Изучение принципов подбора родительских форм для гибридизации в селекции риса в Приморском крае тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.05, кандидат сельскохозяйственных наук Клименкова, Татьяна Георгиевна

• Клименкова, Татьяна Георгиевна
• кандидат сельскохозяйственных наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат сельскохозяйственных наук Клименкова, Татьяна Георгиевна

Введение.

1. Обзор литературы.

1.1 Роль риса в мировом продовольственном балансе.

1.2 Ботанико-биологическая характеристика риса.

1.3 Основные направления в селекции сортов риса интенсивного типа.

1.4 Морфологическая и физиологическая характеристика сортов с высокой отзывчивостью на азот.

1.5 Селекционно-генетические предпосылки выделения доноров высокой отзывчивости на азотное удобрение.

1.6 Пролиновал проба как перспективный и универсальный метод диагностики отзывчивости на высокий азотный фон и устойчивости селекционного материала к различным неблагоприятным факторам среды на ранних этапах развития растений.

2. Условия, материал и методика исследований.

2.1 Агроклиматические условия Приморского края.

2.2 Погодные условия в годы проведения исследований.

2.3 Материал и методика проведения исследований.

3. Степень доминирования количественных признаков и эффект гетерозиса в первом поколении.

3.1 Эколого-географический принцип подбора родительских форм.

3.2 Филогенетический принцип подбора родительских форм.

3.3 Экологический принцип подбора родительских форм.

4. Трансгрессии признаков в F2, F3, F4 при различных принципах подбора родительских форм.

4.1 Эколого-географический принцип подбора родительских форм.

4.2 Филогенетический принцип подбора родительских форм.

4.3 Экологический принцип подбора родительских форм.

5. Наследуемость признаков в гибридных популяциях F3 F4.

5.1 Эколого-географический принцип подбора родительских форм.

5.2 Филогенетческий принцип подбора родительских форм.

5.3 Экологический принцип подбора родительских форм.

6. Корреляционные взаимоотношения селекционногенетических показателей.

7. Использование результатов изучения принципов подбора родительских форм при селекции риса в Приморье.

Выводы.

Предложения для селекционной практики и производства.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Изучение принципов подбора родительских форм для гибридизации в селекции риса в Приморском крае»

Актуальность проблемы. В мире неуклонно растет урожайность и валовое производство зерна. К концу XX века, по данным ФАО ООН, оно достигло 4911 млн. т., а урожайность - 28 ц/га., в том числе риса - 39 ц/га. Тем не менее, опережающий рост населения и отчуждение земель сельскохозяйственного назначения ставит мировое сообщество перед проблемой продовольственной безопасности, так как усиливается тенденция падения производства зерна на душу населения. Наиболее острая нехватка продовольствия прогнозируется для Юго-Восточной Азии. Существенно повысить производство зерна в настоящие время возможно только за счет резкого повышения урожайности и изменения структуры пашни в сторону увеличения доли орошаемых земель. В складывающейся ситуации перспективна роль Российского Дальнего Востока, располагающего 240 тыс. га. рисопригодных земель, достаточными водными ресурсами и благоприятными условиями.

При возобновлении масштабов производства риса даже на уровне 70 — 80 годов Приморский край может стать одной из основных зон его выращивания в России.

В 2002 г. площадь посева риса в крае составляла в среднем около 7353 га., а в 2003 г. - 4768 . га. Однако урожайность этой ценной культуры остается низкой и составляет в среднем по краю 21,7 ц/га.

Из 8 районированных на 2002 год сортов наиболее распространены Дальневосточный, Садко и Ханкайский-29. Перечисленные сорта далеко неполностью отвечают требованиям сельскохозяйственного производства. К примеру, сорта Дальневосточный и Садко слабоустойчивы к полеганию, склонны к осыпанию, что приводит к значительным потерям зерна при уборке. Увеличение количества районированных сортов с двух в 1976 г., до восьми, к сожалению, не привело к росту урожайности риса в крае. Причина этого кроется не только в неблагоприятной экономической ситуации и низкой технологической дисциплине. По нашему мнению, давно назрела необходимость критического анализа селекционного процесса по культуре риса, повышения его эффективности.

Цель и задачи исследований. Цель работы заключается в изучении принципов подбора родительских форм для гибридизации при создании сортов риса для Приморского края, характеризующихся эффективным использованием азотного удобрения. При этом были определены следующие задачи:

• провести сравнительную оценку различных принципов подбора родительских форм;

• найти оптимальное число количественных признаков, по которым должны различаться родительские формы в селекции на продуктивность;

• выявить зависимость степени доминирования признаков родительских форм;

• определить закономерности проявления положительных трансгрессий элементов продуктивности растений риса;

• выявить количественные признаки, по которым целесообразно вести отбор;

• выявить корреляционные связи между селекционно-генетическими показателями по основным количественным признакам;

• выделить новый исходный материал и получить сорт для передачи в Государственное сортоиспытание.

Научная новизна исследований. Впервые проведено сравнительное изучение основных принципов подбора родительских форм для гибридизации в селекции риса в Приморском крае.

