На правах рукописи
БУЛАНОВ Александр Евгеньевич
СОЗДАНИЕ РАННЕСПЕЛЫХ ФОРМ ЗЕМЛЯНИКИ ВИДА FRAGARIA ANANASSA DUCH., ПЕРСПЕКТИВНЫХ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА И СЕЛЕКЦИИ В УСЛОВИЯХ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство
сельскохозяйственных растений
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата
сельскохозяйственных наук
Москва – 2013
Диссертационная работа выполнена на кафедре селекции и семеноводства садовых культур в ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет имени К. А. Тимирязева»
Научный руководитель:
Говорова Галина Федоровна,
доктор сельскохозяйственных наук,
Официальные оппоненты:
Сорокопудов Владимир Николаевич
доктор сельскохозяйственных наук, профессор,
заместитель директора по научной работе Ботанического сада Белгородского государственного национального исследовательского университета
Айтжанова Светлана Дмитриевна
доктор сельскохозяйственных наук,
профессор кафедры плодоводства Брянской государственной сельскохозяйственной академии
Ведущая организация:
ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный
заочный университет»
Защита диссертации состоится 26 февраля 2013 года в 14-30 часов на заседании диссертационного совета Д.220.043.01 при Российском государственном университете имени К. А. Тимирязева по адресу: 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, 15, тел./факс: (499) 976-24-92
С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке имени Н.И. Железнова РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева
Автореферат разослан “24” января 2013 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета А. В. Константинович
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Земляника - ценная ягодная культура, которая благодаря высокой урожайности, скороплодности, сравнительной нетребовательности к условиям произрастания, а также прекрасным вкусовым, диетическим и товарным качествам плодов, обеспечивает население после зимы первыми витаминами и другими важными элементами питания. Потенциал продуктивности земляники ананасной (Fragaria anassa) очень высок и может достигать 112 т/га (Попова, 1990; Айтжанова, Андронов, 2000 и др.).
В связи с явным недостатком в Государственном реестре сортов земляники ананасной раннего и сверхраннего сроков созревания производству необходимы сорта нового поколения, не уступающие лучшим районированным сортам по урожайности, адаптивности, качеству плодов. Селекция на раннеспелость в сочетании с комплексной устойчивостью к болезням и вредителям чрезвычайно актуальна.
Цель исследования.
Создание ценных генотипов земляники ананасной с ранним сроком созревания плодов и высоким уровнем продуктивности, качества плодов, устойчивости к грибным болезням для использования в производстве и селекционных программах.
Задачи исследования.
Дать селекционную оценку исходных форм земляники ананасной.
Провести межсортовую гибридизацию в пределах вида Fragaria ananassa Duch. для получения раннеспелых форм.
Провести сравнительное изучение полученных гибридов земляники ананасной и их родительских форм для установления характера наследования раннеспелости и других хозяйственно-ценных признаков.
Установить проявление раннеспелости и основных хозяйственно-ценных признаков в гибридном потомстве земляники ананасной и определить возможность совмещения в одном генотипе раннего срока созревания, высокой продуктивности, качества плодов и устойчивости к болезням.
Оценить перспективность отдельных исходных форм и комбинаций скрещивания для выведения раннеспелых гибридов, выделить доноры раннеспелости и других хозяйственно-ценных признаков для селекционного использования.
Выделить элитные гибридные сеянцы, изучить их по морфо-физиологическим и хозяйственно-ценным признакам.
Установить корреляции между раннеспелостью земляники ананасной и другими хозяйственно-ценными и морфо-физиологическими признаками.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на международных и всероссийских конференциях: научно-практической конференции, посвященной 145-летию РГАУ - МСХА им. К.А. Тимирязева: «Адаптация сельского хозяйства России к меняющимся погодно-климатическим условиям», Москва, 2010 г.; на Всероссийской научно-практической конференции «Молодых ученых» (Белгород, 2010 г., Москва, 2011- 2012 гг.).
