Создание нового исходного материала для селекции различных подвидов кукурузы и его оценка в агроклиматических зонах России (стр. 6 )

По результатам Государственных сортоиспытаний гибрид Краснодарский сахарный 250 СВ был районирован в 2001 году.

Основную часть, 85-90 % товарной продукции сахарной кукурузы консервируют. К исходному материалу, который используют при создании гибридов специального назначения, предъявляют ряд дополнительных требований: початки у гибридов должны быть ней или близко к цилиндрической форме, иначе не избежать больших потерь при срезании зерна. Зерно должно быть тонкое и длинное (оптимальное соотношение длины к его ширине 1,7 – 2,0), светлая окраска цветочных чешуй и пестичных столбиков и ряд других.

В ходе многолетних исследований такой исходный материал нами был получен и положен в основу создания гибрида специального назначения Краснодарский сахарный 280 СВ (Таблица 21).

За годы предварительного сортоизучения гибрид Краснодарский сахарный 280 СВ на 16,2 центнеров с 1 га превышал стандарт (Краснодарский сахарный 250 СВ) по общему урожаю чистых початков без оберток, на 17,3 центнеров по массе чистых кондиционных початков. Средняя масса одного кондиционного початка была на 6 % больше, чем у стандарта. Початки у нового гибрида по своей форме близки к цилиндрической, зерно длинное (соотношение технически спелого зерна от массы початка составляет 65%, содержание сахара в зерне молочной спелости варьирует от 6,5 до 7,0%). Период молочной спелости у гибрида наступал на 20 – 24 день после опыления початка, т. е. на 72 – 74 день от полных всходов.

Таблица 21 – Характеристика линий кукурузы гибрида Краснодарский сахарный 280 СВ, 2000 г., Краснодар

Линия	Происхождение	Форма початка	Соотношение длины и ширины зерна	Окраска цветочных чешуй и пестичных столбиков	Органолептическая оценка, балл (1-5)
Кр 850	346 х Comander	близка к цилиндрической	1,7	светлая	4,3
Кр 834	Rediant	близка к цилиндрической	1,8	светлая	4,5
Кр 827	Reward	цилиндрическая	1,9	светлая	4,6

По результатам Государственного сортоиспытания гибрид Краснодарский сахарный 280СВ был районирован по регионам Российской Федерации в 2007 году.

Оценку биохимического состава зерна, с использованием его быстрой заморозки мы провели совместно с учеными Днепропетровского института зернового хозяйства (Украина) (таблица 22).

По содержанию сахаров гибрид Краснодарский сахарный 280 СВ на 25 % превышал районированный стандарт, а по количеству сахарозы на 51,2 %.

Таблица 22 – Биохимическая характеристика зерна гибридов сахарной кукурузы, Днепропетровск, 2006 г.

Гибрид	Содержание сахаров, мг % от сухой массы
моносахариды	дисахариды	сахароза	общее содержание сахаров
Краснодарский сахарный 250 СВ (стандарт)	4,21	10,51	5,97	14,72
Краснодарский сахарный 280 СВ	4,46	13,96	9,03	18,42

Вкусовые качества зерна у сахарной кукурузы определяются также плотностью эндосперма и толщиной перикарпия.

Определение толщины перикарпия проводили путем измерения его толщины в период молочной спелости и замером его сухой массы в граммах на 100грамм зерна (таблица 23).

