Селекція кукурудзи за ознаками продуктивності, стійкості до вилягання та ламкості стебла

НАЦІОНАЛЬНИЙ НАУКОВИЙ ЦЕНТР

„ІНСТИТУТ ЗЕМЛЕРОБСТВА

УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК”

САВЧЕНКО СВІТЛАНА ПЕТРІВНА

УДК 631.52: 633.15

СЕЛЕКЦІЯ КУКУРУДЗИ ЗА ОЗНАКАМИ ПРОДУКТИВНОСТІ, СТІЙКОСТІ ДО ВИЛЯГАННЯ ТА ЛАМКОСТІ СТЕБЛА

Спеціальність: 06.01.05 – селекція рослин

А в т о р е ф е р а т

дисертації на здобуття наукового  ступеня

кандидата сільськогосподарських  наук

Київ – 2008

 

 

Дисертацією є рукопис

Роботу виконано на кафедрі  генетики, селекції рослин та біотехнології  Уманського державного аграрного університету Міністерства аграрної політики України протягом 2003–2006 рр.

Наукові керівники: доктор сільськогосподарських

наук, професор

Чучмій Іван Петрович

кандидат сільськогосподарських  наук,

Опалко Анатолій Іванович

доцент кафедри генетики, селекції рослин та біотехнології

Уманського державного аграрного  університету

Міністерства аграрної політики України

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор

Бобер Анатолій Федорович

головний науковий співробітник відділу генетики

і селекції кормових культур  ННЦ

„Інститут землеробства УААН”,

кандидат сільськогосподарських  наук

Пархоменко Анатолій Костянтинович,

доцент кафедри селекції і насінництва

Національного аграрного  університету

Кабінету Міністрів України

Захист дисертації відбудеться 21 травня 2008 р. о 10 годині на засіданні  Спеціалізованої вченої ради Д 27.361.01 при ННЦ „Інститут землеробства УААН”.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці ННЦ „Інститут землеробства УААН”.

Відгуки на автореферат у  двох примірниках, завірені печаткою, просимо надсилати на адресу: Україна, 08162, смт. Чабани Києво-Святошинського району Київської області, ННЦ „Інститут землеробства УААН”, вченому секретареві Спеціалізованої вченої ради

Автореферат розісланий 16 квітня 2008 року.

Вчений секретар

Спеціалізованої вченої ради,

кандидат сільськогосподарських  наук  Л.О.Кравченко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Кукурудза є однією з найважливіших  продовольчих і кормових культур  та займає досить велику нішу в сільському господарстві України. З переходом на ринкову економіку почалась інтервенція іноземних гібридів, які істотно переважали вітчизняні за стійкістю до вилягання, однак недостатньо адаптовані до конкретних агрокліматичних умов. Після вступу України до СОТ ці проблеми загостряться, тому створення вітчизняних генотипів як гетерозисних гібридів, так і інбредних ліній (компонентів нових гібридів) набуває все більшого значення.

Актуальність теми. Для  отримання високоврожайних, стійких до вилягання і ламкості стебла гібридів кукурудзи необхідно залучати різноманітний вихідний матеріал у формі інбредних ліній вітчизняної та зарубіжної селекції, що в свою чергу потребує їх вивчення в конкретних ґрунтово-кліматичних умовах за основними господарсько-цінними ознаками, виявлення особливостей успадкування і прояву даних ознак у гібридному потомстві: саме цим актуальним питанням присвячена дисертаційна робота.

Зв’язок роботи з науковими  програмами, планами, темами. Робота є  складовою частиною досліджень лабораторії селекції та насінництва кукурудзи Уманського державного аграрного університету. Виконана згідно з Державною комплексною науково-технічною програмою „Зернові та олійні культури”, завдання: „Селекція скоростиглих гібридів кукурудзи для умов Лісостепу України” (номер державної реєстрації 0197U013584).

Мета та задачі дослідження. Метою наших досліджень було виявлення особливостей прояву господарсько-цінних ознак, їх взаємозв’язок у інбредних ліній вітчизняної та зарубіжної селекції та створення на їх основі нових міжлінійних гібридів кукурудзи для умов Лісостепу України.

