Внутривидовое разнообразие sorghum guineensia snowd. в связи с формированием стержневой коллекции
1на правах рукописи
МАЛИНОВСКАЯ Елена Васильевна ВНУТРИВИДОВОЕ РАЗНООБРАЗИЕ SORGHUM GUINEENSIA Snowd.
В СВЯЗИ С ФОРМИРОВАНИЕМ СТЕРЖНЕВОЙ КОЛЛЕКЦИИ Специальность: 06.01.05. – селекция и семеноводство
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук
Санкт-Петербург – 2007 2 Диссертационная работа выполнена на Кубанской опытной станции Государственного научного центра Российской Федерации Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства имени Н.И. Вавилова в 1999 – 2002 гг.
Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Григорий Егорович Шмараев доктор биологических наук Евгений Евгеньевич Радченко
Официальные оппоненты: доктор биологических наук Вера Алексеевна Гаврилова доктор биологических наук Андрей Николаевич Фролов Ведущее учреждение: Санкт-Петербургский государственный аграрный университет
Защита диссертации состоится « 8 » ноября 2007 г. в 14 часов на заседании Диссертацион ного совета Д 006.041.02 при Государственном научном центре Российской Федерации Всероссийском научно-исследовательском институте растениеводства им. Н.И. Вавилова по адресу: 190000 г. Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 44;
факс (812) 571-87-
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНЦ РФ Всероссийского научно исследовательского института растениеводства им. Н.И. Вавилова.
Автореферат разослан « 5 » октября 2007 г.
Ученый секретарь Диссертационного совета, доктор биологических наук М.А. Вишнякова
Общая характеристика работы
Актуальность темы. Сорго – одна из древнейших культур в мировом земледелии, широко используемая, прежде всего, как хлебный злак. За тысячелетнюю историю возде лывания отселектировано множество разнообразных форм, однако лишь около ста лет на зад была осознана необходимость сбора и сохранения генетических ресурсов этой цен нейшей культуры. Международным научно-исследовательским координирующим центром по улучшению сорго является институт растениеводства полузасушливых тропиков (ICRI SAT), в котором сосредоточена самая крупная коллекция в мире – более 35 тысяч образ цов.
В России центром сохранения генетических ресурсов культурных растений и их ди корастущих родичей является Всероссийский научно-исследовательский институт расте ниеводства имени Н.И. Вавилова (ВИР). Коллекция сорго собирается с 1913 г. и в настоя щее время насчитывает более 8 тыс. образцов, которые все еще недостаточно изучены и систематизированы. Большое количество зачастую сходных образцов затрудняет работу по поддержанию в живом виде, размножению и изучению коллекции. Безусловно, инвен таризация, унификация и идентификация большого видового разнообразия сорго с целью создания стержневых коллекций (co-collections) – актуальные задачи, решение которых должно уменьшить число ежегодно размножаемых образцов и сократить затраты на их со держание.
Цель исследований – формирование стержневой коллекции гвинейского сорго на основе инвентаризации, идентификации и изучения внутривидового разнообразия Sorghum guineensia Snowd. коллекции ВИР.
Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:
• провести ботаническую идентификацию образцов гвинейского сорго;
• провести инвентаризацию образцов гвинейского сорго и сформировать базовую кол лекцию;
• выявить степень внутривидового разнообразия по хозяйственно ценным признакам;
• сформировать из образцов базовой коллекции репрезентативные выборки методами случайного и интервального отбора с различной интенсивностью и рассмотреть их как возможные варианты стержневой коллекции;
• оценить разнообразие и характер варьирования признаков в каждом варианте стержне вой коллекции и определить наиболее объективный метод создания стержневой кол лекции;
• выделить лучшие по хозяйственно ценным признакам образцы и проверить частоту включения их в стержневую коллекцию в качестве апробации метода.
Научная новизна исследований. Впервые проведена ботаническая идентификация образцов Sorghum guineensia Snowd. и сформирована базовая коллекция гвинейского сорго ВИР. В результате комплексного изучения 364 коллекционных образцов гвинейского сор го по 16-ти селекционно ценным признакам выделено 69 лучших форм. Установлено, что несколько ценных свойств сочетают 20 образцов, из которых 8 адаптированы к условиям Северного Кавказа. На культуре сорго экспериментально проверена эффективность пред ложенных ранее методов формирования стержневой коллекции. Исследована полнота включения селекционно ценных образцов в формируемые наборы стержневой коллекции по идентифицирующим, стабильным и варьирующим признакам. Оценен полиморфизм признаков в разных вариантах стержневой коллекции.
Практическая ценность результатов исследований. Стержневая коллекция гви нейского сорго оптимизирует работу с культурой и повысит результативность селекции.
