На правах рукописи

ЗАЙЦЕВ АЛЕКСАНДР НИКОЛАЕВИЧ

ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ ГИБРИДОВ

ПОДСОЛНЕЧНИКА НА САМОФЕРТИЛЬНОСТЬ И

ПЧЕЛОПОСЕЩАЕМОСТЬ

Специальность 06.01.05 – селекция и семеноводство

сельскохозяйственных растений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Краснодар – 2014

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур имени В.С. Пустовойта Россельхозакадемии в 2006-2008 гг.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Бочковой Анатолий Дмитриевич

Официальные оппоненты: Супрунов Анатолий Иванович доктор сельскохозяйственных наук, доцент, заведующий отделом селекции и семеноводства кукурузы ГНУ Краснодарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства им. П.П. Лукьяненко, Россельхозакадемии Жукова Майя Петровна доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры растениеводства и селекции ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет»

Ведущая организация: ГНУ Всероссийский НИИ зерновых культур им. В.Г. Калиненко Россельхозакадемии

Защита диссертации состоится '' 26 '' июня 2014 г. в 9 ч.00 мин. на заседании диссертационного совета Д 220.038.03 при ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» по адресу: 350044, г.

Краcнодар, ул. Калинина 13, (главный корпус, 1 этаж, к.106)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет», и на сайте http://www.kubsau.ru, с авторефератом на официальных сайтах: Высшей аттестационной комиссии – http://vak.ed.gov.ru и ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» - http://www.kubsau.ru

Автореферат разослан '' '' мая 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук, профессор Цаценко Л.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Подсолнечник является основной масличной культурой в Российской Федерации. На его долю приходится до 70% посевных площадей, до 80% валового сбора и до 90% выработки растительных масел.

Характерной особенностью производства подсолнечника в России является относительно низкая урожайность не превышающая 1,1-1,2 т/га с площадей более 7 млн. га.

Одним из резервов дальнейшего повышения урожайности является внедрение в производство новых высокопродуктивных гибридов подсолнечника.

В селекции и семеноводстве гибридного подсолнечника важную роль играет самофертильность – генетически обусловленная способность растения формировать семена даже в отсутствие насекомых-опылителей. При недостатке насекомых-опылителей гибриды подсолнечника, отселектированные на высокую самофертильность, в меньшей степени снижают урожайность, чем обычные сортообразцы.

При производстве гибридных семян большое значение имеет пчелоопыление, поскольку особенности переопыления родительских форм на участках гибридизации предполагают перенос пыльцы насекомыми от отцовской фертильной к стерильной материнской форме. Это указывает на необходимость изучения селекционного материала по пчелопосещаемости для достижения максимальной эффективности внедрения гибридов в производство.

В связи с актуальностью исследований тема диссертационной работы была включена в тематический план научно-исследовательских работ ГНУ ВНИИМК РАСХН по теме: 04.07.02. «Создать высокопродуктивные сорта и неблагоприятным абиотическим и биотическим факторам среды».

использованию в селекции новый исходный материал для создания гибридов подсолнечника с повышенной самофертильностью и пчелопосещаемостью.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Провести оценку сортов, межлинейных гибридов и самоопылённых линий подсолнечника по хозяйственно ценным признакам;

2. Установить пределы изменчивости признаков самофертильности, избирательности оплодотворения и пчелопосещаемости у сортообразцов подсолнечника различного происхождения;

3. Сравнить фертильные самоопылённые линии подсолнечника и их ЦМС-аналоги по пчелопосещаемости;

подсолнечника от количества язычковых цветков;

5. Изучить характер наследования признаков самофертильности и пчелопосещаемости у простых и трёхлинейных гибридов подсолнечника;

6. Оценить изменчивость самофертильности и пчелопосещаемости в зависимости от погодных условий года;

7. Выделить перспективный исходный материал по самофертильности, избирательности оплодотворения, аттрактивности пчёлам и стабильности метеорологических факторов.

Научная новизна исследований и практическая значимость работы.

различного происхождения по основным хозяйственно ценным признакам.

оплодотворения и пчелопосещаемости сортов, гибридов и самоопылённых линий подсолнечника, установлены сортовые различия между ними.

Получены данные об отсутствии связи аттрактивности для пчёл корзинок материнских форм и гибридов подсолнечника с типом цитоплазмы и количеством язычковых цветков.

