Подбор и оценка исходного материала для селекции сои на кормовые цели
На правах рукописи
Минькач Татьяна Владимировна
ПОДБОР И ОЦЕНКА ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА
ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ СОИ НА КОРМОВЫЕ ЦЕЛИ
06.01.05 – селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени кандидата
сельскохозяйственных наук
Барнаул-2012
Работа выполнена на кафедре растениеводства и кормопроизводства в ФГБОУ ВПО «Дальневосточный государственный аграрный университет».
Научный руководитель – доктор сельскохозяйственных наук, профессор Тихончук Павел Викторович.
| Официальные оппоненты: | доктор сельскохозяйственных наук, профессор Галеев Ринат Раифович (НГАУ) |
| кандидат сельскохозяйственных наук Ожогина Людмила Владимировна (АГАУ) |
Ведущая организация – ГНУ Приморский НИИСХ Россельхозакадемии
Защита состоится 17 мая 2012 года в 1400 часов на заседании диссертационного совета ДМ.220.002.03 при ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный аграрный университет»
Адрес: 656049, г. Барнаул, пр. Красноармейский, 98
Факс: (3852)62-83-96
E-mail: [email protected]
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный аграрный университет»
Автореферат разослан 9 апреля 2012 года.
Ученый секретарь
диссертационного совета Н.Н. Чернышева
Общая характеристика работы
Актуальность темы. Проблема производства и использования белка в сельском хозяйстве с каждым годом приобретает все более острый характер для кормопроизводства. Необходимым условием улучшения кормовой базы животноводства является внедрение в производство богатых белками зернобобовых культур, среди которых одно из главных мест принадлежит сое. В последние 20 лет селекционная работа дальневосточных селекционеров была направлена на создание сортов сои зернового направления, и практически не уделялось внимание кормовому направлению. Так в Амурской области уже более 20 лет в реестре селекционных достижений находится один сорт сои кормового направления Грибская кормовая. Известно, что сорта кормового направления имеют ряд преимуществ перед зерновыми сортами: тонкостебельность, обильная ветвистость, семена более мелкие, повышенная облиственность, причем при созревании лист не сбрасывается, что обеспечивает значительно больший сбор вегетативной массы. Создание и внедрение кормовых сортов сои значительно улучшит белковое, витаминное и минеральное питание животных при наименьших затратах. В связи с вышеизложенным, исследования по подбору, оценке и созданию исходного материала для селекции сои на кормовые цели относятся к приоритетным в науке и являются особенно актуальными для производства.
Цель исследований: провести подбор, создание и оценку исходного материала для селекции сои на кормовые цели по хозяйственно ценным признакам.
Задачи исследований:
- создать коллекцию сортообразцов сои кормового направления и оценить ее по хозяйственно ценным признакам и параметрам адаптивности в условиях южной (лесостепной) зоны Амурской области;
- получить спонтанные гибриды путем отдаленной и внутривидовой гибридизации;
- дать селекционно-генетическую оценку внутривидовых и межвидовых гибридов сои;
- определить генетический сдвиг при отборе гибридных потомств сои кормового направления по основным хозяйственно ценным признакам;
- разработать рекомендации по использованию исходного материала для селекции сои на кормовые цели.
Научная новизна. Впервые в условиях южной (лесостепной) зоны Амурской области проведен комплексный анализ коллекции сои кормового направления, выделены источники и доноры селекционно-ценных признаков. Лучшие из них выделены для использования в селекционном процессе в научно-исследовательской лаборатории «Соя» ФГБОУ ВПО ДальГАУ (г. Благовещенск). Созданы межвидовые и внутривидовые гибриды путем естественной гибридизации и проведена их селекционно-генетическая оценка, как исходного материала для селекции сои на кормовые цели.
Практическая значимость. Выделены сортообразцы из коллекции ВИР с комплексом хозяйственно ценных признаков для использования в селекции сои на кормовые цели. Выявлена разная реакция изучаемых сортообразцов сои кормового направления на условия среды по параметрам пластичности и стабильности. Создан исходный материал путем спонтанного опыления с ценными хозяйственно ценными признаками, адаптированный к условиям южной (лесостепной) зоны Амурской области и включен в селекционный процесс с целью создания кормовых сортов сои. Определена эффективность отбора по хозяйственно ценным признакам у межвидовых и внутривидовых F3.
Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научных конференциях ФГБОУ ВПО ДальГАУ (г. Благовещенск, 2008, 2009, 2010, 2011 гг.), на координационном совещании зоны Дальнего Востока и Сибири по программе «Соя», на Международной научно-практической конференции «Аграрные проблемы соесеющих территорий Азиатско-тихоокеанского региона», на координационном совещании зоны Дальнего Востока и Сибири «Итоги координации НИР по сое за 2006-2010 гг. и направления исследований на 2012-2015 гг.» в ГНУ ВНИИ сои Россельхозакадемии (г. Благовещенск, 2009, 2010, 2012 гг.), на научно-практической конференции «Актуальные направления исследований молодых ученых в Дальневосточном регионе» (г. Хабаровск, 2009 г.), на региональной конференции «Молодежь XXI века: шаг в будущее» (г. Благовещенск, 2010 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 1 в издании, рекомендованном ВАК РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 142 страницах машинописного текста, состоит из введения, 6 глав, выводов, предложений для селекционной практики, включает 25 таблиц, 8 рисунков и 11 приложений. Библиографический список включает 175 источника, в том числе 14 на иностранных языках.
