Генетико-селекционная оценка гибридных популяций, полученных в диаллельных скрещиваниях пленчатых и голозерных разновидностей ячменя Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

15. Щербаков, А.П. Последействие многолетнего применения навоза на плодородие почв и урожай сельскохозяйственных культур / А.П. Щербаков, Г. Штумпе, И. Гарц // Почвоведение. - 1981. - № 1. - С. 86-92.

--------♦----------

УДК 633.13:631.523.4 Н.И. Аниськов, Н.А. Калашник, Д.В. Гарис

ГЕНЕТИКО-СЕЛЕКЦИОННАЯ ОЦЕНКА ГИБРИДНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ В ДИАЛЛЕЛЬНЫХ СКРЕЩИВАНИЯХ ПЛЕНЧАТЫХ И ГОЛОЗЕРНЫХ РАЗНОВИДНОСТЕЙ ЯЧМЕНЯ

В полевых условиях изучалась продуктивность растений 6 сортов и 30 гибридов ячменя, полученных на основе диаллельных скрещиваний.

Результаты исследований показали, что масса зерна гибридов определяется в основном генотипическими особенностями компонентов скрещиваний и ядерно-плазменными взаимоотношениями. На продуктивность гибридов двурядных сортов существенно влияет крупность зерна, а многорядных - озер-ненность колоса. Как правило, в более продуктивных популяциях коэффициент вариации ниже, а частота трансгрессий значительно выше.

В результате селекционной оценки для дальнейшего испытания выделены 12 перспективных линий ярового ячменя.

Ячмень является основной зернофуражной культурой в нашей стране. При этом в Западной Сибири сосредоточено 67% общей площади посевов ячменя. Скороспелость и экологическая пластичность делают эту культуру незаменимой в условиях сложного и своеобразного по почвенно-климатическим факторам региона. Дальнейшее расширение ячменного поля Сибири зависит от многих факторов, главным из которых является сорт.

Зерно ячменя - ценный концентрат для кормления свиней, крупного рогатого скота и птицы, незаменимое сырье для приготовления солода и пивоварения. Кроме того, он служит для производства крупы (перловая, ячневая), муки и кофейных напитков. Водные вытяжки из ячменного солода применяют в медицине, текстильной и кожевенной промышленности [1, 2].

Основное использование зерна ячменя в Западной Сибири и прилегающих к ней районах можно обозначить как комплексное, такая универсальность использования одних и тех же сортов не способствует удовлетворению потребностей как сельхозпроизводителя, так и конкретных потребителей крупяной и особенно пивоваренной промышленности. Собственные интересы преследует и животноводство, нуждающееся в сортах двух направлений использования: зернофуражном и кормовом.

В настоящее время для полного удовлетворения потребности различных отраслей животноводства, а также крупяной промышленности, кроме пленчатого необходим голозерный ячмень, который наиболее пригоден для использования в птицеводстве и свиноводстве, так как он характеризуется отсутствием пленки, повышенным содержанием белка, является более полноценным по сумме незаменимых аминокислот. Несомненна его эффективность при использовании в крупяной промышленности [3].

Для создания новых более урожайных голозерных сортов необходимо провести селекционногенетические исследования, цель которых - изучить характер изменчивости и наследования хозяйственноценных признаков, системы их генетического контроля, комбинационную способность сортов по их гибридам, формообразовательный процесс в гибридных популяциях р2 и т.д.

Цели настоящей работы - изучить формообразовательный процесс в гибридных популяциях р2 на примере массы зерна растения, провести селекционную оценку полученного перспективного материала.

Методика. В качестве объекта исследований привлечены 6 сортов селекции СибНИИСХ и 30 межсортовых гибридов р2, полученных на основе диаллельных скрещиваний. Среди исходных форм к двурядным разновидностям относятся Омский 87 (Ом 87), Омский 88 (Ом 88), Омский 90 (Ом 90), Омский голозерный 1 (Ом г 1), к многорядным - Омский 85 (Ом 85) и Омский голозерный 2 (Ом г 2).

