Подбор исходного материала для создания гибридов кукурузы, адаптированных к условиям Среднего Поволжья тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.05, кандидат сельскохозяйственных наук Мадякин, Евгений Викторович

• Мадякин, Евгений Викторович
• кандидат сельскохозяйственных наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат сельскохозяйственных наук Мадякин, Евгений Викторович

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СОЗДАНИЕ РАННЕСПЕЛЫХ ГИБРИДОВ КУКУРУЗЫ В СРЕДНЕМ ПОВОЛЖЬЕ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР).

1.1 Генетические основы гетерозиса.

1.2 Селекция кукурузы в Среднем Поволжье.

Глава 2. УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Условия проведения опытов.

2.2 Исходный материал.

2.3 Методика исследований.

Глава 3. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СЕЛЕКЦИИ ГИБРИДОВ КУКУРУЗЫ.

3.1 Определение оптимальной продолжительности вегетационного периода.

3.2 Доля генотип-средовых реакций в формировании количественных признаков.

3.3. Методика прогнозирования комбинационной способности

Глава 4. ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ СОЗДАНИЯ

РАННЕСПЕЛЫХ ГИБРИДОВ КУКУРУЗЫ.

Глава 5. СЕЛЕКЦИОННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИСХОДНОГО

МАТЕРИАЛА.

ВЫВОДЫ.

РЕКОМЕНДАЦИИ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКЕ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Подбор исходного материала для создания гибридов кукурузы, адаптированных к условиям Среднего Поволжья»

Кукуруза - одна из основных культур современного мирового земледелия. Это растение характеризуется разносторонним использованием и высокой урожайностью. На продовольствие используют около 20 % зерна кукурузы, на технические цели — около 15 % и примерно две трети - на корм.

В зерне содержатся углеводы (65.70%), белок (9. 12%), жир (4.8%), 80 % БЭВ, 1,3 % золы, 2,1 % клетчатки, минеральные соли и витамины. Среднее содержание энергии в 1 ц зерна 18,8 * 103 МДж. Показатели колеблются в зависимости от почвенно-климатических и погодных условий, отдельных элементов выращивания (Васин и др., 2003).

Из зерна кукурузы получают муку, крупу, хлопья, консервы (сахарная кукуруза), крахмал, этиловый спирт, декстрин, пиво, глюкозу, сахар, патоку, сироп, масло, витамин Е, аскорбиновую и глутаминовую кислоты. Из надземной незерновой части урожая в химической и строительной промышленности вырабатывают разнообразную продукцию - клей, краски, бумагу, линолеум, вискозу, активированный уголь, искусственную пробку, пластмассу, анестезирующие средства и др. (Грушка, 1965; Володарский, 1975, и др.)

Зерно кукурузы - прекрасный корм для скота и птицы. В северных районах актуально выращивание кукурузы на зерно-стержневую массу и силос. Наиболее калорийным кормом для всех видов сельскохозяйственных животных является зерновая часть урожая. В 1 кг сухого зерна содержится 1,34 корм. ед. и 78 г переваримого белка. Это ценный компонент комбикормов.

Растения кукурузы, убранные в фазе мол очно-восковой спелости зерна, хорошо силосуются, что определяется достаточно высоким содержанием сахара. Именно в этот период зрелости можно получать наибольшую урожайность сухого вещества и его высокое качество, при оптимальном соотношении питательных веществ в силосе (Ткаченко, Сидоров, 1963).

Развитие животноводства в Самарской области требует резкого увеличения валового сбора главной кормовой культуры - кукурузы. В 2006 году, для того чтобы прокормить скот и птицу в хозяйствах всех категорий в соответствии с нормами кормления, необходимо было заготовить 357,7 тыс. т. зерна и 1117 тыс. т. силоса, тогда как реально было заготовлено 60 тыс. т. зерна и 311 тыс. т. силоса.