Научная новизна работы. Впервые в условиях Московской области на базе ранее не изученных представителей вида Fragaria ananassa Duch. выявлена и подтверждена селекционными исследованиями возможность получения гибридных сеянцев земляники ананасной, сочетающих в одном генотипе ранний срок созревания, высокую продуктивность, качество плодов и устойчивость к грибным болезням. Впервые установлена возможность использования в качестве комплексных доноров раннеспелости, устойчивости к грибным болезням, высокой продуктивности, качества плодов следующих сортов: Ранняя Плотная, Снежана, Вечная Весна, Богема, Олимп, Браво, Карнавал, Настена Сластена. Доказана экономическая целесообразность возделывания раннеспелых сортов и гибридов земляники садовой.
Установлен ряд корреляций признаков, которые могут способствовать ускорению селекционного процесса.
Практическая ценность работы. Созданы путем межсортовой гибридизации зимостойкие, обладающие высокими показателями урожайности, качества плодов и устойчивости к комплексу основных болезней и вредителей сверхранние гибриды земляники ананасной, перспективные для селекции и сельскохозяйственного производства. Выявлены сверхранние сорта и гибриды земляники ананасной, устойчивые к комплексу болезней и вредителей, использование которых в сельскохозяйственном производстве позволит избежать применения пестицидов, при получении первой экологически чистой богатой витаминами продукции. Подготовлены научные материалы для передачи в Государственное сортоиспытание гибрида земляники ананасной № 525, обладающего высокими показателями урожайности и качества плодов, устойчивостью к болезням и вредителям, полученный совместно с селекционером Г.Ф. Говоровой.
Публикации результатов исследования. По материалам проведенного исследования опубликовано 7 печатных работ, в том числе три статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Материалы диссертации изложены на 187 страницах машинописного теста и включают 17 рисунков, 22 таблицы, 1 приложение. Диссертация состоит из разделов «Введение», «Обзор литературы», «Объекты и методы», «Результаты исследований», «Выводы»,
«Рекомендации производству», «Список литературы», «Приложения». Список литературы включает 201 источник, в т.ч. 64 иностранных.
Личный вклад автора. Автором самостоятельно проведены лабораторные и полевые опыты, статистическая обработка полученных данных, обобщен и систематизирован экспериментальный материал, сделаны выводы и подготовлены предложения производству.
Содержание работы
Введение. Обоснована актуальность, сформулированы главная цель, задачи и основные направления исследования, показана научная новизна, практическая значимость и дана общая характеристика работы.
УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследования по теме диссертации проводили в 2010-2012 гг. на Полевой опытной станции им. П. И. Лисицына.
Объекты исследования - 1232 гибридных сеянца земляники ананасной от 24 комбинаций межсортовых скрещиваний, проведенных в 2010-2011 гг. Гибриды изучали в сравнении с родительскими формами. Контроль - районированный в Московской области раннего срока созревания сорт Заря. Метеорологические условия 2010-2012 гг. в сравнении со среднемноголетними значениями характеризовались более высокими значениями температуры и меньшим количеством осадков. Агротехника общепринятая. Размещение растений однострочное, 90 х 30 см. Химические средства защиты от болезней не применялись. Подбор исходных форм для скрещиваний, сделан на основании литературных сведений и результатов изучения коллекции на Полевой опытной станции имени П.И. Лисицына, (2010-2012 гг.).
Изучение и отбор сеянцев земляники ананасной с комплексом заданных признаков проводили в первый год их плодоношения, т.е. в 2012 г. Учитывали следующие показатели – фенология, зимостойкость, урожайность, товарные и потребительские качества плодов, способность к размножению, устойчивость к земляничному клещу, бурой пятнистости, белой пятнистости листьев, серой гнили плодов. Устойчивость к болезням и вредителям оценивали по методике ВНИИР (1968) в модификации Говоровой Г. Ф. (2000). Компоненты продуктивности и остальные признаки определяли - по методике ВНИИСПК (1999). Морфо-физиологическое описание гибридов земляники ананасной и родительских форм проводили по 41 признаку согласно методике Государственной комиссии РФ по испытанию и охране селекционных достижений (1999)(форма RTG/22/1).
