CC BY
15
УДК 635.1:631.5
ПОДБОР РОДИТЕЛЬСКИХ ПАР
ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕТЕРОЗИСНЫХ ГИБРИДОВ СВЕКЛЫ
БОХАН А.И.,
доктор сельскохозяйственных наук, доцент кафедры растениеводства, селекции и овощеводства, ФГБОУ ВО Белгородский ГАУ, e-mail: alexboxan1980@mail.ru, тел.+79161945828.
КОЦАРЕВА Н.В.,
доктор сельскохозяйственных наук, доцент, профессор кафедры растениеводства, селекции и овощеводства, ФГБОУ ВО Белгородский ГАУ, e-mail: kvn1510@mail.ru.
ЮДАЕВА В.Е.,
кандидат сельскохозяйственный наук, заведующий лабораторией овощных культур и картофеля ФГБНУ ФНЦ Садоводства, e-mail: mos_vstisp@mail.ru.
Реферат. Объектом исследований являлись коллекционные образцы и гетерозисные гибриды свеклы (Beta L.) Цель исследований - выявить лучшие коллекционные образцы свеклы в качестве родительских пар для получения гетерозисных гибридов. Исследованиями установлено, что наиболее высокая урожайность у гетерозисных гибридов типично кормовой свеклы была в комбинации с участием сортов Сибирская оранжевая и Solar. Высокой продуктивностью (урожай сухих веществ с единицы площади) отличался поликроссный гибрид Solar за счет высокого урожая корнеплодов (99 кг/м2) со сравнительно высоким содержанием сухих веществ в корнеплодах (14%). Наибольшая продуктивность гетерозисных гибридов свеклы наблюдалась при скрещивании родительских форм высокоурожайных с высокосахаристыми. В этом случае гибриды сочетают высокую урожайность корнеплодов и повышенное содержание сухих веществ, к ним относится комбинации с участием образца Gloriant. Высокий урожай корнеплодов гетерозисных гибридов свеклы столовой получен с использованием в качестве материнского сорта Banko (к-2065, Швеция). Признак односемянности сохранялся в потомстве у образца свеклы столовой Monoking Explorer. Данный образец рекомендуется в качестве исходного материала для создания сортов с признаком односемянности.
Ключевые слова: свекла, коллекционные образцы, гетерозисные гибриды, родительские пары, урожайность.
SELECTION OF PARENT PAIRS FOR OBTAINING HETEROTIC BEET HYBRIDS
BOKHAN A.I.,
Doctor of Agricultural Sciences, Associate Professor of the Department of Plant Growing, Breeding and Vegetable Growing, Belgorod State Agrarian University, e-mail: alexboxan1980@mail.ru.
KOTSAREVA N.V.,
Doctor of Agricultural Sciences, Associate Professor, Professor of the Department of Plant Growing, Breeding and Vegetable Growing, Belgorod State Agrarian University, e-mail: kvn1510@mail.ru.
YUDAEVA V.E.,
Candidate of Agricultural Sciences, Head of the Laboratory of Vegetable crops and Potatoes of the FSBSO Federal Horticultural Center for Breeding, Agrotechnology and Nursery, e-mail: mos_vstisp@mail.ru.
Essay. The object of research was collectible samples and heterotic beet hybrids (Beta L.) The purpose of the research is to identify the best collectible beet samples as parent pairs for obtaining heterotic hybrids. Studies have found that the highest yield in heterotic hybrids of typically fodder beet was in combination with the participation of Sibrskaya oranzhevaya and Solar varieties. The polycross hybrid
Solar was distinguished by high productivity (yield of dry matter per unit area) due to the high yield of root crops (99 kg/m2) with a relatively high content of dry matter in root crops (14%). The highest productivity of heterotic beet hybrids was observed when crossing parent forms of high-yielding with high-sugar. In this case, hybrids combine high yields of root crops and an increased content of dry substances, these include combinations involving the Gloriant sample. A high yield of root crops of heterotic hybrids of table beet was obtained using Banko (k-2065, Sweden) as the parent variety. The sign of single-seeding persisted in the offspring of the Monoking Explorer canteen beet sample. This sample is recommended as a starting material for the creation of varieties with the sign of single-seeding.
