CC BY
11
Д • 7universum.com
Д UNIVERSUM:
№ 6 (84) /YV\ ХИМИЯ И БИОЛОГИЯ июнь, 2021 г.
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ ГЕТЕРОЗИСА МЕЖСОРТОВЫХ И МЕЖЛИНЕЙНЫХ СКРЕЩИВАНИЙ ХЛОПЧАТНИКА
Болтабаев Хуснидин Абдиганиевич
канд. с.-х. наук, доцент, Наманганский инженерно-технологический институт,
Республика Узбекистан, г. Наманган E-mail: islom karimov 1986@mail.ru
COMPARATIVE EFFECT OF HETEROSIS OF INTER-GRADE AND INTERLINE CROSSING OF COTTON
Huxnidin Boltabaev
Candidate agrocultural sciences, senior scientific employee Namangan engineering - technological institute, The Republic of Uzbekistan, Namangan
АННОТАЦИЯ
В статье приведены результаты опытов по сравнительному уровню гетерозиса у межсортовых, самоопыленных межлинейных, межвидовых и отдаленных гибридов хлопчатника. Представлены лучшие гибридные комбинации и данные по анализу комбинационной способности некоторых сортов средне- и тонковолокнистого хлопчатника.
ABSTRACT
The article presents the results of experiments on the comparative level of heterosis in interparietal, self-pollinated interlinear, interspecific aю.nd distant hybrids of cotton. The best hybrid combinations and data on the analysis of the combining ability of some varieties of medium and fine staple cotton are presented.
Ключевые слова: хлопчатник, селекция, самоопыленные линии, гомозиготность, скрещивания, гетерозис, эффект гетерозиса, фенологические наблюдения, длина волокна, выход волокна, урожайность,
Keywords: cotton, breeding, self-pollinated lines, homozygosity, crosses, heterosis, heterosis effect, phenological observations, length, fiber yield, yield.
Достижения современной генетики обеспечили практическое использование в растениеводстве эффекта гетерозиса, или превосходства гибридов первого поколения над исходными родительскими формами по конституциональной мощности и функциональным свойствам. Согласно мнению (1, 2, 3), сточ-ники гетерозиса заключены в генетическом аппарате клетки и представляют собой изменения структуры отдельных генетических систем в результате взаимодействия разнокачественных в той или иной мере генотипов.
Вызываемый скрещиваниями гетерозис по продуктивности и урожайности широко используется ныне в производстве кукурузы, сорго, ряда овощных и кормовых культур, практически подготовлен перевод на гибридную основу семян пшеницы, ячменя. Во многих случаях это дает прибавку урожая на 15-30 и более процентов (4), то не может не стимулировать поиска путей практического использования эффекта гетерозиса и в других растениеводческих отраслях.
Ведутся исследования в этом направлении и на хлопчатнике (5, 6, 7, 8). Однако проблема остается пока не решенной. Биологическая специфика этого
растения (растянутость периода цветения, преобладающая в культуре самоопыляемость, низкий коэффициент размножения семян, сложность перевода сортов на ЦМС и пр.) вызывает большие трудности при получении гибридных семян. Не вполне ясны еще принципы подбора родительских пар для создания высокогетерозисных гибридов. Исследователи ведут по пути выявления сортов с наибольшей комбинационной способностью (9, 10). Однако сорт хлопчатника представляет собой как правило сложную популяцию, балансируемую некоторой долей перекреста, ибо самоопыление имеет у него лишь факультативный характер (1). Небезосновательно полагать, что на величине эффекта гетерозиса наряду с комбинационной способностью скрещиваемых сортов отражается также уровень их гомозиготности.
Мы провели с 2016 по 2020 г. серию опытов по сравнительному изучению эффекта гетерозиса у гибридов Fl от диаллельных скрещиваний между сортами естественного репродуцирования и полученными путем принудительного самоопыления линиями Ь, Ь, Ь. инцухту подвергали потомство каждого следующего поколения.
