Селекционно-генетические аспекты создания холодостойких форм озимой мягкой пшеницы в условиях Ростовской области

Актуальность темы

Озимая пшеница среди возделываемых злаков отличается очень высоким потенциалом продуктивности. Устойчивость растений к морозам, резким колебаниям температуры, другим неблагоприятным факторам в зимне-весенний период являются главными факторами их выживаемости. Задача усиления выраженности этих хозяйственно-биологических свойств является важнейшей для стабилизации зернового производства Российской Федерации.

Проблема зимостойкости озимой пшеницы особенно актуальна для Ростовской области, где в связи с резкой континентальностью климата наблюдаются резкие перепады температуры как в зимний период при крайне неустойчивом снежном покрове, так и в весенний, что приводит к заметному ослаблению растений, частичной или полной их гибели.

Успешное решение этой проблемы связано с усилением селекции на более высокую адаптивность создаваемых генотипов к абиотическим криогенным нагрузкам.

Цель и задачи исследований. Основная цель исследований заключалась в уточнении и разработке новых подходов в селекции озимой мягкой пшеницы на адаптивность к криогенным нагрузкам, создании в условиях Ростовской области нового исходного гибридного материала для селекции на холодостойкость.

При проведении исследований предполагалось:

— определить характер наследования морозостойкости растений озимой мягкой пшеницы при различных типах внутривидовых скрещиваний;

— выявить особенности рекомбинации по признаку морозостойкость у озимой пшеницы при разных типах скрещиваний;

— изучить характер появления комбинационной изменчивости у озимой пшеницы по устойчивости генотипов к негативному действию притертой ледяной корки;

— определить особенности селекции озимой пшеницы на устойчивость к майским заморозкам;

— выявить эффективность изученных источников устойчивости к заморозкам в парных и насыщающих скрещиваниях.

Научная новизна работы. В условиях Ростовской области изучены закономерности рекомбинационного процесса озимой мягкой пшеницы при различных типах внутривидовых скрещиваний, выявлен характер проявления и параметры положительных трансгрессий при использовании различных по степени морозостойкости исходных форм.

Показаны особенности формообразовательного процесса, выщепления рекомбинантов с высокой устойчивостью к притертой ледяной корке, предложен метод подбора исходных компонентов при гибридизации на выносливость к ледяной корке.

Изучена специфика формирования генотипов на устойчивость к возвратным майским заморозкам (в период стеблевания) в условиях Ростовской области (в том числе и на основе комбинативной изменчивости).

Создан перспективный исходный материал, обладающий повышенной адаптивностью к различным криогенным нагрузкам в различные этапы вегетации озимой пшеницы.

Подтверждена методология создания морозостойких форм озимой пшеницы в условиях усиления аномальности климата.

Практическая ценность работы. Определены особенности выделения исходных родительских форм при селекции на выносливость к залеганию притертой ледяной корки. Выделены доноры устойчивости к поздневесенним заморозкам, использование которых позволило создать сорта с повышенной адаптивностью к ним. За годы исследований в соавторстве был создан сорт озимой мягкой пшеницы Северодонская 12.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на конференции аспирантов и молодых научных сотрудников ВИР (Санкт-Петербург, 1991, 1992 гг.), Международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию ОНО Северо-Донецкой сельскохозяйственной опытной станции ГНУ ДЗНИИСХ Россельхозакадемии (2004 г), на Международной конференции, посвященной 50-летию сорта Безостая 1 в ГНУ КНИИСХ им. П. П. Лукьяненко (2005 г). По материалам диссертации опубликовано 6 научных работ, в том числе получено одно авторское свидетельство.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 133 страницах машинописного текста, состоит из 6 глав, включающих 25 таблиц и 10 рисунков, выводов, практических рекомендаций и приложений.

Список литературы

включает 207 наименований, в том числе — 22 на иностранных языках.

выводы.

На основании выполненных исследований можно сделать следующие выводы.

1. Морозостойкость гибридов F], полученных при разных типах внутривидовых скрещиваний, в основном, наследуется по типу сверхдоминированияс несколько меньшей частотой встречается доминирование признака более морозостойкого родителя.

2. Количество гибридов Fj с гетерозисом по морозостойкости увеличивается при скрещивании среднезимостойких форм между собой (у 50% комбинаций) и при скрещивании «высокоморозостойкий родитель компонент х среднеморозостойкий» (55% комбинаций). При гибридизации по схеме «высокоморозостойкий компонент х высокоморозостойкий» количество гибридов с гетерозисом существенно уменьшается, в лучшем случае доминирует более морозостойкий родитель.

3. При различных типах скрещиваний в F2 наблюдается промежуточное наследование морозостойкости или доминирование признака лучшего родителя, в зависимости от степени устойчивости исходных компонентов.

