CC BY
0
УДК 633.63+631.82
DOI 10.36461/NP.2022.64.4.005
МОДИФИКАЦИОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ И КОРРЕЛЯЦИОННЫЕ ВЗАИМОСВЯЗИ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОДУКТИВНОСТИ У ЛИНИЙ ГОРОХА ПОСЕВНОГО
В.В. Кошеляев, доктор с.-х. наук, профессор; Р.М. Бакалдин, аспирант; И.П. Кошеляева, доктор с.-х. наук, доцент
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пензенский государственный аграрный университет», г. Пенза, Россия, т. 8(8412) 62-83-73, e-maiL: kosheLyaev.v.v@pgau.ru
Изучение особенностей изменчивости и взаимосвязей элементов структуры урожайности является важным условием, позволяющим прогнозировать эффективность отборов, что способствует широкому вовлечению в селекционный процесс лучших генотипов. Цель исследований - оценить характер изменчивости основных признаков продуктивности и установить степень их взаимосвязи у потомств родона-чальных растений для обоснования целенаправленных отборов в последующих поколениях. В результате исследования установлено, что отобранные потомства из гибридной популяции представляют достаточное разнообразие форм, отличающихся по основным элементам продуктивности, что увеличивает вероятность поиска и дальнейшего отбора генотипов с оптимальным сочетанием признаков. Корреляционно-регрессионный анализ показал, что основной результирующий признак - «масса зерна с растения» предопределяется количеством сформировавшихся бобов и зерен на растении. Однако пределы варьирования носят характер линейной взаимозависимости, что затрудняет установление оптимальных параметров признаков продуктивности, для прямого отбора ценных генотипов.
Ключевые слова: горох, отбор, коэффициент корреляции, коэффициент вариации, количество семян с растения, количество бобов, масса зерна.
Для цитирования: Кошеляев В.В., Бакалдин Р.М., Кошеляева И.П. Модификационная изменчивость и корреляционные взаимосвязи элементов продуктивности у линий гороха посевного. Нива Поволжья, 2022, 4 (64), с. 1003. DOI 10.36461/NP.2022.64.4.005
Введение
Успешное создание новых сортов с положительными хозяйственными признаками, которые обладают технологичностью, качеством и урожайностью, невозможно без характеристики признаков, составляющих структуру урожая [14]. Большое значение для целенаправленных отборов новых линий имеет понимание взаимосвязей элементов продуктивности. Связь признаков не всегда бывает устойчивой и сила её зависит от многих факторов - погодных условий, длины периода вегетации, условий питания, наследственных факторов и т.д. Так в условиях Среднего Поволжья А.И. Катюк [5] установил положительные корреляции между массой семян с растения и количеством семян с растения (г = 0,742-0,887), количеством бобов с растения (г = 0,736-0,814) и массой семян с плодущего узла (г = 0,716-0,851). Показал, что вариабельность продуктивности сортов гороха в высокой степени обусловлена количеством семян с растения в благоприятные по климатическим условиям годы, массой семян с плодущего узла в засушливые годы. Схожие
результаты получены и в других почвенно-кли-матических зонах [6-10].
Ряд исследователей указывают, что большинство форм гороха характеризуются очень сильной изменчивостью по тем количественным признакам, которые определяют уровень семенной продуктивности (число бобов и семян, число семян в бобе, масса семян с растения). Поэтому прямое выделение ценных генотипов по этим признакам затруднено [11-15].
Таким образом, изучение особенностей изменчивости и взаимосвязей элементов структуры урожайности является важным условием, позволяющим прогнозировать эффективность отборов, что способствует широкому вовлечению в селекционный процесс лучших генотипов.
Методы и материалы
Полевые отборы родоначальных линий проводили на опытном поле учебно-производственного центра ФГБОУ ВО Пензенский ГАУ.
Объектом изучения являлись отобранные линии от родоначальных растений гороха из гибридной популяции F5, полученной путем
пересева. Отбор проведен, когда накопление ре-комбинантных генотипов в гомозиготном состоянии было достаточно высоким, что позволило идентифицировать рекомбинантные формы по их фенотипу. Генеральная совокупность линий составляла 244 образца. Характер изменчивости количественных признаков определяли по генеральной совокупности методами вариационной статистики.
