Исходный материал нута ( Cicer arietinum L.) Для селекции сортов северного экотипа
Скачать 409.23 Kb.
|
На правах рукописи Донская Мария Владимировна ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ НУТА (Cicer arietinum L.) ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ СОРТОВ СЕВЕРНОГО ЭКОТИПА Специальность: 06.01.05 – селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук Орел - 2013 Работа выполнена в 2010 - 2012 гг. на кафедре земледелия ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет».
Защита диссертации состоится 28 ноября 2013 года в 1430 часов на заседании диссертационного Совета ДМ 220.052.01 в Орловском государственном аграрном университете по адресу: 302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, 69. С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки Орловского государственного аграрного университета (г. Орел, бульвар Победы, 19). Просим принять участие в работе Совета или выслать свой отзыв на автореферат диссертации в 2-х экземплярах, заверенных гербовой печатью по адресу: 302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, 69, ученому секретарю диссертационного совета ДМ 220.052.01. Факс: 8(4862) 43-13-01; e-mail: dissovet-orelsau@yandex.ru Автореферат разослан 28 октября 2013 г. и размещен на официальном сайте ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет» http://www.orelsau.ru и сайте ВАК при Минобрнауки РФ http://vak2.ed.gov.ru. Ученый секретарь диссертационного совета, доктор с.-х. наук, профессор Л.П. Степанова ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Решение проблемы недостатка растительного белка в растениеводстве связано с увеличением посевных площадей под бобовыми культурами. Одной из ценных зерновых бобовых культур является нут (Cicer arietinum L.), который обладает высокой питательной ценностью, засухоустойчивостью и жаростойкостью. В России нут выращивается в Северо-Кавказском, Средневолжском, Нижневолжском, Уральском и Западно-Сибирском регионах. Посевные площади под нутом выросли в Центрально-Черноземном регионе, в частности в Воронежской и Белгородской областях. Считается, что северная граница возделывания нута может проходить через Курск, Воронеж, Тамбов, Казань (Столяров и др., 2004). Многие авторы отмечают перспективность и целесообразность возделывания нута в условиях Центрально-Черноземного региона (Поликарпов, 2003; Столяров, Калашникова, 2003; Столяров и др., 2004; Федотов и др., 2007; Картамышев и др., 2008; Самохин, Чернышева, 2008; Рыльков, Преснякова, 2007; Шмойлова, Поликарпова, 2008; Гриднев и др., 2012). В настоящее время расширение ареала распространения нута сдерживается отсутствием адаптированных сортов, обладающих оптимальной длиной вегетационного периода и устойчивостью к неблагоприятным факторам. Учитывая большую практическую ценность культуры, особую актуальность приобретает выделение генотипов, способных формировать стабильные урожаи в северной части ЦЧР. Решению этих вопросов посвящена диссертационная работа, выполненная в соответствии с планом научных исследований Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Орловский государственный аграрный университет». Цель исследований заключалась в комплексной оценке коллекционных сортообразцов нута (Cicer arietinum L.) и выделении высокопродуктивных, скороспелых генотипов для селекции новых сортов, адаптированных к условиям северной части Центрально-Черноземного региона РФ. Задачи исследований включали: - изучение характера изменчивости основных морфобиологических и хозяйственно полезных признаков коллекционных сортообразцов нута; - выявление особенностей формирования элементов продуктивности и азотфиксирующей деятельности нута при использовании микробиологических препаратов; - сравнительную оценку коллекционных сортообразцов нута по адаптивному потенциалу; - оценку сортообразцов нута по содержанию белка; - генотипирование коллекции сортообразцов нута с помощью RAPD-маркеров; - изучение процессов морфогенеза в изолированных эксплантах нута in vitro; - экономическую и энергетическую оценку производства зерна нута. Научная новизна исследований. Впервые в условиях Орловской области проведен скрининг 82 коллекционных сортообразцов нута по продолжительности вегетационного периода и составляющих его фаз, определен характер изменчивости основных морфобиологических и хозяйственно полезных признаков. Получены новые данные о влиянии микробиологических препаратов на основе штаммов клубеньковых бактерий и грибов арбускулярной микоризы на продуктивность и симбиотическую эффективность нута. Проведена оценка адаптивного потенциала сортообразцов по элементам семенной продуктивности. Выявлены биохимические особенности накопления белка в семенах. Изучены особенности роста изолированных эксплантов проростков нута