Диссертационная работа является частью тематического плана ФГБОУ ВПО ДальГАУ, тема 2.2 «Создание исходного материала сои для селекции на кормовые цели и его селекционно-генетическая оценка», № госрегистрации 0120.0503579.
Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю д. с.-х. н., профессору П.В. Тихончуку, директору института агрономии и экологии к.с.-х.н. О.А. Селиховой, а также сотрудникам научно-исследовательской лаборатории «Соя» за оказанную всестороннюю помощь и поддержку при выполнении данной работы.
1. Аналитический обзор литературы
В данной главе дается характеристика сои как кормовой культуры и ее преимущества перед сортами зернового использования. Представлены результаты селекции сои кормового направления в России, а также рассмотрена межвидовая гибридизация, как один из основных методов в селекции растений. На основе литературных данных нами обоснованы цели и задачи исследований, поставленные в диссертационной работе.
2. Условия, материал и методика исследований
Экспериментальная работа выполнена в южной (лесостепной) зоне Амурской области в 2007–2010 гг. на опытном поле ФГБОУ ВПО «Дальневосточный государственный аграрный университет».
Метеоусловия в годы проведения исследований отличались от среднемноголетних по температурному режиму, количеству осадков и безморозному периоду, что отразилось на росте и развитии растений.
Материалом для исследований служили 44 сортообразца сои кормового направления различного эколого-географического происхождения из коллекции ВИР, ПримНИИСХ и Дальневосточной опытной станции ВИР, представленные 5 эколого-географическими группами (ЭГГ): Дальневосточная, Азиатская, Североамериканская, Восточноевропейская и Западноевропейская, 3 сорта сои, районированные в Амурской области и 4 формы дикорастущей сои, предоставленные ГНУ ВНИИ сои Росссельхозакадемии.
В коллекционном питомнике сортообразцы высевали по 25 семян. Площадь питания 1 растения 455 см. Через каждые 10 номеров высевали стандарт. За стандарт был взят единственный районированный сорт сои кормового направления – Грибская кормовая. Предшественник – чистый пар. В период вегетации вели наблюдения за ростом и развитием растений. Уход за посевами и уборку проводили вручную.
Для спонтанной гибридизации были использованы исходные формы в виде культурной и дикорастущей сои: сорта Грибская кормовая, Луч надежды, Росинка, Юбилейная, Волжана и формы G. soja, собранные в Зейском районе. Естественное переопыление и идентификацию F1 проводили по методике А.Я. Ала. В лабораторных условиях определяли структуру урожая по массе семян с одного растения, числу бобов, массе 1000 семян, длине стебля, числу ветвей, числу узлов на главном стебле. Отобранные растение высевали в гибридном питомнике второго и третьего года по схеме мать-гибрид-отец.
Селекционно-генетические показатели определяли по следующим методикам (табл. 1).
Таблица 1 – Используемые методики
| Определяемый показатель | Ф.И.О. автора, год издания |
| Экологическая пластичность (bi) и стабильность (Si2) | S. A Eberhart., W. A. Russell, 1966 г., изложенной В. И. Клюка, 2002 г. |
| Степень фенотипического доминирования (hp) | М. А. Федин, 1980 г. |
| Степень гетерозиса (Г) | М. А. Федин, 1980 г. |
| Степень и частота трансгрессии (Тс и Тч) | Г. С. Воскресенская, В. И. Шпот, 1967 г. |
| Коэффициент вариации (V) | Б. А. Доспехов, 1979 г.; В. Е. Ещенко, 2009 г. |
| Коэффициент наследования (H2) | Б. А. Доспехов, 1979 г. |
| Селекционный дифференциал (S) | Н. Д. Тарасенко, 1974 г., А. Я. Ала, 1976 г. |
| Генетический сдвиг(R) | Н. Д. Тарасенко, 1974 г., А. Я. Ала, 1976 г. |
3. Подбор и оценка коллекционных сортообразцов сои для селекции на кормовые цели
3.1 Оценка сортообразцов сои коллекционного питомника по хозяйственно ценным признакам
В результате 4-х летних исследований установлено, что длина стебля коллекционных образцов в фазе полной спелости варьировала от 67 до 85 см. Более высокорослыми показали себя растения Североамериканской и Азиатской ЭГГ. По количеству узлов на главном стебле отмечено, что этот показатель находился в пределах 10-12 шт. Количество бобов колебалось от 29 до 38 штук с одного растения. Более высокий показатель отмечен у растений сои Западноевропейской, Восточноевропейской и Североамериканской экологических групп. По количеству семян с одного растения лучший результат показали растения Североамериканской и Восточноевропейской экологических групп, у которых количество семян варьировало от 74 до 82 шт. Продуктивность растений - один из основных показателей. Из полученных нами данных видно, что наиболее высокую массу семян с одного растения имели сортообразцы из Восточноевропейской ЭГГ (Венгерка высокая, Терезинская 10А, б/н 9466, JSF-14, ISZ-10, Zainda), превышающие сорт Грибская кормовая в 1,6 раза.
