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

     

6. Разработка интегрированных моделей сортов и гетерозисных F ₁ гибридов с целью повышения эффективности селекционного процесса

В процессе филогенеза у  растений выработана определённая взаимосвязь  между признаками, которая характеризует  растительный организм как целостную, сбалансированную систему. Отклонения в развитии одних признаков, обычно влечёт за собой изменение других.    

    По капусте цветной была установлена тесная взаимосвязь между морфологическими признаками листа, имеющими значение при отборе скороспелых форм с компактной листовой розеткой и  качеством продуктового органа - головки (рис. 12).

 

 

Рис. 12. Корреляционная структура морфологических признаков листа и головки капусты Brassica botrytis subsp. Botrytis Lizg., 1999-2001г.г.

 

 Обозначения: точка-признак листа; ромб-признак головки; сплошная линия-связь внутри признаков листа и головки; пунктирная линия-связь между признаками листа и головки; толщина линии зависит от степени положительной корреляции.

Поскольку капуста цветная однолетняя культура с продолжительным вегетационным периодом, отечественные сорта должны успевать сформировать в условиях Нечернозёмной зоны России товарную головку, а затем и кондиционные семена при минимальных затратах на защищённый грунт.                                                                             

Модели сортов отражают научно-обоснованные параметры признаков, включая показатели агрономической стабильности высокой урожайности и качества продукции.

 На основе проведённых исследований были установлены оптимальные сочетания хозяйственно ценных признаков капусты китайской и капусты пекинской используемые для повышения эффективности отбора (рис.13).

 

Рис. 13. Модель направленного эффективного отбора капусты китайской и пекинской для Нечернозёмной зоны Российской Федерации

 

         Анализ корреляционных зависимостей хозяйственно-ценных признаков и морфологических характеристик растений позволил разработать теоретические модели вновь создаваемых сортов. Например, по свёкле столовой установлено 16 положительных и 17 отрицательных высоких (r = 0,6-0,9) корреляций между урожаем и товарностью корнеплодов с одной стороны и восемью морфологическими признаками корнеплода - с другой (табл. 22).    

٭Примечание к  табл.22

I  - урожайность, II – товарность;

+ - положительные коэффициенты  корреляции от 0,6 до 0,9;

‾  - отрицательные коэффициенты корреляции от 0,6 до 0,9

 

22.  Сопряжённость хозяйственно-ценных признаков и морфологических характеристик сортотипов свёклы столовой

Название признака		Название сортотипа
		Египетская		Бордо		Эклипс		Эрфуртская
	Урожайные и товарные характеристики٭
		I	II	I	II	I	II	I	II
ЛИСТ
количество, шт		‾		+			‾	‾
длина черешка		‾	+				‾		+
длина			‾	+			‾
ширина		‾					‾	+	‾
КОРНЕПЛОД
диаметр		+		+		+	+	‾
высота				+	‾	+	+
диаметр головки		‾	+	+			‾	‾	+
индекс формы		‾			‾			+

 

7. Разработка способов клонального микроразмножения селекционного материала

На ранних этапах селекции, пока не создан эффективный закрепитель стерильности, необходим способ, позволяющий сохранить стерильную форму в исходном виде, без накопления в её генотипе нежелательных примесей.

 Для сохранения и ускоренного размножения стерильных линий свёклы столовой, в сотрудничестве с лабораторией биотехнологии был разработан и использован метод клонального микроразмножения. В качестве эксплантов брали верхнюю часть цветоносных побегов семенников с ветвей первого порядка на безгормональной среде MSM с 4% содержанием сахарозы и добавлением 10 мг/л активированного угля.

Ацетокарминное окрашивание  препаратов таких пыльников не обнаружило фертильных зёрен, а проращивание пыльцы на 20 % водном растворе сахарозы не выявило жизнеспособной пыльцы, что подтверждало её стерильность.

Кроме того, была установлена природа стерильности у свёклы столовой. Причиной её явилось перерождение тапетума в плазмодий. В этой связи нами был изучен характер изменения тапетума в процессе развития микроспор и образования пыльцы в фертильной и стерильной формах свёклы столовой.

В процессе роста в  фертильных пыльниках, имеющих жёлтый цвет, после распада тетрад, секреторный  тапетум постепенно перерождается  в плазмодиальный и равномерно выстилает стенки пыльников, хорошо прокрашивается кармином и питает микроспоры. Пыльца окрашивается в характерный для фертильных цветков свёклы столовой - жёлтый цвет за счёт каратиноидов, переходящих из тапетума без изменений. К моменту раскрытия, бутон имеет диаметр 2,4 мм. В пыльниках фертильная пыльца трёхядерная, имеет диаметр 16,9 мкм, с минимальным коэффициентом вариации – 4,4%. Она хорошо окрашивается ацетокармином. Стенки пыльника состоят лишь из эндотеция и эпидермы. Коэффициент вариации диаметра микроспор имел максимальную величину 8,1 %..

Рис. 14. Динамика развития микроспорангия (А) и пыльцы (Б) фертильного и стерильного типов цветков свёклы столовой в постмейотический период.

