Введение к работе
Актуальность темы. В Продовольственной программе СССР, принятой партией и правительством до 1990 года, намечено усилить работы по селекции новых сортов и гибридов сельскохозяйственных культур, отвечающих требованиям современного сельскохозяйственного производства. Для достижения этой целибольшое значение имеет сокращение сроков выведения новых сортов и внедрения их в производство. Ускорение селекционного процесса на начальных этапах выведения сорта связано в настоящее время с использованием сооружений искусственного климата, увеличением 'масштабов работ за счет привлечения обширного коллекционного материала, проведения большого объема скрещиваний. Следует учесть, что гибридизация проводится вручную и ее результаты не всегда стабильны, так как зависят от множества объективных и субъективных факторов. Использование сооружений искусственного климата для-ежегодного получения дополнительных поколений зерновых культур связано с большими материальными и трудовыми затратами. Поэтому снижение трудоемкости работ, повышение эффективности и производительности. труда при гибридизации зерновых культур, сокращение сроков выращивания одного поколения является важнейшей задачей. Это и. определяет актуальность данной работы.
Цель и задачи исследований. Цель работы — разработка-методики гибридизации яровой пшеницы, и ячменя на срезанных побегах в условиях лаборатории, и выращивание растений из недозрелых семян с целью ускорения селекционного процесса.
В связи с этим в задачу исследований входило:
-
Установить эффективность гибридизации яровой пшеницы и ячменя в лабораторных условиях при инкубировании срезанных побегов этих культур на питательном растворе.
-
Подобрать экспериментальным путем наиболее оптимальную и простую по составу питательную среду для инкубирования срезанных побегов яровой пшеницы и ячменя.
-
Установить пртицяльнир^р_оки уборки.недозрелых семян
І.'-оск. сельскохоз. ачадемии
км. К. А. Тимирязева
яровой пшеницы и ячменя и способы повышения их всхожести для ускоренного выращивания поколений в селекции.
Научная новизна. В диссертационной работе изучена возможность эффективной гибридизации яровой пшеницы и ячменя на срезанных побегах для гарантированного получения гибридных семян независимо от погодных условий и в любое время года. Впервые изучено влияние подготовки колоса к кастрации на налив зерна при гибридизации яровой пшеницы и ячменя на срезанных побегах. Подобраны оптимальные и простые по составу питательные среды для инкубирования срезанных побегов яровой пшеницы и ячменя, форма*и концентрация антисептика в питательной среде, режимы выращивания срезанных побегоз в условиях лаборатории. Установлены оптимальные сроки уборки недозрелых семян яровой' пшеницы; и ячменя и способы обработки их для повышения всхожести..
Практическая ценность. Полученные результаты позволяют рекомендовать селекционным учреждениям, работающим с зерновыми культурами, метод гибридизации на срезанных побегах с последующим доращиванием гибридных семян на питательных растворах, а также инкубирование срезанных побегов яровой пшеницы и ячменя на питательных средах и использование на посев недозрелых семян для сокращения вегетационного периода;
Реализация результатов исследований. Методы гибридизации яровой пшеницы и ячменя и инкубирование срезанных побегов этих культур на питательных растворах внедрены и успешно применяются-в лаборатории селекции и генетики полевых культур ТСХА. Гибридные семена, полученные в процессе исследований,'переданы для селекционной проработки в-вышеназванную лабораторию.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и получили положительную оценку на научных конференциях ТСХА в 1983 и июне 1984 гг.
Публикация материалов. По материалам диссертации опубликованы 2 научных статьи.
Объем диссертации. Диссертация изложена на 118" страницах машинописного текста, содержит 24'таблицы и состоит из введения, 4-х глав, выводов и рекомендаций селекционной (практике. Список использованной литературы содержит'256": наименований, в том'числе 54 на иностранных языках.
Условия, материал и методика исследований'
Работа, выполнена на кафедре генетики, селекции и семеноводства полевых культур Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева в 1982—1984 гг.
