На правах рукописи

ХОРОШИЛОВ СЕРГЕЙ АНАТОЛЬЕВИЧ

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПОТЕРИ ВЛАГИ ЗЕРНОМ КУКУРУЗЫ ПРИ СОЗРЕВАНИИ

Специальность 06.01.05 – «Селекция и семеноводство»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Рамонь – 2006

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Белгородский государственный университет» на базе Государственного научного учреждения «Белгородский научно-исследовательский институт сельского хозяйства» Россельхоз-академии в 2001 – 2004 гг.

Научный руководитель: доктор биологических наук,

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

доктор биологических наук,

Ведущее учреждение: Федеральное государственное научное учреждение высшего профессионального образования «Белгородская государственная

сельскохозяйственная академия»

Защита состоится «_______»_____________2006 г. в ______ час. на заседании диссертационного совета Д 006.065.01 Государственного научного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский институт сахарной свёклы и сахара имени » Воронежская обл., Рамонский р-он, п. Рамонь, ,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института сахарной свеклы и сахара.

Автореферат разослан «______» ______________ 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат сельскохозяйственных наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Кукуруза - одна из важнейших культур, составляющих зерновой баланс России. Её зерно является основным компонентом комбикормов для птицеводства и свиноводства, как наиболее динамично развивающихся животноводческих отраслей сельского хозяйства в последние годы. В мировом масштабе сырье из кукурузы широко используется также в перерабатывающей и пищевой промышленности, что говорит о повышении спроса на эту культуру (Сотченко, Мусорина, 2000).

В условиях рыночной экономики актуальны вопросы снижения затрат при производстве сельхозпродукции. Одним из таких приемов, применительно к кукурузе, является создание гибридов с пониженной уборочной влажностью зерна (Георгиев, 1980; Асыка, 1985). Для успешного решения данной проблемы необходимо иметь исходный материал, позволяющий при гибридизации получать зерно с пониженной влажностью, что невозможно без знания механизмов наследования данного признака. Такие гибриды кукурузы способны обладать рядом технологических преимуществ: более ранняя уборка, качественная очистка початков от листовых оберток, лучший обмолот початков при прямом комбайнировании, экономичность на досушке зерна (около 30 – 40 %) и др.

Диссертационная работа выполнена в рамках программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития АПК РФ на гг. «Создание родительских форм новых гибридов кукурузы зернового использования с высокой влагоотдачей при созревании» (тема 08.04.02.)

Цели и задачи исследований. Целью работы являлось выявление механизмов быстрой потери влаги зерном кукурузы при созревании и выделение генотипов, обладающих данным свойством, для использования в селекционной работе. Для достижения поставленной цели в задачу исследований входило:

- изучить динамику влагоотдачи при созревании зерна у набора экспериментальных самоопыленных линий и гибридов, созданных с их участием;

- выделить контрастные самоопыленные линии по интенсивности влагоотдачи зерном кукурузы с ранговой их классификацией;

- оценить на основании комбинационной способности исследуемые самоопыленные линии по уборочной влажности и урожайности зерна;

- изучить экспериментальный набор генотипов по стабильности проявления низкой уборочной влажности зерна на основании адаптационной способности, экологической пластичности и стабильности;

- определить сопряженность влажности зерна при созревании с анатомо-морфологическими признаками растения и початка кукурузы для выделения маркерных признаков;

- установить наследуемость признака «низкая влажность зерна».

Научная новизна. Впервые выделены самоопыленные линии с низким содержанием влаги в зерне к уборке (ИК 182-2, ИК 152-5, ИК 178-6, ИК 339-4), определяющие низкую уборочную влажность зерна у гибридов кукурузы. Определена доля участия массы 1 тыс. зерен (39,96 %), имеющая наибольшую значимость в формировании низкой влажности зерна кукурузы. Установлено, что тип наследования признака «влажность зерна» зависит от специфичности комбинации. Впервые выявлен локус, обозначенный rep 1 (red pericarp 1), определяющий красную окраску перикарпия зерновки, расположенный в 1-ой хромосоме на расстоянии около 6 % рекомбинации от гена р, отвечающего за окраску стержня початка.