Наличие бетанина в пыльцевых  мешках, который обеспечивает специфическую окраску и локализуется в вакуолях клеток эпидермы является причиной нарушения питания, дегенерации тапетума и лизирования микроспор.

На схеме (табл. 23) приведён пример непрерывной оценки и отбора исходного материала «от семени – до семени» при создании сорта капусты белокочанной.

 

                                                                                         23. СХЕМА

 онтогенетической  оценки исходого материала

(на примере создания сорта капусты белокочанной – Парус)

СЕМЕНА	Посевные качества	1.долговечность 2.состояние покоя 3.матрикальная разнокачественность 4.полевая всхожесть
	Устойчивость  к биотическим и  абиотическим факторам среды	1.устойчивость к болезням 2.засухоустойчивость

 

ПРОРОСТКИ	Устойчивость к биотическим и  абиотическим факторам среды	1.устойчивость к болезням 2.устойчивость к вредителям 3.засухоустойчивость 4.холодостойкость
	Качественные признаки	1.листорасположение 2.окраска листа и  стебля 3.наличие воскового  налёта 4.тип листа и черешка

 

ТЕХНИЧЕСКАЯ  СПЕЛОСТЬ	Устойчивость  к биотическим и абиотическим факторам среды	1.устойчивость к болезням 2.устойчивость к вредителям 3.засухоустойчивость 4.холодостойкость 5.накопление вредных  соединений
	Морфологические признаки	1.форма листовой розетки и кочана 2.окраска кроющих листьев 3.наличие воскового  налёта
	Хозяйственные признаки	1.выравненность и товарность 2.урожайность 3.биохимический состав 4.вкусовые качества 5.скороспелость 6.растрескиваемость 7.технологичность

 

ПЕРИОД ХРАНЕНИЯ

Лёжкость

1.устойчивость к болезням 2.биохимический состав 3.протекание физиологических  процессов 4.прохождение процесса  яровезации

 

СЕМЕННИКИ	Устойчивость  к биотическим и абиотическим факторам среды	1.устойчивость к болезням 2.устойчивость к вредителям 3.засухоустойчивость 4.холодостойкость
	Фото- и термопериодические реакции	1.дружность цветения 2.дружность созревания  семян 3.наличие вторичного  роста
	Технологические качества	1.тип семенного куста 2.высота прикрепления  нижней ветви 3.скороспелость 4.период послеуборочного  покоя семян

 

Выводы

1. Научно обоснована система создания исходного материала и сортов овощных культур, являющихся ценными генисточниками  ряда хозяйственно полезных признаков: сорта дайкона, устойчивые к преждевременному стеблеванию (Саша, Фаворит), ультраскороспелые сорта капусты китайской (Веснянка, Ласточка) и редьки масличной  (Восточный экспресс), сорт периллы овощной с высоким содержанием биохимических веществ -  антиоксидантов (Росинка), сорта капусты декоративной с оригинальным типом листовой розетки (Искорка, Осенний вальс, Краски Востока).
2. Разработанный способ ускоренного старения семян позволяет прогнозировать хозяйственную и биологическую долговечности, полевую всхожесть семян у капусты белокочанной и лука репчатого, даёт возможность вести индивидуально-семейственный отбор на стадии семян.

3. Изобретённый новый способ обработки семян, основанный на использовании   электромагнитного  поля   сверхвысокой частоты (2450 МГц)   снимает глубокий органический покой у семян многолетних овощных культур, повышает  их лабораторную всхожесть на 20%, позволяет более точно определять влажность семян и досушивать их до уровня критической.

4. Водорастворимые формы селена и аскорбиновая кислота повышают антиоксидантную защиту растений у капустных культур: к слизистому бактериозу – в два,  к сосудистому бактериозу – в полтора, к киле – в два раза.

5. Установлено, что между уровнем накопления β-каротина и селена существует средняя отрицательная (r = -0,5), а между уровнем содержания  хлорофилла и β-каротина в товарной продукции – сильная положительная корреляции (r= 0,8), что определяет степень антиоксидантной защиты растений.  

6. Между содержанием селена, поступающего в растение из почвы, и накоплением тяжёлого металла – свинца в его  продуктовых органах существует антагонистическая зависимость. При воздействии стимуляторов роста Эпина и селената натрия на растения китайской и пекинской капусты содержание селена в них увеличивается в среднем, на 50 и 400%, соответственно, а  свинца – снижается (на 70 и 60%, соответственно).

7. При температуре прорастания семян +25^оС и воздействии на проростки ультрафиолетовым облучением при длине волны в 370 нм у восточно-азиатских видов капусты возрастает содержание  белков проламинов, непосредственно связанных с уровнем холодостойкости растений, на  76%,.

8. У селекционной   формы свёклы столовой С-300 пыльники, окрашенные в красный цвет, являются маркерным признаком цитоплазматической мужской стерильности. Линия-закрепитель стерильности S-300 позволяет поддерживать стерильность на уровне 80%.