Введение к работе
Актуальность темы. Ячмень для Сибири - важная зернофуражная культура, имеющая широкий спектр применения. По посевным площадям (136 тыс. га) в Кемеровской области яровой ячмень занимает второе место, уступая пшенице, имеет среднюю урожайность 15,0 ц/га (Кузбасс..., 2007).
Одним из факторов, сдерживающих рост урожайности культуры, является полегание посевов, потери от которого в отдельные годы могут достигать 60 %, особенно в лесостепной зоне Кемеровской области, которая достаточно обеспечена осадками.
Наиболее рациональный способ решения проблемы - выведение сортов, адаптированных к условиям региона и сочетающих урожайность с устойчивостью к полеганию. Важное значение в устойчивости к полеганию придается анатомическому строению стебля. Для эффективной селекции в этом направлении важен поиск новых генетических источников и доноров с высокой устойчивостью к полеганию, анализ ее генетической детерминации и расширение спектра наследственного потенциала по этому свойству (Манзюк, 1980; Гаркавый, 1982). Учеными достигнуты определенные успехи в этом направлении: проведены анатомо-морфо-логические и физиолого-биохимические (Царева, 1958; Каллер, 1984) исследования стебля у ячменя с последующим выделением и использованием в практической селекции генетических источников высокой прочности побега на излом (Зе-нищева, 1963), широких нижних междоузлий (Храмышева, 1973), короткостебель-ности (Рашаль и др., 1989), оптимального габитуса растений (Саранчин, 2003). В производстве появились высокопродуктивные сорта, устойчивые к полеганию: Эльф (Московская область), Луч, Дина (Кировская область), Биом (Новосибирская область) и другие. Однако для регионов с неустойчивым гидротермическим режимом, к которым относится и территория Кемеровской области, эта проблема, по-прежнему, остается актуальной (Сурин, 1993; Berry, 2002).
Устойчивость растений к полеганию во многом определяется комплексом морфо-анатомических параметров стебля. Однако сведений об изменчивости и наследовании анатомических признаков стебля ячменя в литературе недостаточно, поэтому проблема остается открытой и исследования в этом направлении актуальны.
Цель исследования - изучить особенности строения первого префлорального междоузлия и изменчивости анатомических признаков у сортов и гибридов ячменя в условиях лесостепи Кемеровской области в связи с устойчивостью к полеганию.
Для выполнения цели были поставлены следующие задачи:
Изучить анатомическое строение первого префлорального междоузлия у сортов и гибридов ячменя.
Определить особенности изменчивости анатомических и морфологических признаков стебля у сортов ячменя.
Выявить особенности изменчивости анатомических и морфологических признаков стебля у гибридов первого и второго поколений.
Установить взаимосвязи между изучаемыми анатомическими признаками стебля.
Провести анализ наследования анатомических признаков стебля ячменя у гибридов первого (Fi) и второго (F2) поколений.
Охарактеризовать генетические источники и оценить их донорские свойства для использования в практической селекции на устойчивость стебля ячменя к полеганию.
Научная новизна. Впервые в условиях лесостепи Сибири изучены и показаны особенности изменчивости и наследования признаков анатомического строения первого префлорального междоузлия у ячменя. Выявлено сходство в проявлении корреляционной зависимости между морфо-анатомическими признаками, связанными с устойчивостью к полеганию, у сортов и гибридов ячменя. По результатам оценки комбинационной способности сортов выделены ценные доноры отдельных признаков.
Практическая значимость. Селекционерам предложены доноры по отдельным анатомическим признакам, связанным с устойчивостью к полеганию:
сорт Эльф - по толщине склеренхимы, числу слоев паренхимы, числу и площади проводящих пучков в склеренхиме и общему числу сосудисто-волокнистых пучков в междоузлии;
сорт Brenda - по площади междоузлия, толщине склеренхимы и площади проводящих пучков в склеренхиме;
- сорт Неполегающий - по числу проводящих пучков в междоузлии.
Создан и передан во Всероссийский научно-исследовательский институт
растениеводства им. Н. И. Вавилова (г. Санкт-Петербург) и научные учреждения Сибири (Красноярский НИИСХ, НИИСХ Северного Зауралья) гибридный фонд, перспективный для отбора устойчивых к полеганию растений. Положения, выносимые на защиту:
Изученные в условиях лесостепи Кемеровской области сорта и гибриды ячменя отличаются по уровню развития и изменчивости отдельных анатомических признаков первого префлорального междоузлия.
Отбор ценных элитных растений по большинству значимых для усиления прочности стебля анатомических признаков в лесостепной зоне Западной Сибири необходимо проводить в поздних поколениях гибридов.
Перспективны для отбора во втором поколении по отдельным признакам семь гибридных комбинаций.
Апробация результатов исследования. Предварительные результаты исследования изложены на заседаниях научно-методического семинара кафедры ботаники КемГУ «Селекционно-генетические и физиологические методы исследований в селекции растений» (Кемерово, 2002 - 2009), Кемеровского отделения Русского Ботанического общества (Кемерово, 2005 - 2009); научно-практической школы лаборатории селекции и семеноводства зерновых культур Кемеровского НИИСХ «Селекционно-генетические методы исследования растений» (Кемерово, 2002); научно-практической конференции «Повышение устойчивости и эффективности агропромышленного производства в Сибири: наука, техника, практика» (Кемерово, 2004); I (XXXIII) международной студентов и молодых ученых «Образование, наука, инновации - вклад молодых исследователей» (Кемерово, 2006); VIII и X Международных генетико-селекционных школах (Новосибирск, 2003,
2007); II международной Вавиловской конференции «Генетические ресурсы культурных растений в XXI веке: состояние проблемы, перспективы» (Санкт-Петербург, 2007); международной научной конференции «Роль Вавиловской коллекции генетических ресурсов растений в меняющемся мире» (Санкт-Петербург, 2009).
Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 160 страницах машинописного текста, содержит 71 таблицу, 7 рисунков и 57 приложений. Состоит из введения, 4 глав, выводов, практических рекомендаций и библиографического списка, состоящего из 254 наименований, в том числе 31 зарубежных авторов.
Выражаю искреннюю благодарность за научные консультации, советы и помощь при выполнении диссертационной работы доктору биологических наук, профессору Александре Васильевне Заушинценой и кандидату биологических наук, доценту Любови Никифоровне Ковригиной. Я глубоко признательна за ценные рекомендации доктору сельскохозяйственных наук Петру Ивановичу Степочкину; кандидату сельскохозяйственных наук Светлане Валерьевне Свирковой. Благодарю коллектив кафедры ботаники Кемеровского государственного университета за необходимую поддержку и доброжелательное отношение на протяжении всей работы.
