На правах рукописи

ЖАРКОВА СТАЛИНА ВЛАДИМИРОВНА

УДК 635. 25/26: 631.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ СЕЛЕКЦИОННОГО

ПРОЦЕССА ЛУКОВЫХ КУЛЬТУР (ALLIUM CEPA L., ALLIUM ASCALONICUM L., ALLIUM SATIVUM L.) ДЛЯ СОЗДАНИЯ СОРТОВ

С ВЫСОКОЙ АДАПТИВНОСТЬЮ К УСЛОВИЯМ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Специальность: 06.01.05 – селекция и семеноводство

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора сельскохозяйственных наук

МОСКВА - 2009

Диссертационная работа выполнена в ГНУ Всероссийском научно-исследовательском институте селекции и семеноводства Россельхозакадемии, экспериментальная работа проведена в лаборатории луковых культур ГНУ Западно-Сибирская овощная опытная станция ГНУ Всероссийского научно-исследовательского института овощеводства Россельхозакадемии в годах.

Научный консультант:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, член-корреспондент

АН Молдавии

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

доктор сельскохозяйственных наук,

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

Ведущая организация: ГНУ Сибирский НИИ растениеводства
и селекции СРО Россельхозакадемии

Защита состоится «…...» ……………… 2009 года в 1000 час. на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 220.019.01 во Всероссийском научно-исследовательском институте селекции и семеноводства овощных культур Московская область, Одинцовский район, п/о Лесной городок, п. ВНИИССОК

Факс (4; (4E-mail: *****@***ru

*****@***ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИССОК

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Автореферат разослан «____»_____________ 2009 года

Ученый секретарь совета по защите

докторских и кандидатских

диссертаций Д 220.019.01

доктор сельскохозяйственных наук,

старший научный сотрудник

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Увеличение уровня обеспеченности населения овощами является одной из важнейших государственных задач в сохранении здоровья и продолжительности жизни населения.

По данным (1990), доля реализованного урожая сельскохозяйственных культур составляет 30-50 % от потенциальной. Основные причины недобора урожая заключаются в несбалансированности системы организм(ы) – среда, выражающейся в снижении устойчивости интенсивных сортов и гибридов и неоптимальности условий культивирования, лимитирующих реализацию потенциальной продуктивности. Это утверждение в полной мере можно отнести и к луковым культурам: луку репчатому, луку шалоту и чесноку озимому.

Сорт является определяющим фактором и составляет основу роста, стабилизации производства и повышения качества продукции. Новые сорта должны быть адаптированы к условиям предполагаемой зоны произрастания, отвечать заданным параметрам по продуктивности и обладать стабильностью урожая при вариабельности параметров среды. Селекция на адаптивность предполагает совершенствование селекционного процесса в конкретных эколого-географических зонах. Экологический подход к исследованию признаков различных видов позволяет отрегулировать селекционный процесс и сократить время его проведения. Используя в качестве объектов виды луковых культур, однотипные по способу товарного воспроизводства, представляется возможность разработать модели сортов луковых культур для условий Западной Сибири.

Цель исследований - Научное обоснование и усовершенствование методов селекции луковых культур по специфической адаптивностью к экстремальным климатическим условиям Западной Сибири для пополнения сортимента и улучшения круглогодичного снабжения населения ценной овощной продукцией.

Для реализации данной проблемы было предусмотрено решение следующих задач:

- провести оценку коллекционного материала по основным хозяйственно ценным признакам для условий Западной Сибири;

- определить адаптивность и стабильность генотипов луковых культур в условиях Западной Сибири;

- оценить среды испытания, как фоны для ведения селекционных работ на различных этапах;

- выявить наиболее значимые корреляции между основными хозяйственно ценными признаками у луковых культур для оценки и отбора по продуктивности;

- создать новый исходный материал для получения сортов луковых культур с улучшенными хозяйственно ценными признаками;

- определить комбинационную способность родительских форм лука репчатого по основным хозяйственно ценным признакам;

- разработать модели сортов, пригодных для выращивания в условиях Западной Сибири;

- получить новые сорта луковых культур, обладающих высокой продуктивностью и стабильностью, устойчивых к абиотическим факторам среды.

