На правах рукописи
БУТОВ ИЛЬЯ СТАНИСЛАВОВИЧ
ОЦЕНКА И СОЗДАНИЕ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ МОРКОВИ СТОЛОВОЙ (DAUCUS CAROTA L) В УСЛОВИЯХ БЕЛАРУСИ
Специальность:
06.01.05 – Селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Москва – 2013
Работа выполнена в РУП «Институт овощеводства» (Республика Беларусь)
Научный руководитель:
|
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Леунов Владимир Иванович
|
Официальные оппоненты:
|
Старцев Виктор Иванович
доктор сельскохозяйственных наук, профессор, начальник отдела организации научных исследований Департамента научно-технологической политики и образования Минсельхоза РФ
Монахос Григорий Федорович
кандидат сельскохозяйственных наук, директор ООО»Селекционная станция имени Н.Н. Тимофеева»
|
|
|
Ведущая организация:
|
ФГБОУ ВПО Российский государственный аграрный заочный университет
|
Защита диссертации состоится 16 мая 2013 года в часов на заседании диссертационного совета Д 220.043.01 при Российском государственном аграрном университете – МСХА им. К. А. Тимирязева по адресу: 127550,
г. Москва, ул. Тимирязевская, 49. Тел./факс 8 (495) 976-24-92, e-mail: kalina@timacad.ru, РГАУ – МСХА им. К. А. Тимирязева.
С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке РГАУ-МСХА им. К. А. Тимирязева.
Автореферат разослан « » 2013 года
Ученый секретарь
Диссертационного совета Константинович А. В.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Морковь (Daucus carota L.) – одна из ведущих сельскохозяйственных культур различного использования: пищевого, кормового, технического. Особая ценность моркови в питании человека обусловлена разнообразием ее биохимического состава, содержанием значительного количества каротина, витаминов и микроэлементов. Большой вклад в теоретические и практические исследования по сортовой и гибридной селекции моркови в СНГ внесли Б. В. Квасников, Н. И. Жидкова, М. И. Рубцов (1974); А. И. Мохов (1980); М. В. Кравцова (1991); Н. И. Тимин (1997); М. И. Федорова (1999); М. К. Литвинова (2001), С. В. Угарова (2003), В. И. Леунов (2006), а в Беларуси – А. М. Шевцова (1975), Л. Г. Нефедова (1987).
В настоящее время площадь, занятая морковью в Беларуси, составляет 2,4 тыс. гектаров, производство моркови – около 70 тыс. тонн, но потребность в ней в два раза больше. На сегодняшний день создано только два сорта белорусской селекции (Лявониха и Павлинка) и ни одного гибрида F1. Это вызывает необходимость импорта большого количества семян сортов и гибридов иностранной селекции.
В условиях Беларуси не проводились работы по установлению связи между признаками, оценке эффектов ОКС и гетерозиса, без чего невозможно создание гибридов отечественной селекции. Отсутствуют необходимые для этого доноры хозяйственно ценных признаков, в том числе высокой продуктивности и каротина. В настоящее время требуется создать сорта и гибриды с более высокой урожайностью и хорошими показателями качества, предназначенные для хранения. Очень остро для Беларуси стоит проблема устойчивости к болезням – представленные в Госреестре отечественные сорта не полностью удовлетворяют этому требованию. В связи с необходимостью ускорения и повышения эффективности селекции моркови в настоящее время актуальным является использование наиболее ценных исходных линий этой культуры, обладающих явлением цитоплазматической мужской стерильности.
Предмет исследования – изменчивость и корреляционные связи признаков у сортов и гибридов F1, эффект гетерозиса, комбинационная способность родительских компонентов.
Объектом исследования являлся 31 коллекционный сортообразец, предоставленный селекционером Ф. Саймоном (США) и В. И. Леуновым (Россия), 2 линии моркови из ГНУ ВНИИО (Россия), а также 10 гибридов, полученных нами в результате их скрещивания.
Цель работы – создание и оценка исходного материала, обладающего высокой продуктивностью и повышенным содержанием каротина для селекции моркови столовой в условиях Беларуси.
В соответствии с целью исследования были поставлены следующие задачи:
1. Выделить источники по основным хозяйственно ценным и морфологическим признакам корнеплодов моркови столовой из коллекционных сортообразцов.