Опыты проводили в полевых, тепличных и лабораторных условиях, а также в камере КНТ-1. Материалом для исследо-
ваний в опытах по инкубированию срезанных побегов на-пи
тательных средах и определению возможно ранних сроков
уборки недозрелых семян служили сорта яровой пшеницы Ле^
нинградка и ячменя — Носовский 9. В опытах по определению
оптимальной концентрации сахарозы в питательной среде ис
пользовались дополнительно сорта яровой пшеницы — Эритро-
спермум 11, получен в ТСХА, и ячменя—Винер: При гибриди
зации яровой пшеницы-и ячменя в качестве материнской фор
мы использовались сорта пшеницы Ленингрздка и Белорус
ская 80, ячменя—Носовский 9-й Одесский 69. Скрещивания
пшеницы проводили по 6 комбинациям, ячменя '— по 12 комби
нациям.. ' "
Для инкубации срезанных побегов яровой пшеницы и ячменя на питательных средах использовались побеги этих культур, предварительно выращенные в поле или теплице. В фазу колошение — начало цветения побеги примерно одинакового развития и габитуса срезали на уровне почвы, помещали в сосуды с водой и переносили в лабораторию. Там побеги выравнивали по высоте, обрезали концы, удаляли.нижние листья и ставили в пробирки или колбочки с питательными растворами. Варианты питательных сред в 1982—1983 гг.:' 1—вода (контроль); 2— водный раствор 4% сахарозы; 3 —: сахароза 4%-f ' раствор Кнопа; 4— сахароза 4%+глутамин (0,5 г/л); 5 — са:" хароза 4%-граствор Кнопа+глутамин; 6 —сахароза 8%; 7—" сахароза 8% + раствор Кнопа; 8 — сахароза 8% -1-глутамин; 9 — .сахароза 8%4-раствор Кнопа-:-глутамин.. * -
В 1984 году питательные среды содержали-4, 5, 6, 7 и 8%
сахарозу в сочетании*с раствором Кнопа, а один вариант на
фоне 6% сахарозы содержал двойную норму раствора Кнопа.
Раствор Кнопа включал (в г/л): Ca(N03h — 1,0; КН2Р04—
0,25; MgS04 7Н20 — 0,25; КС1 — 0,125; FeCl3 — 0,0125. '
В 1982—1983 гг.-питательный раствор ежедневно заменяли новым, а у растений обновляли срез под водой, срезая 1—2 см стебля под.углом 45—60.
В 1984 году в питательную среду добавляли, антисептик
хлорамин—0,1 г/л..В этом случае раствор меняли І раз в неде
лю и обновляли срез под водой. '
При гибридизации;на срезанных побегах подготовка-их к инкубированию и инкубирование проводилось аналогичным образом^ В качестве инкубационной среды использовали раствор Кнопа с 8% сахарозой.
Подготовка колоса к кастрации, кастрацию и опыление проводили, по общепринятой методике.
У пшеницы во все годы опытов применяли ограниченно-свободный способ опыления (метод подстановки).
Опыление,проводили через два-три дня после кастрации, путем.подстановки цветущих колосьев отцовского сорта в про-
3>
бирки к-кастрированным колосьям материнской формы, так,, чтобы колосья отцовского сорта были выше материнских на лляну колоса, для чего в случае необходимости последние подрезали. У отцовских колосьев перед этим срезали все листья, ости и верхнюю часть чешуи. В каждую колбочку помещали 5 колосьев материнского сорта н 7-8 отцовских. На колосья одевали пергаментные изоляторы размером 25X10 см. Опыление осуществляли путем встряхивания изоляторов через 1 час в течение 3—4 суток в дневное время.
Колосья ячменя опыляли твел-методом и принудительным способом. Опыление ячменя.твел-методом проводили утром и вечером на 3-й, 4-й и 5-й день после кастрации (шестикратно). При опылении принудительным способом желтые пыльники отцовского-,сорта вкладывали в цветки материнской формы.на 3—4-й день после кастрации.