Научная новизна исследований. Разработаны теоретические основы селекции луковых культур к экстремальным климатическим условиям Западной Сибири (дефицит влаги и тепла на различных этапах онтогенеза растений, ранние и поздние заморозки и т. д.):

- созданы новые источники хозяйственно ценных признаков: на луке репчатом по скороспелости (К 1302, К 174, К 182, К 1356, К 4107, К 4266); по продуктивности (вр. 3783; К 1476; К 4355; К 4189; К 4350); по товарности (К 1302; К 539; вр. 3756; К 4192; К 4225; К 21); по сохраняемости лука – репки (К 4263; К 4279; вр.4863; К 1263; К 93); по устойчивости к стрессовым факторам среды (Ермак, Г 205); на луке шалоте - по комплексной оценке хозяйственно ценных признаков: урожайность крупных луковиц, выход луковиц диаметром более 3 см, масса товарной луковицы, сохраняемость, оценка зелени в баллах, урожайность зелёного лука были выделены образцы П 1232, П 801, П 325, П 54, П 401; на чесноке озимом – по продуктивности К 35, К 3.

- установлены высокие корреляционные зависимости продуктивности с морфологическими признаками лук репчатый – «товарная урожайность» - «общая урожайность» (r = 0,94), «товарная урожайность»-«масса луковицы» (r =0,62), «товарная урожайность»-«ширина листа» (r =0,69); лук шалот - «массы посадочной луковицы»- «урожайностью крупных луковиц» (r =0,73), «массы посадочной луковицы»- «количество листьев» (r =0,71), «количество листьев» - «количество луковиц в гнезде» (r =0,74); чеснок озимый – признак «длина листа» коррелирует с признаками: «общая урожайность» (r =0,5), «товарная урожайность» (r =0,47), «масса луковицы» (r =0,53), «число зубков в луковице» (r =0,74), что позволило значительно сократить селекционный процесс;

-определено оптимальное количество сред и генотипов для выявления параметров адаптивности и стабильности: лук репчатый – 6 сред, 8 генотипов; лук шалот – 8 сред,, 10 генотипов; чеснок озимый – 6 сред, 6 генотипов;

- выявлены экологические ниши обеспечивающие реализацию потенциальных возможностей новых генотипов.

Созданы модели сортов лука репчатого, лука шалота и чеснока озимого для условий Западной Сибири.

Практическая значимость.

Применение методологий экологической селекции на специфическую адаптивную способность (САО) в условиях Западной Сибири позволяет значительно ускорить селекционный процесс создания сортов луковых культур.

С использованием методических разработок и на основе полученного исходного материала созданы сорта: лука репчатого: Юконт, Ермак, Велина; лука шалота: Серёжка, Софокл, Сибирский янтарь, Жар птица; чеснока озимого: Касмала, Герман, Сиреневый туман, Томич. Они защищены авторскими свидетельствами и патентами.

Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсуждены на Всероссийских научно-практических конференциях (Воронеж, 1996, Москва 2000, 2002), на международных научно-практических конференциях (Москва 2004, 2006, Республика Казахстан 2006; Барнаул 2000, 2007), на Международном симпозиуме (Южная Корея, 2004), на научно-практических конференциях и семинарах (Барнаул, 1998,1999, 2000, 2001; Новосибирск 1999, 2008, 2009; Колпашево, 2009)

Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано в сборниках научных трудов, материалах научно-практических конференций 42 печатные работы в том числе: одна монография, 2 рекомендации и 8 статьей в журналах, рекомендованных ВАК. Получено 11 авторских свидетельств.

Основные положения, выносимые на защиту:

- особенности селекции на САО луковых культур в условиях Западной Сибири;

- модели сортов луковых культур, адаптированные к условиям Западной Сибири;

- оригинальные сорта луковых культур.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов и практических предложений, списка литературы, который включает 448 источников, в том числе 30 - иностранных. Диссертация изложена на 326 страницах компьютерного текста, содержит таблиц, рисунков и приложений.

Автор выражает глубокую благодарность своим учителям: к. с.-х. н. , к. б.н. И. И Ершову., и научному консультанту д. с.х. н., профессору, члену-корреспонденту АН Балашовой. Особую признательность автор выражает академику , академику , д. с.-х. н. , к. с.-х. н , д. с.-х. н. , д. б.н. , , д. с.-х. н. , , к. с.-х. н. . Автор благодарен коллегам: к. с.-х. н. , к. с.-х. н. , , к. с.-х. н. (КазНИИКОХ), д. б.н. (ГАГАУ), к. с.-х. н. (Воронежская ОС) и всем сотрудникам ГНУ ЗСООС, ГНУ ВНИИО, ГНУ ВНИИССОК за помощь и поддержку.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Состояние, проблемы селекции и семеноводства,

сортимент луковых культур в Сибири

В главе сделан обзор литературы по теме диссертации. Даны происхождение, классификация и распространение изучаемых видов луковых культур. Показано влияние интродукции исходного материала на повышение эффективности селекции. Затронуты вопросы экологической селекции.