Метод интервального отбора может быть использован для формирования стержневых кол лекций сорговых культур. Высокая информационная ценность созданной стержневой кол лекции повышает эффективность отбора по основным хозяйственно ценным признакам.
Выделенные источники представляют интерес как базовый генофонд для селекционно семеноводческой работы в Северо-Кавказском регионе России.
Апробация работы. Результаты исследований доложены или представлены на за седаниях Ученого совета и полевых семинарах Кубанской опытной станции ВИР (КОС ВИР) в 1999–2002 гг.;
научно-практической конференции, посвященной 75-летию основа ния КОС ВИР (2000 г.);
конференциях молодых ученых и специалистов ВИР (2000, гг.);
международных научно-практических конференциях по селекции, семеноводству, технологии возделывания и переработке сорго (Зерноград, 1999 г.;
Саратов, 2003 г.);
меж дународной научно-практической конференции «Биологическая защита растений - основа стабилизации агроэкосистем» (Краснодар, 2004 г.);
международной научно-практической конференции "Генетические ресурсы для адаптивного растениеводства: мобилизация, ин вентаризация, сохранение, использование" (Оброшино, 2005 г.);
конференции молодых ученых и аспирантов Северо-Западного научно-методического центра Россельхозакадемии (С-Петербург, 2006 г.).
Публикация результатов исследований. По материалам диссертационной работы опубликовано 7 работ.
Структура и объем и диссертации. Диссертация изложена на 206 страницах, со держит 42 рисунка и 32 таблицы. Состоит из введения, пяти глав, выводов, практических рекомендаций, списка цитируемой литературы и 3 приложений. Список литературы со держит 266 работ, из них 80 – на иностранных языках.
УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Экспериментальная работа выполнена в 1999–2002 гг. на Кубанской опытной стан ции ВИР (КОС ВИР, Гулькевичский район Краснодарского края). Климат района мягкий, умеренно-континентальный, с неустойчивым увлажнением и жарким летом. Температур ный режим и количество осадков за вегетационный период значительно варьировали по годам исследований, что позволило изучить образцы в контрастных условиях.
Первоначально материалом для исследований служили около 6000 образцов зерно вого сорго коллекции ВИР, среди которых отобрали 364 образца различного эколого географического происхождения, относящихся к гвинейскому сорго (Sorghum guineensia Snowd.). В качестве стандартов использовали образец к-9921 Shallu (США), а также ли нию, выделенную из образца к-3045 Pop sorghum (Бразилия). Посев проводили в научном севообороте КОС ВИР в оптимальные сроки, после зерновых колосовых или бобовых культур. Образцы высевали вручную по схеме 70 22 см на спаренных ярусах в трехкрат ной повторности;
площадь делянок 4,9 м (7 0,7 м). Стандартный сорт Shallu высевали через каждые 20 образцов в опыте, Pop sorghum – в начале и конце каждого яруса.
Фенологические наблюдения и промеры морфометрических признаков проводили по Широкому унифицированному классификатору CЭВ возделываемых видов рода Sorg hum Moench (1982) и Методическим указаниям ВИР (1977). Устойчивость к вредным орга низмам оценивали по балловым шкалам (Радченко, 1991). Содержание белка, крахмала, масла определяли по методикам, принятым в отделе биохимии ВИР, с помощью инфра красной спектроскопии на приборе Infarmatic 8620. Экспериментальные данные обрабаты вали по Доспехову (1985), Плохинскому (1969), Лакину (1990), с использованием пакета анализа программы Microsoft Excel 5.0.
Для формирования стержневой коллекции гвинейского сорго использовали два ме тода отбора образцов: 1) случайный отбор заданного числа образцов из выборки без опре деленных критериев (с помощью функции ВЫБОРКА программы Microsoft Ехсеl) с ин тенсивностью 20, 33 и 50% (каждый 5, 3 и 2-й образец) из исходной выборки в трехкрат ной повторности;
2) интервальный отбор заданного числа образцов по определенному кри терию с учетом видовой принадлежности и паспортных данных образца (Фунтов, 1998).
ИДЕНТИФИКАЦИЯ И ИНВЕНТАРИЗАЦИЯ КОЛЛЕКЦИОННЫХ ОБРАЗЦОВ SORGHUM GUINEENSIA SNOWD.
Провели инвентаризацию образцов зернового сорго коллекции ВИР и сформирова ли базовую коллекцию гвинейского сорго – 364 образца (рис. 1). Внутривидовую принад лежность образцов S. guineensia идентифицировали по системе вида Дж. Сноудена (Snow den, 1935;
1955). Образцы гибридного происхождения описывали по Дж. Харлану и Д. Де Вету (Harlan, De Wet, 1978).