В 2006 году закладывался полевой опыт. Высевались исходные сорта и гибриды Р2. Площадь делянки

0,6 м2, норма высева семян - производственная, предшественник - чистый пар. Во время роста и развития растений проведены фенологические наблюдения по методике ГСИ [4]. После уборки изучалась масса зерна 100 растений у сортов и гибридов.

В 2007 году высевалось 383 (281 пленчатых и 102 голозерных) перспективных линии по типу питомника первого года (СП-1). Норма высева семян и площадь питания растений производственная. Через каждые 50 образцов располагался групповой стандарт - Омский 89, Омский 91, Омский голозерный 1, Омский голозерный 2.

Статистический анализ вариационных рядов позволил изучить следующие параметры: среднюю (Хср), лимиты (варьирование признака от минимального до максимального значения), вариансу (т), коэффициент вариации (V) [5], коэффициенты гомеостатичности (Нот) [6] и наследуемости (Н2) [7], частоту трансгрессий (Тч) [8].

Результаты. За время проведения эксперимента в сложившихся погодных условиях выявлены различия по продуктивности растений как между сортами, так и их потомками. Среди исходных форм лучшие показатели имели Омский 87 (2,97 г) и Омский голозерный 2 (2,28 г). Заметно уступил им Омский 88 (1,75 г). У остальных сортов признак был примерно равновелик (табл. 1).

Таблица 1

Масса зерна растения сортов и гибридов ?2 ярового ячменя, г

Сорт Ом 87 Ом 88 Ом 90 Ом 85 Ом г 1 Ом г 2 Хср1

Ом 87 2,97 2,90 2,48 2,52 2,37 2,93 2,64

Ом 88 2,49 1,75 2,55 2,44 2,11 2,35 2,39

Ом 90 2,47 2,50 2,10 3,11 2,47 2,67 2,64

Ом 85 2,71 2,43 2,96 2,14 3,04 3,57 2,94

Ом г 1 2,37 2,38 2,17 3,44 2,15 2,56 2,58

Ом г 2 2,29 2,62 2,44 3,46 2,83 2,28 2,73

2,46 2,56 2,52 2,99 2,56 2,81 -

Хсрр = 2,23; ХсрР2 = 2,65

У гибридных популяций масса зерна растения варьирует в довольно широких пределах - от 2,17 (Омский голозерный 1 х Омский 90) до 3,57 г (Омский 85 х Омский голозерный 2). В среднем по реципрокам заметно выделяются гибриды многорядных сортов Омский 85 (2,96 г) и Омский голозерный 2 (2,77 г), а также потомки двурядного сорта Омский 90 (2,58 г).

Существенное влияние на продуктивность растения оказывают ядерно-плазменные взаимодействия. Так, наиболее высокий показатель имеют гибриды в том случае, когда сорт Омский 87 использован в качестве материнской формы и, наоборот, когда отцовскими компонентами являются сорта Омский 88 и Омский голозерный 2. В то же время, у гибридов сортов Омский 85 и Омский голозерный 1 продуктивность равновелика независимо от направления скрещиваний.

Изучена корреляция между массой зерна растения и коэффициентом вариации. Оказалось, что между ними связь сильная и отрицательно направленная (г=-0,746). Объясняется это тем, что в менее продуктивных комбинациях наблюдается довольно высокая конкуренция между растениями. Отдельные из них способны захватывать большую площадь питания благодаря лучшему развитию корневой системы, тем самым подавляя соседние растения. Вследствие этого увеличиваются различия между минимальной и максимальной продуктивностью растений, а в целом такая гибридная популяция снижает показатель.

