Селекционно-генетические аспекты создания холодостойких форм озимой мягкой пшеницы в условиях Ростовской области тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.05, кандидат сельскохозяйственных наук Фоменко, Сергей Петрович

• Фоменко, Сергей Петрович
• кандидат сельскохозяйственных наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат сельскохозяйственных наук Фоменко, Сергей Петрович

Введение.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Основные стрессовые факторы, связанные с низкими темпе- 6 ратурами.

1.1.1. Морозостойкость.

1.1.2. Притертая ледяная корка.

1.1.3. Выпирание, вымокание.

1.1.4. Возвратные морозы в апреле-мае.

1.2. Селекционно-генетические аспекты создания морозостойких генотипов в условиях криогенных нагрузок на разных этапах онтогенеза растений.

Глава 2. Условия, исходный материал и методика проведения исследований.

Глава 3. Особенности селекции озимой пшеницы на морозо-зимостойкость.

3.1. Характер наследования гибридами F1 устойчивости к низким температурам в зимний период.

3.2. Особенности расщепления гибридов по морозо-зимостойкости во втором поколении.

3.3. Характер проявления рекомбинационной изменчивости по морозо-зимостойкости в старших поколениях.

Глава 4. Аспекты селекции озимой мягкой пшеницы на устойчивость к притертой ледяной корке.

4.1. Характер наследования гибридами F1 и F2 устойчивости к притертой ледяной корке.

4.2. Особенности проявления трансгрессивной изменчивости по устойчивости озимой пшеницы к притертой ледяной корке.

Глава 5. Принципы селекции озимой мягкой пшеницы на устойчивость к возвратным весенним заморозкам.

Глава 6. Основные агробиологические свойства сорта Северодонская 12, экономическая эффективность и биоэнергетическая характеристика сорта.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Селекционно-генетические аспекты создания холодостойких форм озимой мягкой пшеницы в условиях Ростовской области»

Актуальность темы. Озимая пшеница среди возделываемых злаков отличается очень высоким потенциалом продуктивности. Устойчивость растений к морозам, резким колебаниям температуры, другим неблагоприятным факторам в зимне-весенний период являются главными факторами их выживаемости. Задача усиления выраженности этих хозяйственно-биологических свойств является важнейшей для стабилизации зернового производства Российской Федерации.

Проблема зимостойкости озимой пшеницы особенно актуальна для Ростовской области, где в связи с резкой континентальностью климата наблюдаются резкие перепады температуры как в зимний период при крайне неустойчивом снежном покрове, так и в весенний, что приводит к заметному ослаблению растений, частичной или полной их гибели.

Успешное решение этой проблемы связано с усилением селекции на более высокую адаптивность создаваемых генотипов к абиотическим криогенным нагрузкам.

Цель и задачи исследований. Основная цель исследований заключалась в уточнении и разработке новых подходов в селекции озимой мягкой пшеницы на адаптивность к криогенным нагрузкам, создании в условиях Ростовской области нового исходного гибридного материала для селекции на холодостойкость.

При проведении исследований предполагалось:

- определить характер наследования морозостойкости растений озимой мягкой пшеницы при различных типах внутривидовых скрещиваний;

- выявить особенности рекомбинации по признаку морозостойкость у озимой пшеницы при разных типах скрещиваний;

- изучить характер появления комбинационной изменчивости у озимой пшеницы по устойчивости генотипов к негативному действию притертой ледяной корки;

- определить особенности селекции озимой пшеницы на устойчивость к майским заморозкам;

- выявить эффективность изученных источников устойчивости к заморозкам в парных и насыщающих скрещиваниях.

Научная новизна работы. В условиях Ростовской области изучены закономерности рекомбинационного процесса озимой мягкой пшеницы при различных типах внутривидовых скрещиваний, выявлен характер проявления и параметры положительных трансгрессий при использовании различных по степени морозостойкости исходных форм.

Показаны особенности формообразовательного процесса, выщепления рекомбинантов с высокой устойчивостью к притертой ледяной корке, предложен метод подбора исходных компонентов при гибридизации на выносливость к ледяной корке.

Изучена специфика формирования генотипов на устойчивость к возвратным майским заморозкам (в период стеблевания) в условиях Ростовской области (в том числе и на основе комбинативной изменчивости).

Создан перспективный исходный материал, обладающий повышенной адаптивностью к различным криогенным нагрузкам в различные этапы вегетации озимой пшеницы.

Подтверждена методология создания морозостойких форм озимой пшеницы в условиях усиления аномальности климата.

