CC BY
24
ISSN 2412-608Х. Масличные культуры. Вып. 2 (178), 2019
УДК 633.854.78:575
DOI 10.25230/2412-608Х-2019-2-178-9-13
Характеристика крупноплодной популяции имидазолиноноустойчивого подсолнечника
Я.Н. Демурин1' 2,
доктор биологических наук, профессор
А.А. Пихтярева1,
кандидат биологических наук
А.С. Тронин1,
кандидат биологических наук
А.А. Децына1,
кандидат сельскохозяйственных наук С.А. Пикунов1, 2,
аспирант
1ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК
350038. Россия, г. Краснодар, ул. им. Филатова, д. 17
Тел.: (861) 274-21-80
E-mail: [email protected]
2ФГБОУ ВО «Кубанский Государственный Университет»
Для цитирования: Демурин Я.Н., Пихтярева АА, Тронин А.С., Децына А.А., Пикунов С.А. Характеристика крупноплодной популяции имидазолиноноустойчивого подсолнечника // Масличные культуры. - 2019. - Вып. 2 (178). - С. 9-13.
Ключевые слова: гербицид, донор, крупно-плодность, сорт, скрещивание
Цель работы состояла в создании имидазоли-ноноустойчивого селекционного материала для получения крупноплодных кондитерских сортов подсолнечника межеумочного типа, пригодных для выращивания по производственной системе Clearfield. Исследования проводили в 2014-2017 гг. во ВНИИМК, г. Краснодар. Линия ВК1-ими была донором гена имидазолиноноустойчивости Imr. Крупноплодные сорта-популяции подсолнечника Орешек и Джинн служили реципиентами. Количественную оценку степени повреждения растений гербицидом Евро-Лайтнинг (1 л/га) выполняли по 9-балльной шкале фитотоксичности через 7-10 дней после обработки отдельных растений с применением ранцевого опрыскивателя. Использовали следующую шкалу баллов: 0 - симптомы повреждения отсутствуют; 1, 2 и 3 - увеличение степени хлороза листьев и снижение высоты растения; 4, 5 и 6 - нарастание морфологических аномалий гофрированности
листа; 7, 8 и 9 - нарастание некроза листьев до гибели растения. Отобраны 32 корзинки F6 по следующим критериям семянок: число > 700 шт., масса 1000 шт. > 100 г, длина > 12 мм, форма овально-удлиненная, масличность > 35 % и луз-жистость < 37 %. В среднем эти семьи характеризовались массой 1000 семян 115 г, масличностью 38 % и лузжистостью 33 %. Использование методов гибридизации, возвратных скрещиваний, самоопыления и группового переопыления позволило создать за четыре года и шесть поколений гомозиготную по гену имидазолиноноустой-чивости Imr исходную популяцию крупноплодного подсолнечника для селекции кондитерских сортов межеумочного типа, пригодных для производственной системы Clearfield.