Корреляционно-регрессионный анализ проводили по выборочной совокупности, корреляционные ряды включали по 30 образцов.
Характеристика количественной изменчивости
Результаты и их обсуждение
На первых этапах создания новых линий гороха ведут отбор по многим признакам: число бобов на плодоносе, число бобов на растении, число семян в бобе, число семян и их масса на растение, компактность соцветия, устойчивость к растрескиванию бобов, степень поражения болезнями, а также косвенные признаки устойчивости к полеганию. В результате формируется определенная совокупность разнообразия признаков, которая выражает основные показатели изменчивости (табл. 1).
Таблица 1
основных элементов продуктивности растений
Статистический показатель Элемент продуктивности
количество бобов на растение количество зерен с растения масса семян с растения, г
Максимум 11 59 11,4
Минимум 3 11 1,8
Размах вариации 8 48 9,6
Средняя арифметическая 5,1 39,0 5,5
Дисперсия по генеральной совокупности 2,4 60,8 3,0
Среднеквадратичное отклонение генеральной совокупности 1,6 8,1 1,733
Коэффициент вариации 31,0 20,6 31,4
Коэффициент осцилляции 156,9 123 174,5
Оценивая данные таблицы видно, что показатели продуктивности значительно различаются. Так, максимальное количество бобов на растение составляло 11 штук, минимальное 3 боба. Размах вариации составил - 8 бобов. Растения с небольшим числом бобов отобраны по признаку определенной устойчивости к болезням. Размах вариации представлен в абсолютных величинах и полного представления о изменчивости признака не дает.
Более предпочтительным является изменчивость значений признака в относительном выражении по сравнению со средним уровнем, что позволяет оценить масштабы вариации. Сопоставляя коэффициенты вариации и осцилляции видно, что признак «количество бобов на растение» характеризуется высокой изменчивостью (Уо = 31 и У? = 156,9).
Признак «количество зерен с растения» варьировал несколько меньше. Относительные величины выражения данного признака можно характеризовать как средней изменчивости (Уо = 26,6 и Ук = 123,0).
Высокая изменчивость была свойственна признаку «масса семян с растения». Размах вариации составлял 9,6 г, коэффициенты вариации и осцилляции имели значения - Уо = 31,4 и VI? = 123,0.
Таким образом, отобранная генеральная совокупность линий представляет достаточное
разнообразие форм, отличающихся по основным элементам продуктивности, что увеличивает вероятность поиска и дальнейшего отбора генотипов с оптимальным сочетанием признаков.
Для проведения целенаправленных отборов важно представлять на сколько взаимосвязаны основные элементы продуктивности между собой. С этой целью рассчитывали коэффициенты корреляции.
В результате было установлено, что масса зерна с растения имеет достаточно сильную взаимосвязь с количеством бобов, сформированных на растении. Коэффициент корреляции составлял II = 0,7994, доля зависимости дисперсии двух переменных выражалась II2 = 0,6391 (рис. 1).
Количество зерен, формируемых в бобах зависит от условий среды и генотипа, учитывая наследственную зависимость было целесообразно рассчитать силу связи между этими признаками (рис. 2).
Корреляционно-регрессионный анализ показал, что между количеством бобов и зерен на растении имеется сильная взаимосвязь, которая выражалась коэффициентами корреляции - II = 0,9234 и детерминации I = 0,8528.
Основным результирующим признаком, характеризующим продуктивность растения, является «масса зерна с растения». Насколько данный признак зависит от количества зерен, формируемых на растении, представлено на рисунке 3.
50 40 30 20 10 0
0
Рис.1
у = 4,0718х + 3,3404
-R2 = 0,6809
-К =0,8251
4 6 8
Количество бобов на растение
10
12
Корреляционная взаимозависимость между массой семян с растения и количеством бобов на растении
2
б о б
л о К
50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
• •
• R2
.....:■••■•.........