in vitro. Практическая значимость и реализация результатов исследований. Выделены источники хозяйственно ценных признаков для включения в селекционные программы по созданию новых сортов нута северного экотипа. Выделены генотипы, наиболее продуктивные при взаимодействии с агрономически полезными микроорганизмами, позволяющие повысить урожайность и качество семян нута без внесения минеральных удобрений. Определен оптимальный состав сред для культуры нута in vitro. Результаты научных исследований внедрены в ГНУ ВНИИЗБК Россельхозакадемии, ГНУ ВНИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова Россельхозакадемии, используются в учебном процессе студентов ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет» и ФГБОУ ВПО «Орловский государственный университет». Основные положения, выносимые на защиту: 1. Результаты изучения изменчивости основных морфобиологических и хозяйственно полезных признаков у коллекционных сортообразцов нута. 2. Влияние микробиологических препаратов на элементы продуктивности и азотфиксирующую деятельность нута. 3. Результаты оценки адаптивного потенциала сортообразцов нута по элементам семенной продуктивности. 4. Особенности накопления белка в семенах нута. 5. Генотипы нута, обеспечивающие высокую продуктивность при возделывании в Орловской области. Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на международных, всероссийских и региональных научно-практических конференциях, школах аспирантов и молодых ученых и симпозиумах: Орел ГАУ (Орел, 2010, 2011, 2012 гг.), ОГУ «Неделя науки» (Орел, 2010, 2011, 2012 гг.); «Проблемы интеграции и доступности сельскохозяйственных информационных ресурсов в условиях развития устойчивого сельского хозяйства» (Орел, ОГУК ООПБ им. И.А. Бунина, 2010 г.); V научной школе аспирантов и минисимпозиуме AB-RMS; XVI летней школе биотехнологии Университета Гданьска и II семинаре по молекулярной биотехнологии растений «Адаптация к изменению климата в регионе Балтийского моря: вклад растений и микробной биотехнологии» (Финляндия, г. Миккели, 2010 г.); «Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК» (Брянск, 2011 г.); «Современные тенденции в науке: новый взгляд» (Тамбов, 2011 г.); VI Московском Международном Конгрессе «Биотехнология: Состояние и перспективы развития» (Москва, 2011 г.); «Биотехнология в селекции бобовых» (Чехия, Шумперк, 2012 г.); I конференции общества бобовых (Сербия, Нови Сад, 2013 г.); «Инновационная привлекательность производства зернобобовых и крупяных культур» (Орел, 2013 г.); X международной конференции «Биология клеток растений in vitro и биотехнология» (Казань, 2013 г.). Результаты исследований явились основой для разработки научных проектов, поддержанных грантами Российского аграрного движения (2010 г.), Фонда содействия развитию малых предприятий в научно-технической сфере У.М.Н.И.К. (2011, 2012 гг.), РФФИ № 12-04-97552. Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 19 печатных работах, в том числе 3 в изданиях, рекомендуемых ВАК. Личное участие автора. Диссертация подготовлена на основе обобщения результатов исследований проведенных лично диссертантом. Закладка полевых опытов, фенологические наблюдения, сопутствующие анализы, уборка, структурный анализ снопового материала и обобщение результатов исследований были проведены лично автором. Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 166 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 7 глав, выводов, рекомендаций для селекционной практики, включает 30 таблиц, 10 рисунков и 19 приложений. Список литературы содержит 233 наименования, в том числе 68 на иностранных языках. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ На основе анализа источников отечественной и зарубежной литературы показаны распространение, народнохозяйственное значение, ботаническая характеристика, систематика, биологические и агротехнические особенности, способы повышения симбиотической азотфиксации и основные направления селекции нута. Представлены методы изучения генетических ресурсов нута с помощью ДНК-маркеров и эффективные биотехнологические методы, направленные на увеличение генетического разнообразия культуры. УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ Исследования выполнялись в 2010…2012 гг. Опыты закладывались в полевом севообороте Государственного научного учреждения Всероссийского научно-исследовательского института зернобобовых и крупяных культур Россельхозакадемии. Почвы опытного участка темно-серые лесные, средней окультуренности. Содержание гумуса по Тюрину в годы исследований составило 4,28… 4,73%, легкогидролизуемого азота по Кононовой – 12,5…13,4 мг/100 г почвы, подвижного фосфора по Кирсанову – 14,4…19,2 мг/100 г почвы, обменного калия по Кирсанову – 7,45…10,6 мг/100 г почвы, рН солевой вытяжки – 5,1…5,2 %, гидролитическая кислотность – 4,4…4,6 мг экв/100 г почвы. Метеорологические условия в годы исследований можно охарактеризовать как контрастные: 2011 и 2012 годы близки к среднемноголетним климатическим закономерностям, а 2010 год был аномально жарким. Поэтому полученные в исследованиях данные позволили достаточно достоверно и объективно оценить особенности опытного материала. Изучены 82 сортообразца нута (Cicer arietinum L.) из коллекции ВИР им. Н.