Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Сравнительная оценка хозяйственно-ценных признаков образцов фасоли (Phaseolus vulgaris L.) и создание на их основе нового селекционного материала для условий южной лесостепи Западной Сибири

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Сравнительная оценка хозяйственно-ценных признаков образцов фасоли (Phaseolus vulgaris L.) и создание на их основе нового селекционного материала для условий южной лесостепи Западной Сибири"

На правах рукописи

А-

Маракаева Татьяна Владимировна

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ХОЗЯЙСТВЕННО-ЦЕННЫХ ПРИЗНАКОВ ОБРАЗЦОВ ФАСОЛИ (PHASEOLUS VULGARIS L.) И СОЗДАНИЕ НА ИХ ОСНОВЕ НОВОГО СЕЛЕКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ УСЛОВИЙ ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

06.01.05 - Селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

1 5 i:':!': Z С14

005548377

Омск—2014

005548377

Работа выполнена на кафедре селекции, генетики и физиологии растений ФГБОУ ВПО «Омский государственный агарный университет имени П.А.Столыпина»

Научный руководитель:

Казыдуб Нина Григорьевна -

доктор сельскохозяйственных наук, доцент

Официальные оппоненты:

Ведушая организация:

Логинов Юрий Павлович - доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой технологии производства, хранения и переработки продукции растениеводства ФГБОУ ВПО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья» Чураков Андрей Андреевич - кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий лабораторией селекции зерновых бобовых культур ГНУ «Красноярский НИИСХ Россельхозакадемии»

ГНУ «Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук»

Защита диссертации состоится 30 июня 2014 г. в 10-00 на заседании диссертационного совета ДМ 220.050.01 при ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А.Столыпина по адресу: 644008 г. Омск, Институтская площадь, 2. Тел./факс: (3812) 65-17-35, e-mail: Potockay@bk.ru

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке и на сайте ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина » http://www.omgau.ru.

Автореферат разослан «30» апреля 2014 г.

Учёный секретарь ^

диссертационного совета U/¿-¿^^ И.В.Потоцкая

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Ассортимент культур, используемых на территории Западной Сибири, довольно узок и не позволяет разнообразить рацион питания населения. По пищевым качествам среди продуктов растительного происхождения фасоль занимает одно из первых мест в питании многих народов мира, уступая лидерство лишь зерновым культурам.

Относится к группе ценных высокобелковых продовольственных культур. Среди продовольственных зернобобовых культур ее отличают питательность и многообразие использования для пищевых целей. По содержанию белка в семенах (от 17 до 32%), жиров (от 2 до 3,5%) и количеству незаменимых аминокислот превосходит пшеницу. В симбиозе с клубеньковыми бактериями растения фасоли фиксируют атмосферный азот и обогащают им почву, обеспечивая преимущество хорошего предшественника. В настоящее время фасоль обыкновенная широко распространена в мировом земледелии, её возделывают более чем в 70 странах в разных почвенно-климатических зонах. Мировая площадь посевов культуры - около 25 млн га. Общемировое производство фасоли в 2010 г. составило 4,4 млн/т. В Российской Федерации посевных площадей под фасолью - 4,8 тыс. га, а в Западной Сибири ее возделывают в основном как огородную культуру. В нашей стране, несмотря на достоинства, фасоль не является традиционной культурой, однако спрос на неё увеличивается из года в год. Отсутствие интереса к возделыванию фасоли у нынешних производителей сельхозпродукции Сибирского региона объясняется отсутствием сортов, хорошо адаптированных к конкретным почвенно-климатическим условиям зоны, пригодных к механизированной уборке, и низким качеством бобов. Связано это с тем, что районированные сорта не полностью отвечают требованиям современного сельского хозяйства. Необходимы сорта интенсивного типа, пригодные для возделывания как в регионах традиционного выращивания фасоли, так и в перспективных, нетрадиционных районах. Это будет способствовать расширению ареала возделываемой культуры.

В связи с этим весьма актуальны комплексное изучение лучших европейских и отечественных сортов и выделение источников хозяйственно-ценных признаков в условиях лесостепи Западной Сибири.

Степень разработанности темы исследований. Значительный вклад в

1 j _____nil n,...— /1 mi_

изучение проблемы селекции и семеноводства циСилИ внесли и.и. jannvo и 1995) М П Мирошникова (1995), Т.В. Буравцева (1991, 2009), Н.И. Ваеякин <2002), О.В. Паркина (2003), Н.Г. Казыдуб (2004,2009,2010,2013), A.A. Муратов (2009), Н.С. Цыганок (2009,2011,2012) и др. исследователи. В их исследованиях отражены генетические и морфологические особенности культуры, селекционные и семеноводческие подходы, се хозяйственное значение и зависимость урожайности от элементов продуктивности. Однако аспекты, отмеченные выше, в условиях южной лесостепи Западной Сибири проработаны недостаточно.

Цель исследовании - провести сравнительную оценку хозяйственно-ценных признаков генофовда фасоли и создать новый исходный материал для ее селекции в условиях южной лесостепи Западной Сибири.

Задачи исследований:

- изучить основные хозяйственно-ценные признаки образцов фасоли, выделить перспективные формы с высокой селекционной ценностью генотипа для их использования в качестве исходного материала при. межсортовой гибридизации;

- создать новый исходный материал фасоли путем межсортовой гибридизации;

- определить корреляционную зависимость между урожайностью и элементами продуктивности на основе изучения многообразия хозяйственно-ценных признаков;

- провести кластерный анализ образцов фасоли обыкновенной по признакам элементов продуктивности и пригодности к механизированной уборке и выделить источники для ее реализации;

- дополнить элементы модели сорта фасоли овощного и зернового использования для условий южной лесостепи Западной Сибири;

- оценить по гаметофиту экспериментальный материал (влияние температурного режима разного времени суток) и выделить источники с высокой фер-тильностью пыльцы;

- изучить характер наследования и наследуемость хозяйственно-ценных признаков гибридами фасоли и провести отбор перспективных линий в Р4.

Научная новизна работы. В условиях южной лесостепи Западной Сибири выделены новые источники ценных признаков: высокая продуктивность, стабильность урожая, высокие технологические качества, пригодность к механизированной уборке, устойчивость к болезням. Выявлен характер корреляционной зависимости урожайности семян и зеленых бобов от основных хозяйственно-ценных признаков. Впервые представлен кластерный анализ образцов фасоли по признакам продуктивности и пригодности к механизированной уборке и выделены источники для ее реализации. Созданы межсортовые гибриды путем искусственной гибридизации, проведена их селекционно-генетическая оценка как исходного материала для селекции фасоли.

Теоретическая и практическая значимость работы. В процессе проведения исследований Качены члеиенты гтпуитипм 1/п<то-.1<1 К'ШОШШОХЛТ.

- -------* *г; I"" шииъш |чши>-

чественных признаков. Установлено влияние факторов (температура воздуха, количество осадков и генотип) на величину параметров продуктивности фасоли. На основе теоретических и методических проработок получен селекционный материал, находящийся на разных этапах селекционного изучения, отмечены и рекомендованы источники ценных признаков фасоли обыкновенной -

и адашпрОБаппые п. кмным климатическим условиям. Созданный на основе коллекции исходный материал включен в селекционный процесс, осуществляемый на кафедре селекции, генетики и физиологии растений ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А. Столыпина. Созданы два сорта фасоли

овощной — Золото Сибири и Памяти Рыжковой, включенные в Государственный реестр рекомендованных для возделывания сортов. Материалы диссертации используются в образовательном процессе по направлениям: 110400.62 «Агрономия», 110500.62 «Садоводство», 110204.62 «Селекция и генетика сельскохозяйственных культур».