Пары сортов для скрещивания подбирали по генетической или географической отдаленности,
Библиографическое описание: Болтабаев Х.А. Сравнительный эффект гетерозиса межсортовых и межлинейных скрещиваний хлопчатника // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2021. 6(84). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/11851
№ 6 (84)
а также по контрастности различий в отдельных биологических или хозяйственно-ценных признаках. Из сортов по виду G. hirsutum L. взяли семена Ан-дижан-35 с относительной скороспелостью, Наман-ган-77 с хорошей плодоносностью; по виду G. barbadense L. -Ашхабад-25 с мощным раскидистым кустом и несколько растянутым вегетационным периодом и С-6037 с колонкообразным кустом предельного типа ветвления и сравнительно ускоренной вегетацией. Из числа географически отдаленных форм взяли американские сорта Акала-1517 c хорошей плодоносностью, но мелкой коробочкой и сорт под номером 05873 в каталоге из Болгарии c повышенной скороспелостью, а также иранский 1271 с более длинным волокном (IV типа).
Опыты проводили на светло серозёмных почвах Наманганской научной-опытной станции «Научно -исследовательского института селекции, семеноводства и агротехнологии выращивания хлопка» Наманганской области Туракурганского района. В климатическом отношении эта зона благоприятна для возделывания сортов вида G. hirsutum L., а также как показали наша опыты, и для некоторых тонковолокнистых сортов с повышенной скороспелостью.
Подобранные для внутри- и межвидовых скрещиваний сорта выращивали в питомнике исходного материала. Во время цветения одну часть цветков подвергали принудительному самоопылению, другую после предварительной кастрации опыляли пыльцой иного сорта. Скрещивание проводили ре-ципрокно: каждый из сортов в паре использовали как в качестве материнской, так и отцовской формы. Контрольные растения каждого сорта оставляли открытыми для естественного опыления.
Полученные гибриды и самоопыленные линии в последующие годы высевали в гибридном питомнике однорядковыми смежными делянками длиной 10 м в 4-кратной повторности при схеме посева 60х30-1. В качестве контрольных использовали исходные сорта, репродуцируемые при свободном опылении.
В период вегетации проводили фенологические наблюдения и учеты по «Методика полевых опытов с хлопчатником» (11). Урожай определяли по сборам со всех растений каждой делянки. Перед первым сбором брали образцы (по 100 коробочек с варианта) для веса коробочек и семян, а также для технологических анализов волокна.
Результаты опытов подтвердили правомерность исходных позиций о влиянии уровня инбредности у скрещиваемых форм на величину эффекта гетерозиса, причем, как правило, в пользу гомозиготизации скрещиваемых компонентов. По большинству поли-генно наследуемых количественных признаков, представляющих хозяйственный интерес (скороспелость, плодоносность, крупность коробочек), у основной части гибридов от межлинейных скрещиваний показатели получилось выше, чем от межсортовых (табл. 1).
Заметим, что у гибридов от скрещивания между самоопыленными линиями Ii, степень гомозиготности
июнь, 2021 г.
которых, по сравнению со свободноопыляемым сортом еще не высока, показатели получились близкими к межсортовым скрещиваниям. Поэтому эти данные не приведены в таблице. При введении же в скрещивание линии 12 различия в большинстве случаев оказались весьма существенными.
Гетерозис по урожайности в абсолютных показателях (г./раст.) исчислен нами в сравнении со средним показателем из двух родительских форм, в относительных (%) сравнительно с лучшими из родителей. Полученных данные позволяют заключить, что в пределах изученных комбинаций скрещиваний гибриды Б1, как правило, проявляют доминирование над обоими родительскими формами. В лучших случаях при использовании самоопыленных линий 12 гетерозис против среднего показателя двух родителей достигает 79,7-84,1 % (Андижан-35 х Акала-1517, Ашхабад-25 х 05873) и, даже против наиболее урожайного родителя -40,9-52,8 %. При этом разница между прямыми и обратными скрещиваниями получается обычно небольшой.
