Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
1. ИСТОРИЯ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ И РАЗВИТИЕ СЕЛЕКЦИОННЫХ
РАБОТ ПО ТРИТИКАЛЕ И РАПСУ 10
Происхождение и методы селекционного улучшения тритикале... 10
Возникновение, ареал распространения и этапы селекции рапса... 24
2. УСЛОВИЯ, ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕ
НИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 54
Агроклиматические ресурсы ЦЧЗ 54
Исходный материал и методика исследований 58
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗУЧЕНИЯ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ТРИТИ
КАЛЕ ПО ВАЖНЕЙШИМ СЕЛЕКЦИОННЫМ ПРИЗНАКАМ И
СВОЙСТВАМ 63
Агробиологическая характеристика образцов тритикале 63
Биология цветения и инцухт-толерантность тритикале 69
Устойчивость к биотическим и абиотическим факторам среды.... 76
Продуктивность тритикале и ее элементы 93
Биохимическая характеристика зерна тритикале 104
Продуктивность и питательная ценность зеленой массы
тритикале 114
4. РЕКОМБИНОГЕНЕЗ ТРИТИКАЛЕ 120
Эффективность скрещиваний на внутривидовом, межвидовом и межродовом уровнях 120
Характеристика гибридов \ и гибридных популяций F2 123
Генетика гибридного некроза тритикале 146
5. СКРИНИНГ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ СЕЛЕКЦИОННО
ЦЕННЫХ ПРИЗНАКОВ И СВОЙСТВ РАПСА 150
Вегетационный период 150
Высота растений и устойчивость к полеганию 155
Урожайность 157
Бихимическая характеристика генофонда рапса 164
Устойчивость к биотическим факторам среды 170
6. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА НОВЫХ МЕТОДОВ
СЕЛЕКЦИИ ЯРОВОГО РАПСА 181
6.1. Индуцированный рекомбиногенез в селекции рапса 181
Биология цветения и способы опыления рапса 182
Принципы подбора пар и эффективность различных методов и типов скрещиваний 193
Характеристика гибридов F] и популяций F-2 202
Экспериментальный мутагенез 211
Селекция на устойчивость к стрессорам внешней среды 212
Селекция на качество рапса 217
6.3.1. Создание сортов рапса продовольственного
использования 217
Масло и протеин 218
Жирные кислоты 221
Хлорофилл 223
Глюкозинолаты 224
Отдаленная гибридизация 224
Ресинтез рапса 227
Создание сортов рапса типа «000» 229
Создание сортов рапса технического использования 232
Создание сортов рапса кормового использования 234
Рекуррентный отбор в популяциях рапса при селекции
на качество 239
6.4. Селекция на продуктивность 242
Изменчивость количественных признаков продуктивности и адаптивность ценоза рапса при разных условиях выращивания 242
Повышение адаптивного потенциала создаваемых сортов ярового рапса 258
Создание урожайных и адаптивных сортов рапса разных агроэкотипов 266
Обоснование эмпирических моделей перспективных сортов и гибридов ярового рапса в условиях ЦЧЗ 275
Направления и задачи селекции рапса применительно к другим группам признаков и свойств 277
6.5. Технология селекционного процесса ярового рапса 281
Организация селекционного процесса 284
Методика фенологических наблюдений при селекции рапса 292
7. ПРИНЦИПЫ И МЕТОДЫ СЕЛЕКЦИИ ГЕТЕРОЗИСНЫХ ГИБРИ
ДОВ РАПСА 294
Комбинационная способность рапса в системе диаллельных и топкроссных скрещиваний 296
Новый источник ЦМС для гетерозисной селекции рапса 299
Селекция самоопыленных линий 301
Получение стерильных аналогов самоопыленных линий 306
Создание аналогов-восстановителей фертильности 309
7.6. Получение и предварительное испытание экспериментальных
гибридов 315
7.7. Конкурсное испытание гибридов 319
8. РЕЗУЛЬТАТЫ СЕЛЕКЦИИ ТРИТИКАЛЕ И РАПСА 322
Рекомендованные к использованию в производстве сорта тритикале и рапса 322
Перспективные сорта, находящиеся в государственном испытании 337
ВЫВОДЫ 339
РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ И ПРОИЗВОДСТВА 343
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 345
ПРИЛОЖЕНИЯ 386
Введение к работе
Возрастающая потребность населения в разнообразных продуктах питания, животноводства в высококачественных кормах, а перерабатывающей отрасли - в сырье, требует решения важнейшей народнохозяйственной задачи: увеличения производства масличного сырья, растительного масла и кормового белка высокого качества.