Масса 1000 семян в годы исследований в зависимости от экологической группы колебалась от 112 г у Дальневосточной до 150 г у Западноевропейской. Выявлены мелкосеменные сортообразцы: б/н 521, МОК, Олмик-76 (Дальневосточная ЭГГ), б/н 1318 (Азиатская ЭГГ), Baird, Mediym Yellow (Североамериканская ЭГГ), Zainda и Добруджанка (Восточноевропейская ЭГГ), у которых масса 1000 семян варьировала от 36 до 83 г. По содержанию белка в вегетативной массе сои отмечено, что сортообразец KG-20 из Североамериканской ЭГГ превышал все остальные на 1,1-1,3 раза.
3.2 Оценка адаптивной способности коллекционных сортообразцов сои кормового направления в условиях южной зоны Амурской области
В результате проведенных нами исследований выявлены 15 сортообразцов, которые характеризуются высокой экологической пластичностью по комплексу хозяйственно ценных признаков: Грибская кормовая, б/н Приморье, Мань-цан-зин, б/н 5511, Иван Караманов, Перемога, JSF-14, б/н 5777, Локус, Swif, M 75-2d(L6)3Hodgson 78, Терезинская-10 А, Венгерка высокая, Амурская бурая 057, Baird.
Вегетационные периоды 2007-2009 гг. резко отличались по метеорологическим показателям, изучаемые сортообразцы попали в экстремальные условия (2007 год более благоприятный для роста и развития сои, 2008 – засушливый, 2009 – переувлажненный), все это способствовало выявлению более ценных сортообразцов по урожайности. Такими являются 8 сортообразцов: JSF14, ВАЗ-100, Локус, Мерит, Swift, М-75-2d (26)Hodson-78, Монро, Венгерка высокая, в которых сочетаются высокая потенциальная урожайность и высокая экологическая пластичность. Также выявлены 4 сортообразца с высокой пластичностью и стабильностью по урожайности, которые могут быть использованы в селекционном процессе.
4. Селекционно-генетическая оценка межвидовых гибридов сои
4.1 Характеристика исходных форм и оценка межвидовых гибридов сои первого поколения
По результатам проведенных нами скрещиваний установлено, что при межвидовой гибридизации процент перекрестного опыления у изучаемых комбинаций колебался от 0,05 до 4,21 % (табл. 2).
Таблица 2 - Уровень перекрёстного опыления Glycine (L) Merr. Glycine ussuriensis при естественной гибридизации
| Показатель | Год | Гибридная комбинация | ||||
| Луч надежды КЗ-6332 | Волжана КЗ-671 | Росинка КЗ-1236 | Юбилейная КЗ-6337 | Всего | ||
| Количество взошедших растений, шт. | 2007 | 8318 | 9760 | 10917 | 10311 | 39306 |
| 2008 | 9211 | 7846 | 9811 | - | 26868 | |
| 2009 | 9256 | 8901 | 10412 | 5760 | 34329 | |
| Число F1, шт. | 2007 | 205 | 26 | 434 | 434 | 1099 |
| 2008 | 16 | 4 | 64 | - | 84 | |
| 2009 | 83 | 48 | 69 | 121 | 321 | |
| Процент переопыления, % | 2007 | 2,46 | 0,27 | 3,27 | 4,21 | 2,7 |
| 2008 | 0,17 | 0,05 | 0,65 | - | 0,3 | |
| 2009 | 0,89 | 0,54 | 0,66 | 2,1 | 0,9 | |
Отмечен самый высокий процент переопыления в условиях 2007 года, который характеризовался жаркой погодой, температура воздуха в среднем была выше многолетней на 1,9-2,2оС, при этом по осадкам наблюдались отличительные особенности от вегетационных периодов 2008, 2009 гг. В мае и июне осадков выпало больше нормы на 33-71 мм, соответственно, а вот в июле и августе наблюдался недостаток влаги. То есть в природе естественным путем были созданы более благоприятные условия для эффективной спонтанной гибридизации. Установлено, что наибольшее количество спонтанных гибридов при любых метеорологических условиях давала комбинация Юбилейная КЗ-6337.
Из семян, полученных при совместном выращивании культурной сои с дикой, было выделено 1099 гибридов первого поколения. Из них 1033 (94%) культурного типа и 66 (6%) промежуточного (табл. 3). Наибольший процент гибридов культурного типа установлен в комбинациях, где исходной материнской формой были взяты сорта амурской селекции.
Таблица 3 - Частота появления гибридов F1 G. max G. soja – тестер культурная соя (2008 г)
| Гибридная комбинация | Тип растений | Всего, шт. | |||
| культурный | промежуточный | ||||
| шт. | % | шт. | % | ||
| ЮбилейнаяКЗ-6337 | 425 | 97 | 9 | 2 | 434 |
| ВолжанкаКЗ-671 | 13 | 50 | 13 | 50 | 26 |
| РосинкаКЗ-1236 | 407 | 94 | 27 | 6 | 434 |
| Луч надеждыКЗ-6332 | 188 | 92 | 17 | 8 | 205 |
| Всего, шт. | 1033 | 94 | 66 | 6 | 1099 |
Выявлено, что для гибридов комбинации ЮбилейнаяКЗ-6337 по всем изучаемым признакам характерно отрицательное сверхдоминирование, т.е. депрессия (табл. 4). Только по высоте прикрепления нижних бобов установлен гетерозис.