Для досягнення даної мети були поставлені наступні завдання:

– провести комплексну оцінку ліній за основними господарсько-цінними  ознаками;

– виявити характер і генетичну  природу успадкування стійкості проти вилягання і ламкості стебла та інших господарсько-цінних ознак інбредних ліній у простих гібридах;

– з’ясувати діапазон мінливості та рівень екологічної стабільності ознак, які вивчалися, а також виділити генотипи найбільш адаптовані до даних умов вирощування;

– встановити кореляційні  зв’язки між кількісними і   якісними ознаками інбредних ліній та гібридів кукурудзи;

– виділити найбільш цінні  інбредні лінії і кращі гібридні комбінації для селекційного й господарського використання.

Об’єкт дослідження Прояв закономірностей загальної і специфічної комбінаційної здатності та інших господарсько-важливих ознак у інбредних ліній кукурудзи залежно від умов їх вирощування та генотипу.

Предмет дослідження Вітчизняні та зарубіжні інбредні лінії кукурудзи та гетерозисні гібриди, створені на їх основі.

Методи досліджень — Фенологічні спостереження, основні біометричні дослідження, оцінку стійкості до вилягання, хвороб та шкідників здійснювали польовими методами; врожай та вологість зерна лабораторно-польовими, а структуру врожаю — лабораторними методами. Достовірність одержаних результатів перевіряли методами варіаційної статистики.

Наукова новизна одержаних  результатів. Поглиблено знання про  природу ознак „ламкість стебла”  та „вилягання стебла”, показано, що генетична  складова цих ознак є суттєвою і забезпечується за рахунок наддомінування, часткового і повного домінування  генів їх контролю; встановлено, що ці ознаки мають зв’язки з іншими ознаками та умовами середовища, доведена можливість їх покращення селекційним шляхом, створено нові лінії — носії ознак стійкості проти вилягання та ламкості стебла (Ум 337, Ум 331, Ум 333 та Ум 324), які в гібридних комбінаціях забезпечують належний їх прояв, а також забезпечують високу продуктивність гібридів в цілому.

Практичне значення одержаних  результатів. Отримано нові високопродуктивні  гібриди, адаптовані до умов вирощування  в Лісостепу України: № 15, 22, 38, 40, 62, які перевищують районовані стандарти  на 1,61 т/га, кращі з них № 22 та № 40 підготовлено для подання до Державної служби з охорони прав на сорти рослин на державну експертизу.

Лінію Ум 331 використано при  створенні гетерозисного гібрида  КПС 170 СВ, який заявлено на Державну експертизу в 2006 році.

Особистий внесок здобувача  полягає в опрацюванні літературних джерел вітчизняних та зарубіжних авторів, плануванні та проведенні досліджень, спостережень, обліків; аналізу експериментальних даних, формулюванні висновків та рекомендацій, підготовці до публікацій наукових праць, а також у запровадженні результатів досліджень у селекційну практику.

Апробація результатів досліджень. Основні положення дисертаційної роботи оприлюднені на наукових конференціях молодих вчених: „Генетичні ресурси для адаптивного рослинництва: мобілізація, інвентаризація, збереження, використання” (Оброшино, 2005), „За матеріалами Наукової конференції, присвяченої 100–річчю від дня народження професора П.А. Власюка і 150-річчю від дня народження професора Л.П. Симиренка та Наукової конференції молодих вчених” (Умань, 2005), Матеріали всеукраїнської наукової конференції молодих учених (Умань, 2006). „Молодь та поступ біології”, м. (Львів 2006), „Аграрна наука і освіта ХХІ століття” (Умань, 2006), Матеріали Всеукраїнської наукової конференції молодих учених (Умань, 2007), „Сучасні інтенсивні сорти і сортові технології у виробництво” (Умань, 2007).

Публікації. Матеріали за темою дисертації опубліковано в 11 наукових працях, в тому числі три у фахових виданнях.

