Соя (Glycine max (L. ) Merr. ): изменчивость признаков и ее значение для селекции сортов кормового использования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.05, кандидат биологических наук Бурляева, Марина Олеговна

• Бурляева, Марина Олеговна
• кандидат биологических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Бурляева, Марина Олеговна

Введение.

1. История изучения изменчивости и взаимосвязей признаков сои, и их использование в селекции

1.1. Изменчивость количественных признаков сои.

1.2. Корреляции между количественными признаками у сои.

1.3. Анатомические признаки сои и проблема идентификации генотипов.

2. Условия, материал и методы исследований.

2.1. Агрометеорологическая характеристика места проведения исследований.

2.2. Материалы и методы проведения исследований.

3. Особенности изменчивости признаков кормовой сои.

3.1. Морфологические различия групп сортов разного направления использования.

3.2. Изменчивость морфологических, биологических и хозяйственно ценных признаков кормовой сои.

3.3. Изменчивость и детерминированность количественных признаков образцов.

3.4. Факторная структура изменчивости признаков кормовой сои.

3.5. Сравнение структуры корреляций признаков по группам сортов и годам изучения.

4.Изменчивость анатомических признаков сои и их значение для селекции.

4.1. Особенности изменчивости анатомических признаков кормовой сои.

4.2. Связь между хозяйственно ценными и анатомическими признаками растений у сои разного кормового использования.

5. Хозяйственная и селекционная ценность изученных образцов кормовой сои.

5.1. Характер варьирования основных биологических и хозяйственно ценных признаков и группировка образцов кормовой сои по типам реакции на условия внешней среды.

5.2. Динамика роста и накопления зеленой массы у сортов сои разного кормового использования.

5.3. Оценка образцов сои разного кормового использования по основным биологическим и хозяйственно ценным признакам.

Выводы.

Рекомендации для селекционной практики.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Соя (Glycine max (L. ) Merr. ): изменчивость признаков и ее значение для селекции сортов кормового использования»

Производство богатых растительными белками кормов остается актуальной задачей отечественного кормопроизводства. В России дефицит протеина в кормах превышает 30% от общих потребностей. Необходимым условием улучшения кормовой базы животноводства является внедрение в производство богатых белками зернобобовых культур, среди которых одно из главных мест принадлежит сое.

В мировом земледелии соя является самой распространенной зерновой бобовой культурой. В 2002 году она возделывалась на 79,1 млн. га. Среди других культур она выделяется ценным химическим составом и универсальностью использования в промышленности, и сельском хозяйстве. Огромно значение сои как кормовой культуры. Зеленая масса сои содержит большое количество белка, каротина, кальция, фосфора, микроэлементов, в которой, в отличие от многолетних бобовых трав, длительное время - от цветения до налива бобов - не снижается питательная ценность.

В нашей стране выращивают, в основном, зерновые и зерно-кормовые сорта сои. Объясняется это отсутствием новых продуктивных, специализированных и приспособленных к местным условиям кормовых сортов. Однако для существенного увеличения урожайности сои на корм, для более эффективного использования ее в производстве и рационального землепользования необходимо создание специальных сортов с разнообразным применением в хозяйстве: на зеленую массу, сено, силос, для пожнивных и смешанных посевов с другими культурами.

Зеленоукосные сорта должны быть относительно высокорослыми, с высоким прикреплением ветвей, с негрубой и богатой белком, сахарами, минеральными веществами и витаминами зеленой массой, способными к интенсивному наращиванию массы и отрастанию после скашивания, с медленно стареющими листьями.

Сорта, используемые на сено и травяную муку, должны отличаться высоким выходом сухих веществ и белка, тонкими, но неполегающими стеблями, высокой.вет-вистостью, облиственностью, слабой опушенностью, мелкими, хорошо удерживающимися на растении листьями, мелкими бобами и семенами.

Силосные сорта также должны обеспечивать высокие сборы зеленой массы и сухих веществ, повышенное содержание белка и сахара, равномерное размещение бобов по ярусам. Стебель силосных сортов может быть толще и грубее, чем у сенных, но непременно устойчивым к обламыванию и полеганию (Лещенко А.К. и др., 1987).

Зерновые сорта для кормового использования должны отличаться высоким содержанием белка (44-46%) и незаменимых аминокислот, незначительным количеством антипитательных веществ в семенах.