Таблица 23 – Характеристика гибридов сахарной кукурузы по толщине и величине сухой массы перикарпия, Днепропетровск, 2006 год

Гибрид	Содержание сухого вещества, %	Толщина перикарпия, мм	Сухая масса перикарпия, г
Краснодарский сахарный 250 СВ (стандарт0	30,43	0,130	8,54
Краснодарский сахарный 280 СВ	30,17	0,118	6,23

Улучшение углеводного состава зерна сахарной кукурузы методом селекции

Сахарная кукуруза в своем геноме имеет мутантный ген su1 (sugary1). Сверхсахарная кукуруза обладает совершенно новым мутантным геном sh2 (shrаnken2). Оба гена находятся в дубликатном рецессивном гомозиготном состоянии. Данные гены оказывают сильное воздействие на биохимические превращения в зерне кукурузы, особенно на процессы синтеза углеводов. Они блокируют процесс превращения декстринов в крахмал, что способствует их накоплению, снижению содержания крахмала, что косвенно ведет к увеличению количества сахаров в зерне. Ген sh2 блокирует синтез крахмала на более ранней стадии – при переходе сахаров в декстрины, а ген su 1 на стадии превращения декстринов в крахмал. Такая генетическая особенность мутации sh2 позволяет увеличить количество сахара в зерне (до 28%), способствует увеличению продолжительности технической спелости зерна, что на данный момент является одной из самых актуальных задач в селекции гибридов сахарной кукурузы. Основной задачей наших исследований было создание нового исходного материала, сочетающего в одном генотипе две рецессивные мутации su1 и sh2. В селекционный процесс были вовлечены две линии сахарной кукурузы (генотип su1 su1 su1 Sh2 Sh2 Sh2) и две линии сверхсахарной (генотип Su1 Su1 Su1 sh2 sh2 sh2). Зерно в F1 у гибридов по фенотипу в биологической спелости имело нормальный эндосперм (генотип Su1, Su1, Su1, Sh2 Sh2, Sh2) вследствие проявления доминантных генов Su1 Sh2.

В последующих поколениях проявились четыре разных по фенотипу класса зерен: нормальное (Su1 Su1 Su1 Sh2 Sh2 Sh2), шугари (su1 su1 su1 Sh2 Sh2 Sh2), шранкен (Su1 Su1 Su1 sh2 sh2 sh2) и шугари – шранкен (su1 su1 su1 sh2 sh2 sh2) в соотношении близком к 9:3:3:1, что соответствовало дигибридному расщеплению. У них исходный материал различался по двум парам генов, находящихся в негомологичных хромосомах. В процессе разбора початков зерна с нормальным эндоспермом были выбракованы. В селекционном питомнике была проведена жесткая браковка материала по морфо-биологическим признакам. По результатам трехлетнего отбора для последующей селекционной проработке было выделено 72 семьи из них 28 с мутацией su1, 29 с sh2 и 15 с двойной мутацией su1 sh2.

Полученный на основе популяций линейный материал с мутацией sh2 был положен в основу переданной в Государственное сортоиспытание среднеранней популяции Российская сахарная 4 в 2008 году. Дальнейшая робота будет направлена на изучение полученного линейного материала по фенотипическим признакам, углеводному составу, медленному снижению сахарозы в зерне в послеуборочный период и их комбинационной ценности.

Создание и оценка исходного материала для селекции гибридов лопающейся кукурузы

Начиная с 1996 г. по технологическим качествам зерна и морфо-биологическим свойствами было изучено около 100 сортообразцов лопающейся кукурузы интродуцированных из девяти стран мира.

Быстрые темпы селекции новых высокопродуктивных гибридов проблем в США, привели к тому, что за короткий промежуток времени весьма сильно изменилась и шкала оценки по технологических качествам зерна лопающейся кукурузы. В результате многолетнего многократного скрининга нами был отобран исходный материал лопающейся кукурузы коэффициент увеличения объема зерна, которого при поджаривании (КУО) был не ниже 1:30, а количество взорванных зерен составило 98%. Это позволило нам разработать и предложить свою шкалу оценки технологических качеств зерна лопающейся кукурузы (Таблица 24).

