«Учение о сорте и исходном материале в селекции растений»



Скачать 136.75 Kb.
Дата11.11.2016
Размер136.75 Kb.

Лекция 2.

Тема: «Учение о сорте и исходном материале в селекции растений»


  1. Задачи и направление селекции.

  2. Модели сортов.

  3. Исходный материал.

  4. Основные методы селекции.

  5. Достижения селекции.


1. Задачи и направления селекции.

Практическая деятельность ученых агрономов невозможна без глубокого знания специальных дисциплин в частности селекции и семеноводства.

2. Задача селекции создание новых сортов и гибридов превосходящих по урожайности, качеству и другим хозяйственно-полезным признакам и свойствам сорта уже распространенные в производстве.

Как говорил Н.И. Вавилов – идеальный сорт должен обладать 47 полезными признаками и свойствами и сравнивал селекционера с альпинистам покоряющими вершины.

В нашей стране основной и самой распространенной культурой является пшеница. Поэтому основные вопросы селекции и семеноводства мы будем рассматривать на примере пшеницы.

Селекция озимой пшеницы имеет вековую историю. Результаты современной селекции довольно высокие.

3. Но дальнейшее повышение урожайности связывают с созданием высокоинтенсивных сортов, т.е. сортов, способных отвечать большими прибавками урожая на дополнительные вложения в агротехнику и пластичность сортов способных обеспечивать получение достаточно высоких урожаев зерна в различные по метеорологическим условиям годы.

Сорта для интенсивных технологий возделывания должны обладать устойчивостью к применению гербицидов и пестицидов. Интенсивность и пластичность в значительной мере альтернативные свойства. Для многих районов нашей страны с неблагоприятными почвенно-климатическими условиями (суровые зимы, засухи, засоленные почвы) речь может идти только о создании полуинтенсивных сортов.



Важное значение имеет селекция на определенную продолжительность вегетационного периода.

В зонах с коротким летом селекция на скороспелость играет первостепенную роль (северные и восточные районы возделывания пшеницы). Для пересева погибших озимых нужны яровые сорта, так же обладающие коротким вегетационным периодом и не снижающие урожай при запоздании с посевом. Во многих районах решающее значение имеет селекция на засухоустойчивость, зимостойкость (для оз. пшеницы), устойчивость к низким температурам вегетационного периода, переувлажнению, повышенной кислотности почвы, засолению.

Важное место в селекции пшеницы занимает создание сортов устойчивых к болезням и вредителям. Болезни: все виды ржавчины, головни, мучнистой россе, корневым гнилям, септориозу, бактериальным и вирусным болезням, фузариозу колоса. Вредители: шведская и гессенская муха, хлебный пилильщик, пьявица и др. Очень важна селекция на высокое количество зерна. У мягкой пшеницы это мукомольные и хлебопекарные свойства. Необходимы сорта с высоким выходом муки, зерно которых легко размалываются. Выход муки зависит от крупности и формы зерна, глубины и формы бороздки. Наибольший выход дают сорта с крупным зерном, приближающимся по форме к шаровидному и неглубокой бороздкой. Отдельное направление представляет селекция кормовой пшеницы, от сортов которой требуется высокое содержание белка и незаменимых аминокислот (лизина, триптофана). Хлебопекарные качества ее низкие. Целесообразно создавать кормовые сорта пшеницы, маркированные необходимой окраской зерна (фиолетовой, зеленой), что указывает на целевое назначение.

Особые требования предъявляются к качеству зерна и сортов твердой пшеницы. Они предназначены для производства макарон, высших сортов вермишели, спагетти, круп и других прессованных изделий, отличающихся высокой прочностью, легкостью и транспортабельностью. Мука из такого зерна должна поглощать мало воды при замесе, клейковина – только частично набухать, тесто должно замешиваться за короткое время, быть твердым, легко формирующимся, не разбухающим, не растягивающимся, не липким, желательно янтарно-желтого цвета. Макароны из такого теста должны быть гладкими, твердыми, не размягчаться до конца варки, умеренно набухать.

Если суммировать все требования к сортам пшеницы, то к важнейшим в настоящее время следует отнести относительную стабильность урожаев по годам, устойчивость к болезням и вредителям, высокое качество зерна.
2. Модели сортов.

В селекционных центрах для всех полевых культур с которыми ведется селекционная работа созданы модели (планы) сортов в виде перечня параметров и свойств которыми они должны обладать. У пшеницы эти модели получили конкретное морфологическое содержание, чем у какой либо другой культуры.

Уровень урожайности зависит от числа растений на единицу площади и средней продуктивности одного растения, увеличения площади листьев, повышение фотосинтетического потенциала и одновременного увеличения мощности корневой системы.