Обеспеченность населения России в растительном масле составляет 65-80% от физиологически необходимой нормы потребления - 13,2 кг в год.
При потребности животноводства в переваримом протеине на 2000 г. около 11,6 млн. т., фактически скармливается 10,5 млн. т. Дефицит его в грубых и сочных кормах составляет почти 0,7 млн. т., в концентрированных -0,4 млн. т. (Шпаков А.С. и др., 2001).
Несбалансированность рационов по энергетической и протеиновой питательности приводит к значительному (на 20-30%) перерасходу кормов и использованию потенциала продуктивности животных лишь на 50-60%).
Основным источником кормового белка для животноводства в настоящее время и на перспективу являются растительные корма. Удельный вес этого источника в общем балансе кормового белка составляет 94-95%, из которых примерно 65-70% приходится на зернофуражные и кормовые культуры, возделываемые на пашне (Концепция ..., 1990).
Важным резервом растительного кормового белка из зерновых и масличных культур могут быть тритикале и рапс.
Тритикале, являясь гибридом пшеницы и ржи, удачно сочетают многие признаки исходных родительских форм: многоцветковость и многоколоско-вость, устойчивость к грибным и вирусным заболеваниям, зимостойкость, повышенное содержание белка и лизина в зерне и другие. Пшенично-ржаные амфидиплоиды используются на кормовые цели: в качестве концентрированного корма, на зеленый корм, сенаж и сено.
Рапс - многоплановая по использованию культура семена которой содержат 40-48% пищевого масла и 18-22% высококачественного кормового белка.
Рапсовыми жмыхами и шротами балансируют по протеину комбикорма, зеленая масса идет на корм скоту, приготовление сенажа, травяной муки, гранул.
Расширению производства тритикале и рапса в Центрально-Черноземной зоне и в целом по стране препятствуют ряд нерешенных селекционных проблем. Это относится в первую очередь к пониженной фертильносте, плохой выполненности, позднеспелости, склонности к полеганию тритикале и отсутствию урожайных, с высоким качеством масла и шрота, устойчивых к болезням и вредителям сортов рапса.
В этой связи комплексное изучение генофонда тритикале и рапса, создание нового исходного материала, решение теоретических и практических вопросов по становлению и развитию селекции этих культур в регионе, созданию новых, урожайных, с высоким качеством продукции сортов и гибридов имеет актуальное значение. Это позволит повысить продуктивность тритикале и рапса и будет способствовать ликвидации дефицита растительного масла и увеличению производства кормового белка в стране.
Цель и задачи исследований. Цель работы - разработать теоретические и технологические основы селекции тритикале и рапса в ЦЧЗ.
В задачу исследований входило:
Изучить генофонд высокобелковых кормовых культур по комплексу хозяйственно-ценных признаков и свойств, выделить и рекомендовать исходный материал для их селекции в зоне.
Определить эффективность селекционного улучшения тритикале и рапса во внутривидовых и конгруентных скрещиваниях.
Установить характер рекомбинационного процесса у тритикале и рапса.
Определить направления хозяйственного использования рапса, разработать модели перспективных сортов и параметры селектируемых признаков.
Разработать технологию селекционного процесса тритикале и рапса.
Создать оригинальный исходный материал с хозяйственно-ценными
7 признаками и свойствами и на его основе вывести новые высокоурожайные сорта тритикале и рапса, обладающие комплексной устойчивостью к биотическим и абиотическим факторам и стрессам.
Научная новизна и теоретическая значимость. Настоящая работа является первым исследованием, вносящим важный вклад в разработку научных основ современной селекции тритикале и рапса в условиях ЦЧЗ.
Впервые в регионе изучены биологические особенности, адаптивные и продуктивные свойства мирового сортимента тритикале и рапса и организована полномасштабная селекционная программа по селекции сортов и гибридов изучаемых культур.
Разработана технология селекции сортов рапса разных направлений использования. Вычислена сопряженность элементов продуктивности и их изменчивость под влиянием условий внешней среды. Разработаны параметры моделей агроэкотипов тритикале и рапса.
На основе проведенных скрещиваний с лучшими сортами пшеницы, ржи и тритикале установлена эффективность селекционного улучшения тритикале различными методами и создан исходный материал для их селекции в регионе.