Выявлены корреляционные взаимоотношения селекционно-генетических показателей.

Определены эффективные величины различий между родительскими формами по основным элементам продуктивности растения, позволяющие Выявить селекционный материал, характеризующийся высокой урожайностью и маркированными признаками зерна.

Практическая значимость работы. Результаты изучения различных принципов подбора родительских форм могут быть использованы НИУ Приморского края при проведении селекционных работ по рису и другими учреждениями, занимающимися этой проблемой.

Выявленные в процессе исследования корреляционные взаимоотношения между селекционно-генетическими показателями по основным количественным признакам дают возможность интенсифицировать селекционный процесс за счет освобождения на ранних этапах селекции от дальнейшего изучения неперспективных гибридных комбинаций, сократить сроки выведения новых сортов, более эффективно проводить отбор в гибридных популяциях.

Создан исходный материал высокопродуктивных форм риса для дальнейшего изучения в последующих звеньях селекции. Получен в результате работы сорт риса Приморский-29, характеризующийся в условиях Приморья раннеспелостью, высокой урожайностью и высоким качеством зерна.

Апробация работы. Результаты исследований основных положений диссертационной работы доложены и одобрены на методической комиссии ГНУ Приморского НИИСХ, заседании лаборатории селекции зерновых и крупяных культур и ученом совете ГНУ Приморского НИИСХ.

Публикации. Опубликовано 9 работ, из них по материалам диссертации 3.

Объем и структура диссертации. Основные положения диссертации изложены на страницах машинописного текста и состоят из введения, 7 глав, выводов и предложений для селекционной практики и производства. Работа иллюстрирована 10 рисунками, 27 таблицами в тексте, в 16 приложении. Список используемой литературы включает 200 источников, в том числе 55 иностранных авторрв.

1. Обзор литературы

Заключение диссертации по теме «Селекция и семеноводство», Клименкова, Татьяна Георгиевна

Выводы

В результате проведенных в 1991-2002 гг. исследований по изучению принципов подбора родительских форм для гибридизации при селекции риса в Приморском крае можно сделать следующие выводы:

1. Наиболее продуктивные гибридные популяции риса получены при скрещивании эколого-географически и филогенетически отдаленных форм, при различиях родительских сортов по большему числу признаков. Установлены оптимальные и допустимые величины различий между родительскими формами по отдельным количественным признакам.

2. При скрещивании в условиях Приморья эколого-географически отдаленных сортов, а также различающихся филогенетически и экологически, оптимальным числом признаков, по которым разнятся исходные формы, в первом случае являются четыре, допустимым, один, во втором шесть и три, в третьем соответственно пять и три.

3. Выявлен различный характер наследования признаков у гибридов первого поколения:

• высота растения, продуктивная кустистость, плотность метелки, количество колосков в метелке, масса зерна с главной метелки наследуется по типу сверхдоминирования высокого показателя;

• пустозерность наследуется по типу сверхдоминирование и доминирование низкого показателя;

• масса 1000 зерен носит различный характер наследования: сверхдоминирование высокого показателя и доминирование низкого;

• соотношение зерно: солома, пленчатость наследуется по типу сверхдоминирование и доминирование низкого показателя;

• период вегетации наследуется различным образом - неполное доминирование, доминирование низкого показателя и сверхдоминирование;

• длина метелки наследуется по типу сверхдоминирования, неполного доминирования высокого показателя;

• индекс зерна и стекловидность наследуется по типу сверхдоминирования неполного доминирования.

4. Наиболее высокие показатели гетерозиса по многим изучаемым признакам в первом поколении гибридов отмеченны в комбинациях, родительские формы которых существенно различались между собой по большему числу признаков. Наивысший гетерозис - 0%, зафиксирован по массе зерна с главной метелки в варианте филогенетически различных форм, отличающихся по шести элементам продуктивности растения. Использование в скрещиваниях родительских форм, максимально различающихся по элементам продуктивности растения, дает возможность получить гибриды первого поколения, значительно превосходящие родительские формы по продуктивности.

5. Во втором, третьем и четвертом поколениях гибридов выявлены трансгрессивные формы по всем изученным элементам продуктивность растения, кроме показателя индекса зерна и признака соотношения зерно: солома. Степень превышения выделенных форм над лучшими родительскими сортами и часта их появления различны в зависимости от происхождения гибридных популяций. Наиболее высокие показатели трансгрессии по плотности метелки и массе зерна с главной метелки отмечены в популяциях, полученных от скрещивания сортов, различающихся филогенетически как по большему, так и по меньшему числу признаков и в популяции гибридов других вариантов, родительские формы которых существенно различались по большему числу признаков.

6. На появление трансгрессий по большинству изученных признаков влияют как генотипические различия родительских форм, так и условия внешней среды. Наиболее высокие трансгрессии отмечены в четвертом поколении гибридов.

7. Более высокими показателями наследуемости характеризовалась гибридная популяция, полученная в варианте от скрещивания филогенетически различных сортов, когда материнская и отцовская формы различались по большему числу признаков.