Доминирование морозостойкости наиболее часто встречается среди гибридов второго поколения в циклах скрещивания «высокоморозостойкий компонент х среднеморозостойкий» и «высокоморозостойкий компонент х слабоморозостойкий»: 44,5 и 66,6% - соответственно.

В 45% комбинаций F2, полученных при скрещивании «высокоморозостойкий компонент х высокоморозостойкий», гибриды уступали по морозостойкости исходным родительским формам, наследуя данный признак по типу депрессии.

4. При скрещивании контрастных по морозостойкости сортов параметры положительной трансгрессии увеличиваются с повышением показателя доминирования (hp) лучшего родителя. При гибридизации высокоморозостойких генотипов между собой и в циклах скрещивания «высокоморозостойкий компонент х среднеморозостойкий», «высокоморозостойкий компонент х слабоморозостойкий» степень положительной трансгрессии не превышала 12,7−18,9%. Наибольшая (23,245,4%) она была у гибридов, родительскими формами которых были среднеморозостойкие генотипы.

5. При скрещивании высокоморозостойких компонентов в расщепляющихся популяциях не удалось выявить трансгрессивные генотипы, однако можно получать морфобиотипы с уровнем морозозимостойкости лучшего родителя.

6. Выщепление морозостойких форм в гетерозисных популяциях наблюдается, в основном, в F3, реже — в более поздних поколениях. В промежуточных по морозозимостойкости комбинациях цикла скрещивания «высокоморозостойкий родитель х слабоморозостойкий» положительные трансгрессии обнаруживали крайне редко, или они вообще не проявлялись. Лишь в единичных популяциях можно выделить отдельные генотипы с уровнем морозостойкости лучшего по холодостойкости родителя.

7. Устойчивость гибридов Fi к притертой ледяной корке наследуется по типу гетерозиса (49,5%), промежуточно (33%) и по типу депрессии (27%).

8. У гибридов F2 устойчивость к притертой ледяной корке проявляется промежуточно (41%), по типу доминирования признака лучшего родителя (23%), гетерозиса (20%), доминирования признака худшего родителя (7%) или депрессии (9%). Характер доминирования зависит от генотипов родительских форм. В большинстве случаев гибриды уклонялись в сторону компонентов с выше средней и высокой устойчивостью.

9. Устойчивость гибридных форм к притертой ледяной корке повышается при использовании ступенчатых скрещиваний, постепенного аккумулирования в генотипах соответствующих коадаптированных генов или их комплексов, что обуславливает получение положительных трансгрессий. При скрещивании контрастных форм параметры трансгрессий повышаются по мере увеличения адаптивности используемых в скрещиваниях родителей.

10. Изучение характера наследования гибридами устойчивости к возвратным весенним заморозкам свидетельствует о его комбинативной природе. Установлено четкое доминирование доноров устойчивости к заморозку. В условиях Ростовской области выявлены сорта-доноры по этому признаку: 1629/91 (Телец х Донская интенсивная), 1026/96 [(Тарасовская 29 х Белоцерковская 47) х 6191−26, Болгария], Престиж, Тарасовская 97, Альбатрос одесский, Украинка одесская, Фантазия одесская, Вымпел одесский.

11. Оценка экономической эффективности, как завершающий этап научных исследований, свидетельствует, что прибавка к стандарту условно чистого дохода при возделывании сорта Северодонская 12 достигает 2649 руб/га. Биоэнергетическая оценка показывает целесообразность более широкого использования созданного сорта, коэффициент энергетической эффективности которого составляет 7,6.

Предложения для селекционной практики и производства.

1. В целях усиления экологической пластичности озимой пшеницы на холодостойкость в условиях Ростовской области целесообразно:

— при создании морозостойких форм в парных и ступенчатых скрещиваниях использовать как среднеморозостойкие родительские компоненты с максимальным проявлением других свойств и признаков согласно параметрам модели сорта, так и высокоморозостойкие;

— при выведении сортов, устойчивых к ледяной корке большое значение имеет привлечение в скрещивания более устойчивого родителя;

— при синтезе генотипов, выносливых к возвратным заморозкам после выхода в трубку, особую роль играют сорта-доноры, не повреждающиеся в этот период низкими температурами.

2. В селекционных программах рекомендуется шире использовать сорт Северодонская 12 с высокой устойчивостью к морозам и притертой ледяной корке, а также доноры устойчивости к возвратным поздневесенним заморозкам: 1629/91 (Телец х Донская интенсивная), 1026/ [(Тарасовская 29 х Белоцерковская 47) х 6191−26, Болгария], Престиж, Тарасовская 97, Альбатрос одесский, Украинка одесская, Фантазия одесская, Вымпел одесский.