Зерновое сорго n = Нет созре- Нет всходов Sorghum guineense вания n = n = n = Sorghum guineense roxburghii conspicuum subsp.
n = n = exsertum mellitum n = 28 n = gambicum margaritiferum n = 37 n = hibrid races guineense n = n = Рисунок 1. Основные этапы инвентаризации и идентификации S. guineense.
В результате инвентаризации установлено, что генофонд S. guineensia представлен семью подвидами (subsp. conspicuum Snowd., subsp. exsertum Snowd., subsp. gambicum Snowd., subsp. guineense Stapf, subsp. margaritiferum Stapf, subsp. mellitum Snowd., subsp.
roxburghii Stapf.) и тремя гибридными расами, из-за малочисленности которых мы рас сматриваем их обьединенными в hybrid races Harlan et De Wet. (рис. 2). Большая часть об разцов коллекции ВИР (20,6%) относится к подвиду guineense, с наименьшей частотой (6,9%) представлены гибридные расы.
9, 14, 6, 19, 20,6 7, 10, Conspicum Exsertum Gambicum Guineense Hybrid races Margaritiferum Mellitum Roxburghii Рисунок 2. Внутривидовой состав S. guineensia коллекции ВИР.
Уточнены паспортные данные образцов S. guineensia. По статусу сортности боль шая часть (72,1%) базовой коллекции представлена местными сортами – 221 образец, 22,1% (123 образца) составляют селекционные сорта, и 5,8% (20 образцов) относятся к ге нетическому материалу (линии с ЦМС, самоопыленные линии, тетраплоиды).
Больше половины (54,7%) образцов происходит из Африки, на втором месте – об разцы из Индии и Непала (32,7%), далее следуют европейская (4,2%) и американская (7,4%) группы. Самая малочисленная (около 1%) группа образцов – из Австралии (рис. 3).
3,3% 4,2% 1,4% 4,2% 32,7% 7,4% 46,2% 0,6% Европа Южная Азия Америка Австралия Западная Африка Востоочная Африка Южная Африка Центральная Африка Рисунок 3. Географическое происхождение образцов S. guineensia коллекции ВИР.
Первые образцы гвинейского сорго поступили в коллекцию в 1922 г. Сборы 1922– 1933 гг. сделаны Н.И. Вавиловым и его соратниками (4% коллекции). В 1939–1945 гг. об разцы не поступали, пополнение коллекции возобновилось с 1956 г. За период с 1973 по 1982 гг. в коллекции ВИР зарегистрировано 37% образцов гвинейского сорго, в 1982– гг. – 29%. С 1993 г. образцы гвинейского сорго в коллекцию не поступают.
По результатам инвентаризации создана база данных «Паспорт» гвинейского сорго, содержащая поля: номер каталога ВИР, название образца, происхождение, год включения в коллекцию, ботаническое название, статус сортности.
ВНУТРИВИДОВОЕ РАЗНООБРАЗИЕ ГВИНЕЙСКОГО СОРГО ПО ХОЗЯЙСТВЕННО ЦЕННЫМ ПРИЗНАКАМ В результате изучения образцов гвинейского сорго, относящихся к различным бо таническим группам, выявили существенную изменчивость по 16 признакам (табл. 1).
Таблица 1. Разнообразие коллекции гвинейского сорго по хозяйственно ценным признакам (КОС ВИР, 1999 – 2002 гг.) Коэффициент х ±Sх Признак X min X max вариации, % Период всходы - созревание, дней 87 138 112,5 ± 0,50 8,5 ± 0, Высота растений, см 64 345 204,5 ± 2,79 21,3 ± 0, Кустистость, стеблей 2 9 5,50 ± 0,07 28,8 ± 0, Число надземных узлов и листьев, шт. 6 20 13,0 ± 0,13 16,3 ± 0, Длина метелки, см 15 38 26,5 ± 2,32 17,5 ± 0, Ширина метелки, см 5 15 10,0 ± 0,10 22,3 ± 0, Выдвинутость оси соцветия, см 0 10 5,50 ± 0,10 45,7 ± 1, Полегание, % 0 65,6 33,30 ± 0,11 43,9 ± 0, Масса 1000 семян, г 15,8 26,1 21,0 ± 0,98 9,6 ± 0, Масса зерна с растения, г 45,5 72,3 58,90 ± 0,25 7,1 ± 0, Урожай зерна с 10м, г 286 456 371 ± 0,13 6,7 ± 0, Устойчивость к бактериозам, балл 1 9 5,0 ± 0,61 26,8 ± 1, Устойчивость к злаковой тле, балл 3 9 5,0 ± 0,54 45,2 ± 1, Содержание в зерне крахмала, % 58,3 82,6 70,5 ± 0,22 5,9 ± 0, « белка, % 9,2 19,6 14,4 ± 0,09 11,9 ± 0, « масла, % 2,2 5,7 3,90 ± 0,03 16,4 ± 0, Наиболее сильно варьировали следующие признаки: выдвинутость оси соцветия, полегание, устойчивость к бактериозам и обыкновенной злаковой тле, несколько меньше – высота растений, кустистость, длина и ширина метелки, устойчивость к бактериозам.
