WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

На правах рукописи

Соболев Дмитрий Валентинович РАЗНООБРАЗИЕ ГОРОХА (PISUM SATIVUM L.) ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОЙ СЕЛЕКЦИИ В ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКОМ ИЗУЧЕНИИ Специальность 06. 01. 05. – Селекция и семеноводство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Санкт – Петербург 2009 Диссертационная работа выполнена в отделе генетических ресурсов зерновых бобовых культур Государственного научного центра Российской Федерации Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства им. Н. И. Вавилова.

Научный консультант:

доктор биологических наук Маргарита Афанасьевна Вишнякова

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук Наталья Семеновна Ростова кандидат сельскохозяйственных наук Светлана Михайловна Синицына

Ведущая организация:

Орловский государственный аграрный университет

Защита диссертации состоится ” 25 “ февраля 2009 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 006.041.01 при Всероссийском научноисследовательском институте растениеводства им. Н.И. Вавилова по адресу:

190000, Санкт- Петербург, ул. Большая Морская, 44. Факс: +7-812-571-8728.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научноисследовательского института растениеводства им. Н. И. Вавилова, с авторефератом на сайте института: http://www.vir.nw.ru.

Автореферат разослан “ “ 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук Вера Алексеевна Гаврилова 2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Горох – основная зернобобовая культура в нашей стране, имеющая разнообразное использование: продовольственное, кормовое, сидерационнное.

Современные биотехнологии открывают новые возможности использования гороха в технике (получение спирта, биодеградирующих полимеров и др.), в медицине и фармацевтике.

Производство гороха в Российской Федерации в 2007 году составило 871040 т, производственные площади занимали 744500 га. Средний урожай составляет 11,69 т/га, что почти 4 раза меньше по сравнению с максимальными мировыми достижениями (www.faostat.fao.org). Это в большой степени определяется не полным соблюдением технологий возделывания культуры, тем не менее, создание продуктивных и адаптивных сортов, соответствующих агроклиматическим условиям нашей страны, остается актуальной задачей российской селекции.

Ключевую роль в создании таких сортов должен играть исходный материал для селекции, источником которого служит коллекция гороха ВИР. Генофонд гороха, сохраняемый в коллекции, отражает все мировое разнообразие этой ценной экономически значимой культуры: по происхождению, направлениям использования и селекционному статусу образцов (малоокультуренные формы, сорта местной и научной селекции, селекционный материал). Оценка разнообразия, сохраняемого в коллекции и его систематизация всегда были основными задачами работы ВИР. Выявление характера изменчивости признаков, определяющих продуктивность культурных растений, позволяет определить эффективную методологию поиска уникальных генотипов для селекции. Одним из путей поиска таких генотипов является выявление адаптивных и пластичных образцов, образцов с узкоспециализированной адаптивностью и образцов со стабильной продуктивностью в меняющихся условиях среды, так называемых сортов широкого ареала (Жученко, 2004). Методической основой поиска таких генотипов является эколого-географический скрининг генофонда. Известно, однако, что стабильность в агрономическом понимании не означает общего фенотипического постоянства в различных условиях среды, а касается в первую очередь хозяйственно ценных признаков, в особенности, продуктивности и вегетационного периода (Allard, Hansche, 1964). Такая стабильность в действительности может быть связана с широкой изменчивостью некоторых морфологических и физиологических признаков.

Поэтому, существующие системы классификации генофонда, основанные на морфобиологических признаках могут не совпадать с его дифференциацией по экологической стабильности образцов. Выявление основных признаков, определяющих продуктивность, и закономерностей связей этих признаков в меняющихся условиях среды, актуально для всех сельскохозяйственных культур, в том числе и для гороха. В связи с новыми методами ДНК-типирования образцов интересно также определить сопоставимость разных подходов к классификации: генофонда по морфобиологическим признакам, по адаптационным способностям, выявляемым в эколого-географическом изучении, и на основе молекулярного маркирования образцов.

Большинство сортов, выведенных ранее в СССР, а в последние годы в РФ, а также в странах Восточной Европы, созданы на основе самой большой из известных для гороха агро-экологических групп – среднеевропейской. Сорта этой группы отличаются большим разнообразием хозяйственных признаков и служат исходным материалом для сортов разных направлений использования. При изучении восточно-европейского генофонда гороха выявлено, что его генетическое разнообразие больше, чем у сортов западно-европейской и северо-американской селекции (Taran, 2005). Известно, что чем шире генетическая основа исходного материала, тем шире их адаптационные возможности. Поэтому материалом для нашего исследования явились сорта восточно-европейской селекции.

