Савіна Теоретичні основи та практика селекційного процесу тютюну (Nicotiana tabacum L.)

Короткий зміст

У першому розділі “Селекційно-генетична та методична база для створення сортів тютюну” проведено аналіз та узагальнення класичних методів селекції на продуктивність та товарну якість. На основі аналізу результатів досліджень провідних вчених у даному напрямку: Баранової О.Г., Бучинського О.Ф., Дьячкіна І.І., Гребьонкіна О.П., Космодем’янського В.К., Іваницького К.І., Науменко С.О., Носової П.П., Псаревої О.М., Роїка М.В., Саричева Ю.Ф., Солодюк Н.В., Солонько М.П., Терновського М.Ф., Яковука О.С. та інших вчених сформульовано вимоги щодо нових сортів тютюну та відпрацьовано напрямки подальшої програми селекції.

Однак, класичним методом селекції не можливо досягнути скорочення селекційного процесу та підвищення якості сировини. Тому на основі наукових досягнень провідних учених з питання апоміксису: Баннікової В.П., Канделакі Г.В., Кашина О.С., Модилевського Я.С., Петрова Д.Ф., Саричева Ю.Ф., Хохлова С.С. та інших вчених розроблено методи використання явища регулярного факультативного апоміксису у селекції тютюну.

Проведено аналіз існуючих методик оцінки й добору селекційного матеріалу, розроблених Бороевичем С., Драгавцевим В.О., Дороховим П.К., Гуляєвим Г.В., Коноваловим Ю.Б., Литвиненком М.А., Олійником Т.М., Псаревою О.М., Семеновою Л.В., Смірновим О.М., Шахновським Л.Н. та виявлено, що ряд методик потребують удосконалення, а деякі не адаптовані для тютюну і потребують теоретичного обґрунтування та практичної реалізації.

У другому розділі “Умови, матеріал та методи проведення досліджень” наведено погодні умови, характеристику застосованого матеріалу та основні методики, за якими проводили дослідження. Основні експерименти, передбачені метою досліджень, виконувались на полях наукової сівозміни Закарпатського інституту АПВ УААН. Ґрунти характеризуються важкими водно-фізичними властивостями, тому у період посухи потребують зрошення. Рельєф тютюносіючих районів області різноманітний. Це досить теплі райони, де сума активних температур коливається в межах 2700-3200 С°, а річна сума опадів – 300-1100 мм. Середня температура липня складає 21 С°. Період із середньодобовою температурою вище 10 С° становить 185 днів.

Основними лімітуючими урожай тютюну факторами є: волога та висока температура на початку вегетації (сума опадів за вегетацію у більшості років складає до 200 мм та температура у травні сягає 20 С°). Більша частина опадів припадає на кінець вегетаційного періоду, коли рослини не потребують такої кількості вологи.

Роки проведення досліджень за метеорологічними умовами в період вегетації були різноманітними (від сильної посухи 91,5 мм у 1996 р. до перезволоження – 439 мм у 1998 р.), що сприяло комплексній оцінці селекційного матеріалу, та відпрацюванню методик з метою ефективної оцінки та доборів.

Вихідним матеріалом для селекційного процесу були: районовані та перспективні сорти тютюну постсоціалістичних республік, підібрані кращі вихідні форми із Всесоюзного інституту тютюну і махорки (5 %). Проводилось екологічне вивчення та експертиза колекційних сортів Української дослідної станції тютюнництва (7 %). Упродовж всіх років селекційного процесу використовувався колекційний матеріал світової колекції НПО “Табак” м. Краснодар (45 %). За останні роки (1996-2003 рр.) селекція базується на власному вихідному матеріалі (86 %) із використанням нових підходів до селекційного процесу.

Метод селекційної роботи – міжсортова гібридизація шляхом простих, складних, насичуючих, паралельно-насичуючих схрещувань та наступних індивідуальних і масових доборів. Класифікацію сортів власної селекції, як вихідного матеріалу, що займає чільне місце в дослідженнях, проведено згідно методики О.М. Псаревої.

Оцінку сортотипів, які культивуються в Україні проводили за морфологічними та біологічними ознаками згідно класичного та вдосконаленого нами класифікатора Л.В. Семенової (1982 р.). Добір родинних пар при селекції на гетерозис проводили згідно методики Г.В. Гуляєва (1978 р.), оцінку на гетерозисну здатність – за методикою Д.С. Омарова (1975 р.). Фізіологічні показники посухостійкості вивчали на матеріалі, вирощеному в природних умовах за адаптованою методикою Т.М. Олійника (2001 р). Селекційний процес з використанням індукованого апоміксису проводився згідно методики, розробленої на основі висунутих концепцій Ю.Ф. Саричева (1984 р.), що дозволило прискорити виведення сортів із закріпленням гетерозису. При цитоембріологічних дослідженнях, з метою виявлення явища апоміксису у тютюну розроблено метод дифереційованого забарвлення препарату.

Селекційний матеріал оцінювався на стійкість проти грибкових хвороб за методикою М.Ф. Терновського (1974 р.), проти вірусних – за методикою М.Ю. Молдавана (1979 р.). Фон для ефективного добору штучно створений (монокультура, загущене садіння, розміщення томата і картоплі, пізні висадки рослин для розповсюдження хвороб). Бракування матеріалу проводилось із-за низької продуктивності та ураження хворобами на фоні різних метеорологічних умов вивчення, та у гібридних розсадниках при отриманні негативної гібридної комбінації.