Среднее варьирование характерно для двух признаков – число надземных узлов и листьев, а незначительно варьировали продолжительность вегетационного периода, масса 1000 се мян и масса зерна с растения.
Только по трем признакам (выдвинутость оси соцветия, содержание крахмала и белка в зерне) распределение соответствовало нормальному. Кривые распределения ос тальных признаков имели либо асимметрию, либо эксцесс.
Корреляционный анализ (табл. 2) выявил тесную связь между кустистостью и числом надземных узлов (r = 0,91), кустистостью и массой зерна с растения (r = 0,90), кустисто стью и массой 1000 семян (r = 0,94), устойчивостью к обыкновенной злаковой тле и бак териальным пятнистостям (r = 0,73). Урожай зерна с 10 м тесно коррелировал с массой 1000 семян (r = 0,66) и массой зерна с растения (r = 0,85). Показана средняя отрицательная связь между содержанием в зерне гвинейского сорго крахмала и белка (r = -0,35), а также крахмала и масла (r = -0,47). Для остальных признаков характерна средняя положительная корреляция.
Таблица 2. Корреляция хозяйственно ценных признаков образцов гвинейского сорго Коэффициент Сопряженные признаки корреляции, r Период всходы-созревание – высота растений 0,56 ± 0, Высота растений – устойчивость к полеганию 0,59 ± 0, Устойчивость к тле – устойчивость к бактериозам 0,73 ± 0, Число стеблей – число надземных узлов 0,91 ± 0, Число стеблей – масса 1000 семян 0,90 ± 0, Число стеблей – масса зерна с растения 0,94 ± 0, Урожай зерна с 10 м – масса 1000 семян 0,66 ± 0, Урожай зерна с 10 м – масса зерна с растения 0,85 ± 0, Длина метелки – ширина метелки 0,39 ± 0, Содержание белка в зерне – содержание масла в зерне 0,33 ± 0, Содержание крахмала в зерне – содержание масла в зерне -0,47 ± 0, Содержание крахмала в зерне – содержание белка в зерне -0,35 ± 0,.В результате комплексного изучения 364 образцов гвинейского сорго по селекци онно ценным признакам выявили 69 лучших форм (табл. 3). Особого внимания заслужи вают 19 образцов и стандартный сорт Shallu, которые характеризуются комплексом цен ных признаков (табл. 4). Так, у образца к-2942 из Нигерии скороспелость сочетается с ус тойчивостью к полеганию, бактериозам и тле, высокой кустистостью. Образец к-4485 из Венгрии сочетает 9 селекционно важных признаков: скороспелость, низкорослость, устой чивость к полеганию, бактериозам и обыкновенной злаковой тле, высокое содержание в зерне белка и масла, крупную метелку и высокую массу зерна с растения. Как наиболее продуктивные (крупная метелка, высокие масса 1000 семян и масса зерна с растения) вы делились образцы к-8509 и к-8540 из Франции. Короткостебельный образец к-6111 (Фран ция) очень урожаен, характеризуется хорошо выдвинутыми соцветиями.
Отобрано 8 образцов, сочетающих несколько наиболее важных хозяйственно ценных признаков с оптимальной для условий Северного Кавказа продолжительностью периода вегетации (табл. 4): кк-2973, 2974 из США, к-3043 из Бразилии, кк-4277, 4279, 4305 из Уганды, к-6253 из Аргентины, к-7835 из Венгрии.