2. Объекты, методика и условия проведения исследований

Объектом исследований служили: 138 образцов лука репчатого из коллекции ВНИИР, 12 сортов и гибридов лука репчатого ГНУ Западно-Сибирская овощная опытная станция ВНИИО РАСХН, гибридный материал и образцы местных форм лука шалота (дальневосточные, уральские формы, ГНУ СибНИИРС СО РАСХН), образцы чеснока озимого МСХА им. Тимирязева, ГНУ СибНИИРС СО РАСХН, местные формы (Алтайский край, Новосибирская, Кемеровская, Томская, Запорожская области, Республика Казахстан).

Экспериментальная работа выполнена: в 1годах в лаборатории селекции и семеноводства луковых культур ГНУ Западно-Сибирская овощная опытная станция ВНИИО РАСХН (лук репчатый, лук шалот, чеснок озимый), в гг в лаборатории селекции и семеноводства луковых культур СибНИИРС СО РАСХН (лук шалот); экологическое сортоиспытание лука репчатого в гг – ОПХ Бирюлинское (Республика Алтай), СибНИИРС; 2004 год - ГНУ Воронежская ООС ВНИИО РАСХН; по чесноку озимому: гг – КазНИИКОХ (Республика Казахстан).

Коэффициент корреляции рассчитывали с помощью программы STATGRAFIC 3.0. Достоверность корреляции оценивали для 95 % уровня достоверности.

Определение параметров адаптивности и стабильности генотипов и оценку среды, как фона для отбора проводили по методике и (1985).

Повторность в опытах четырёхкратная, расположение делянок рендомизированное. Площадь делянок: лук репчатый 2,2-5,4 м2, лук шалот 2,2-5,4 м2, чеснок озимый 2,7-5,4 м2.

Оценку среды экологических зон в широком экологическом испытании проводили путём изучения признаков продуктивности лука репчатого в 16 пунктах, лука шалота в 3 пунктах, чеснока озимого в 2 пунктах.

В работе использовали результаты, полученные из Госкомиссии по сортоизучению за гг (лук репчатый), а также результаты экологического сортоиспытания лука репчатого за , 2007 гг, лука шалота за гг, чеснока озимого за гг, полученные в ГНУ Западно-Сибирская овощная опытная станция ВНИИО (ГНУ ЗСООС ВНИИО), по луку репчатому гг в Новосибирске, в Горном Алтае, в 2004 г на Воронежской ОС, по луку шалоту за 19гг, полученные в СибНИИРС вед. н.с., к. с.-х. н. , гг в КазНИИКОХ по луку шалоту и чесноку озимому.

Оценка образцов по признакам проводилась: по Методические указаниям по селекции луковых культур (1997), Изучение коллекции лука и чеснока (1986), Классификатор рода Allium cepa (1977), Широкий унифицированный классификатор СЭВ и международный классификатор СЭВ лука репчатого (Allium cepa) (1980), Методика государственного сортоиспытания с/х культур (1975), Руководству по апробации овощных культур и кормовых корнеплодов (1982),.

Объём выборки: 10-30 растений по всем культурам.

Содержание сухого вещества определяли высушиванием до абсолютно сухого веса, общего сахара – по Бертрану, аскорбиновой кислоты – по Мурри, нитраты – ионоселективным методом (Методические указания, 1979).

Обработку экспериментального материала проводили по методу дисперсионного анализа (Доспехов, 1985), ОКС и СКС по методу II Гриффинга (Griffing, 1956).

3. Стратегия селекции на адаптивность

Изменчивость – основа процесса адаптации, который никогда не завершается в связи с постоянным взаимодействием биологических систем со средой обитания. В настоящее время наиболее эффективными методами изучения растений являются фенотипическая, сезонная и эколого-географическая изменчивости.

3.1. Изменчивость динамических характеристик луковых растений

Лук репчатый. По длительности вегетационного периода все изученные образцы относятся к очень скороспелой (созревание наступает раньше, чем за 80 суток) или скороспелой (81-90 суток) группам. В целом в коллекции по скороспелости выделены сортообразцы: Донецкий золотистый, к-1± 2, суток); Погарский, к-± 3,суток); А. сера, к-± 3, суток); Золотистый, к-1± 3, суток); Froko Osena, к-4±2, суток); Янтарь, к-4±5, суток).

3.2. Изменчивость количественных признаков растений изучаемых

видов луковых культур

3.2.1.Фенотипическая изменчивость количественных признаков

Анализ изменчивости шести количественных признаков лука репчатого, показал, что все они относятся к группам со средней (СV % = 10-20%) или незначительной (СV % < 10%) изменчивостью. Стабильны признаки «масса луковицы», «высота луковицы», «ширина луковицы» - коэффициент их изменчивости не превышает 10 % (табл.1).

