65,4

Альфа 9 47,0 44,5 8,4 30,8 69,2

с? 42,4 48,6 9,0 29,4 70,6

Радар 9 27,9 37,8 34,8 9,2 90,8

с? 26,4 39,0 34,6 9,8 90,2

Изумруд 9 33,2 54,6 12,2 13,6 86,4

с? 34,3 52,8 12,9 9,4 90,6

Affila 9 50,6 41,4 7,9 15,0 85,0

с? 45,2 49,3 5,4 14,6 85,4

Дарунок 9 45,6 49,4 5,1 14,1 85,9

с? 43,6 48,5 7,7 16,5 83,5

Наибольший выход (>90%) потомств с высоким прикреплением нижнего боба получен в прямых и обратных скрещиваниях с детерминантным образцом Радар и с образцом Изумруд — в качестве отцовского компонента. В гибридных потомствах ¥2 с участием раннеспелых форм 17ПСИ и Альфа получено до 70% растений с высоким прикреплением нижнего боба (табл.6).

Изучение расщепления потомств по элементам продуктивности показало, что наибольший выход форм с высоким числом семян в бобе отмечен в комбинациях с участием образца Дарунок (около 85%), что подтверждается высоким эффектом ОКС этого образца по данному признаку. По выходу форм с наибольшим числом бобов на растении отмечен образец Радар (около 25%), который также имеет высокое значение ОКС по этому признаку (табл.7).

Таблица 7 - Структура гибридных потомств Б2 по признакам «Число семян в

бобе» и «Число бобов на растении» (диаллельный анализ)

Образец Компонент скрещивания Доля генотипов с признаками, %

Число семян в бобе Число бобов на растении

<6 штук >6 штук <10 штук >10 штук

17ПСИ 9 17,6 82,4 74,1 25,9

с? 26,4 73,6 85,9 14,1

Альфа 9 23,1 76,9 86,7 13,3

в 22,4 77,6 82,9 17,1

Радар 9 31,8 68,2 75,3 24,7

á1 36,0 64,0 73,1 26,9

Изумруд 9 20,0 80,0 79,0 21,0

с? 14,4 85,6 78,1 21,9

Afilia 9 21,3 78,7 83,1 16,9

с? 16,5 83,5 84,3 15,7

Дарунок 9 15,3 84,7 86,1 13,9

с? 13,5 86,5 79,9 20,1

Изучение потомств по типу роста стебля показало, что в F2 от скрещиваний с детерминантным образцом Радар доля детерминантных форм не превышала 5%. Наибольший выход таких форм отмечен в прямых и обратных скрещиваниях с образцом Дарунок и в комбинации (Радар х Изумруд), (табл.8).

В результате гибридологического анализа полученных гибридов F2 по типу роста стебля установлено соотношение форм с простым и детерминантным типом роста стебля как 13:3, что указывает на взаимодействие двух генов (основного гена и гена ингибитора), что требует дальнейшего изучения.

Изучение характера расщепления по типу листа показало, что в потомствах F2 от скрещиваний родительских форм с образцами с усатым типом листа (Afilia и Дарунок), получено от 17 до 28% растений с усатым типом листа. Самый большой выход «усатых» форм (28,6%) получен в скрещиваниях с образцом 17ПСИ в

качестве отцовского компонента. В прямых и обратных скрещиваниях образцов Añila и Дарунок все полученные потомства имели усатый тип листа (табл.8). Таблица 8 - Доля генотипов по типу роста стебля и типу листа в общей структуре

гибридных потомств F2 (диаллельный анализ)

Образец Компонент скрещивания Доля форм с признаками, %

детерминантный тип роста стебля в комбинациях с Радаром усатый тип листа в комбинациях с:

Afilia Дарунок

17ПСИ 5 3,3 22,3 23,5

с? 3,8 28,6 28,0

Альфа 5 3,6 24,3 22,3

с? 2,9 27,1 23,0

Изумруд ? 3,3 17,8 22,0

с? 4,2 20,3 20,4

Радар ? - 26,8 20,9

S - 20,5 23,7

Afilia ? 3,8 - 100,0

с? 3,3 - 100,0

Дарунок ? 4,5 100,0 -

с? 4,4 100,0 -

По литературным данным, усатый типа листа определяется комплементарным взаимодействием аллелей двух генов (рецессивной аллели af и доминантной 77 и имеет генотип - afaJTlTl (ITL'L'). При скрещивании «усатых» и «обычных» форм гибриды Fi имеют обычный (листочковый) тип листа, а в F¡ наблюдается расщепление на два фенотипических класса в соотношении 3:1 (Гужов, 1975; Гу-натиллаке, 2001), что и показал гибридологический анализ F2 в большинстве полученных нами комбинаций. В поколениях от реципрокных скрещиваний «усатых» образцов с образцами Изумруд и Радар отмечено расщепление 13:3, характерное для эпистатического взаимодействия генов, что подтверждается низкими значениями х2факт.(0,01-1,83) относительно х21Сор.(3,84).