Структура та обсяг дисертаційної  роботи. Дисертація виконана на 199 сторінках  машинописного тексту українською мовою. Складається зі вступу, восьми розділів, висновків, рекомендацій селекційній практиці, списку джерел літератури, який нараховує 257 найменувань, з них 36 латиницею. Дисертаційна робота включає 37 таблиць, 9 рисунків та 45 додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

РОЗДІЛ 1. ПРОБЛЕМИ СТВОРЕННЯ  ГІБРИДІВ КУКУРУДЗИ СТІЙКИХ ДО ВИЛЯГАННЯ ТА ЛАМКОСТІ СТЕБЛА (огляд наукової літератури)

На основі аналізу джерел літератури обговорюються теоретичні засади   та нові селекційні способи  вирішення наукової проблеми з підбору і створення вихідного матеріалу для виведення нових високопродуктивних гетерозисних гібридів кукурудзи, що поєднують зернову продуктивність з ранньостиглістю та стійкістю проти вилягання і ламкості стебла. Згадані питання в Україні недостатньо розроблені, що стало підставою для проведення наших досліджень.

РОЗДІЛ 2. УМОВИ, МАТЕРІАЛ І  МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНня

Дослідження проводили впродовж 2003–2006 років на селекційних ділянках кафедри генетики, селекції рослин та біотехнології Уманського державного аграрного університету (УДАУ).

Ґрунти дослідних ділянок Уманського ДАУ належать до чорноземів опідзолених малосуглинкових, з грудкувато-пилуватою структурою. За вмістом рухомих форм фосфору і калію ґрунт належить до групи середньозабезпечених (80-130 мг/кг ґрунту) і мають нейтральну реакцію ґрунтового розчину (PH 6,5-6,7).

В ННЦ „Інституту землеробства УААН”, в якому проводили екологічні випробування, дослід було закладено на темно-сірих опідзолених ґрунтах.

Посів проводили в строки, рекомендовані для відповідних грунтово-кліматичних умов. Закладання досліду і подальші спостереження виконували за загальновживаними методиками.

Господарські, морфологічні, біологічні ознаки та оцінку стійкості ліній і гібридів кукурудзи до вилягання, що були включені у дослід, вивчали згідно рекомендацій, викладених у „Методиці державного сортовипробування сільськогосподарських культур”(2001) та „Методиці польових дослідів з кукурудзою” (1980; 2003). Аналіз загальної (ЗКЗ) та специфічної (СКЗ) комбінаційної здатності інбредних ліній кукурудзи за ознакою “урожай сухого зерна” в діалельних схрещуваннях проводили за методом Гріффінга (модель 1, метод 4) в модифікації Н.П. Літуна та Н.В. Проскуріна. Оцінювання стійкості ліній та гібридів кукурудзи проти шкідників і хвороб (в процентному співвідношенні) проводили в польових умовах за методикою Н.В. Вилкової, В.Г. Іващенка, А.Н. Фролова.Для визначення параметрів адаптивної здатності і стабільності інбредних ліній використовували методику А.В. Кільчевського та А.В. Хотильової.

Для обрахунку експериментальних  даних використовували метод  дисперсійного і кореляційного  аналізів, викладених у Б.С. Доспєхова (1985) та В.О. Єщенка зі співавторами (2005) з використанням відповідних  комп’ютерних програм.

РОЗДІЛ 3. ПІДБІР РАННЬОСТИГЛИХ ІНБРЕДНИХ ЛІНІЙ КУКУРУДЗИ В МЕЖАХ КОЛЕКЦІЙНОГО ГЕНОФОНДУ УКРАЇНИ

Внаслідок оцінки тривалості періоду сходи–повна стиглість, кількості листків на основному  стеблі та збиральної вологості зерна  вивчені інбредні лінії розподілено  на: ранньостиглі — 105,7–113,5 діб  та середньоранні — 114,3–123,0 діб. При цьому різниця між тривалістю періоду вегетації залежно від умов року змінювався від одного до десяти днів. У той же час різниця між кількістю листків на основному стеблі була менш значною, хоча окремі лінії групи ранньостиглих (Б 260) мали кількість листків однакову і навіть більшу, ніж у окремих ліній середньоранньої групи,(Вір 44, ХЛГ 489).

Для більш чіткої диференціації ліній за скоростиглістю вимірювали збиральну вологість зерна. Неадекватною була реакція ліній відносно цієї ознаки, зокрема найнижчою вологість зерна була у ліній F7, F115 та Ур 273.

Урожайність зерна інбредних  ліній залежала від погодних умов року і генотипу (табл. 1).