Таблица 3. Образцы гвинейского сорго, выделенные по селекционно ценным признакам Значение Образец по каталогу ВИР Признак признака 2942, 2974, 4200, 4358, 4485, 6576, Период всходы-созревание, дней 85 – 7809, 7932, 9741, 2932, 4280, 4282, 4485, 6111, 6114, Высота растений, см 70 – 6252, 2601, 2942, 3226, 3376, 4090, 4216 Кустистость, стеблей 7– 5937, 9187, 9634, 9702, 9806, 9808 Количество листьев, шт более 2973, 3043, 4279, 4305, 4483, 5432, Длина метелки, см 35 – 4 5932, 6043, 7731, 3162, 4485, 5432, 6555, 8829 Ширина метелки, см 15 – 4092, 6111, 7731, 9674 Выдвинутость оси соцветия, см 10 – 6111, 8509, 8523, 8592, 8540 Урожай зерна с 10м, кг 4,3 – 4, 2973, 2974, 3043, 4279, 4305, 6111, Масса зерна с растения, г 66 – 6253, 7835, 8509, 8523, 8540, 2973, 2974, 3043, 4277, 4279, 8509, Масса 1000 семян, г 24 – 9674, 9676, 9694, 1109, 2425, 6577, 9183 Устойчивость к бактериозам, балл 1109, 1892, 2425, 9921 Устойчивость к обыкновенной злако вой тле, балл 2974, 3043, 4277, 4278, 4279, 4280, Устойчивость растений к полеганию, 4485, 6111, 6253 балл 1814, 9186, 9644, 9736 Содержание крахмала, % 79 – 3043, 5954, 6043, 7835, 9650, 9738 Содержание белка, % 19 – 2973, 4385, 5334, 9741, 9761 Содержание масла, % 4,9 – 5, Таблица 4. Образцы гвинейского сорго, выделенные по комплексу признаков (КОС ВИР, 1999 – 2002 гг.) Период Устойчивость (балл) к: Содержание,% Масса Номер по Высота Длина Кусти всходы – зерна с каталогу Образец растения, метелки, стость, созрева- полега- бакте- тле белка масла стеблей семян, г растения, ВИР см см ние, дней нию риозу г 3045 Pop sorghum (стандарт) 112 1 5 3 13,4 3,3 165 21 4 20,3 52, 9921 Shallu (стандарт) 97 3 3 3 14,5 3,4 154 22 3 18,9 57, 1109 Great millet “Kun-r.“ 105 3 3 3 - - 212 26 4 19,8 59, 2425 Сорго местное 101 3 3 3 14,3 3,9 173 23 4 19,3 57, 2942 Сорго местное 92 1 3 3 15,9 3,5 127 23 5 19,5 57, 2973* S.сombine Shallu 99 3 3 5 12,2 4,1 156 29 4 22,1 66, 2974* Pop sorghum 92 0 5 5 11,4 3 127 21 4 21,2 63, 3043* Pop sorghum 97 0 3 5 15,3 3,1 148 27 3 20,8 62, 4277* Тетраплоид 179/6/2 100 1 5 7 13,4 3,9 159 31 3 21,5 65, 4279* Тетраплоид 4/1/1/4 98 1 5 7 12,6 3,5 153 30 4 21,2 59, 4280 SAD 4/5/1/5 101 1 3 3 15,9 3,5 116 29 3 20,7 62, 4305* Е-90 96 3 3 5 14,6 3,7 149 27 4 19,9 60, 4485 SZ-228 linia 91 0 3 3 15,6 5,6 64 28 2 19,6 57, 6043 Toko bassenou 112 3 3 3 16,0 4,7 235 38 6 19,6 58, 6111 D.D.Schallu 4E 103 0 3 3 15,4 3,6 154 31 4 23,2 69, 6253* Pop sorghum 105 1 3 5 13,3 2,8 132 23 4 19,6 58, 7835* D.D. Early Shallu 96 3 5 7 16,4 3,2 146 23 4 20,3 61, 8509 5741 C-B-B 112 3 3 3 15,7 3,6 129 23 3 24,0 72, 8540 12563 C-B-B 115 3 3 3 15,9 3,7 120 29 4 24,2 72, 9674 IS 21446 115 3 3 3 14,5 3,8 190 36 4 24,9 59, 9741 IS 21649 115 3 3 3 - - 181 23 8 22,9 58, НСР0,05 6,6 1,18 0,93 1,22 1,87 0,84 40,8 4,12 1,06 1,48 4, *Образцы, наиболее приспособленные для условий Северного Кавказа ФОРМИРОВАНИЕ СТЕРЖНЕВОЙ КОЛЛЕКЦИИ ГВИНЕЙСКОГО СОРГО Одним из наиболее доступных и эффективных путей использования генетических ресурсов растений для селекционеров являются стержневые коллекции, которые должны включать не менее 70% разнообразия базовой коллекции (Brown, 1989;
1994). При форми ровании стержневой коллекции использовали случайный и интервальный отбор.
Представленность внутривидового разнообразия гвинейского сорго в выборках, полученных методами случайного и интервального отбора. В качестве стабильного признака при формировании стержневой коллекции использовали таксономическую при надлежность образцов гвинейского сорго, в качестве идентифицирующих данных – гео графическое происхождение и статус сортности.