В комбинациях скрещиваний усатых форм Afilia и Дарунок с детерминант-ным образцом Радар в расщепляющемся потомстве F2 получены четыре феноти-пические группы, соотношение которых было близким к 9:3:3:1, причем более 50% форм получено с обычным индетерминантным типом стебля и обычным про-

стым типом листа. Изучение данных признаков требует дальнейших исследований (рис.6, табл.9).

ПРОСТОЙ ТИП ДЕТЕРМИНАНТНЫЙ ТИП ПРОСТОЙ ТИП ДЕТЕРМИНАНТНЫЙ

СТЕБЛЯ И ТИП СТЕБЛЯ И ПРОСТОЙ СТЕБЛЯ И УСА- ТИП СТЕБЛЯ И УСА-

ЛИСТА (ИНД/ПЛ) ТИП ЛИСТА ТЫЙ ТИП ЛИСТА ТЫЙ ТИП ЛИСТА

(ДТР/ПЛ) ( ИНД/УЛ) (ДТР/УЛ)

Рис. 6. Фенотипическис группы, полученные в F2 от скрещиваний образцов с индетерми-иантным типом стебля и усатым типом листа (Afilia, Дарунок) с детерминантным типом стебля и простым типом листа (Радар).

Таблица 9 — Характер расщепления в Р2 от скрещиваний образцов с усатым типом листа и детерминантным типом стебля, 2012 год

Комбинация скрещивания Доля генотипов с морфотипами «тип стебля/тип листа»

ИНД/ПЛ ДТР/ПЛ ИНД/УЛ ДТР/УЛ

шт. % шт. % шт. % шт. %

Радар х Affila 372 67 71 13 97 17 16 3

Affila х Радар 209 65 46 14 52 16 15 5

Радар х Дарунок 146 62 40 17 38 16 12 5

Дарунок х Радар 276 59 77 16 97 21 20 4

Наибольший интерес для селекции на пригодность к механизированной уборке представляют формы с новым сочетанием признаков «детерминантный тип стебля» и «усатый тип листа», доля которых составила 3-5%. Такие формы отличались достаточно высокой устойчивостью к полеганию (Куст. >0,80), все были полукарлики с высоким прикреплением нижнего боба, но отличались более низкой продуктивностью (табл.10).

Таблица 10 - Семенная продуктивность в F2 гороха овощного разных

фенотипических групп, 2012 год

Комбинация скрещивания Число семян с растения, штук

ИНД/ПЛ ДТР/ПЛ ИНД/УЛ ДТР/УЛ

Радар х Affila 46,5±30,1 28,1±12,9 30,9±22,5 24,2±13,6

Affila х Радар 47,8±31,7 28,1±13,5 31,6±25,7 25,5±14,3

Радар х Дарунок 65,3±37,2 26,8±11,9 54,6±27,2 24,7±9,9

Дарунок х Радар 39,2±28,5 22,0±7,8 36,9±26,3 21,5±7,б

Выход продуктивных форм от прямых и обратных скрещиваний с образцом Afilia был достаточно высок и составил 42-47%, а в комбинациях с сортом Дару-

нок- 11-25%.

Для получения форм с требуемыми параметрами пригодности к механизированной уборке в расщепляющихся потомствах проведены отборы устойчивых к полеганию потомств (Кусг. >50% в Р2 и Куст. >75% в Р3) с комплексом ценных признаков. Процент отобранных образцов в гибридном питомнике второго поколения составил 12-23%, а в третьем поколении - не превышал 2% (табл.11).

Таблица 11 - Интенсивность отбора в гибридных поколениях

Œ S Число проанализированных растений, штук Процент

Образец S « £ ш F] f2 F3 отобранных

2 s 1 з отобрано отобрано форм*

1 S. « s всего всего форм % всего форм % F2 F3

17ПСИ 9 627 1779 308 17,3 7670 157 2,0 49,1 25,0

С? 542 2314 305 13,2 6963 26 0,4 56,3 4,8

Альфа 9 506 1589 189 11,9 4649 14 0,3 37,4 2,8

3 515 2054 289 14,1 7400 72 1,0 56,1 14,0

Радар 9 526 2462 392 15,9 9308 10 0,1 74,5 1,9

S 670 1781 251 14,1 6011 83 1,4 37,5 12,4

Изумруд 9 521 1125 193 17,2 4291 54 1,3 37,0 10,4

â 342 1114 238 21,4 5568 50 0,9 69,6 14,6

Afilia 9 526 1314 230 17,5 5756 85 1,5 43,7 16,2

S 590 1521 264 17,4 6099 52 0,9 44,7 8,8

Дарунок 9 443 1530 271 17,7 5839 36 0,6 61,2 8,1

с? 490 1015 236 23,3 5472 73 1,3 48,2 14,9

* - расчет по формуле: ЭФ%= В/А* 100, где В - число отобранных форм в поколении Рп;

А- число полученных форм Р,

Для сравнительной оценки интенсивности отбора в разных поколениях соотносили число отобранных форм в Р2 и в Р3 к исходному числу проанализированных растений в Иь на основании которой делали вывод о селекционной ценно-

сти родительских форм для использования их в качестве отцовского и материнского компонентов скрещивания. Как видно из таблицы 12, интенсивность отбора в гибридных потомствах F2 составила 37-75%, в F3 - 2-25%.