Приведем несколько примеров. Масса зерна растений гибридов Омский 87 х Омский 88 составила 2,90 г, лимиты 1,02-4,96 г, коэффициент вариации 35,6%; у гибридов Омский 87 х Омский 90 показатели таковы: средняя 2,43 г, лимиты 0,50-5,43 г, коэффициент вариации 41,4%. Далее у гибридной комбинации Омский голозерный 2 х Омский 90 средняя - 2,43 г, лимиты - 0,66-5,00 г, коэффициент вариации - 42,7%; у гибрида Омский голозерный 2 х Омский 85 средняя равна 3,46 г, лимиты 0,88 - 5,53 г, коэффициент вариации 32,6%. Приведенные примеры в целом отражают ранее высказанные закономерности.

Известно, что в популяциях р2 в результате расщепления у гибридов наряду со случайной изменчивостью на продуктивность растений оказывает влияние и генотипическая. Поэтому в селекционной практике важно иметь информацию о доле генотипа в общей изменчивости признака в конкретной гибридной популяции.

Коэффициенты наследуемости в широком смысле представлены в таблице 2. В среднем по опыту его величина составила 53%. Различия по реципрокам, за некоторым исключением, примерно одинаковы, но при анализе конкретных гибридных комбинаций доля генотипа довольно разнится. Так, например, у гибрида Омский 87 х Омский 85 показатель составил 26,6 и 41,1%; у гибрида Омский голозерный 1 х Омский голозерный 2 - 36,0 и 53,1 и т.д.

Таблица 2

Коэффициент наследуемости (Н2) по массе зерна растений, %

Сорт Ом 87 Ом 88 Ом 90 Ом 85 Ом г 1 Ом г 2 Хср1

Ом 87 - 63,9 44,7 53,7 63,6 55,2 56,2

Ом 88 72,0 - 47,9 62,1 51,4 60,8 58,8

Ом 90 48,8 51,2 - 26,6 46,2 39,8 42,6

Ом 85 53,4 55,3 41,1 - 57,8 70,2 55,5

Ом г 1 63,4 60,4 44,0 63,0 - 36,2 53,4

Ом г 2 41,9 65,0 40,4 54,4 53,1 - 50,9

Хор] 55,9 59,2 43,6 51,9 54,4 52,4 -

Корреляция между продуктивностью растений и коэффициентом наследуемости положительная и слабая (г=0,130), средняя между коэффициентом наследуемости и коэффициентом вариации (г=0,324).

Селекционный интерес представляют те гибридные популяции Ь, у которых проявляются положительные трансгрессивные формы. В таблице 3 представлена частота трансгрессий в гибридных популяциях. Анализ данных показывает, что выход трансгрессивных форм определяется не только сортовыми особенностями компонентов скрещиваний, но и ядерно-плазменными взаимоотношениями. Так более высокий показатель имеют гибриды многорядного сорта Омский 85, низкий - двурядного Омский 88. Заметно выделяются гибридные популяции, у которых материнской формой является двурядный сорт Омский 87 (32,2 против 26,4%), а отцовской - двурядный Омский голозерный 1 (31,0 против 28,2%). Выход трансгрессивных форм не зависит от направления скрещиваний у потомков многорядного сорта Омский голозерный 2 (32,0 и 32,2%).

Таблица 3

Частота трансгрессий (Тч) в гибридных популяциях р2, %

Сорт Ом 87 Ом 88 Ом 90 Ом 85 Ом г 1 Ом г 2 Хср1

Ом 87 - 46 23 27 25 40 32,2

Ом 88 27 - 24 29 16 22 23,6

Ом 90 26 23 - 49 28 38 32,8

Ом 85 34 26 44 - 45 36 37,0

Ом г1 26 25 22 43 - 25 28,2

Ом г 2 19 31 24 45 41 - 32

Хср] 26,4 30,2 27,4 38,6 31,0 32,2 -

Особенно заметно варьирует показатель при анализе конкретных гибридных популяций. К примеру, в комбинации Омский 87 в прямых скрещиваниях он составил 46%, в обратных 27%; у гибридов Омский 88 х Омский голозерный 1, соответственно, 16 и 25% и т.д.