По внутривидовой принадлежности наиболее “удачным” оказались случайный и интервальный отбор каждого второго образца: полученные выборки содержат до 92% всех форм базовой коллекции. В других выборках представленность образцов несколько ниже, но любой вариант стержневой коллекции, сформированный как при случайном, так и при интервальном методе отбора, включает 80 – 90% форм (табл. 5).
Таблица 5. Представленность подвидов гвинейского сорго в базовой и разных вариантах стержневой коллекции.
Число образцов, % случайный отбор с интервальный отбор с базовая Подвид интенсивностью: интенсивностью:
коллекция 20% 33% 50% 20% 33% 50% 19 19 20 20 21 22 сonspicum 8 4 5 8 7 10 exsertum 10 15 8 10 11 10 gambicum 20 21 21 19 22 24 guineense 10 7 9 12 8 6 margaritiferum 11 12 15 10 11 10 mellitum 15 16 17 16 12 11 roxburghii 7 6 5 5 8 7 hybrid races Признак “статус сортности” при формировании стержневой коллекции методом слу чайного отбора различной интенсивности представлен в полученных выборках меньшей долей селекционных образцов. Ближе всего к базовой коллекции по статусу сортности вы борка, полученная с помощью интервального отбора 50%-ной интенсивности, однако лучшей оказалась выборка, сформированная при меньшей (33%) интенсивности этого ме тода отбора, в которой представленность всех вариантов статуса сортности оказалась рав номерной. Статистический анализ показал, что различия по статусу сортности образца ме жду базовой коллекцией и выборками, полученными с помощью разных методов, недосто верны (t фак. = 0,08 t st. = 1,96).
Частоты образцов гвинейского сорго различного географического происхождения во всех вариантах стержневой коллекции, сформированных методом интервального отбо ра, оказались близки к встречаемости этих образцов в базовой коллекции (рис. 6). В вы борках, сформированных методом случайного отбора 33 и 50%-ной интенсивности, отме чено выпадение одного класса (образцы из Австралии) и увеличение частоты образцов в классе «Азия» (при 20%-ной интенсивности).
Таблица 6. Представленность образцов гвинейского сорго различного географического происхождения в базовой и разных вариантах стержневой коллекции.
Представленность образцов в шести вари Базовая антах стержневой коллекции, % коллекция Происхождение 20* (n=73) 33 (n=121) 50 (n=182) (n=364) С** И С И С И Европа 2,7 2,8 2,5 5,0 3,3 5,0 4, Америка 2,7 6,9 9,1 7,4 6,6 7,2 7, Южная Азия 42,5 34,8 34,7 31,4 32,4 33,0 33, Западная Африка 41,1 45,8 45,5 46,3 45,1 46,1 45, Восточная Африка 6,8 5,5 5,8 3,3 6,6 3,8 4, Центральная Африка 1,4 1,4 0,8 5,0 5,5 2,7 3, Южная Африка 1,4 1,4 1,6 0,8 0,5 1,6 1, Австралия 1,4 1,4 0 0,8 0 0,6 0, *Интенсивность отбора (20, 33 и 50%);
**C – случайный, И – интервальный отбор.
Формирования стержневой коллекции на основе изучения хозяйственно цен ных признаков. В выборке, сформированной при интервальном отборе с интенсивностью 33%, признак “продолжительность периода всходы-созревание” оказался не представлен группой раннеспелых образцов (табл. 7). Признак “высота растения” представлен в полном Таблица 7. Представленность классов распределений хозяйственно ценных признаков в базовой коллекции и различных вариантах стержневой коллекции гвинейского сорго Всего классов Метод и интенсивность отбора Признак в базовой коллекции 50% (n = 182) 33% (n = 121) 20% (n = 73) (n = 364) С* И С И С И Период всходы-выметывание, дней 6 +** + -1 + -1 - Период всходы-созревание, дней 6 + + -1 + + + Высота растений, см 8 + + + + -1 - Кустистость, стеблей 6 + + + + + - Число надземных узлов, шт. 8 + + + + + + Длина метелки, см 7 + + + + + - Ширина метелки, см 6 + + + + + + Выдвинутость оси соцветия, см 6 + -1 -1 + -1 - Масса 1000 семян, г 7 + -1 -1 + + - Масса зерна с растения, г 7 + + + + + + Устойчивость к полеганию, балл 5 + + + + + + Устойчивость к бактериозам, балл 5 + + -1 -1 + + Устойчивость к злаковой тле, балл 5 -1 + -1 -1 -2 - Содержание крахмала в зерне, % 7 + + + + + + Содержание белка в зерне, % 7 + + + + + + Содержание масла в зерне, % 7 + + + -1 + - Суммарное число выпавших классов 1 2 6 3 5 *С – случайный;
И – интервальный метод отбора с интенсивностью 20, 33 и 50;
**(+) – в выборке представлены все классы, (-1;
-2) – число выпавших классов.