Разработан производительный метод оценки морозоустойчивости селекционного материала зерновых озимых культур.
Впервые в стране идентифицированы гены гибридного некроза тритикале.
Впервые обнаружено на рапсе явление фузариозного увядания, вызванное грибом Fusarium oxisporum Schlecht.rFr., изучены симптомы, динамика проявления и вредоносность болезни. Выявлены доноры устойчивости тритикале к бурой ржавчине и источники устойчивости рапса к альтернариозу и пероноспорозу и фузариозу.
Разработаны способы получения гибридных семян (Патент 2013042 РФ) и рекуррентного отбора в популяциях рапса (Патент № 2062565).
Для гетерозисной селекции выделен источник ЦМС masora, созданы стерильные аналоги и восстановители фертильности сортов и инцухт-линий.
8 На защиту выносятся следующие положения и разработки;
Результаты изучения исходного материала, пути рационального использования доноров и источников хозяйственно-ценных признаков и свойств в селекционных программах по тритикале и рапсу.
Теоретическое обоснование селекционных программ с применением различных методов (отбор, гибридизация, полиплоидия, инбридинг, индуцированный мутагенез, гетерозисная селекция, биотехнология, генетика) и выявление оптимального сочетания схем и методов селекции, повышающих эффективность селекционного процесса на продуктивность, качество семян и устойчивость к экстремальным факторам воздействия среды произрастания.
Результаты селекции тритикале и рапса, как подтверждение разработанных теоретических и практических основ селекции этих культур.
Практическая значимость работы. Созданы и включены в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в производстве, сорта озимых тритикале Курская степная, Тальва 100, Привада и ярового рапса - Талант, Липецкий, Ратник, Аргумент, Мадригал Лира, Форум, Ритм, Рубеж, Славутич (Беларусь), Визит, сурепицы яровой Липчанка и горчицы белой Рапсодия.
Экономический эффект от внедрения сортов Талант (15,2 тыс. га) и Ратник (17 тыс. га) только в республике Татарстан в 2001 году составил 2,2 и 5,8 млн. руб. соответственно. Разработаны технологии селекции озимых тритикале и ярового рапса для Центрально-Черноземной зоны, которые могут с успехом применяться в других регионах страны.
Предложены в качестве исходного материала для селекции образцы с коротким вегетационным периодом, устойчивые к биотическим, абиотическим и эдафическим факторам среды, урожайные, с высоким содержанием белка и лизина в семенах.
Включены в мировую коллекцию рапса ВНИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова 74 генетических источника ярового рапса (№№ 4991-5064) с селекционно-ценными признаками и свойствами.
9 Апробация работы и публикация результатов исследований. Ос-
новные положения работы докладывались на международных симпозиумах (Геттинген, Германия, 1997; Пущино 1997, 2003), конгрессе (Клермонт-Ферранд, Франция, 1985) и конференциях (Жодино, Беларусь, 1996; Санкт-Петербург, 2001; Белгород, 1999; Познань, Польша, 2000; Ульяновск, 2002); всесоюзных (Харьков, 1980; Москва, 1981, 1987), съезде ВОГИС им. Н.И. Вавилова (Москва, 2004), всероссийских (Суздаль, 1994; Белгород, 1995; Санкт-Петербург, 1995; Пенза 1998; Киров, 1998; Зерноград, 2003) зональных и координационных конференциях и совещаниях (Воронеж, 1978; 1999, 2003; Тамбов, 1989; Липецк, 1989, 1995, 1996, 2000, 2004; Орел, 2003) по проблемам селекции и семеноводства зерновых и масличных культур.
По материалам диссертации опубликовано 97 научных работ общим объемом 41 условный печатный лист, в том числе 7 авторских свидетельств и 11 патентов на сорта и способы селекции, 3 рекомендации по научному обеспечению производства семян рапса (1987, 1990, 1991).
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 385 страницах машинописного текста, состоит из введения, восьми глав, основных выводов, рекомендаций для селекции и производства и списка использованной литературы, включающего 657 наименований, в том числе 301 иностранный источник. Экспериментальные данные изложены в ПО таблицах, 19 рисунках и 58 приложениях.
В проведении экспериментов оказывали содействие и принимали участие сотрудники отделов и лабораторий ГНУ НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева и ГНУ ВНИПТИ рапса, которым автор выражает глубокую признательность.
