Оценка коллекционных образцов овощной фасоли и выделение источников ценных признаков для селекции в Аридной зоне Нижнего Поволжья (стр. 1 )

На правах рукописи

ГУРКИНА МАРИЯ ВЛАДИСЛАВОВНА

ОЦЕНКА КОЛЛЕКЦИОННЫХ ОБРАЗЦОВ ОВОЩНОЙ ФАСОЛИ И ВЫДЕЛЕНИЕ ИСТОЧНИКОВ ЦЕННЫХ ПРИЗНАКОВ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ В АРИДНОЙ ЗОНЕ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

06.01.05 – Селекция и семеноводство

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Астрахань – 2009

Работа выполнена в ГНУ Астраханская опытная станция ГНЦ Всероссийский научно-исследовательский институт растениеводства
им. РАСХН, ГНУ ВНИИ орошаемого овощеводства и бахчеводства, Астраханском государственном университете.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор, заслуженный деятель науки

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

Ведущая организация: Крымская опытно-селекционная станция

Защита диссертации состоится « » 2009 г., в часов на заседании диссертационного совета Д 212.009.09 при Астраханском государственном университете г. Астрахань, пл. Шаумяна 1, Естественный институт АГУ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Естественного института Астраханского государственного университета г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1 и на сайте www. *****

Автореферат разослан « » 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

Глава I ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Фасоль обыкновенная (Phaseolus vulgaris L.) , как овощная культура, приобрела широкую известность на всех континентах земного шара. Молодые бобы с недозрелыми семенами, «лопатки», обладают высокими вкусовыми качествами, богаты белками, витаминами А, В, С, сахарами, солями железа и кальция и отличаются высокой питательностью. Ценные пищевые качества в сочетании с возможностью разнообразной кулинарной обработки объясняют постоянно возрастающий интерес к этой культуре. Несмотря на свои достоинства, в России фасоль, как овощное растение, не является традиционной культурой. Имеется целый ряд объективных факторов, которые в значительной степени сдерживают ее распространение. Прежде всего, это отсутствие сортов, адаптированных к конкретным почвенно-климатическим условиям, незначительные объемы производства семян и несовершенство агротехники вследствие недостаточной изученности биологии и морфологии этой культуры. Необходимы сорта, пригодные для возделывания в разных экологических зонах, что будет способствовать расширению ареала. В связи с этим весьма актуальным является комплексное изучение коллекции овощной фасоли и выделение источников хозяйственно-ценных признаков с целью создания сортов, что определило цели и задачи наших исследований.

Цель и задачи исследования. Цель диссертационной работы – комплексная оценка сортообразцов фасоли овощного направления и выделение ценного исходного материала для селекции в условиях аридной зоны Нижнего Поволжья.

Для решения этой цели были поставлены следующие задачи:

1)  провести комплексную оценку образцов овощной фасоли по признакам: продолжительность вегетационного периода; продуктивность растений; пригодность к механизированной уборке;

устойчивость к болезням; качество и химический состав бобов;

2)  изучить характер фенотипической изменчивости и корреляции основных селекционных признаков;

3)  выявить источники по отдельным и комплексу хозяйственно-ценных признаков;

4)  определить критерии оценки эффективности сортов овощной фасоли.

Научная новизна исследований. Впервые в орошаемых условиях Нижнего Поволжья проведена оценка коллекционных образцов к абиотическим и биотическим факторам среды. В результате изучения генетического разнообразия выделены ценные генотипы фасоли овощной по ряду селекционных признаков: скороспелости, дружности созревания, высокой продуктивности, стабильности урожая, пригодности к механизированному возделыванию, высоких товарных и технологических качеств, устойчивости к болезням. Выявлены корреляционные зависимости продуктивности овощной фасоли с основными хозяйственно ценными признаками и обозначены связи, знание которых может привести к ускорению селекционного процесса. Предложен метод оценки эффективности сортов овощной фасоли по комплексу основных показателей.