И. Вавилова (г. Санкт-Петербург). Посев коллекционных сортообразцов проводили вручную с площадью питания одного растения 6 х 45 см в оптимальные сроки: в 2010 г. и 2011 г. – 4 мая, в 2012 г. - 2 мая. Учетная площадь делянки 1,7 м2. Для изучения отзывчивости нута на инокуляцию микробиологическими препаратами опыт закладывали на делянках площадью 10 м2 в четырехкратной повторности по схеме: 1) контроль (без инокуляции); 2) предпосевная инокуляция семян ризоторфином на основе азотфиксирующих бактерий Mesorhizobium ciceri (штамм 527); 3) внесение в почву перед посевом инокулюма, обогащенного грибами арбускулярной микоризы Glomus sp. (АМ); 4) двойная инокуляция (ризоторфин + АМ). Структурный анализ растений проводили по 12 основным хозяйственно полезным признакам. Полевые и лабораторные исследования проводили с использованием методики полевого опыта (Доспехов, 1985), методических указаний «Коллекция мировых генетических ресурсов зерновых бобовых ВИР: пополнение, сохранение и изучение» (ВИР, 2010), методики оценки активности симбиотической азотфиксации селекционного материала зернобобовых культур ацетиленовым методом (Орлов и др., 1984), методов изучения биологической фиксации азота воздуха (Посыпанов, 1991). Оценку содержания белка в зерне выполняли по методу Кьельдаля с использованием автоматической системы определения содержания белка UDK-152 и дигестора DK-6 (Velp Scientifica, Италия). Адаптивный потенциал сортообразцов изучали по основным элементам семенной продуктивности с помощью метода оценки адаптивной способности и стабильности генотипов, дифференцирующей способности среды (Кильчевский, Хотылева, 1985). Получение растений-регенерантов нута проводили в культуре изолированных тканей in vitro образцов к-1029 (Эфиопия), к-1507 (Индия), Красноградский 5. Первичными эксплантами являлись фрагменты эпикотилей недельных стерильных проростков. В качестве индукционных использовали 14 вариантов сред с минеральной основой МS или В5 и различающихся составом регуляторов роста и органических добавок. В качестве регуляторов роста использовали 6-бензиламинопурин (БАП), индолил-3-уксусную кислоту (ИУК), α-нафтилуксусную кислоту (НУК), индолилмасляную кислоту (ИМК), изопентиладенин (2iP). Суточный прирост эксплантов определяли в течение первого пассажа. Общую геномную ДНК нута выделяли из листочков молодых проростков СТАБ методом с использованием жидкого азота. Реакцию амплификации проводили в амплификаторе Gene-Amp PCR System 2720 (Applied Biosystem) по следующей программе: 93° - 4', 1 цикл; 93° - 50", 34° - 35", 72°- 2', 40 циклов; 72° - 5', 1 цикл. Объем реакционной смеси составлял 25 мкл. Реакционная смесь содержала реакционный буфер, 2,5 мМ MgCl2, 0,4 мкМ праймера (Евроген), 0,25мМ смеси dNTP, 100 нг геномной ДНК и 1 ед. Taq-полимеразы (Силекс). Биоэнергетическая оценка эффективности производства зерна нута выполнена по методике «Биоэнергетическая оценка технологий производства продукции растениеводства» (Базаров, Глинка, 1983). Математическую обработку данных выполняли методами корреляционного, дисперсионного и вариационного анализов по Б.А. Доспехову (1985), П.Ф. Рокицкому (1974), факторного и кластерного анализов с использованием компьютерных программ STATISTICA 7 и Microsoft Оffice Excel 2010. МОРФОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КОЛЛЕКЦИОННЫХ СОРТООБРАЗЦОВ НУТА Характеристика сортообразцов нута по качественным признакам. Среди изученных сортообразцов 31 принадлежит к типу Desi. Они характеризуются мелкими и среднего размера, редко крупными, морщинистыми семенами светло – и темно – коричневой, коричнево – красной и черной окраски. Окраска цветков розовая. У растений наблюдается антоциановая пигментация листьев и стеблей. К типу Kabuli относится 51 сортообразец. Они отличаются крупными и среднего размера, редко мелкими, светлоокрашенными, как округлыми, так и морщинистыми семенами. Окраска цветков белая, антоциан в листьях и стеблях растений отсутствует. Продолжительность вегетационного периода и составляющих его фаз. По продолжительности вегетационного периода коллекционные сортообразцы нута были разделены на три группы: скороспелая (74…75 суток), среднеспелая (76…85 суток) и позднеспелая (86…94 суток) (табл.1). Таблица 1 - Продолжительность вегетационного периода сортообразцов нута, 2010…2012 гг.
