Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Виды рода RUBUS L. как исходный материал для селекции

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Виды рода RUBUS L. как исходный материал для селекции"

РГБ УД

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ РАСТЕНИЕВОДСТВА имени Н. И. ВАВИЛОВА

На правах рукописи

КОРМАНОВСКАЯ Валентина Владимировна

УДК 631.527:634.0164:634.71

ВИДЫ РОДА ЯивиБ Ь. КАК ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ

Специальности: 06.01.05 — Селекция и семеноводство 03.00.05 — Ботаника

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1995

Диссертационная работа выполнена в отделе плодовых, ягодных, орехоплодных, субтропических, декоративных культур и винограда Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства им. Н. И. Вавилова в 1992—1994 гг.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор В. Л. Витковский.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор В. К. Пельменев; кандидат сельскохозяйственных наук Е. В. Володина.

Ведущее учреждение: Санкт-Петербургская Лесотехническая Академия.

Защита диссертации состоится « » ¿¿/С^'^ 1995 г. в /V час. на заседании диссертационного совета К 020.18.01 по присуждению ученой степени кандидата наук во Всероссийском научно-исследовательском институте растениеводства им. Н. И. Вавилова по адресу: 190000, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 44.

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

Автореферат разослан

1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор с.-х. наук

Е. В. Мажорос

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Малина - одна из самых популярных ягодных культур. Ее плоды обладают прекрасными лечебными и диетическими свойствами. Однако, в производстве из-за невысокой рентабельности,' культура имеет незаслуженно малое распространение. Для эффективного возделывания малины необходимы сорта, сочетающие высокую урожайность, зимостойкость, устойчивость к болезням и вредителям, пригодные к механизированной уборке. Одним из методов получения таких сортов является иснользованнне в селекции дикорастущих видов рода Rubus L., многие из которых несут в своей наследственной основе указанные выше признаки.

Цель и задачи исследований. Цель работы - провести всестороннее изучение морфологических и биологических особенностей видов рода Rubus различного географического происхождения, чтобы выявить перспективный материал для селекции.

Для достижения указанной цели предстояло решить следующие задачи:

- провести анализ морфологических признаков (куста, стебля, листа, цветка и плода) и биологических показателей (фенологии, динамики роста однолетних побегов, морфогенеза цветковых почек, самоплодности и пр.) в представленных в коллекции ВИР образцах вида R.idaeus L. различного географического происхождения, а также образцов других видов рода Rubiis;

- исследовать анатомическое строение однолетнего побега представителей рода Rubus;

. - выделить образцы, несущие возможно больший набор хозяйственно-ценных признаков для использования в селекционной работе.

Научная новизна исследований. Впервые установлен диапазон внутривидовой изменчивости морфологических.признаков куста, стебля, листа, цветка и плода у R. Idaeus; уточнены типичные значения количественных Признаков - высоты побегов, длины и ширины пластинки листа, диаметра цветка и плода и др. Выделены признаки, по которым можно идентифицировать формы различного эколого-географнческого происхождения (форма куста, шиповатость побега, масса и форма плода и др.). Определены закономерности в географической изменчивости морфологических признаков R. idaeus. У южных образцов (в отличие от северных) больше высота побегов, длина бокового листочка, диаметр цветка, диаметр плода и т.д.; с другой стороны, меньше число однолетних побегов в кусте; форма куста -

более раскидистая, хуже сцепление между плодом и плодоложем. Впервые проведено сравнительное изучение анатомического строения однолетнего побега представителей рода Rubus, которое может служить диагностическим признаком видов. Дана оценка компонентов зимостойкости представителей рода Rubus и выявлены перспективные для селекции на зимостойкость образцы. По комплексу ценных биолого-хозяйственных показателей выделены образцы К-8373, К-8374, К-8466 R. idaeus ssp. vulga-tus Arrhen. и K-8202, K-11178 R. idaeus ssp. sibiricus Korn., которые рекомендуются для использования в селекции.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на ежегодных научно-теоретических конференциях молодых ученых и аспирантов ВИР (С-Петербург, 1992-1995 гг.), на Всероссийском совещании по ягодным культурам (Брянск, 1994 г.), на заседаниях отдела плодовых и ягодных культур ВИР (1993-1994 гг.).

Публикация результатов исследований. Основные результаты диссертации изложены в трех научных статьях.