Статистическая обработка данных выполнена методами дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализа по Б. А. Доспехову (1985) с помощью компьютерных программ Microsoft Office Excel 2010.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исходный материал для селекции на раннеспелость и устойчивость к белой, бурой пятнистостям листьев
Успех селекции в очень большой мере зависит от исходного материала, его достоинств и недостатков, их проявления в потомстве при разных сочетаниях родительских пар.
Поэтому чрезвычайно важно было правильно подобрать родительские пары, которые могли дать в потомстве необходимое разнообразие искомых признаков, позволяющие отобрать новые ценные генотипы.
В качестве материнских форм взяты лучшие по хозяйственно-ценным признакам сорта селекции Г.Ф. Говоровой с коллегами, отцовскими формами служили раннеспелые и ремонтантные сорта из коллекции ГБС АН РФ (табл.1,2,3). Лучшими донорами раннеспелости и устойчивости к болезням одновременно оказались сорта: Зефир, Ранняя Плотная, Браво, Настена Сластена (табл.5, рис. 1, 2).
Роль родительских форм и их сочетания в скрещиваниях при создании раннеспелых, устойчивых к болезням гибридов земляники ананасной
Селекция базируется главным образом, на гибридизации с предварительным подбором эффективных доноров и их сочетаний и последующим скринингом ценных форм в F1.
Селекция на раннеспелость и устойчивость к биотическим и абиотическим факторам в нашем исследовании представляла собой гибридизацию, отбор, с целью создания качественно новых форм земляники ананасной, сочетающих в одном генотипе ранний срок созревания, высокую продуктивность, качество плодов, устойчивостью к основным грибным болезням и земляничному клещу.
Сроки созревания, поражаемость болезнями и вредителями, а также характер наследования изучали в полевых условиях. Родительские формы и гибриды земляники ананасной хорошо перенесли зиму 2011/2012 гг., к моменту проведения учетов и отборов.
Растения F1 всех комбинаций скрещивания проанализированы в сравнении с родительскими формами на раннеспелость, и другие хозяйственно - ценные признаки на второй год их жизни.
Присущая представителям рода Fragaria большая гетерозиготность, преодолеть которую практически невозможно, даже многократным инцухтированием, ярко выраженная полиплоидность, весьма затрудняют, а подчас делают невозможным анализ генетики устойчивости земляники к болезням и другим признакам. Поэтому полученные данные не претендуют на установление точных генетических закономерностей и носят прикладной
характер. Однако, они обнаруживают определенные тенденции, использование которых может быть полезно в практической селекции.
В результате проведенного анализа гибридных растений установлено, что раннеспелость и устойчивость к болезням гибрида F1 земляники ананасной во многом зависят от раннеспелости и устойчивости исходных форм, от их комбинационной способности и условий окружающей среды (табл.1,2,3; рис.1,2,3). Это согласуется с результатами исследований Г.Ф. Говоровой (1965, 1966, 1978, 1993, 2004, 2008, 2010, 2012); И.В. Поповой (1990,1995,1996); С.Д. Айтжановой (1990,1994, 1998, 2005). Раннеспелость и устойчивость к грибным болезням часто доминируют над поздним сроком созревания и восприимчивостью (рис.1,2). Наибольшее число раннеспелых форм установлено в комбинациях скрещивания: Настена Сластена х Купчиха, Настена Сластена х Дружба, Настена Сластена х Говоровская, Говоровская х Ранняя Плотная, Ранняя Плотная х Вечная Весна, Русь х Вечная Весна, Браво х Токай Буси, Настена Сластена х Зефир, Карнавал х Зефир. Раннеспелые гибриды в этих комбинациях составили от 51,9 до 76,2%.