Практическая значимость. Для селекционной работы выделены и рекомендованы источники ценных признаков овощной фасоли, наиболее перспективные и адаптированные к местным условиям с целью создания сортов овощной фасоли, пригодных для возделывания в условиях Астраханской области.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и

результаты исследований докладывались на научно-практической конференции молодых ученых и аспирантов «Опыт, проблемы, перспективы функционирования агропромышленного комплекса» 2006 года, Астрахань; на заседаниях методического и ученого советов кафедры «Агрономия» АГУ и ГНУ ВНИИОБ в гг.; на отчетных сессиях ВНИИР им. в гг. а также изложены в научных статьях.

По результатам научных исследова­ний, изложенных в диссертации, опубликовано 8 статей, из них 3 в рецензированных журналах ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, выводов, практических рекомендаций. Список использованной литературы включает 155 наименований, в том числе 14 на иностранном языке. Работа изложена на 158 страницах компьютерного текста, содержит 17 таблиц в тексте и 19 в приложениях, 8 рисунков, 9 приложений.

Основные положения, выносимые на защиту:

- оценка коллекционных образцов фасоли овощной и выделение источников ценных признаков;

- изменчивость и сопряженность признаков растений фасоли и связь их с продуктивностью;

- критерии оценки эффективности сорта при селекции овощной фасоли.

Глава II УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Основные исследования проводились непосредственно автором в гг. на полях Астраханской опытной станции Всероссийского научно-исследовательского института им. , расположенной в Камызякском районе Астраханской области. В качестве исходного материала для оценки хозяйственно-ценных признаков овощной фасоли был использован коллекционный генофонд, полученный из Всероссийского НИИ растениеводства им. . Всего в изучении находилось 150 образцов фасоли овощного использования из разных стран мира. После предварительной оценки в 2005 году, для дальнейшего расширенного изучения в гг. отобрано 43 образца. В качестве стандарта использовали районированный сорт Сакса без волокна 615 (к-1198).

Комплексную оценку образцов проводили в течение трех лет в трехкратной повторности согласно Методическим указаниям по изучению мировой коллекции фасоли (1987) и Методическим указаниям по изучению коллекции зерновых бобовых культур (1975). Для описания признаков использовали Международный классификатор СЭВ культурных видов рода Phaseolus L.. При описании количественных признаков использовали средние абсолютные значения, полученные в результате анализа пробных выборок.

Посев проводился вручную сухими семенами в I декаде мая по схеме 140х8-10 см. Общая площадь делянки составляла 8,4 м2 , по 50 шт. семян в каждом варианте, расположение делянок – систематическое.

Почвы опытного участка аллювиально-луговые, средне-суглинистые, средне и слабозасоленные, преимущественно сульфатно-хлоридного типа, среднеобеспеченные азотом и калием.

Предшественник – рис. Первый полив дождеванием нормой 250 м3 /га проводили через 10 дней после появления всходов, последующие - по мере необходимости, но не реже, чем через 15 дней. Всего за вегетационный период проведено 7-8 поливов дождевальным агрегатом ДДА-100М нормой 350-400 м3 /га. По мере отрастания сорняков на участке в течение вегетации проводили 3 междурядные обработки культиватором КРН-4,2 и 5-6 прополок в рядах. В течении вегетации проводили 2 – кратную химическую обработку от сосущих вредителей (тля, трипсы, паутинный клещ) препаратами Би-58, Талстар.

Анализы биохимических показателей бобов проводились лабораторией химических анализов ГНУ ВНИИОБ и в испытательной лаборатории ФГУ Государственного центра агрохимической службы «Астраханский» по общепринятым методикам. Технологическую оценку сортообразцов фасоли проводили путем консервирования бобов. Вкусовые качества переработанных бобов оценивали органолептическим методом по пятибалльной шкале.

Все экспериментальные данные обработаны по (1986) с помо­щью компьютерной программы Мiсгоsoft Ехсеl 7.0.

Глава III ОЦЕНКА КОЛЛЕКЦИОННЫХ ОБРАЗЦОВ ОВОЩНОЙ ФАСОЛИ ПО ОТДЕЛЬНЫМ ХОЗЯЙСТВЕННО-ЦЕННЫМ ПРИЗНАКАМ

Источником исходного материала были образцы фасоли обыкновенной, полученные из коллекции ВНИИР им. . Всего было изучено более 150 коллекционных образцов из стран Европы, Америки, Австралии, а также СНГ и России, для более подробного изучения в течение 3-х лет отобрано 43 образца.