Практическая ценность работы. Определены особенности выделения исходных родительских форм при селекции на выносливость к залеганию притертой ледяной корки. Выделены доноры устойчивости к поздневесенним заморозкам, использование которых позволило создать сорта с повышенной адаптивностью к ним. За годы исследований в соавторстве был создан сорт озимой мягкой пшеницы Северодонская 12.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на конференции аспирантов и молодых научных сотрудников ВИР (Санкт-Петербург, 1991, 1992 гг.), Международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию ОНО Северо-Донецкой сельскохозяйственной опытной станции ГНУ ДЗНИИСХ Россельхозакадемии (2004 г), на Международной конференции, посвященной 50-летию сорта Безостая 1 в ГНУ КНИИСХ им. П.П. Лукьяненко (2005 г). По материалам диссертации опубликовано 6 научных работ, в том числе получено одно авторское свидетельство.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 133 страницах машинописного текста, состоит из 6 глав, включающих 25 таблиц и 10 рисунков, выводов, практических рекомендаций и приложений. Список литературы включает 207 наименований, в том числе - 22 на иностранных языках.

Заключение диссертации по теме «Селекция и семеноводство», Фоменко, Сергей Петрович

выводы

На основании выполненных исследований можно сделать следующие выводы.

1. Морозостойкость гибридов F], полученных при разных типах внутривидовых скрещиваний, в основном, наследуется по типу сверхдоминирования; с несколько меньшей частотой встречается доминирование признака более морозостойкого родителя.

2. Количество гибридов Fj с гетерозисом по морозостойкости увеличивается при скрещивании среднезимостойких форм между собой (у 50% комбинаций) и при скрещивании «высокоморозостойкий родитель компонент х среднеморозостойкий» (55% комбинаций). При гибридизации по схеме «высокоморозостойкий компонент х высокоморозостойкий» количество гибридов с гетерозисом существенно уменьшается, в лучшем случае доминирует более морозостойкий родитель.

3. При различных типах скрещиваний в F2 наблюдается промежуточное наследование морозостойкости или доминирование признака лучшего родителя, в зависимости от степени устойчивости исходных компонентов.

Доминирование морозостойкости наиболее часто встречается среди гибридов второго поколения в циклах скрещивания «высокоморозостойкий компонент х среднеморозостойкий» и «высокоморозостойкий компонент х слабоморозостойкий»: 44,5 и 66,6% - соответственно.

В 45% комбинаций F2, полученных при скрещивании «высокоморозостойкий компонент х высокоморозостойкий», гибриды уступали по морозостойкости исходным родительским формам, наследуя данный признак по типу депрессии.

4. При скрещивании контрастных по морозостойкости сортов параметры положительной трансгрессии увеличиваются с повышением показателя доминирования (hp) лучшего родителя. При гибридизации высокоморозостойких генотипов между собой и в циклах скрещивания «высокоморозостойкий компонент х среднеморозостойкий», «высокоморозостойкий компонент х слабоморозостойкий» степень положительной трансгрессии не превышала 12,7-18,9%. Наибольшая (23,245,4%) она была у гибридов, родительскими формами которых были среднеморозостойкие генотипы.

5. При скрещивании высокоморозостойких компонентов в расщепляющихся популяциях не удалось выявить трансгрессивные генотипы, однако можно получать морфобиотипы с уровнем морозозимостойкости лучшего родителя.

6. Выщепление морозостойких форм в гетерозисных популяциях наблюдается, в основном, в F3, реже - в более поздних поколениях. В промежуточных по морозозимостойкости комбинациях цикла скрещивания «высокоморозостойкий родитель х слабоморозостойкий» положительные трансгрессии обнаруживали крайне редко, или они вообще не проявлялись. Лишь в единичных популяциях можно выделить отдельные генотипы с уровнем морозостойкости лучшего по холодостойкости родителя.

7. Устойчивость гибридов Fi к притертой ледяной корке наследуется по типу гетерозиса (49,5%), промежуточно (33%) и по типу депрессии (27%).

8. У гибридов F2 устойчивость к притертой ледяной корке проявляется промежуточно (41%), по типу доминирования признака лучшего родителя (23%), гетерозиса (20%), доминирования признака худшего родителя (7%) или депрессии (9%). Характер доминирования зависит от генотипов родительских форм. В большинстве случаев гибриды уклонялись в сторону компонентов с выше средней и высокой устойчивостью.

9. Устойчивость гибридных форм к притертой ледяной корке повышается при использовании ступенчатых скрещиваний, постепенного аккумулирования в генотипах соответствующих коадаптированных генов или их комплексов, что обуславливает получение положительных трансгрессий. При скрещивании контрастных форм параметры трансгрессий повышаются по мере увеличения адаптивности используемых в скрещиваниях родителей.