Целенаправленное использование в создании таких сортов соответствующего этим требованиям исходного материала оптимизирует селекционный процесс. Селекция таких сортов усложняется множеством селектируемых и биологических свойств сои. Причем, наиболее ценные в хозяйственном отношении количественные признаки сои (элементы продуктивности, урожайности зеленой массы, признаки структуры растения, содержание белка и масла в семенах, и вегетативной части растения) зависят не только от генетических особенностей образцов, но в значительной степени от экологических и климатических условий их произрастания. Поэтому, для успешного ведения селекции кормовых сортов сои необходимо знание закономерностей изменчивости и стабильности хозяйственно-биологических признаков в разных условиях среды. При этом важно учитывать варьирование как отдельных признаков, структуры корреляций признаков, направления изменения взаимосвязей (внутри- и межплеяд-ных, связи отдельных признаков), так и уровень (силу) связей между признаками.

Изучение изменчивости некоторых морфологических и хозяйственно-ценных признаков у зерновых сортов сои проводилось многими авторами. Однако подобного рода работ по исследованию кормовых сортов разного направления использования (зеленоукосного, сенного, силосного) в настоящее время нет. В доступной нам литературе мы встретили лишь единичные работы по изменчивости морфологических признаков и их связи с урожайностью зеленой массы (Лещенко и др., 1987; Кочегура А.В., 1998; Burlyaeva, Malyshev, 1999;.

Целью настоящей работы было: изучение межсортовой изменчивости морфологических, фенологических, биохимических, анатомических, хозяйственных признаков в трех группах образцов кормовой сои (зеленоукосной, сенной, силосной), отличающихся по направлению использования в сельском хозяйстве и выделение исходного материала для селекции специализированных сортов. В задачи исследования входило:

- провести группировку сортов по возможным типам использования;

- выявить признаки наиболее информативные для первичного отбора сортов зеле-ноукосного, сенного, силосного направления;

- провести изучение изменчивости и детерминированности признаков 270 образцов сои из мировой коллекции ВИР;

- проанализировать корреляционную и факторную структуры варьирования признаков;

- определить изменчивость уровня и структуры корреляций наиболее информативных признаков;

- выделить признаки-индикаторы, связанные с урожайностью зеленой массы;

- изучить характер изменчивости признаков наиболее важных для селекции кормовых сортов в разных погодных условиях и выявить образцы с разными типами реакции на условия внешней среды;

- исследовать динамику роста зеленой массы в различные годы и у образцов разного направления использования,

- исследовать изменчивость анатомических признаков листа, боба, плодоножки и междоузлия и установить их взаимосвязь с морфологическими и хозяйственно ценными признаками (растрескиваемостью бобов, полегаемостью, потенциальной продуктивностью);

- выделить источники ценных признаков у зеленоукосных, сенных и силосных сортов: продуктивности зеленой массы, высокого содержания белка, сухого вещества, низкого клетчатки в зеленой массе, повышенного количества белка и масла в семенах, незначительного содержания трипсина и химотрипсина в семенах, устойчивости к болезням;

- проанализировать взаимосвязи между биохимическим составом зерна, зеленой массы и толерантностью к болезням у образцов разных групп использования.

Заключение диссертации по теме «Селекция и семеноводство», Бурляева, Марина Олеговна

ВЫВОДЫ

1. По результатам исследования образцов сои кормового направления выявлен комплекс признаков особенностей типа роста, структуры вегетативной части растения, позволивший разделить образцы на три группы: сенные, зеленоукосные и силосные.

2. Наиболее характерными морфологическими признаками, позволяющими определить принадлежность образца к определенной группе, являются: тип верхушки, степень завиваемости побега, число листьев и узлов на растении, масса и размеры листа, ширина рубчика семени.

3. Максимальное разнообразие образцов кормовой сои выражено по характеристикам зеленой массы, интенсивности ветвления, размерам соцветия; именно эти признаки наиболее сильно скоррелированы. Слабее всего выражена дифференциация образцов по качественным признакам зеленой массы (содержание белка, клетчатки), размерам листочка, боба и семени, общей длине вегетационного периода; согласованность изменчивости этих показателей также минимальна.