Таблица 4 - Степень фенотипического доминирования и величина гетерозиса у межвидовых гибридов первого поколения, 2008 г.
| Комбинация | Высота растения, см | Высота прикр. нижнего боба, см | Число ветвей, шт. | Число узлов, шт. | Кол-во бобов, шт. | Масса семян с 1 растения, г | Масса 1000 семян, г |
| Юбилейная КЗ-6337 |  |  |  |  |  |  |  |
| Волжанка КЗ-671 |  |  |  |  |  |   |  |
| Росинка КЗ-1236 |  |  |  |  |  |  |  |
| Луч надежды КЗ-6332 |  |  |  |  |  |  |  |
| Примечание: в числителе – степень фенотипического доминирования, в знаменателе – степень гетерозиса, % | |||||||
У гибридов комбинации ВолжанкаКЗ-671 по массе 1000 семян и высоте прикрепления нижних бобов характерно неполное доминирование высокого показателя. Отсутствие какого-либо доминирования или промежуточное наследование установлено по числу ветвей. В комбинации РосинкаКЗ-1236 по трем показателям (высота прикрепления нижних бобов, число узлов и масса 1000 семян) установлено сверхдоминирование (гетерозис), степень гетерозиса составила 2,3, 11,1 и 11,3%, соответственно. В комбинации Луч надеждыКЗ-6332 явление гетерозиса выявлено по высоте прикрепления нижних бобов и массе 1000 семян, степень гетерозиса составила 2 и 7%, соответственно.
4.2 Наследование и изменчивость хозяйственно ценных признаков межвидовыми гибридами второго и третьего поколения
В результате изучения наследования хозяйственно ценных признаков межвидовыми гибридами второго поколения установлена значительная изменчивость комплекса хозяйственно ценных признаков (высота прикрепления нижнего боба, количество бобов, семян, масса семян с одного растения и масса 1000 семян), что говорит о неустойчивости изучаемых показателей. По числу узлов во всех комбинациях отмечена средняя изменчивость, коэффициент вариации варьировал от 15 до 19%. Анализ полученных данных показал, что гибридные растения третьего поколения по таким показателям как число узлов и масса 1000 семян в комбинации ЮбилейнаяКЗ-6337, высота прикрепления нижнего боба в комбинации ВолжанаКЗ-671, высота прикрепления нижнего боба и число узлов в комбинации РосинкаКЗ-1236, а также высота растения и масса 1000 семян в комбинации Луч надеждыКЗ-6332 характеризовались средней изменчивостью. Коэффициент вариации данных показателей варьировал от 10 до 18%.
Установлено, что у гибридов второго поколения в комбинациях ЮбилейнаяКЗ-6337 и ВолжанаКЗ-671 трансгрессивные формы выявлены только по высоте растения и прикрепления боба (табл. 5). В комбинации РосинкаКЗ-1236 трансгрессивные формы были выявлены по высоте растения, прикрепления нижнего боба и по массе 1000 семян.
Гибридные растения третьего поколения по таким показателям как число узлов и масса 1000 семян в комбинации ЮбилейнаяКЗ-6337, высота прикрепления нижнего боба в комбинации ВолжанаКЗ-671, высота прикрепления нижнего боба и число узлов в комбинации РосинкаКЗ-1236, а также высота растения и масса 1000 семян в комбинации Луч надеждыКЗ-6332 характеризовались средней изменчивостью. Коэффициент вариации данных показателей варьировал от 10 до 18%. По остальным показателям наблюдалась сильная изменчивость. Гибриды комбинаций ЮбилейнаяКЗ-6337 и РосинкаКЗ-1236 по высоте растения, высоте прикрепления нижнего боба и массе 1000 семян превзошли обе родительские формы. По остальным признакам наследование проходило по материнскому типу.
Гибридные растения комбинации ВолжанаКЗ-671 превзошли обе исходные формы только по высоте растения, промежуточное наследование было выявлено по массе 1000 семян. По остальным показателям наследование проходило по типу родителя с наименьшим значением показателя.
Наследование высоты растения в комбинации Луч надеждыКЗ-6332 носило промежуточный характер. По высоте прикрепления нижнего боба выявлено сверхдоминирование. Наследование числа ветвей проходило по материнскому типу.
Определив коэффициенты наследуемости у межвидовых гибридов третьего поколения установили, что этот селекционно-генетический показатель сильно варьирует в зависимости не только от используемого генотипа, но и признака. Наиболее высокие коэффициенты наследуемости выявлены только у комбинаций РосинкаКЗ-1236 по высоте прикрепления нижнего боба (H2=68%) и количеству бобов (H2=70%) и Луч надеждыКЗ6332 по числу ветвей, бобов и семян, H2=78% H2=86% и H2=74%, соответственно. Необходимо отметить, что в комбинации ВолжанаКЗ-671 выявлено наибольшее количество промежуточных гибридов. В связи с этим определение коэффициентов наследуемости у данной комбинации проводили по показателям высоты растения, числу узлов и бобов по отцовской форме, по высоте прикрепления нижних бобов, количеству семян, массе семян и массе 1000 семян по материнской форме.