• • • в"*ч —•-- •---
у = 0,7336х + 1,7279
10 15 20
Масса зерна с растения, г
25
30
35
Рис. 2 - Корреляционная взаимозависимость между количеством бобов на растение и количеством семян с растения
0
5
л о К
50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
т R2
ш __л__ К
т\ • ..... •
—•— -31 • *
у = 4,1817х + 2,7665
10 15 20 25
Масса зерна с растения, г
30
35
Рис. 3 - Корреляционная взаимозависимость между массой зерна и количеством семян с растения
0
5
Из приведенных на рисунке корреляционно-регрессионных показателей видно, что наблюдается сильная взаимосвязь между массой и количеством зерен с растения.
Коэффициент корреляции составил Я = 0,9234. Доля зависимости дисперсии двух переменных по коэффициенту детерминации (Я2 = 0,8528), если выразить относительной величиной, составляет более 85 %, и 15 % дисперсии -случайные ошибки.
Большое влияние на показатели элементов продуктивности имеет скороспелость гороха. Известно, что величина элементов продуктивности зависит от условий, которые складываются на этапах онтогенеза в период их закладки и
8
7
г 6
н 5
ет с а 4
с 3
на р 2
е
а 1
с с 0
а
0
развития. Поэтому в различных зонах выращивания наибольшая продуктивность гороха формируется при разной скороспелости. Вместе с тем, скороспелость различных образцов сложно определить по длине вегетации, так как период «всходы-созревание» зависит от влажности зерна и скорости её отдачи. В этом случае более объективным показателем скороспелости различных форм гороха является период от всходов до полного цветения.
Учитывая вышеизложенное был проведен корреляционно-регрессионный анализ между количеством бобов, сформированных на растении, и продолжительностью периода «всходы-цвете-ние» (рис. 4).
у = -0,0075x2 + 0,7618х -14,328 R2 = 0,2116 К = - 0,4131
10 20 30 40 50 60 70
Продолжительность межфазного периода всходы цветение, сутки
Рис. 4 - Корреляционная взаимозависимость между количеством бобов на растение и продолжительностью межфазного периода всходы - цветение, сутки
В результате была установлена полином-ная, отрицательная, умеренная взаимосвязь между продолжительностью периода от всходов до цветения и массой зерна, формируемого на растении. Коэффициент корреляции составил Я = - 0,4131. Анализируя графическое изображение можно отметить, что 23 показателя двух переменных (или более 67 %) имели взаимозависимые изменения, из 35 показателей вариационных радов 12 (33 %) показателей не имели зависимых изменений. Из взаимозависимых 23 показателей, отображенных на графике, 10 образцов (или 43 %) формировали максимальную продуктивность, 5 г на растение при межфазном периоде «всходы-цветение» - 48...57 суток, 5 образцов (22 %) за этот же период вегетации сформировали от 6 до 7 г. При более продолжительном межфазном периоде «всходы-цветение» - 58...66 суток продуктивность 6 образцов (26 %) снижалась и была в пределах - 4...2,5 г, и только 2 образца (9 %) за этот же период вегетации имели продуктивность растений 4.5 г.
Таким образом можно констатировать, что прослеживается тенденция формирования более высокой продуктивности у линий, период вегетации которых от всходов до цветения составляет
- 48...57 суток. Учитывая продолжительность фаз образования лопатки, налива и созревания (28.30 суток) вегетационный период у более продуктивных линий составляет 78.85 суток. Данные формы относятся к среднеспелым (60-80 суток) и позднеспелым (более 80 суток).
Заключение
На основание вышеизложенного можно сделать заключение, что отобранные линии от родоначальных растений гороха из гибридной популяции р5 представляют достаточное разнообразие форм, отличающихся по основным элементам продуктивности, что увеличивает вероятность поиска и дальнейшего отбора генотипов с оптимальным сочетанием признаков. Корреляционно-регрессионный анализ показал, что основной результирующий признак - «масса зерна с растения» предопределяется количеством сформировавшихся бобов и зерен на растении. Однако пределы варьирования носят характер линейной взаимозависимости, что затрудняет установление оптимальных параметров признаков продуктивности для прямого отбора ценных генотипов. Поэтому следует учитывать ряд сопутствующих признаков: компактность соцветия, устойчивость к растрескиванию бобов и
полеганию, степень поражения болезнями. Продуктивность растений и их скороспелость носит полиномную, отрицательную, умеренную
взаимосвязь что повышает вероятность отбора продуктивных форм с периодом вегетации 78...85 суток.