4. В годы с разными погодными условиями и в группах образцов разного направления использования размах варьирования и степень скоррелированности (детерминированности) исследованных признаков значительно изменяются, причем степень и направление этих изменений определяется условиями роста и спецификой реакции образцов.

5. Наиболее стабильна структура корреляций плеяды признаков, характеризующих компоненты зеленой массы. У силосных образцов эта плеяда включает длину вегетационного периода, а признаками-индикаторами являются масса листа и их число; у зеленоукосных признак-индикатор - масса ветви.

6. Силосные и зеленоукосные образцы отличаются наиболее высокой энергией нарастания зеленой массы. Накопление зеленой массы в годы с благоприятными погодными условиями зависит от принадлежности образца к определенной группе (типа использования) и его происхождения; при дефиците увлажнения определяющим фактором является длина вегетационного периода.

7. По анатомическому строению листа, междоузлия, плодоножки и боба наиболее различаются сенные и зеленоукосные образцы; силосные занимают промежуточное положение (по строению створок боба и плодоножки, развитию механических тканей и проводящей системы - ближе к сенным).

8. Полегаемость кормовой сои зависит от диаметра побега, степени развития одревесневшей паренхимы и механической ткани в коре. Степень устойчивости к полеганию уменьшается в ряду: силосные - зеленоукосные - сенные образцы.

9. Растрескивание бобов максимально у образцов, отличающихся тонкой плодоножкой, низкой относительной толщиной пергаментного слоя, узкими бобами с узкими проводящими пучками в них. Большинство зеленоукосных сортов характеризуется низкой степенью растрескивания бобов, сенные - имеют максимальное проявление признака, а силосные занимают промежуточное положение по этому показателю.

Ю.Исследование корреляций между морфологическими, а также биохимическими признаками и - степенью поражения различными заболеваниями образцов сои показало, что в разных группах возможно использовать в качестве признаков-маркеров разные характеристики. Содержание антипитательных веществ у сенных образцов тесно связано с невосприимчимостью к пепельной гнили и вирусной мозаике, у силосных образцов эта связь слабее, а у зеленоукосных она не обнаружена.

11 .По результатам исследований выявлены источники хозяйственно ценных признаков для разных групп использования: продуктивности зеленой массы, высокого содержания белка в зеленой массе и семенах, низкого содержания клетчатки и сухого вещества в зеленой массе, масличности семян, низкого содержания ингибиторов трипсина и химотрипсина в семенах, невосприимчивости к паутинному клещику, невосприимчивости к септориозу и угловатой пятнистости листьев, вирусной мозаике.

РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКИ

Отбор образцов по продуктивности зеленой массы следует проводить по числу листьев на растении.

При предварительной оценке образцов по направлению использования необходимо учитывать характер роста, тип верхушки, степень завиваемости, число листьев и узлов на растении, массу и размеры листа, ширину рубчика семени, число проводящих пучков и рядов сосудов в пучках в междоузлии, черешке, главной жилке листа, степень развития механической ткани в стебле. Для зеленоукосных сортов: законченный тип роста, скрытая верхушка, прямые стебли, большое число листьев и узлов на растении, крупные листья и широкий рубчик семени, большое число мелких проводящих пучков и рядов сосудов в них, развитая механическая ткань. Для сенных сортов: незаконченный тип роста, выступающая верхушка, склонность к завиванию ветвей, большое число листьев и узлов на растении, мелкие листья, узкий рубчик семени, небольшое число мелких пучков и рядов сосудов в них, слаборазвитая механическая ткань. Для силосных сортов: незаконченный тип роста, склонность к завиванию главного стебля, крупные листья, широкий рубчик, небольшое число мелких пучков и рядов сосудов в них, широкое кольцо одревесневшей ксилемы и слабое развитие механической ткани в первичной коре.

Устойчивость к растрескиванию бобов рекомендуем оценивать по комплексу признаков: ширине боба и его основания, высоте и ширине нижнего проводящего пучка боба, ширине и высоте плодоножки, отношению высоты пергаментного слоя к толщине створки и длине боба.

Полегаемость сои предлагаем определять по диаметру главного стебля, ширине кольца одревесневшей ксилемы и паренхимы, диаметру сердцевины, высоте коры и механической ткани в ней.

Прогнозировать продуктивности узла (числа бобов в узле) сои можно по числу проводящих пучков в черешке и диаметру главной жилки листа.