Во всех комбинациях, за исключением Андижан-35 х 1271 и 1271 х Андижан-35, более высокий эффект гетерозиса с полным доминироваием гибрида над обеими родительскими формами наблюдается при использовании линии ¡2. Сравнительно аналогичными комбинаций межсортовых скрещиваний гетерозис от отношению к лучшему родителю повышается на 20,5-33,8% (Андижан-35 х Акала-1517, Наманган-77 х С-6037). При межсортовых скрещиваниях в отдельных комбинациях (1271х Андижан-35, С-6037 х Наманган-77) доминирование над лучшей родительской формой не превышает 7,6-11,2%, а в одной из них (Андижан-35 х 1271) гетерозис не проявился вообще. Превосходство межлинейных скрещиваний над межсортовыми здесь очевидно.
Важно отметить, что доведение уровня гомози-готности до 13 не усиливает, а напротив, снижает эффект гетерозиса против линий 12. Исключение составили только две комбинации из восьми: Андижан-35 х 1271 и 1271 х Андижан-35. Обращает на себя внимание, что межвидовые скрещивания (с участием сортом Ашхабад-25, С-6037 из вида в. ЪагЪаёеше Ь.) дает более высокий эффект по сравнению с внутривидовыми. Это вполне согласуется со сложившимся мнением об обратной зависимости гетерозиса или гибридной силы от степени генетического родства между скрещиваемыми формами (6).
Географическая отдаленность родительских форм также оказывает свое благотворное влияние, например, в комбинации с американским сортом Акала-1517.
Показатели хлопковой коробочки родителей (число семян в коробочке, их вес, выход и длина волокна) также отражают влияние степени генетической или географической отдаленности и уровня ин-бредности скрещиваемых форм, как и показатели у гибридов.
№ 6 (84)
июнь, 2021 г.
Таблица 1.
Скороспелость и продуктивность гибридов от межсортовых и межлинейных скрещиваний
Сорта и комбинации скрещиваний Вегетационный период, дни Число коробочек на одно растение, шт. Средняя масса одной коробочки, г. Урожай доморозных сборов, г./раст. Гетерозисный эффект по урожайности, %
межсорт. межлин. межсорт. межлин. межсорт. межлин. межсорт. межлин. меж сорт межлин.
12 1з 12 1з 12 1з 12 1з 12 1з
Акала-1517 138 141 142 15,2 19,1 16,3 4,4 4,0 4,5 42,3 44,1 49,3
Андижан-35х Акала-1517 -3 -2 -1 +1,8 +7,1 +1,2 +1,2 +0,8 +1,5 +43,8 +49,0 +39,9 64,8 19,7 79.7 40,9 60,9 29,9
Акала-1517 х Андижан-35 -3 -2 -2 +1,9 +3,2 +1.5 +0,2 +0,5 +1,5 +41,2 +40,3 +42,1 61Д 16,8 68,8 29,6 65,8 34,0
Андижан-35 128 129 132 15.5 16,5 14,3 6,2 5,8 6,4 93,3 78,4 79,3
Андижан-35х1271 0 -2 0 +1,2 -0,8 +4,9 +0,9 +1,2 +1,2 +1,4 +5,7 +36,4 7,3 52,4
-142 10,0 32,9
1271 х Андижан-35 +1 -2 +3 +0,2 0 +2,7 +0,5 +1,0 +1,4 +24,4 +37,5 +38,3 31,0 11,2 24,9 23,9 55.4 35.5
1271 143 137 139 14,8 15,5 12,7 5,3 4,8 5,5 64,0 68,8 58,9
Ашхабад-25 143 140 143 19,9 20,5 17,9 3,2 3,5 3,0 31,0 35,0 35,1
Ашхабад-25 х 05873 -5 -4 +1 +7,7 +13,5 +12,9 -1,3 -1,1 -0,7 +32,4 +37,2 +38,6 73,9 34,1 84,1 52,8 81,0 43,0
05873 х Ашхабад-25 -2 -2 +2 +6,8 +10,8 +11,1 -0,6 -0,7 -0,8 +25,0 +35,9 +37,2 57.0 21.1 81,0 50,0 77,9 40,8
05873 137 134 135 14,7 14,2 12,0 6,1 5,9 6,7 57,0 53,5 60,4
Наманган-77 136 133 - 12,0 13,6 - 6,1 6,4 - 66,0 57,8 -
Наманган-77х С-6037 +1 + - +1,8 +7,4 - -0,6 -0,3 - +10,5 +23,2 - 20,8 7,6 52,0 41,4 -
С-6037х Наманган-77 -2 0 - +,5 +5,8 - +0,4 -0,7 - +24,5 +21,6 - 47.4 13.5 48,9 39,6 -
С-6037 138 137 - 13,2 15,6 - 3,6 3,4 - 35,0 40,4 -
В графах по гибридным комбинациям приводятся отклонения абсолютных величин от средних по двум родителям, в последних трех колонках -относительные отклонения, %; в числителе от среднего двум родителям, в знаменателе - от лучшего родителя.
