Способы отбора селекционных форм овощных растений, устойчивых к болезням и вредителям, на ранних этапах их роста и развития

В открытом грунте постановка опытов проводилась по методике Б.А. Доспехова (1985) в соответствии с отраслевыми  стандартами "Делянки и схемы посева в селекции, сортоиспытании и первичном семеноводстве овощных культур, параметры" ОСТ 46 71-78 (1978).

      Оценку на устойчивость корнеплодных культур и капусты к киле и к болезням хранения проводили по методикам, разработанным в лаборатории иммунитета и защиты растений ВНИИССОК (1990, 1993). Статистическую обработку и корреляционный анализ экспериментальных данных проводили методом дисперсионного анализа (Доспехов, 1985) на персональном компьютере с помощью пакета прикладных программ Microsoft Exsel.

         Московская область входит в Нечернозёмную зону Российской Федерации и расположена в центральной части Русской равнины, между 56^о52' и 54^о12' северной широты и 35^о15' и 40^о00' восточной долготы.  Климат её характеризуется умеренно тёплым летом и сравнительно холодной зимой. Самым холодным месяцем является январь (среднемесячная температура воздуха –10…–11 ^оС, самым тёплым – июль +17…+18 ^оС). Среднегодовое количество осадков по территории области колеблется в пределах  450 – 600 мм, относительная влажность воздуха за год составляет 70 %.

         Московская область располагается в двух почвенных зонах: в зоне подзолистых и серых лесных почв. Почвы опытно-производственной базы ВНИИССОК – дерново-подзолистые, тяжелосуглинистые с предельной полевой влагоёмкостью 38 – 45%. Содержание гумуса в почвах опытно производственной базы ВНИИССОК (ОПБ), по результатам биохимического обследования почв, проведённого отделом почвенно-агрохимических изысканий Московской областной проектно-изыскательской станции химизации сельского хозяйства, составляет 2,5 – 3,2% по Тюрину. Преобладают почвы, со слабокислой и близкой к нейтральной реакцией среды (рН 5,1 – 6,0), средним и повышенным содержанием подвижного фосфора (10,1 – 25,0 мг на 100 г почвы) и обменного калия (8,1 – 17,0 мг на 100 г почвы).

                                 Результаты исследований

1. Разработка экспресс-методов для оценки и отбора на стадии семян

       Разработка и использование экспресс – методов в селекции и семеноводстве  не только значительно ускоряют работу, но и позволяют объединить эти два направления в процессе достижения поставленной цели.

       Согласно теории  дифференциальной активности генов  (Уоринг Ф., Филипс И., 1984), в проведении  исследований мы исходили из  того, что тип развития каждого растительного организма определяется "программой", заложенной в его генетическом коде, но не все гены, входящие в состав генома, активны в каждый данный момент и в каждой данной части растения. Следовательно, рост и развитие всего растения в целом определяется различиями в экспрессии генов, находящихся в тех или иных частях растения или активных на всех стадиях его жизненного цикла от семени до семени.

       Английским учёным  В. Хайдекером (1978) было установлено,  что скорость ухудшения качества семян в значительной мере определяется генетическими факторами, например, видом и сортом.

        Во ВНИИССОК  разработан экспресс-метод, позволяющий определить изменение хозяйственной и биологической долговечности у семян лука репчатого, происходящие в течение 2-3 лет за 36 часов (рис. 1), а у семян капусты белокочанной – за 24 часа (табл.1). Результаты подобных тестов могут быть использованы для прогнозирования длительности хранения коллекционного и селекционного материалов, отбора на эти признаки, а также при закладке страховых и резервных фондов семян, при закупке крупных коммерческих партий и определения очерёдности их реализации.

Рис. 1. Прогнозирование  биологической долговечности семян у лука             

             Ростовского репчатого местного 1986-1988 г.г.

 

1. Динамика изменения лабораторной  всхожести семян капусты

белокочанной, сорта Амагер 611 при  их старении (естественном и

ускоренном), 1987-1990 гг.

Номер партии	Всхожесть семян после 24 ч ускоренного старения (1987г.),%	Естественное изменение всхожести семян по годам, %
		1987	1988	1989	1990
1266	68	91	86	82	72
1440	59	93	82	77	62
1448	47	93	82	77	59
1771	47	89	76	63	51
Коэффициент корреляции                                                                  0,9

 

Математическая обработка результатов  исследований выявила наличие положительной, сильной корреляционной зависимости между всхожестью семян, хранившихся в течение трех лет и подвергнутых ускоренному старанию. Коэффициент корреляции составил 0,898.

Этот метод может быть использован в селекции при проведении индивидуального семейственного отбора у лука, сорта Ростовский репчатый местный, долговечность семян которого различается даже в пределах одной сортопопуляции. (рис.2).                                 

Рис. 2 Изменение лабораторной всхожести семян семей лука Ростовский репчатый местный при анализе на долговечность   (1986-1988 г.г.)

 

12 часовая экспозиция приводит к более полной реализации потенциала семян и, как следствие,   к повышению содержания в урожае луковиц сорта Штуттгартер ризен: витамина С на 0,36 мг%, сахара на 1,64% и сухого вещества – на 1,11% (табл.2).