Наиболее высокий выход перспективных форм с требуемыми параметрами пригодности к механизированной уборке получен в расщепляющихся потомствах F3 от скрещиваний с участием 17ПСИ и Afilia в качестве материнского компонента (25% и 16%, соответственно), имеющие и наименьшее число стабильных связей между признаками и различающиеся по изменчивости (табл.3; рис.3, 4).

У образцов Альфа, Радар и Дарунок интенсивность отбора более высока при использовании их в качестве отцовских компонентов (12-14%). Интенсивность отбора при использовании в гибридизации (в прямых и обратных скрещиваниях) образца Изумруд составила 10-15%.

Высоким выходом селекционно ценных форм выделились следующие комбинации: с участием образца 17ПСИ в качестве материнского компонента - со всеми образцами, а образца Afilia - с образцами Альфа, Изумруд и Дарунок. Также можно отметить комбинации (Изумруд х Радар) и (Дарунок х Радар), где число выделенных перспективных форм в F3 составило более 20 штук. В комбинациях (Альфа х Радар), (Радар х Изумруд) и (Радар х Afilia) растений, удовлетворяющих параметрам модели сорта, не обнаружено (рис.7)

50 40 •c¡ Б Я 30 «О <о 20 1С -0) * 10 гп г-| г-| п □п л -та К á Пп „ 1-1 п гп ? ю ю -ГО < rf? -ш 'Го «Z <о ti Áá гп п П

•го <о а < *о -го -го -о :ГО «О 'ГО о га -ш 171 Ñ g < Ё «и о «о •та < •ш <21 Ю :ГО 'Го -о :ПЗ «О -го Q -о ш о ku Áeüó LU -ГО ;ГО z ;§ ¡8 ti :а ku Báaé jo *> ¡^ — < -о -ГО < б ш Z -га <о :0) < Ёд> *о 03 -пз = :fC ъ? -пз < Q di óóa «и О «о 'Го < Ш -ГО <о О =0) < «о -ГО =03 -03 Q \f\Wc :ГО •о «о 'о о ш чэ -га =го -го Q 5ÓÍ -о о •о о -ш í ё го <

Рис. 7 — Число отобранных форм, пригодных к механизированной уборке, в

Для повышения устойчивости к полеганию наиболее ценные селекционные формы были дополнительно включены в простые и ступенчатые скрещивания с неполегающим образцом 1003-10 (Куст. >0,95). В гибридных потомствах Р2- Бз отбирали формы с сочетанием признаков пригодности к механизированной уборке. Более высокий выход таких форм получен при использовании образца 1003-10 в качестве материнского компонента скрещивания (рис.8). Наибольшее число перспективных форм (более 20) выделено из гибридного потомства Р2 {1003-10 х

X. 1003-10 х Изумруд 2. Изумруд к 1003-10

3.1003-10 х [(Дарунок х 17ПСИ) х Дарунок]

4. [(Дарунок х 17ПСИ) х Дарунок] х 1003-10

5. 1003-10 х [(17ПСИ х Альфа) х 17ПСИ]

6. [(17ЛСИ X Альфа) X 17ПСИ] X 1003-10

7. [(17ПСИ х Радар) х 17ПСИ] х 1003-10

8. 1003-10 х (Радар х Изумруд)

Рис. 8. Число отобранных форт, пригодных к механизированной уборке с высокой устойчивостью к полеганию в гибридных потомствах от разных комбинаций скрещиваний с образцом 1003-10

Отобраны 83 селекционно ценные формы, которые наиболее полно отвечают параметрам модели и являются исходным материалом для селекции на пригодность к механизированной уборке. При этом, около 70% образцов относятся к среднеспелой группе, 24% - к раннеспелой. Также получены очень ранние (4%) и поздние (6%) формы, которые отсутствовали среди родительских компонентов (рис.9).

[(17ПСИ х Альфа) х 17ПСИ]}.

Число выделенных форм "п т и 1 1 п п

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

30,0 -25,0 j 20.0 15,0 -10,0 -5,0 -0,0

7.8 ранняя

13...15 средняя

ЧИУ, штук группа спелости

Рис. 9 - Распределение отобранных селекционных форм, пригодных к механизированной

уборке, по группам спелости

В каждой группе спелости отобраны константные, выровненные по основным хозяйственно ценным признакам, продуктивные, устойчивые к полеганию формы, которые могут составить конвейер поступления сырья зеленого горошка на перерабатывающие предприятия продолжительностью 45-50 суток (рис.10).