Цель исследования – изучить морфологические и хозяйственно-ценные признаки гороха восточно-европейского происхождения из коллекции ВИР в разных условиях среды, выявить фенотипическое разнообразие и выделить стабильные по продуктивности образцы.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1) Изучить основные морфометрические признаки у выборки из 113 образцов гороха в трех географических пунктах с разными почвенно-климатическими условиями;

2) Выявить уровень фенотипического разнообразия образцов и его зависимость от условий среды;

3) Определить характер изменчивости и взаимосвязей основных признаков семенной продуктивности в разных географических пунктах;

4) Выявить наиболее значимые признаки для определения направления использования образцов;

5) Сравнить структуру связей признаков по группам использования, географическим пунктам и годам изучения;

6) Выявить образцы со стабильной продуктивностью в меняющихся условиях среды;

7) Осуществить молекулярное маркирование изученных образцов и определить характер их группирования на основе ДНК-типирования;

8) Определить степень генетического разнообразия изученных образцов.

Научная новизна и практическая ценность работы. Для 113 образцов гороха впервые проведено исследование межсортовой изменчивости и детерминированности комплекса морфологических, биологических, хозяйственно ценных и молекулярно-генетических признаков в разных условиях среды. Выявлены наиболее изменчивые и наименее варьирующие признаки. Определены факторная и корреляционная структура варьирования признаков, изменчивость уровня и структуры корреляций признаков у сортов разного типа использования. Установлены признаки, связанные с продуктивностью и классификацией сортов по типу использования. Определена реакция на условия среды у 13 хозяйственно ценных признаков, их взаимосвязь с другими признаками и типом использования образцов. Для каждого пункта изучения осуществлено группирование образцов по ряду хозяйственно-ценных признаков. Выявлены образцы стабильно продуктивные в каждом пункте и во всех пунктах изучения. Впервые проведено молекулярное генотипирование изученных образцов посредством разных молекулярных маркеров.

По итогам работы выделен и передан в селекцентры новый исходный материал, обладающий как отдельными ценными признаками (высокой семенной продуктивностью, крупностью семян, скороспелостью), так и их комплексом. Семь образцов включены в скрещивания во ВНИИЗБК.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на научно-производственных совещаниях отдела ГР зерновых бобовых культур ВИР (2005-2007г.), полевых ученых советах ВИР, на конференции профессорско-преподавательского состава СПбГАУ (2006 г), на семинаре международного проекта ECONET (Париж, 2008).

Работа поддерживалась грантом BRE0502 PGRC Agriculture and Agri-Food Canada (2005 г).

Публикации результатов исследований. По результатам диссертации опубликовано 6 работ, в том числе 2 публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 171 страницах машинописного текста, состоит из 5 глав, введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, практических рекомендаций, списка использованной литературы (182 наименований, в том числе 63 на иностранном языке), содержит 43 таблицы, 26 рисунков, 16 приложений.

УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ Исходным материалом служили 113 образцов гороха (Pisum sativum L.) коллекция ВИР из 12 стран Восточной Европы и бывшего СССР.

Полевые исследования проводили в 2005-2007 гг. в трех географически отдаленных регионах с различными агроклиматическими условиями: в 2005 г. в г. Саскатун провинции Саскачеван Канады (52с.ш., 106 з.д.). В 2006-2007 гг в Орловском районе Орловской области РФ - в ГНУ ВНИИ ЗБК (53 с.ш., 36 в.д.) – Центрально-Черноземный регион РФ и г.Пушкин, Ленинградской области в Пушкинском филиале ВНИИР (59 с.ш., 30 в.д.) – Северо-Западный регион РФ.

Метеорологические условия 2005-2007 гг. отличались друг от друга и имели отклонения от среднемноголетних данных в изучаемых регионах и характеризовались неравномерным распределением осадков и температуры воздуха в период вегетации растений.

В Орловской области 2006-2007 годы существенно различались по погодным условиям вегетационных периодов гороха (май – июль) от избыточно увлажненного (ГТК=2,50) до засушливого 2007 г. (ГТК=0,60). В Ленинградской области 2006-2007 годы также имели различия по количеству осадков, и температурному режиму воздуха, который существенно варьировали в течение вегетационных периодов. Лето 2005 года в провинции Саскачеван Канады характеризовалось очень малым количеством осадков по сравнению с двумя другими регионами. Таким образом, погодные условия в годы проведения исследований характеризовались разнообразием и широким диапазоном колебаний от благоприятных до резко выраженных неблагоприятных.

Образцы высевали в открытом грунте в поле. Подготовка почвы и посев образцов производили в обычные для гороха сроки по общепринятой технологии.. Метод размещения опытных делянок – рандомизированный. Ширина междурядий 20 см, расстояние между растениями в рядке – 5 см, расстояние между делянками - 40 см.