  Разработанный метод  может с успехом применяться  в качестве теста на испытание  потенциальной мощности семян  и позволяет после 24 часов ускоренного старения прогнозировать полевую всхожесть (r=0,8), наиболее значимую для агрономической практики (рис. 3).

    Рис.3. Соотношение  лабораторной всхожести семян  лука репчатого  

   после 24 час  ускоренного старения и   полевой  всхожести семян.

 

2.  Изменение биохимического состава луковиц, в зависимости

от продолжительности  ускоренного старения семян  (1986-1988 г.г.)

Экспозиция, час	Витамин С, мг%	Общий сахар, %	Сухое вещество,%
0 (контроль)	5,98	7,26	12,10
12	6,34	8,90	13,21
20	6,34	6,16	10,67
28	5,28	7,94	11,96
52	5,63	5,68	9,86
60	5,63	7,26	10,27

         При селекции необходимо длительное время сохранять исходный материал и рабочую коллекцию. В настоящее время эта проблема решается  посредством хранения семян при очень низкой температуре в специальных контейнерах. Этот способ энергоёмок и требует централизованного хранения, что  затрудняет свободный доступ селекционера к рабочей коллекции семян. Разработан  метод досушивания семян овощных культур с помощью ЭМП СВЧ до уровня критической влажности с упаковкой их в герметическую тару с контролем убыли массы (табл. 4). Установлена возможность контроля при этом влажности семян так же с помощью ЭМП СВЧ, позволяющего сократить время её определения  с одного часа до 12 минут и уменьшить величину анализируемой пробы с 5 до 3 г., по сравнению со стандартным методом, что очень существенно для дефицитного селекционного материала.

 

3. Определение влажности  семян овощных культур различными способами

 

Название культуры, сорта	Способы определения  влажности семян
	Стандартный метод (по ГОСТ 12041-82), %	Биохимический метод, %	Предлагаемый способ (с помощью СВЧ-энергии)
Морковь Шантенэ 2461	7,5	6,9	6,3
Капуста Слава 1305	5,7	6,0	5,3
Лук репчатый Луганский	8,0	8,0	7,5

Высушивание навески  семян до постоянной массы, показало, что СВЧ-способ определения влажности более точен и относится к экспресс-методам (табл. 3).

 

4.Убыль массы семян  при досушивании их до уровня  критической влажности

 

Название культуры	Стандартная влажность	Влажность семян, для  герметической тары,%	Потеря массы при  досушивании, кг/т
Капуста белокочанная	9,0	6,0	31,91
Лук репчатый	11,0	6,0	53,19
Морковь столовая	10,0	7,0	32,26
Арбуз столовый	10,0	5,0	52,63

      Импульсное ЭМП СВЧ с круговой поляризацией электромагнитной волны магнетрона МИ-99 при экспозиции 30 – 40 сек. позволяют снять состояние покоя у семян цикория салатного, ревеня, лука.

6. Влияние продолжительности воздействия СВЧ-поля на всхожесть

семян овощных культур (1989-1990 г.г.)

 

Название культуры	Изменение лабораторной всхожести семян в зависимости от воздействия СВЧ-поля, сек
	0	20	30	40	50
1. Цикорий салатный (СВЧ-0,45 кВт/кг)	85	85	97	94	84
2. Ревень (СВЧ-0,45 кВт/кг)	76	76	92	79	75
3. Лук репчатый (СВЧ-0,45 кВт/кг)	41	42	56	49	42

 На этот метод  получено авторское свидетельство на изобретение SU №1738117А1. Разработанный метод снятия покоя позволяет выявить всхожесть не только у семян находящихся в глубоком органическом покое, но и в состоянии послеуборочного дозаривания. Спроектирована установка по обработке семян ЭМП СВЧ (рис.4).

 

 

Использование экспресс-методов решает сразу несколько вопросов: возможно ли повышение всхожести, подлежат ли такие семена хранению и закупке?

          В клетках облучённых семян при поглощении определённого количества электромагнитной энергии возрастает концентрация свободных радикалов, происходит увеличение проницаемости мембран, что обуславливает более интенсивный приток воды и кислорода, необходимых для пробуждения и активизации зародыша, развития растения в целом.

         Биостимуляция семян с помощью импульсного инфракрасного лазерного излучения с длиной волны 0,89 мкм особенно эффективна на партиях семян с сильно пониженной лабораторной всхожестью и позволяет при экспозиции обработки в пределах нескольких секунд обеспечить  повышение лабораторной всхожести семян - до 20 % (табл. 5).  

 

5. Влияние времени квантового облучения на энергию прорастания           

                              и всхожесть семян редиса

 

№ п/п	Название сорта	Время облучения, сек	Энергия прорастания,   %	Лабораторная всхожесть, %
1.	Вариант	0 (контроль)	0	8
		30	3	13
		50	5	11
		80	5	29
2.	Моховский	0 (контроль)	25	74
		30	29	82
		50	73	92
		80	74	92

       

Преимущество метода в том, что квантовые излучения не относятся к проникающим и обеспечивают максимальную безопасность при практическом использовании.