UDC 633.854.78:575
Characteristics of imidazolinone-resistant population of confectionery sunflower. Ya.N. Demurin1,2, doctor of biology, professor A.A. Pikhtyaryova1, PhD in biology A.S. Tronin1, PhD in biology A.A. Detsyna1, PhD in agriculture S.A. Pikunov1, 2, postgraduate student
:V.S. Pustovoit All-Russian Research Institute of Oil Crops
17 Filatova street, Krasnodar, 350038, Russia
Tel.: (861) 274-21-80
E-mail: [email protected]
2FSBEI of Higher Education "Kuban State University"
Key words: herbicide, donor, large-fruited, variety, crossing
The aim of the work was to develop a parent material for the breeding of large-fruited confectionery varieties of sunflower, resistant to imidazolinones and suitable for cultivation by the Clearfield production system. The research was conducted in 2014-2017 at V.S. Pustovoit All-Russian Research Institute of Oil Crops, Krasnodar. The VK1-imi line was used as a donor of the imidazolinone resistance gene Imr. Large-fruited sunflower varieties Oreshek and Dzhinn served as recipients. A quantitative evaluation of the damage to plants with Euro-Lightning herbicide (1 l/ha) was made according to a 9-point marking scale of phytotoxicity in 7-10 days after treatment of individual plants using a sprayer. The following scale of points was used: 0 - no symptoms of damage; 1, 2 and 3 - increase in the degree of chlorosis of leaves and decrease in plant height; 4, 5 and 6 - the growth of morphological anomalies of the corrugation of the leaf; 7, 8 and 9 - the growth of necrosis of leaves to the death of the plant. Thirty two of F6 heads were selected according to the following criteria of achenes: number > 700 seeds, thousand-seed weight >
100 g, length > 12 mm, oval-elongated shape, oil content > 35% and huskness < 37%. On average, these families were characterized by a thousand-seed weight of 115 g, 38 % of oil content and 33 % of huskness. The use of methods of hybridization, back-crossing, self-pollination and group pollination made it possible to develop in four years and six generations a homozygous on imidazolinone-resistant Imr gene parent population of large-fruited sunflower for breeding of confectionery varieties suitable for the Clearfield production system.
Введение. Создание крупноплодных сортов подсолнечника кондитерского назначения, включая употребление семян в жареном виде, относится к актуальным селекционным направлениям.
В России при выращивании товарных семян этой культуры широко используется производственная система Cleаrfield (BASF), включающая в себя послевсхо-довую обработку растений гербицидо-устойчивых гибридов высокоэффективными ALS-ингибиторами системного действия из группы имидазолинонов (Евро-Лайтнинг). Однако использование этой технологии в производстве крупноплодного подсолнечника кондитерского направления в нашей стране невозможно из-за отсутствия гербицидоустойчивых сортов и гибридов межеумочного типа, отвечающих требованиям отечественной перерабатывающей промышленности.
Генетическим фундаментом производственной системы Cleаrfield является обнаружение гена устойчивости к имида-золинонам (Imr) в природной дикорастущей популяции, с последующей передачей его путем скрещиваний культурному подсолнечнику [1; 2]. Первые отечественные масличные гибриды подсолнечника Имидж и Арими, созданные во ВНИИМК и обладающие наследственной толерантностью к имидазолинонам, внесены в Госреестр селекционных достижений в 2014 г. [3].
Главная задача данной работы состояла в совмещении в одном генофонде сортовой популяции подсолнечника признаков крупноплодности межеумочного типа и устойчивости к имидазолинонам для
выращивания по производственной системе Clearfield.
Материалы и методы. Исследования проводили в 2014-2017 гг. на центральной экспериментальной базе ВНИИМК, г. Краснодар. Использовали селекционную линию закрепитель стерильности ВК1-ими в качестве донора полудоминантного гена имидазолиноноустойчиво-сти Imr, а также крупноплодные сорта-популяции подсолнечника селекции ВНИИМК Орешек (раннеспелый) и Джинн (среднеспелый). Проводили ручной посев на селекционном питомнике при расстановке растений 70 х 30 см. Для получения мужски стерильных форм использовали аквакастрацию, проводя ежедневный смыв пыльцы обоеполых трубчатых цветков очередного круга цветения корзинки водой, с последующим нанесением пыльцы отцовской формы.
Количественную оценку степени повреждения растений гербицидом Евро-Лайтнинг (1 л/га) в ходе селекционной работы выполняли по 9-балльной шкале фитотоксичности через 7-10 дней после обработки отдельных растений с применением ранцевого опрыскивателя. Использовали следующую шкалу баллов: 0 - симптомы повреждения отсутствуют; 1, 2 и 3 - увеличение степени хлороза листьев и снижение высоты растения; 4, 5 и 6 - нарастание морфологических аномалий гофрированности листа; 7, 8 и 9 - нарастание некроза листьев до гибели растения [4; 5].