Методология и методы исследования. Научная методология основывается на системном подходе к изучаемой проблеме и комплексном рассмотрении процессов селекции фасоли. Методологической базой послужили труды отечественных и зарубежных ученых по теоретическим вопросам в области селекции фасоли. Для проведения исследований были заложены лабораторные и полевые опыты. Учет и наблюдения осуществляли согласно методическим указаниям ВИР (1975, 1978), Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1989); статистическая обработка данных проведена методом дисперсионного и корреляционного анализа.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Исходный материал для селекционной практики, полученный на основании комплексного изучения коллекции фасоли, и выявленные селекционно-генетические параметры культуры по хозяйственно-ценным признакам.

2. Элементы моделей сортов фасоли овощного и зернового направлений для региона.

3. Характер наследования и наследуемость хозяйственно-ценных признаков гибридами Г| и Г; фасоли в условиях южной лесостепи Западной Сибири.

Достоверность научных результатов подтверждается многолетними полевыми и лабораторными опытами, значительным объемом материала исследований, их статистической обработкой общепринятыми методиками с высокой степенью достоверности полученных результатов, публикациями автора.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований доложены на международных научно-технических конференциях: «Динамика систем, механизмов и машин» (Омск, 2009), «Омское время - взгляд в будущее» (Омск, 2010); на научно-практических конференциях: первого, второго и третьего этапов Всероссийского конкурса на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений Минсельхоза России в номинации «Агрономия» (Омск, Новосибирск, Орел, 2010), «Инновации молодых ученых аграрных вузов - агропромышленному комплексу Сибирского региона» (Омск, 2011); на научно-технических конференциях; XVI конференция, посвященная 90-летию ОмГАУ (Омск, 2009), XVI конференция Института экономики и финансов (Омск, 2009).

Изучаемая тема изложена в программе «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» («У.М.Н.И.К.») в 2010 г., выигран тендер на 200000 руб. в год в течение двух лет. В 2011 г. по представленной теме - грант (60000 руб.) в конкурсе для студентов, аспирантов и молодых преподавателей, проводимом в рамках программного блока «Наука. Образование. Просвещение» фонда Михаила Прохорова.

Публикации. По материалам исследований опубликовано 13 научных работ общим объемом 3,5 п.л., из них 2 — в изданиях, включенных в перечень ВАК ВФ. Получено два патента и авторские свидетельства на селекционное достижение.

Автор выражает искреннюю благодарность и признательность за помошь в выполнении работы научному руководителю — доктору сельскохозяйственных наук, доценту, зав. кафедрой селекции, генетики и физиологии растений Нине Григорьевне Казыдуб, коллективу кафедры селекции, генетики ,и физиологии растений, лаборатории селекции пшеницы и озимой тритикале ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А. Столыпина.

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 180 страницах печатного текста. Состоит из введения, пяти глав, выводов, практических рекомендаций. Содержит 45 таблиц, 33 рисунка и 12 приложений. Список литературы включает 168 источников, в том числе 29 — иностранных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Обоснована актуальность выбранного направления научных исследований.

Глава I. Фасоль как объект исследований (обзор литературы)

В проведенном обзоре литературы представлены биологическая и генетическая характеристики фасоли, особенности и достижения в селекции по ее основным хозяйственно-ценным признакам данной культуры.

Глава 2. Условия, объект и методика проведения исследований

Изучение коллекции и создание исходного материала для селекции фасоли проводили на опытном поле учебно-научной лаборатории селекции пшеницы и озимой тритикале им. С.И. Леонтьева кафедры селекции, генетики и физиологии растений агрономического факультета ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет им. П.А.Столыпина» в течение 2009-2013 гг. Почвы опытного участка — лугово-черноземные. Метеорологические условия в годы исследований различались по количеству и распределению выпавших осадков и температурному режиму, что позволило оценить и выделить образцы фасоли по хозяйственно-ценным признакам и изучить характер их наследова-ил« и наследуемости гибрил«?»'«

Объектом исследований являлась коллекция фасоли: 75 образцов овощного направления и 16 образцов зернового использования отечественной и иностранной селекции.

В качестве стандарта у фасоли овощной использовали сорт Золушку, у зерновой - Бусинку. Предшествующая культура - пшеница. Образцы в коллекционном питомнике высевались вручную на делянках в четырехкратной повторное™ по схеме 60 х 10 на глубину 4-5 см. Площадь делянки — I м2 (норма высева на 1 м' =16 семян). Высевалось несколько рядков в качестве защитных полос. Изучали коллекционный материал по методике ВИР (Методические указа-

ния, 1975), методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (Москва, 1989). Учет урожайности незрелых бобов фасоли овошной проводили в фазу технической спелости по «Методике полевого опыта в овощеводстве» (Литвинов, 2011). Убирали растения в фазу биологической спелости бобов вручную. Подсчитывали количество бобов на растении, количество семян в бобе, весовым методом определяли массу семян с одного растения и массу 1000 семян.

При изучении коллекции определили симбиотическую активность сортов фасоли на клубенькообразование в фазу цветения и начала образования бобов на растении - по количеству, размеру и местонахождению клубеньков (Посы-панов, 1991).

Жизнеспособность пыльцы устанавливали по индивидуальной методике ВНИИССОК лаборатории гаметной селекции, разработанной профессором И.Т. Балашовой и старшим научным сотрудником. Е.Г. Козарь (2010 г.).

. Биохимический анализ семян и зеленых бобов проводили в испытательной лаборатории Омского филиала ФГБУ «Федеральный центр оценки безопасности и качества зерна и продуктов его переработки» нормативным документам: ГОСТ 10846-91 (белок), МУК 4.1986-00 (цинк), ГОСТ 28458-90 (йод), ГОСТ 27998-88 (железо).

В 2009 г. в скрещивания были включены 8 образцов фасоли овощной и зерновой, выделенных на основе оценки биологических и хозяйственно-ценных признаков. В качестве источников при проведении межсортовой гибридизации использованы образцы, выделенные за годы проведения исследований коллекции фасоли, стабильно показывающие максимальное значение признаков продуктивности: Bergold, Сисаль, Maxion faden, Американская и Primel, Омская ранняя, Нерусса, Оран, Большой Змей. Проведено 16 комбинаций скрещиваний. В каждой опыляли по 100 цветков, средняя завязываемость составила в зависимости от года 5-7%. Полученные гибридные семена первого и второго поколения были высеяны в гибридном питомнике в полевых условиях совместно с родительскими формами. Схема посева $ Р : F,: $ Р, для гибридов второго поколения $ Р : Fi: F2: <5Р.

Метеорологические условия вегетационных периодов (2009-2013 гг.) оценивали по данным Омской метеорологической станции (Агрометеорологические бюллетени, 2009-2013).

степень доминирования рассчитывали по формуле F. Pcii и К. Frey. Степень и частоту трансгрессий определяли по формулам, предложенным Г.С. Воскресенской и В.П. Шпота. Коэффициент наследуемости Н2 рассчитывали по формуле I. Mahmud и Н. Kramer в процентах.