пчелопосещаемости, установлено влияние условий года на проявление этих признаков.

Выделен перспективный исходный материал для селекции гибридов подсолнечника на повышенную самофертильность и пчелопосещаемость.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Характеристика сортов-популяций, межлинейных гибридов и самоопылённых линий подсолнечника по основным хозяйственно ценным признакам, самофертильности, избирательности оплодотворения и пчелопосещаемости.

2. Полигенный характер наследования признаков самофертильности и пчелопосещаемости у простых и трёхлинейных гибридов подсолнечника.

3. Соотношение изменчивости признаков пчелопосещаемости и самофертильности у сортов-популяций, гибридов и самоопылённых линий подсолнечника по годам.

4. Отсутствие влияния стерильной цитоплазмы самоопылённых линий пчелопосещаемость.

5. Исходный материал для селекции гибридов подсолнечника с повышенной самофертильностью, избирательностью оплодотворения и пчелопосещаемостью.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены на ежегодных заседаниях методической комиссии ВНИИМК (2007, 2008, 2009гг), ежегодных отчетно-плановых сессиях ученого совета ГНУ ВНИИМК Россельхозакадемии, четвертой международной конференции молодых ученых и специалистов «Актуальные вопросы селекции, технологии и переработки масличных культур» (Краснодар, 2007г).

экспериментальные данные, полученные лично автором в результате проведения полевых и лабораторных опытов, анализе результатов исследований. Доля личного участия соискателя в диссертационных исследованиях составляет не менее 80%.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 научных работ общим объемом 1,6 печатных листов, в том числе три из них входят в издания, рекомендованные ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 120 страницах текста в компьютерном исполнении. Состоит из введения, обзора литературы, условий, материала и методики проведения исследований, экспериментальной части, выводов, рекомендаций для практической селекции, списка использованной литературы и приложений.

Содержит 22 таблицы, 3 рисунка и 6 приложений. Список литературы включает 237 источников, в том числе 167 на иностранный языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

.

Во введении диссертационной работы раскрыты актуальность, новизна, цель и задачи исследований, практическая значимость работы, основные положения, выносимые на защиту, апробация работы, информация о публикациях по теме диссертационной работы, структура диссертации.

1. Обзор литературы. В главе рассмотрены основные направления, проблемы и достижения в разработке вопросов использования признаков самофертильности, избирательности оплодотворения и пчелопосещаемости в селекционно-семеноводческой работе с гибридным подсолнечником.

Проведен анализ отечественной и зарубежной литературы.

2. Условия, материал и методика проведения исследований 2.1. Почвенно-климатические условия центральной зоны Краснодарского края, а также характеристика погодных условий вегетационных сезонов 2006-2008гг.

Разнообразные погодные условия в годы проведения исследований позволили объективно оценить биологические и хозяйственно-ценные признаки у изучаемых сортов, гибридов и самоопыленных линий подсолнечника.

2.2. Исходный материал и методика проведения опытов Изучено 47 сортообразцов различного происхождения, в том числе сортов, 19 межлинейных гибридов и 13 самоопыленных линий.

Полевые эксперименты проводили в 2006-2008 гг. на центральной экспериментальной базе Государственного научного учреждения Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур имени В.С. Пустовойта по общепринятой для подсолнечника методике (Пустовойт, 1967). Масличность семянок определяли на ЯМР – анализаторе АМВ-1006М по ГОСТ Р 8.620-2006. Опыты закладывали методом организованных повторений в четырехкратной повторности. Показатель самофертильности определяли как отношение количества выполненных семянок при самоопылении под изоляторами к аналогичному показателю, полученному при анализе свободноцветущих растений (Jocic, Skoric, 2004).

Учет пчелопосещаемости проводили маршрутным способом по методике К.К. Фасулати (1971).

Экспериментальные данные, полученные в опытах, обрабатывали методом дисперсионного анализа (Доспехов, 1985).

3. Экспериментальная часть 3.1. Характеристика исходного материала по основным селекционным признакам и устойчивости к патогенам Проведенными исследованиями выделены наиболее ценные по комплексу основных селекционных признаков и устойчивости к патогенам сортообразцы.

Из числа сортообразцов очень ранней группы такими являются гибриды Альтаир, Авангард и ЦМС Кубанский 86, самоопыленная линия ВКВ группе раннеспелых наиболее перспективными являются гибриды Красотка, Триумф, Меркурий, ЦМС Кубанский 93 и самоопыленная линия ВА-93.