3.1 Продолжительность вегетационного периода образцов фасоли

В южных регионах России климатические условия позволяют выращивать фасоль с различным периодом созревания, от ранних до поздних, однако при выборе раннеспелого сорта предоставляется возможность ухода от засухи, а также экономии поливной воды вследствие более быстрого формирования урожая. В наших опытах вегетационный период образцов фасоли варьировал в диапазоне 10-15 дней.

В результате оценки образцы фасоли разделены в соответствии с климатическими условиями на четыре группы спелости (по созреванию семян): 1) раннеспелые – вегетационный период до 70 дней – 7 образцов;

2) среднеранние – вегетационный период 70-75 дней – 14образцов; 3) среднеспелые – вегетационный период 76-79 дней – 15 образцов; 4) позднеспелые – вегетационный период 80-83 дня – 7 образцов.

Период до технической спелости бобов фасоли у раннеспелых образцов составил 47-49 дней, у среднеранних – 50-53 дня, у среднеспелых – 54-57 дней, у позднеспелых – 58-66 дней. Продолжительность межфазных периодов имеет значение для общей адаптивности сорта и при подборе пар для гибридизации, так как у сортов с одинаковым вегетационным периодом межфазные периоды могут быть различные. Межфазный период всходы-цветение у раннеспелых образцов составил в среднем 26-28 дней, у среднеранних – 29-32 дня, у среднеспелых – 33-36, у позднеспелых – 34-39 дней; период цветение – техническая спелость у раннеспелых и среднеранних – 16-21 день, у средне - и позднеспелых – 20-24 дня; период цветение-созревание семян – у раннеспелых и среднеранних – 38-42 дня, у средне - и позднеспелых – 42-46 дней.

Нами установлено, что продолжительность вегетационного периода овощной фасоли в большей степени зависит от периода всходы-техническая спелость (r=0,94) и всходы-цветение (r=0,69). Также выявлена достоверная корреляционная связь периода цветение-техническая спелость и цветение-созревание семян (r=0,83).

В результате изучения продолжительности вегетационного периода выделены 9 раннеспелых образцов, cозревающих раньше стандарта на 2-7 дней: Ольга, Зиронька, Ребус, Laura, Bona, Dorina, Code 128, Ema, PI 164093.

В целях создания сортов, создающих конвейер по переработке бобов фасоли выделены источники, различные по длине вегетационного и межфазных периодов, сочетающих высокую продуктивность и качество бобов: раннеспелые – Вопа, Ema; среднеранние – Ксеня, Laura, Sonesta, Code 128, Temos, WL – 14; среднеспелые - Oregon Trail, Norbonne, Fanaknos , Utopia , Blue-Lake 206, Asgrow 283; позднеспелые - Nomad, Nanna, Niagara 777. Также в коллекции отмечены 6 образцов фасоли овощной с коротким периодом отдачи урожая, которые рекомендуются в качестве источников для создания сортов одноразовой машинной уборки: Dоrina, Ребус, Broth-Bone, PI Ema.

3.2 Компоненты продуктивности образцов фасоли

Для повышения эффективности селекции на урожайность необходимо выявить взаимосвязь продуктивности с различными ее элементами и определить главные из них, по которым можно проводить отбор на продуктивность в конкретной почвенно-климатической зоне. В наших исследованиях для оценки продуктивности образцов фасоли овощной были изучены следующие показаколичество технически спелых бобов за 2 сбора; 2) масса бобов за период уборки; 3) средняя масса одного боба; 4) число семян в бобе; 5) выход товарных бобов; 6) масса семян с растения; 7) масса 1000 семян.