На 5-й день после кастрации при необходимости проводили доопылгнне.
Через 3—4 дня после опыления изоляторы на колосьях материнской формы заменялись легкими этикетками. Кроме того, у пшеницы из колбочек удаляли побеги опылителя.
Результаты гибридизации яровой пшеницы и ячменя на срезанных побегах сравнивали с аналогичными показателями при гибридизации этих культур в поле или теплице. Причем, кастрацию и.опыление в этом случае по каждой комбинации проводили в одинаковые сроки одни и те же исполнители.
Доращивание гибридных семян на срезанных побегах в осенне-зимний и зимне-весенний период проводили в лаборатории под каркасом обтянутым пленкой. Температура поддерживалась в пределах 18—22 С Освещенность на уровне колосьев:— 6,5 тыс лк обеспечивалась лампами накаливания и ДРЛФ — 400, фотопериод 24 часа.
Влажность воздуха в 1982 году не регулировалась и была равна 35—10%. В-1983—1984 гг. использовали бытовой'увлажнитель воздуха «Бриз», который повышал влажность под пленочным каркасом до 75—85%, в камере КИТ-1 до 60—65%.
Инкубацию срезанных побегов проводили в течение: 20— 22 дней. Затем побеги вынимали из раствора и высушивали при комнатной температуре. В опытах учитывали: число семян с колоса, массу семян с одного и 10 колосьев, массу 1000 семян и процент завязываемости гибридных семян. Полевую всхожесть определяли, высевая семена в поле или теплице.
Урожайные свойства инкубированных семян определяли после выращивания из них растений в поле. В 1983 году инкубированные семена ячменя высевали без повторностей из-за ограниченного количества семян: Оценку номеров проводили при помощи случайной ошибки, вычисленной по делянкам стандарта (по Литуну П. П., 1973), который высевали через
2 варианта. Пшеницу высевали в этом году в 3-кратной повторності!. В 1984 году аналогичные опыты высевали в 4-кратной повторносте. За контроль брали семена, достигшие полной спелости на интактных побегах. Обработку данных проводили методом дисперсионного анализа в изложении Доспе-хова Б.А. (1979).
Полевую всхожесть и урожайные свойства гибридных семян, полученных в лабораторных и полевых условиях, определяли при посеве их в ящиках (в теплице).
На один ящик высевали семена пшеницы одной гибридной комбинации, полученные на интактиых и срезанных побегах (по 30 штук). У ячменя высевали на 1 ящик гибридные семена, полученные или на интактных, или на срезанных побегах, при опылении принудительным способом и твел-методом (по 60 штук).
Статистическую обработку проводили разностным методом для сопряженных вариантов в изложении Доспехова Б. А. (1979). В опытах по определению возможно ранних сроков уборки яровой пшеницы и ячменя уборку этих культур проводили на 15-й, 20-й и 25-й день после цветения. После высушивания в лаборатории в течение 7 дней—пшеница и 5 дней—ячмень колосья вручную обмолачивали, отбирали 4 пробы по 100 зерен для каждого варианта опыта по повышению всхожести недозрелых семян. Опыт включал варианты с физическими и химическими факторами воздействия: 1 — прогревание семян в течение 48 часов при 40—42 С; 2 — охлаждение семян в набухшем состоянии в течение 48 часов при 3—5" С; 3—4 — замачивание семян в течение 36 часов в 1% и 3% перекиси водорода; 5 — замачивание семян в растворе гибберелловой кислоты (ГКз—100 мг/л) в течение 48 часов. Контроль — проращивание семян на воде. После обработок семена прорзши-вались в чашках Петри при температуре 20 С и влажности воздуха 80% (ГОСТ— 12038-66).
' Статистическую ошибку и доверительный интервал проводили по формулам Sp="l/-^-n pirtcs- Sp из книги Доспехова Б. Л. (1979) «Методика полевого опыта».