Содержание белка в зеленой массе можно косвенно оценивать по высоте главной жилки и палисадной клетки мезофилла листа.

Выделенные (в разных группах спелости) по высокой урожайности зеленой массы и облиственности (50-54%), образцы рекомендуем использовать для получения свежей зеленой массы в течение всего периода вегетации: - Fred, Y-103, ВНИИМК 9186 (урожайность 21,1-38,8 т/га) достигают укосной спелости через 70-80 дней после посева; CN 210, P.J. 68725 (урожайность 21,4-41,3 т/га) дают наибольший урожай зеленой массы через 80-90 дней; к. 2601, ВИР 4210 (урожайность 21,0-49,7 т/га) имеют вегетационный период 90-100 дней; сорта Mukuri 46, Higo musume (урожайность 22,4-56,4 т/га) вырастают до укосной спелости через 100-110 дней после посева.

Для использования в селекции в качестве исходного материала предлагаем следующие образцы:

- по продуктивности зеленой массы - Имеретинский гибрид, к-2297, к-2880, к-3823, Приморская 0529, ВНИИМК 9186, к-4712, к-4967, Willmis, Stachi, Tie-Teng-17а, Miles, Stoan, к-8846, Фрреги, VR Beam, к-9084, к-9087, Sostene, J-103, Fred, CN 210 - для зеленоукосных образцов; к-521, к-1338, к-2441. Амурская бурая, КСХИ-2, Гунь-Линь 68, Вытка 1, к-9124 - для сенных образцов; к-782, к-1558, к-4203, ВИР 4210, к-5777, Maxum 3, Higo musume, Kador, к-9448, Sibley - для силосных образцов;

- по содержанию белка в зеленой массе - к-3976, ВНИИМК 9186, Днепровская 1, Janme de Desme 1, Узбекская 2, Высокорослая 3, к-6831, к-7060, 1саг-166, Родина, к-8077, к-8164, Beeson 80, Армавирская, Elgin, Harper, Vinton, Sue Nungi, Hack, Fubinger, Miami, к-9544 - для зеленоукосных образцов; к-2441, КСХИ-2, к-9124 - для сенных образцов; к-5777, Mauthnerova universal, BL-350, к-7143, к-7325, Моп24 - для силосных образцов;

- по содержанию клетчатки в зеленой массе - к-2880, 4690, Janme de Desme 1, Ранняя 10, lcar-166, Mikawashima, КСХИ 21/85, к-9088, Shavnu - для зеленоукосных образцов; к-1356, к-2441, к-3980, КСХИ-2, к-7044, Hashinomi, к-9124 - для сенных образцов; к-5777, Mauthnerova universal, к-7127, к-7143, к-7180, к-8067, Oiran, к-9171, Sibley, к-9550 - для силосных образцов;

- по содержанию сухого вещества в зеленой массе - к-567, к-1602, Савичев-ская 409, Честнут, ДВ 2842, к-5296, Имеретинская, Уилстар 365, Willmis, Mukuri Daizu, Shin hounen, к-9262, к-9479 - для зеленоукосных образцов; Hsiao-hei-chihscho, к-782, Гунь-чжу-линь 1658, Гунь-чжу-линь 691, Вытка 1, к-7044, Hashinomi - для сенных образцов; к-681, к-782, ВИР 4210, Денница, Higo musume, Oiran, Марина, к-9172 - для силосных образцов;

- по содержанию белка в семенах - к-271, к-1674, к-2880, к-4712, к-4967, Cayunga, к-5296, Lsy-chua N1, Сы-ли-хуан, Janme de Desme 1, Charllee, Амурская 314, к-6831, lcar-166, Hakubi, Mikawashima, Mukuri 46, к-9086, Vinton - для зеленоукосных образцов; к-1338, к-3980, Амурская бурая 057, Гунь-Линь 685, Гунь-чжу-линь 1658,

Гунь-чжу-линь 691, к-7044, Hashinom - для сенных образцов; к-782, к-4145, к-4203, ВИР 4210, ДВ 0424, Maxum 3, к-7180, к-8110, к-8252 - для силосных образцов;