Литература.
1. Витко Г.И. Фенотипические корреляции между элементами структуры урожайности и другими признаками у гороха. Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии, 2014, № 3, с. 82-89.
2. Воскобулова Н.И., Верещагина А.С., Ураскулов Р.Ш. Структура урожайности зерна гороха в зависимости от нормы высева в степной зоне Оренбургского Предуралья. Животноводство и кормопроизводство, 2019, т. 102, № 1, с. 164-172.
3. Хабибуллин К.Н., Болдырева, А.В. Стрельцова Л.Г Влияние элементов структуры на урожайность линий гороха усатого морфотипа. Зерновое хозяйство России, 2016, № 6, с. 24-27.
4. Ашиев А.Р., Скулова М.В., Хабибуллин К.Н. Урожайность и элементы ее структуры новых линий гороха. Зерновое хозяйство России, 2018, № 5 (59), с. 26-28.
5. Катюк А.И. Формирование семенной продуктивности у коллекции гороха разных морфотипов в условиях Среднего Поволжья. Зерновое хозяйство России, 2020, № 5 (71) с. 32-38.
6. Шурхаева К.Д., Фадеева А.Н. Изменчивость и взаимосвязь количественных признаков коллекции гороха. Вестник Казанского государственного аграрного университета, 2011, т. 6, № 2 (20), с. 161-163.
7. Ашиев А.Р., Хабибуллин К.Н. Изучение взаимосвязей урожайности с морфобиологическими признаками коллекционных образцов гороха посевного. Зерновое хозяйство России, 2020, № 3 (69), с. 3-7.
8. Золотарёва С.В., Тарасенков И.И. Исходный материал для селекции овощного гороха. Картофель и овощи, 2010, № 8, с. 23.
9. Сухенко Н.Н., Костылева Л.М. Исходный материал для селекции адаптивных сортов гороха. Зерновое хозяйство России, 2014, № 5, с. 17-22.
10. Градобоева Т.П., Пислегина С.С. Исходный материал для селекции гороха в условиях Волго-Вятского региона. Аграрная наука Евро-Северо-Востока, 2015, № 2 (45), с. 14-21.
11. Витко Г.И. Варьирование элементов структуры урожайности семян и других признаков у посевного гороха. Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии, 2018, № 2, с. 66-72.
12. Ашиев А.Р., Хабибуллин К.Н., Скулова М.В. Элементы структуры урожая у листочковых и усатых образцов гороха: изменчивость, взаимосвязи и перспективы их использования в селекционном процессе. Зерновое хозяйство России, 2019, № 3 (63), с. 40-43.
13. Гайнуллина К.П., Давлетов Ф.А. Изменчивость элементов структуры урожая у усатых сортов гороха в результате селекции на высокую семенную продуктивность. Научные труды Северо-Кавказского федерального научного центра садоводства, виноградарства, виноделия, 2020, т. 29, с. 127-131.
14. Ашиев А.Р., Хабибуллин К.Н., Скулова М.В. Изменчивость признака "масса 1000 семян" перспективных линий гороха посевного. Зерновое хозяйство России, 2022, т. 14, № 3, с. 77-81.
15. Фадеева А.Н., Шурхаева К.Д. Эффективность использования продуктивности семяобразования в селекции pisum sativum. Вестник Казанского государственного аграрного университета, 2018, т. 13, № 2 (49), с. 52-56.