Таблица 24 – Шкала оценки технологических качеств зерна лопающейся кукурузы, (по ), Краснодар, 2007 год

Критерий оценки	Коэффициент увеличения объема при поджаривании	Количество взорванных зерен, %
Удовлетворительная	30	98
Хорошая	31-35	99
Отличная	36 и более	100

В наших исследованиях начиная с третьего поколения самоопыления и отбора по хозяйственно полезным признакам, стали проводить скрининг по технологическим качествам зерна. По итогам отбора был выделен сортолинейный материал, который положен в основу создания высокопродуктивного гибрида лопающейся кукурузы (Таблица 25).

Таблица 25 – Характеристика линий и сортообразцов лопающейся кукурузы по технологическим качествам зерна и морфологическим признакам, Краснодар, 2006 год

Происхождение	Линия, образец	Коэффициент увеличения объема зерна	Количество взорванных зерен, %	Период всходы - цветение початка, дней
США	Sg 1533	1:20	98,1	77
Китай	К 240	1:35	99,2	56
Sg 1533 х К 240	Кр 846	1:34	98,8	60
Россия	Кр 837	1:32	98,4	70
США	М 212	1:32	99,0	60
Кр 837 х М 212	Кр 821	1:34	98,7	65
Россия	Кр 872	1:28	98,2	64
Кубанская воздушная (стандарт)	1:27	97,9	60

При моделировании нового гибрида лопающейся кукурузы были использованы коллекционные образцы из США (М212) и Китая (К240), линия Sg 1533 и две - селекции института (Кр 837 и Кр 872).

Линия Sg 1533 характеризовалась удовлетворительными технологическими качествами зерна. У линии Кр 837 были хорошие технологические качества зерна. Линии при скрещивании друг с другом обладали хорошей комбинационной способностью. При этом у обеих линий был продолжительный период вегетации и не совсем удовлетворительные значения признаков структуры початка. Нами была поставлена задача: добиться селекционного улучшения технологических качеств зерна у линий Sg 1533 и Кр 837, повысить значения признаков структуры початка, сократить вегетационный период.

В качестве доноров раннеспелости были использованы среднеспелые сортообразцы лопающейся кукурузы М 212 и К 240, характеризующиеся отличными технологическими качествами зерна при поджаривании. Линия Sg 1533 была скрещена с сортообразцом К 240. Проведена гибридизация линий Кр 837 с М 212. На данных гибридах были выделены линии лопающейся кукурузы.

В результате селекционной работы нами были получены изоаналоги исходных линий лопающейся кукурузы Sg 1533 (Кр 846) и Кр 837 (Кр 821), которые в своем генотипе сохранили хорошую комбинационную способность по урожаю зерна, при скрещивании друг с другом, на 5-17 дней был снижен их вегетационный период. Полученные линии вобрали в себя хорошие технологические качества зерна из сортообразцов К 240 и М 212. Наряду с этим были улучшены некоторые параметры структуры початка вновь созданных линий: они стали длиннее, увеличив тем самым количество зерен в ряду. В качестве третьего компонента созданного нами гибрида была использована линия селекции института Кр 872, характеризующаяся удовлетворительными технологическими качествами зерна, но хорошей комбинационной способностью при скрещивании с линиями Кр 821 и Кр 846.

Проведенная работа позволила нам успешно подобрать пары для скрещиваний и создать среднепоздний трехлинейный гибрид Краснодарский лопающейся 400 с формулой (Кр 821 х Кр 872) х Кр 846, который по результатам Государственного сортоиспытания был районирован в 2007 году по Северо-Кавказскому региону.

Вегетационный период гибрида 112 – 115 дней, початок слабо - конической формы, имеет 14 рядов зерен.

Масса 1000 зерен 130 г. Выход зерна при обмоле 77 – 78%. За годы предварительного сортоиспытания 2000 – 2003 годы гибрид формировал урожай зерна 21,8 – 29,7 ц с 1 га, что на 1,0 – 5,4 ц с 1 га больше чем у стандарта Кубанской воздушной. Коэффициент увеличения объема зерна при поджаривании по годам испытаний варьировал от 1:32 до 1:35. Выход взорванных зерен – 98,7%.