Практическая значимость. Созданные новые перспективные комбинации (РП × ИК 182-2, ИК 152-5 × РП 10-11-5) с оптимальным сочетанием исследуемого признака и зерновой продуктивности, стабильно проявляющие низкую влажность зерна при уборке в варьирующих условиях среды имеют производственную ценность. Выделена оригинальная линия-донор ИКФ 5-11-1 с наличием маркерного признака (красный стержень початка), позволяющим вести отбор на низкую влажность зерна.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Генотипы самоопыленных линий в условиях Центрально-Черноземной Зоны различаются по темпам испарения влаги и уборочной (конечной) влажности зерна кукурузы.

2. Линии, как компоненты гибридов, обладают различной способностью оказывать влияние на влажность зерна при уборке.

3. На проявление низкой влажности зерна значительное влияние оказывает средовая компонента и норма реакции генотипа.

4. Из морфологических количественных признаков основной вклад в формирование низкой влажности зерна вносит масса 1 тыс. зерен.

5. Характер наследования исследуемого признака является сложным и зависит от особенностей генотипа линий и конкретной комбинации скрещивания.

Личный вклад соискателя. Основные этапы работ по теме диссертации выполнены автором самостоятельно при непосредственной помощи сотрудников отдела селекции и семеноводства Белгородского НИИСХ.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены на VI и VII Международных научно-производственных конференциях «Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения» (Белгород, 2002; 2003); Всероссийской школе молодых ученых «Экологическая генетика культурных растений» (Краснодар, 2005); Международной научно-практической конференции «Теоретические и прикладные исследования в ботанике и методике преподавания биологии» (Белгород, 2005); научно-производственных заседаниях кафедры ботаники и методики преподавания биологии БелГУ (Белгород, 2003 – 2005).

Публикации. По результатам исследования опубликовано 6 печатных работ. Получено авторское свидетельство на гибрид кукурузы Евро 301 МВ (а. с. № 000, 2005).

Структура и объем диссертации. Работа изложена на 131 странице компьютерного текста. Состоит из введения, шести глав, заключения, выводов, предложений для практического использования результатов исследований, списка литературы (195 наименований, в том числе 83 иностранных авторов) и приложений, содержит 21 таблицу и 20 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ

Обоснована актуальность темы диссертации, цель и задачи исследований, показана научная новизна и практическая значимость.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Обобщены данные литературных источников отечественных и зарубежных авторов по продолжительности периода эффективного налива и скорости накопления сухого вещества, а также приведены результаты исследований о влиянии на высыхание зерна генотипической, морфологической и средовой компонент.

УСЛОВИЯ, ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ

И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Экспериментальные исследования по теме диссертационной работы проводились с 2001 по 2004 гг. на опытных полях Белгородского НИИСХ (отделение № 2, х. Гонки) Белгородского района, Белгородской области.

Почва опытного участка – чернозем типичный, среднемощный, малогумусный, тяжелосуглинистый на лессовидном суглинке с содержанием гумуса (по Тюрину) 4,7 – 5,6 %, рН солевой вытяжки 5,8 - 6,3, содержание подвижного фосфора и обменного калия (по Чирикову), соответственно,имг/кг почвы, степень насыщенности основаниями около 90 %.

Погодные условия за время исследований были различны (табл. 1).

Таблица 1 – Погодные условия за период вегетации кукурузы (метеопост БелНИИСХ)

Для изучения привлекались 18 самоопыленных линий кукурузы различного происхождения, скрещенных в системе топкросса (8 тестеров и 10 тестируемых линий), а также 80 гибридов на их основе. Исследуемые линии, относящиеся к различным гетерозисным группам, имели высокие эффекты общей комбинационной способности (ОКС) по урожаю зерна.

Агротехника в опытах была общепринятой (Доспехов, 1973). Под предпосевную культивацию вносили аммиачную селитру в дозе N60. Площадь учетных делянок составляла 9,8 м2 при 4-х кратной повторности. После посева применяли почвенный гербицид Харнес в дозе 3,0 л/га без заделки. Во время вегетации в фазе 5 – 6 настоящих листьев использовали баковую смесь гербицидов Милагро 40 к. с. в дозе 0,6 л/га и Банвел ВР – 0,4 л/га. С целью профилактики борьбы с Европейским кукурузным мотыльком (Ostrinia nubilaris), проводили двукратный выпуск естественного энтомофага из рода трихограмм (T. euproctidis).

