Олешко О.А. Селекція самозапилених ліній кукурудзи на основі гібридів, створених за участю ліній різних генетичних плазм, контрастних за довжиною вегетаційного періоду

Краткое содержание

Стан проблеми і обґрунтування вибраного напрямку досліджень.

У цьому розділі наводиться огляд праць вітчизняних та зарубіжних вчених щодо отримання самозапилених ліній кукурудзи. Значна увага приділяється світовій різноманітності вихідного матеріалу, методам одержання і оцінки  самозапилених ліній. На основі аналізу літературних даних доказана необхідність розширення досліджень з питань створення самозапилених ліній на основі вихідного матеріалу, різноманітного за генетичним походженням і контрастного за довжиною вегетаційного періоду.

Умови, вихідний матеріал та методика проведення досліджень.

Експериментальна частина даної роботи виконувалась в 1997-2001 рр. в дослідному господарстві “Дніпро” Інституту зернового господарства УААН, розташованому на правому березі Дніпра в південно-східній частині  Придніпровської височини. Територія господарства належить до північного Степу України.

За даними агрогрунтового районування клімат цієї зони помірно-континентальний з недостатнім, нестійким зволоженням. Середньорічна температура повітря складає +7,9 ºС. Середня багаторічна сума атмосферних опадів дорівнює 472 мм, вона коливається по роках від 250 до 700 мм. Основна маса опадів випадає в теплий період року (близько 70 %), проте вони носять переважно зливовий характер і лише частина ефективно використовується рослинами. Домінуючі вітри – південно-східні. Сильні вітри в поєднанні з високою температурою повітря викликають значне пригнічення рослин, що негативно позначається на врожаї польових культур. У середньому суховії віють 15-20 днів на рік.

У грунтовому  покрові дослідного господарства домінують чорноземи звичайні малогумусні повнопрофільні (близько 70%) і слабо еродовані (близько 25%). Основна частина повнопрофільних чорноземів (68%) містить у шарі 0-30 см від 3,0 до 3,5% гумусу.

    Погодні умови 1997 р. були дуже контрастними. Затяжна пізня весна відсунула строки посіву кукурудзи. Наприкінці квітня і у травні практично не було опадів, що стало причиною недружних сходів. Літо було дуже дощове і сприяло розвитку рослин кукурудзи. У 1998 р. погодні умови для росту і розвитку кукурудзи були в цілому несприятливі. Налив зерна проходив при підвищеній температурі повітря і недостатньому вмісті вологи в грунті. Суха, жарка погода в середині осені сприяла швидкій втраті вологи зерном. Протягом вегетаційного періоду кукурудзи в 1999 р. опадів випало менше норми, але більше, ніж в 1998 р. Після посушливого 1998 р. запаси вологи в грунті суттєво поповнилися, а погодні умови восени сприяли швидкому висиханню зерна. Більш сприятливі для росту та розвитку формування продуктивності рослин кукурудзи метеорологічні умови склалися у 2000 та 2001 рр. Достатня кількість вологи в грунті, яка була накопичена за зимовий період, дозволила одержати дружні сходи. Високі температури в липні 2001р., під час цвітіння основної маси рослин кукурудзи стали причиною поганого

запилення жіночих суцвіть, що зумовило недостатню озерненість качанів. 

 Агротехнічні прийоми, які були застосовані при проведенні досліджень, відповідали рекомендаціям, викладених у Методиці польового досліду із кукурудзою і Методиці державного сортовипробування сільськогосподарських культур. Самозапилені лінії та гібриди кукурудзи вирощувались у спеціальних сівозмінах в селекційному і контрольному розсадниках. Густоту рослин в контрольному розсаднику – 50 тис. рослин на 1 га формували у фазі 4-5 листків.

Фенологічні спостереження проводилися в селекційному і контрольному розсадниках. Визначали дату появи сходів, цвітіння чоловічих і жіночих суцвіть. Проводили біометричні виміри показників висоти рослин і місця прикріплення качанів, підраховували також кількість вузлів на головному стеблі. Врожайність зерна тесткросів визначали шляхом збирання качанів селекційним комбайном “HEGE”, з наступним зважуванням зерна і визначенням його вологості вологоміром “Burrows”.