Связь свойства взрываемости с признаками, характеризующими урожай зерна, параметры растений, вегетационный период изучали на гибридах.

Всего изучали 5 пар признаков. На изученном нами материале установлена отрицательная корреляция между урожаем зерна и взрываемостью (r = -0,017) и продолжительностью периода всходы цветения початка (r = -0,546). Положительная между урожаем и массой 1000 зерен (r = 0,287), высотой растений и высотой прикрепления початка (r = 0,390 – 0,155). Между взрываемостью и массой 1000 зерен, высотой растений и высотой прикреплением початка установлена отрицательная корреляционная зависимость (r = -0,310; -0,027; -0,051), а между КУО и вегетационным периодом положительная (r = 0,2193), при этом ряд исследователей данную закономерность считают только генотипической особенностью изучаемого материала.

Коэффициент наследуемости (h2), отражает, в основном, аддитивные действия генов, не показывая эффекты их взаимодействие в гибридном организме. Мы проводили изучение характера наследования признаков при гибридизации. Было установлено, что когда скрещиваемые линии имели высокую взрываемость, то 80% гибридов по этому признаку не отличались от исходных родительских форм. Когда родительские формы были с плохой взрываемостью зерна около 75% гибридов имели низкую взрываемость.

При скрещивании сильно различающихся по этому показателю линий наблюдался промежуточный характер наследования в 96% случаев. Аналогичная закономерность выявлена и при изучении наследования веса 1000 зерен. При скрещивании позднеспелых и раннеспелых родительских форм промежуточный характер наследования проявлялся у 70% гибридов, а 30% были более скороспелыми, чем родители. У всех гибридных комбинаций, родительские формы которых сильно различались по данному признаку, проявился промежуточный характер наследования с уклонением в сторону более раннеспелого родителя.

В ходе проведенных нами исследований были изучены условия хранения зерна лопающейся кукурузы в послеуборочный период. Как показал нам эксперимент, при 3хмесяцах отлежке, влага в зерне приходит в равновесное состояние с относительной влажностью воздуха, в результате чего достигается наиболее равномерное ее распределение в пределах эндосперма, что способствует более полному его расширению при нагревании. В нашем опыте после отлежке, в холодном помещении (+10ºС) и относительной влажности 50%, взрываемость зерна у линий лопающейся кукурузы увеличивалась на 11,1 – 34,6%.

Изучение реакции на ЦМС у линий пищевой кукурузы

В наших опытах при переводе гибридов на стерильную основу использовался Молдавский (М) и бразильский (С) типы ЦМС.

Исследования проводились по трем основным направлениям:

- изучение реакции на ЦМС у линий;

- создание стерильных аналогов по перспективным линиям, которые использовались в качестве материнских форм;

- создание аналогов восстановителей фертильности пыльцы у линий, используемых в качестве отцовского компонента.

Анализ полученных данных позволяет нам сделать вывод, что в изученном наборе линий лопающейся и сахарной кукурузы наибольшее количество закрепителей стерильности выявлено на М – типе стерильности (84%), полувосстановителей фертильности и восстановителей фертильности установлено больше на С – типе ЦМС (Таблица 26).

Таблица 26 – Реакция линий лопающейся и сахарной кукурузы на ЦМС, Краснодар, 2003 – 2007 годы

Тип ЦМС	Изучено линий	закрепители стерильности	полувосстановители фертильности	восстановители фертильности
штук	%	штук	%	штук	%
М	12	10	84	1	8	1	8
С	37	28	76	5	14	4	10

Стерильные аналоги и восстановители фертильности для оригинальных линий сахарной, и лопающейся кукурузы создавали методом насыщающих скрещиваний на основе стерильной цитоплазме с одновременным введением доминантного, для восстановителя, аллеля rf, получившего у нас в стране название метода Экхардта – Хаджинова.