2. Оценить сортообразцы моркови столовой на устойчивость к болезням в период вегетации и зимнего хранения.
3. Создать гибридные популяции моркови столовой и отобрать из них наиболее высокопродуктивные формы.
4. Оценить общую комбинационную способность, характер проявления гетерозиса, наследования и связи признаков у гибридов F1 моркови столовой.
Научная новизна и практическая значимость работы. Впервые в условиях Беларуси был изучен 31 коллекционный сортообразец моркови столовой различного эколого-географического происхождения. В результате их изучения выявлены источники основных хозяйственно ценных признаков, на основе гибридизации которых получен новый исходный материал для селекции данной культуры. Определены корреляционные связи между основными хозяйственно ценными признаками сортообразцов и гибридов F1 моркови. Установлены показатели общей комбинационной способности у сортообразцов и гибридов моркови. Проведен анализ изменчивости признаков под влиянием окружающей среды. Проанализирован эффект гетерозиса и наследование признаков у гибридов F1. Сортообразцы оценены на устойчивость к бурой пятнистости листьев и комплексу болезней при хранении. Создан и зарегистрирован за №2010090 от 21 декабря 2009 года новый урожайный высококаротиновый сорт моркови столовой Минчанка.
Положения, выносимые на защиту.
Выделение источников основных хозяйственно ценных признаков моркови столовой для селекции в условиях Республики Беларусь;
Особенности сопряженности между основными хозяйственно ценными признаками моркови столовой;
Выделение источников устойчивости к бурой пятнистости листьев (Alternaria dauci (Kuehn)) в полевых условиях и комплексу фитопатогенов в период зимнего хранения;
Особенности наследования хозяйственно ценных признаков и эффектов ОКС у гибридного материала моркови столовой.
Апробация результатов диссертации. Материалы диссертационной работы были доложены или представлены тезисами докладов: на международной научно-практической конференции «Наука и образование в развитии современного овощеводства стран СНГ и Балтии» (Минск–Самохваловичи, 9–11 июля 2008 г.); 1-й международной научно-практической конференции «Современные тенденции в селекции и семеноводстве овощных культур. Традиции и перспективы» (Москва, 4–6 августа 2008 г.); конференции, посвященной 110-летию со дня рождения Б. В. Квасникова (Верея, 24–27 февраля 2009 г.); Международной научной конференции молодых ученых «Молодежь в науке-2009» (Минск, 21–24 апреля 2009 г.); Международной научной конференции молодых ученых «Молодежь в науке-2011» (Минск, 25–29 апреля 2011 г.); Международной научно-практической конференции «Овощеводство будущего. Новые знания и идеи» (Верея, 15–16 августа 2012 г.).
Обоснованность и достоверность научных положений. Исследования выполнены по методикам, рекомендованным научными учреждениями страны. Все выводы и предложения подтверждены экспериментальными исследованиями, статистической обработкой полученных данных.
Личный вклад автора. Проведение полевых опытов, математическая обработка полученных данных, статистическая обработка и интерпретация результатов исследований выполнены автором самостоятельно. Подготовка ежегодных отчётов и написание кандидатской диссертации выполнены автором лично при консультации научного руководителя.
Опубликованность результатов диссертации. По материалам диссертации опубликовано 20 печатных работ, из них 3 статьи – в изданиях согласно перечню ВАК РФ.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Введение. Обоснована актуальность, сформулирована главная цель, задачи и положения, выносимые на защиту, показана научная новизна, практическая значимость и дана общая характеристика работы.
Обзор литературы. В результате анализа литературных источников выявлена разноречивость представлений по ряду вопросов селекции моркови столовой, а также разная степень их изученности. Показаны современные подходы в вопросах создания высокопродуктивных сортов и гибридов этой культуры. Дан анализ различных направлений в селекции моркови, а также сделан обзор исследованных корреляций между признаками моркови и генов, отвечающих за те или иные признаки. Обобщен опыт многих исследователей по вопросу селекции на хозяйственно ценные признаки. Обзор литературы свидетельствует, что традиционные методы селекции достаточно трудоемки, следует шире использовать новые усовершенствованные методы гибридизации, а также вовлекать в селекционный процесс линии, полученные на основе цитоплазматической мужской стерильности.