объеме в выборках, полученных при интервальном и случайном отборах интенсивностью 33% и 50%;
в остальных вариантах стержневой коллекции отсутствовала группа короткостебель ных образцов, которая недостаточно представлена и в базовой коллекции. В выборке, полу ченной методом случайного отбора с 20%-ной интенсивностью, отсутствовали образцы со слабой (1–3 стебля) кустистостью. В варианте стержневой коллекции, сформированной интер вальным отбором 20%-ной интенсивности, не представлены образцы с большей (38 – 42 см) длиной метелки. В выборках, сформированных методом случайного отбора интенсивностью 20 и 33%, а также интервального отбора интенсивностью 50%, отсутствовали образцы с мас сой 1000 семян 25 – 26 г. Выборки, сформированные случайным отбором интенсивностью и 33%, не содержат устойчивых к полеганию образцов.
Очевидно, как случайный, так и интервальный отбор интенсивностью 50% позволил достаточно полно представить изменчивость базовой коллекции по изученным признакам.
Однако, лишь с помощью интервального отбора удалось сформировать выборки, в которых наиболее полно представлены образцы, выделившиеся по хозяйственно ценным признакам (табл. 8). Численность этих форм в 3-х выборках после интервального отбора составила 73– 88% от базовой коллекции, а после случайного – 53–81%.
Таблица 8. Представленность образцов выделенных по хозяйственно ценным признакам в ба зовой и различных вариантах стержневой коллекции гвинейского сорго Число образцов, выделенных по селекцион Признак но ценным признакам в выборках 50%* (n = 182) 33% (n= 121) 20% (n= 73) С** И С И С И Период всходы-созревание, дней 1 4 - 5 1 Высота растений, см 2 3 - 4 1 Кустистость, стеблей 2 3 2 2 - Число надземных узлов, шт. 1 3 2 3 1 Длина метелки, см 1 2 2 1 - Ширина метелки, см 2 4 1 2 - Выдвинутость оси соцветия, см - 1 1 2 - Урожай зерна с 10м, кг 2 2 1 2 1 Масса 1000 семян, г - 3 - 1 2 Масса зерна с растения, г 3 3 1 3 1 Устойчивость к полеганию, балл 1 2 - 3 - Устойчивость к бактериозам, балл 2 1 1 2 1 Устойчивость к злаковой тле, балл 1 1 - 1 - Содержание крахмала в зерне, % - - 1 2 1 Содержание белка в зерне, % 2 2 2 2 1 Содержание масла в зерне, % 1 2 1 - 1 Всего образцов 21 36 15 35 11 *Интенсивность отбора (20, 33 и 50%);
**C – случайный, И – интервальный отбор.
ВЫВОДЫ 1. В сформированной базовой коллекции Sorghum guineense Snowd. представлены все известные подвиды гвинейского сорго: subsp. margaritiferum Stapf, subsp. mellitum Snowd., subsp. guineense Stapf, subsp. roxburghii Stapf, subsp. exsertum Snowd., subsp. conspicuum Snowd., subsp. gambicum Snowd., а также гибридные расы guinea-caudatum;
guinea-kaffir, gui nea-durra.
2. Коллекция гвинейского сорго ВИР в условиях Северного Кавказа характеризуется широким разнообразием по изученным селекционно ценным признакам.
3. В результате комплексного изучения 364 коллекционных образцов гвинейского сорго по 16-ти селекционно ценным признакам выявлено 69 лучших форм. Несколько ценных свойств сочетают 20 образцов, из которых 8 адаптированы к условиям Северного Кавказа.
4. Выявлена слабая изменчивость образцов гвинейского сорго по продолжительности ве гетационного периода, массе 1000 семян, массе зерна с растения и содержанию крахмала в зерне, что указывает на однородность гвинейского сорго по данным признакам.
Установлено сильное варьирование следующих признаков: кустистость, выдвинутость оси соцветия, устойчивость к полеганию, бактериозам и обыкновенной злаковой тле.