Структура и объем диссертации!I. Диссертация состоит из введения, 3 глав, выводов, рекомендаций производству и таблиц приложения. Список использованной литературы содержит2О0 наименований, в том числе 69 иностранных. Объем работы составляет ^Сстраииц, из которых текстовая часть занимает?/ страниц. В работе представлены 20 рисунков и 20 таблиц.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА РАБОТЫ

Исследования проводились на Павловской опытной станции ВИР, Ленинградской области в 1992-1994 гг. Объектами для исследований послужили 46 образцов восьми видов рода Rubus L.: R.ceasius L., R.crataegifolius Bunge, R.idaeus L., R.inopertus (Diels) Pocke, R.nutcanus Мое., R.occidentals L., R.odoratus L., R.sachalinensis Levi. Образцы вида R.idaeus в коллекции представлены двумя подвидами R.idaeus subsp. vulgatus Arrhen. и R.idaeus subsp. sibiricus Korn., из которых первый имеет наибольшее число (32) форм, собранных в различных географических районах России и смежных стран. Морфологическое и биологическое . описание растений, исследование зимостойкости в искусственных условиях, анатомишо однолетних побегов проводили в соответствии с общепринятыми методиками. Для математической обработки результатов исследований пользовались стандартным методом биометрического анализа (Доспехов Б.А., 1985), а также пакетом прикладных программ (ЛИС ВИР).

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В результате экспедиционного обследования малины обыкновенной и ежевики сизой в Сосновском, Мгинском, Гатчинском и Лужском районах Ленинградской области выявлено, что вид II. ¡(Заеив обладает большой изменчивостью морфологических и биологических показателей. Растения вида занимают различные экологические ниши и встречаются в сомкнутых сосняках, умеренно освещенных осиново-березовых лесах и в осветленных березняках, на хорошо освещенных полянах, опушках и в темных болотистых местах. Наиболее продуктивные заросли Я. ¡(Заеш обнаружены в Невской дубровке Мгинского района. Коллекция ВИР пополнена 14-ю образцами К. ¡ёаеив, представляющими интерес для изучения. Я. саевшв достаточно константен и не обладает высоким полиморфизмом в условиях Ленинградской области. На территории обследованных районов он встречается гораздо реже малины обыкновенной,

В процессе изучения 87 морфологических признаков у 32-х образцов вида Я ¡¿асиэ выявлено, что наиболее стабильными среди них оказались: матовость и кожнстость поверхности листа, шиповатость черешка, длина и ширина центрального листочка, ширина чашелистика и лепестка, длина почки. Выделены диагностические признаки, по которым можно установить принадлежность к различным эколого-географическим районам. Установлены закономерности изменения морфологических признаков с севера на юг, которые в дальнейшем позволят осуществить целенаправленную интродукцию нового исходного материала Я. ¡(1аеи5.

Исследование анатомического строения однолетнего побега видов рода ЯиЬиэ показало различия в толщине их тканей, числе и форме клеток, наличии или отсутствии включений. Самым толстым паренхимным слоем первичной коры обладали образцы К. о<]ога№ (23.8 мкм) и Я. пи(сатк (20.2 мкм); и самым тонким - Я. сае$шз (5.6 мкм) и Я. 8асЬаНпеп51з (6.3 мкм). У Л. осс1сЗел1аИз паренхимные клетки коры располагались правильными рядами, довольно плотно примыкали друг к другу, имея небольшие межклетники. Наоборот, у ИЛпорегШв клетки размещались рыхло и хаотично. В структуре стебля образцов И. сае$ш$ и др. отсутствовали клетки эндодермы (см. вывод 2). Время заложения феллогена коррелирует с зимостойкостью растений. У наименее зимостойких образцов Л. саезшв, Л. Ьга1ае§1ГоНи5, Я. шорегЦк, Я. осаёегиаНБ феллоген начинал формироваться й середине или в конце июня. У образцов И. ¡¿аеиз, Л. тореПиБ, Я. ос!ога-(ия, Я. пШсапш и Л. осас!еп1аНз выявлены достоверные положительные

корреляции между отдельными структурными элементами стебля и хозяйственно-ценными признаками: зимостойкостью, устойчивостью к диднмел-ле и толщиной ксилемы у образцов Я. ¡(1аеи5 вБр. зШпсш; устойчивостью к антракнозу, дидимелле и толщиной паренхимы у И. ¡с1аеи$ Бэр. уи^а1и$; устойчивостью к антракнозу и толщиной сердцевины у И.. торегпв и Я. occ¡dentalis; устойчивостью к антракнозу и толщиной ксилемы у Я. оссь dental¡s и Я. оёога^. Прочность побегов зависит от толщины коры, код-ленхпмного слоя и толщины оболочек клеток. Наиболее устойчивые к полеганию образцы имели большой объем колленхпмного слоя (И. Шаеш Бйр. уЫцашв: К-8359, К-8360, К-8361) или толстую кору (к. Шаеш ББр. уи^аШз: К.-8283, К-8385, К-8388).

Исследования бимогических особенностей видов рода КиЬ1к позволили выявить различия во времени наступления фенологических фаз: начала вегетации (от 29.04 до 09.05), цветения (от 04.06 до 04.07), созревания (от 09.07 до 14.08) и продолжительности периодов цветения (от 7 до 3) дней и более), формирования плодов (от 28 до 41 дней И более), созревания плодов (от 7 до 35 дней), ¡'ост побегов представителей рода ЯцЫ« в Ленинградской области наблюдался с начала мая до Начала сентября. По продолжительности периода роста однолетних побегов образцы разделены на три группы: с периодом роста менее 80 дней (образцы И. ¡¿аеиз вер. уи^ОДз из Северного, Волго-Вятского районов России И Южного Кавказа, а также образцы И. ¡йаеця йвр. зШтсш); от 81 до 100 дней (образцы Я. т»ае§11о1ш8, й. гшГсапш, Н. оДогаШа и Я. васЬвЛпепв^в); более 100 дней (образцы К. са-е51иэ, Я. торегШз, Я. осс^е^яИв). Все изученные образцы Имели максимальный суточный прирост в Первую половину периода роста побегов, в это же время закладывалось до 70%.узлов. Дифференциация цветковых почек начиналась в конце августа-начале сентября. Обнаружены различия в сроках и темпах органогенеза цветков. У образцов вида К. осЬгаик почки уходят в зиму в наименьшей степени дифференцированными, что, очевидно, является причиной их высокой зимостойкости. Дикорастущие формы рода ИиЬш .имеют невысокий уровень самоплодности. Самую высокую (55.5-63.5%) способность к образованию ягод при еаМоопЬгаенИй в условиях Ленинградской области имели образцы Я. ¡йаеиэ виЬвр. уЫ^аШв, интродуцироваиные из Уральского и Северного районов России, и наоборот, наиболее низкой (10.0 - 11.8%) - обладали образцы И. Ыаеиэ виЬвр, Уи1ёа|и8 из Закавказья. Исследование зимостойкосщ в полевых и лабораторных условиях показало, что среди изученных представителей рода ЯиЬи5 имеются образцы, зимостойкость которых достоверно выше, чем у

одного из лучина по зимостойкости сортов Новость Кузьмина. По компонентам зимостойкости анализируемые образцы были неоднородны. По первому компоненту (устойчивость к морозам в начале зимы) выделелись образны R. idaeus subsp. sibiricus R. sachalinensis, а также образцы K-8373, K-8374 R. idaeus subsp. vulgatus из Северного района России; по второму (максимальная морозостойкость в середине зимы) - R. idaeus subsp. sibiricus, R. odoratus, R. sachslinensis, а также образцы K-8369, K-8373, K-8374, K-8376, К-8377, K-1II76 из Волго-Вятского, Северного и Дальневосточного районов R.idaeus subsp. vulgatus; по третьему (устойчивость к морозам после оттепели) - R. idaeus subsp. sibiricus, образцы К-8367, К8373, К-8374, К-8375, К-8376, К-8377 из Северо-Западного, Северного и Волго-Вятского районов России R. idaeus subsp. vulgatus; по четвертому (устойчивость к возвратным морозам) - R.idaeus. subsp. sibiricus, R. odoratus, а также образцы K-8369, K-8373, K-8374, К-8377 из Северного и Волго-Вятского районов России R. idaeus subsp.vulgatus.'Наибольший интерес для селекции заслуживают образцы, сочетающие все четыре компонента зимостойкости: R. idaeus subsp.sibiricus (К-8202, К-11178), R. idaeussubsp. vulgatus (K-8373, K-8374). В качестве источников зимостойкости зачатков соцветий (помимо вышеназванных) можно рекомендовать образцы вида R. odoratus, а также R. idaeus subsp. vulgatus (K-8369, К-8375); для селекции на устойчивость тканей побега (древесины И коры) - R. sachalirieitsis. В результате оценки поражаемости представителей рода Rub us грииныш и виру снычи заболеваниями., установлено, что наибольшую степень устойчивости к пурпуровой пятнистости (4.5 балла) показали образцы видов R.odoratus, R. sachalinensis, R. Idaeus subsp. sibiricus, а также образцы K-8241, K-8286, К-8360, К-8361, К-8368, К-8371, К-8374, К-8376, К-8377, К-8390 R Idaeus subsp. vulgatus, интродуиированные из Северного, Уральского й Волго-Вятского районов, а также Из Закавказья; к антракнозу (5.0 балл) - R. inopertus, R.odoratus, R. sachalinensis, а также R. idaeus subsp. vtilgatus (K-8286, K-8358, К-8367 и др.). НейосприИмчИвЫми к вирусной Мозаике оказались растения R. crataegifolius, R. idaeus subsp. sibiricus, R. odoratus, R. sachalinensis, a также большинство Образцов R. idaeus subsp. vulgatus. Устойчивыми к малинному жуку (4.0 балла) оказались образцы R. caesius it R. crataegifolius. Наибольший интерес для селекции представляют обраэЦы с комплексной устойчивостью к болезням и вредителям • R. odoratus, R. idaeus subsp. sibiricus, образцы K-8241, K-8286, K-8360, K-8361, K-8371, K-8373, K8374, K-8376 R. idaeus subsp. vutgatus, привлеченные из Уральского И Сейерного районов России.

При изучении растений на пригодность к механизированной уборке урожая выделены образцы, имеющие сжатый компактный куст с прямыми, невысокими побегами - Я. crataegifolius (К-14223), Я. тисапш (К-8398), II. васИайпегшз (К-8397) и И. idaeus (К-8239, К-8371, К-8384, К-8466). Среди них наибольшего внимания заслуживают образцы вида Я. ¡¿аеив (К-8384, К-8466), которые сочетают вышеуказанные признаки с дружным созреванием плодов; у образца Я. ¡с1аеш (К-8384) к тому же, ягоды 1 размещаются в верхней части куста. По продолжительности периода сохранности ягод выделелись образцы Я. сга1ае£1Го1шэ (К-14223), Я. оссь сЬШаШ (К-11175), Я. саезшз (К-8348, К-8349, К-8350, К-8352) и Я. ¡«1аеш (К-11176). Замедленным ростом однолетних побегов до сбора урожая и интенсивным - после него обладал образец вида Я. ¡с1аеи8 (К-8365). Образцы И. ¡(1аеи8 звр. уи^аШэ (К-8376, К-8382, К-8384) имели плоды с хорошо сцепленными костянками, но в то же время со средней отделяемостыо плода от плодоложа.

, ВЫВОДЫ

1. Растения вида Л. ¡скеиз, произрастающие на территории России и смежных стран отличаются высоким уровнем внутривидовой и внутрипо-пуляционной изменчивости морфологических признаков. Диагностическими признаками форм вида Я. ¡¿аеиз из различных эколого-географических районов являются: форма куста, шиповатость побега, длина междоузлий, длина бокового листочка, количество цветков в соцветии, шиповатость оси соцветия, диаметр цветка, число плодов на плодовой веточке, масса и форма плода и число костянок в плоде.

2. Среди представителей рода ЯиЬиБ выявлены различия в анатомическом строениии однолетнего .побега: толщине тканей, числе и форме клеток, наличии или отсутствии друз оксалата кальция и других включений в клетках. Наибольшей толщиной колленхимы (24.5 и 17.6 мкм) характеризовались образцы Я.васЬаИпег^з и Я. саезшэ; наименьшей - (17.6 мкм) Я. ¡¿аеиэ 5Бр. уи^аи^. Самым мощным слоем паренхимы коры (16.8 и 13.7 мкм) обладали виды Я. ос1ога1ш и Я. ¡порегШв; наиболее тонким (5.2 мкм) - Я. саеБшз. В структуре однолетнего побега Я. саез1ш, Я. ¡ёаеиз Бзр. уи^аШв, Я. пЩсапш, Я. осас^гиаПэ, Я. ос!ога1ш и Я. 8асЬа1теп515 нет эндодермы, что, по-видимому, является их видовой особенностью. Эндодерма представлена у Я. crataeg¡folшs, Я. ¡с!аеих зэр. «¡Ыпсив и Я. ¡порегШэ.

3. Время заложения феллогена в побеге коррелирует с зимостойкостью растений. Самое раннее (в начале июня) заложение феллогена отмечено у зимостойких видов (Я. ¡с!аеиз ВБр.эйэтсиз, И. оиогаШэ, Я. засЬайпе!^ и др.). У образцов видов Я. ¡(1аеиз, Я. ¡порейив, И. odoratus и И. occidental¡s установлены достоверные корреляции между отдельными структурными элементами однолетнего побега и хозяйственными признаками (зимостойкостью, устойчивостью к дндимелле и антракнозу).