I-очень ранние

II - от очень ранних до ранних

ш-раннеспелые

IV -среднеранние

V - среднеспелые

VI - среднелоздние

VII - позднеспелые

Число семян с растения

Рис. 10 - Конвейер отобранных перспективных форм гороха овощного, пригодных для

механизированной уборки

Выделенные группы характеризовались следующими параметрами продолжительности вегетационного периода от всходов до технической спелости:

I - CATE < 650°С, <40 суток; V - CATE 760-840°С, 57-64 суток;

II - CATE 650-690°С, 41 -46 суток; VI - CATE 840-900 °С, 65-70 суток;

III - CATE 690-720°С, 47-50 суток; VII - CATE >900 "С, >70 суток.

IV - CATE 720-760°С, 51-56 суток;

Наиболее продуктивными оказались образцы ii, iv и v групп спелости. Все они характеризуются мозговыми зелеными семенами в биологической стадии спелости. По результатам биометрических исследований и строению крахмальных зерен отобраны 18 константных образцов, пригодных для переработки.

24

ВЫВОДЫ

1. На основе кластерного анализа UPGMA RAPD спектров ДНК изучен уровень межсортового полиморфизма образцов гороха овощного и выделены родительские компоненты из генетически отдаленных групп с наилучшим сочетанием основных параметров для реализации модели сортов гороха овощного.

2. В результате изучения характера наследования гибридов F] выделены образцы с высокой общей комбинационной способностью по основным хозяйственно ценным параметрам: 17ПСИ — по раннеспелости, числу продуктивных узлов и числу семян с растения; Альфа - по числу продуктивных узлов; Afilia - по числу бобов на узле; Радар - по числу бобов на растении; Дарунок - по позднеспелости и числу семян в бобе.

3. Гибридизация выделенных образцов методом диаллельных скрещиваний позволила выделить в потомствах F2 растения с крайними значениями признаков, нехарактерных для родительских компонентов; благодаря чему, получены формы от очень ранних до поздних, от карликовых до высокорослых, с низким и высоким прикреплением нижнего боба.

4. На основе изучения изменчивости и сопряженности количественных признаков выделены лучшие родительские компоненты (17ПСИ, Afilia и Радар), в потомстве от скрещиваний с которыми получены наиболее ценные селекционные формы.

5. Использование в скрещиваниях родительских компонентов Afilia и Дарунок с усатым типом листа позволяет получить в F2 17-28% усатых форм. На основе гибридологического анализа потомств F2 установлено расщепление по признаку «простой / усатый тип листа» в большинстве гибридных комбинаций в соотношении 3:1 (моногенное наследование), в скрещиваниях с образцами Изумруд и Радар - 13:3 (дигенное наследование).

6. На основе использования в скрещиваниях детерминантного компонента Радар получено в потомствах F2 3-5% детерминантных форм и установлено расщепление по признаку «индетерминантные / детерминантные» в соотношении

13:3, что указывает на взаимодействие двух генов (основного гена и гена ингибитора).

7. Включение в гибридизацию образца 1003-10 (зернового) с усатым типом листа и повышенной прочностью стебля позволило расширить формообразовательный процесс и получить рекомбинантные формы с сочетанием дегерминант-ного типа стебля, усатого типа листа и повышенной прочности стебля, обеспечивающие высокую устойчивость к полеганию и пригодность к механизированной уборке.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ:

- для создания исходного материала гороха овощного, пригодного к механизированной уборке, в качестве родительских форм рекомендуется использовать образцы: 17ПСИ, Afilia - в качестве материнского компонента скрещивания, образец Радар — в качестве отцовского;

- для получения новых форм с высокой устойчивостью к полеганию рекомендуется включать в гибридизацию образцы с усатым типом листа (Afilia и Да-рунок) и повышенной прочностью стебля (1003-10);

- использовать полученные новые константные формы как исходный материал для создания продуктивных, высокоустойчивых к полеганию сортов гороха овощного разных групп спелости, пригодных для механизированной уборки и конвейерного поступления сырья зеленого горошка на переработку.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ

1. Кайгородова И.М. Изучение генофонда гороха овощного для получения нового исходного материала / И.М. Кайгородова, О.Н. Пышная, Е.П. Пронина // Плодоводство и ягодоводство России.-2012.-Т. 30.-№ 1. -С. 308-316.

2. Кайгородова И.М. Изучение скороспелости у гороха овощного / И.М. Кайгородова, О.Н. Пышная, Е.П. Пронина //Овощи России. - № 1. - 2013 - С. 35-40.

3. Кайгородова И.М. Изучение перспективных образцов гороха овощного как генетических источников в селекции на качество и продуктивность / И.М. Кайгородова, Е.П. Пронина, О.Н. Пышная //Овощи России. -№ 1- 2013.-С. 30-34.