Морфологические показатели тесно связанны с почвенно-климатическими условиями. Так для засухоустойчивых сортов пшеницы характерны узкие листовые пластинки, тонкая соломина, светлая окраска листьев. В районах с особенно жесткой засухой преимущественно имеют остистые формы.

3. Исходный материал. Культурные и дикие формы используемых для выведения новых сортов.

Богатейшим источником исходного материала для селекции в настоящее время в нашей стране является мировая коллекция возделываемых растений и их дикорастущих сородичей, сосредоточенная во Всероссийском научно-исследовательском институте растениеводства имени Н.И. Вавилова (ВИР). В настоящее время она насчитывает более 500 тыс. образцов, представляя около 100 ботанических родов и более 1000 видов.



  1. Одно из главных направлений работы института – всестороннее изучение сортового и видового разнообразии растений с целью выявления ценного исходного материала для селекции. Изучение каждого образца предусматривает: ботаническое описание, определение продолжительности вегетационного периода, оценку по степени устойчивости и наиболее важными заболеваниями и неблагоприятным абиотическим фактором среды, а так же по показателям, определяющим урожай и качество хозяйственно-ценной продукции. Порядок проведения этих исследований определен методическими указаниями разработанными ведущими специалистами института.

В связи с задачами практической селекции главное внимание специалистов института сосредоточенно на особенностях генетического изучения мирового разнообразия сортовых ресурсов.

В селекционной практике существует два термина «донор» и «источник». Источник – это лучший образец выделенный из коллекции по тому или иному признаку в результате обычного агробиологического изучения, но на практике не все из них дают положительные результаты при включении в селекционный процесс. Понять причины этого можно только при использовании в изучении исходного материла методов современной генетики. Слово «донор» означает «дающий» или «дарящий».

6. Поэтому донорами следует называть лишь те сорта или линии с высокими показателями того или иного признака, которые могут передать этот признак другим сортам сравнительно легко и не передают вместе с ним каких-либо нежелательных признаков от которых трудно или даже невозможно будет освободиться без одновременной утери переданного полезного признака. Из этого определения следует, что одним из обязательных условий для включения лучших образцов в число доноров должно быть наличие определенной информации об их генетической природе.

Доноры должны отвечать следующим требованиям:

- легко скрещивается с улучшаемыми сортами и давать при этом высокофертильное потомство,

- быть достаточно универсальным, т.е. обеспечивать желаемый эффект в возможно большем числе гибридных колебаний,

- не иметь отрицательных признаков, тесно скрепленных с передаваемым свойством.

7. Источниками называют выделенные из мирового разнообразия растений дикорастущие формы, а так же лучшие образцы возделываемых видов, имеющие желаемый уровень выраженности того или иного полезного признака, но не исследованные по данному признаку генетическими методами.

Источники, имеющие существенные недостатки, в необходимых случаях могут служить исходным материалом для создания доноров с помощью беккроссов.

Образцы включающие в число источников, должны обладать высоким или низким (в зависимости от направления селекции) уровнем фенотипической выраженности признаки. При этом для целей селекции важно выяснить степень их генетического родства.

Характеристики выделяемых доноров и содержащаяся в них информация используется при планировании и проведении скрещиваний и отборов, что позволяет значительно повысить количество селекционно-генетической работы.

Практическое использование доноров положительных признаков и свойств рассмотрим на примере пшеницы.

Практически все современные сорта оз. пшеницы созданы с участием трех сортов доноров продуктивных и качества – Мироновская 808, Безостая 1, Одесская 16, не уступают такие сорта как

Исходный материал для селекции на засухоустойчивость широко представлен сортами Поволжья, юга России, юго-востока Казахстана, западной Сибири. Высокой засухоустойчивостью обладает сорт яровой пшеницы Саратовская 29. Большую ценность как источник высокой урожайности и зимостойкости – Краснокумская 57 и др.

Наиболее устойчивы к осыпанию сорта озимой пшеницы с ригидным колосом (с грубыми чешуями, плотно удерживающими зерно). Это стародавние сорта полукочевых народов и их современные производные.

Устойчивые к болезням сорта пшеницы созданы во многих странах мира, в том числе СНГ. Для селекции на устойчивость к стеблевой ржавчине могут быть использованы такие отечественные сорта как Безостая 1, Ильтчевка (озимые), Московская 35, Ленинградка, Саратвоская 42 (яровые), к бурой – Ранняя 12, Олимпия, Зирка, Орбий, Донская безостая (озимые), Белорусская 80, Харьковская 93 (яровые), к желтой – Безостая 1, Одесская 51, устойчивые к различным видам ржавчины, созданы и в других странах, в том числе в США, Канаде, Мексике, Австралии и европейских странах.