В случае выращивания растений в осенне-зимний период в камере фитотрона использовали фотопериод 16/8 ч день/ночь, светильники Фотос.4 с лампами ДРИ-2000-6, обеспечивающие освещенность 25 килолюкс. Доза Евро-Лайтнинга при обработке растений в условиях фитотрона составила 0,5 х (0,5 л/га).
Масличность семянок оценивали физическим методом с помощью ЯМР-анализатора АМВ-1006М. Лузжистость семянок определяли путём лущения навески в 5 г без предварительного запари-
вания материала в кипятке, дальнейшего взвешивания лузги в двух повторностях с последующим расчётом среднего значения.
При статистичегкой обработке данных руководствовались техникой построения вариационные рядов в изложении! Г.Ф. Ла-кина [6], а также использовали пакет для статистической обработки данный программы! Microsoft Excel 2010.
Результаты и обсуждение. Летом 2014 г. в полевыых условиях проведено скрещивание пяти растений линии! ВК1-ими (Imr Imr) в качестве материнской формы! со смесью пыыльцыы 30 корзинок крупноплодного сорта Орешек (imr imr). Полученныые гибридныые семена Fi посеяныы в камере фитотрона, от который восемь растений опыыленыы смесью пыыльцы! с 32 корзинок крупноплодного сорта Орешек, сформировав семена поколения ВС1 (табл. 1).
В полевыых условиях 2015 г. растения ВС1 обработаны! гербицидом Евро-Лайтнинг, а выыжившие гетерозиготыы Imr imr опыылены! пыыльцой с 50 корзинок крупноплодного сорта Джинн, продуцируя семена ВС2. В условиях камеры! фитотрона 2015-2016 ге. проведено переопыление выыживших после обработки гербицидом 28 гетерозиготнык растений ВС2.
Таблица 1
Этапы селекционной работы по введению гена гербицидоустойчивости Imr в генофонд сортов крупноплодного подсолнечника, 2014-2017 гг.
В 2016 г. в полевых условиях 911 растений Б4 обработаны^ гербицидом Евро-Лайтнинг, при этом наблюдали феноти-пическое варьирование по всем баллам
фитотоксичности от 1 до 9, что отражало генотипическое расщепление по гену 1тг (табл. 2). Полностью погибшие 9-бал-льны1е растения остановились в росте сразу после обработки на выюоте 8,33 см. Лучшие по морфотипу 50 растений с баллами фитотоксичности от 1 до 3 быыли изолированы>1 и самогпышены>1, дав семена следующего поколения Б5 (1^). Для дальнейшей работа быыли отобраны1 33 самогпыыленныю корзинки с семенами массой 1000 шт. не менее 80 г (крупно-плодность), числом семян не менее 100 шт./корзинку (автофертильность) и овально-удлиненной формыы
Таблица 2
Оценка расщепляющейся популяции Г4 по шкале фитотоксичности для ALS-ингибирующих гербицидов, поля 2016 г.
В 2017 г. на пространственно изолированном участке 0,22 га на 30-метровыых двурядковыых делянках посеяны>1 23 мая (поздний посев для временной изоляции) семена 33 самогпыыленныгх семей (корзинок) Б5. Шесть семей быыли элиминирова-ны>1 до цветения по разныш причинам: одна показала расщепление по гербицидоустойчивости, одна - по хлорофилль-ной мутации, одна - по ветвлению и три -из-за плохих всходов. В оставшихся 27 семьях растения по выюоте и диаметру корзинки быыли выфовненыю коэффициент вариации не превышал 11 и 15 % соответственно.