Условия, материал и методы исследования. Оценку коллекционных сортообразцов проводили в 2006–2010 гг. на полях РУП «Институт овощеводства». Исследования по теме диссертационной работы проводились методами полевых и лабораторных опытов, постановка которых осуществлялась по общепринятым методикам (Доспехов, 1985).
Почва – дерново-подзолистая легкосуглинистая, рНKCl – 6,1–6,5, содержание гумуса – 2,7–2,9 %, фосфора – 350–600 мг/кг, калия – 290–390 мг/кг почвы (по А.Т. Кирсанову). Посев семян проводили в оптимальные сроки (вторая декада мая – первая декада июня), площадь делянки в питомнике исходного материала составляла 1 м2, в гибридном питомнике – 6 м2, в питомнике конкурсного сортоиспытания – 10 м2. Предшественник – лук репчатый. Стандартом являлся сорт Лявониха, внесенный в «Государственный реестр сортов и древесно-кустарниковых пород Беларуси». Скрещивания проводились по методу топкросса в гибридном питомнике. Селекционные исследования выполнялись в соответствии с «Методическими указаниями по селекции сортов гетерозисных гибридов корнеплодных растений» (1987) и Международной методикой проведения испытаний на отличимость, однородность и стабильность (2004). Изучение коллекционного и селекционного материала осуществлялось в соответствии с «Руководством по апробации овощных культур и кормовых корнеплодов» (1982) и классификатором вида Daucus carota L. (1990). Выравненность образцов, внешнюю и внутреннюю окраску определяли согласно методике UPOV (1990).
Посадка маточников осуществлялась в конце апреля – начале мая, учет и оценка фертильности у форм с мужской стерильностью цветков проводился по методикам Б. В. Квасникова (1986), Н. И. Жидковой (1968),
И. В. Вайнагия (1973, 1974), Л. Л. Вирачевой (1976). Характер наследования и степень доминирования признаков изучали согласно G. B. Griffing (1950),
G. M. Beil (1965), А. А. Жученко (1973), М. В. Кравцовой (1991), истинный гетерозис – по Д. С. Омарову (1975), общую комбинационную способность – по R. L. Devis. Для оценки на устойчивость к болезням в полевых условиях использовали унифицированную иммунологическую шкалу ВИР (1986). В период окончания хранения использовали глазомерную оценку корнеплодов моркови на пораженность (1990).
Биохимический анализ проводили в лаборатории агрохимии
РУП «Институт овощеводства». Исследование на содержание сахаров в корнеплодах проводили по Бертрану, сухого вещества – методом высушивания, содержание β-каротина определяли по Мурри. Содержание гумуса в почве определяли по Тюрину, гидролитическую кислотность – по Каппену, pH – ионометрическим методом. Для проведения самоопыления и получения гибридных комбинаций с линейным материалом применяли индивидуальные изоляторы с использованием опыления синими мясными мухами. Изготовление изоляторов осуществлялось в соответствии с рекомендациями В. И. Леунова (2006), разведение мух с указаниями Е. Б. Виноградовой (1991). Статистическая обработка данных проводилась на персональном компьютере с помощью пакета прикладных программ Microsoft Excel 2003.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Источники хозяйственно ценных признаков моркови столовой. Из 31 исследованного коллекционного сортообразца выделились 17, которые стабильно проявляли изучаемые хозяйственно ценные признаки в условиях Республики Беларусь. При анализе гибридов учитывались следующие показатели: форма розетки, диаметр розетки, число листьев в розетке, окраска листовой пластинки, форма листовой пластинки, опушение черешка листа, толщина черешка листа, высота розетки, форма корнеплода, длина корнеплода, диаметр корнеплода, диаметр сердцевины, форма сердцевины, выравненность корнеплодов, окраска коры корнеплода, товарность, урожайность, масса корнеплода, содержание каротина, сухих веществ и сахаров.
Основным критерием оценки коллекционных сортообразцов являются товарная урожайность, а также биохимические показатели качества (таблица 1).