Кластерный анализ образцов фасоли проведен с использованием компьютерного программного пакета SPSS версии PASW Statistics 20. Вычисляли на основе алгоритма средней связи (UPGMA) по евклидовым расстояниям (Ward' s method), опираясь на основные хсзяйственно-ценные признаки. Статистическая обработка экспериментальных данных проведена по методике, изложен-

ной в пособии Г.С. Доспехова (Доспехов, 1973) с помощью программ Microsoft Office Excel 2010 г. и SPSS версии PASW Statistics 20.0.

Глава 3. Характеристика образцов фасоли по хозяйственно-ценным признакам

Продолжительность и структура вегетационного периода. Продолжительность вегетационного периода и его структура определяют приспособленность сорта к условиям данной климатической зоны. С продолжительностью вегетационного периода связаны многие хозяйственно-биологические признаки и свойства сорта (устойчивость к засухе, болезням и вредителям, качество продукции и др.) и в конечном итоге - его урожайность. При селекции фасоли на скороспелость необходимо учитывать продолжительность не только всего вегетационного периода, но и межфазных стадий: всходы - цветение, всходы — биологическая спелость, а для овощных сортов: всходы — цветение, всходы -техническая спелость, всходы - биологическая спелость. Наши исследования показали, что длительность периода посев-всходы незначительно отличалась по образцам и очень сильно варьировала по годам.

Самый короткий межфазный период всходы - цветение по сравнению с сортом-стандартом отмечен у образцов фасоли зерновой Оливковая и Омичка (30 и 32 сут. соответственно). Продолжительность вегетационного периода у фасоли зерновой составила от 85 (Омичка) до 92 сут. (Лукерья). Особое значение при изучении фасоли овощной имеют два периода: всходы-цветение (он должен быть как можно короче) и цветение-техническая спелость. Среди образцов фасоли овощной самый короткий период всходы - техническая спелость наблюдался у образцов Золото Сибири, Памяти Рыжковой, Маруся и Niver (50-52 сут.). По продолжительности вегетационного периода из коллекции фасоли овощной превзошли стандарт образцы Памяти Рыжковой, Маруся, Золото Сибири, Ibiza, Marion, Majorka, Сисаль (80 - 82 сут.).

Выделенные образцы рекомендуется использовать в селекционном процессе в качестве источников скороспелости.

Компоненты продуктивности. В годы проведения исследований продуктивность образцов фасоли определяли по следующим количественным показателям: числу бобов и семян на растении, количеству семян в бобе, массе 1000 семян, а для фасоли овощного назначения еще и по массе бобов с одного

полтонио ИПЛЛО ЛППЛГЛ W L-% rs

^/uvivutA/i, iuu4.vv идпи1 yj uuua.

По признаку числа бобов с растения показатель менялся в зависимости от сорта и условий года от 9 до 27 шт. Достоверная прибавка по числу бобов у образцов фасоли зерновой: Лукерья, Оливковая, Омичка, Нерусса, Рубин. Количество бобов на растении данных образцов изменялось от 21 до 25 штук, превосходя сорт-стандарт (17 штук), у овощной — Золото Сибири, Памяти Рыжковой, Маруся, Польская 14, Сисаль, Majorka (от 20 до 27 штук).

В годы изучения коллекции фасоли выделены образцы зернового назначения, значительно превзошедшие сорт-стандарт по урожайности семян: Лукерья, Оливковая, Омичка, Нерусса, Рубин, Шоколадница, Сиреневая (от 303 до 418

г/м2). Урожайность зеленых бобов у фасоли овощной в среднем за пять лет изучения составила от 357 до 693 г/м2. Выделены образцы: Памяти Рыжковой, Маруся, Либретто, Польская 14, Польская 25, Бона, Niver. На уровень урожая семян и зеленых бобов влияют разные признаки. В нашем опыте урожайность семян фасоли зернового назначения зависела главным образом от массы семян (г = 0,8 ± 0,05) и количества бобов с одного растения (г = 0,8 ± 0,06). Коэффициент корреляции между урожайностью и количеством семян в бобе был средним (г = 0,6 ± 0,08), а вот масса i000 семян вообще не влияла на урожайность (г = 0,1 ± 0,09). Следовательно, при селекции фасоли зерновой на урожайность семян следует вести отбор по признакам: числу бобов и массе семян с одного растения. Урожайность зеленых бобов фасоли овощного направления зависела главным образом от массы бобов (г = 0,8 ± 0,05) и количества бобов с одного растения (г = 0,8 + 0,05). Коэффициент корреляции урожайности и массы одного боба был средним (г = 0,4 ± 0,07). Следовательно, при селекции фасоли овощной на урожайность зеленых бобов отбор следует вести по признакам: массе и количеству бобов с растения. Обобщая полученные данные, рекомендуется использовать в селекционном процессе в качестве источников признаков продуктивности следующие образцы фасоли овощной: Памяти Рыжковой, Золото Сибири, Маруся, Либретто, Польская 14, Польская 25, Бона, Majorka, Niver, Marion, Ibiza; зерновой - Лукерья, Оливковая, Омичка, Нерусса, Рубин.

Пригодность к механизированной уборке. Современные технологии возделывания сельскохозяйственных культур предусматривают использование сортов интенсивного типа с целью получения высоких, стабильных урожаев. К факторам, определяющим данные качества у фасоли, относят высоту растения и высоту прикрепления нижнего боба.

Результаты исследований позволяют рекомендовать в качестве источников пригодности к механизированному возделыванию следующие образцы фасоли: овощной - Золото Сибири, Памяти Рыжковой, Маруся, Либретто, Польская 14, Польская 25, Бона, Сисаль, Majorka, Ibiza, Marion, Niver (с высотой прикрепления нижнего боба от 17 до 20 см); зерновой - Оливковая, Лукерья и Рубин (от 18 до 20 см).

Клубенькообразующая способность. Продукция, полученная с участием симбиотически фиксированного азота, отличается высокими пищевыми и кормовыми качествами, безвредна для человека и животных. При возделывании фасоли, активно фиксирующей азот воздуха, можно решить проблему сохранения и даже расширенного воспроизводства естественного плодородия почвы, а также без дополнительных затрат повысить урожайность последующей культуры. Наблюдение за образованием клубеньков на корнях фасоли овощной в полевых условиях показало, что значение изучаемого признака варьировало от 30 до 74 шт. и от 0,40 до 1,02 г соответственно. Максимальное значение показателя количества клубеньков с растения было отмечено у образца Оливковая (74 шт.). Наибольшее количество клубеньков среди образцов фасоли овощной зафиксировано у образцов Niver и Marion (от 112 до 263 штук). Выделенные образцы

рекомендуется использовать в качестве источников данного признака при селекции фасоли.

Биохимический состав и качество зеленых бобов и семян. При оценке образцов по содержанию белка наибольший показатель - у образцов Нерусса, Большой Змей и Оран (> 27%). Отметим, что образцы Большой Змей и Оран имели высокий результат по содержанию всех определяемых пораметров. У образцов фасоли овощной максимальное содержание белка в семенах показали Сисаль (24,48%), Primel (22,93%) и Bergold (22,73%), а у образца Primel высокое содержание как у семян, так и у зеленых бобов (19,41%). У образцов фасоли зерновой Омская ранняя и Нерусса зафиксировано наименьшее время развариваемое™ семян (69 - 75 мин). Все перечисленные образцы рекомендуется использовать в качестве источников при селекции фасоли.