Выделены источники скороспелости - к-1245 (Таджикистан, Desi), к-1247 (Узбекистан, Desi), к-1029 (Эфиопия, Desi), к-1218 (Узбекистан, Desi), к-1235 (Дагестан, Desi). | ||||||||||||||||||||||||||
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Тема урока Основы селекции. Работы Н. И. Вавилова Раскрыть значение учения Н. И. Вавилова о центрах многообразия и происхождения культурных растений для развития селекции |  | Создание раннеспелых форм земляники вида fragaria ananassa duch.,... Диссертационная работа выполнена на кафедре селекции и семеноводства садовых культур в фгбоу впо «Российский государственный аграрный... |
| «Отдалённая гибридизация-метод селекции организмов» Теоретическая разработка данной темы рассчитана на проведение спаренного урока продолжительностью -80 минут с учащимися 10 классов... | | Наша» клубника – оттого, что я не большой специалист в «клубничном... Всего же за почти 20 лет, и наиболее активно последние лет 6, мы испытали, в основном на своем участке, более 30 сортов клубники... |
| Тема: Особенности природы Северного Кавказа Цель и задачи Закрепить и углубить знания учащихся о природных условиях и ресурсы Северного Кавказа | | Кочевые народы Кубани в формировании культуры Северного Причерноморья Аннотация. Данная работа предоставляет подробное воссоздание этнокарты кочевых племен, сформировавшую уникальную культуру Северного... |
| Аннотация: Книга писателя-мариниста Николая Черкашина "Одиночное... Информационный учебный материал по дисциплине «Основы безопасности жизнедеятельности» | | Учебное пособие по истории и культуре народов Северного Кавказа Для... Учебное пособие предназначено для студентов скгми всех направлений, изучающих курс «История и культура народов Северного Кавказа».... |
| Учебное пособие по истории и культуре народов Северного Кавказа Для... Учебное пособие предназначено для студентов скгми всех направлений, изучающих курс «История и культура народов Северного Кавказа».... | | Семинары и консультации на выставке «Приусадебное хозяйство», 2010г «Секреты выращивания роз. Подбор сортов для Нижегородского края. Приемы агротехники» |
| Оценка и создание исходного материала для селекции моркови столовой... Оценка и создание исходного материала для селекции моркови столовой (daucus carota L) в условиях беларуси | | Реферат по истории народов Северного Кавказа «Выселение народов Северного... Внезапно тишину нарушил какой-то непонятный нарастающий гул, вдалеке замелькали, постепенно приближаясь, десятки огоньков. То был... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Материал: макет книги, иллюстративный материал фрагментов русских народных сказок, загадки, детские книжки, музыкальный материал,... | | 5 июня 1934 года с целью разработки и осуществления мероприятий по... Азово-Черноморского края и Северного Кавказа создан Ростовский научно-исследовательский противочумный институт. Первым директором... |
| Условия для организации образовательного процесса Дидактический материал для развития проверки техники чтения; раздаточный материал | | Сведения о методическом пособии Хохотания», «Страна мудрых уроков», «Страна Поэзии», «Страна Почемучка» и соответствует программе. Кроме того, подобран материал... |
