Марочко В.А Добір вихідного матеріалу при гетерозисній селекції кукурудзи на харчові цілі

Краткое содержание

Огляд літератури. У розділі наводиться огляд літератури з питань використання кукурудзи в промисловому виробництві. Висвітлено історію та місце кременистої зародкової плазми в селекції кукурудзи. Розглянуто технологічні аспекти якості зерна кременистої кукурудзи. Проаналізовано роль каротиноїдів, їх властивості і поширення у природі. Доведена актуальність та необхідність проведення досліджень за темою дисертаційної роботи.

Ґрунтово-кліматичні умови та методика проведення досліджень, вихідний матеріал. Експериментальну частину досліджень проводили протягом 2002-2008 рр. в дослідному господарстві “Дніпро” Інституту зернового господарства УААН, яке знаходиться в центральній частині Дніпропетровської області. Територія області належить до північної підзони Степу України і характеризується помірно-континентальним кліматом з нестійким та недостатнім зволоженням. Господарство розташоване на правому березі річки Дніпро, в південно-східній частині Придніпровської височини (130-140 м над рівнем моря).

За роки досліджень оптимальні умови для вегетації кукурудзи склалися у 2005 р. і 2008 р., погодні умови 2003 р. характеризувалися незначною посухою. У 2006-2007 рр. спостерігалась жорстка посуха. Проте найгірші для вирощування кукурудзи виявилися 2002 і 2004 рр., як надто посушливий і надто вологий відповідно.

Польові досліди закладалися відповідно з рекомендаціями, викладеними у “Методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур” (1971), “Методиці польових дослідів із кукурудзою” (1980) і “Методиці проведення експертизи сортів на відмінність, однорідність та стабільність” (2001).

У роки досліджень кукурудзу вирощували в спеціальних сівозмінах у селекційному і контрольному розсадниках. Розмір ділянок – 4,9 м², повторність при вивченні тесткросів – трикратна. У контрольному розсаднику попередником була озима пшениця. Густоту стояння рослин формували у фазі 4-5 листків. Для ліній і гібридів, що вивчалися, вона становила 50 тис./га.

Фенологічні спостереження проводили в селекційному і контрольному розсадниках: відмічали дату появи сходів, цвітіння чоловічих та жіночих суцвіть. Біометричні виміри включали визначення висоти рослин і висоти прикріплення качанів.

Вивчали структуру врожаю гібридів і ліній: число качанів на рослині, число рядів зерен, число зерен в ряду, масу 1000 зерен, довжину та діаметр качана.

Врожайність зерна дослідних гібридів визначали при збиранні ділянок прямим комбайнуванням з використанням селекційного комбайна “Hege-140”. Врожай зерна з кожної ділянки зважували і визначали його вологість вологоміром “Burrows”.

При вивченні ознак, які впливають на технологічну якість зерна і параметри якості кінцевих продуктів його переробки, визначали наступні показники:

–     консистенція зерна;

–     фізико-механічні: щільність, міцність, маса 1000 зерен, об’єм 1 зернини, крупність, тріщинуватість;

–     структурний склад зернівки (оболонки, зародок, ендосперм);

–     біохімічні: вміст протеїну, жиру, крохмалю, клітковини;

–     технологічні: вихід та якість крупи;

–     вміст каротиноїдів у зерні та характеристика їх генетичного контролю.

Консистенцію зерна визначали згідно міжнародної класифікації UPOV (2000).

Щільність, об’єм 1 зернини, крупність визначали за методикою
Е. Д. Казакова (1967), а масу 1000 зерен згідно з ДСТУ 4138-2002 (2003). Тріщинуватість зерна вивчали за методикою И. Г. Строны (1972). 

Оцінки міцності зерна та структурного складу зернівки проводили за методиками, розробленими лабораторією післязбиральної обробки і зберігання зерна Інституту зернового господарства УААН (1977, 2003).