Keywords: beetroot, collectible samples, heterotic hybrids, parental pairs, yield.
Введение. В настоящее время селекционерами многих стран мира созданы ценные высокоурожайные, устойчивые к биотическим и абиотическим факторам внешней среды, экологически пластичные сорта, линии и гетерозис-ные гибриды [1-5]. Однако одним из главных недостатков большинства сортов и гибридов зарубежной и отечественной селекции является их низкая устойчивость к абиотическим и биотическим факторам окружающей среды. Создание и внедрение в производство высокоустойчивых к болезням сортов и гибридов является наиболее экономичным и экологически безопасным методом защиты растений овощных культур от болезней [6].
В создании новых высокопродуктивных сортов и гибридов успешным оказалось использование эффекта гетерозиса. Гетерозисные гибриды односемянной свеклы, получаемые на стерильной основе, характеризуются высоким уровнем продуктивности и хорошим качеством семян.
Мировой генофонд свеклы в генетических коллекциях России насчитывает свыше 3000 образцов. Он включает ценные по биологическим и хозяйственно-ценным признакам стародавние и селекционные сорта и гибриды свеклы, выделяющиеся по урожайности, устойчивости к болезням, вредителям, высокому качеству, лежкости, отражая достижения отечественной и зарубежной селекции.
Для селекции свеклы столовой в условиях Центрального региона России В.И. Буренин, Т.М. Пискунова, Т.В. Хмелинская [7] рекомендуют следующие источники устойчивости к болезням: Айняй (Литва), Подзимняя (Россия), Rote Kugel и Red Ball (Нидерланды), Boston Crosby, Formanova и July Globe (США), Obelisk и Top Market (Австралия), Mestna populacia (Болгария), Monogram (Великобритания).
В качестве исходного материала для селекции свеклы столовой, по мнению М.И. Федоровой, В.А. Степанова [8] следует использовать раздельноплодные сортообразцы: Одноростко-вая, Бордо односемянная, Нежность, Любава,
Гаспадыня, Adoptiv, Banko, Boltardi, Luxor, Mona, Monodet, Monogram, Red Cross, Monoking Explorer, а также формы, созданные на их основе.
Таким образом, для успешной работы селекционеру необходим разнообразный исходный материал. Началом селекционного процесса является изучение генофонда. Для выведения новых высокопродуктивных сортов и гибридов свеклы особую значимость приобретают научно обоснованный выбор исходного материала, его разнообразие и степень изученности.
Цель исследований - выявить лучшие коллекционные образцы свеклы в качестве родительских пар для получения гетерозисных гибридов.
Материалы и методы исследований. В
2014-2021 гг. проводили оценку образцов свеклы на опытном поле и лабораторной базе ФГБНУ «ФНЦ Садоводства», расположенном в п. Михнево Ступинского района Московской области, в ФГБОУ ВО Белгородский ГАУ имени В.Я. Горина, расположенном в п. Майский Белгородского района.
В работе использовали семена образцов свеклы отечественного и зарубежного происхождения, полученные из мировой коллекции ВИР. Оценку коллекционных образцов и гете-розисных гибридов кормовой, сахарной и столовой свеклы выполняли в полевых условиях на естественном фоне в период эпифитотии заболевания, согласно «Методы селекции и семеноводства овощных корнеплодных растений: морковь, свёкла, редис, редька, дайкон, репа, брюква, пастернак» (2003) [9], «Методика полевого опыта в овощеводстве» (2011) [10].
Для гибридизации образцов свеклы применяли свободное переопыление на изолированных участках и скрещивание при парной изоляции. Для свободного переопыления на участке была проведена черезрядная посадка корнеплодов.
Скрещивание свеклы при парной изоляции осуществляли в теплицах и изоляционных домиках. Для этого близкие по темам роста и раз-
вития родительские пары изолировали для переопыления. Во время вегетации семенных растений проводили искусственное регулирование их развития путем прищипки соцветий. Соцветия периодически встряхивали для лучшего переопыления.
Применяли метод поликросса, парные скрещивания сортов между собой и с использованием линии с ЦМС. При оценке гибридов основное внимание уделяли конкурсному гетерозису - превосходству гибрида над стандартом.
Особенности проявления гетерозиса изучены у 30 сортов свеклы в шести сериях скрещивания по типу поликросса, у 6 сортов в парных скрещиваниях и у 5 сортов с использованием линии ЦМС.
Состав сортов в поликроссах был следующим: Поликросс №1 - образцы типично кормовой и полусахарной многосемянной и односемянной свеклы: Голиаф (4х), Идеал Кирше (4х), Лада (4х), Сибирская оранжевая, Solar, Titan, Gloriant, Тетрагроенингия, Tekavil; Поликросс №2 - образцы полусахарной свеклы: Полтавская белая, Коверо (4х), Тетрагроенингия (4х), Балбони Сарга (4х); Поликросс №4 - образцы типично-кормовой многосемянной свеклы: Победитель (4х), Дилана (4х), Урзус (4х); Поликросс №5 - образцы многосемянной столовой свеклы: Uniball, Detroit Rubidus, Detroit Supra, Ran Uniball, Regala, Spinel, Asmer Detroit. Поликросс №6 - образцы односемянной столовой свеклы: Хавская односемянная, Одноростковая, Banko, Red Cross.
Результаты и обсуждение. При подборе родительских пар для скрещивания используют разные показатели, из которых у свеклы наиболее распространенный является так называемая собственная продуктивность скрещиваемых компонентов. Установлено, что удачный подбор пар обеспечивает получение высокоурожайных гетерозисных гибридов как от скрещивания высокопродуктивных, так и малопродуктивных партнеров [11], обобщив имеющиеся экспериментальные данные для свеклы, выделяют следующие принципы подбора пар для скрещивания: 1 - по продуктивности компонентов скрещивания; 2 - по генотипическим их различиям; 3 - по эколого-географическим и морфологическим признакам.
Среди изученных образцов кормовой свеклы нами были выделены две контрастные группы: высокоурожайная и низкоурожайная, затем было сделано сравнение гетерозисных гибридов, полученных с участием этих образцов, по основным элементам продуктивности (таблица 1).
Превышение над материнской формой по сбору сухих веществ и урожаю корнеплодов отмечено у гетерозисных гибридов, полученных как от высокоурожайных, так и низкоурожайных образцов. Наиболее высокую урожайность у гетерозисных гибридов типично кормовой свеклы имели комбинации с участием сортов Сибирская оранжевая и Solar, относящихся к разным группам по урожайности. Самую высокую продуктивность (урожай сухих веществ с единицы площади) имел поликроссный гибрид Solar за счет высокого урожая корнеплодов (99 кг/м2) со сравнительно высоким содержанием сухих веществ в корнеплодах (14%). Низкую урожайность в этой группе имели комбинации с участием полиплоидных образцов Титан и Лада, относящихся к разным группам по урожайности, не отличались они и высоким урожаем сухих веществ (11,3 кг/10м2).
Наибольшая продуктивность гетерозисных гибридов свеклы наблюдалась при скрещивании родительских форм высокоурожайных с высокосахаристыми. В этом случае гибриды сочетают высокую урожайность корнеплодов и повышенное содержание сухих веществ; к ним относится комбинации с участием образца Gloriant.
В исследованиях Л. А. Долотия, И. А. Шевцова, Ф. Н. Пария по сахарной свекле установлена высокая доля влияния на продуктивность гибрида урожайности одной из исходных линий [12]. Коэффициент корреляции между линиями и гибридами по урожайности корнеплодов составил по сахаристости - 0,89, а по сбору сахара - 0,77. Однако высокая продуктивность линии недостаточна для получения высокопродуктивного гибрида. Только сочетание высокой продуктивности линии и комбинационной ценности может обеспечить получение высокопродуктивного гетерозисного гибрида.
Эколого-географический принцип основан на подборе родительских пар разного происхождения. Предполагается, что экотипы, приспосабливаясь к определенным условиям среды, обладают различающимися комбинациями аллелей. В качестве обязательного условия при подборе родительских форм для скрещивания рассматривает хорошую приспособленность их к природным условиям определенного района. При скрещивании родительских сортов, относящихся к разным экотипам, гетерозисные гибриды превосходили по урожайности лучшего родителя в среднем на 25%. Случайность в подборе пар уменьшается, если используются сорта, различающиеся по географическому происхождению.