Таблица 5- Степень положительной трансгрессии межвидовых гибридов сои, % (2009, 2010 гг.)
| Показатели | Гибридная комбинация | |||||||||||||||
| ЮбилейнаяКЗ-6337 | ВолжанкаКЗ-671 | РосинкаКЗ-1236 | Луч надеждыКЗ-6332 | |||||||||||||
| F2 | F3 | F2 | F3 | F2 | F3 | F2 | F3 | |||||||||
| Тс | Тч | Тс | Тч | Тс | Тч | Тс | Тч | Тс | Тч | Тс | Тч | Тс | Тч | Тс | Тч | |
| Высота растений | 7,92 | 1,42 | 13,51 | 33,83 | 7,07 | 2,17 | 35,05 | 50,83 | 18,09 | 34,88 | 5,21 | 47,57 | -0,86 | - | 18,56 | 16,67 |
| Высота прикрепления нижнего боба | 33,33 | 24,91 | 50,0 | 18,99 | 26,67 | 5,43 | 8,33 | 5,0 | 50,0 | 32,33 | 25,0 | 12,62 | 20,0 | 3,11 | 25,0 | 37,5 |
| Число ветвей | -50 | - | -18,2 | - | -60 | - | -10 | - | -50 | - | -45,5 | - | -54,5 | - | -63,6 | - |
| Число узлов | -40,91 | - | -30,0 | - | -2,86 | - | -6,84 | - | -8,09 | - | -35,0 | - | -9,09 | - | -1,58 | - |
| Количество бобов | -6,69 | - | -7,06 | - | -4,06 | - | 97,9 | 8,33 | -50,0 | - | -47,86 | - | -59,26 | - | -43,7 | - |
| Число семян | -6,05 | - | -6,94 | - | -2,33 | - | -6,43 | - | -2,91 | - | -8,81 | - | -5,53 | - | -6,95 | - |
| Масса семян с 1 растения | -5,48 | - | -7,59 | - | -0,83 | - | 29,17 | 6,77 | -50 | - | -7,83 | - | -9,26 | - | -6,52 | - |
| Масса 1000 семян | -2,03 | - | -1,95 | - | -8,18 | - | -9,55 | - | 7,84 | 0,93 | 7,75 | 48,69 | 18,52 | 1,65 | 18,06 | 8,33 |
5. Селекционно-генетическая оценка внутривидовых гибридов сои
5.1 Характеристика исходных форм и оценка внутривидовых гибридов сои первого поколения
В 2007-2009 годах проведена естественная внутривидовая гибридизация подобранных исходных форм. По результатам исследований установлено, что при внутривидовой гибридизации процент перекрестного опыления у изучаемых комбинаций колебался от 0,37 до 4,82 % (табл. 6). Ранее нами был отмечен наибольший процент перекрестного опыления при межвидовой гибридизации в условиях 2007 года. Аналогичная картина по проценту перекрестного опыления выявлена и при внутривидовой спонтанной гибридизации сои.
Таблица 6 - Уровень перекрёстного опыления при естественной гибридизации, при разных погодных условиях
| Показатель | Год | Гибридная комбинация | Всего | ||
| Волжана Грибская кормовая | Луч надежды Грибская кормовая | Росинка Грибская кормовая | |||
| Количество взошедших растений, шт. | 2007 | 6783 | 6289 | 3796 | 16868 |
| 2008 | 4079 | 2420 | 6247 | 12746 | |
| 2009 | 3810 | 6455 | 5756 | 16021 | |
| Число F1, шт. | 2007 | 280 | 242 | 183 | 705 |
| 2008 | 15 | 18 | 71 | 704 | |
| 2009 | 43 | 58 | 26 | 127 | |
| Процент переопыления, % | 2007 | 4,13 | 3,85 | 4,82 | 4,17 |
| 2008 | 0,37 | 0,74 | 1,14 | 0,81 | |
| 2009 | 1,52 | 0,67 | 0,45 | 0,79 | |
В настоящее время гетерозис широко используется в практической селекции как наиболее результативный путь улучшения большинства сортов сои, в том числе и кормовой. Гибриды первого поколения и родительские формы были проанализированы по семи количественным признакам. Полученные данные статистически обработаны по следующим показателям: величина гетерозиса по отношению к лучшей родительской форме, степень фенотипического доминирования (табл. 7).
Выявлено, что наследование основных элементов продуктивности (число ветвей, число узлов, количество бобов, семян, масса семян с одного растения и масса 1000 семян) в комбинации ВолжанаГрибская кормовая проходило по типу сверхдоминирования. В комбинации РосинкаГрибская кормовая гетерозис отмечен только по высоте прикрепления нижнего боба, числу ветвей и массе 1000 семян, степень гетерозиса составила 9,5, 10 и 4,1%, соответственно. По высоте растения, числу узлов, количеству семян и массе семян с одного растения гибриды данной комбинации испытывали депрессию.
Гибриды комбинации Луч надеждыГрибская кормовая превзошли лучшую исходную форму по высоте прикрепления нижнего боба, числу ветвей, числу узлов, количеству бобов, массе семян с одного растения и массе 1000 семян.
Таблица 7 - Степень фенотипического доминирования и величина гетерозиса у внутривидовых гибридов сои первого поколения, 2008 г.
| Комбинация | Высота растения, см | Высота прикр. нижнего боба, см | Число ветвей, шт. | Число узлов, шт. | Кол-во бобов, шт. | Кол-во семян, шт. | Масса семян с 1 раст., г | Масса 1000 семян, г |
| Волжана Грибская кормовая |  |  |  |  |  |  |   |  |
| Росинка Грибская кормовая |  |  |  |  |  |  |  |  |
| Луч надежды Грибская кормовая |  |  |  |  |  |  |  |  |
| Примечание: в числителе – степень фенотипического доминирования, в знаменателе – степень гетерозиса, % | ||||||||
5.2 Наследование и изменчивость хозяйственно ценных признаков внутривидовыми гибридами второго и третьего поколения
Анализ полученных нами данных показал существенную изменчивость F2 по всем изучаемым признакам во всех комбинациях, кроме высоты растений и числа узлов в комбинации РосинкаГрибская кормовая, где выявлен коэффициент вариации 17-18%, что говорит о средней изменчивости данных показателей.
