CC BY
28DOI 10.24412/cl-34984-2021-1-48-50 УДК 631.52:633.853.494
Е.А. Стрельников, кандидат биологических наук Э.Б. Бочкарева, доктор сельскохозяйственных наук Л.А. Горлова,кандидат биологических наук В.В. Сердюк, старший научный сотрудник
ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК, E-mail: raps@vniimk.ru
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ХОЗЯЙСТВЕННО-ПОЛЕЗНЫХ ПРИЗНАКОВ МАТЕРИНСКИХ ЛИНИЙ РАПСА ОЗИМОГО (BRASSICA NAPUS L.) СЕЛЕКЦИИ ВНИИМК
Ал .
Ключевые слова: самоопыление, линия, ЦМС ogura, стерильный аналог, рапс озимый, гибрид, хозяйственные признаки.
Keywords: self-pollination, line, CMS ogura, sterile analog, winter rapeseed, hybrid, traits.
Аннотация.
Целью исследований являлась оценка тринадцати материнских линий рапса озимого (Brassica napus L.) селекции ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК по урожайности, масличности семян и содержанию глюкозинолатов в семенах в условиях центральной зоны Краснодарского края. Выделенные материнские линии представляют практический интерес для дальнейшей селекционной работы, направленной на создание простых межлинейных гибридов рапса озимого.
Abstract.
The purpose of the research was to estimate yield, oil and glucosinolate contents in seeds of 13 maternal lines of winter rapeseed (Brassica napus L.) bred at the V.S. Pustovoit All-Russian Research Institute of Oil Crops in environments of the central zone of the Krasnodar region. The selected maternal lines are interesting for the further breeding work aimed on development of simple interline hybrids of winter rapeseed.
Введение. В настоящее время практически во всех учреждениях мира занимающихся селекцией рапса ведутся исследования по созданию и изучению гетерозисных гибридов на основе цитоплазматической мужской стерильности. В процессе создания высокопродуктивных гибридов рапса озимого (Brassica napus L.) проводится отбор выровненных по биометрическим признакам и лучших по хозяйственно-ценным показателям материнских и отцовских линий с высокой комбинационной способностью.
Одним из наиболее перспективных методов создания полностью гомозиготных растений в современных генетических исследованиях и в селекции капустных культур является получение гаплоидов с последующим удвоением числа хромосом (DH (Double haploid) - технология). В отличие от классических методов селекции, при использовании которых процесс инбридинга занимает около 6 лет, с помощью данной технологии можно получать полностью гомозиготные растения в течение одного года [5; 7; 1.]
Принудительно самоопыленным линиям рапса свойственна инбредная депрессия. По данным T.D. Fu (1981) и H. Wos (2004) инбредная депрессия у принудительно самоопыленных растений рапса выражается в уменьшении их габитуса по сравнению со свободно цветущими растениями [8; 9].
В опытах по изучению влияния принудительного самоопыления растений рапса озимого на основные хозяйственные признаки С.Л. Горловым и Э.Б. Бочкаревой (1995) было установлено, что по признаку урожая семян средние значения инбредной депрессии варьировали в линиях (I1-I4) от 3 до 15 % [2]. При изучении эффекта инбредной депрессии Я.Э. Пилюк с соавторами (2008) было выявлено снижение урожайности от инбридинга
февраль 2021
.urniUJiifMiu
у озимого рапса. В отдельных случаях в инбредных поколениях наблюдалась тенденция к снижению масличности семян, уменьшению длины центральной кисти и числа семян в стручке. Однако в процессе отбора были получены инбредные линии как озимого, так и ярового рапса, даже превосходящие исходную популяцию по урожайности [6].
Одной из основных задач наших исследований является получение константных по хозяйственно ценным признакам материнских линий рапса озимого - родительского компонента гибридов на основе системы ЦМС ogura.
В связи с этим, целью наших исследований являлась оценка материнских линий рапса озимого (Brassica napus L.) селекции ВНИИМК по урожайности, масличности семян и содержанию глюкозинолатов в семенах.
Материалы и методы. Исследования проводили в 2019-2020 гг. на опытных полях центральной экспериментальной базы ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК расположенной в центральной зоне Краснодарского края. В качестве исходного материала для получения самоопыленных линий использовали внутривидовые гибриды, сорта селекции ВНИИМК и сорта зарубежной селекции. Материалом для изучения послужили 30 материнских линий рапса озимого. Принудительное самоопыление растений рапса осуществляли с помощью изоляторов из спанбонда (рис. 1).
Полевые опыты по оценке линий рапса озимого закладывали по принятой во ВНИИМК методике [4]. Сравнительную оценку самоопыленных материнских линий (I5-I7) по урожайности, масличности семян и содержанию глюкозинолатов в семенах осуществляли на 4-х рядковых делянках длиной 5 м площадью 7,5 м2 в 3-кратной повторности. Посев проводили селекционной самоходной сеялкой «Wintershteiger». Ширина междурядий 30 см. Норма высева семян 0,6 млн шт./га. Глубина заделки семян 2,5-3,0 см. Стандартом служил высокопродуктивный среднеранний сорт рапса озимого Лорис.