По признаку «количество технически спелых бобов на растении» среднее значение по всей коллекции составило 31, 3 и варьировало в диапазоне от 12,7 до 60 (коэффициент вариации СV = 28,4%). По данному признаку все изученные образцы могут быть объединены в пять групп: 1 группа – число бобов меньшеобразца); 2 группа – число бобов от 20 дообразцов); 3 группа - число бобов от 30 дообразцов); 4 группа - число бобов от 35 дообразцов); 5 группа – число бобов большеобразца). Для дальнейшей селекционной работы в коллекции выделены источники высокого числа бобов на растении в различных группах спелости: Вопа (раннеспелый); Tеmоs (среднеранний); Asgrow 283 (среднеспелый); Niagara 777 (позднеспелый), а также высокопродуктивные образцы, стабильные по этому признаку: Нина 318, Fanaknos.

Признак «масса бобов за период уборки» - сильно изменчивый (СV = 35,0%), варьировал от 51 г до 340 г и в среднем по коллекции составил 152 г бобов с растения. В результате исследований изученные образцы предлагается разделить на четыре группы продуктивности: низкая (меньше 100 г) – 5 образцов; средняя (100-150 г) – 15 образцов; высокая (150-200 г) – 16 образцов;

очень высокая (больше 200 г) – 7 образцов. Для дальнейшего использования в селекционной работе выделены источники высокой продуктивности растения, образцы: Fanaknos, Asgrow 283, Utopia, Niagara 777, Вопа, Ксеня, Tеmоs; стабильной продуктивности бобов, наиболее адаптированных к местным условиям, образцы: Oregon Trail, WL- 14, Нина 318, Code-128.

Признак «масса незрелого боба» варьировала от 2,2 до 7,2 г (СV = 20,7%), среднее значение – 4,8 г. По данному показателю изученные образцы могут быть разделены на 5 групп: меньше 3 г – 2 образца; от 3 до 4 г – 5 от 4 до 5 г – 18 образцов; от 5 до 6 г – 14; больше 6 г – 3 образца. В коллекции выделены источники мелких бобов – Stip, Smilors, Laura, Minidor, WL- 14; очень крупных бобов - Asgrow 283, Utopia, Asgrow 230B.

Признак «число семян в бобе» - один из самых стабильных (СV = 12,0%), изменялся в диапазоне от 3,7 до 7,5, а в среднем по коллекции составил 5,6. По числу семян в бобе образцы, согласно классификатора, разделены на три группы: менее 5 штук – 8 образцов; 5-6 штук – 25 образцов; более 6 штук – 10 образцов. Источники большого количества семян в бобе - Amazone, Nomad, Norbonne, Nanna, Fanaknos, Laura, Ксеня, Asgrow 230 B, Tеmоs, WL- 14.

Признак «товарность бобов» характеризует выход товарных бобов от общего урожая с учетной площади и является важным компонентом продуктивности, дополняющим достоинства сорта, так как высокая продуктивность не всегда сочетается с высокой товарностью. В среднем по коллекции товарность бобов составила 81,5 % и колебалась в диапазоне от 50 до 98 % (СV = 10,3%). В наших исследованиях высоким выходом товарных бобов (более 90 %) выделены 4 образца: Nanna, Utopia, Blue Lake 206, WL- 14. С низкой товарностью бобов (менее 80 %) отмечены 16 образцов, средние показатели товарности (от 80 до 90 %) отмечены по 23 образцам.

Признак «масса семян с растения» характеризует семенную продуктивность фасоли, что особенно важно при ведении семеноводства этой культуры. Признак ха­рактеризуется самой высокой степенью изменчивости (СV=45,0%). Масса семян с растения в сред­нем составила 24,9 г и варьировала от 4,8 до 55 г. Изученный материал по этому признаку, согласно классификатора, был разде­лен на три группы продуктивности. Очень высокая масса семян (больше 30 г) отмече­на у 11 образцов: Qiant Stringleess Green, Code-128, Oxy-amidor, Nomad, Norbonne, Эсперанто, Ольга, Asgrow 283, Utopia, Tеmоs, Asgrow 230 B, 77-10. Большинство образцов характеризовались высокой (20-30 г ) продуктивностью семян с растения, 9 образцов отмечены как низкопродуктивные - (менее 20 г).