Кроме того, на оставшихся делянках, показавших отсутствие расщепления по гербицидоустойчивости, т.е. являющихся гомозиготами по гену 1тг, во время и после цветения проведена жесткая вылбра-
Ггд Условия Этап работы Пглучгнны г сгмгна
201 4 Пглг ВК1-гмг х Оргшгк F1
2014201 5 Фгтг-тргн F1 х Оргшгк ВС1
201 5 Пглг ВС 1 х Джгнн ВС2
2015201 6 Фгтг-тргн Пгрггпьигшге устгйчгвь ix СС2 F4
201 6 Пглг Самггпылгнгг устойчивых F4 F5(FF4)
201 7 Пглг Пгрггпылгнгг устойчивых F5 F6
Бали фитоток- Количество Выысота растения,
сичности растений, шт. см
1 31 31,4 ± 0,8
2 2 3 3,5 ± 8,5
3 22 30,3 ± 2,1
4 71 30,6 ± 0 ,8
5 59 27,0 ± 0 ,7
6 57 24,2 ± 0 ,8
7 157 17,2 ± 0 ,3
8 1191 131,1 ± 0 ,2
9 171 8,3 ± 0 ,2
Всего 911 -
ковка по селекционно ценным признакам: устойчивости к сухой гнили корзинки, опеимальному габитуку растения и выы-рооионности по длине вегетационного периода. В результате полученын семена По с ооделвно убранных 01 (З^К корзинок, т.<2.
%/о от исходного числа растений на участке, при их соободном переопылении в услоииях пространственно-временной изоляяции.
В лауираторны>1х условиях иеезс^ зтих 16у корзинок выделаны43 по следующим критериям: число семян > 700 шт., маееа 1000 семян > 100 г, длино семян > 12 мм. форма семян овально-удлиненная, мас-личность > 3 0 % и лузжистосте < 46 %.
Средняя между испытоуемыми образцами маслнчностн сеясин составила 33 8,0 % с размахом варьирования от Л0,3 до 46,5 %. Средний показотеиь лузжистости, в свою очередн, составил .066,3 при минимальном значенки 24,0 и максимальном - 46, Ь %.
Показнтели масличности и лузжисто-сти у исслодуемых образков распредели-лкксь в варикционных рядах на етиимь классов. ППИрри зтом классы расприделения с; 3-го по 6-й оказались с большим коли-чаеесом частот. Их диспазон масличности составил от 340,0 до 43,9 % (рис. 1).
12 10
8 6 4 2 0
10
9 —
6
□¿шШо
Класс О распре-1 ? * 4 ■> 6 7 8 деления
Реонг/сок 0 - Гистогрем ]ка распр еделения частот по маиличкксти сеясянок корзинок подсолнечника, гомозиготнык по гербнцидоустойчивости: Ь-й класс - масличность И9,0-34,4 9; 44с 11с[с1к(5 - 33,5-33,9 %% 5-И юсюс - 343,0-^(5,ь% <^>; 66с кткюс - 4Ь,5-48,9 <^9; 75-иг кс[с[кс - 44,0-4469 9% 6-й класс -4 41,5—43,9 %; 7-й класс - 94,0-46,4 %; 3-й классе -4 46,5-48,0 %
По оценке лукжистости наиболке чтт-тотнысм (в 16-ти случаях из 43-х) оксзклся 4-й клксс, интервал которого был рассчитан как 325,5—35,3 % (рис. 2).
п 18
16
14
12
10
8 6
16
ии
: пиита
Класс распределения
Рисунок 2 - Гискоеоамма рца^трредг^^лЛенЕся частот по лузжистости семянок корзинок подсолначника: Ь-й класс - лз/^ж^и^^то:)<;т1> 22,3-25,6 9; 44- ^.тссзс^с - 32,7-29,9 Гс- 5-И юсос - 25,1-3289 99 6-И шкюс - 32,3-32,8 75-71 етгюс - 42,7-466 0% 6-й класс - 38,3-42,9 о%o; 7-й вал^асс5 -9 92 ,7-4,6>,0 %;
3-11 класс -4 46, 1-455, 5 <%0
На основе иышеуказинных данные сс-мена 32 злитнылх новинок с пптималь-ными для кондитерского подсолнечника показателями масиитноети и лузжистости Осзли отобраны для посгвс и дельнейшего размножения на изолирсвннном учосткл.