Биохимические анализы семян выполняли в лаборатории биохимии ВНИИМК с использованием ЯМР-анализатора, газового хроматографа «Хроматек-Кристалл 5000» и ИК-анализатора (NIR-Sistem 4500).
Статистическую обработку результатов исследований проводили методом однофакторного дисперсионного анализа [3] и в программе Microsoft Excel 2007.
Результаты и обсуждение.
Сравнительная оценка по урожайности, маслично-сти семян и содержанию глюкозинолатов в семенах самоопыленных материнских линий пятого-седьмого поколений инбридинга была проведена в течение двух лет, лучшие из них представлены в таблице 1. Материнские линии обладали высокой морфологической выравненностью.
Урожайность семян всех изучаемых линий варьировала довольно значительно. По годам исследований размах изменчивости был существенный - от 1,28 до 5,91 т/га. Столь сильное варьирование данного признака связано с различиями в климатических условиях 2019 г. и 2020 г. В среднем за два года исследований материнские линии по урожайности были близки сорту-стандарту Лорис. Коэффициент вариации (CV, %) составил - от 26,5 до 54,1 % (табл. 1).
Среди линий, представленных в таблице 1, выделились 1681, 39859, 40008, 40079 и 40177 коэффициент вариации (CV, %) составил - 30,7, 27,3, 27,5, 27,8 и 26,5 %, соответственно, эти линии наиболее экологически пластичны (табл. 1).
Рисунок 1. Изоляция растений рапса в полевых условиях.
Показатель высокой масличности является одним из составляющих высокой продуктивности любой масличной культуры, в том числе и рапса. Поэтому содержание масла в семенах - важный критерий оценки и отбора значимых генотипов в селекции этой культуры.
Как известно, содержание масла в семенах является наименее варьируемым признаком [8]. Проведенные нами исследования согласуются с дан-
Таблица 1.
Характеристика материнских линий озимого рапса по урожайности семян, т/га ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК, 2019-2020 гг.
Генотип _ Lim CV, % R
x min max
1681 3,68 2,57 4,79 30,7 2,2
1747 3,86 1,95 5,71 51,6 3,8
1812 3,50 1,72 5,09 47,7 3,4
1840-2 3,34 1,46 5,23 51,9 3,8
1860 2,88 1,28 4,52 53,6 3,2
39712 3,70 1,36 5,91 54,1 3,4
39859 3,69 2,81 5,17 27,3 2,4
39880 3,95 2,00 5,58 41,3 3,6
40008 3,54 2,35 4,75 27,5 2,4
40037 3,96 2,23 5,62 35,6 3,4
40059 3,52 1,97 5,07 46,0 3,1
40079 3,28 2,29 4,12 27,8 1,8
40177 3,52 2,33 4,50 26,5 2,2
Лорис (стандарт) 4,40 2,69 6,51 38,3 3,8
Примечание: x - среднее значение, Lim - диапазон варьирования, min - минимальное значение, max - максимальное значение, CV - коэффициент вариации, R - размах изменчивости.
Таблица 2.
Характеристика материнских линий озимого рапса по масличности семян, % ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК, 2019-2020 гг.
Генотип _ Lim CV, % R
x min max
1681 45,93 45,5 46,8 1,1 1,3
1747 49,38 48,3 50,7 1,8 2,4
1812 46,37 45,4 47,9 2,7 2,5
1840-2 50,72 49,9 51,8 1,3 1,9
1860 45,80 44,5 47,6 2,4 3,1
39712 46,77 46,4 47,1 0,7 0,7
39859 46,35 46,0 46,7 0,5 0,7
39880 47,88 47,4 48,3 1,3 0,9
40008 48,38 47,6 49,0 1,0 1,4
40037 46,77 45,7 47,8 1,8 2,1
40059 46,50 45,5 47,5 1,6 2,0
40079 46,27 45,0 47,6 2,0 2,6
40177 46,50 45,9 47,9 1,7 2,0
Лорис (стандарт) 47,25 46,7 47,8 0,8 1,1
Примечание: x - среднее значение, Lim - диапазон варьирования, min - минимальное значение, max - максимальное значение, CV - коэффициент вариации, R - размах изменчивости.
Таблица 3.
Характеристика материнских линий озимого рапса по содержанию глюкозинолатов в семенах, мкмоль/г ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК, 2019-2020 гг.
Генотип _ Lim CV, % R
x min max
1681 16,33 14,7 17,7 6,8 3,0
1747 11,43 11,0 12,4 5,1 1,4
1812 16,23 13,1 18,9 15,2 5,8
1840-2 14,18 13,6 15,0 3,7 1,4
1860 15,45 14,0 17,0 7,9 3,0
39712 17,03 14,2 19,5 15,1 5,3
39859 14,83 12,7 16,6 10,6 3,9
39880 17,83 16,7 18,5 3,9 1,8
40008 16,85 15,1 19,7 10,3 4,6
40037 19,72 16,3 22,6 12,8 6,3
40059 15,10 11,0 19,7 29,8 8,7
40079 21,10 17,9 23,3 9,5 5,4
40177 19,32 15,8 23,7 14,9 7,9
Лорис (стандарт) 17,20 16,2 17,6 3,1 1,4
Примечание: x - среднее значение, Lim - диапазон варьирования, min - минимальное значение, max - максимальное значение, CV - коэффициент вариации, R - размах изменчивости.