10. Изучение характера наследования гибридами устойчивости к возвратным весенним заморозкам свидетельствует о его комбинативной природе. Установлено четкое доминирование доноров устойчивости к заморозку. В условиях Ростовской области выявлены сорта-доноры по этому признаку: 1629/91 (Телец х Донская интенсивная), 1026/96 [(Тарасовская 29 х Белоцерковская 47) х 6191-26, Болгария], Престиж, Тарасовская 97, Альбатрос одесский, Украинка одесская, Фантазия одесская, Вымпел одесский.

11. Оценка экономической эффективности, как завершающий этап научных исследований, свидетельствует, что прибавка к стандарту условно чистого дохода при возделывании сорта Северодонская 12 достигает 2649 руб/га. Биоэнергетическая оценка показывает целесообразность более широкого использования созданного сорта, коэффициент энергетической эффективности которого составляет 7,6.

Предложения для селекционной практики и производства

1. В целях усиления экологической пластичности озимой пшеницы на холодостойкость в условиях Ростовской области целесообразно:

-при создании морозостойких форм в парных и ступенчатых скрещиваниях использовать как среднеморозостойкие родительские компоненты с максимальным проявлением других свойств и признаков согласно параметрам модели сорта, так и высокоморозостойкие;

- при выведении сортов, устойчивых к ледяной корке большое значение имеет привлечение в скрещивания более устойчивого родителя;

-при синтезе генотипов, выносливых к возвратным заморозкам после выхода в трубку, особую роль играют сорта-доноры, не повреждающиеся в этот период низкими температурами.

2. В селекционных программах рекомендуется шире использовать сорт Северодонская 12 с высокой устойчивостью к морозам и притертой ледяной корке, а также доноры устойчивости к возвратным поздневесенним заморозкам: 1629/91 (Телец х Донская интенсивная), 1026/ [(Тарасовская 29 х Белоцерковская 47) х 6191-26, Болгария], Престиж, Тарасовская 97, Альбатрос одесский, Украинка одесская, Фантазия одесская, Вымпел одесский.

104

Список литературы диссертационного исследования кандидат сельскохозяйственных наук Фоменко, Сергей Петрович, 2006 год

1. Александров В.Я. Клетки, макромолекулы и температура/ В.Я. Александров/Л., 1975. С. 56-58.

2. Артамонов В.Д. Оценка коллекции озимой пшеницы и тритикале на морозостойкость и устойчивость к притертой ледяной корке./ В.Д. Артамонов, Э.И. Колбасина, Л.М. Медведева// Генет, физиолог, и селек. зерн. культур. М., 1987.- 6. - С. 112-123.

3. Афанасьева В.К. Эффективность предшественников озимой пшеницы/ В.К Афанасьева, В.Н. Федорищев В.Н.// Науч.-практ. конф. «Теорет. и приклад, проблемы генетики, селекции и семеноводства зерновых культур (24-27 марта 1998)» Немчиновка, 1998. - С. 10.

4. Бабаян Р.С. Активность синтеза ДНК в прорастающих семенах/ Р.С. Бабаян, А.Т. Мкрчан// С.х. биология, 1983. Т. 18, №2. - С. 1145-1146.

5. Базаров Е.И. Методические рекомендации по оценке топливно-энергетических затрат на выполнение механизированных процессов в растениеводстве/ Е.И. Базаров. М.: ВАСХНИЛ, 1985. - С. 42.

6. Балаур Н.С. Применение энергетического анализа для оценки эффективности технологии возделывания полевых культур/ Н.С. Балаур, А.В. Тетю. Кишинев: Молд-НИИНТИ, 1983. - с. 132.

7. Барашкова Э.А. Роль генома D в повышении морозостойкости озимой пшеницы/ Э.А. Барашкова// Генетические ресурсы и селекция растений на устойчивость (9-й конгресс Эукарпия) Л.: ВИР. - 1980.- С. 43

8. Барашкова Э.А. Действие гербицидов на зимо-морозостойкость разных сортов озимой пшеницы/ Э.А. Барашкова, Е.М. Казарина, А.В. Воеводин// Сб. науч. тр. по приклад, бот., ген. и селекции. Л.: ВИР. -1988.-С. 116.

9. Батыгин Н.Ф. Физиолого-генетические основы зимостойкости/ Н.Ф. Батыгин//Сб. науч. тр. Повышение зимостойкости озимых зерновых. -М.: «Колос». 1993. - С.14-21

10. Беликова Н.М. Влияние уровня минерального питания на морозостойкость новых сортообразцов озимой пшеницы/ Н.М. Беликова// Физиология продуктивности и устойчивости зерновых культур.-М. Колос, 1988.-С. 105-111.13,14,1518