Таблица 1 - Характеристика родительских форм и гетерозисных гибридов кормовой свеклы по основным элементам продуктивности (среднее за три года)_
Группа Характеристика образцов Характеристика гибридов
урожай корнеплодов кг/10 м содержание сухих веществ в корнеплодах, % урожай сухих веществ урожай корнеплодов кг/10 м содержание сухих веществ в корнеплодах, % урожай сухих веществ, кг/10 м
Поликросс №1
Высокоурожайные Типично кормовые
Голиаф (4х) 87,1 12,3 10,4 94,7 12,6 11,9
Идеал кирше (4х) 86,7 13,9 12,0 97,3 13,8 13,4
Лада (4х) 79,6 13,1 10,3 95,5 12,9 11,3
Сибирская оранжевая 80,6 11,2 8,8 106,0 12,0 12,7
Среднее 83,5 12,6 10,4 98,4 12,3 12,4
Низкоурожайн ые
Solar 58,1 14,3 8,3 99,0 14,0 13,8
Титан 65,9 11,1 7,2 94,7 11,9 11,3
Среднее 62,0 12,7 7,7 96,8 12,9 12,5
Полусахарные
Высокоурожайн ые
Gloriant 68,0 17,9 13,1 97,8 16,0 15,6
Низкоурожайные
Тетрагроенингия 45,0 16,5 7,1 68,6 16,8 11,5
Tekavil 42,6 17,1 7,2 60,7 16,2 11,6
Среднее 43,8 16,8 7,15 64,65 16,5 11,55
При изучении коллекционных образцов свеклы разного эколого-географического происхождения нами установлена неодинаковая их реакция на условия произрастания, которая выражалась, в частности, в изменении соотношения основных элементов продуктивности - урожая корнеплодов и содержания в них сухих веществ. Так, в группе образцов кормовой свеклы типа Баррес, полученных в Швеции, Дании, Нидерландов, Франции и Германии, наблюдалось сочетание высокой урожайности и повышенного содержания сухих веществ в корнеплодах.
У свеклы получило распространение скрещивание сортов, относящихся к разным группам использования (типично кормовая и полусахарная, типично кормовая и сахарная, полусахарная и сахарная). При подборе родительских пар для скрещивания кормовой, полусахарной и сахарной свеклы, наряду с продуктивностью, учитывают необходимость сочетания ряда хозяйственно ценных признаков и свойств (характер розетки листьев, форму и степень разветвленности корнеплодов, погруженность их в почву и др.). В наших опытах высокой продуктивностью (115135% к стандарту) и желательной формой корнеплодов характеризовались поликроссные гибриды от скрещивания полусахарных образцов
Gloriant, Monoparte, Tekavilc типично кормовыми.
В селекции кормовой свеклы перспективным является скрещивание односемянной свеклы с многосемянной при раздельной уборке семян и односемянной с односемянной (при совместной уборке семян). При удачном подборе родительских пар в гетерозисных гибридах достигается сочетание высокой урожайности с другими хозяйственно-ценными признаками и свойствами (форма корнеплода, качество мякоти, лежкость при длительном хранении, нецветушность и т.д.).
Среди образцов типично кормовой свеклы имеются образцы, обычно характеризующиеся как одноростковые: Monored (к-1831, Нидерланды), Monovigor (к-2171, Франция), Peramono (к-2131, Германия) и среди полусахарной - Monoval (к-1717, Франция), Monorosa (к-2096, Германия) и Monoparte^-1930, Нидерланды). Анализ показал, что в потомстве этих образцов односемян-ность не проявляется, по-видимому, все они гибридного происхождения, получены от скрещивания многосемянных форм с односемянными. Стабильным по признаку односемянности был лишь образец Barres Mono (к-1229, Германия); степень односемянности в С0 у него составила 100%, в С1 - 7% и в С2 - 73%. По продуктивности он на 5-10% уступал многосемянному стандарту.