ными многих ученых работающих в этом направлении. Масличность семян у константных материнских линий рапса варьировала - от 45,80 до 50,72 %, коэффициент вариации этого признака (CV, %) был в пределах - от 0,5 до 2,4 % (табл. 2).
Линии 1840-2, 1747 и 40008 в среднем за два года испытания продемонстрировали самую высокую масличность семян (на 3,47, 2,13 и 1,13 % выше стандарта, соответственно), остальные линии, находились практически на уровне сорта-стандарта Лорис (табл. 2).
В современной селекционной работе по созданию гибридов рапса весьма важными признаками являются качество масла и кормового белка. Содержание эруковой кислоты в масле не должно превышать 2 %, а глюкозинолатов в семенах - не более 25 мкмоль/г.
В результате проведенного анализа жирно-кислотного состава масла семян изучаемых материнских линий рапса выявлено лишь присутствие следов эруковой кислоты (< 1 %). Следует отметить, что по жирнокислотному составу масла все представленные линии соответствуют высоким мировым стандартам.
По содержанию глюкозинолатов в семенах наблюдалось значительное варьирование - от 11,0 до 23,7 мкмоль/г (CV = 37,2 %) (табл. 3). Коэффициент вариации (CV, %) по содержанию глюкозинолатов в семенах находился в пределах - от 3,9 до 29,8 % (табл. 3)
В среднем за два года исследований (2019-2020 гг.) наиболее низкое содержание глюкозинолатов в семенах продемонстрировали линии 1747, 1840-2, 39859 и 1860 (на 5,77, 3,02, 2,37 и 1,75 мкмоль/г ниже сорта-стандарта Лорис, соответственно) (табл. 3).
Лучшие по изученным признакам линии будут оценены по комбинационной способности для выделения из них перспективных родительских форм гибридов.
Заключение. Таким образом, по результатам испытания 2019-2020 гг. лучшие материнские линии незначительно уступают по урожайности семян сорту-стандарту Лорис. Наиболее высокой масличностью характеризуются линии: 40008, 1747 и 1840-2 превышая стандарт по этому признаку на 1,13-3,47 %. Наименьшее содержание глюкозинолатов в семенах выявлено у линий: 1860, 39859, 1840-2 и 1747 ниже сорта-стандарта Лорис по этому показателю на 1,75-5,77 мкмоль/г.
Выделенные материнские линии представляют практический интерес для селекции, направленной на создание гибридов рапса озимого отечественного происхождения.
Литература
1. Бочкарёва Э.Б., Горлова Л.А., Сердюк В.В., Стрельников Е.А. Селекционная ценность дигаплоидных линий рапса ярового (Brassica napus L.) // Масличные культуры. - 2019. - Вып. 4 (180). - С. 18-22.
2. Горлов С.Л., Бочкарёва Э.Б. Влияние самоопыления на продуктивность озимого рапса. Информационный листок КЦНТИ.
- 1995. - С. 95-118.
3. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки). - М.: Агропромиздат, 1988. - 352 с.
4. Лукомец В.М., Тишков Н.М., Баранов В.Ф., Пивень В.Т., Уго Торро Корреа, Шуляк И.И. Методика проведения агротехнических опытов с масличными культурами. - Краснодар, 2010. - 327 с.
5. Нескородов Я.Б., Мишуткина Я.В., Кабардаева К.В., Тураев А.М. Получение двойных гаплоидов у различных сортов Brassica napus в культуре изолированных микроспор // Научное обозрение. Биологические науки. - 2014. - № 1. - С. 95-96.
6. Пилюк Я.Э., Зеленяк В.В., Бакановская А.В. Использование гетерозиса в селекции рапса // Молекуляр. и приклад. генетика / Ин-т генетики и цитологии Нац. акад. наук Беларуси. - 2008.
- Т.8. - С. 65-72.
7. Шмыкова Н.А., Шумилина Д.В., Супрунова Т.П. Получение удвоенных гаплоидов у видов рода Brassica L. // Вавиловский журнал генетики и селекции. Селекция и биотехнология растений. - 2015. - Том 19. - № 1. - С. 111-120.
8. Fu T.D. Production and research of rapeseed in the People's Republic of China // Eucarpia Cruciferae News-letter. - 1981. -V. 6. - P. 6-7.
9. Wos H. Hodowla mieszanzowa rzepaku w Borowie // XXVI Konferencja Naukowa «Rosliny Oleiste» Poznan, 27-28 kwetnia 2004. - S. 30-31.