Следует особо отметить тот факт, что на продуктивность трансгрессивных форм с участием двурядных сортов влияет крупность зерна, а многорядных - озерненность колоса.

Нами изучена взаимосвязь между массой зерна растения и частотой трансгрессий. Оказалось, что выход трансгрессивных форм выше в более продуктивных популяциях (г=0,843). Корреляция между коэффициентом вариации и частотой трансгрессий высокодостоверна, но имеет отрицательную направленность (г=-0,750), то есть чем выше изменчивость между растениями внутри гибридной популяции, тем ниже выход трансгрессивных форм.

В 2007 году для посева в селекционном питомнике первого года (СП-1) было выделено 383 линии, из которых в 2007 году отобрано 197 образцов (табл. 4).

Наиболее высокая масса зерна растений отмечена у многорядных пленчатых (37,0 т/га), а наименьшая - у двурядных голозерных разновидностей (25,6 т/га). Относительная стабильность продуктивности зафиксирована также у многорядных пленчатых разновидностей: вариация продуктивности (V) составила 8,6%, а коэффициент гомеостатичности (Нот) - 2,15. В остальных комбинациях наблюдается сильная степень изменчивости (Су варьирует от 26,7 (двурядные пленчатые) до 44,3% (многорядные голозерные)), величина коэффициента гомеостатичности изменяется от 0,64 до 0,30 соответственно.

Таблица 4

Продуктивность линий ярового ячменя (СП-1)

Разновидность Количество линий Масса зерна, т/га У,% Нот

х ± 8 х Ііт

Двурядные пленчатые 117 34,0±0,4 17,0-63,0 26,7 0,64

голозерные 27 25,6±0,8 9,0-43,0 33,1 0,38

Многорядные пленчатые 33 37,0±0,3 15,0-54,6 8,6 2,15

голозерные 20 26,6±1,3 9,0-45,0 44,3 0,30

Всего 197 - - - -

Наиболее высокая масса зерна растений отмечена у многорядных пленчатых (37,0 т/га), а наименьшая, у двурядных голозерных разновидностей (25,6 т/га). Относительная стабильность продуктивности зафиксирована также у многорядных пленчатых разновидностей: вариация продуктивности (V) составила 8,6%, а коэффициент гомеостатичности (Нот) - 2,15. В остальных комбинациях наблюдается сильная степень изменчивости (Су варьирует от 26,7 (двурядные пленчатые) до 44,3 % (многорядные голозерные)), величина коэффициента гомеостатичности изменяется от 0,64 до 0,30 соответственно.

После полевой оценки и лабораторного анализа полученного материала в 2007 году выделено по продуктивности 12 линий ячменя, которые представлены в таблице 5.

Среди двурядных пленчатых разновидностей высокая продуктивность (63,2 т/га) отмечена у комбинации Омский голозерный 1 х Омский 85. По массе 1000 зерен и натуре заметно выделяются гибриды от скрещивания Омский 88 х Омский 87. Содержание белка в зерне ячменя варьирует от 12,9 (Омский голозерный 1 х Омский 85) до 13,9% (Омский голозерный 1 х Омский 88), на уровне стандарта - Омский 91. Высокое содержание крахмала и жира в зерне - 66,4 и 1,8% соответственно отмечены у гибридов Омский голозерный 1 х Омский 85, а у стандарта данные показатели составили 59,1 и 1,4% соответственно.

Наибольшая продуктивность (54,7 т/га) среди многорядных пленчатых разновидностей зафиксирована в комбинации Омский 88 х Омский голозерный 2. Масса 1000 зерен среди гибридов варьирует от 35,0 (Омский 88 х Омский голозерный 2) до 38,7 г (Омский 88 х Омский 85). У стандарта величина данного признака отмечена на уровне 41,9 г. По показателю «натура» выделяется зерно, полученное от скрещивания Омский 87 х Омский голозерный 2 (582 г/л). Низкое содержание белка - 9,2% отмечено в зерне стандарта Омский 89, более высокое - 14,0% в зерне Омский 88 х Омский голозерный 2. Содержание крахмала в зерне - 59,1% на уровне стандарта, отмечается в комбинации Омский 88 х Омский 85. Более высокое содержание жира в зерне (- 2,0%) обнаружено при скрещивании Омский 87 х Омский голозерный 2.