Таблиця 1

Урожайність кращих інбредних  ліній кукурудзи колекції УДАУ

Лінія | Урожайність інбредних  ліній кукурудзи, т/га

2003 р. | 2004 р. | 2005 р. | 2006 р. | середнє

Ранньостиглі

F7 | 2,44 | 2,05 | 3,87 | 3,77 | 3,03

Чк 73 | 2,84 | 2,31 | 3,02 | 3,40 | 2,89

Б 260 | 3,43 | 3,21 | 4,11 | 4,48 | 3,81

середнє |   2,90 | 2,52 | 3,66 | 3,80 | 3,24

Середньоранні

Co 125 | 3,21 | 2,88 | 3,68 | 3,19 | 3,24

ВІР 44 | 3,35 | 3,89 | 5,27 | 3,32 | 3,96

Ур 273 | 3,01 | 2,59 | 3,96 | 3,92 | 3,37

F115 | 3,51 | 3,82 | 4,02 | 3,38 | 3,68

Ум 337 | 3,73 | 3,10 | 4,14 | 3,91 | 3,72

Ум 331 | 3,67 | 4,71 | 5,57 | 3,36 | 4,33

МАН 053 | 3,16 | 3,27 | 4,37 | 4,08 | 3,79

ХЛГ 489 | 3,32 | 2,17 | 4,00 | 2,29 | 2,95

Р 346 зм | 3,28 | 2,74 | 3,41 | 4,38 | 3,48

Ум 333 | 4,54 | 3,81 | 5,08 | 5,02 | 4,96

Ум 324 | 3,70 | 3,47 | 4,28 | 4,64 | 4,03

Ур 32 | 4,44 | 3,29 | 4,75 | 3,63 | 4,03

середнє | 3,57 | 3,31 | 4,37 | 3,76 | 3,79

НІР 0,95 за фактором А (генотипи) – 0,35 т/га

НІР 0,95 за фактором В (середовище) – 0,18 т/га

НІР 0,95 взаємодії АВ – 0,71 т/га

Стабільну за роками врожайність  зерна забезпечували лінії F115, УМ , Ур 32, продуктивність яких у середньому за три роки становила відповідно 3,29 – 4,75 т/га, а для ХЛГ 489; F7; Ур 273 вона характеризувалась значною  мінливістю, їх врожайність була вища в роки з підвищеною вологістю (2005–2006 р.) і знижувалась в умовах посушливого 2003 року. Найвищу зернову продуктивність забезпечили лінії Ум 333 та Ум 331, відповідно — 4,33 та 4,99 т/га. Слід відмітити, що найменшу врожайність у досліді мали інбредні лінії F , ЧК та ХЛГ (2,57–2,95 т/га).

Хоча врожайність конкретної інбредної лінії не може бути головним критерієм її цінності, тому що менш врожайні лінії можуть давати більш  врожайні гібриди, однак врожайність  материнських ліній має велике економічне значення і безпосередньо впливає  на рентабельність насінництва.

Стеблове вилягання і  ламкість стебла рослин може завдавати  значної шкоди посівам кукурудзи і викликається недостатньою міцністю тканин нижніх міжвузлів стебла, насамперед склеренхімного кільця та судинно-волокнистих пучків паренхіми. На ступінь прояву цих ознак впливають агрометеорологічні умови, генотип, пошкодження рослин кукурудзяним метеликом і ураження гнилями.

Лінії Ум 331 та МАН 053, у яких рослини майже не вилягали, ми віднесли до групи дуже стійких, решту ліній, з показником до 10 % полеглих рослин, було віднесено до групи стійких.

РОЗДІЛ 4. ВАРІАБЕЛЬНІСТЬ ІНБРЕДНИХ  ЛІНІЙ КУКУРУДЗИ ЗА ОСНОВНИМИ  ГОСПОДАРСЬКО-ЗНАЧИМИМИ ПОКАЗНИКАМИ  ТА КОРЕЛЯЦІЙНІ ЗВ’ЯЗКИ МІЖ  НИМИ

Статистичні характеристики мінливості показника врожайності вказують, що дисперсія низька (0,68), а значить інбредні лінії, що входять до колекції, мало реагують на коливання умов вирощування зміною врожайності (табл. 2).

При цьому коефіцієнт варіації, (V=22,28%) вказує на різницю між окремими інбредними лініями, що може бути підставою для добору.