Введение к работе
Актуальность исследований. Ячмень - одна из ведущих зерновых культур в Российской Федерации, используемая на кормовые и пищевые цели, которая занимает 9 млн га посевной площади. В Сибири сосредоточено 3 млн га, в том числе 125,6 тыс. га в Красноярском крае. Сорта местной селекции занимают менее 10,0% (2011 г.) посевных площадей в крае. Сорта других регионов, возделываемых в Красноярском крае, недостаточно соответствуют почвенно-климатическим условиям, что отрицательно сказывается на урожайности и стабильности валовых сборов зерна.
Повышение урожайности ячменя невозможно без всестороннего изучения показателей фотосинтеза. Установлено, что около 95,0% сухого вещества углерода формируется в процессе фотосинтеза (Ничипорович, 1961; Кумаков, 1968).
Сведений о фотосинтетической деятельности растений ячменя для лесостепной зоны Красноярского края недостаточно. В Красноярской лесостепи проводилось изучение ассимиляционной поверхности листьев многорядных и двурядных ячменей в разных условиях вегетации и ее связи с урожайностью. Внимание уделялось площади трех верхних листьев и корреляции их с продуктивностью (Сурин, Ляхова, 1993). Не было исследований площади листьев в динамике по фазам развития растений ячменя, зависимости ее формирования от генотипа, условий вегетации, отсутствует генетическая оценка параметров фотосинтетической деятельности растений.
Поэтому возникает необходимость изучения в Красноярской лесостепи показателей фотосинтеза у ячменя в течение вегетационного периода, изменчивости в зависимости от условий вегетации, генотипа, взаимодействия изучаемых факторов, характера наследования и их генетического контроля.
Работа выполнена в соответствии с программой фундаментальных и приоритетных исследований по научному обеспечению развития АПК РФ на 2006-2010гг. РАСХН (04.02.03).
Цель исследований. Изучить особенности изменчивости и наследования площади листовой поверхности у родительских сортов и гибридов поколения F1, F2 ярового ячменя в условиях Красноярской лесостепи и связь её с урожайностью.
Задачи исследований:
- изучить в динамике показатели формирования фотосинтетической деятельности родительских сортов и гибридов ячменя;
- выявить характер изменчивости и наследования показателей фотосинтеза в процессе роста и развития растений;
- определить характер взаимосвязи показателей фотосинтеза с урожайностью ячменя;
- выделить совокупность параметров фотосинтетической деятельности растений, определяющих высокую продуктивность ячменя;
- создать исходный материал для дальнейшей селекционной работы ячменя.
Научная новизна. Впервые в условиях Красноярской лесостепи изучен характер изменчивости и наследования, комбинационная способность родительских сортов ячменя по показателям фотосинтетической деятельности растений и связь их с урожайностью. Дан прогноз эффективности отбора гибридов в расщепляющихся поколениях по показателям фотосинтеза.
Практическая значимость. Предложены сорта-доноры (Ача, Никита) по показателям фотосинтетической деятельности для включения в селекционные программы селекционных учреждений.
Получен гибридный материал, который проходит оценку в селекционных питомниках научной лаборатории кафедры ботаники и физиологии растений Института агроэкологических технологий КрасГАУ и других селекционных учреждениях Сибири (Тюменская ГСХА, Красноярский НИИСХ).
Выявлено, что отбор рекомбинантов по показателям фотосинтеза нужно проводить в более поздних поколениях. Установлены закономерности изменчивости и характера наследования показателей фотосинтетической деятельности растений, их генетического контроля, которые могут быть использованы селекционерами для получения более урожайных сортов, в разработке оптимальной модели сорта ячменя и построении модели продукционного процесса изучаемой культуры для Красноярской лесостепи.
Основные положения, выносимые на защиту:
- разный вклад факторов «генотип», «годы», «генотип х годы» и «случайных факторов» в общую фенотипическую изменчивость показателей фотосинтеза по фенологическим фазам;
- в генетическом контроле показателей фотосинтетической деятельности растений основную роль играют неаддитивные эффекты генов;
- перераспределение типов наследования у показателей фотосинтетической деятельности растений по фазам развития растений ячменя.
Апробация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований докладывались на региональной научно-практической конференции «Студенческая наука – взгляд в будущее» (Красноярск, 2008); Всероссийском конкурсе на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых (I этап – Красноярск, 2008); (II этап – Новосибирск, 2008); (III этап – Москва, 2008); всероссийских научно-практических конференциях с международным участием «Инновации в науке и образовании» (Красноярск, 2010, 2011).
Личный вклад автора. Диссертационная работа является результатом обобщения и анализа исследований автора.
Объем работы. Диссертация изложена на 117 страницах компьютерного текста, содержит 19 таблиц, 51 рисунок, 74 приложения. Состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству, библиографического списка из 254 источников, в т.ч. 44 – зарубежных авторов.