Научные статьи, опубликованные в иных изданиях

4. Кайгородова И.М. Перспективный селекционный материал гороха овощного / И.М. Кайгородова, О.Н. Пышная, Е.П. Пронина // Овощи России. - 2012. -№ 1.-С. 30-32.

5. Кайгородова И.М. Изучение генофонда гороха овощного для получения нового исходного материала // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Биологический потенциал плодовых, ягодных, овощных культур в зоне Урала и инновационные технологии в современных условиях агропроизвод-ства». - Пермь, 2012. - С. 60-66.

Подписано в печать 16.04.2014г. Формат А5 Печать цифровая. Тираж 100 Экз. Заказ № 3924 Типография ООО "Ай-клуб" (Печатный салон МДМ) 119146, г. Москва, Комсомольский пр-кт, д.28 Тел. 8-495-782-88-39

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Кайгородова, Ирина Михайловна, Москва

Всероссийский научно-исследовательский институт селекции и семеноводства овощных культур

0420145829^ На правах рукописи

Кайгородова Ирина Михайловна

УДК 635.656 : 631.52

СОЗДАНИЕ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ГОРОХА ОВОЩНОГО {Рним8АТ1ГиМЬ.) РАЗНЫХ ГРУПП СПЕЛОСТИ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ НА ПРИГОДНОСТЬ К МЕХАНИЗИРОВАННОЙ УБОРКЕ

Специальность: 06.01.05 - селекция и семеноводство

сельскохозяйственных растений 06.01.09 - овощеводство

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научные руководители: доктор с.-х. наук, ст. науч. сотр., Пышная О.Н.

канд. с.-х. наук, ст. науч. сотр., Пронина Е.П.

МОСКВА-2014

Содержание

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................................4

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ................................................................................................9

1.1. МОРФОТИПЫ ГОРОХА...........................................................................................9

1.2. СЕЛЕКЦИЯ НА ПРИГОДНОСТЬ ДЛЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ УБОРКИ..........13

1.3. СЕЛЕКЦИЯ НА УСТОЙЧИВОСТЬ К ПОЛЕГАНИЮ..............................................18

1.4. СЕЛЕКЦИЯ НА УСТОЙЧИВОСТЬ К БОЛЕЗНЯМ И ВРЕДИТЕЛЯМ...................20

1.5. СЕЛЕКЦИЯ НА КАЧЕСТВО СЕМЯН.....................................................................24

1.6. ИЗУЧЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ..................27

1.7. КОМБИНАЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ................................................................30

2. УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ....................................33

2.1. УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ......................................................33

2.1.1. ПОГОДНЫЕ УСЛОВИЯ ВЕГЕТАЦИОННОГО ПЕРИОДА 2010 ГОДА..............35

2.1.2. ПОГОДНЫЕ УСЛОВИЯ ВЕГЕТАЦИОННОГО ПЕРИОДА 2011 ГОДА..............35

2.1.2. ПОГОДНЫЕ УСЛОВИЯ ВЕГЕТАЦИОННОГО ПЕРИОДА 2012 ГОДА..............36

2.1.3. ПОГОДНЫЕ УСЛОВИЯ ВЕГЕТАЦИОННОГО ПЕРИОДА 2013 ГОДА..............36

2.2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ..........................................................37

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.............................................................................42

3.1. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА КОЛЛЕКЦИОННЫХ ОБРАЗЦОВ ПО ОСНОВНЫМ СЕЛЕКЦИОННЫМ ПРИЗНАКАМ И ПОДБОР РОДИТЕЛЬСКИХ КОМПОНЕНТОВ...43

3.2. ХАРАКТЕР ИЗМЕНЧИВОСТИ СЕЛЕКЦИОННО ЦЕННЫХ ПРИЗНАКОВ ВЫДЕЛЕННЫХ ОБРАЗЦОВ ГОРОХА ОВОЩНОГО...................................................50

3.3. СОПРЯЖЕННОСТЬ ОСНОВНЫХ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПРИЗНАКОВ У ВЫДЕЛЕННЫХ ОБРАЗЦОВ ГОРОХА ОВОЩНОГО...................................................62

3.4. ИЗУЧЕНИЕ НАСЛЕДОВАНИЯ ОСНОВНЫХ СЕЛЕКЦИОННО ЦЕННЫХ ПРИЗНАКОВ В ГИБРИДНОМ ПОТОМСТВЕ Р1 И КОМБИНАЦИОННОЙ

СПОСОБНОСТИ РОДИТЕЛЬСКИХ КОМПОНЕНТОВ ГОРОХА ОВОЩНОГО..........67

3.5. АНАЛИЗ РАСЩЕПЛЯЮЩИХСЯ ГИБРИДНЫХ ПОТОМСТВ И ВЫДЕЛЕНИЕ ПЕРСПЕКТИВНОГО СЕЛЕКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА.............................................80