Таблица 2 - Урожайность гетерозисных гибридов столовой свеклы, полученных методом
поликросса (среднее за три года)
Образцы, использованные в скрещиваниях Урожай корнеплодов Товарность Качество мякоти, балл
кг/10 м2 % к стандарту
Поликросс №6
Хавская односемянная, Россия 54,8 94 98 5
Одноростковая, Россия 54,9 94 100 5
Вапко,Швеция 57,5 99 96 4
Red Cross, США 54,6 93 94 5
Бордо 237 (стандарт) 58,0 200 98 5
НСР 0,05 7,2 - 1,28 -
Таблица 3 - Соотношение одно-дву- и трехсемянных плодиков в семенном материале односемянных образцов столовой свеклы, %__
№ по В исходном образце В потомстве F F1
времен- Проис- трех-семян-ных
ному ката- Образец хождение односемянных двусемянных трехсемянных односемянных двусемянных
логу ВИР
2002 Boltardy Нидерланды 32 56 12 3 67 30
2059 Monoking Explorer США 100 100
2019 Paemacer США 100 - - 44 50 6
2056 Adoptiv Швеция - 96 4 - 70 30
2066 Banko Швеция 12 82 6 - 20 80
2095 Red Cross США 30 45 25 20 50 30
2147 Одноростковая Россия 2 74 24 64 36
В наших опытах скрещивание четырех односемянных образцов столовой свеклы по методу поликросс (с раздельной уборкой семян) показало, что гибриды отличались хорошей урожайностью. Наибольший урожай корнеплодов был получен с использованием в качестве материнского сорта Banko (к-2065, Швеция). Гибрид оказался не склонным к цветуш-ности, с округло-плоской формой корнеплода, с урожайностью на уровне многосемянного стандарта Бордо 237 (таблица 2).
Признак односемянности сохранился в потомстве лишь у образца из США Monoking Explorer, у всех остальных образцов происходило расщепление в потомстве на дву и трех-семянные, что свидетельствует об их гибридном происхождении (таблица 3). Данный образец рекомендуется в качестве исходного материала для создания сортов с признаком од-носемянности.
Выводы. Наиболее высокая урожайность у гетерозисных гибридов типично кормовой свеклы была в комбинации с участием сортов
Сибирская оранжевая и Solar. Высокой продуктивностью (урожай сухих веществ с единицы площади) отличался поликроссный гибрид Solar за счет высокого урожая корнеплодов (99 кг/м2) со сравнительно высоким содержанием сухих веществ в корнеплодах (14%).
Установлено, что наибольшая продуктивность гетерозисных гибридов свеклы наблюдалась при скрещивании родительских форм высокоурожайных с высокосахаристыми. В этом случае гетерозисных гибриды сочетают высокую урожайность корнеплодов и повышенное содержание сухих веществ, к ним относится комбинации с участием образца Gloriant.
Высокий урожай корнеплодов гетерозис-ных гибридов свеклы столовой получен с использованием в качестве материнского сорта Banko (к-2065, Швеция). Гибрид оказался не склонным к цветушности, с округло-плоской формой корнеплода, с урожайностью на уровне многосемянного стандарта Бордо 237.
Признак односемянности сохранялся в потомстве у образца свеклы столовой Monoking Explorer. Данный образец рекомендуется в ка-
честве исходного материала для создания сортов с признаком односемянности.
Список использованных источников
1. Genetic and biochemical variations among sugar beet cultivars resistant to cercospora leaf spot / B.E.S. Abd El-Fatah, M. Hashem, S.A.M. Alamri et al. // Physiological and Molecular Plant Pathology. -2020. - Т. 109. - Pp. 101455.
2. Klyachenko O., Prysiazhniuk L. Polymorphism in sugar beet varieties and hybrids in cell selection for resistance to abiotic factors // Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences. - 2018. - Т. 7. - № 6. - Pp. 602-606.
3. Klyachenko L., Prysiazhniuk L. Evaluation of genetic distances correlations among sugar beet genotypes (Beta vulgaris L.) // Agriculture and Forestry. - 2019. - Т. 65. - № 1. - Pp. 39-48.
4. Sokolova D.V. Apomictic lines of sugar beet: development and studying // Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. - 2020. - Т. 181. - № 4. - pp. 93-101.
5. Seed production potential evaluation of sugar beet half-sib families in Morocco / G.Tobi, S. Oumouss, I. Rahmouni et al. // The Journal of Agricultural Science. - 2021. - V.159. - Pp. 557-569.