При анализе образцов голозерных разновидностей высокая продуктивность (42,1 т/га) отмечена в комбинации Омский голозерный 1 х Омский 87. По массе 1000 зерен выделяются гибриды Омский голозерны й 1 х Омский 87. Содержание белка в зерне ячменя варьирует от 13,2 (Омский голозерный 1 х Омский 87) до 15,3% (Омский 90 х Омский голозерный 2). Более высокое содержание крахмала отмечено в комбинации Омский 90 х Омский голозерный 2 (66,4%), а жира - Омский голозерный 2 х Омский 90 (2,1%).

Таблица 5

Характеристика линий ячменя по урожайности и показателям качества зерна (СП-1)

Сорт, линия Урожайность, т/га Масса 1000 зерен, г Натура, г/л Белок Крахмал Жир

%

Двурядные пленчатые

Ом 91 (ЭЦ 26,2 46,2 609 13,9 59,1 1,4

Ом 88 х Ом 87 54,2 54,2 642 13,3 59,8 1,4

Ом г 1 х Ом 88 59,0 50,6 600 13,9 60,4 1,7

Ом г 1 х Ом 85 63,2 43,4 611 12,9 66,4 1,8

Многорядные пленчатые

Ом 89 (ЭЦ 27,6 41,9 575 9,2 59,1 1,6

Ом 88 х Ом 85 48,7 38,7 567 13,0 59,1 1,8

Ом 87 х Ом г 2 50,1 37,6 582 12,5 54,5 2,0

Ом 88 х Ом г 2 54,7 35,0 563 14,0 58,5 1,7

Двурядные голозерные

Ом г 1 (БЦ 23,6 44,8 767 15,5 64,4 1,8

Ом г 2 х Ом 90 36,0 50,8 770 14,9 67,0 2,1

Ом 90 х Ом г 2 38,1 51,3 794 15,3 66,4 1,7

Ом г 1 х Ом 87 42,1 53,3 770 13,2 65,7 1,8

Многорядные голозерные

Ом г 2 (БЦ 25,1 31,1 735 14,7 60,4 2,0

Ом 85 х Ом г 1 42,0 33,2 740 12,4 67,7 2,0

Ом г 1 х Ом 85 43,1 33,0 750 12,9 66,4 1,8

Ом 90 х Ом г 2 45,0 35,9 769 14,6 65,7 2,0

х ± Б х 42,4±3,1 42,6±2,0 676±22 13,5±0,4 62,4±1,0 1,8±0,1

Урожайность многорядных голозерных линий варьирует от 42,0 (Омский 85 х Омский голозерный 1) до 45,0 т/га (Омский 90 х Омский голозерный 2). Продуктивность стандарта Омский голозерный 2 составила 25,1 т/га. Высокие значения массы 1000 зерен (35,9 г), натуры (769 г/л) и белка (14,6%) отмечены в комбинации Омский 90 х Омский голозерный 2. Крахмалистость зерна варьирует в пределах 60,4-67,7% (Омский голозерный 2 и Омский 85 х Омский голозерный 1). В комбинации Омский голозерный 1 х Омский 85 содержание жира в зерне составило 1,8%, в других комбинациях этот показатель находится на уровне 2,0%.

Таким образом, анализ формообразовательного процесса в гибридных популяциях р2 показал, что продуктивность растений определяется особенностями компонентов скрещиваний и ядерно-плазменными взаимоотношениями.