Признак «масса 1000 штук семян» отражает крупность семян и является основным составляющим элементом семенной продуктивности сорта. По нашим наблюдениям, для овощных сортов фасоли оптимальная абсолютная масса семян не должна превышать 250 г, так как бобы с более крупными семенами обладают склонностью к быстрому утолщению и потере товарных качеств. У изученных образцов масса 1000 семян колебалась от 97 до 472 г (СV=29,7%) и в среднем по коллекции составила 250 г. По данному признаку образцы объединены, в три группы: (менее 200 гобразцов; (от 200 до 300 гобразец; (более 300 гобразцов. Из коллекции выделены источники с белой окраской семян, наиболее оптимальные по абсолютной массе: Dоrina, Code-128, Ольга, Oxy-amidor, Nomad, Norbonne, Nanna, Нина 318, Ema, Oregon Trail, Niagara 777, Вопа.

Нами проведены исследования по изучению зависимости числа бобов на растении, как основного компонента продуктивности фасоли, от характера уборки (количества сборов). При этом на одних и тех же вариантах опыта число бобов подсчитывали в различных стадиях. При учете урожая в стадии технической спелости проведены два выборочных последовательных сбора незрелых бобов – первый сбор через 15 дней после начала цветения, второй – через 10 дней после первого. При анализе пробного снопа в стадии биологической спелости подсчитывали число бобов, сформировавшееся на растении за период вегетации. Анализ полученных показателей позволяет выделить три группы образцов:

Образцы, значительно увеличивающие урожай при последовательных выборочных сборах – Code 128, Stip, Oxy-amidor, Sonesta, Norbonne и др., всего 13 образцов. Образцы, слабо отзывающиеся на повторный сбор - Сакса без волокна 615 (стандарт), Dоrina, Nomad, Nanna,, Utopia, Niagara 777, Temos, WL-14 и др., всего 22 образца. Образцы, отрицательно реагирующие на повторный сбор – Ребус, Laura, PI Ema, Пагода, Ксеня, Золотой ключик.

В результате изучения коллекционных образцов фасоли овощной выделены образцы, лучшие по компонентам продуктивности растения, превысившие стандартный сорт по числу бобов и массе бобов с растения за период уборки (табл. 1).

Таблица 1 - Характеристика выделившихся образцов овощной фасоли по компонентам продуктивности ( гг.)

Название образца	Масса бобов с растения, г	Масса 1-го боба, г	Число бобов, шт	Число семян в бобе, шт	Масса 1000 семян, г	Масса семян с растения, г	Товарность бобов, %
Сакса без волокна 615, стандарт	156,7	5,9	25,5	5,4	365,3	26,8	79,2
Code 128	166,2	5,0	33,5	4,5	243,1	34,4	89,8
Nomad	192,5	4,9	36,5	6,3	224,2	37,3	88,4
Nanna	188,8	5,0	37,1	6,5	227,8	23,4	93,8
Нина 318	173,4	4,4	38,3	5,8	212,7	21,0	82,9
Fanaknos	200,5	4,8	42,2	6,2	192,2	11,6	77,7
Asgrow 283	217,4	6,4	44,9	5,7	312,2	32,8	74,7
Utopia	222,7	6,3	34,8	6,0	193,9	31,2	91,1
Niagara 777	220,6	5,8	37,5	6,0	266,6	23,0	77,8
Bona	203,7	5,1	40,4	5,1	263,9	26,0	73,4
Ксеня	207,5	4,7	36,8	6,5	128,0	23,8	81,6
Minidor	157,2	4,0	38,8	5,8	142,8	21,8	85,7
Temos	221,3	5,8	36,8	6,1	317,2	20,9	74,1
WL-14	138,3	4,0	35,0	6,1	163,9	23,2	95,6
Oregon Trail	173,3	5,2	37,5	6,0	218,6	28,3	83,6

Урожайность сельскохозяйственных культур складывается из продуктивности одного растения и густоты стояния растений на единице площади. В наших опытах, учитывая схему размещения посевов, густота стояния растений фасоли составила около 72 тысяч штук растений на гектар. По результатам дисперсионного анализа урожайных данных выделен ряд образцов, достоверно превышающих стандарт в отдельные годы с 5%-ным уровнем значимости (табл. 2):