При проведении оценки вся коллекция была разделена по форме корнеплода. Деление проведено по индексу формы на цилиндрическую (индекс 3,1–5,5) и коническую (2,6–3,0). Большинство изучаемых сортообразцов относилось к сортотипам Нантская и Шантенэ. В среднем за три года урожайность корнеплодов моркови составила от 1,70 до 7,24 кг/м2. Низкая урожайность большинства образцов в данной коллекции и ее сильный разброс связаны с тем, что семена сортов и гибридов получены в разных географических зонах и не адаптированы к природно-климатическим условиям Беларуси. Масса корнеплода является более точной характеристикой продуктивности моркови. Она колебалась в среднем по коллекции от 34,0 до 170,8 г. Товарность колебалась в пределах 45–92 %, содержание каротина – 8,2–17,5 мг%, сухого вещества – 9,6–16,0 %, моносахаров – 1,9–5,1 %, суммы сахаров – 6,6–10,6 %. Наиболее ценными являются сортообразцы, выделившиеся по комплексу признаков. Так, например, образец 204/96 (Минчанка) имеет высокую урожайность (5,9 кг/м2) и повышенное содержание каротина (17,5 мг%).
В селекционный процесс в качестве компонентов скрещиваний необходимо вовлекать сортообразцы с высоким содержанием каротина (204/96 (Минчанка), А-144, А-96, А-99), с высоким содержанием сухого вещества (С-116, А-104), моносахаров (С-134), с высокой товарностью (D-31), пригодные к механизированной уборке (204/96 (Минчанка), А-95, А-74, С-121, С-75, А-96), демонстрирующие высокую продуктивность (204/96 (Минчанка), А-32, С-7) и др.
Таблица 1 – Характеристика сортообразцов моркови по хозяйственно ценным признакам, 2006–2008 гг.
Сортообразец
|
Средняя
масса
корне-плода, г
|
Средняя урожай-ность,
кг/м2
|
Средняя товар-ность,
%
|
Содержание
|
Каро-тин,
мг%
|
Сухое веще-ство, %
|
Моно-сахара, %
|
Сумма саха-ров, %
|
Цилиндрическая форма (индекс 3,1–5,5)
|
С-134
|
75,18
|
3,76
|
74,23
|
8,30
|
10,30
|
3,96
|
7,00
|
D-31
|
34,06
|
1,70
|
92,42
|
8,20
|
13,23
|
2,29
|
7,69
|
А-96
|
61,01
|
2,96
|
91,66
|
11,20
|
11,80
|
2,54
|
7,88
|
А-74
|
55,28
|
2,77
|
87,75
|
10,40
|
13,17
|
2,01
|
7,59
|
А-95
|
66,39
|
3,32
|
61,74
|
12,13
|
12,03
|
2,16
|
6,61
|
А-104
|
71,08
|
3,47
|
83,30
|
10,26
|
14,43
|
2,16
|
8,19
|
С-7
|
89,97
|
4,61
|
59,00
|
11,03
|
14,03
|
2,52
|
10,67
|
С-99
|
144,19
|
7,24
|
58,00
|
10,97
|
12,80
|
3,20
|
9,77
|
А-99
|
45,74
|
2,29
|
71,97
|
13,03
|
16,03
|
2,97
|
8,88
|
С-1
|
82,55
|
4,03
|
52,22
|
8,93
|
13,70
|
1,93
|
7,95
|
А-32
|
90,77
|
4,56
|
67,83
|
9,47
|
12,33
|
1,93
|
7,56
|
Коническая форма (индекс 2,6–3,0)
|
С-116
|
100,78
|
4,95
|
71,35
|
11,80
|
14,97
|
2,57
|
9,49
|
D-34
|
41,87
|
2,07
|
58,94
|
10,70
|
13,87
|
2,15
|
8,02
|
С-75
|
87,41
|
4,25
|
51,70
|
10,90
|
14,33
|
3,75
|
10,37
|
А-144
|
80,83
|
4,12
|
45,31
|
13,37
|
13,80
|
2,06
|
8,63
|
С-121
|
79,22
|
3,99
|
51,22
|
8,60
|
9,63
|
3,33
|
9,34
|
204/96 (Минчанка)
|
175,11
|
5,93
|
91,33
|
17,47
|
12,20
|
2,90
|
8,27
|
Леандр
|
160,73
|
4,50
|
59,90
|
16,53
|
13,30
|
4,61
|
8,68
| | | |