Среди среднеранних сортообразцов лучшими являются гибриды Ригасол ОР, Арена ПР и ЦМС Кубанский 93, самоопыленная линия ВК-653.

3.2. Самофертильность сортов-популяций, межлинейных гибридов и самоопыленных линий подсолнечника Степень самофертильности изученных сортообразцов подсолнечника варьирует от 6,1 % до 75,0 %. Среди сортов-популяций наибольшей самофертильностью обладают Бузулук и Кулундинский-1 (20,1 % и 19,3 % соответственно) (таблица 1).

самофертильности отличались Кубанский 930 (75,0 %) и Авангард (72,0 %), а минимальными – гибриды Арол (24,9 %) и Воронежский-1 (20,6 %).

Хорошая самофертильность отмечена у самоопыленных линий ВКи ВК-174 (35,0%), а минимальная – у линий ВК-464 и ВА- (11,3 % и 11,8 % соответственно).

Таблица 1 – Характеристика перспективных сортообразцов подсолнечника по самофертильности Установлена достоверная отрицательная корреляция у сортовпопуляций между уровнем самофертильности и сбором масла с гектара (таблица 2).

Таблица 2 – Взаимосвязь самофертильности с урожайностью и сбором масла с гектара Сорта – популяции Межлинейные гибриды Самоопыленные избирательности оплодотворения оплодотворения своей пыльцой при свободном цветении в массиве генетически различного селекционного материала у самоопыленных линий подсолнечника варьирует от 35,9 % до 87,3 % (таблица 3).

Наибольшая избирательность оплодотворения отмечена у линий ВКВК-585 (80,2 %) и ВК-789 (80,3 %), а минимальная – у линии ВК-276 (35,9 %) и ВК-462 (41,2 %).

Установлено независимое наследование признаков избирательности оплодотворения и самофертильности.

Таблица 3 - Избирательность оплодотворения у самоопыленных линий подсолнечника Выделены линии, сочетающие в себе высокую самофертильность и хорошую избирательность оплодотворения (ВК-551, ВК-174, ВК-810 и ВКХарактеристика сортов, гибридов подсолнечника и их родительских форм по пчелопосещаемости Среди сортообразцов подсолнечника отмечены существенные различия по пчелопосещаемости. В группе очень ранних наибольшей аттрактивностью отличались сорта Енисей, Богучарец и Бузулук, а также гибрид Воронежский – 1 (таблица 4). Пчелопосещаемость у них находилась на уровне 7-8 особей/50 раст./ мин.

Среди материнских форм – закрепителей стерильности варьирование по пчелопосещаемости составило от 6 особей/50 раст./ мин., у гибрида ЦМС Кубанский 86 до 1 особи/50 раст./ мин. у линии ВК-810.

У отцовских линий восстановителей фертильности пыльцы лучшей аттрактивностью для пчел обладала линия ВК-585 (5 особей/50 раст./ мин.).

Таблица 4 – Характер пчелопосещений сортообразцов подсолнечника очень ранней группы Материнские формы – закрепители стерильности Отцовские линии-восстановители фертильности гибриды Меркурий, Красотка, Триумф и Юпитер, а также сорт Р-453, у которых отмечено от 6 до 7 пчелопосещений на 50 растений в минуту (таблица 5).

аттрактивностью для пчел отличался гибрид ЦМС Кубанский 93 ( особей/50 раст./ мин.).

Таблица 5 – Характер пчелопосещений у сортообразцов подсолнечника раннеспелой группы, ВНИИМК.

Название сортообразца Материнские формы – закрепители стерильности Отцовские линии-восстановители фертильности особи/50 раст./ мин.).

Аналогичные существенные различия по пчелопосещаемости отмечены и для сортообразцов среднеранней группы (таблица 6).

Образцы среднеранней группы: гибрид Арена ПР и сорт Флагман были наиболее привлекательны для пчел (8 и 7 пчелопосещений на 50 растений в минуту соответственно), средней аттрактивностью (5-6 особей/50 раст./ мин.) отличались гибриды Темп, Кубанский 930, Арол и Барс, а также сорт ВНИИМК 8883.

Таблица 6 – Характер пчелопосещений сортообразцов подсолнечника среднеранней группы, ВНИИМК.