Кластерный анализ образцов фасоли. Для того чтобы более точно сравнить по элементам продуктивности и пригодности к механизированной уборке образцы фасоли, их поделили на группы с помощью кластерного анализа. При создании новых сортов фасоли зерновой в качестве исходного материала необходимо уделять больше внимания растениям, относящимся ко второму кластеру (рисунок 1). Его образцами являются растения с комплексом положительных хозяйственно-ценных признаков, отбор которых наиболее желателен для селекции фасоли на высокую продуктивность и пригодность к механизированной уборке.

Рисунок 1 - Дендрограмма кластеризации образцов фасоли зерновой по элементам продуктивности и пригодности к механизированной уборке

При создании новых сортов фасоли овощной в качестве источников высокой продуктивности и пригодности к механизированной уборке необходимо больше внимания уделять образцам, относящимся к третьему кластеру. Это растения с комплексом положительных хозяйственно-ценных признаков, отбор которых наиболее желателен для селекции на продуктивность и пригодность к механизированной уборке.

При проведении кластерного анализа фасоли овощной по основным технологическим показателям отмечено: при создании новых сортов в качестве исходного материала необходимо больше внимания уделять образцам первого кластера. У них высокие показатели, отбор по которым наиболее предпочтителен для селекции на высокие технологические качества зеленых бобов. Во втором кластере отбор будет менее эффективным, так как образцы фасоли овощной сочетают невысокие значения признака, а в третьем отбор по данному признаку не проводят из-за его низких значений.

Глава 4. Селекционное использование выделенных образцов фасоли

Влияние температуры внешней среды на прораапание пыльцы фасоли

Одним из наиболее сложных моментов в селекции фасоли является процесс гибридизации, связанный со строением цветка и в результате с низким процентом завязываемости семян. Для выяснения причины этого явления нами проведены исследования влияния погодных условий, времени суток и сортовых особенностей на жизнеспособность пыльцы. По результатам экспериментальных данных отмечено, что в период цветения фасоли пыльца растений фер-тильна уже в бутонах и ее жизнеспособность не уменьшается, а в процессе формирования цветка, наоборот, увеличивается. Таким образом, на признак мужского гаметофита влияет генотип сорта; по результатам двухфакторного дисперсионного анализа установлено, что жизнеспособность пыльцы фасоли овощной и зерновой статистически достоверно зависела от температурного режима. Жизнеспособность пыльцы при взятии ее с 12.00 до 15.00 значительно меньше, чем при сборе в утренние часы (8.00—10.00). Но большое количество формирующейся пыльцы еще не является доказательством ее высокого качества. В ней может быть много недоразвитых пыльцевых зерен, присутствие которых визуально установить невозможно. Истинное представление о жизнеспособности пыльцы возможно при просмотре ее под микроскопом и проращивании на питательной среде, коюрые проводя! непосредственно перед гибридизацией. Максимальное значение жизнеспособности пыльцы отмечено у образцов фасоли: зерновой - Рубин (в бутонах - 27%, раскрывающихся бутонах — 52% и цветках - 63%), овощной - Золото Сибири (в бутонах - 34%, раскрывающихся бутонах - 70% и цветках - 76%). Исследования по данной проблеме продолжаются.

Моделирование параметров продуктивности фасоли для условий южной лесостепи Западной Сибири. С 2000 г. на кафедре селекции, генетики и физиологии растений начаты работы по разработке элементов модели сорта для фасоли овощного и зернового направлений. Это непрерывный процесс, так как с тече-

нием времени меняются требования к возделываемой культуре, появляются новые возможности в создании более благоприятных агроэкологических условий, углубляются представления о генетических и физиологических закономерностях онтогенеза растений. К тому же, в настоящее время мощно развивается перерабатывающая промышленность в регионе. Появился спрос на сорта, идеально подходящие для различных видов переработки.

С учетом результатов изучения коллекции и корреляционного анализа нами были дополнены элементы модели перспективного сорта фасоли овощной и зерновой для условий южной лесостепи Западной Сибири (таблица 1).

В селекционном процессе фасоли зерновой и овощной для создания новых сортов мы рекомендуем использовать в качестве источников основных хозяйственно-ценных признаков выделенные в результате проведения кластерного анализа образцы.

Таблица I - Дополненные элементы модели перспективного сорта фасоли

Показатель Базисный сорт фасоли зерновой Бусинка Новый сорт Базисный сорт фасоли овощной Золушка Новый сорт

Количество бобов на растении, шт. 17,0-19,0 26,0 и > 21,0-23,0 29,0 и >

Масса семян с растения, г 19,0-21,0 27,0 и > 20,0-21,6 29,0 и >

Высота растения, см 44,0 40,0-45,0 40,0 40,045,0

Высота прикрепления нижнего боба, см 12,5,5 18,0-20,0 14,5 18,020,0

Расстояние от кончика нижнего боба до почвы, см 7,0 8,0 и > 6,0 8,0 и >

Количество клубеньков на растении, шт. 30,0 120,0 и > 48,0 120,0 и >

Масса зеленых бобов с растения, г - - 11 т Л ..-V 11 «"'

Глава 5. Характеристика перспективных трансгрессивных форм фасоли по важнейшим хозяйственно-ценным признакам в южной лесостепи Западной Сибири

Характер изменчивости и наследования количественных признаков зависит как от родительских форм, так и от влияния внешних условий среды, в которых происходит формирование последующих признаков гибридов. Причина - их обусловленность разной генетической системой, т. е. в их на-

следовании проявляется дискретность. Гибриды первого поколения, полученные от скрещивания 8 образцов, были изучены по продолжительности вегетационного периода, количеству бобов с одного растения, количеству семян в бобе, массе семян с одного растения, массе 1000 семян, высоте растения и прикрепления нижнего боба, расстоянию от кончика нижнего боба до почвы. Средние значения данных показателей сравнены со значениями родительских форм. В наших исследованиях большинство гибридов имели промежуточное наследование признаков. Степень доминирования варьировала от -4,5 до 4,4, т. е. от гибридной депрессии до сверхдоминирования.

По результатам изучения межсортовых гибридов фасоли в F? (2011 г.) выделены трансгрессивные формы, превзошедшие родителей по комплексу хозяйственно-ценных признаков. Среди гибридов фасоли овощной:

1. Bergold х Maxion faden - по продолжительности вегетационного периода (84 сут.), высоте прикрепления нижнего боба (24,9 см), количеству бобов с одного растения (27 шт.), массе семян с одного растения (24,6 г) и массе одного боба (10,5 г).

2. Сисаль х Primel - по продолжительности вегетационного периода(88 сут.), высоте прикрепления нижнего боба (25,0 см), и массе одного боба (12,2 г).

3. Maxion faden х Американская - по количеству бобов с одного растения (24 шт.), массе семян с одного растения (23,7 г) и массе одного боба (11,5 г).

Среди гибридов фасоли зерновой:

1. Омская ранняя х Нерусса - по массе семян с одного растения (26,1 г), количеству семян в бобе (5 шт.).

2. Оран х Большой Змей - по высоте прикрепления нижнего боба (24,5 см), количеству бобов с одного растения (25 шт.), массе семян с одного растения (26,8 г).

3. 0/10 Мутанты - по продолжительности вегетационного периода (73 сут.), высоте прикрепления нижнего боба (24,2 см), количеству бобов с одного растения (23 шт.), массе семян с одного растения (27,8 г).