UDC 633.63+631.82
DOI 10.36461/NP.2022.64.4.005
MODIFICATION VARIABILITY AND CORRELATION INTERRELATIONSHIPS OF PRODUCTIVITY ELEMENTS IN PEA LINES
V.V. Koshelyaev, Doctor of Agricultural Sciences, Professor; R.M. Bakaldin, Postgraduate; I.P. Koshelyaeva, Doctor of Agricultural Sciences, Associate Professor
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Penza State Agrarian University", Russia, tel. 8(8412) 62-83-73, e-mail: koshelyaev.v.v@pgau.ru
The study of variability features and interrelationships between elements of yield structure is an important prerequisite for predicting selection efficiency, which helps to ensure that the best genotypes are widely incorporated into the breeding process. The purpose of the study is to assess the nature of variability in key
productivity traits and to determine the degree of their interrelationship in the progeny of the original plants in order to justify targeted selection in subsequent generations. The study showed that the selected progeny from the hybrid population represent a sufficient diversity of forms differing in key elements of productivity, which increases the possibility of finding and further selecting genotypes with the optimal combination of traits. The regression and correlation analysis showed that the basic resulting trait, "weight of grains per plant", is predetermined by the number of beans and grains formed per plant. However, the limits of variation have a linear interdependence, which makes it difficult to establish optimal parameters for productivity traits for direct selection of valuable genotypes.
Keywords: peas, selection, correlation coefficient, variation coefficient, number of seeds from a plant, number of beans, grain weight.
References.
1. Vitko G.I. Phenotypic correlations between elements of yield structure and other traits in pea. Vestnik of Belarusian State Agricultural Academy, 2014, No. 3, pp. 82-89.
2. Voskobulova N.I., Vereshchagina A.S., Uraskulov R.Sh. The structure of pea grain yield depending on seeding rate in the steppe zone of Orenburg Cis-Urals. Animal Husbandry and Fodder Production, 2019, vol. 102, No. 1, pp. 164-172.
3. Khabibullin K.N., Boldyreva, A.V. Streltsova L.G. The effect of the elements of structure on productivity of the lines of leafless peas. Grain Economy of Russia, 2016, No. 6, pp. 24-27.
4. Ashiev A.R., Skulova M.V., Khabibullin K.N. Productivity and elements of its structure of the new pea lines. Grain Economy of Russia, 2018, No. 5 (59), pp. 26-28.
5. Katyuk A.I. The formation of seed productivity of a peas collection of different morphotypes in the Middle Volga Region (Povolzhie). Grain Economy of Russia, 2020, No. 5 (71) pp. 32-38.
6. Shurkhaeva K.D., Fadeeva A.N. Variability and interrelation of quantitative traits of pea collection. Vestnik of Kazan State Agrarian University, 2011, vol. 6, No. 2 (20), pp. 161-163.
7. Ashiev A.R., Khabibullin K.N. The study of correlation between productivity and morphobiological traits of the collection peas samples. Grain Economy of Russia, 2020, No. 3 (69), pp. 3-7.
8. Zolotareva S.V., Tarasenkov I.I. Source material of vegetable pea for selection. Potato and vegetables, 2010, No. 8, p. 23.
9. Sukhenko N.N., Kostyleva L.M. Initial material for selection of adaptive pea varieties. Grain Economy of Russia, 2014, No. 5, pp. 17-22.
10. Gradoboeva T.P., Pislegina S.S. Initial material for breeding of peas under conditions of Volga-Vyatka Region. Agricultural Science Euro-North-East, 2015, No. 2 (45), pp. 14-21.
11. Vitko G.I. Variation in elements of seed yield structure and other traits in pea. Vestnik of Belarusian State Agricultural Academy, 2018, No. 2, pp. 66-72.
12. Ashiev A.R., Khabibullin K.N., Skulova M.V. Yield structure elements of leafy and leafless pea samples: variability, correlation and prospects of their use in the breeding process. Grain Economy of Russia, 2019, No. 3 (63), pp. 40-43.
13. Gainullina K.P., Davletov F.A. Variability of yield structure elements in leafless pea varieties as a result of selection for high seed productivity. Scientific papers of North Caucasus Federal Scientific Centre of Gardening, Grape-growing and Winemaking, 2020, vol. 29, pp. 127-131.
14. Ashiev A.R., Khabibullin K.N., Skulova M.V. Variability of the trait '1000-seed weight' of the promising pea lines. Grain Economy of Russia, 2022, vol. 14, No. 3, pp. 77-81.
15. Fadeeva A.N., Shurkhaeva K.D. Efficiency of grain formation productivity use of pisum sativum l. selection. Vestnik of Kazan State Agrarian University, 2018, vol. 13, No. 2 (49), pp. 52-56.
