Штанько І.П. Колекція генофонду та селекційний матеріал хмелю звичайного при створенні сортів, адаптованих до умов центральної частини Полісся

Короткий зміст

БІОЛОГІЧНІ ТА АДАПТИВНІ ОСОБЛИВОСТІ ХМЕЛЮ ЗВИЧАЙНОГО (Humulus lupulus L.)

(Огляд літератури)

У розділі подається аналіз літературних джерел про біологічні, селекційні особливості і ознаки хмелю звичайного (Humulus lupulus L.), про стан генетично-селекційних досліджень у селекції та вивчення еколого-біологічних особливостей адаптивності хмелю. В результаті аналізу визначені питання, які ще недостатньо вивчені і обґрунтована необхідність проведення досліджень у напрямку поглибленого вивчення генофонду хмелю, виділення джерел та донорів господарсько цінних і адаптивних ознак зразків колекції для створення нових сортів.  На основі наведених в огляді наукової літератури даних обґрунтована актуальність теми дисертації і важливість дослідження цих питань для селекції хмелю звичайного.

УМОВИ ПРОВЕДЕННЯ ТА МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ

Дослідження за темою виконували на дослідних ділянках, які були розміщені на плантаціях ДПДГ “Хмелярство” ІСГП УААН (м. Житомир) та господарств Житомирської області в період 1996−2004 років.

Ґрунти на плантаціях, де розміщені дослідні ділянки, типові для центральної частини ґрунтово-кліматичної зони Житомирського Полісся. Водний баланс ґрунтів нестійкий і залежить від погодних умов, головним чином від кількості опадів. Клімат зони помірно-континентальний з вологим літом (опади теплого періоду – 350–500 мм) та м’якою малосніжною зимою (до 150 мм опадів). Середня температура січня –5,7 ^оС, липня +18,9 ^оС. Сумарна сонячна радіація – 90–100 ккал/см² поверхні на рік, тривалість періоду з температурами вище + 10 ^оС – 150–180 днів, сума активних температур повітря за цей період складає 2300–2800 ^оС. Метеорологічні умови у роки проведення досліджень суттєво відрізнялись, що надало змогу отримати достовірні дані, провести об’єктивну оцінку зразків колекції хмелю, селекційних форм та номерів за комплексом господарських ознак.

Матеріали дослідження. Зразки колекції генофонду хмелю Інституту сільського господарства Полісся УААН, які представлені вітчизняними та зарубіжними сортами, місцевими клонами з хмелярських країн, дикими формами, генотипами різного селекційного походження. Всього вивчали: в колекції генофонду – 242 зразки із 17 країн світу, 1355 гібридних генотипів 37 комбінацій схрещувань та 12 номерів у дослідах регіонально-екологічного вивчення в порівнянні із 3 стандартами.

Методи дослідження. Застосовували загальноприйняту для зони Полісся технологію вирощування хмелю, згідно до якої, у відповідні строки виконували обробіток ґрунту, розгортання гребенів, обрізку маток, заведення стебел на підтримки, внесення добрив та використання засобів захисту рослин, інші технологічні операції.

Спостереження за стадіями розвитку рослин, морфологічний аналіз надземної частини рослин, облік продуктивності і визначення якості шишок хмелю зразків проводили згідно існуючих селекційних методик для хмелю. Досліди по вивченню номерів хмелю проводили за модифікованою схемою селекційного процесу:

Колекційний розсадник (базова колекція) – генетичний банк (жіночі форми) наявних вітчизняних та зарубіжних сортів, диких рослин, селекційний матеріал, отриманий різними методами (гібридизація, поліплоїдія, мутагенез). Для документування паспортних характеристик зразків генофонду використовували розроблену нами комп’ютерну базу даних “Генофонд хмелю” у форматі оболонки Windows XP Microsoft Access, яка приведена у відповідність з вимогами Європейського каталогу “EURISCO” та занесена до бази даних НЦГРРУ.

Чоловічий розсадник – розміщення розсадника – ізольовано, на відстані 3 км від інших селекційних ділянок. Окремі рослини (1–2 рік вивчення) розміщені в гібридних розсадниках. Для проведення гібридизації використовували в якості батьківських форм окремі вивчені і відібрані жіночі рослини, які розміщені в різних дослідах (колекційний, селекційні розсадники) та чоловічі екземпляри, відібрані за комплексом селекційних ознак. Схрещування, стратифікація насіння та вирощування сіянців проводили згідно існуючих селекційних методик для хмелю.