Таблица 1. Изменчивость количественных признаков районированных сортов лука репчатого, (Барнаул, , 2007)

Признаки

СV %

Однолетний

сибирский

Юконт

Ермак

Количество листьев

5,08 – 15,0

7,75 – 28,2

7,4 – 24,4

Длина листа

5,15 – 18,0

3,0 – 14,0

0,97 – 20,0

Ширина листа

7,2 – 26,2

2,16 – 17,6

4,8 – 34,0

Высота луковицы

1,83 – 9,84

3,27 – 10,3

3,40 – 9,02

Ширина луковицы

2,0 – 6,6

4,0 – 10,3

2,0 – 9,96

Масса луковицы

2,2 – 18,2

2,7 – 13,2

0,5 – 15,3

Анализ изменчивости степени варьирования количественных признаков на культуре лука шалота показывает, что коэффициент вариации характеризуется различными уровнями. (табл. 2).

Таблица 2. Изменчивость количественных признаков

лука шалота, (Барнаул, )

Признаки

СV %

Спринт

Серёжка

Софокл

Количество листьев

9,2 - 22,1

4,25 - 40,0

12,5 – 42,3

Длина листа

2,3 - 11,7

5,45 - 11,5

7,16 – 9,54

Число луковиц в гнезде

15,97 - 45,1

11,62 - 45,1

10,14 – 29,9

Количество стандартного лука,

диаметром более 3 см

23,3 - 40,1

12,0 – 60,51

14,56 – 36,1

Товарная урожайность

5,82 - 42,9

9,72 – 42,6

5,57 – 46,85

Масса стандартной луковицы

2,36 - 27,73

9,2 – 17,72

5,67 – 12,1

Анализ фенотипической изменчивости семи количественных признаков чеснока озимого показал, что практически все признаки относятся к группе средней (СV =10-20%) и значительной изменчивости (СV >20 %).

Наибольшая выравненность отмечена по признакам: «количество листьев», «длина листа», «ширина листа». Признак «товарная урожайность» имеющий, за счет первых лет испытания, высокий коэффициент вариации, в последние годы также стабилизировался до среднего уровня, а в 2007 году отмечен низкий уровень вариации. Этот признак наиболее изменчив по годам и по сортам, коэффициент изменчивости колеблется, в среднем, от 2,34 до 36,5 %. По уменьшению степени варьирования за этими признаками следуют: «масса луковицы», «количество зубков в луковице».

Таким образом, анализ фенотипической изменчивости количественных признаков чеснока озимого выявил сортовое разнообразие по этим признакам, что позволяет отобрать генотипы с низким уровнем изменчивости.

3.2.2. Сезонная изменчивость количественных признаков

Эффективность селекционного процесса может быть повышена за счёт использования сезонной изменчивости растений для оценки и отбора. Сезонная изменчивость признаков растений при изучении в одном пункте исследования возникает на фоне изменения температурного, светового, физических и погодных факторов при стабильном почвенном и географическом фоне.

Устойчивость лука шалота к пониженным температурам мы использовали в селекционных целях при подзимней посадке.

Анализ результатов (табл. 3.) показывает, значительную дифференциацию генотипов по всем количественным признакам, уровень коэффициента вариации в основном средний (Cv=10-20 %) или высокий (Cv >20%).

Наиболее изменчивы признаки «число листьев» и «число зачатков». Причём, признак «число листьев» более вариабелен при осеннем, а признак «число зачатков» при весеннем сроке посадки. Несколько ниже показатели изменчивости у признаков «масса стандартной луковицы» и «товарная урожайность».

Таблица 3. Изменчивость количественных признаков лука шалота при получении лука-репки с использованием двух сроков посадки в условиях Барнаула,

Признак

Срок

посадки

Сорт

Спринт

Серёжка

Софокл

lim

Cv,%

lim

Cv,%

lim

Cv,%

Количество

листьев, шт

I*

15-45

34,1

11-41

25,1

17 - 50

29,1

II**

14-50

26,4

34 - 67

23,0

27 - 59

26,1

Количество

зачатков, шт

I

2 - 6

31,1

4 - 6

14,4

3 - 7

31,8

II

2 - 9

33,4

5 - 8

31,2

3 - 8

34,5

Масса стандартной луковицы, г

I

28 - 45

19,3

25 - 48

27,7

33 - 42

8,8

II

15 - 29

22,1

18 - 44

36,5

16 - 30

28,1

Товарная урожайность, т/га

I

7,2 - 15,7

31,4

15,2 - 18,3

7,6

6,8 - 23,1

33,3

II

13,4 - 23,0

20,5

10,4 - 31,3

42,1

15,6 - 22,3

12,9

*I – осенний срок посадки;

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11