Наибольшее генотипическое разнообразие установлено в четвертом поколении гибридов.

8. Величина показателя наследуемости в большей степени зависит от генотипа исходных форм и в меньшей степени от уровня модификационной изменчивости признака. На основании значения показателя наследуемости выявлены признаки, по которым целесообразно проводить эффективный отбор: период вегетации, индекс зерна, высота растений, соотношение зерно: солома, плотность метелки, стекловидность.

9. Выявлено наличие довольно сильной корреляционной зависимости между величиной гетерозиса в Fi и степенью положительной трансгрессии в F4 по признакам, период вегетации (0,91), высота растения (0,89), плотность метелки (0,73); между показателями степени положительной трансгрессии и частотой ее проявления по признакам: масса зерна с главной метелки (0,97), высота растения (0,95), соотношение зерно: солома(0,72); между степенью положительной трансгрессии периода вегетации и коэффициентом ее наследуемости (0,76). Отмечена сильная отрицательная корреляция (-0,98) между гетерозисом и показателем наследуемости по признаку масса 1000 зерен.

10. Создан и передан в Государственную комиссию по сортоиспытанию сорт риса - Приморский 29, который на 6 дней созревает раньше сорта Дальневосточный и превосходит стандарт по урожайности до 30%.

Предложения для селекционной практики и производства.

1. При подборе родительских форм следует учитывать, что гетерозис и трансгрессии по продуктивности растения проявляются выше у гибридов тех комбинаций, где родительские формы существенно различаются по большему числу элементов продуктивности растения.

2. В условиях Приморья отбор желаемых форм в гибридных популяциях по массе 1000 зерен, длине метелки, высоте растения наиболее рационально проводить в четвертом поколении.

3. Отбор трансгрессивных форм необходимо проводить с учетом погодных условий периода вегетации, так как в неблагоприятные годы трансгрессии не проявляются полностью.

4. По величине эффекта гетерозиса продуктивности растения, его высоты, кустистости в первом поколении гибридов существует возможность прогнозировать степень проявления трансгрессии этих признаков в F4. При наличии в Fi высоких значений гетерозиса продуктивности растения следует ожидать в последующих поколениях гибридов значительную трансгрессию и более высокие значения коэффициента наследуемости.

5. Использование пролиновой пробы как универсального метода диагностики устойчивости селекционного материала к неблагоприятным факторам среды позволит освободиться от дальнейшего изучения неперспективных комбинаций и сократить объем работы.

6. Учитывая достаточно высокую урожайность на 30 процентов выше районированных в крае сортов, с укороченным на 6 дней периодом вегетации сорт риса Приморский 29 необходимо использовать как в качестве исходного материала в селекции так и в производственных посевах.

Список литературы диссертационного исследования кандидат сельскохозяйственных наук Клименкова, Татьяна Георгиевна, 2003 год

1. World food Security and crop production technologies for tomorrow. -Kyoto, 1998 -P.8-9.

2. БИКИ N17 (8363), 19 февраля 2002 г. ОФ.

3. Ознобихин В.И., Тур А.С. Рисосеяние как феномен: исторический опыт рисосеяния на Российской Дальнем Востоке // Проблемы рисосеяния Российского Дальнего Востока. Владивосток: Изд-во Дальневост. ун-та, 1999,- С. 4-34.

4. Соколова И.И. Рис. Л., 1962.- Вып. 7. - 53 с. - (Каталог-справочник мировой коллекции ВИР).

5. Donald С.М. In Search of Yield // J Aust.Inst. Agric. Sci. -1962. N.28. - P. 171178.

6. Вояков А.Д. Библиография по культуре и использованию риса // Экономическая жизнь Дальнего Востока. 1928 - 56 с.

7. Обод И.В. Рис.-М.; Л.: Сельхозиздат, 1931,- С. 6-7.

8. Смолянский Б.Л., Абрамова Ж.И. Справочник по лечебному питанию для диет сестер и поваров.-Л.Медицина-1984. 304 с.

9. Криволапое И.Е. Рис на Дальнем Востоке. Владивосток: Дальневост. кн. изд-во, 1971,- 315 с.

10. Носовский B.C. Оценка тенденции развития конкуренции рисосеяния с производством пшеницы // Проблемы рисосеяния российского Дальнего Востока.-Владивосток: Изд-во Дальневосточ. ун-та, 1999 С. 38-44.

11. Рис и его качество / Перевод с англ.; Под ред. Е.П. Козьминой. М.: Колос, 1976.-400с.

12. БИКИ.Ш7(8283), 4августа, 2001г. Зерновые, масличные корма.

13. Keijio.World's food surrly and Demand prospects in 21st century //World Food Security. Proc. Int. Symp.-Kyoto, 1999. -P. 9-15.

14. Fujimaki H. Strategies and Potential for Remodeling Rice Genotype Required for global food security // World Food security: Proc.Int.Symp.- Kyoto, 1999.-P.81-87.

15. Hossain M., Fischer K.S. Rice research for food security and sustainable develop16.