Наибольшей селекционной ценностью отличаются гибридные комбинации с участием образцов фасоли овощной Сисаль, Primel, Maxion faden и Американская, зерновой: Оран и Большой Змей.

ВЫВОДЫ

1. Экспериментальные исследования по изучению коллекции фасоли обыкновенной (Phaseolus vulgaris L.) в условиях южной лесостепи Западной Сибири позволили выявить основные направления селекции культуры овощного и зернового использования.

2. Выделены образцы фасоли овощной, сочетающие комплекс хозяйственных признаков и свойств, представляющих ценность в селекции, как источники:

- скороспелости: Памяти Рыжковой, Маруся, Золото Сибири, Ibiza, Marion, Ni ver, Majorka, Сисаль;

- числа бобов на растении: Золото Сибири, Памяти Рыжковой, Маруся, Польская 14, Сисаль, Majorka;

- урожайности зеленых бобов: Памяти Рыжковой, Маруся, Либретто, Польская 14, Польская 25, Бона, Majorka, Niver, Marion, Ibiza;

- пригодности к механизированной уборке: Золото Сибири, Памяти Рыжковой, Маруся, Либретто, Польская 14, Польская 25, Бона, Сисаль, Majorka, Ibiza, Marion, Niver;

- высокого содержания белка и микроэлементов в семенах: Сисаль, Primel и Bergold;

- высокого содержания белка и микроэлементов в зеленых бобах: Primel;

- высоких показателей технологичности зеленых бобов: Золото Сибири, Памяти Рыжковой, Маруся, Либретто, Сисаль, Majorka, Ibiza, Marion, Польская 14, Польская 25, Бона, Niver;

- высокой клубенькообразующей способности: Marion и Niver.

3. Для фасоли зерновой выделены образцы, представляющие ценность в селекции как источники:

- скороспелости: Оливковая, Омичка;

- числа бобов на растении: Лукерья, Оливковая, Омичка, Нерусса, Рубин, Шоколадница;

- урожайности семян: Лукерья, Оливковая, Омичка, Нерусса, Рубин, Шоколадница, Сиреневая;

- пригодности к механизированной уборке: Оливковая, Лукерья и Рубин;

- высокой семенной продуктивности: Лукерья, Оливковая, Омичка, Нерусса, Рубин;

- высокого содержания белка и микроэлементов в семенах: Оран и Большой Змей;

- по развариваемости семян: Омская ранняя и Нерусса;

- высокой клубенькообразующей способности - Оливковая.

4. Урожайность зеленых бобов фасоли овощной зависела главным образом от массы бобов (г = 0,8 ± 0,05) и их количества с одного растения (г = 0,8 ± 0,05). Коэффициент корреляции урожайности и массы одного боба был средним (г = 0,4 ± 0,07). Следовательно, при селекции фасоли овощной на урожайность зеленых бобов отбор следует вести по признакам: массе и количеству бобов с растения.

\ VHAMraulin^TI Л011П11 плгмшпл» -ir-vvv............___ - . ______

[ / vjMv.itAl.vrv 1 1 > VVIV1/1H V j/ VI V. IM j nUDUH JÜDntUia 1 I (11H tflli\l UU|;aJUM Ol массы семян (г = 0,8 ± 0,05) и количества бобов с одного растения (г - 0,8 ± 0,06). Коэффициент корреляции между урожайностью и количеством семян в бобе был средним (г = 0,6 ± 0,08), а масса 1000 семян вообще не влияла на урожайность (г = 0,1 ± 0,09). Следовательно, при селекции фасоли зерновой на урожайность семян следует вести отбор по признакам: числу бобов и массе семян с одного растения.

6. Определены параметры перспективного сорта фасоли зернового и овощного использования для условий южной лесостепи Западной Сибири, создана

модель и выделены источники признаков для ее реализации. Для такой морфо-биологической модели сорта должны быть характерны: детерминантный тип роста, компактная форма куста, высокая урожайность зеленых бобов и семян, определенное количество бобов с растения, высота прикрепления нижнего боба - 18-20 см, максимальное количество азотфиксируюших клубеньков, форма боба - округлая, без пергаментного слоя и волокна.

7. Кластерный анализ образцов фасоли овощного и зернового назначения позволил выделить группы растений, превосходящие родительские формы по оптимальному набору хозяйственно-ценных признаков, это позволит более целенаправленно вести отбор ценных форм.

8. Выявлено, что в период цветения фасоли пыльца растений остается фер-тильной уже в бутонах и ее жизнеспособность не уменьшается, а в процессе формирования цветка, наоборот, увеличивается. На признак мужского гамето-фита влияет генотип сорта, по результатам двухфакторного дисперсионного анализа установлено, что жизнеспособность пыльцы фасоли овощной и зерновой статистически достоверно зависела от температурного режима. Жизнеспособность пыльцы при взятии ее с 12.00 до 15.00 значительно меньше, чем при сборе в утренние часы (8.00-10.00). В качестве источников высокой фертиль-ности пыльцы представляют ценность у фасоли овощной образец Золото Сибири, у зерновой - Рубин.

9. Определение коэффициента наследуемости в гибридных популяциях показало, что наиболее доступными признаками для проведения отбора в поколениях является количество бобов на растении, количество семян в бобе, высота прикрепления нижнего боба.

10. Наибольшая степень трансгрессий в F2 установлена по числу бобов на растении и массе семян с одного растения. У гибрида фасоли овощной Сисаль х Primel и зерновой- 0/10 Мутанты выявлена наибольшая частота трансгрессий по большинству хозяйственно-ценных признаков, что свидетельствует об эффективности отбора. Наибольшей селекционной ценностью отличаются гибридные комбинации с участием образцов фасоли овощной Сисаль, Primel, Maxion faden и Американская, зерновой: Оран и Большой Змей.

РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКИ И ПРОИЗВОДСТВА

Для повышения эффективности селекционного процесса при создании новых сортов фасоли зернового и овощного назначения для условий южной лесостепи Западной Сибири целесообразно использовать в качестве источников по комплексу ценных признаков выделенные образцы фасоли овощного использования (Золото Сибири, Памяти Рыжковой, Маруся, Либретто, Сисаль, Majorka, Ibiza, Marion) и зернового назначения (Лукерья, Оливковая, Омичка, Нерусса, Рубин, Шоколадница, Сиреневая).

В селекции фасоли овощного и зернового использования следует ориентироваться на разработанные нами элементы модели сорта, а в дальнейшем целе-

сообразно использовать в качестве источников основных хозяйственно-ценных признаков выделенные образцы.

Для более эффективного отбора в коллекциях фасоли рекомендуется использовать кластерный анализ и установленные особенности в изменчивости, наследовании и корреляции хозяйственно-ценных признаков.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ В изданиях, включенных в перечень ВАК РФ

1. Казыдуб Н.Г. Селекция фасоли овощной в условиях южной лесостепи Западной Сибири / Н.Г. Казыдуб, Т.В. Рассказова*, О.Ю. Турина // Известия Санкт-Петербургского ГАУ. - 2011. -№ 23. - С. 37-41.

2. Казыдуб Н.Г. Сорта фасоли овощной для механизированной уборки / Н.Г. Казыдуб, Т.В. Маракаева, В.М. Казыдуб// Вестн. Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова. - 2012 - № 1 (26). -С. 100-104.