Для более полной характеристики гибридных популяций были рассчитаны числовые значения степени и частоты трансгрессий. В результате проведенных исследований установлено, что наибольшее число трансгрессивных форм у гибридов второго поколения отмечено в комбинации Луч надеждыГрибская кормовая (по всем показателям, кроме высоты прикрепления нижнего боба). В комбинации ВолжанаГрибская кормовая растения превышали родительские формы только по высоте растения, высоте прикрепления нижнего боба и массе 1000 семян. Более высокая трансгрессия 22,2% отмечена по высоте растения, при частоте появления 4,8%.
В комбинации РосинкаГрибская кормовая трансгрессии отмечены по высоте прикрепления нижнего боба, количеству бобов и массе 1000 семян. Степень трансгрессии варьировала от 2,8 до 14,8 %, при частоте от 2,3 до 3,1%.
Расчет степени и частоты трансгрессии позволил установить, что у гибридов третьего поколения во всех комбинациях степень трансгрессии проявляется по высоте прикрепления нижнего боба, числу ветвей, массе семян с одного растения и массе 1000 семян. Гибриды, превышающие лучшего родителя по высоте растения, отмечены в комбинациях ВолжанаГрибская кормовая и Росинка Грибская кормовая. Степень трансгрессии составила 17,2 и 7,1%, соответственно. По числу узлов и количеству бобов наличие трансгрессивных форм установлено в комбинациях РосинкаГрибская кормовая и Луч надеждыГрибская кормовая. Степень трансгрессии варьировала от 1,64 до 87,23%, при частоте трансгрессии от 2,08 до 9,19%.
Гибриды, превышающие лучшего родителя по высоте растения, отмечены в комбинациях ВолжанаГрибская кормовая и Росинка Грибская кормовая. Степень трансгрессии составила 17,24 и 7,14%, соответственно.
По числу семян отмечено 2,97% гибридных растений, превысившие лучшие исходные формы на 37,11% в комбинации Луч надеждыГрибская кормовая.
Наследуемость является реальной величиной и может быть использована для применения более рационального отбора и прогнозирования его эффективности. Установлено, что доминирующая роль генотипической изменчивости характерна в комбинации ВолжанаГрибская кормовая по количеству бобов и семян, а в комбинации Луч надеждыГрибская кормовая по количеству бобов и массе семян с одного растения. По данным признакам в указанных комбинациях значение коэффициента наследуемости следует отнести к группе высоких (H2=68-94%). Таким образом, наибольшее количество трансгрессивных форм отмечено у гибридов третьего поколения в комбинациях РосинкаГрибская кормовая и Луч надеждыГрибская кормовая.
6. Генетический сдвиг при отборе гибридных потомств сои
кормового направления по хозяйственно ценным признакам
Использование генетико-статистических характеристик в селекционном процессе может существенно повысить результативность отборов в ранних поколениях. С их помощью можно судить о генетической структуре гибридной популяции и селекционной ценности рекомендованных критериев. Они позволяют прогнозировать и эффективность отборов.
На основании коэффициентов наследуемости и селекционного дифференциала, который представляет собой разность средних арифметических значений признака в отобранной группе и всей популяции, нами проведен расчет реакции на отбор. Анализ реакции на отбор по средним величинам высоты растений (табл. 8) показал, что генетический сдвиг и соответственно величина значения признака при отборе были выше в комбинации Луч надежды КЗ-6332 (1,2 и 92,5 см) и ВолжанаГрибская кормовая (1,1 и 96,2 см), и составил 1,2-1,4%. При анализе гибридных популяций полученных путем межвидовой и внутривидовой спонтанной гибридизацией отмечено наибольшее количество ветвей у межвидовых гибридов в комбинациях ЮбилейнаяКЗ-6337 и ВолжанаКЗ-671 (табл.8). Генетический сдвиг у этих комбинаций по данному показателю составляет 8,4 и 16,7%, соответственно. Генетический сдвиг характеризуется низкими значениями у всех комбинаций, отцовской формой которых являлся сорт Грибская кормовая.
Таблица 8 – Реакция на отбор по основным хозяйственно ценным признакам
| Комбинация | Показатель | Высота растения, см. | Число ветвей, шт. | Число бобов, шт. | Число семян, шт. | Масса семян с одного растения, г | Масса 1000 семян, г |
| Юбилейная КЗ-6337 |  | 106,68 | 2,25 | 39,22 | 91,88 | 11,09 | 188,31 |
| S | 1,66 | 0,55 | 1,99 | 22,7 | 0,41 | 5,32 | |
| R | 0,93 | 0,19 | 0,96 | 8,17 | 0,17 | 1,49 | |
| Волжанка КЗ-671 |  | 99,12 | 4,78 | 105,63 | 138,24 | 11,18 | 76,01 |
| S | 0,86 | 3,08 | 38,62 | 2,86 | 1,63 | 3,32 | |
| R | 0,31 | 0,80 | 9,27 | 1,66 | 0,75 | 1,59 | |
| Росинка КЗ-1236 |  | 97,06 | 1,76 | 46,24 | 86,45 | 8,16 | 136,43 |
| S | 1,38 | 0,26 | 3,33 | 3,70 | 0,85 | 2,92 | |
| R | 0,77 | 0,07 | 2,33 | 1,92 | 0,36 | 1,58 | |
| Луч надежды КЗ-6332 |  | 91,31 | 1,31 | 40,39 | 71,25 | 7,37 | 122,88 |
| S | 2,77 | 0,11 | 2,99 | 2,50 | 0,81 | 12,37 | |
| R | 1,27 | 0,09 | 2,48 | 1,85 | 0,44 | 5,69 | |
| Волжанка Грибская кормовая |  | 95,08 | 1,47 | 36,35 | 58,25 | 7,76 | 179,87 |
| S | 3,15 | 0,27 | 2,02 | 3,14 | 1,04 | 1,38 | |
| R | 1,13 | 0,07 | 1,37 | 2,66 | 0,54 | 0,77 | |
| Росинка Грибская кормовая |  | 92,98 | 1,72 | 38,22 | 60,57 | 6,22 | 147,85 |
| S | 1,91 | 0,02 | 5,54 | 8,48 | 1,04 | 3,01 | |
| R | 0,73 | 0,01 | 3,10 | 2,88 | 0,48 | 1,08 | |
| Луч надежды Грибская кормовая |  | 97,73 | 1,61 | 32,19 | 50,78 | 5,91 | 159,03 |
| S | 0,36 | 0,31 | 4,58 | 2,25 | 1,42 | 1,66 | |
| R | 0,17 | 0,09 | 4,31 | 1,17 | 1,14 | 0,63 | |
Примечание:  - среднее значение отбираемой части популяции; S – селекционный дифференциал; R – генетический сдвиг | |||||||
Наибольшим генетический сдвиг по массе семян с одного растения отмечен в комбинации Луч надежды Грибская кормовая, который составил 1,14 г. Следовательно ожидаемый эффект от отбора равен 19,2% и величина значения признака при отборе составляет 7,05 г. В остальных комбинациях с культурной соей реакция на отбор колебалась в пределах от 6,9 до 7,7%.
Максимальные значения предполагаемого сдвига к средним величинам массы 1000 семян выявлены в комбинации Луч надеждыКЗ-6332, в результате чего величина значения признака при отборе в данной комбинации увеличивается на 4,6%. Наименьший генетический сдвиг установлен в комбинации ЮбилейнаяКЗ-6337. В комбинациях РосинкаКЗ-1236 и Луч надеждыКЗ-6332 увеличение значения признака при отборе составляет 2,1 и 1,1%, соответственно.
Полученные результаты позволяют нам прогнозировать проведение отбора перспективных линий, полученных путем спонтанной межвидовой и внутривидовой гибридизацией, для дальнейшего изучения в селекционном процессе.
Выводы
В результате проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
- Наибольший интерес для селекции сои в условиях Приамурья представляют сортообразцы, выделившиеся по основным элементам продуктивности: Желтая, Иван Караманов, б/н 1405, М-75-2d(26)Hodson-78, Swift, Венгерка высокая и Терезинская 10 А.
- Выделено 5 сортообразцов сои с высоким содержание белка в вегетативной массе: б/н 1405, Дун-хуа из Азиатской ЭГГ, Монро и KG-20 из Североамериканской ЭГГ и Icar 166 из Восточноевропейской ЭГГ, которые могут быть использованы в качестве источников белковости.
- Установлено, что высокой экологической пластичностью по комплексу хозяйственно ценных признаков характеризуются 15 сортообразцов сои кормового направления: Грибская кормовая, б/н 521, Мань-цан-зин, б/н 5511, Иван Караманов, Перемога, JSF-14, б/н 5777, Локус, Swif, M 75-2d(L6)3Hodgson 78, Терезинская-10 А, Венгерка высокая, Амурская бурая 057, Baird и 8 сортообразцов с сочетанием высокой потенциальной урожайности и высокой экологической пластичности: JSF14, ВАЗ-100, Локус, Мерит, Swift, М-75-2d(26)Hodson-78, Монро, Венгерка высокая.
- Установлено, что большое количество осадков до цветения сои и недостаток влаги в период цветения способствуют увеличению процента перекрестного опыления сои в Приамурье. В наших исследованиях в 2007 году процент переопыления в среднем составил 4,21% у межвидовых и 4,82% у внутривидовых гибридов, тогда как в другие годы в зависимости от комбинации не превышал 2%.
- Выявлен эффект гетерозиса у межвидовых гибридов F1 в комбинации РосинкаКЗ-1236 по показателям высота прикрепления нижнего боба, число узлов и масса 1000 семян; в комбинации Луч надеждыКЗ-6332 по показателям высота прикрепления боба и масса 1000 семян.
- Установлено сверхдоминирование у внутривидовых гибридов F1 в комбинации ВолжанаГрибская кормовая по показателям число ветвей, узлов, бобов, семян, масса семян с одного растения и 1000 семян; в комбинации РосинкаГрибская кормовая по показателям высота прикрепления нижнего боба, число ветвей и масса 1000 семян, в комбинации Луч надеждыГрибская по показателям высота прикрепления нижнего боба, число ветвей, узлов, бобов, масса семян с одного растения и 1000 семян.
- Установлены трансгрессивные формы по показателям высота растения и прикрепления нижнего боба в комбинациях ЮбилейнаяКЗ-6337, РосинкаКЗ-1236 и ВолжанаКЗ-671, а так же по показателю масса 1000 семян в комбинациях РосинкаКЗ-1236 и Луч надеждыКЗ-6332 как во втором, так и в третьем поколениях. Отмечено, что F3 превысили лучшего родителя по показателям число бобов и масса семян с одного растения в комбинации ВолжанаКЗ-671 и по показателям высота растения и прикрепления нижнего боба в комбинации Луч надеждыКЗ-6332.
- Наибольшее количество трансгрессивных форм отмечено у внутривидовых F3 комбинаций РосинкаГрибская кормовая и Луч надеждыГрибская кормовая.
- Высокие коэффициенты наследуемости выявлены в комбинациях РосинкаКЗ-1236 по показателям высота прикрепления нижнего боба (H2=68%) и количество бобов (H2=70%); Луч надеждыКЗ6332 - число ветвей (H2=78%), бобов (H2=86%) и семян (H2=74%), в комбинации ВолжанаГрибская кормовая по показателям количество бобов (H2=68%) и семян (H2=72%), а в комбинации Луч надеждыГрибская кормовая по показателям количество бобов (H2=94%) и масса семян с одного растения (H2=80%).
- Максимальное значение генетического сдвига от отбора по основным элементам продуктивности отмечено по показателю число бобов в пяти комбинациях: ВолжанаКЗ-671, РосинкаКЗ-1236, Луч надеждыКЗ-6332, Луч надеждыГрибская кормовая, РосинкаГрибская кормовая; по показателю масса семян с одного растения в трех комбинациях: ЮбилейнаяКЗ-6337, РосинкаГрибская кормовая, ВолжанаГрибская кормовая; по показателю масса 1000 семян только в комбинации Луч надеждыКЗ-6332.
Предложения для селекции
Рекомендуем широко использовать в селекционном процессе сои в условиях Приамурья выделенные сортообразцы в качестве источников-доноров:
- по основным элементам продуктивности: Желтая, Иван Караманов из Дальневосточной ЭГГ, б/н 1405 из Азиатской ЭГГ, М-75-2d(26)Hodson-78, Swift из Североамериканской ЭГГ, Венгерка высокая и Терезинская 10 А из Восточноевропейской ЭГГ;
- по содержанию белка в вегетативной массе: б/н 1405, Дун-хуа из Азиатской ЭГГ, Монро и KG-20 из Североамериканской ЭГГ и Icar 166 из Восточноевропейской ЭГГ;
- по параметрам адаптивности: высоко экологически пластичные по комплексу хозяйственно-ценных признаков Грибская кормовая, б/н 521, Мань-цан-зин, б/н 5511, Иван Караманов, Перемога, JSF-14, б/н 5777, Локус, Swif, M 75-2d(L6)3Hodgson 78, Терезинская-10 А, Венгерка высокая, Амурская бурая 057, Baird и с сочетанием высокой потенциальной урожайности и высокой экологической пластичности: JSF14, ВАЗ-100, Локус, Мерит, Swift, М-75-2d(26)Hodson-78, Монро, Венгерка высокая.
Список работ, опубликованных по теме диссертации
1. Минькач Т.В., Селихова О.А., Тихончук П.В. Оценка коллекционных сортообразцов сои кормового направления по хозяйственно-ценным признакам. //Климат, экология сельское хозяйство Евразии. Сборник статей международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию ИрГСХА.- Иркутск: НЦ РВХ ВСНЦ СО РАМН, 2009.- С. 502-506.
2. Минькач Т.В. Оценка коллекционных образцов сои кормового направления по морфологическим и хозяйственно-ценным признакам // Сборник научных трудов (Биологические и агротехнические исследования – с/х производству Дальнего Востока. – Благовещенск: РАСХН ДНМЦ ВНИИ сои, типография непосредственно подчиненная УВД по Амурской обл., 2009.-С. 54-59.
3. Минькач Т.В., Селихова О.А. Характеристика сортообразцов сои кормового направления по экологической пластичности //Актуальные направления исследований молодых ученых в Дальневосточном регионе: Материалы Дальневосточной научно-практической конференции. – Хабаровск: КГУП «Хабаровская краевая типография», 2009.- С.72-75.
4. Минькач Т.В. Оценка сортообразцов сои кормового направления в селекционных питомниках / Т.В. Минькач //Адаптивные технологии в растениеводстве Амурской области: сб. науч. тр. ДальГАУ. – Благовещенск: ДальГАУ, 2008.-Вып. 4. – С. 90-95.
5. Минькач Т.В. Биохимическая характеристика коллекционных сортообразцов сои кормового направления //Молодежь XXI века шаг в будущее. Матер. XI регион. науч. практ. конф., посвященной 65 годовщине Победы в Великой Отечественной войне (20-21 мая 2010 г., г Благовещенск): в 4-х ч.- Благовещенск: Изд-во АмГУ, 2010. – Ч. 3.- С.315.
6. Минькач Т.В., Селихова О.А. Наследование хозяйственно-ценных признаков у межвидовых гибридов сои F1 // Достижения науки и техники АПК, 2010.- № 7.- С.11-13.
7. Минькач Т.В., Селихова О.А. Степень фенотипического доминирования и коэффициент вариации межвидовых гибридов сои //Аграрные проблемы соесеющих территорий Азиатско-Тихоокеанского региона: сб. науч. трудов по материалам Международной научно-практической конференции. Благовещенск: Изд-во ОАО «ПКИ» «Зея», 2011.-С. 155-158.