Но различия менее контрастны, а иногда и переменчивы (табл. 2). Очевидно, признаки эти в большой мере константны и в исходных сортах -популяциях меньше подвержены действию гетерозиготно-сти.
В отдельных случаях, например, по числу семян в коробочке или выходу волокна, различия получались вообще не в пользу гибридов (комбинации Ашхабад-25 х 05873, Наманган-77 х С-6037 и др.), а при сравнении гибридов от родителей с разным уровнем инбредности не всегда в пользу самоопыленных линий Но и здесь трехкратное самоопыление родительских форм перед скрещиванием не давало каких-либо преимуществ перед двукратным. Использование же линии 12 по выраженности отдельных признаков чаще оказывалось более предпочтительным.
Таким образом, принцип подбора пар в селекции на гетерозис по степени генетической и географической отдаленности родителей вполне себя оправдывает при учете их комбинационной способности.
Гетерозис по урожаю даже по сравнению с лучшим из родителей может получиться довольно высоким -до 21,1- 34,1 %. В межвидовых скрещиваниях он выше, чем в межсортовых, в пределах одного вида. Положительно отражается на нем и степень географической отдаленности родителей; факультативный характер опыления способствует сбалансированности и определенной гетерозиготности генотипа в сортовых популяциях хлопчатника. Принудительное самоопыление приводит к нарастанию уровня гомозигот-ности, а значит и к большей дифференцированности генотипов, чем обеспечивается генетическая обусловленность повышения эффекта гетерозиса от межсортовых и межвидовых скрещиваний; достаточный для существенного повышения эффекта гетерозиса уровень гомозиготности достигается двукратным принудительным самоопылением сортов перед скрещиванием, т. е. использованием самоопыленных линий ¡2.. Доминирование сравнительно с наиболее урожайным родителем возрастает до 40,9- 52,8 % с превышением над межсортовыми гибридами, на 28,9 - 33, 8 % при межвидовых и на 12,7 - 21,2 % при внутривидовых скрещиваниях.
№ 6 (84)
июнь, 2021 г.
Таблица 2.
Сравнительный эффект гетерозиса по элементам хлопковой коробочки в F1 от межсортовых
и межлинейных скрещиваний
Сорта и комбинации скрещивания Абсолютные показатели у сортов и отклонения от среднего у гибридов
Число семян в короб. шт. Вес 1000 шт. семян, % Выход волокна, % Длина волокна, мм
межсорт. межлин. межсорт межлин. межсорт межлин. межсорт межлин.