Публикации в других изданиях

3. Рассказова Т.В. Создание сортов фасоли овощной высоких технологических качеств для условий южной лесостепи Западной Сибири / Т.В. Рассказова, Н.Г. Казыдуб, А.П. Клинг, М.А. Копылова // «Динамика систем, механизмов и машин»: материалы VII междунар. науч.-технич. конф., 10-12 ноября

2009 г. - Омск, 2009 -С. 398.

4. Рассказова Т.В. Сортоизучение коллекции овощной фасоли в южной лесостепи Омской области / Т.В. Рассказова, A.C. Барсукова, A.M. Канцелова// Инновационные идеи молодых исследователей для промышленного комплекса России: сб. материалов всерос. науч.-практич. конф. студентов, 4-5 марта

2010 г.-Пенза,2010.-С. 5-7.

5. Рассказова Т.В. Биологический и экономический потенциал фасоли овощной в сельскохозяйственном производстве в условиях южной лесостепи Западной Сибири / Т.В.Рассказова, А.П. Клинг // Омское время - взгляд в будущее: материалы регион, молодежной науч.-технич. конф., 14-15 апреля 2010 г. - Омск, 2010.-С. 198-203.

6. Рассказова Т.В. Наследование хозяйственно-ценных признаков гибридами F, и F2 фасоли в условиях южной лесостепи Западной Сибири / Т.В. Рассказова, М. А. Копылова // Студент и аграрная наука: материалы шестого университетского конкурса на лучшую научную работу. - 2010. - С. 232 - 237.

7. Рассказова Т.В. Экономическая оценка семеноводческих процессов зернобобовых культур (на примере фасоли овощной) в южной лесостепи Западной Сибири / Т.В. Рассказова, Н.Г. Казыдуб, A.C. Барсукова, A.M. Канцелова // Россия молодая: передовые технологии - в промышленность: материалы III всерос. молодежной науч.-технич. конф., 16-18 ноября 2010 г.-Омск, 2010. - С. 218-221.

8. Рассказова T.B. Биологический и экономический потенциал фасоли овощной в с/х производстве в условиях южной лесостепи Западной Сибири / Т.В. Рассказова, Н.Г. Казыдуб // Студенческая наука - развитию АПК: материалы IX науч.-практич. студ. конф., 15 апреля 2010 г. - Тара, 2010. - С. 67-72.

9. Казыдуб Н.Г. Качество и продуктивность зеленых бобов фасоли овощ-нрй в условиях южной лесостепи Западной Сибири / Н.Г. Казыдуб, Т.В. Мара-каева, М.А. Копылова // Актуальность проблемы земледелия и растениеводства: сб. статей V междунар. науч.-практич. конф. молодых ученых, посвящ. 20-летию Независимости Республики Казахстан, 27-28 октября 2011 г - Алма-лыбак, 2011.-С. 103-105.

10. Маракаева Т.В. Вклад симбиотического азота бобовых (фасоль овощная и зерновая) в плодородие почв Западной Сибири / Т.В. Маракаева, Н.В. Нистратова, К.А. Демьяненко // Россия молодая: передовые технологии - в промышленность!: материалы IV всерос. молодежной науч.-технич. конф., 15-17 ноября 2011 г. - Омск, 2011. - С. 226 -229.

11. Симбиотическая азотофиксация бобовых - важный источник биологического азота в плодородии почв Западной Сибири: статья / Н.Г. Казыдуб [и др.] // Научно-инновационная деятельность в агропромышленном комплексе: сб. науч. статей 5-й междунар. науч.-практич. конф. 21-22 апреля 2011 г -Минск, 2011.-С. 160.

12. Симбиотическая активность бобовых культур (фасоль, горох, бобы) в условиях южной лесостепи Западной Сибири / Н.Г. Казыдуб [и др.] // Сборник научных трудов «Сибирская деревня: история, современное состояние, перспективы развития, 17-20 апреля 2012 г. - Омск, 2012 . - С. 273 - 277.

13. Казыдуб Н.Г. Перспективная культура для Сибирского региона - фасоль овошная / Н.Г. Казыдуб, Т.В. Маракаева, H.A. Шитиков // Материалы III междунар. науч.-практич. конф., 8-9 августа 2012 г. - Москва, 2012. - С. 251258.

Авторские свидетельства, патенты

14. Авторское свидетельство № 55676 РФ. Сорт фасоли овощной Памяти Рыжковой / Н.Г. Казыдуб, А.П. Клинг, Т.В. Рассказова / ОмГАУ им. П.А. Столыпина. Заявка № 8954126, дата приоритета 30.11.2010 г., зарегистрировано 05.10.2012 г.

15. Авторское свидетельство № 55677 РФ. Сорт фасоли овощной Золото Сибири / Н.Г. Казыдуб, О.Ю. Турина, А.П. Клинг, Т.В. Рассказова /' ОмГАУ им. П.А. Столыпина. Заявка № 8954125, дата приоритета 30.11.2010 г., зарегистрировано 05.10.2012 г.

16. Патент № 6689 РФ. Сорт фасоли овощной Памяти Рыжковой / Н.Г. Казыдуб, А.П. Клинг, Т.В. Рассказова / ОмГАУ им. П.А. Столыпина. Заявка № 8954126, дата приоритета 30.11.2010 г., зарегистрировано 05.10.2012 г.

17. Патент № 6688 РФ. Сорт фасоли овощной Золото Сибири / Н.Г. Казыдуб, О.Ю. Турина, А.П. Клинг, Т.В. Рассказова / ОмГАУ им. П.А. Столыпина. Заявка № 8954125, дата приоритета 30.11.2010 г., зарегистрировано 05.10.2012 г. * В связи с замужеством фамилия изменена на фамилию «Маракаева»

Формат А5. Бумага офсетная. Гарнитура «Тайме». Печать на ризографе. Тираж 100 экз. Заказ № 141. 2014 г.

Отпечатано ООО «Технология», г. Омск, ул. Вавилова 137, тел.: 495-491.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Маракаева, Татьяна Владимировна, Омск

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П. А. СТОЛЫПИНА»

04201459838

На правах рукописи

MAP АКАЕВА ТАТЬЯНА ВЛАДИМИРОВНА

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ХОЗЯЙСТВЕННО-ЦЕННЫХ ПРИЗНАКОВ ОБРАЗЦОВ ФАСОЛИ (PHASEOLUS VULGARIS L.) И СОЗДАНИЕ НА ИХ ОСНОВЕ НОВОГО СЕЛЕКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ УСЛОВИЙ ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

06.01.05 - Селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, доцент Казыдуб Н.Г.