Отримані результати досліджень оброблялися на персональному комп’ютері з використанням програмного забезпечення, розробленого в Інституті зернового господарства УААН. Параметри варіювання і коефіцієнти варіації розраховувалися за методикою Г.Ф. Лакіна (1990).

Для створення нових скоростиглих ліній кукурудзи в якості вихідного матеріалу були використані гібриди F₂ отримані від схрещування ранньостиглих та середньопізніх ліній  різного генетичного походження.

Ранньостиглі лінії: F2  (Lacaune); ДК201 (Lacaune);  ДК266 (споріднена з ДК366); ДК261 (споріднена з ДК366).

Середньопізні лінії: ДК427 (Ланкастер, ОН 43); ДК633 (Ланкастер, С103);  ДК507 Рейд (BSSS);  ДК73 Рейд (BSSS);  ДК710 (Айодент).

За стандарт при доборі на скоростиглість були взяті лінії F2 і П346. Аналізували від 200 до 300 генотипів гібридних популяцій F₂. При подальшому самозапиленні відбирали рослини, що цвіли не пізніше, ніж на 3 дні від лінії П346 і виявили високу комбінаційну здатність за врожайністю зерна, яку ми визначали при ранньому тестуванні отриманих самозапилених сімей. Починаючи з третьої генерації самозапилення був проведений умовний розподіл отриманих сімей на дві групи: з коротким періодом сходи-цвітіння 50% качанів і з високою комбінаційною здатністю. Для самозапилених сімей, до складу яких увійшли вище вказані ранньостиглі лінії і середньопізні лінії плазм Ланкастер і Рейд (BSSS) використовували тестери - сестринський гібрид ДК406М*ДК710 та простий гібрид П346М*ДК710, а для самозапилених ліній отриманих за участю генетичної плазми Айодент -  гібриди П346М*ДК427 та П346С*ДК366. Тесткроси порівнювали з районованими середньоранніми стандартами - гібридами Дніпровський 284МВ та Дніпровський 288МВ.  

Добір на раннє цвітіння качанів в гібридних популяціях.

На перших етапах селекції самозапилених ліній кукурудзи на основі гібридів отриманих від схрещування ліній контрастних за довжиною вегетаційного періоду, що розрізняються за генетичним походженням, важливим було вивчити характер їх розщеплення за найбільш важливими ознаками в F₂ поколінні. Це дало змогу вести добір кращих генотипів вже в ранніх генераціях інбридингу.

В 1998 р. ми провели спостереження за тривалістю періоду сходи-цвітіння качанів у рослин гібридних популяцій F₂. Значення цієї ознаки в залежності від батьківських компонентів коливались у самозапилених сімей в межах від  44 до 61 днів.

Найменше середньопопуляційне  значення ознаки “тривалість періоду сходи - цвітіння качанів” (Х̅=48,0 днів) відзначалось у рослин гібридної популяції (ДК427*F2)F₂. Необхідно відзначити, що  6% рослин цієї гібридної популяції зацвіли раніше, або одночасно з ранньостиглою лінією F2 і лише 2% пізніше стандартної лінії П346. Позитивний вплив лінії F2 на отримання  скоростиглих генотипів був підтверджений і при вивченні тривалості досліджуваного періоду у гібридних популяцій F₂ отриманих від її схрещування з середньопізніми лініями ДК507 і ДК73 генетичної плазми Рейд (BSSS). Разом з тим у гібридних популяцій F₂ отриманих на основі цих середньопізніх і інших ранньостиглих ліній були відзначені найвищі середньопопуляційні значення тривалості періоду сходи-цвітіння качанів, які на 4-6 днів перевищували цей показник у стандартної лінії П346.

При вивченні тривалості періоду сходи - цвітіння 50% качанів у батьківських константних середньопізніх та ранньостиглих ліній  спостерігалось значне її коливання в залежності від року дослідження. Найменша вона була серед ранньостиглих вихідних форм у лінії F2 (45 днів), а серед середньопізніх -  у лінії ДК710 (54 дні). Самою пізньою в групі ранньостиглих батьківських форм була лінія ДК201 (48 днів), а лінії ДК507 та ДК73 мали найбільш тривалий період сходи - цвітіння 50% качанів серед середньопізнього вихідного матеріалу (58 днів).