3.6. ХАРАКТЕРИСТИКА ОТОБРАННЫХ СЕЛЕКЦИОННО ЦЕННЫХ ФОРМ............98

ВЫВОДЫ......................................................................................................................103

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.......................104

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.........................................................106

ПРИЛОЖЕНИЯ............................................................................................................139

Введение

Зеленый горошек овощных сортов является важным продуктом питания благодаря высокому содержанию легко усвояемого белка, витаминов, биологически активных веществ, минеральных солей (Ali-khan, Zimmer, 1989; Vitjakova, 2001; Stoddart и др. 2009; Aigner, 2010; Ложкина, 2010; Зотиков и др., 2010, 2011; Kalev, 2011). По пищевым качествам и вкусовым достоинствам зеленый горошек превосходит другие овощи. В нем содержится 20-21% сухого вещества, которые на 35-40% состоят из высокоценных в пищевом отношении белков и незаменимых аминокислот, нуклеопротеиновых соединений, на 35-40% из Сахаров (моносахара и дисахариды). Зеленый горошек содержит 6-9% Сахаров, биологически активные вещества, такие как холин - 260мг%, инозит - 160мг%, тиамин -0,50мг%, пиридоксин - 1мг%, рибофлавин - 0,19мг%, фолиевая кислота -0,13мг%. Богат горошек витаминами (А, группы В, С, РР), минеральными солями, включающими железо, калий, кальций, фосфор и другие элементы. Поэтому, натуральные консервы из зеленого горошка представляют ценный диетический продукт, который можно применять для профилактики авитаминозов. Хорошие вкусовые достоинства при единовременной механизированной уборке обеспечили гороху овощному высокий удельный вес посевов этой культуры в ряде стран. Ведущими странами - производителями зеленого горошка являются: Канада, Китай, Индия, США, Франция, Иран (Дрозд, 1988; Пивоваров, 2009; Кондыков и др., 2011; Лысенко, 2011; Шурхаева, 2011).

Горох овощной имеет также большое агротехническое значение. Это первоклассный предшественник для овощных, зерновых и технических культур. Как парозанимающая культура, он не уступает чистому черному пару. За период вегетации гороха в почве накапливается около 60-100кг/га азота, что соответствует 12-16т навоза (Балашова, 1989; Борисов и др., 2007; Тихонович, Жуков, 2009; Ступина, 2010; Дубовик, Копытин, 2011; Борисов и др., 2011; Зубов, Катюк, 2012).

Характерная особенность овощных бобовых культур - быстрое изменение качества при созревании, а также после сбора урожая. В связи с этим, зеленый горошек, как правило, используют для переработки (консервирования); что позволяет расширить регионы потребления этого продукта и обеспечить круглогодовое использование его для питания. Пищевая промышленность из зеленого горошка готовит консервы «зеленый горошек», замороженый горошек; пищевые концентраты, в том числе специального назначения, консервы для детского питания и т.д. В настоящее время производится больше всего консервов зеленого горошка, хотя замороженый горошек по пищевым качествам, вкусовым достоинствам, а также, стоимости готовой продукции превосходит консервы зеленого горошка. Следует отметить, что замороженый горошек более удобен для массового использования в общественном питании.

Культура гороха овощного в нашей стране последовательно развивалась до начала 90-х годов прошлого века и занимала до 800 тысяч га посевных площадей, что позволяло производить до 200млн. условных банок консервов «зеленый горошек». Однако, производство консервов обеспечивало в лучшие годы лишь четверть потребности в них населения. Почти совсем не производился замороженный зеленый горошек. К 1997 году произошло резкое (в 3,6 раза) уменьшение производства зеленого горошка (Епихов, 1998). В настоящее время селекция и семеноводство, в известной мере, определяется кризисным состоянием культуры гороха овощного.

Объем производства зеленого горошка в 2007 году составлял 46 тысяч тонн, что позволило произвести 40 млн. условных банок консервов. Основными производителями зеленого горошка в РФ являются Мордовия и Краснодарский край. Значительно возросла урожайность этой культуры - с 5,8т/га в 1985 до 7,1 т/га в 2007 году (Сирота, 2009).

Морфотип сортов гороха овощного консервного использования сложился под влиянием разных технологий выращивания сырья зеленого горошка в зонах перерабатывающих предприятий, основанных на единовременной механизиро-

ванной уборке. Эти модификации технологий касались, главным образом, способов скашивания и последующего обмолота зеленого горошка комбайном и транспортировкой его на завод. Механизированная уборка ужесточила требования к сортам по признакам высота растений и высота прикрепления первого боба, устойчивость к полеганию, дружность созревания, устойчивость к болезням (Амелин, 1999; Зеленов, 2011; Задорин, 2011; Амелин и др., 2011; Кондыков и др., 2012, 2013; Пивоваров, Пронина, 2013).