0мск-2014

Оглавление

Введение 4

1 Фасоль как объект исследований (обзор литературы) 10

1.1 Народно-хозяйственное значение культуры 10

1.2 Биологические и генетические особенности фасоли 15

1.3 Направления современной селекции фасоли 23

1.3.1 Селекция на продуктивность 25

1.3.2 Селекция на пригодность к механизированной уборке 27

1.3.3 Селекция на повышенную клубенькообразуюшую 28 способность

1.4 Приемы, ускоряющие селекционный процесс фасоли 30

1.5 Достижения селекции фасоли 33

2 Условия, объект и методика проведения исследований 39

2.1 Почвенно-климатические условия южной лесостепи Омской области 39

2.2 Метеорологические условия в годы проведения исследований 41

2.3 Объект и методика исследований 50

3 Характеристика образцов фасоли по хозяйственно-ценным 56 признакам

3.1 Продолжительность и структура вегетационного периода 56

3.2 Компоненты продуктивности 60

3.3 Пригодность к механизированной уборке 75

3.4 Клубенькообразующая способность 78

3.5 Биохимический состав и качество зеленых бобов и семян 86

3.6 Кластерный анализ образцов фасоли 91

4 Селекционное использование выделенных образцов фасоли 100

4.1 Моделирование параметров продуктивности фасоли для условий 100 южной лесостепи Западной Сибири

4.2 Влияние температуры внешней среды на прорастание пыльцы фасоли 107

5 Характеристика перспективных трансгрессивных форм фасоли по важ- 115 нейшим хозяйственно-ценным признакам в южной лесостепи Западной Сибири

5.1 Наследование и наследуемость хозяйственно-ценных признаков гибридами Fj и F2 фасоли в условиях южной лесостепи Западной Сибири

5.2 Селекционно-генетическая оценка гибридов F3 и F4 фасоли по хозяй- 132 ственно-ценным признакам в условиях южной лесостепи Западной Сибири

Выводы 140

Рекомендации для селекционной практики и производства 144

Список литературы 145

Приложения

162

Введение

Актуальность темы. Ассортимент культур, используемых на территории Западной Сибири, довольно узок и не позволяет разнообразить рацион питания населения. По пищевым качествам среди продуктов растительного происхождения фасоль занимает одно из первых мест в питании многих народов мира, уступая лидерство лишь зерновым культурам.

Фасоль относится к группе ценных высокобелковых продовольственных культур. Среди продовольственных зернобобовых культур ее отличают питательность и многообразие использования для пищевых целей. По содержанию белка в семенах (от 17 до 32%), жиров (от 2 до 3,5%) и количеству незаменимых аминокислот превосходит пшеницу. Энергетическая ценность 100 г фасоли составляет 134 кДж. Для нее характерны отличные вкусовые и кулинарные качества, хорошо усваивается организмом человека. Отходы переработки зерна фасоли, солома и мякина являются ценным кормом (Орлов, Исаев, Лосев, 1986). В симбиозе с клубеньковыми бактериями растения фасоли фиксируют атмосферный азот и обогащают им почву, что выводит ее в разряд хороших предшественников (Эберт и др. 1981). Фасоль вьющуюся используют также как декоративное растение.

В настоящее время фасоль обыкновенная широко распространена в мировом земледелии, её возделывают более чем в 70 странах в различных почвен-но-климатических зонах. Мировая площадь посевов культуры - около 25 млн га. Общемировое производство фасоли в 2010 г. составило 4,4 млн/т. Наибольшее потребление фасоли на душу населения зафиксировано в странах Африки и Латинской Америки (Пивоваров В.Ф., 2006).

В Российской Федерации посевных площадей под фасолью - 4,8 тыс. га, а в Западной Сибири она возделывается в основном как огородная культура (Васякин , 2002). В нашей стране, несмотря на достоинства, фасоль не является традиционной культурой, однако спрос на неё увеличивается из года в год. В то же время в Средние века фасоль была незаменимым продуктом в использова-

нии с разными целями. Отсутствие интереса к возделыванию фасоли у нынешних производителей сельхозпродукции Сибирского региона объясняется отсутствием сортов, хорошо адаптированных к конкретным почвенно-климатическим условиям зоны, пригодных к механизированной уборке, и низкое качество бобов. Связано это с тем, что районированные сорта не полностью отвечают требованиям современного сельского хозяйства. Необходимы сорта интенсивного типа, пригодные для возделывания как в регионах традиционного выращивания фасоли, так и в перспективных, нетрадиционных районах. Это будет способствовать расширению ареала возделываемой культуры (Иванов, 1961; Евтушенко, 1954).

В России выращивание фасоли возможно на Северном Кавказе, в Центрально-Черноземной зоне, на юге Нечерноземной зоны и в лесостепи и степи Западной Сибири. Интерес представляют для Западной Сибири лучшие сорта и образцы из вышеуказанных регионов, а также из зарубежных стран. Часть регионов относят к лесостепной зоне. Климатические условия этой природной зоны и европейских стран имеют значительное сходство (Васякин, 2003). В связи с этим весьма актуальны комплексное изучение лучших европейских сортов и выделение источников хозяйственно-ценных признаков: высокой продуктивности, высокого прикрепления нижнего боба, высокого качества бобов и других хозяйственно-ценных признаков в условиях лесостепи Западной Сибири.

Степень разработанности темы исследований. Значительный вклад в изучение проблемы селекции и семеноводства фасоли внесли Т.В. Буравцева (1991,2009), Н.И. Васякин (2002), О.В. Паркина (2003), Н.Г. Казыдуб (2004, 2009, 2010, 2013), A.A. Муратов (2009), Н.С. Цыганок (2009, 2011, 2012) и др. исследователи. В их исследованиях отражены генетические и морфологические особенности культуры, селекционные и семеноводческие подходы, ее хозяйственное значение и зависимость урожайности от элементов продуктивности. Однако вопросы, отмеченные выше, в условиях южной лесостепи Западной Сибири проработаны недостаточно.

Цель исследований - провести сравнительную оценку хозяйственно-ценных признаков генофонда фасоли и создать новый исходный материал для ее селекции в условиях южной лесостепи Западной Сибири.

Задачи исследований:

- изучить основные хозяйственно-ценные признаки образцов фасоли, выделить перспективные формы с высокой селекционной ценностью генотипа для их использования в качестве исходного материала при межсортовой гибридизации;

- создать новый исходный материал фасоли путем межсортовой гибридизации;

- определить корреляционную зависимость между урожайностью и элементами продуктивности на основе изучения многообразия хозяйственно-ценных признаков;

- провести кластерный анализ образцов фасоли обыкновенной по признакам элементов продуктивности и пригодности к механизированной уборке и выделить источники для ее реализации;

- дополнить модель сортов фасоли овощного и зернового использования для условий южной лесостепи Западной Сибири;

- оценить по гаметофиту экспериментальный материал (влияние температурного режима разного времени суток) и выделить источники с высокой фертильностью пыльцы;

- изучить характер наследования и наследуемость хозяйственно-ценных признаков гибридами фасоли и провести отбор перспективных линий в Р4.

Научная новизна работы. В условиях южной лесостепи Западной Сибири выделены новые источники ценных признаков: высокая продуктивность, стабильность урожая, высокие технологические качества, пригодность к механизированной уборке, устойчивость к болезням. Выявлен характер корреляционной зависимости урожайности семян и зеленых бобов от основных хозяйственно-ценных признаков. Представлен кластерный анализ образцов фасоли по

признакам продуктивности и пригодности к механизированной уборке и выделены источники для ее реализации. Созданы межсортовые гибриды путем искусственной гибридизации, проведена их селекционно-генетическая оценка как исходного материала для селекции фасоли.

Теоретическая и практическая значимость работы. В процессе проведения исследований изучены элементы структуры урожая, изменчивость количественных признаков. Установлено влияние факторов (температура воздуха, количество осадков и генотип) на величину уровня параметров продуктивности фасоли. На основе теоретических и методических проработок, получен селекционный материал, находящийся на разных этапах селекционного изучения, отмечены и рекомендованы источники ценных признаков фасоли обыкновенной, наиболее перспективные и адаптированные к местным климатическим условиям. Созданный на основе коллекции исходный материал включен в селекционный процесс, осуществляемый на кафедре селекции, генетики и физиологии растений ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А. Столыпина (приложение И). Созданы два сорта фасоли овощной Золото Сибири и Памяти Рыжковой, которые в настоящее время занесены в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Материалы диссертации используются в образовательном процессе в направлениях: 110400.62 «Агрономия» и 110500.62 «Садоводство».