6. Налобова В.Л., Бохан А.И. Поиск источников устойчивости овощных культур к болезням // Защита и карантин растений. - 2021. - № - 2. - С. 46-47.
7. Буренин В.И., Пискунова Т.М., Хмелинская Т.В. Генофонд для селекции моркови и свеклы столовой // Овощи России. - 2017. - № 4. - С. 28-32.
8. Федорова М.И., Степанов В.А. Корнеплодные овощные растения, направления селекции, результаты // Овощи России. - 2017. - № 4. - С. 16-22.
9. Методы селекции и семеноводства овощных корнеплодных растений: морковь, свёкла, редис, редька, дайкон, репа, брюква, пастернак / Всерос. науч.-исслед. ин-т селекции и семеноводства овощ, культур; под ред. В.Ф. Пивоварова, М.С. Бунина. - М.: Колос, 2003. - 284 с.
10. Литвинов, С.С. Методика полевого опыта в овощеводстве. - М.: ГНУ ВНИИО, 2011. - 648 с.
11. Буренин В.И., Пивоваров В.Ф. Свекла. - СПб.: ВИР, 1998. - 215 с.
12. Долотий Л.А., Шевцов И. А., Парий Ф. Н. Зависимость величины гетерозиса у гибридов сахарной свеклы от продуктивности исходных линий // Сельскохозяйственная биология. - 1987. -№4. - С. 53-57.
Spisok ispoFzovanny'x istochnikov
1. Genetic and biochemical variations among sugar beet cultivars resistant to cercospora leaf spot / B.E.S. Abd El-Fatah, M. Hashem, S.A.M. Alamri et al. // Physiological and Molecular Plant Pathology. -2020. - T. 109. - Pp. 101455.
2. Klyachenko O., Prysiazhniuk L. Polymorphism in sugar beet varieties and hybrids in cell selection for resistance to abiotic factors // Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences. - 2018. - T. 7. - № 6. - Pp. 602-606.
3. Klyachenko L., Prysiazhniuk L. Evaluation of genetic distances correlations among sugar beet genotypes (Beta vulgaris L.) // Agriculture and Forestry. - 2019. - T. 65. - № 1. - Rp. 39-48.
4. Sokolova D.V. Apomictic lines of sugar beet: development and studying // Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. - 2020. - T. 181. - № 4. - pp. 93-101.
5. Seed production potential evaluation of sugar beet half-sib families in Morocco / G.Tobi, S. Oumouss, I. Rahmouni et al. // The Journal of Agricultural Science. - 2021. - V.159. - Pp. 557-569.
6. Nalobova V.L., Boxan A.I. Poisk istochnikov ustojchivosti ovoshhny'x kul'tur k boleznyam // Zashhita i karantin rastenij. - 2021. - № - 2. - S. 46-47.
7. Burenin V.I., Piskunova T.M., Xmelinskaya T.V. Genofond dlya selekcii morkovi i svekly' stolovoj // Ovoshhi Rossii. - 2017. - № 4. - S. 28-32.
8. Fedorova M.I., Stepanov V.A. Korneplodny'e ovoshhny'e rasteniya, napravleniya selekcii, rezul'taty' // Ovoshhi Rossii. - 2017. - № 4. - S. 16-22.
9. Metody' selekcii i semenovodstva ovoshhny'x korneplodny'x rastenij: morkov', svyokla, redis, red'ka, dajkon, repa, bryukva, pasternak / Vseros. nauch.-issled. in-t selekcii i semenovodstva ovoshh, kul'tur; pod red. V.F. Pivovarova, M.S. Bunina. - M.: Kolos, 2003. - 284 s.
10. Litvinov, S.S. Metodika polevogo opy'ta v ovoshhevodstve. - M.: GNU VNIIO, 2011. - 648 s.
11. Burenin V.I., Pivovarov V.F. Svekla. - SPb.: VIR, 1998. - 215 s.
12. Dolotij L.A., Shevczov I. A., Parij F. N. Zavisimost' velichiny' geterozisa u gibridov saxarnoj svekly' ot produktivnosti isxodny'x linij // Sel'skoxozyajstvennaya biologiya. - 1987. - №4. - S. 53-57.