- по содержанию масла в семенах - Hodgson 1, к-8280, к-8860, КСХИ 21/85, КСХИ 22/85, Hobbit, к-9156, J-103, Fred, LER 15, Miami - для зеленоукосных образцов; Svift JSzlO, к-7135, Verone, Amcor, Weber, к-9118, к-9157, Заря, KL597, Kador, к-9466, Mon24, Sibley - для силосных образцов;

- по содержанию антипитаиельных веществ (ТИА, ХИА) в семенах - Icar 166, Kin-onl, к-7060, Hobbit, Азиатская, к-8043, к-4203, Shin hounen, к-8865, CN 290, к-8076, SRF 350;

- по полевой невосприимчивости к паутинному клещику - Фушоу, Lsy-chua N1, Stachi, Hawkeye 63, к-8865, Фрреги, Нафег, Sue Nungi - для зеленоукосных образцов; к -521 - для сенных образцов; Oiran, Новка, Manchu mahin, Заря, Моп 24 - для силосных образцов;

- по невосприимчивости к угловатой пятнистости листьев и септориозу

Приморская 1, к-4252, Фушоу, Кубанская 33, Имеретинская, Stachi, Mikawashima, Mukuri 46, к-8864, Армавирская, Stoan, Sostene, CN 210 - для зеленоукосных образцов; к-521, к-3980, КСХИ 2, Hashinomi - для сенных образцов; к-7180, Higo musume, Lakota, Verone, Заря, Sibley - для силосных образцов;

- по невосприимчивости к вирусной мозаике - Имеретинский гибрид, к-4104, Комсомолка, Jellow, Дустлик, к-8860, Фрреги, Beeson 80 - для зеленоукосных образцов; к-3980, к-9124 - для сенных образцов; JSz 13, China Card, Verone, к-8867, к-8868 -для силосных образцов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Бурляева, Марина Олеговна, 2003 год

1. Ала А. Я. Модель сорта сои. / Новосибирск, Сибирское отделение ВАСХНИЛ, 1982.-31 с.

2. Александров В. Г., Александрова О. Г. О распределение пигмента в кожуре семян некоторых сортов сои. // Тр. по прикл. бот., ген. и сел. J1.: ВИР, 1935. -Сер. 3,№. 4.-С. 1-49.

3. Алпатьев В.Н. Использование косвенной оценки исходного материала для селекции сои на продуктивность. Автореф. дис. на соиск. учен. степ. к. биол. наук. Л., 1988.- 18 с.

4. Альберт В. Э., Красильников В. Н., Кюз Э. П. Химический состав семян некоторых сортов сои и его изменение под влиянием погодных условий. // Прикл. биохимия и микробиология. 1976. - 12., № 2. - С. 186-191.

5. Андреев В. Л., Решетников Ю. С. Анализ фенетической изменчивости географически отдаленных популяций одного вида. // Математические методы в экологии и географии. // Владивосток, 1978. С. 98-110.

6. Арабаджиев С.Д., Ваташки А., Гаранова К. Соя. М.: Колос, 1981. - 197с.

7. Аристархова М. Л. Изменчивость количественных признаков сои. Автореф. дис. на соиск. учен. степ, к с.-х. наук. Л., 1973. - 24 с.

8. Бабич А.О. Сучасне виробництво i використання coi. Киев, 1993. - 429 с.

9. Баранов В.Ф. Агрофакториальные основы повышения продуктивности сои на Северном Кавказе. Автореф. дис. на соиск. учен. степ, д-ра с.-х. наук. Краснодар, 1996.-50 с.

10. Беликов И.Ф. Распределение продуктов ассимиляции у сои в онтогенезе. // Физиология сои и картофеля на Дальнем Востоке. М.: Изд-во АН СССР, 1963. -С. 5-61.

11. Беликов И.Ф., Сазаненко М. К. О разнокачественности семян сои. // Физиология растений. 1967. -Е.14, вып. 2. - С. 337-340.

12. Бенкен И.И., Томилина Т.Б. Антипитательные вещества белковой природы в семенах сои. // Бюлл. ВИР. С.-П.: ВИР, 1985. - Вып. 149. - С. 3-10.

13. Березин В. Н. Продуктивность сортов сои различных групп спелости и основные приемы возделывания на кормовые цели в Волгоградской области при орошении. Автореф. дис. на соиск. учен. степ, к с.-х. наук. Волгоград, 1988. - 19 с.14