Методология и методы исследования. Научная методология основывается на системном подходе к изучаемой проблеме и комплексном рассмотрении процессов селекции фасоли. Методологической базой послужили труды отечественных и зарубежных ученых по теоретическим вопросам в области селекции фасоли. Для проведения исследований были заложены лабораторные и полевые опыты. Учеты и наблюдения осуществляли согласно методическим указаниям ВИР (1975, 1978), Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1989), статистическая обработка данных проведена методом дисперсионного и корреляционного анализа.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Исходный материал для селекционной практики, полученный на основании комплексного изучения коллекции фасоли, и выявленные селекционно-генетические параметры культуры по хозяйственно-ценным признакам.

2. Элементы моделей сортов фасоли овощного и зернового направлений для региона.

3. Характер наследования и наследуемость хозяйственно-ценных признаков гибридами F, hF2 фасоли в условиях южной лесостепи Западной Сибири.

Апробация результатов. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований доложены на XVI научно-технической конференции, посвященной 90-летию ОмГАУ (Омск, 2009); на VII Международной научно-технической конференции «Динамка систем, механизмов и машин» (Омск, 2009); XVI научно-технической конференции Института экономики и финансов (Омск, 2009); Международной научно-технической конференции «Омское время - взгляд в будущее» (Омск, 2010); на научно-практических конференциях первого, второго и третьего этапов Всероссийского конкурса на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений Минсельхоза России в номинации «Агрономия» (Омск, Новосибирск, Орел, 2010); на IX научно-практической конференции молодых ученых вузов Сибирского федерального округа «Инновации молодых ученых аграрных вузов - агропромышленному комплексу Сибирского региона» (Омск, 2011) и опубликованы в 14 работах, из них 2 - в ведущих рецензируемых научных журналах, определенных ВАК.

Изучаемая тема изложена в программе «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» («У.М.Н.И.К.») в 2010 г., выигран тендер на 200000 руб. в год в течение двух лет. В 2011 г. по изложенной теме - грант (60000 руб.) в конкурсе для студентов, аспирантов и молодых преподавателей «Академическая мобильность», проводимом в рамках программного блока «Наука. Образование. Просвещение» фонда Михаила Прохорова.

Получено два патента и авторские свидетельства на селекционное достижение (Приложения К, Л, М, Н).

Автор выражает искреннюю благодарность и признательность за помощь в выполнении работы научному руководителю доктору сельскохозяйственных наук, доценту, зав. кафедрой селекции, генетики и физиологии растений Нине Григорьевне Казыдуб, коллективу кафедры селекции, генетики и физиологии растений, лаборатории селекции пшеницы и озимой тритикале ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А. Столыпина.

1. ФАСОЛЬ КАК ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1 Народно-хозяйственное значение культуры

Фасоль - одно из древнейших культурных растений нашей планеты. Известна была не только древним государствам ацтеков и инков, но еще в доинскские времена. При раскопках в южных штатах Мексики найдены остатки окультуренной фасоли, установленный возраст - 7000 лет.

Высокие вкусовые, питательные и урожайные качества фасоли, способность роста и вызревать в различных почвенно-климатических зонах делают культуру одной из ведущих в мировом земледелии. Среди бобовых культур она занимает второе место после сои, ее посевы превышают 25 млн га, продолжая увеличиваться. Крупнейшие производители фасоли: Бразилия, Индия, США, Китай, Венгрия, Румыния. В России в настоящее время под фасолью заняты незначительные площади, большинство в личных приусадебных хозяйствах (Декапрелевич, 1965, Иванов, 1953)

Центром формообразования фасоли обыкновенной Ph. vulgaris L., по Н.И. Вавилову (1987), являются южномексиканские и центральноамериканские районы.

В Европу фасоль попала из Нового Света в XVI в., где ее называли «итальянскими бобами».

В России фасоль совсем недавно - с XVI в. - из Турции и Франции. Сначала ее называли бобами и специально использовали только в декоративных целях. Как овощ фасоль стали выращивать только в XVIII в. В последние годы фасоль все более популярна (Курлович, 1998, Жученко, 2001).

В первую очередь фасоль ценится как пищевое растение: используют семена и в качестве овощей зеленые бобы как в свежем, так и в консервированном виде.

Пищевая ценность семян фасоли определяется высоким содержанием белка и витаминов, высокой калорийностью и хорошей усвояемостью содержащегося белка организмом человека. Коэффициент переваримости белка равен 86, выше, чем у гороха и чечевицы. Минимальное содержание белка (15%) обнаружено в семенах остролистной фасоли, максимальное (33%) - у обыкновенной фасоли. Химический состав семян обыкновенной фасоли (в % на сухое вещество): белок -20,8 - 26,5%, безазотистые экстрактивные вещества 50,8 - 58,0%, жир - 0,8 -1,5%, клетчатка - 5,2 - 7,9%, зола - 2,1 - 2,3%. В отдельных частях семени содержание веществ неодинаково: белка в семядолях - 24 - 27%, в

кожуре - 3%, жира в семядолях - 1,0 -1,6%, в кожуре 0,1 - 0,9,

клетчатки соответственно 1,0 - 1,7% и 49 - 56% (Пивоваров, 2007).

Ценность фасоли как продукта питания обусловлена не только большим содержанием высокоусвояемого белка, но и его аминокислотным составом, по набору и количеству аминокислот соответствующим уровню белков мяса и молока. В состав белков входит около 30 аминокислот. Основные незаменимые аминокислоты - лизин - 2 - 4%, триптофан - 0,1 - 0,2%, а также фенилаланин и лейцитин. Высокая питательная ценность фасоли заключается в том, что в зерне содержится большое количество различных витаминов, необходимых для жизнедеятельности человеческого организма: (3-каротин (0,02 мг/100 г), В, (0,50 мг/100 г), В2 (0,18 мг/100 г), В3, В6, РР (2,10 мг/100 г) (Попов, 2007).

Диетическая и питательная ценность фасоли определяется и наличием в ее семенах большого количества минеральных веществ. Важнейшие из них -соли калия (до 530 мг на 100 г зерна), магния, кальция, фосфора и железа, по их содержанию фасоль значительно превосходит мясо. Фасоль, как подтверждают вышеприведенные данные, является таким пищевым продуктом, в котором имеются почти все вещества, необходимые для нормального питания человека.

Но наряду с высокими питательными качествами у фасоли имеются и недостатки. В продуктах фасоли содержится ряд отчасти токсических соединений, которые ограничивают ее использование в питании человека. К

таким соединениям, содержащимся в значительных количествах, относятся ингибиторы трипсина, фитохемаглутины, в незначительном количестве присутствуют танины и сапонины. С помощью обработки семян (простой варкой или снятием кожуры) можно обезвредить эти вещества, а некоторые и совсем удалить. В настоящее время существуют сорта с низким или почти нулевым содержанием вышеперечисленных веществ. Но все же небольшие дозы некоторых из этих биоактивных веществ положительно влияют на здоровье человека. Так, например, танины предохраняют и даже тормозят ракообразование, улучшают текучесть крови, активиз