Кукуруза в Среднем Поволжье традиционно является одной из ведущих кормовых культур. В настоящее время в Самарской области ею засевается ежегодно не менее 60-70 тыс. га. В связи с увеличением поголовья КРС и свиней в ближайшее время планируется расширение посевных площадей, занятых кукурузой, до 200 тыс. га.

В то же время в Среднем Поволжье, относящемся к крайней северной зоне выращивания кукурузы на зерно, лимитирующим фактором является сумма эффективных температур и, соответственно, ограниченный период вегетации. По данным Г.А. Ерохина (2003) вероятность вызревания гибридов группы ФАО 100-200 составляет в степной зоне Среднего Поволжья 100 %, ФАО 210-250 - 93 %, и ФАО 300 - 73 %.

Для получения высокого урожая зерна кукурузы на уровне 6.7 т/га в благоприятные и не менее 4 т/га в засушливые годы гибриды должны характеризоваться устойчивостью к холоду, засухе, полеганию, поражению пузырчатой и пыльной головней (Мелихов, 2004). Также, в условиях ограниченного числа безморозных дней, необходимым условием считается раннеспелость и интенсивный рост в начальный период вегетации.

Получение гибридов с пониженной уборочной влажностью зерна - одно из главных направлений в современной селекции кукурузы. Это позволяет иметь более длительный период налива зерна, соответственно, увеличивать урожай, не переходя в более позднюю группу спелости, дает возможность более ранней уборки прямым комбайнированием и экономии энергетических затрат на сушку.

В этой связи чрезвычайно актуальной является задача методологического обеспечения создания раннеспелых, высокопродуктивных гетерозисных: гибридов кукурузы, включая подбор родительских компонентов в скрещивания.

Цель исследований — разработать методологические основы для: создания раннеспелых, холодостойких, продуктивных гибридов кукурузы., максимально адаптированных к условиям степи Среднего Поволжья.

Задачи исследований:

- определить оптимальную продолжительность вегетационного периода, гибридов кукурузы для условий степи Среднего Поволжья;

- выявить особенности формирования структуры фенотипической изменчивости количественных признаков у гетерозисных гибридов кукурузы 13 сравнении с гомозиготным инбредным объектом (яровая мягкая пшеница);

- разработать методику прогнозирования комбинационной способности инбредных линий без проведения скрещиваний;

- изучить набор инбредных линий кукурузы на пригодность-использования в качестве родительских форм в создании раннеспелых:, холодостойких, продуктивных гибридов;

- создать на основе выделенных по комплексу признаков инбредных линий новые перспективные раннеспелые гибриды кукурузы.

Научная новизна работы. Впервые в условиях Среднего Поволжья методами математической статистики определены оптимальные параметры вегетационного периода гибридов кукурузы, выявлены особенности структуры фенотипической изменчивости количественных признаков гетерозисных гибридов кукурузы в сравнении с инбредным биологическим объектом^ разработана методика феногенетического прогноза комбинационной способности родительских форм; проведены исследования* по реакции инбредных линий на ранние сроки сева.

Практическая значимость и реализация результатов исследований.

На основе сформированной коллекции родительских форм кукурузы и парных гибридов, предоставленных на паритетных началах ВНИИ кукурузы и агрофирмой «Отбор» созданы перспективные двух- и трёхлинейные гибриды, сочетающие высокую продуктивность зерна и силосной массы со скороспелостью. Лучшие инбредные линии кукурузы и созданные на их основе гибриды переданы для селекционного использования во ВНИИ кукурузы и агрофирму «Отбор».

Основные положения, выносимые на защиту:

- оптимальная продолжительность вегетационного периода гибридов кукурузы для условий степи Среднего Поволжья;

- доля генотипической и генотип-средовой составляющей в изменчивости количественных признаков гибридов кукурузы в сравнении с инбредным объектом;

- методика феногенетического прогнозирования комбинационной способности инбредных линий кукурузы;

- исходный материал для создания гетерозисных гибридов кукурузы;

- новые перспективные раннеспелые гибриды кукурузы.