В целом, существующий сортимент гороха овощного отвечает потребностям производства. Но ему присущи и такие недостатки, как невысокая и неустойчивая урожайность по годам, особенно у раннеспелых сортов, поражаемость болезнями. Урожайность зеленого горошка, у сортов, внесенных в Госреестр в 80-х годах составляла - 4,5 - 7,От/га (Епихов, 1997). Современные сорта достигают урожайности до 8-Ют/га (Государственный реестр селекционных достижений, 2013).

Практическая селекция гороха овощного показывает, что рост урожайности у новых сортов имеется (Медведев, 2011). В связи с этим, представляется возможным повысить потенциал продуктивности за счет выведения сортов гороха овощного, устойчивых к полеганию, пригодных для механизированной уборки, обладающих комплексом хозяйственно-ценных признаков, таких как: укороченные междоузлия, повышенная прочность стебля, «усатый» тип листа, детерми-нантный тип роста стебля.

Актуальность работы. Зеленый горошек овощных сортов является важным продуктом питания благодаря высокому содержанию легко усвояемого белка, витаминов, биологически активных веществ, минеральных солей. Одно из требований к современным сортам гороха овощного {Pisum sativum L.) - их технологичность, то есть способность давать высокий урожай при существующих и разрабатываемых технологиях, которые и определяют направления селекции новых сортов разных групп спелости для конвейерного поступления сырья на перерабатывающие предприятия (Жученко,2001; Котляр, Пронина, 2009).

При использовании единовременной механизированной уборки возрастают требования к морфотипу сортов по высоте растений, высоте прикрепления первого боба, дружности созревания, а главное - к их устойчивости к полеганию, которая может быть достигнута за счет объединения в одном генотипе таких признаков, как укороченные междоузлия, «усатый» тип листа, детерминантный тип роста стебля и его повышенная механическая прочность.

Цель работы - создание исходного материала гороха овощного разных сроков созревания с комплексом хозяйственно ценных признаков, пригодных для механизированной уборки и создания конвейера поступления сырья зеленого горошка на переработку.

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:

1. Провести сравнительную оценку коллекционного и селекционного материала гороха овощного отечественной и зарубежной селекции по основным хозяйственно ценным признакам и выделить перспективные образцы разных групп спелости для селекции на пригодность к механизированной уборке.

2. Оценить полиморфизм, вариабельность и взаимосвязь признаков у отобранных образцов классическими методами и методами молекулярного анализа.

3. Провести гибридизацию выделенных образцов по диаллельной схеме.

4. Изучить наследование основных количественных признаков в гибридных комбинациях Б] и оценить комбинационную способность родительских форм.

5. Провести гибридологический анализ потомств Б 2 по основным количественным признакам и выделить ценные формы для дальнейшей селекционной работы.

6. Оценить полученные гибридные потомства Бз по комплексу хозяйственно ценных признаков и отобрать перспективные константные формы разных групп спелости для селекции на пригодность к механизированной уборке и создания конвейера зеленого горошка.

Научная новизна. На основе изучения полиморфизма, изменчивости, сопряженности, общей комбинационной способности и характера наследования основных количественных и морфологических признаков гороха овощного выделены источники хозяйственно ценных признаков для селекции на пригодность к механизированной уборке; в результате скрещиваний выделенных родительских компонентов по диаллельной схеме впервые получены ценные формы гороха овощного с новым сочетанием признаков, обеспечивающих высокую устойчивость к полеганию (усатый тип листа, детерминантный тип роста, высокая прочность стебля).

Практическая значимость работы. Выделены перспективные генотипы (17ПСИ, Альфа, Радар, Изумруд, Afilia, Дарунок) - источники селекционно ценных признаков для создания исходного материала гороха овощного для селекции на пригодность к механизированной уборке. Получен новый исходный материал гороха овощного разных групп спелости, удовлетворяющий параметрам модели сортов, пригодных для механизированной уборки (с усатым типом листа, детер-минантным типом роста и повышенной прочностью стебля). Предложена схема использования новых образцов разных сроков созревания для продолжительного конвейерного поступления сырья зеленого горошка на переработку.

Положения, выносимые на защиту:

- подбор родительских форм гороха овощного и их оценка для создания исходного материала, пригодного для механизированной уборки;

- характер наследования основных количественных признаков пригодности к механизированной уборке и отбор селекционно ценных форм для конвейерного использования.

1. Обзор литературы 1.1. Морфотипы гороха

Усилиями генетиков и селекционеров разных стран выделено большое количество мутантных форм гороха (Carpentieri-Pipolo, 2000; Nimbalkar, 2001; Задорин, 2005; Зеленов, 2008; Щетинин, 2008; Xin и др., 2010; Зеленов, 2011; Cieslo-rova и др., 2012).

У гороха посевного имеются следующие морфотипы, различающиеся по архитектонике листа:

1. Листочковый или обычный («дикий тип»).

