1
ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт риса»,
УДК 633.18: 575.1:631.559 06.01.00 Агрономические науки
Наследование признаков продуктивности в гибридах риса
Чухирь Ирина Николаевна,
к. с.-.х .н.
г. Краснодар, Россия
Введение
Межсотртовая гибридизация является основным методом создания исходного и селекционнного материала. Родительские формы для этой цели подбираются в зависимости от поставленной задачи. Они должны обладать комплексом количественных и качественных признаков, характеризующих будущий сорт.
Каждый признак контролируется необходимыми генами или комплексом генетических факторов, составляющих генотип создаваемого сорта [4,5,7].
Важным направлением в последние годы в селекции новых сортов риса является селектирование генотипов с использованием родительских особей, обладающих ценными генами: устойчивостью к болезням и вредителям, высокой отзывчивостью и реакцией на минеральные удобрения, повышенной экологической пластичностью, стабильностью и адаптивностью.
Высокие значения таких характеристик можно получить в гибридных комбинациях, используя для этих целей образцы или сорта с альтернативными признаками.
Выращивание гибридных растений вместе с родительскими формами на вегетационной площадке позволяет определить величину гетерозиса по значениям количественных признаков одним из существующих методов.
Высоко гетерозисные гибриды в F2 - F5 формируют растения, обладающие повышенными значениями по отношению к родительским особям. Появление растений в гибридной популяции значительно превосходящих родительские формы принято называть эффектом трансгрессии [1,7]. Трансгрессивные генотипы селекционеры всегда используют при индивидуальном отборе в качестве исходного материала для селекционных целей.
В последние годы гетерозис рассматривается как результат комплексного взаимодействия в гибридном организме генетических, цитоплазматических, биохимических и физиологических факторов [1] и формы его проявления многообразны. Нередко он влияет на размеры семян, особенно зародышей, на повышение их жизнеспособности, на увеличение количества зерен в соцветии [1,7, 9, 10].
Многие исследователи отмечают, что гетерозис у растений может также проявиться в более быстром образовании новых листьев, в увеличении размера каждого листа и общей листовой поверхности, в укрупнении клеток эпидермиса листьев, в увеличении числа соцветий и цветков в них [4].
Часто эффектом гетерозиса объясняют скороспелость гибридных растений, а также повышение их устойчивости к болезням, вредителям и другим неблагоприятным факторам.
Гетерозис может проявляться при самых различных скрещиваниях. Но в диагностике гетерозисного эффекта сельскохозяйственных культур известны трудности и противоречия. Принято считать настоящим гетерозисом только те случаи в гибридных комбинациях, когда средняя величина гибрида первого поколения по конкретному признаку превышает среднее значение лучшей родительской формы.
В научной литературе часто встречаются результаты, когда значение гетерозиса характеризует коэффициент доминантности. По его величине можно с высокой точностью определить наследование изучаемого признака - частичное доминирование, полу доминирование, неполное доминирование, доминирование и сверхдоминирование.
Цель исследований. Изучить наследование количественных признаков риса в F1, контролирующее продуктивность растений по величинам гетерозиса и значениям коэффициентов доминантности.
Материалы и методы исследований
С использованием подобранных родительских форм проведена круглогодичная гибридизация. Выращивание родительских форм для гибридизации и процесс скрещивания проводилис в камерах искусственного климата (КИК).
Дважды в год использовали камеры с регулируемыми световым и температурным режимами. В КИК поддерживали температурный режим: днём + 28 -300С, ночью + 240С, продолжительность фотопериода 12 часов, освещённость 30 тыс. люксов.
В период проведения скрещиваний днём, с 8 до 10 часов температуру воздуха понижали до 200С. Эта методика используется для того, чтобы высокая температура (+ 300С) не провоцировала цветение материнских форм во время кастрации цветков риса.
Материнская и отцовские формы высевали в 3-4 срока, по 1 сосуду в каждый срок для правильной координации цветения и отмечали даты посева, всходов, вымётывания родительских форм.
Выращивание, уход и фенологические наблюдения за родительскими формами проводились согласно методике опытных работ по селекции и семеноводству [2].
Весь объём работ по гибридизации выполнен с помощью метода пневмокастрации и опыления «твел» - методом по методике разработанной во ВНИИ риса [3].
Гибридные зерновки проращивали и высаживали в сосуды с почвой для размножения, на вегетационной площадке. Предварительно их проращивали в чашках Петри и растильнях в термостате при температуре + 300С. Через 6 дней проростки высаживали в сосуды (по 10 - 15 сосудов на одну комбинацию), в зависимости от количества полученных зерновок.
В каждом сосуде выращивали по 15 растений гибридов (F1). Кроме того, для каждой гибридной комбинации высевали родительские формы по одному сосуду.
Родительские формы необходимы для проведения идентификации гибридов по гетерозиготности с целью выбраковки псевдогибридов. Эту работу проводили с фазы вымётывания и до созревания растений.
Определяли всхожесть гибридных зёрен и приживаемость проростков в сосудах.
После созревания семян гибридов был сделан биометрический анализ тех комбинаций, которые показали гетерозисный эффект визуально, в сравнении с родительскими формами. Из 150 репродуцируемых гибридных комбинаций было отобрано 30, которые в дальнейшем были изучены.
Результаты исследований
В каждой гибридной комбинации было отобрано по 10 растений отцовской и материнской формы, а также гибрида. Изучали: высоту растений, длину главной метёлки, количество зерен в метёлке, пустозёрность, массу с главной метёлки и массу зерна с растения. Биометрический анализ комбинаций показал, что все изучаемые гибриды превосходили родительские формы.
Из этих гибридов отобраны 6 гибридных комбинаций, на примере которых была определена величина гетерозиса по 5 изучаемым признакам. По высоте растений гетерозис, вычисленный по отношению к лучшей родительской форме варьировал от 78,3 (к. 3195) до 129,4% (к.3181). По высоте растений усреднённый гетерозис изученных гибридных комбинаций составил 107%.
Этот процент указывает на то, что нецелесообразно создавать высокорослые сорта, поскольку они, как правило, неустойчивы к полеганию.
Длина главной метёлки обладает консерватизмом. Величина гетерозиса варьирует от 95,6% до 125,1%. Среднее значение гибридов F1 составляет 102,8%. Длина метёлки положительно коррелирует с количеством колосков, зёрен в ней и её плотностью [8]. Эти селекционные значения признаков можно использовать при создании новых гибридных комбинаций.
Гетерозис по числу зерен в метёлке изученных гибридных комбинаций варьирует от 102,0% до 117,2%.
Этот признак относится к селекционно- значимым, который характеризует озернённость (ёмкость) агрофитоценоза. Среднее значение гетерозиса гибридов первого поколения по числу зёрен с метёлки по всем изучаемым комбинациям составляет 109,5%. Это указывает на то, что гибридные популяции с повышенным гетерозисом обладают высоким эффектом трансгрессии, его эффект целесообразно использовать в селекции при создании новых высокоурожайных сортов риса.
Изученные гибридные комбинации обладают повышенным гетерозисом по массе зерна с метёлки. Масса зерна с метёлки - признак, который можно использовать при определении продуктивности агрофитоценоза.
Величина гетерозиса гибридов по этому признаку варьировала от 107 до 163,5%. Усреднённое значение гетерозиса гибридов F1 составило 131,0%. Этот признак позволяет прогнозировать высокую продуктивность каждого растения и использовать его в селекционных целях.
По массе зерна с растений в F1 величина гетерозиса варьировала от 111,5 до 218,4 %. Усреднённое значение этой величины было высоким и составило 153,8%
В изученных гибридных комбинациях нами был определен коэффициент доминантности, а так же дана характеристика по наследованию количественных признаков.
По признаку высота растений неполное доминирование 0,98-0,99 было у комбинаций 3183 и 3195, сверх доминирование 8,5; 10,12; 12,9;17,25 соответственно у комбинаций 3225, 3181, 3215, 3247.
По признаку длина главной метёлки частичное доминирование наблюдалось у комбинации 3247 - 0,27; неполное доминирование было у комбинаций 3195- 0,64, 3181- 0,93; полное доминирование у комбинации 3183- 1,00; сверхдоминирование у комбинаций -3225-3,0: 3215 - 5,77.
По признаку число зёрен в главной метёлке сверхдоминирование наблюдалось у всех изученных гибридных комбинаций: 3181-1,19; 3247 - 1,61; 3183 - 3,00; 3225 - 3,23; 3195 - 3,72; 3215 - 4,83.
По признаку масса зерна с главной метёлки - все гибридные комбинации обладали сверхдоминированием: 3215- 2,55; 3183- 5,76; 3247- 5,83; 3181- 19,00; 3195 - 21,0; 3225- 28,2.
По признаку масса зерна с растения все комбинации обладали сверхдоминированием: 3215-2,02; 3181- 2,92; 3183 - 4,31; 3247- 4,56; 3195- 12,03; 3225- 87,5.
Все эти комбинации показали высокий гетерозис по признакам: число зёрен в метёлке, масса зерна с главной метёлки и масса зерна с растения. Поэтому их целесообразно использовать в селекции растений для создания перспективных сортов. генетический селекционный гибридизация рис
Выводы
1. Усреднённое значение гетерозиса у всех изученных гибридных комбинаций по 5-ти признакам превосходило 100%. Это позволяет по значениям изученных признаков в первом поколении прогнозировать высокую продуктивность каждого растения.
2. Проявление сверхдоминирования по всем количественным признакам наблюдалось у гибридных комбинаций 3195 и 3215.
Эти гибридные комбинации можно рекомендовать для посева в селекционном питомнике, что значительно сократит селекционный процесс.
Литература
1. Брюбейкер, Д.Ж. Сельскохозяйственная генетика /Д.Ж.Брюбейкер, - М: Колос, 1966, С.237.
2. Сметанин А.П. Методика опытных работ по селекции, семеноводству, семеноведению и контролю за качеством семян риса / А.П Сметанин, В.А.Дзюба, А.И.Апрод - Краснодар, 1972, 40 c.
3. Лось Г.Д. Перспективный способ гибридизации риса /Лось Г.Д.// Сельскохозяйственная биология. - 1987, № 12. - C.107 -109.
4. Дзюба, В.А. Генетика риса / В.А.Дзюба.-Краснодар: Изд-во КГАУ, 2004.-285с.
5. Жученко, А.А. Адаптивная система селекции растений / А.А.Жученко. - Москва, 2001, с.808
6. Дзюба, В.А. Многофакторные опыты и методы биометрического анализа экспериментальных данных / В.А.Дзюба.-Краснодар, 2007. - 76 с.
7. Кольрейтер, И.(1760), цитирование по Ч.Дарвину. Происхождение видов, 1937.
8. Чухирь И.Н. Диссертация на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук /И.Н.Чухирь- Краснодар, 2003- С. 1-150
9. Чухирь, И.Н. Сложные скрещивания и подбор родительских пар - важный этап при создании новых сортов риса /И.Н.Чухирь, Л.В.Есаулова- Краснодар, 2016-250-252 с.
10. Griffing, B.A. A Generalized treatment of the use of diallel crossis in guantative inberitame / B.A. Griffing. Heredity.- 1956. - № 10.-З.31-50
References
1. Bryubejker, D.ZH. Sel'skohozyajstvennaya genetika /D.ZH.Bryubejker, - M: Kolos, 1966, S.237.
2. Smetanin A.P. Metodika opytnyh rabot po selekcii, semenovodstvu, semenovedeniyu i kontrolyu za kachestvom semyan risa / A.P Smetanin, V.A.Dzyuba, A.I.Aprod - Krasnodar, 1972, 40 c.
3. Los' G.D. Perspektivnyj sposob gibridizacii risa /Los' G.D.// Sel'skohozyajstvennaya biologiya. - 1987, № 12. - C.107 -109.
4. Dzyuba, V.A. Genetika risa / V.A.Dzyuba.-Krasnodar: Izd-vo KGAU, 2004.-285s.
5. ZHuchenko, A.A. Adaptivnaya sistema selekcii rastenij / A.A.ZHuchenko. - Moskva, 2001, s.808
6. Dzyuba, V.A. Mnogofaktornye opyty i metody biometricheskogo analiza ehksperimental'nyh dannyh / V.A.Dzyuba.-Krasnodar, 2007. - 76 s.
7. Kol'rejter, I.(1760), citirovanie po CH.Darvinu. Proiskhozhdenie vidov, 1937.
8. CHuhir' I.N. Dissertaciya na soiskanie uchyonoj stepeni kandidata sel'skohozyajstvennyh nauk /I.N.CHuhir'- Krasnodar, 2003- S. 1-150
9. CHuhir', I.N. Slozhnye skreshchivaniya i podbor roditel'skih par - vazhnyj ehtap pri sozdanii novyh sortov risa /I.N.CHuhir', L.V.Esaulova- Krasnodar, 2016-250-252 s.
10. Griffing, B.A. A Generalized treatment of the use of diallel crossis in guantative inberitame / B.A. Griffing. Heredity.- 1956. - № 10.-Z.31-50
Аннотация
УДК 633.18: 575.1:631.559 06.01.00 Агрономические науки
Наследование признаков продуктивности в гибридах риса. Чухирь Ирина Николаевна, к. с.-.х .н. РИНЦ SPIN-код: 3291-5797 Е-mail: Irina-chukhir@mail.ru. ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт риса», Россия, 350921, г. Краснодар, пос. Белозёрный, 3
Большие успехи в увеличении производства риса, а оно более чем удвоилось, во всём мире произошли благодаря применению современных высокоурожайных сортов риса, созданных традиционными методами селекции.
Для того, чтобы создать новый сорт селекционеру важно изучить генетическую и селекционную ценность различных культурных и дикорастущих видов - носителей хозяйственно-ценных признаков, выявление генов и групп генов, контролирующих хозяйственно - ценные признаки, изучить закономерности их наследования, установить закономерности взаимодействия генотипа и среды, исследовать генетические и физиолого-биохимические основы явления гетерозиса, совершенствовать методы внутривидовой, сложной ступенчатой и отдаленной гибридизации.