Гораздо хуже обстоит дело с источниками устойчивости к корневым гнилям, септориозу и фузариозу колоса. Вследствие видового разнообразия патогенов и отсутствия узкой специализации создать сорта, устойчивые к корневым гнилям, пока не удалось. Получены относительно широкое распространение сравнительно недавно. В коллекции пшеницы мягкой устойчивых форм пока не выявлено, но различия между сортами по этому признаку обнаружены. В Нидерландах выявлены источники устойчивости к фузариозу.

К хлебным пилильщикам устойчивы сорта с выполненной соломинкой. Такие сорта созданы в нашей стране на Прикумской опытной станции и в Канаде (например сорт Ресько). Выведены сорта, устойчивые к пьявице ( с густоопушенным листовыми пластинками) и даже к клопу-черепашке (Донская полукарликовая). В мировой коллекции имеются сорта, устойчивые к гессенской и шведской мухам, злаковой тле. Богатый генофонд сильной пшеницы обеспечивает успешную селекцию на высокие хлебопекарные качества. В коллекции ВИР насчитывается свыше 500 образцов с хорошими мукомольно-хлебопекарными качествами. Высоко ценятся сорта сильной пшеницы селекции НИИ сельского хозяйства Юго-Востока (г. Саратов) и созданные в Канаде. Многие отечественные сорта, а так же сорта из Мексики, США, Аргентины, Австралии, Балканских стран могут служить источниками при создании срортов пшеницы с высоким качеством зерна. В мировой коллекции имеются образцы, стабильно сохраняющие этот признак в различных климатических условиях. Такие сорта представляют особую ценность.

Признанный донор высокого содержания белка – озимая пшеница Атлас 66. Известны и другие высокостебельные формы пшеницы. Б.И. Сандухадзе в НИИСХ ЦРНЗ создан сорт озимой пшеницы Московская 39 (Обрий х Янтарная 50), обладающий высоким содержанием белка. Есть образцы, у которых содержание белка в различных почвенно-климатических условиях варьирует незначительно.

Неплохими источниками повышенного качества клейковины и хлебопекарных свойств в целом признаны сорта озимой пшеницы Безостая 1, Орбий, Московская 39 и др., сорт яровой пшеницы Red River 68.

Содержание лизина в белке уменьшается по мере увеличения содержания белка в зерне. Однако имеются образцы, например Нап Хал, сочетающие относительно высокое содержание белка и лизина.

Генофонд пшеницы твердой беднее, чем у мягкой. Лучшие селекционные сорта (Харьковская 46, Безенчукская 139, Алмаз) могут быть использованы для селекции на урожайность. Засухоустойчивые сорта пшеницы твердой ведут свое начало от стародавних сортов народной селекции. В целом данная культура по засухоустойчивости уступает лучшим в этом отношении сортам пшеницы мягкой. Хорошие по зимостойкости сорта озимой твердой пшеницы (Парус, Коралл, Айсберг, Алый парус и др.) получены в Селекционно-генетическом институте (СГИ г. Одесса). Созданы устойчивые к полеганию короткостебельные образцы. К осыпанию пшеница твердая устойчива. Она так же меньше поражается болезнями, чем пшеница мягкая. Выявлена сортовая дифференциация, что позволяет выделить более устойчивые формы. Так, Мелянопус 26 меньше поражается ржавчиной, чем другие сорта.

Отличными макаронными качествами обладают такие сорта народной селекции, как Белокрутка, Кубанка, ряд селекционных сортов (Акмолинка 5, Мелянопус 6 и др.), сорта многих зарубежных стран (Италии, Испании, Алжира и др.)

Другие виды пшеницы иногда используют как для селекции внутри вида (карликовая, тургидум и некоторые другие) так и при создании сортов пшеницы мягкой и твердой). Особенно большое значение они имеют при селекции на устойчивость к болезням. Так, Т. timopheevii иммуна практически ко всем наиболее вредоносным болезням пшеницы, устойчива к гессенской и шведской мухам, клопу-черепашке и пьявице. У Т. timopheevii (carthlicum) выявлено много форм, иммунных к мучнистой росе, желтой ржавчине, пыльной головне, у полбы – к стеблевой и бурой ржавчине, пыльной головне.

В селекции пшеницы используют также родственные ей виды из других родов, главным образом пырей (Elytrigia), эгилопс (Aegilops) для придания ей устойчивости к болезням, засухе, низким температурам и засолению.

4. Основные методы селекции (гибридизация и отбор)

Гибридизации – это основной метод создания популяций для отбора. Преобладает внутривидовая гибридизация. Наиболее эффективен при гибридизации принцип скрещивания отдаленных эколого-георграфических форм, предложенный Н,И. Вавиловым. По сути, в скрещивание вовлекаются формы, генетически удаленные друг от друга. Результат работ П.П. Лукъяненко, А.П. Шехрудина, Н.В. Цицина, А.Ф. Шулындина, Э.Д. Неттевича, В.М. Пыльнева свидетельствует о том, что больше различается скрещенные формы в генетическом отношении, чем меньше их родство, тем перспективнее получение трансгрессий.