Полевую оценку проводили по 46 морфологическим и агрономическим признакам.

Проводили фенологические наблюдения. Начало наступления фенологической фазы отмечали при наличии признаков у 10%, а полную - при наличии признаков у 75% растений.

Отмечали даты прохождения основных фаз и длительность межфазных периодов. После уборки определяли основные морфометрические показатели и элементы структуры урожая, используя «Международный классификатор СЭВ рода Pisum sativum L.» Л.1986.

Список изученных признаков приведен в таблице 1.

Статистическая обработка данных включала корреляционный анализ, факторный анализ системы корреляций по методу главных компонент, дискриминантный анализ (Доспехов, 1985; Лакин, 1990).

Осуществляли анализ систем детерминированности и изменчивости признаков и систем корреляций между признаками. По матрице сходства проводилась группировка матриц корреляций методом главных компонент и совмещение ее с корреляционными кольцами для выявления закономерностей распределения матриц и направлений изменения структуры связей в них, т.е. изменения системы корреляций в зависимости от типа использования, года и места (Ростова, 2000).

Табл. 1. Список измеренных признаков и индексов по пунктам изучения, 2005-Изучено образцов СасОрел Пушкин катун № Название признака, единица измерения 1 Длина стебля, см H 108 109 113 109 2 Длина стебля до первого продуктивного узла, см H1p 108 109 109 Число непродуктивных узлов до прикрепления 3 UnNod 0 109 109 боба, шт 4 Число продуктивных узлов на главном стебле, шт Nod1 0 0 113 109 Число продуктивных узлов на боковых стеблях, 5 Nod2 0 0 0 109 шт 6 Число продуктивных узлов на растении, шт Nod 0 109 113 109 7 Число междоузлий на растении, шт Nped 0 109 113 109 8 Длина междоузлия, мм Lped 0 109 113 109 9 Число бобов на главном стебле, шт Np1 0 0 0 0 10 Число бобов на боковом побеге, шт Np2 0 0 0 0 11 Число бобов на растении, шт Np 0 109 113 109 Число пустых и недоразвитых бобов на растении, 12 Np0 0 0 0 108 шт Число бобов на продуктивном узле главного стеб13 NpNod1 0 0 0 0 ля, шт Число бобов на продуктивном узле боковых стеб14 NpNod2 0 0 0 0 лей, шт 15 Число бобов на продуктивном узле у растения, шт NpNod 108 109 112 109 16 Максимальная длина боба растения, мм Maxlp 0 0 0 0 17 Число ветвей у растения, шт B 0 109 112 109 18 Масса семян с растения, гр m 0 109 113 108 Обозначение 2005 г 2006 г 2007 г 2006 г 2007 г Изучено образцов СасОрел Пушкин катун № Название признака, единица измерения 19 Число семян с растения, шт Ns 0 109 112 109 20 Масса 1000 семян, гр ms1000 105 109 112 108 21 Крупность семян (масса семени), гр ms 0 109 112 108 22 Число семян в выполненном бобе, шт s/pf 0 0 0 109 23 Число семян в бобе (в среднем), шт s/p 108 109 112 109 24 Сухая масса растения, гр Drym 0 109 113 0 Продолжительность межфазного периода от посе25 S-G 106 0 113 109 ва до всходов, дни Продолжительность межфазного периода от всхо26 G-F 106 0 113 109 дов до начала цветения, дни 27 Продолжительность цветения, дни LF 106 0 113 109 Продолжительность межфазного периода от нача28 F-M 106 0 113 109 ла цветения до созревания, дни Продолжительность межфазного периода от всхо29 G-M 106 0 113 109 дов до созревания, дни Продолжительность межфазного периода от посе30 S-H 108 0 113 109 ва до уборки урожая, дни 31 Степень изогнутости боба, балл Shp 108 109 113 109 32 Форма верхушки боба, балл ShpA 108 109 113 109 33 Максимальное число семян в бобе, шт MaxNsp 108 109 113 109 34 Развитие пергаментного слоя боба, балл play 108 109 113 109 35 Тип листа, балл Leaf 108 109 113 109 36 Форма стебля, балл ShSt 108 109 113 109 37 Окраска венчика цветка, балл CFl 108 109 113 109 Наличие и характер антоциановых полуколец 38 A 108 109 113 109 прилистников, балл 39 Число цветков в кисти соцветия, балл NFl 108 109 113 109 40 Окраска семенной кожуры, балл Cs 108 109 113 109 41 Характер рисунка семенной кожуры, балл Ps 108 109 113 109 42 Окраска семядолей, балл Cs/2 108 109 113 109 43 Форма семян, балл Shs 108 109 113 109 44

Pages:     || 2 | 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»