Ь Ь Ь Ь Ь Ь Ь Ь
Акала-1517 25,2 26,2 26,0 102 104 107 27,7 28,4 30,0 33,1 34,6 33,7
Андижан-35 х Акала-1517 +6,9 +5,2 +4,6 + 11 + 14 +10 -0,3 +1,8 +0,5 +0,5 +0,7 +0,9
Акала-1517 х Андижан-35 +0,9 +1,6 -0,6 +7 +7 +12 +0,9 +0,8 -0,9 -0,1 +1,2 +1,2
Андижан-35 33,0 32,0 35,0 120 120 130 40,8 38,8 39,2 31,2 30,8 31,0
Андижан-35х1271 +1,5 +2,6 +1,8 +8 +5 -3 -1,6 +1,1 +1,1 +0,6 +2,1 +2,8
1271 х Андижан-35 +2,5 +2,5 -0,7 +3 +11 0 -2,8 +1,0 -0,6 +0,6 +1,0 +0,4
1271 30,0 29,4 32,5 120 118 126 29,8 30,7 32,1 34,3 35,4 34,6
Ашхабад-25 18,0 18,7 22,0 129 130 133 33,7 30,8 32,9 36,6 38,2 38,0
Ашхабад-25 х 05873 -9,8 -1,8 -5,0 +11 +14 +1 +0,3 +1,1 +0,4 +2,8 +3,0 +3,7
05873 х Ашхабад-25 -9,8 -2,1 -7,0 +9 +10 +2 -2,6 +0,8 +0,2 +2,2 +2,9 +3,6
05873 36,4 29,4 38,0 124 121 130 28,9 32,5 32,3 28,3 28,6 28,0
Наманган-77 29,0 35,0 - 122 126 - 37,5 37,8 - 31,2 30,8 -
Наманган-77х С-6037 -4,1 -2,4 - +30 +19 - -5,0 0 - +3,5 +5,7 -
С-6037х Наманган-77 -1,2 -1,4 - +28 +18 - -3,9 -0,2 - +1,8 +4,3 -
С-6037 19,2 23,0 - 124 126 - 32,2 32,1 - 40,3 38,6 -
Преимущество линий 12 над сортами при селекции на гетерозис в той или иной степени также проявляется по числу семян в коробочке и их крупности, выходу и длине волокна и др. Существенных различий во влиянии на скороспелость гибридов между сортами и самоопыленными линиями не выявлено; доведение уровня гомозиготности принудительным самоопылением до 13 не приводит к дальнейшему нарастанию эффекта гетерозиса, напротив, за исключением
отдельных комбинаций он даже снижается. Поэтому наиболее целесообразным является использование в скрещиваниях линий 12.
В результате исследований получены данные, которые позволяют рекомендовать межвидовых, межсортовых и межлинейных скрещиваний в качестве одного из целесообразных приемов в селекции хлопчатника на гетерозис.
Список литературы:
1. Авдеев Ю.И. Гетерозис и возможности его закрепления у сортов - самоопылителей. Гетерозис с-х. раст. Матер. докл. сообш. Междунар. симпозиум, 1-5 декабря 1997. Москва.
2. Турбин П.М. Гетерозис и генетический баланс, Сб. «Гетерозис», Минск, 1961.
3. Узаков У.Ю. Гетерозис продуктивности внутривидовых гибридов F2 хлопчатника вида в. ЫгБиШт Ь. Автореф. дис. канд. с.-х. наук. -Ташкент, Таш.ГАУ. -1998. 18 с.
4. Жуковский П.М. Гетерозис растений и филогенетическая стерильность как эволюционные явления в природе. «Генетика». 1967.
5. Автономов В.А. Географически отдаленная гибридизация в селекции средневолокнистых сортов хлопчатника. Ташкент: Тигоп-^Ъо1. 2006. 104 с.
Д • 7universum.com
Д UNIVERSUM:
№ 6 (84) ЛАД химия И БИОЛОГИЯ июнь, 2021 г.
6. Ахмедов Д.Х. Научные основы комбинационной способности и гетерозиса сортов и гибридов хлопчатника. -Ташкент. Навруз. 2016. 214 с.
7. Конарев В.Г. Биологические и молекулярно-генетические аспекты гетерозиса, «Вестник с.-х. наука», 1974, 12.
8. Симонгулян Н.Г. Комбинационная способность и наследуемость признаков хлопчатника. -Ташкент: Фан, 1977. -140 с.
9. Ахмедов Д.Х. Использование эффекта гетерозиса у хлопчатника. Естественные и технические науки. -Москва, 2007. № 2. с. 127.
10. Цильке Р.А., Присяжная Л.П. Методика оценки исходного материала по комбинационной способности и ди-аллельных скрещиваниях: Метод. Рекомендации. -Новосибирск, 1979. -29 с.
11. Методика полевых опытов с хлопчатником. Ташкент. УзНИИХ. 1981.