Установлена эффективность использования при селекции на раннеспелость и иммунитет сортов: Ранняя Плотная, Богема, Карнавал, Браво, Снежана, Настена Сластена, Говоровская, Русь.
Следует отметить очень высокий выход устойчивых к болезням и вредителям гибридов. Это связано с использованием в качестве материнских форм установленных ранее эффективных доноров устойчивости (Г.Ф. Говорова, 1966, 1978; Г.Ф. Говорова, Д.Н. Говоров,2004).
Итогом проведенной исследовательской работы стало выделение генотипов, сочетающих в себе ранний срок созревания с высокой продуктивностью, качеством плодов, с устойчивостью к грибным болезням.
Данные приведенные в таблице 5 свидетельствуют о том, что из 1232 гибридных сеянцев земляники ананасной было выделено 68 отборных форм, которые по комплексу хозяйственно-ценных признаков показали преимущества перед родительскими сортами.
Совмещение в одном генотипе раннего срока созревания с высоким уровнем хозяйственно-ценных признаков по числу отборов установлено в комбинациях: Ранняя Плотная х Вечная Весна (7 шт.); Говоровская х Ранняя Плотная (8 шт.); Настена Сластена х Говоровская (20 шт.); Настена Сластена х Зефир (10 шт.); Браво х Дружба (2шт.); Браво х Ада Херцберг (2шт.); Браво х Токай Буси (2шт.); Богема х Токай Буси (2шт.); Карнавал х Зефир (10 шт.); Браво х Богема (3 шт.); Олимп х Зефир (2шт.).
Отборные формы (68 шт.) размножены и высажены осенью 2012 г., на участок повторного отбора для дальнейшего изучения.
Таблица 1- Сравнительное поражение гибридов и их родительских форм белой пятнистостью в поле, балл (2011-2012 гг.)
Комбинация скрещивания
|
Число сеянцев, штук
|
Белая пятнистость
|
♀
|
♂
|
F1
|
min.
|
max.
|
min.
|
max.
|
min.
|
max.
|
Ранняя Плотная х Вечная Весна
|
102
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
Говоровская х Ранняя Плотная
|
65
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
Русь х Вечная Весна
|
24
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
0,5
|
Настена Сластена х Говоровская
|
80
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
Настена Сластена х Купчиха
|
16
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
0,5
|
Настена Сластена х Дружба
|
85
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
0,5
|
0,0
|
1,0
|
Настена Сластена х Зефир
|
83
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
1,0
|
0,0
|
0,5
|
Браво х Зефир
|
18
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
1,0
|
0,0
|
1,0
|
Браво х Дружба
|
27
|
0,0
|
0,0
|
1,0
|
2,0
|
0,5
|
1,0
|
Браво х Ада Херцберг
|
42
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
1,0
|
0,0
|
0,5
|
Браво х Токай Буси
|
21
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
1,0
|
0,0
|
0,0
|
Нежданная Радость х Всемирный Дебют
|
34
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
0,5
|
0,0
|
0,0
|
Богема х Браво
|
73
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
Богема х Ранняя Плотная
|
12
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
Богема х Сельва
|
24
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
1,0
|
0,0
|
0,0
|
Богема х Токай Буси
|
32
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
1,0
|
0,0
|
0,5
|
Карнавал х Зефир
|
190
|
0,0
|
0,5
|
0,0
|
1,0
|
0,0
|
1,0
|
Снежана х Карнавал
|
15
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
0,5
|
0,0
|
0,0
|
Карнавал х Купчиха
|
12
|
0,0
|
0,5
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
1,0
|
Браво х Карнавал
|
90
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
0,5
|
0,0
|
0,0
|
Браво х Богема
|
104
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
Олимп х Зефир
|
43
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
1,0
|
0,0
|
0,0
|
Олимп х Лареми
|
22
|
0,0
|
0,0
|
0,5
|
1,0
|
0,0
|
0,5
|
Олимп х Токай Буси
|
18
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
1,0
|
0,0
|
0,5
| |