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы докладывались на Вавиловских чтениях (Саратов, 2005) и на заседаниях Учёного совета ГНУ Самарский НИИСХ им. Н.М.Тулайкова (Безенчук, 20062009). Основные элементы диссертации опубликованы в четырёх научных статьях, в том числе две в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК.

Объём и,структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 106 страницах печатного текста, "содержит введение, 5 глав, выводы, предложения для селекционной практики; включает 37 таблиц, 5 рисунков. Библиографический список включает 190 наименований, в том числе 90 на иностранных языках.

Заключение диссертации по теме «Селекция и семеноводство», Мадякин, Евгений Викторович

выводы

1. Максимальный урожай зерна в почвенно-климатических условиях степного Заволжья можно получить при выращивании гибридов раннеспелой и среднеранней групп спелости с числом дней от всходов до выхода нитей 52 — 55 и периодом вегетации 101 - 112 дней. Данной продолжительности фенофаз соответствуют гибриды с числом ФАО 180-220.

2. Подтверждается отмечаемая ранее на животных объектах тенденция о неизменно более низком уровне вклада генотип-средовых эффектов в формирование количественных признаков у гибридов по сравнению с гомозиготными формами. По признакам «урожай зерна» и «количество дней до выноса нитей» межсортовые различия вносили значительно больший вклад в формирование фенотипа, нежели все изучавшиеся количественные признаки у инбредного объекта (яровая пшеница). Генотип-средовая составляющая у кукурузы по этим признакам была менее значима, чем межсортовая. По признаку «уборочная влажность зерна» соотношение генотипической и генотип-средовой составляющей было аналогичным таковому у большинства количественных признаков, наблюдаемых у инбредной культуры. Однако вклад взаимодействия «генотип-среда» всё же вдвое ниже, чем у пшеницы.

3. Выявлена группа признаков (количество листьев на стебле и количество узлов), по которым мы можем ожидать равнонаправленные эпигенетические сдвиги в ответ, как на изменение экологического градиента, так и на гибридизацию. В сформированной нами экспериментальной схеме формирования экологического градиента мы можем прогнозировать комбинационную способность инбредных линий по двум признакам — диаметру початка и количеству рядов зёрен в початке, корреляции ОКС которых с индексами реакции на среду сигнальных признаков близки к достоверным. Этот феномен предлагается нами как метод феногенетического прогноза комбинационной способности у инбредных линий.

4. Из всего набора изучавшихся инбредных линий лишь Б 250 можно рассматривать в качестве донора комплекса генов, детерминирующих как раннеспелость, так и продуктивность. По признакам, оценивающим продолжительность вегетационного периода, в качестве генетических источников раннеспелости рекомендуются линии Б 223, Б 225, Б 403. Генетическими источниками продуктивности рекомендуются линии Б 204, Б 206, Б 269, Б 296, Б 332, Б 338.

5. По степени устойчивости к пониженным температурам самоопыленные линии разделены на группы с высокой, средней и низкой холодостойкостью. В группу с высокой холодостойкостью отнесены 11 линий, со средней - 25, с низкой - 4. Лучшими линиями являются Б 206, Б 223, Б 225, Б 260, Б 296, Б 385, Б 309, Б 391, Б 394, Б 403, Б 419.

6. Использование коллекции инбредных линий, сочетающих генетически детерминированную потенциальную продуктивность, раннеспелость и холодостойкость, а так же современных парных гибридов селекции ВНИИК и агрофирмы «Отбор» позволили получить перспективные раннеспелые двух- и трёхлинейные гибриды кукурузы, максимально адаптированные к условиям Среднего Поволжья. По результатам конкурсного и экологического испытания наиболее перспективными можно считать гибриды: Са 179 (Мадонна х Б 245), Са 180 (Крона х Б 269), Са 122 (Б 403 х Самара), Са 123 (Б 416 х Самара), Мадонна М х Б 250, Мадонна М х Б 249, Сирень М х Б 249, (Б317 х Б244) х Б250, Малках Б 193.