Динамику влагоотдачи определяли на основе темпорального отбора 3-х проб с каждой делянки на 40, 50, 60 и 70-й день после наступления фазы цветения початка. Пробы зерен отбирали с 2-х смежных рядов початка от верхушки до основания и высушивали в бюксах в сушильном шкафу при температуре 1050 С до абсолютно сухого веса. Пересчет урожая вели на 14 % влажность.

Статистическую обработку данных проводили с помощью дисперсионного, корреляционного, вариационного, путевого методов анализа и критерия соответствия – χ2 (Доспехов, 1973; Рокицкий, 1973; 1974).

Анализ по адаптивной способности и стабильности проводили по методике и (1985), а экологической пластичности и стабильности – S. A. Eberhart, W. *****ssell (1966).

Для гибридологического анализа родительских форм и второго гибридного поколения, подобранных в рамках исследуемого блока скрещивания использовали компьютерную программу-приложение «Генэкспресс» (Мережко, 2005).

Для более объективной оценки сцепления между генами, применяли величину - χ2L (Persson, 1969).

Величину рекомбинации определяли методом максимального правдоподобия по формулам, приведенным R. W. Allard (1956).

ОСОБЕННОСТИ ВЛАГООТДАЧИ

САМООПЫЛЕННЫХ ЛИНИЙ ПРИ СОЗРЕВАНИИ

Интенсивность влагоотдачи

самоопыленных линий при созревании

Для создания гибридов с оптимальным сочетанием низкой влажности и урожайности зерна кукурузы необходимо располагать генетически разнообразным исходным материалом, различающимся в первую очередь по интенсивности влагоотдачи зерном при созревании (Мустяца, 1994).

Исследованные нами 18 самоопыленных линий разделены на группы по темпам отдачи влаги зерном на фиксируемых этапах созревания. Группировка включала 5 классов в зависимости от темпов влагоотдачи за 10-тидневный период: I – очень слабый < 5, II – слабый 5 – 10, III – средний 10 – 15, IV – сильный 15 – 20 и V – очень сильный > 20 %. В результате получено 6 групп, различающихся по характеру влагоотдачи за определенный период (табл. 2).

Испарение влаги зерном у самоопыленных линий в различные фазы созревания происходило с разной скоростью. Темпы отдачи влаги изменялись в зависимости от года исследования, что является нормой реакции на условия среды. Наиболее стабильными по этому показателю оказались линии ИК 152-5 и ИК 291-1. Существенные различия по влажности зерна наблюдались в 1, 2 и 3-й группах.

Сравнение начальной влажности (40-й день) с конечной (70-й день) позволило нам выявить тенденцию: чем меньше влажность зерна в начальный период, тем она меньше в конечном (r = 0,83). Однако в 3-й группе линия РП отличалась более низкой начальной влажностью зерна (44,9 %) по отношению к РВП 11-1 с 46,0 %, но её влажность оказалась выше на 1,4 % по сравнению с конечной влажностью последней. В 4-ой группе линии РП 6-17-9 и ИКФ 5-11-1, имевшие влажность зерна в начальный период 41,1 и 40,9 % к конечному периоду содержали 21,2 и 25,7 % соответственно. Это свидетельствует о возможности ведения отбора форм с низкой конечной влажностью зерна независимо от начальной её величины.

Как показали проведенные нами исследования, сопряженность влажности зерна на 50 и 60-е сутки тесно связана с конечной влажностью (r = 0,81 и 0,88, соответственно), что подтверждает генетическую обусловленность потери влаги.

Таблица 2 – Группировка самоопыленных линий по характеру влагоотдачи в динамике, гг.

В результате исследований выявлены генотипы с различной изменчивостью по влажности зерна (V). Максимальным снижением влажности отличались линии: ИК 152-5 – 43,0; ИК 178-6 – 38,7; ИК 259-4 – 30,8; РП 6-17-9 – 30,8 и РП 10-11-5 – 33,2 %, а минимальным: ИК 309-1 – 22,4; ИК 183-1 – 25,1; ИК 172-2 – 19,1; ИКФ 5-11-1 – 23,9 и РП – 23,1 %. В целом, на наш взгляд, это свидетельствует о различной скорости накопления сухого вещества и определяется генотипом.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7