Выход трансгрессивных форм, представляющих селекционный интерес, выше в более продуктивных популяциях. Как правило, у таких гибридов изменчивость между растениями незначительна. Частота трансгрессий выше у многорядных сортов Омский 85 и Омский голозерный 2, двурядного - Омский 90.

Выявленные особенности формообразовательного процесса у голозерных форм в принципе не отличаются от таковых при скрещивании других разновидностей ячменя. В результате анализа экспериментального материала, для посева в селекционном питомнике второго года (СП-II) выделено 12 перспективных линий.

Литература

1. Сурин, Н.А. Селекция ячменя в Сибири / Н.А. Сурин, Н.Е. Ляхова; РАСХН Сиб. отд-ние, НПО «Енисей». -Новосибирск, 1993. - 292 с.

2. Грязнов, А.А. Ячмень карабалыкский /А.А. Грязнов. - Кустанай, 1996. - 446 с.

3. Голозерный яровой ячмень в Западной Сибири / Н.И. Аниськов [и др.]. - Омск: ООО «Изд.-полигр. центр " Сфера"», 2007. - С. 160.

4. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур: Общая часть. Вып. 1. - М.: Колос, 1985. - 300 с.

5. Рокицкий, П.Ф. Биологическая статистика / П.Ф. Рокицкий. - Минск, 1967. - 328 с.

6. Хангильдин, В.В. О принципах моделирования сортов интенсивного типа / В.В. Хангильдин // Генетика количественных признаков сельскохозяйственных растений. - М.: Наука, 1978. - С. 111-116.

7. Machmud, I.S. Segregation for field, height and maturity following a Soybean cross. / I.S. Machmud., H.H. Kramer // Agron. J. - 1951. - № 43. - Р. 605-609.

8. Воскресенская, Г.С. Трансгрессии признаков у гибридов Brassica и методика количественного учета этого явления / Г.С. Воскресенская, В.И. Шпота // Докл. ВАСХНИЛ. - 1967. - №7. - С. 18-20.

---------♦-----------

УДК 633.112:575.1 А.А. Жоров, М.Г. Евдокимов, В.С. Юсов

КАЧЕСТВО ЗЕРНА ОБРАЗЦОВ ТВЕРДОЙ ПШЕНИЦЫ ИЗ КОЛЛЕКЦИИ СИММИТ В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ОМСКОЙ ОБЛАСТИ

На протяжении 2004-2005 годов проведено изучение генофонда коллекции яровой твердой пшеницы в рамках комплексной программы (СИММИТ) в Южной лесостепи Омской области. Выделены образцы по следующим ценным признакам: вегетационный период, урожайность, масса 1000 зерен, число зерен в колосе, высота растения и натуре зерна. Отобранные образцы будут использованы для дальнейшего изучения и использования в селекции.

В повышении урожайности, валовых сборов и улучшении качества продукции растениеводства селекция играет очень большую роль.

Интенсификация земледелия выдвинула перед селекцией такие задачи, которые раньше перед ней не ставились. Одна из важнейших задач - создание короткостебельных сортов, обладающих высоким потенциалам продуктивности, устойчивых к полеганию сортов зерновых культур интенсивного типа. Эти сорта должны иметь прочный, устойчивый к полеганию стебель высотой 80-90 см, быть устойчивыми к болезням, особенно к ржавчине и корневым гнилям.

В содержании и формах организации селекционной работы за последние годы произошли большие изменения. Основные тенденции развития современной селекции заключаются в специализации и концентрации больших коллективов селекционеров и ученых других специальностей, объединенных для создания новых сортов, обеспечивающих существенные, качественные сдвиги в повышении урожайности и улучшении важнейших хозяйственно-биологических свойств сельскохозяйственных культур. Для этого нужно реализовать селекционные программы, рассчитанные на интенсификацию всего селекционного процесса и максимальное сокращение сроков выведения новых сортов, широко использовать новые генетические методы, современные технические средства и проводить работу в больших масштабах. В качестве примера можно