Название сортообразца Материнские формы – закрепители стерильности раст./ мин.) отличались сорта Лакомка, Крепыш и гибрид Ригасол ОР.

Среди материнских линий среднеранней группы наибольшая аттрактивность отмечена у линии ВК-653 (6 пчелопосещений на 50 растений в минуту), а линии ВК-464 и ВК-734 имели меньшую привлекательность для пчел (4 особи/50 раст./ мин.).

3.5. Пчелопосещаемость фертильных самоопыленных линий и их ЦМСаналогов подсолнечника лежит перенос пыльцы с фертильных отцовских форм на стерильные аналоги материнских форм.

фертильных самоопыленных линий подсолнечника и их стерильных аналогов была одинаковой – 3,2 особи на 50 растений в минуту (табл. 7).

Таблица 7 – Пчелопосещаемость фертильных линий и их стерильных аналогов, ВНИИМК.

Название линии 3.6. Пчелопосещаемость гибридов подсолнечника с различным количеством язычковых цветков.

Проведенные исследования показали, что пчелопосещаемость изученных гибридов не зависит от количества язычковых цветков (таблица 8).

Таблица 8 – Пчелопосещаемость (особей/50 раст./ мин.) соцветий подсолнечника с различным количеством язычковых цветков.

пчелопосещаемости По своей природе самофертильность у подсолнечника является количественным признаком, проявляющимся от полной стерильности до нормальной фертильности (Пустовойт, 1928). Экспериментальные данные (таблица 9) показывают, что наследование признака самофертильности носит сложный характер. Это не позволяет с достаточной определенностью судить об уровне самофертильности растений первого поколения гибридов подсолнечника исходя из параметров этого признака у родительских форм.

Таблица 9 – Наследование самофертильности у гибридов подсолнечника.

Название гибрида При изучении наследования признака пчелопосещаемости было установлено что он, так же, как и признак самофертильности, имеет сложный полигенный характер (таблица 10).

Таблица 10 – Наследование признака пчелопосещаемости у гибридов подсолнечника.

Название гибрида трудности прогноза аттрактивности у гибридов первого поколения на основании показателей исходных родительских форм.

3.8. Влияние метеоусловий на самофертильность и пчелопосещаемость зависимости от погодных условий. Это позволило разделить исходный материал на сортообразцы с повышенной изменчивостью и относительно стабильные по своей реакции. Варьирование пчелопосещаемости по годам более чем в два раза превышало соответствующие показатели по самофертильности (рис.1) коэффициент вариации, % самофертильности и пчелопосещаемости в зависимости от погодных условий (ВНИИМК, 2006-2008 гг).

ВЫВОДЫ

изученного селекционного материала наиболее ценными являются:

очень ранние гибриды подсолнечника Альтаир, Авангард и ЦМС Кубанский 86, самоопыленная линия ВК-276;

раннеспелые гибриды Красотка, Триумф и Меркурий, материнские формы гибридов ЦМС Кубанский 93 и ВА-93;

среднеранние гибриды Ригасол ОР, Арена ПР и Кубанский 930, самоопыленная линия ВК-653.

Самофертильность сортообразцов подсолнечника зависит от генетических особенностей селекционного материала и варьирует от 6,1 до 75,0 %. В среднем у изученных сортов-популяций самофертильность составила 13,4 %, межлинейных гибридов – 48,2 %, самоопыленных линий – 27,0 %.

Наибольшие показатели по самофертильности отмечены у сортов Бузулук (20,1 %), Кулундинский-1 (19,3 %) и Богучарец (18,4 %), межлинейных гибридов Кубанский 930 (75,0 %) и Авангард (72,0 %), самоопыленных линий ВК-551 (40,5 %), ВК-174 (35,0 %) и ВК-276 (34,1 %).

Пониженной способностью к восприятию собственной пыльцы отличаются сорта Флагман (самофертильность 6,1 %) и Лакомка (7,5 %), межлинейные гибриды Арена ПР (26,0 %), Арол (24,9 %) и Воронежский- (20,6 %), самоопыленные линии ВК-464 (11,3 %) и ВА-93 (11,8 %).

Степень самофертильности у изученных межлинейных гибридов не связана с урожайностью и сбором масла с гектара, а у самоопыленных линий – с их урожайностью. У сортов-популяций отмечена достоверная отрицательная корреляция между самофертильностью и сбором масла с гектара.