У сухому листку визначали: вуглеводи – за Бертраном, білки – за Берштейном, нікотин – за Келлером. Із фізико-технологічних властивостей визначали показники: заповнювальна здатність – методом Ландау, об’ємна вага листка – за Філіповим, матеріальність (вміст сухої речовини) та інші технологічні показники за власною методикою, затвердженою Державною комісією по сортовипробуванню. Дегустаційна оцінка сировини сортів тютюну проводилась згідно адаптованої методики Л.М. Шахновського. Екологічне випробовування в основних зонах тютюносіяння (Закарпатській та Придністровській зонах) проводилось за методом конкурсного сортовивчення.

Для більш ефективного ведення селекційного процесу належну увагу приділено визначенню кореляційних зв’язків між морфологічними ознаками, які несуть відповідальність за продуктивність і якість.

У третьому розділі “Моніторинг сучасної гермоплазми” розкрито питання ефективності сортозаміни, реакції вихідного матеріалу на зміни клімату, моніторингу інтродукованої та вітчизняної гермоплазми.

Кожна нова сортозаміна в основних тютюносіючих регіонах зумовлена вдосконаленням сортів із покращеними технологічними властивостями та біохімічним складом. Сировина сорту Соболчський 174 сортотипу Соболчський на початку впровадження містила багато нікотину (до 3,8%) та білків (до 13,1%) і лише сліди вуглеводів (до 1,3%). Із впровадженням нового сорту Соболчський 193 покращились якісні показники, але врожайність значно знизилась у зв’язку із ураженням його білою строкатістю. З 1995 р. впроваджено у виробництво сорт Соболчський 33 із високими показниками продуктивності та якості, низьким вмістом білків (до 9%) та нікотину (в межах 1,2%). На основі вивчення нових сортів тютюну доведено необхідність перегляду сортів-стандартів для ефективної експертизи нових сортів тютюну, які відносяться до різних сортотипів.

Сформовано інтродуковану колекцію тютюну, здебільшого, із країн ЄС, яка містить 207 сортозразків різних сортотипів. Кожний зразок вивчався в польових умовах згідно вимог єдиної методики, паспортизувався з детальним описом морфологічної характеристики. Серед пересіяного колекційного матеріалу покращили морфологічні ознаки, біологічні і господарські властивості лише 13%, підвищили стійкість до поширених збудників хвороб 11%. Разом з тим 23% зразків погіршили господарські ознаки у зв’язку із відсутністю стійкості проти посухи останніх десятиліть. На основі багаторічних досліджень виділено близько 100 сортозразків з цінними ознаками для селекційного процесу.

У колекції Закарпатського інституту АПВ зосереджено 210 сортозразків з різноякісними показниками, серед них виділено цінні компоненти схрещувань. Кращі форми залучаються до тестових схрещувань для виявлення генетичної і селекційної цінності. Методом кластерного аналізу наявного вихідного та колекційного матеріалу виділено 7 груп, які характеризують рівень подібності створених сортотипів тютюну і принцип їх ранжування за морфологічними ознаками (рис.1). У результаті багаторічних досліджень колекції тютюну виділено та занесено до Національного центру генетичних ресурсів України 9 цінних зразків для використання їх у селекційному процесі на адаптивність та стійкість до хвороб.

На основі кластерного аналізу встановлено біологічно нову групу сортів “Український”, куди віднесено 25 сортозразків і доповнено за рахунок описаних таксонів систематику тютюну. Показники коефіцієнта подібності представляють значну селекційну цінність для створення теоретичної бази спрямованого добору родинних пар, не значно порушуючи характеристику раніше створених сортотипів.

Рис.1 Дендрограма генеалогії наявних сортозразків тютюну

У четвертому розділі “Теоретичні основи селекції тютюну за основними ознаками” приділяється увага виявленню найбільш важливих ознак, властивостей, генетичних і морфологічних систем та механізмів рослини, які б виконували провідну роль у забезпеченні розкриття потенціалу продуктивності і якості тютюнової сировини, адаптивності, толерантності до екстремальних умов вирощування та зосереджено увагу на скоростиглості нових сортів, які зможуть реалізувати свій потенціал в обмежених кліматичних умовах України. Обґрунтовано принципи добору батьківських форм при гібридизації, схеми схрещування та вдосконалено існуючі й розроблено нові методи оцінки і добору генотипів, які б поєднували високу продуктивність, якість, адаптивність, посухостійкість за обмеженого вегетаційного періоду.

При порушенні технологічного процесу вирощування та стресових умовах клімату відбулися зміни рівня якості нових сортів. Тому селекційний процес налаштований на підтримання високого нижнього порогу продуктивності на рівні минулих років і різке підвищення біохімічного складу, технологічних властивостей та смакових якостей сировини. На сучасному етапі збільшується попит на продукцію із низьким вмістом нікотину та нейтральним смаком. Структуру селекційного матеріалу за сортотипами, що перевищують стандарти, наведено в табл. 1.

Урожайність сортів сортотипу Крупнолистий тісно корелює з висотою рослин, довжиною та шириною листка (рис. 2). Висота рослин даного сортотипу корелює з товарністю (r=0,51±0,22) та кількістю технічних листків (r=0,46±0,23). Тісні кореляційні зв’язки відмічено між довжиною та шириною листка (r=0,77±0,16). Отже, для сортів цього сортотипу важливими ознаками, які корелюють з урожайністю є висота рослин, довжина та ширина листка. Товарність залежить від висоти рослин, кількості сформованих технічних листків. Межа формування продуктивних ознак визначена скороченням вегетаційного періоду. Вміст нікотину дещо залежить від кількості технічних листків та їх довжини, що необхідно врахувати при формуванні ідеального типу сорту даного сортотипу.