РЕКОМЕНДАЦИИ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКЕ

1 .Рекомендуется использование феногенетической методики прогноза комбинационной способности инбредных линий кукурузы.

2.Для создания раннеспелых, с высокой продуктивностью зерна и силосной массы, холодостойких гибридов кукурузы рекомендуется использовать набор генетических источников комплекса генов Б 250, Б 223, Б 225, Б 403, Б 204, Б 206, Б 269, Б 296, Б 332, Б 338.

Список литературы диссертационного исследования кандидат сельскохозяйственных наук Мадякин, Евгений Викторович, 2009 год

1. Алтухов, А.И. Экономика производства кукурузы / А.И.Алтухов, В.И.Нечаев, А.И. Трубилин, В.В. Бондаренко, Н.Ф. Лавренчук, В.Г. Прокопец , З.М.Курбанов. М.: Агри Пресс, 2006. 528 с.

2. Астауров, Б.Л. О так называемом физиологическом гетерозисе / Б.Л.Астауров // Гетерозис: теория и практика. Л., 1968. С.215-238

3. Асыка, Ю.А. Подбор исходного материала с целью создания гибридов кукурузы с быстрой потерей влаги зерном при созревании: автореф. дисс. канд. с.-х. наук. / Ю.А. Асыка. Одесса, 1985. 18 с.

4. Бабич, А.А. Ценный корм из влажного зерна кукурузы / А.А.Бабич, М.Ф.Кулик, В.В.Химич. М.: Агропромиздат, 1988. 48 с.

5. Балюра, В.И. Скороспелость кукурузы и число листьев / Балюра В.И., Шагина А.К. // Кукуруза, 1967. №1. С. 29-31.

6. Бошков, Е.Т. Выведение холодостойких и скороспелых гибридов кукурузы / Е.Т.Бошков // Труды III научной конференции молодых учёных Молдавии. Вып.2. Кишинев, 1964. С.53-54

7. Бошков, Е.Т. Формирование холодостойких и скороспелых самоопыленных линий кукурузы в условиях Молдавии и оценка полученных на их основе гибридов в разных зонах СССР: автореф. дисс. канд. с.-х. наук / Е.М.Бошков. 1965. 18 с.

8. Бриггс, Ф. Научные основы селекции растений: пер. с англ. под ред. Г.В. Гуляева / Ф.Бриггс,П.Ноулз. М.: Колос, 1972. 399 с.

9. Вавилов, Н.И. Научные основы селекции пшеницы / Н.И. Вавилов. Теоретические основы селекции растений. Т.2. М.-Л., 1935. С. 3-214.

10. Вавилов, Н.И. Теоретические основы селекции / Н.И. Вавилов. М.: Наука, 1987. 512 с.

11. Васин, В.Г. Растениеводство (Биология и приемы возделывания на Юго-Востоке) / В.Г.Васин, Н.Н.Ельчанинова, А.В.Васин и др. Самара, 2003. 360 с.

12. Володарский, Н.И. Биологические основы возделывания кукурузы / Н.И. Володарский. М.: Колос, 1975. 256 с.

13. Вольф, В.Г. Методические рекомендации по применению математических методов для анализа экспериментальных данных по изучению комбинационной способности / В.Г.Вольф, П.П.Литун, А.В.Хавелова, Р.И.Кузьменко. Харьков, 1980. 76 с.

14. Воронин, В.В. География Самарской области / В.В. Воронин. Самара, 2005. 280 с.

15. Галеев, Г.С. Селекционное изучение коллекции самоопыленных линий кукурузы / Г.С. Галеев, Ф.Ф.Сидоров // Бюл. ВИР. Л., 1956, № 2, С.3-13.16.