Избирательность оплодотворения собственной пыльцой у самоопыленных линий подсолнечника при свободном цветении в массиве генетически различного селекционного материала варьирует в пределах 35,9Наибольшая избирательность отмечена у линий ВК-580 (87,3 %), ВК-585 (80,2 %) и ВК-789 (80,3%), а минимальная – у линий ВК-276 (35,9 %) и ВК-462 (41,2 %). Достоверной зависимости между самофертильностью и избирательностью оплодотворения не установлено.

Хорошей аттрактивностью для пчел обладают сорта Енисей, Богучарец, Бузулук, Р-453 и Флагман, гибриды Воронежский-1, Меркурий, Красотка, Триумф, Юпитер и Арена ПР. Из материнских форм наиболее привлекательными для пчелопосещений являются гибриды ЦМС Кубанский 93, ЦМС Кубанский 86 и самоопыленная линия ВК-653, а среди отцовских линий-восстановителей фертильности – самоопыленные линии ВК-585 и ВК-551.

Пчелопосещение фертильных линий и их стерильных аналогов происходит примерно с равной интенсивностью. Количество язычковых цветков не оказывает существенного влияния на пчелопосещаемость.

Сочетанием высокой самофертильности и аттрактивности для пчел обладают сорта Енисей, Богучарец, Бузулук, межлинейный гибрид Юпитер, самоопыленная линия ВК-551.

10. Наследование признаков самофертильности и пчелопосещаемости носит сложный полигенный характер. Это оказывает непосредственное влияние на эффективность прогноза поведения данных признаков в потомстве.

11. Варьирование признака пчелопосещаемости по годам более чем в два раза превышает варьирование признака самофертильности. Отмечена специфическая реакция отдельных сортообразцов по изменчивости признаков самофертильности и пчелопосещаемости в зависимости от погодных условий.

РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ СЕЛЕКЦИИ

Использовать в качестве исходного материала при селекции на высокую самофертильность сорта подсолнечника: Бузулук; Кулундинский-1;

Богучарец и Енисей, межлинейные гибриды Кубанский 930; Авангард; Юпитер;

Альенор; Альтаир и Ригасол ОР, самоопыленные линии ВК-551; ВК-174; ВК-276;

ВК-810 и ВК-789.

При селекции самоопыленных линий на аттрактивность для пчел использовать сорта: Енисей; Богучарец; Бузулук; Р-453 и Флагман, межлинейные гибриды: Воронежский-1; Меркурий; Красотка; Триумф; Юпитер и Арена ПР.

В качестве родительских форм гибридов подсолнечника с повышенной аттрактивностью для пчел наиболее перспективны стерильные гибриды ЦМС Кубанский 93 и ЦМС Кубанский 86, самоопыленные линии ВК-653; ВК- и ВК-551.

избирательность оплодотворения собственной пыльцой при свободном цветении в массиве генетически различного селекционного материала.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Работы, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

Зайцев А.Н. Автофертильность при свободном цветении линий подсолнечника как дополнительный критерий оценки селекционного материала / А.Н. Зайцев // Масличные культуры. – 2007. Вып. 2 (137). – С. 23-25. – автор 0, п.л.

Зайцев А.Н. Перспективный исходный материал для селекции гибридов подсолнечника на автофертильность и пчелопосещаемость / А.Н. Зайцев // Масличные культуры. – 2009. Вып. 1 (140). – С. 5-11. – автор 0,4 п.л.

самофертильности и пчелопосещаемости у подсолнечника / А.Н. Зайцев // Масличные культуры. – 2014. Вып. 1 (157-158) – С. 16-20. – автор 0,4 п.л.

Работы, опубликованные в других изданиях:

Зайцев А.Н. Характеристика сортообразцов подсолнечника по пчелопосещаемости / А.Н. Зайцев // Сборник материалов 4-ой Международной конференции молодых ученых и специалистов «Актуальные вопросы селекции, технологии и переработки масличных культур». Краснодар, 2007. – С. 103-107. – автор 0,3 п.л.

Зайцев А.Н. Исходный материал для селекции гибридов подсолнечника на автофертильность / А.Н. Зайцев // Сборник материалов 4-ой Международной конференции молодых ученых и специалистов «Актуальные вопросы селекции, технологии и переработки масличных культур». Краснодар. 2007 – С. 99-102. – автор 0,3 п.л.

Тираж 100 экз.