Гібридні розсадники – окремі генотипи і комбінації вивчали протягом 2–3 років. Проводили селекційну оцінку і відбирали генотипи з позитивними показниками врожайності та якості сировини.

Селекційні випробування – проводили вивчення рослин, які виділені за господарсько–цінними ознаками у гібридних розсадниках. За результатами 2–3 річних досліджень відбирали кращі форми для подальшого випробування.

Екологічні сортовипробування – закладали із номерів, які відібрані у селекційних випробуваннях для вивчення їх господарських показників у трьох географічних точках центральної частини Полісся (пункт 1. – ДПДГ ”Хмелярство” м. Житомир; п.2. – ПАФ ”Дружба” Черняхівського району; п.3. – СТОВ ”Кам’янське” Житомирського району). Розміщення ділянок рендомізоване. Повторність 3–разова по 10 рослин кожного варіанту. Вивчення проводили в порівнянні із 3 стандартами.

Дослідження параметрів пластичності та стабільності врожайності сортономерів проводили за методом, запропонованим K. W. Finlay і G. N. Wilkinson (1963) та доповненими S. A. Eberhart і W. A. Russell (1966, 1969). Визначення параметрів агрономічної стабільності, гомеостатичності номерів проводили за методикою А. В. Кільчевського і Л. В. Хотилевої (1985). Достовірність оцінки дослідів визначали математично-статистичними методами за алгоритмами В. Г.Вольфа та П. П. Літуна (1980), Б. О. Доспехова (1985) з допомогою статистичних комп’ютерних програм пакетів MS Office та Statistic 2000.

Господарсько-БІОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ГЕНОФОНДУ

Хмелю ЗВИЧАЙНОГО (Humulus lupulus L.)

Особливості колекції генофонду хмелю за складом і походженням зразків. Встановлено, що основна частина генетичного матеріалу (66%) – це селекційні та комерційні сорти хмелю, відселектовані методом клонового добору, а також форми, створені при допомозі гібридизації (складні, насичуючі та інші види схрещувань), поліплоїдії, мутагенезу; 32% зразків представлено старомісцевими формами ароматичного європейського хмелю традиційних хмелярських регіонів; решта – рослини природних популяцій, зібрані в експедиціях.

Узагальнення даних багаторічного вивчення колекції показало, що у наявному сортименті хмелю відбулися зміни: по–перше, генофонд культури значно поповнився сортами гібридного походження, які мають подовжений період вегетації, підвищену врожайність і покращені показники якості сировини; по–друге, значно збільшився вміст в продукції гірких речовин і альфа-кислот; по-третє, частина сортів гібридного походження більш стійкі до хвороб і шкідників, краще адаптовані до певних умов вирощування.

Особливості зразків колекції генофонду хмелю за тривалістю вегетаційного періоду, врожайністю та якістю шишок. В залежності від погодних умов року та окремих етапів онтогенезу рослин хмелю зразки мали різний ступінь пристосованості, який проявився у інтенсивності продукційного процесу. Встановлено, що тривалість вегетаційного періоду у колекційних зразків (V_сер.= 10–20%) залежить від генотипу, умов року, окремих фаз росту та розвитку, зокрема, від суми опадів протягом вегетації (r= 0,22), суми активних температур (r= 0,30) і має середній ступінь залежності з показниками урожайності (r= 0,38), маси 100 сухих шишок (r= 0,52), кількістю шишок на одному стеблі (r= 0,78). В середньому за роки вивчення фактична урожайність шишок у зразків генофонду змінювалась від 0,52 до 3,4 т/га, причому значна кількість зразків достовірно перевищили врожайність стандартного сорту Клон 18 (1,34 т/га). Розрахований середній рівень врожайності окремо по сортах, по роках та в цілому за період вивчення зразків показав, що зміна екологічного індексу впливу на урожайність умов середовища, тобто діапазон коливання середнього врожаю по всіх сортах в досліді мало значну амплітуду – від –0,122 до 0,156 т/га.

В залежності від рівня варіації врожайності було проведено групування зразків колекції. До першої групи (рис. 1) віднесли зразки, у яких коефіцієнт варіації протягом років досліджень мав величину від 0 до 10% (незначна варіація), до другої – 10–20% (середній рівень варіації ознаки), до третьої – 20–30% (вище середнього рівня), до четвертої – зразки з коефіцієнтом вище 30% (значна варіація).

Розрахунки в групах виявили, що середня врожайність по кожній групі різниться між собою як за абсолютними показниками, так і за амплітудою відхилень від ліній регресії залежності врожайності від умов вирощування.