4. В условиях Северо-Запада России наиболее раннее (29.04) пробуждение почек наблюдалось у образцов Л. ¡йаеиз звр. эймосив и Я. idaeus взр. уц^аШэ из Северного и Уральского районов и Я, 8ас11а1теп51з, Позже всех (09.05) пробуждались почки у растений И. ¡порегШз и Я. пШсагшБ. Суммы эффективных температур, необходимых для начала вегетации представителей рода КиЬив находятся в пределах 5.9 -60.6°С; для начала цветения -558.6-1162.9°С; для начала созревания - 604.3-1687.6°С.'

5. Рост побегов представителей рода ЯиЬив в Ленинградской области наблюдался с начала мая до начала сентября. Все изученные образцы имели максимальный суточный прирост в первую половину периода роста побегов, в это же время закладывалось до 70% узлов. В сроках и темпах органогенеза цветков между образцами проявлялись различия. Наиболее ранняя дифференциация (19.08) цветковых почек начиналась у образцов Я. ¡ёаеив ввр. зйипсиз; самая поздняя (20.09) - у И., саезшз и Я. ¡порегШэ. У образцов Я. odoratus почки отличались замедленным темпом дифференциации.

6. Образцы К-8373, К-8241, К-8376 Я. idaeus эиЬзр. уи^аШэ, интро-дуцированные из Уральского и Северного районов России имели наиболее высокую (55.5-63.5%) способность к образованию ягод при самоопылении.

7. Среди изученных образцов наблюдались различия по компонентам зимостойкости. Образцы Л. idaeus Бвр. вШтсиэ (К-8202 и К-11178) и Я. ida-еиэ вер. уи){>аШ5 (К-8373 и К-8374) из Северного района России сочетали высокий уровень четырех компонетов зимостойкости

8. Образец К-8376 Л. ¡даеив ввр. уи^а^, а также образцы Г*, odorat^^s обладают комплексной устойчивостью к антракнозу, дндимелле, вирусной мозаике и побеговой галлице; ценны как источники для селекции на пригодность к механизированной уборке урожая.

Практические рекомендации

1. Для целей систематики рекомендуется использовать выделенные морфологические Признаки для диагноза форм вида R. idaeus различного географического происхождения. Дополнительной характеристикой видов рода Rubus могут служить признаки анатомического строения однолетних побегов (наличие эндодермы, толщина тканей, число слоев и пр.).

2. Для использования в селекции в качестве источников хозяйственно-ценных Цризнаков рекомендуются следующие образцы: зимостойкие (К-8373, К-8374 R, idaeus ssp. vulgatus и К-8202, К-11178 R. idaeus ssp. sibiricus); скороспелые (К-8241, 'К-8358, К-8371, К-8375 R. idaeus ssp. vulgatus, а также образцы R. idaeus ssp. sibiricus); друоюносозревающие (R. crataegifoiius, R.nutcanus, R. odoratus, R. sachalinensis; а также образцы R. idaeus ssp. sibiricus); устойчивые к комплексу болезней (антракнозу, дидимелле( вирусной мозаике) и малинной галлице образцы К-8241, К-8286, К-8360, К-8361, К-8371, К-8374, К-8376 R. idaeus ssp. vulgatus; прямостоячие, с крепкими невысокими побегами (образцы К-8239, К-8371, К-8384, К-8466 R. idaeus ssp. vulgatus, а также образцы R. crataegifoiius, R. tiutcanus, R. sachalinensis); С плотными ягодами (R. crataegifoiius, R, caesius, R. occldentalis и образец K-11176 R. idaeus ssp. vulgatus); с замедленным ростом однолетних побегов до сбора урожая и интенсивным мосле него (образец К-8365 R. idaeus ssp. vulgatus); с высокой самоплодностью (образцы К-8373, К-8241, К-8376 R. idaeus ssp. vulgatus).

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. КормаИовская В.В. Сравнительная анатомическая характеристика однолетних побегов видов рода Rubus L. //Научно-технический бюллетень ВНИИР им. Н.И.Вавилова. -Санкт-Петербург, 1994, вып. 233. -С. 73-75.

2. Кормановская В.В. Зимостойкость представителей рода Rubus L. //Научно-технический бюллетень ВНИИР им. Н.И.Вавилова. -Санкт Петербург, 1995, вып. 234. -С. 79-80.

3. Кормановская В.В. Динамика роста однолетних побегов и морфогенез цветковых Ночек представителей рода Rubus L. //Научно-технический бюллетень ВНИИР им. Н.И.Вавилова. -Санкт-Петербург, 1995. В печати.