На другій стадії самозапилення у отриманих генотипів спостерігалось ще дуже значне розщеплення за досліджуваною ознакою, на що вказують широкий розмах варіювання (від 45 до 63 днів) і розбіжність середньопопуляційних значень тривалості періоду сходи - цвітіння 50% качанів. Найнижчі середньопопуляційні значення цього показника відзначені у сімей S₂ виділених при самозапиленні гібридних популяцій ДК427*F2, ДК633*F2 і ДК710*F2 (Х̅=53,8; 52,8 і 53,6 днів відповідно), що перевищувало цей показник у стандартної лінії П346 на 2-3 дні. Проте на основі цих гібридних популяцій було отримано від 5 до 15% генотипів, які цвіли одночасно з ранньостиглою лінією F2.

Значне розщеплення за ознакою “тривалість періоду сходи - цвітіння 50% качанів” спостерігалось і серед гібридних популяцій другої генерації самозапилення, які були створені на основі середньопізніх ліній ДК73 і ДК507 генетичної плазми Рейд (BSSS). Коливання її проходило в широких межах і складало 18 і 15 днів відповідно для самозапилених сімей споріднених з вказаними лініями. Основна частина отриманих  самозапилених сімей S₂, створених на базі генетичної плазми Рейд (BSSS) цвіла в проміжку між ранньостиглою і середньопізньою батьківськими формами, при цьому ближче до останньої. В інтервалі між стандартними лініями F2 і П346 цвіло тільки 10% сімей. Наявність значної кількості пізніх генотипів S₂ виділених із гібридної популяції ДК507*ДК266, які цвіли пізніше ніж середньопізня батьківська лінія ДК507, вказує на проблематичність добору на скоростиглість серед них. І взагалі, незначний вихід скоростиглих сімей S₂, отриманих за участю середньопізніх ліній генетичної плазми Рейд (BSSS) обумовлює можливі труднощі при подальшій селекції скоростиглих самозапилених ліній за участю цього вихідного матеріалу. 

Оцінка нових ліній за комплексом ознак є однією з найважливіших і важких задач селекції. Проте більшість селекціонерів вважають, що добір в кількох напрямках вже на перших етапах самозапилення може бути ефективним. В наших дослідженнях використовувалось раннє тестування отриманих самозапилених сімей на високу комбінаційну здатність за врожайністю зерна паралельно з відбором на ранньостиглість. Ми провели умовний розподіл отриманих самозапилених сімей S₃ на дві групи: з коротким  періодом сходи - цвітіння 50% качанів і з  високою комбінаційною здатністю (КЗ) за врожайністю зерна. Як і слід було очікувати, в першій групі середньопопуляційні значення досліджуваної ознаки були на 1-5 днів меншими, ніж в другій в залежності від батьківських компонентів вихідних гібридів.

Мінімальні середньопопуляційні значення тривалості періоду сходи - цвітіння 50% качанів (Х̅=46,8 днів) в групі, відзначені у самозапилених сімей S₃ отриманих на основі вихідних гібридів ДК710*ДК201 і ДК710*ДК261, а максимальне (Х̅=51,5 днів) - на базі гібриду ДК507*ДК261 (табл. 1). В обох випадках ці значення не перевищували тривалості досліджуваного періоду у стандартної лінії П346.

При доборі за комбінаційною здатністю найбільш ранні генотипи були отримані у випадку, коли батьківськими формами вихідних гібридів були середньопізня лінія ДК710 і ранньостигла лінія F2, а самі пізні при використанні в цій якості середньопізньої лінії ДК507 і ранньостиглих ліній ДК266 і ДК261.

Найбільш вдале поєднання таких показників, як скоростиглість і висока комбінаційна здатність за врожайністю зерна відзначене у самозапилених сімей споріднених з лінією F2. Максимальна кількість таких самозапилених сімей S₃  (80) отримано із гібриду ДК633*F2.

Після добору в попередній генерації самозапилення на скоростиглість і високу комбінаційну здатність за врожайністю зерна в самозапилених сім’ях S₄ спостерігалось незначне (на 1-2 дні) зниження розмаху варіювання тривалості періоду сходи - цвітіння 50% качанів.

Необхідно відзначити, що кількість отриманих сімей S₄ на базі гібридів ДК507*ДК261 і ДК427*F2, які б відповідали нашим вимогам була дуже незначною (по 4 лінії ) і тому вони були  в одній групі.