Біохімічний аналіз зерна на вміст загального азоту, сирої клітковини, крохмалю та сирого жиру проводили згідно з “Методическими указаниями по проведению агрохимических анализов почвы и растений” (1978).

Технологічні і кулінарні показники оцінювали згідно з методикою
В. Шмалько (1962).

Сумарний вміст каротиноїдів у зерні визначали за методикою “Методы оценки технологических качеств зерна” (1971). Генетичний аналіз – за методом В. І. Hayman (1954, 1960), при інтерпретації результатів генетичного аналізу користувалися рекомендаціями К. Мазера, Дж. Джинкса (1985), М. А. Федина (1980) та П. П. Литуна, Н. В. Проскурнина (1992).

Статистичну достовірність експериментальних даних розраховували за допомогою дисперсійного аналізу за Б. А. Доспеховым (1985); параметри варіювання і коефіцієнт кореляції – за методикою Г. Ф. Лакина (1990). Математичну обробку даних проводили на сучасному персональному комп’ютері з використанням спеціальних прикладних програм.

З метою прискорення селекції кременистих гібридів кукурудзи до роботи були залучені форми з кременистим, кременисто-зубоподібним та зубоподібним зерном, що вже широко використовувалися в відділі селекції кукурудзи Інституту зернового господарства УААН.

Для одержання нових кременистих гібридів в топкросну схему були включені, як материнські компоненти, такі сестринські та прості гібриди: кременисті F2CхДК201, F2CхДК223, F2CхДК366, ДК277хДК201; кременисто-зубоподібні ДК366Cх346, ДК366CхДК223, ДК293хДК223; та зубоподібні ДК411хДК517, ДК366СхДК277. Як запилювачі використані відомі і нові перспективні кременисті лінії ДК322, Кр121, ДК276-1, ДК180. При подальшому аналізі створені гібриди розділили на чотири групи під умовною назвою запилювача.

Добір селекційного матеріалу при плануванні експерименту був цілеспрямованим. Висока комбінаційна здатність вихідних компонентів за врожайністю зерна та кременистий ендосперм сприяли їх залученню до програми створення кременистих гібридів.

За стандарт для гібридів використовували занесений до “Державного реєстру сортів рослин придатних для поширення в Україні” гібрид
Кремінь 200СВ.

Для визначення вмісту каротиноїдів, дослідження спадковості типу ендосперму та вивчення зв’язку між цими показниками була закладена діалельна схема з п’яти ліній, яка характеризувала весь спектр консистенції зерна від кременистого (1 бал) до зубового (5 балів): ДК276-1, ДК247, ДК293, ДК303/427, ДК205/710.

Оцінка та добір вихідного матеріалу при селекції кременистої кукурудзи на харчові цілі

На відміну від різних ендоспермальних мутацій у кукурудзи, які мають моногенну природу успадкування, вміст у зерні роговидної та борошнистої частки ендосперму контролюється полігенно. Ця ознака утворює варіаційний ряд, який використовують для класифікації зразків (міжнародна класифікація UPOV): 1 бал – кременистий тип; 2 бала – кременистоподібний; 3 бала – проміжний; 4 бала – зубоподібний; 5 балів – зубовий.

Загальновідомо, що кремениста консистенція зерна проявляє домінантний характер успадкування. Тому для створення експериментальних гібридів цілеспрямовано добирали материнські компоненти, які мали широкий спектр ендосперму: від кременистого (1 бал) – до зубоподібного (4 бала), а як запилювачі використовували кременисті лінії (1 бал). Дослід сплановано за схемою топкросу з використанням дев’яти тестерів. Середня оцінка консистенції зерна створених гібридів дорівнювала 1,7 бала, при високому рівні коефіцієнта варіації 46,0 %, що свідчить про їх значну диференціацію за цією ознакою. Розподіл тесткросів за консистенцією ендосперму був наступним: