Вид — Эколого-географические типы — Ботанические разновидности — Формы и сорта

В учении Н. И. Вавилова об исходном материале вид растений предстал перед селекционерами как определенная, дискретная, динамическая морфофизиологическая система, дифференцированная на географические и экологические типы. Следовательно, изучение исходного материала в селекции растений необходимо вести на основе дифференцированной эколого-географической систематики видовых систем.

Задание 25. Метод инцухта и его использование в селекции на гетерозис. Закономерности проявления гетерозиса

Инцухтом называется размножение перекрестноопыляющихся растений путем принудительного самоопыления. При использовании инцухта в большинстве случаев происходит проявление депрессии, которая выража­ется в снижении продуктивности и жизнеспособности организмов. Она возникает в результате перехода имеющихся вредных или даже летальных рециссивных генов в гомозиготное состояние и их проявления после вы­хода из скрытого состояния. При повторении инцухта с каждым последу­ющим поколением депрессия усиливается и через 5-6 поколений достигает инцухт-минимума, в результате которого продуктивность таких по­томств по сравнению с исходной популяцией составляет менее 50%. Од­нако, несмотря на отрицательное действие самоопыления у перекрестно­опыляющихся культур, инцухт применяется для расчленения имеющихся популяций с целью их улучшения путем освобождения от нежелательных генотипов. После выделения лучших линий можно осуществить их объеди­нение в новую улучшенную популяцию для дальнейшего практического ис­пользования при свободном опылении. В результате инцухтирования иногда удается выделить ценные инцухт-линии, отличающиеся скороспе­лостью, короткостебельностью, высокобелковостью и другими положи­тельными свойствами, которые могут служить исходным селекционным ма­териалом.

Наиболее широко метод инцухта применяется на ржи, кукурузе, подсолнечнике и некоторых других перекрестниках для получения исход­ного материала для селекции. Но самое широкое практическое примене­ние инцухт нашел в селекции и семеноводстве кукурузы для получения линий с хорошей комбинационной способностью с последующим их исполь­зованием в создании простых и двойных межлинейных и линейно-сортовых гибридов, обладающих повышенной продуктивностью по урожайности по­чатков и вегетативной массы, т.е. способных проявлять гетерозисную гибридную силу, за счет которой без дополнительных затрат на больших производственных площадях можно получать значительное количество до­полнительной продукции.

Анализ генетических причин гетерозиса показывает, что в основе гетерозисного эффекта могут быть разные типы действия генов. В одних случаях гетерозис в большей степени обусловливается сверхдоминантностью, в других — благоприятным взаимодействием доминантных факторов, в третьих — аддитивным действием генов и т. д. Заметную роль в проявлении гетерозиса может играть взаимодействие ядра и цитоплазмы. Таким образом, уровень гетерозиса определяется конкретной комбинацией наследственных факторов и не следует искать какую-то одну единственную причину его проявления.
Длительное самооплодотворение гетерозиготной формы, как известно, приводит к появлению особей, гомозиготных по большинству генов. Перекрестноопыляющиеся растения, гетерозиготные по многим генам, после длительного принудительного самооплодотворения дают начало многим гомозиготным линиям, которые отличаются друг друга по различным признакам.
В популяциях перекрестноопыляющихся культур имеется большое количество неблагоприятных рецессивных генов, которые вследствие широкого неродственного скрещивания, обусловливающего гетерозиготность, находятся в скрытом состоянии. Но в процессе инбридинга неблагоприятные рецессивные гены, оказавшись в гомозиготном состоянии, обнаруживают себя, проявляя отрицательное действие. В результате снижаются мощность и урожайность растений.
Таким образом, наблюдаемая при инбридинге депрессия — это результат перехода вредных рецессивных генов в гомозиготное состояние. Переход линий в гомозиготное состояние длится на протяжении ряда поколений, и в течение этого времени продолжается инцухт-депрессия. Иногда она заходит так далеко, что потомство линии гибнет, растения оказываются нежизнеспособными.
Параллельно с увеличением гомозиготности самоопыленных линий идет их морфологическое выравнивание. В конце концов они достигают очень высокой степени выравненности. И сколько бы поколений ни продолжалось дальнейшее самоопыление, оно не приведет к появлению каких-либо существенных отклонений. Поэтому наследственность разных инбредных линий имеет строго индивидуальный характер.
Инбредные линии наряду с пониженной жизнеспособностью могут обладать отдельными ценными особенностями (стандартностью початка, устойчивостью к болезням, повышенным качеством зерна и т. д.) и передавать эти качества гибридам.

Задание 37. Оценка селекционного материала на зимостойкость.

Озимые культуры, характеризуясь высокой потенциальной продуктивностью, в зимний период подвержены воздействию комплекса таких неблагоприятных условий среды, как низкие температуры, оттепели, образование ледяной корки, выпирание, выпре-вание, вымокание, физиологическая засуха. Очень часто в одну зиму одновременно действуют несколько факторов, что может привести к значительному изреживанию, и даже к гибели посевов. Для многих важнейших зерновых районов страны зимостойкость сортов озимых культур - один из главных показателей их пригодности для возделывания, поэтому очень важно давать наиболее полную оценку их по комплексу факторов зимостойкости.

Выпревание проявляется в тех случаях, когда при значительном снежном покрове температура на глубине узла кущения растений держится примерно на уровне 0°С. При этих условиях растения интенсивно дышат, расходуя энергию и ее источники. В результате к концу зимы они истощаются и легко поражаются фузариозом или подвергаются другим неблагоприятным воздействиям. Установлено, что устойчивые к выпреванию сорта находятся в состоянии более глубокого "покоя", менее интенсивно дышат и меньше расходуют пластических веществ. Отбор таких растений можно проводить непосредственно в полевых условиях, создавая в зимний период на опытных делянках снежный покров толщиной 40-80 см (в зависимости от суровости зимы). Периодически к концу зимы оценивают жизнеспособность растений, сравнивая ее с устойчивыми сортами-индикаторами, и в нужный момент уменьшают снежный покров, чтобы выявить разницу между сортами.

Притертая ледяная корка образуется в результате таяния снега во время оттепели и последующего снижения температуры. Если толщина ее достигает 3-5 см, а держится она 4-6 нед и более, посевы значительно изреживаются и могут погибнуть. Для отбора устойчивых к ледяной корке сортов целесообразно создавать провокационный фон. С этой целью сеют семена в вегетационные сосуды с почвой, ванночки или другие емкости и в начале зимы создают притертую ледяную корку толщиной 3-5 см и более, пропитывая водой почву на эту глубину.

Вымокание растений при избыточном увлажнении наблюдается в пониженных местах рельефа в осенний и, главным образом, в весенний периоды. Застоявшаяся вода ухудшает доступ кислорода к растениям, вследствие чего нарушается ход физиологических процессов и накапливаются некоторые вещества в токсических концентрациях (ацетальдегид, этиловый спирт и др.). При длительном воздействии избытка влаги растения гибнут. Для удовлетворительной дифференциации сортов по устойчивости к избыточному увлажнению продолжительность затопления в опытах должна быть 5-8 суток при температуре 15-20°С.

Выпирание растений возникает при частых чередованиях оттепелей и похолоданий, приводящих к поочередному оттаиванию и замерзанию почвы. Вследствие этого у растений обрываются корни и узел кущения или корневая шейка выступает над поверхностью почвы. Поскольку устойчивость к выпиранию зависит от мощности корней и их прочности, то возможна селекция на этот признак. Данный показатель характеризует также устойчивость растений к выдуванию. Таким образом, гибель растений при перезимовке происходит по разным причинам. Поэтому зимостойкость надо представлять как явление комплексное, обусловленное различными биологическими свойствами растений и меняющееся в зависимости от условий окружающей среды. Следовательно, оценка сортов по зимостойкости может быть правильной только применительно к тому району, в условиях которого она проведена. Из всех повреждающих факторов зимнего периода основным во многих зонах является низкая отрицательная температура, а остальные лишь усиливают пагубное действие мороза или дополняют комплекс неблагоприятных условий зимы.

Морозостойкость растений зависит от ряда факторов: состояния самих растений, их мощности и фазы развития, осеннего закаливания, глубины залегания узла кущения и др.

Оценивают морозостойкость по прямым и косвенным признакам.

Полевые методы оценки зимостойкости.

При использовании данных методов получают наиболее правильную оценку зимостойкости сортов. Для этого необходимо ежегодно в принятые в данном районе сроки высевать разные сорта и весной оценивать их перезимовку. Для объективной оценки необходимо иметь данные за ряд лет.

Глазомерная оценка перезимовки. Практически все селекционеры весной глазомерно определяют количество перезимовавших растений в процентах или баллах. Обычно применяют пятибалльную систему:. 5 - отсутствие следов гибели растений; 4 - незначительные повреждения; 3 - гибель примерно половины растений; 2 - гибель больше половины растений; 1 - полная гибель или сохранение единичных растений. Так как этот метод субъективный, необходимо, чтобы весь селекционный материал оценивал один человек. При хорошем навыке метод дает близкую к действительности оценку состояния посевов после перезимовки.

Метод прямого подсчета растений. Широко применяется Госкомиссией по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур. Весной до боронования посевов подсчитывают живые и погибшие растения на пробных площадках; ширина каждой площадки два рядка, длина 0,5-1 м.

Посев на различных элементах рельефа. Зимостойкие формы можно успешно отбирать в полевых условиях при посеве растений рядками или узкими полосами через различные элементы рельефа, где наряду с возвышенными участками, с которых сдувается снег, имеются и ровные участки и понижения. При таких условиях на оголенных возвышенных элементах рельефа сохраняются морозостойкие формы, а в понижениях - устойчивые к вымоканию, выпреванию и ледяной корке.

Искусственное удаление снега и снегозадержание. На Саратовской опытной станции (ныне НИИ сельского хозяйства Юго-Востока) был испытан метод оценки зимостойкости озимых сортов пшеницы путем искусственного удаления снежного покрова и, наоборот, при снегозадержании. Метод позволяет объективно оценивать зимостойкость сортов, а создание избыточного снежного покрова - определять и устойчивость к ледяной корке. Вследствие большой трудоемкости метода его целесообразно применять для оценки только наиболее перспективных сортов.

Посев в районах с более суровыми зимами. Экологическое испытание селекционного материала путем посева в районах с более неблагоприятными условиями зимнего периода, чем в месте его создания, бывает достаточно эффективным. Изложенное показывает, что полевая оценка зимостойкости при всей ее объективности достаточно длительна. Поэтому был предложен ряд лабораторных и лабораторно-полевых методов.

Лабораторные методы оценки.

Их делят на прямые и косвенные. При использовании первых, непосредственно действуя на растения низкими температурами, можно учесть степень устойчивости к ним различных сортов. Косвенные методы учитывают не холодостойкость растений, а какое-либо иное их свойство, коррелирующее с зимостойкостью.

Метод монолитов. Монолиты берут в поле с помощью механических пил или другими способами. Они должны включать два смежных рядка, в каждом из которых не менее 15 растений. Толщина монолита 12-15 см. Их помещают в ящики 30 х 30, 30 х 40 см или других размеров. Для учета максимальной морозостойкости монолиты промораживают один раз в середине зимы. В ряде случаев проводят двукратное промораживание: в середине зимы и в предвесенний период. При изучении динамики морозостойкости монолиты промораживают три раза: в начале, в середине (в первой половине января) и в конце зимы. Начальная температура в камере промораживания должна быть на 2-3°С ниже температуры возле узла кущения или близкой к ней. Температуру для промораживания подбирают, исходя из условий района, закаливания и особенностей изучаемых сортов. В камере ее снижают постепенно на 1-2°С в час, а при достижении заданного уровня растения выдерживают в камере 24 ч. Предвесеннее промораживание обычно проводят при температуре -12... -14°С. После завершения промораживания температуру в камере постепенно повышают до -2 или 0°С. Монолиты выгружают и в течение 1-2 дней оттаивают при температуре от 4 до 6°С, увлажняют, накрывают бумагой для медленного оттаивания и уменьшения испарения. Затем их переносят в теплицу для отрастания при 18-20°С. Растения подсчитывают дважды: первый раз на 10-12-й и второй - на 23-25-й (для учета ложного отрастания) день. Результаты подсчета выражают в процентах. Метод позволяет достаточно надежно характеризовать морозостойкость (зимостойкость) сорта, определять состояние растений в полевых условиях, делать прогноз их перезимовки, устанавливать динамику критических температур и выявлять устойчивость сортов к оттепели. К его недостаткам относятся трудоемкость и длительность.

Метод В.Я. Юрьева.

Семена сортов, высеянных в поле, одновременно сеют и в специальные ящики с землей, где растения развиваются в течение осени. В последнем случае допустимо небольшое опоздание с посевом, так как растения в ящиках растут интенсивнее, чем в грунте. Наиболее удобный размер ящика 40 х 30 х 12 см. В нем размещают 12 рядков зерен. Один сорт занимает 2-3 рядка. В каждом ящике обязательны один-два стандарта. После посева и до появления всходов почву в ящиках поливают. Перед выпадением снега их переносят в холодное неотапливаемое помещение. В мягкую зиму растения в ящиках промораживают в холодильных камерах так Метод прост и дает сравнительное представление о морозостойкости сортов; широко используется в селекции. Кроме указанных методов промораживания растений успешно применяют метод пучков в модификации Е.М. Полтарева. Образцы отбирают в начале зимы, когда почва слегка промерзает, выкапывая по 6-8 пучков растений (по количеству промораживаний). Получил также распространение разработанный Г.А. Самыгиным метод промораживания семян.

Косвенные методы оценки. Для предварительного определения морозостойкости можно использовать методы оценки на основе изучения анатомо-морфологических признаков, биохимических, биофизических и других особенностей растений. К ним относятся методы определения размера клеток (В.В. Колку-нов, 1929), глубины залегания узла кущения, дифференциации конуса нарастания (описан в работе О.И. Колоши, 1969), анатомический метод, разработанный К.Г. Тетерятченко и М.А. Ильинской-Центилович, определения содержания Сахаров, активности фермента р-фруктофуранозидазы, выхода электролитов, концентрации клеточного сока в узлах кущения и др.

Задание 41. Оценка устойчивости картофеля к фитофторе и раку.

Полевую устойчивость к определенной популяции фитофторы обычно определяют, испытывая селекционный материал в течение нескольких лет непосредственно в поле на провокационном фоне. Однако такая оценка не всегда возможна, так как фитофтора в отдельные годы может поражать растения в очень слабой степени или совсем не проявляться. В то же время могут получаться неправильные данные, когда большое количество спор на неустойчивых сортах может приводить к снижению показателей устойчивых форм.

В Научно-исследовательском институте картофельного хозяйства К. В. Попкова и А. А. Быченкова разработали лабораторный метод определения полевой устойчивости картофеля к фитофторе. Он основан на проведении сравнительных оценок интенсивности распространения мицелия и спороношения гриба. При помощи этого метода оценку устойчивости проводят по отделенным от растения листьям. Зараженные листья помещают в кюветы, которые сверху покрывают стеклом, чтобы удержать влагу. Для заражения используют монозооспоровые изоляты рас 1; 2; 3; 4. Инокулюм готовят на сорте Северная роза. Концентрация суспензий — 20—25 конидий в поле зрения микроскопа при увеличении в 120 раз. Для стимулирования выхода зооспор инфекционную суспензию перед инокуляцией выдерживают в термостате при температуре 12° С. Результаты заражения устанавливают через 5—6 дней. Устойчивость определяют по степени распространения мицелия и интенсивности спороношения.

Пользуясь данным методом, можно выделить сеянцы с полевой устойчивостью в те годы, когда в естественных условиях фитофторы нет.

По отношению к раку известны два типа устойчивости -сверхчувствительность и полевая устойчивость. У сверхчувстви­тельных сортов эпидермальные клетки клубня отмирают после внедрения в них зооспор гриба (абортивная защитная реакция), что приводит к гибели возбудителя. Другой вид сверхчувстви­тельной реакции состоит в том, что паразит заключается в свое­образную капсулу и изолируется в некротизированных клетках (некрогенная защитная реакция). Иммунитет к раку отсутствует.

Полевая устойчивость обеспечивает слабую устойчивость сор­та и легко преодолевается в очагах сильного заражения раком.

Оценку на ракоустойчивость проводят в питомниках предварительного и основного испытания: 10 клубней каждого гибрида из урожая предварительного сортоиспытания посылают на станцию по раку картофеля. По 30 клубней гибридов, не поразившихся раком в лабораторных условиях, если они перспективны, высылают в этот же пункт повторно. Все перспективные гибриды, подготавливаемые или переданные в государственное сортоиспытание, устойчивые к раку в лабораторных условиях, направляют в 3 пункта для оценки устойчивости в полевых условиях (по 120 клубней), где их испытывают 2— 3 года, после чего все устойчивые к раку гибриды публикуют в списках ракоустойчивых сортов и гибридов.

Большое количество устойчивых к раку сортов, которые мож­но использовать в качестве родительских форм для получения более продуктивных сортов с устойчивостью к нескольким па­тотипам рака, облегчает ведение селекции на ракоустойчивость. Знание генотипов устойчивости некоторых сортов позволяет использовать те из них, которые имеют дуплексные генотипы, т. к. в их потомстве свыше 90% форм будут устойчивы к раку. Наличие отрицательной корреляции между урожайностью и ракоустойчивостью несколько затрудняет селекцию на данный признак потому, что часть высокоурожайных гибридов в стар­ших селекционных питомниках выбраковывается из-за отсутс­твия устойчивости к этому патогену.

Задание 51. Порядок включения новых сортов и гибридов в государственное сортоиспытание. Районирование.

Новый выведенный селекционно-опытным учреждением сорт может быть передан в государственное сортоиспытание, если по урожайности он превосходит (при уровне доверительной вероятности 0,95) лучшие районированные, а также находящиеся в государственном испытании сорта при более высоких или равных качественных показателях или если достоверно превосходит на достаточную величину районированные сорта по качественным показателям при более высокой или равной урожайности. При этом особое внимание обращается на основные хозяйственно ценные признаки и биологические свойства: урожайность и качество продукции, зимостойкость, засухоустойчивость, скороспелость, устойчивость к поражению болезнями и повреждению вредителями, пригодность к возделыванию по интенсивным технологиям. Новые сорта приравниваются по правовой охране к изобретениям.
Вновь созданные сорта передают в государственное сортоиспытание по данным трехлетнего конкурсного сортоиспытания в научно-исследовательском учреждении-оригинаторе и одно-двухлетнего производственного испытания.
При передаче нового сорта в государственное сортоиспытание на него представляют характеристику (описание) по установленной форме, в которой приводят результаты испытания и указывают требования сорта к агротехнике. Одновременно заявитель нового сорта высылает в Отдел интродукции ВИР образец (эталон) нового сорта, включающий гербарий, семена, клубни, луковицы, черенки, соцветия (колосья, метелки, початки и пр.). Для анализа качества продукции нового сорта, передаваемого в государственное испытание, в Центральную лабораторию Госкомиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур высылают образцы зерна (семян, клубней).
Ко времени передачи нового сорта в государственное сортоиспытание научно-исследовательское учреждение должно накопить определенный запас его семян, необходимых для рассылки нескольким сортоучасткам и для производственного сортоиспытания. Например, семян зерновых культур требуется в первый год испытания 2 т, во второй — 5, картофеля соответственно 5 и 20 т.
В первый год все сортоучастки получают семена нового сорта непосредственно от научно-исследовательского учреждения, в котором он выведен. В последующие годы семена сортов самоопыляющихся культур выращивают на сортоучастке. Семена сортов перекрестноопыляющихся культур сортоучастки получают ежегодно от селекционно-опытных учреждений своей области (края) или их размножение организуется на одном из сортоучастков для рассылки всем другим, испытывающим данный сорт. Каждый сортоучасток создает собственные семенной и страховой фонды всех испытываемых сортов.

Конечный результат работы всей системы государственного сортоиспытания — установление районов распространения новых сортов, их районирование.
Существует следующий порядок районирования новых сортов. Сортоучасток по данным основного и производственного сортоиспытания составляет годовой отчет о своей работе. Результаты сортоиспытания рассматривают сначала на совещании специалистов и руководителей хозяйств зоны обслуживания сортоучастка, а затем на областном (краевом) агрономическом совещании, созываемом агропромышленным комитетом области (края) и областной (краевой) инспекцией по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур. Областное агрономическое совещание разрабатывает проект сортового районирования на следующий год, вносит предложения по исключению сортов из числа районированных. Окончательное решение по этим вопросам выносит Государственная комиссия по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур. На основе ее решения исполком областного (краевого) Совета народных депутатов утверждает сортовое районирование сельскохозяйственных культур на очередной год.
Государственная комиссия по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур и сеть ее сортоучастков и станций проводят большую работу. Ежегодно испытывается более 14 тыс. сортов и гибридов почти 300 культур. Районировано около 3000 сортов полевых культур. Среди районированных и внедренных в производство около 600 сортов зерновых колосовых и крупяных культур, около 100 гибридов и сортов кукурузы, более 100 сортов картофеля, более 750 сортов различных кормовых культур и т. д.

Госкомиссия по сортоиспытанию уделяет большое внимание испытанию сортов иностранной селекции. Ежегодно для этой цели завозят несколько сотен сортов и гибридов различных сельскохозяйственных культур из многих стран мира. Районировано значительное количество иностранных сортов разных культур, преимущественно из США, ГДР, Швеции, Венгрии, Польши, Болгарии, Чехословакии.
По решению Постоянной комиссии Совета Экономической Взаимопомощи (СЭВ) по сельскому хозяйству в нашей стране в различных почвенно-климатических зонах на сортоиспытательных станциях испытывают одинаковый набор сортов, созданных в странах — членах СЭВ. Госкомиссия по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур организует с этими странами постоянный обмен семенами лучших сортов для проведения государственного и международного сортоиспытаний.
Международное сортоиспытание проводят и капиталистические страны. Например, сорта сахарной свеклы и картофеля, созданные в Нидерландах, испытывают на многих сортоучастках в Великобритании, ФРГ, Франции, Италии, Португалии, Тунисе и Японии.
Результаты работы Государственной комиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур показывают, что селекция полевых культур в нашей стране достигла больших успехов. Для всех основных почвенно-климатических зон выведены, районированы и внедрены в производство приспособленные к местным условиям высокоурожайные и ценные по качеству продукции сорта. Вместе с тем необходимо дальнейшее улучшение работы по некоторым важным направлениям селекции отдельных культур: на устойчивость к болезням, засухоустойчивость, особенно зимостойкость озимых культур, качественный состав продукции, пригодность для возделывания по интенсивным технологиям, всесторонняя оценка кормовых культур (по урожайности и семенной продуктивности, содержанию питательных веществ и переваримости) и т. д. Одновременно с этим следует совершенствовать организацию государственного сортоиспытания (значительное повышение требований к новым сортам и гибридам, ускорение их оценки), а также работу по сортовому районированию.

Список использованной литературы:

1. Соломатин М. И. Лекции по селекции и семеноводству овощных культур.

2. В. А. Лудилов «Семеноводство овощных и бахчевых культур» Глобус-2000.

3.

4.

5.

6.

Дата добавления: 2015-07-12