5. Выявлена тесная корреляция между кустистостью и числом надземных узлов (r = 0,91), кустистостью и массой зерна с растения (r = 0,90), кустистостью и массой 1000 семян (r = 0,94), устойчивостью к обыкновенной злаковой тле и бактериальным пятнистостям (r = 0,73). Урожай зерна с 10 м тесно коррелирует с массой 1000 семян (r = 0,66) и массой зерна с растения (r = 0,85). Средняя корреляция отмечена между длиной и шириной метелки (r = 0,39), содержанием белка и масла в зерне (r = 0,33), периодом всходы-созревание и высотой растений (r = 0,56), а также между высотой и степенью полегания растений (r = 0,59). Показа на средняя отрицательная связь между содержанием в зерне гвинейского сорго крахмала и белка (r = -0,35), а также крахмала и масла (r = -0,47).
6. Интервальный отбор различной интенсивности при формировании стержневой кол лекции позволяет наиболее полно представить внутривидовое разнообразие по стабильным и варьирующим признакам базовой коллекции.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 1. Механизм и порядок формирования стержневой коллекции могут быть взяты за осно ву создания стержневых коллекций различных культур. Наиболее рациональным является ин тервальный отбор с учетом дополнительной информации.
2. Для селекции в условиях Северного Кавказа предлагаются образцы гвинейского сорго, выделенные по:
• комплексу селекционно-ценных признаков – кк-1109, 2425, 2942, 2973, 2974, 3043, 4277, 4279, 4305, 4485, 6043, 6111, 6253, 7731, 7835, 8509, 8523, 8540, 9674, 9921;
• скороспелости – кк-4200, 4358, 6576, 7809, 7932, 9741;
• низкорослости – кк-2932, 4282, 6114, 6252, 9597;
• кустистости – кк-2601, 3226, 3376, 4090, 4216;
• высокой облиственности – кк-5937, 9187, 9634, 9702, 9806, 9808;
• длине метелки – кк-4483, 5932, 9574;
• ширине метелки – кк-3162, 6555, 8829;
• выдвинутости оси соцветия – к-4092;
• высокой массе зерна с растения – кк-3044, 8592, 8610;
• высокой массе 1000 семян – кк-9676, 9738, 9694;
• устойчивости к полеганию – к-4278, 4280;
• устойчивости к бактериозам – кк-6577, 9183;
• устойчивости к обыкновенной злаковой тле – к-1892;
• высокому содержанию крахмала в зерне – кк-1814, 9186, 9644, 9736;
• высокому содержанию белка в зерне – кк-5954, 9650;
• высокому содержанию масла в зерне – кк-4385, 5334, 9761.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. Малиновская Е.В. О формировании стержневой коллекции гвинейского сорго /Е. В.
Малиновская // Селекция и семеноводство.- 2006.- № 2.- С. 29-30.
2. Малиновская Е.В. Внутривидовая изменчивость Sorghum guineensia Snowd. по биохи мическим показателям зерна /Е. В. Малиновская, В.И. Хорева // Доклады РАСХН.- 2007.- № 5.- С. 15-17.
3. Малиновская Е.В. Характеристика стерильных линий зернового сорго по хозяйственно ценным признакам и биологическим свойствам /Е. В. Малиновская // Научное обеспечение расширения посевов сорговых культур и кукурузы на зерно в засушливых районах Юго Востока России и стран СНГ.- Материалы международной научно- практической конферен ции 19-20 Саратов.- 2004.- С.143-145.
4. Малиновская Е.В. Полевая оценка устойчивости сорго к обыкновенной злаковой тле (Schizaphis graminum Rond.) / А.А. Зубов, Е. В. Малиновская// Генетические ресурсы для адап тивного растениеводства: мобилизация, инвентаризация, сохранение, использование.- Мате риалы международной научно- практической конференции 29 июня – 1 июля 2005 г. Оброши но.- 2005.- С. 109-110.
5. Малиновская Е.В. Создание новых доноров эффективных генов устойчивости зерново го сорго к обыкновенной злаковой тле (Schizaphis graminum Rond.) / А.А. Зубов, Е. В. Мали новская// Материалы конференции-школы молодых ученых и аспирантов Северо-Западного научно-методического центра Россельхозакадемии. – С-Пб. – 2006. – С.19.
6. Малиновская Е.В. Идентификация и инвентаризация видовых форм Sorghum guineensia ((Stapf.) Snowd.) Ivanjuk. et Doron. в связи с формированием стержневой коллекции / Г.Е.
Шмараев, Е. В. Малиновская // Кукуруза и сорго.- 2007.-№ 1.-С.19-22.
Малиновская Е.В. Изменчивость основных хозяйственно-ценных призна 7.
ков и биологических свойств сорго гвинейского коллекции ВИР при формирова нии стержневой коллекции / Г.Е. Шмараев, Е. В. Малиновская // Кукуруза и сорго.- 2007.- № 3.- С. 20-22.