2. Усатый или безлисточковый.

3. Акациевидный или многолисточковый.

4. Усиковая акация - В (с широким прилистником).

5. Усиковая акация - S (с узким прилистником).

6. Многократнонепарноперистый.

7. Рекомбинант, у которого на всех ярусах листья похожи.

8. Гетерофильный морфотип хамелеон (транслокант).

9. Рассеченнолисточковый.

Первые два морфотипа широко используются в сельскохозяйственной практике и их можно считать традиционными. Остальные (нетрадиционные морфотипы) не имеют большого распространения (Singh, 1980; Rumar, 2000; Witter, 2000; Beilinson, 2002; Tekeoglu, 2002; Щетинин, 2008).

В.Л. Комаров (1961) отмечал, что у высших растений семейства Бобовые листья наиболее развиты: «Такие сложные листья, как листья гороха, акации и других бобовых с организованным отводом продуктов ассимиляции из тканей в ситовидные трубки, являются наиболее совершенным выражением эволюции листа».

Первая форма гороха с измененной архитектоникой листа была описана Вильмореном в 1910 году. Мутантные растения имели непарное число (7-15 пар+1) листочков без усиков. Такой лист был обозначен как безусиковый или

акациевидный. В.В. Хангильдиным и P.P. Асфандияровой (1980) была установлена высокая продуктивность этой формы. Однако, из-за сильной полегаемости акациевидный морфотип дальнейшего распространения не получил.

Ген, контролирующий этот тип листа, обозначен символом ti (tendrilles) (White, 1917; Meesang, 2001; Iruela, 2002; Gesteira, 2002; Rubio, 2003). Он наследуется рецессивно и расположен в 7-ой группе сцепления.

Прямо противоположной по своему характеру является мутация безлисточ-ковости. Впервые безлисточковые (афильные) формы с усатым типом листа были выделены как спонтанные мутанты в 50-х годах прошлого столетия V. Kujala (1953) и В.К. Соловьёвой (1958). Генетически изучена мутация af (afilia) В.В. Хангильдиным (1971; 1982). Рецессивеый ген af превращает листочки в гипертрофированные усики.

Ю.Л. Гужов (1975), анализируя результаты, сделал вывод, что акациевид-ность определяется доминантным геном, локализованным в 1 хромосоме и обозначенным La. Лист с редуцированными листовыми пластинками (усатый) контролируется другим доминантным геном, находящимся в 65-й точке VII хромосомы. Его обозначили символом L1. Таким образом, акациелистные сорта имеют генотип ЬаЬаЙ1. При скрещивании их между собой получается сочетание двух доминантных генов La Ia Ll ll, что обеспечивает развитие листа обычного типа. Следовательно, обычный парноперистый лист гороха с усиками является результатом взаимодействия двух доминантных неаллельных генов, расположенных в I и V хромосомах (Украинець, 2009).

Разные типы листа у сортов гороха определяются следующими генотипами: обычный - ЬаЬа1ЛД акациевидный - ЬаЬаН1, усатый - ÍTL^L1, многократнонепар-ноперистый - 1Т1Ч1.

В опытах М. Гунатиллаке (2001), при скрещивании «усатых и обычных» форм, гибриды Fi имели обычный (листочковый) тип листа. В F2 наблюдалось расщепление по типу листа: 4 La La L' Ll : 8 La La ll ll : 4 Ia Ia V V. Число классов расщепления по фенотипу составило 2 (3:1), а по генотипу 3 (1:2:1).

Получение мутантной формы гороха с усатым типом листа открыло перспективы успешного решения задачи создания неполегающих в технической стадии спелости продуктивных, пригодных для механизированного возделывания сортов гороха овощного. Такие растения, в отличие от обычных, более устойчивы к полеганию за счёт сцепления сильноразвитых усиков, которые образовались на месте редуцированных листочков. Кроме того, в полевых условиях нижние ярусы обычного гороха затеняются и практически не принимают участия в фотосинтезе. Горох с усатым типом листа, обладая максимально развитыми прилистниками, хорошо просвечивается, и все ярусы растения могут работать на продуктивность. Эти растения подвержены таким же заболеваниям, как и обычные, но влажность в их фитоценозе гораздо ниже. Более сухой микроклимат препятствует массовому развитию патогенов. Отсутствие затенения способствует одновременному созреванию здоровых семян (Титенок, 1992, Вербицкий, 1994; Croser, 2003; Фомин, 2004, Попов, 2006, Катюк, 2006, Фадеева, 2007, Кондыков, 2006, 2008; Дебелый, 2009; Зеленов, 2001,2011).

По данным Н.Е. Новиковой (2000), трансформация листочков в усики у гороха вызывает более слабое развитие корневой системы и снижение скорости накопления биомассы растениями. Последнее особенно выражено в начале вегетации, поэтому в селекции сортов с усаты