Выводы. Использование методов гибридизации, возвратнызх скрещиваний, са-мпзпышения и групповооо пернопышения позволило создать за истыре гоода и шесть поколеиоИ еомозвгоеную по гену имида-золиноноустойчивости 1тг исходную по-нуяяцию иуупнпплодного подсолненнока для! селекции кондитерских сортов меже -умочного типа, пригодных для производственной! системы! ОеагйеЫ.
Ь2
Список литературы
1. Bruniard J.M., Miller J.F. Inheritance of imidazolinone-herbicide resistance in sunflower // Helia. - 2001. - Vol. 24. - Р. 1116.
2. Miller J.F., Al-Khatib K. Registration of imidazolinone herbicide-resistant sunflower maintainer (HA425) and fertility restorer (RHA426 and RHA427) germplasms // Сгор Science. - 2002. - Vol. 42. - Р. 988989.
3. Демурин Я.Н., Пихтярёва А.А., Бо-рисенко О.М., Трембак Е.Н., Пикалова Н.А. Первые отечественные имидазоли-ноноустойчивые гибриды подсолнечника Имидж и Арими // Масличные культуры. Науч.-тех. бюл. ВНИИМК. - 2012. - Вып. 1 (150). - С. 172.
4. Демурин Я.Н., Тронин А.С., Пикалова Н.А. Шкала фитотоксичности ALS-ингибирующих гербицидов у подсолнечника // Масличные культуры Науч.-тех. бюл. ВНИИМК. - 2013. - Вып. 2 (155156). - С. 24-27.
5. Sala C.A., Bulos M. Inheritance and molecular characterization of broad range tolerance to herbicides targeting acetohydroxyacid synthase in sunflower // Theoretical and Applied Genetics. - 2012. -V. 124. - P.355-364.
6. Лакин Г.Ф. Биометрия: учеб. пособие для биол. спец. вузов - 4-е изд., пере-раб. и доп. - М.: Высшая школа, 1990. -352 с.
References
1. Bruniard J.M., Miller J.F. Inheritance of imidazolinone-herbicide resistance in sunflower // Helia. - 2001. - Vol. 24. - Р. 11-16.
2. Miller J.F., Al-Khatib K. Registration of imidazolinone herbicide-resistant sunflower maintainer (HA425) and fertility restorer (RHA426 and RHA427) germplasms // &op Science. - 2002. - Vol. 42. - Р. 988989.
3. Demurin Yа.N., Pikhtyarova A.A., Borisenko O.M., Trembak Ye.N., Pikalova N.A. Pervyye otechestvennyye imidazolinonoustoychivyye gibridy podsolnechnika Imidzh i Arimi // Maslichnyye kul'tury. Nauch.-tekh. byul. VNIIMK). - 2012. - Vyp. 1 (150). - S. 172.
4. Demurin Yа.N., Tronin A.S., Pikalova N.A. Shkala fitotoksichnosti ALS-ingibiruyushchikh gerbitsidov u podsolnechnika // Maslichnyye kul'tury. Nauch.-tekh. byul. VNIIMK. - 2013. - Vyp. 2 (155-156). - S. 24-27.
5. Sala СА., Bulos M. Inheritance and molecular characterization of broad range tolerance to herbicides targeting acetohydroxyacid synthase in sunflower // Theoretical and Applied Genetics. - 2012. -V. 124. - P. 355-364.
6. Lakin G.F. Biometriya: ucheb. posobiye dlya biol. spets. Vuzov; 4-e izd., pererab. i dop. - M.: Vyssh. shk., 1990. - 352 s.
Получено: 03.04.2019 Принято: 30.04.2019 Received: 03.04.2019 Accepted: 30.04.2019