Преобладают простые парные скрещивания (например, новый сорт озимой пшеницы Исток получен из гибридной популяции от скрещивания сортов Павловка и Донская остистая), но довольно часто применяют ступенчатые и межгибридные. Так, сорт яровой пшеницы Саратовская 42 получен от скрещивания сорта Саратовская 38 (Сарруба х Альбидиум 43) с линией Альбидум 1616, которая в свою очередь выведена от скрещивания сортов Альбидум 43 и Саратовская 29. Такую же родословную имеет другой сорт – Саратовская 29, но он получен от межгибридного скрещивания: F1 (Сарруба х Альбидум 43) х F1 (Альбидум 43 х Саратовская 29). Селекция пшеницы методом гибридизации ведется давно, поэтому современные сорта имеют, как правило, сложные родословные, включающие сорта различных стран и экологических групп. Например, родословная знаменитого сорта Безостая 1 включает японские, итальянские, английские, нидерландские, испанские, аргентинские, североамериканские, венгерские и украинские сорта. Поскольку отдельные популярные сорта, обладающие хорошей сортообразующей способностью, часто вовлекаются в скрещивания, наблюдается некоторое генетическое однообразие коммерческих сортов.

Отбор и формирование сорта

Методы отбора и испытания потомств отобранных растений пшеницы типичны для самоопылителей. Поскольку часто отбор ведут из ранних гибридных поколений, для получения достаточного однообразного сорта необходимы повторные отборы. Гетерогенность сортов дает возможность успешно вести внутрисортовые отборы. Обычно сорт формируется как потомство одного элитного растения. Но бывают случаи объединения сходных линий. Так, Харьковская 46 получена в результате объединения четырех линий. Известны сорта, полученные путем объединения значительного числа линий ( Одесская 51, Альбатрос одесский).

Сортом называется группа сходных по хозяйственно-биологическим свойствам и морфологическим признакам культурных растений, отобранных и размноженных для возделывания в соответствующих природных и производственных условий для повышения урожайности и качества продукции.

Сорта сельскохозяйственных растений делятся по происхождению и способам выведения. По происхождению они бывают местные и селекционные.



Местными называют сорта, созданные в результате длительного действия естественного и простейших приемов искусственного отборов при возделывании той или иной культуры в определенной местности.

Селекционными называются сорта, созданные в научно-исследовательских учреждениях на основе научных методов селекции.

Сортами-популяциями называются сорта, получаемые путем массового отбора перекрестноопыляющихся или самоопыляющихся растений.

Сортами-линиями, или линейными сортами, называются сорта, выведенные путем индивидуального отбора у самоопыляющихся культур.

Сорта, полученные путем скрещивания и отбора из гибридных популяций, называют гибридными.

Сорта-клоны получают путем индивидуального отбора у вегетативно размножаемых растений. Сорт-клон – это потомство одного вегетативно размноженного растения и поэтому отличается очень высокой степенью выравненности.



5. Достижения селекции.

В государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию на территории Российской Федерации, включено 135 сортов пшеницы озимой мягкой и 6 – яровой твердой. Значительная часть их – сорта сильной пшеницы. Большим успехом было создание выдающихся сортов озимой пшеницы Безостая 1 в Краснодарском НИИСХ, ныне носящим имя П.П. Лукьяненко, и Мироновская 808 (автор В.Н. Ремесло) в Мироновском НИИ селекции и семеноводства пшеницы. На их основе созданы еще более урожайные сорта. Среди них Инна, Памяти Федина, Московская 39 (НИИСХ ЦРНЗ), Орбий, Альбатрос одесский (СГИ), Безенчукская 380 (НПО «Средневолжское»), Дон 85, Дон 95 (ВНИИ зерновых культур им. И.Г. Калиненко, г. Зерноград) и др. В производство начали поступать сорта озимой пшеницы нового сортотипа, дающие высокий урожай благодаря обильному кущению при несколько уменьшенной продуктивности отдельного колоса (сорта Краснодарского НИИСХ Спартанка, Скифянка). Можно сказать, что проблемы интенсивности, технологичности и качества озимой пшеницы решены селекцией. Однако зимостойкость современных сортов недостаточно высока. Не обеспеченна необходимая пластичность. Часть сортов поражается болезнями, хотя многие сорта селекции Краснодарского НИИСХ, СГИ, а так же других селекцентров устойчивы ко многим болезням. Серьезной проблемой остается устойчивость к корневым гнилям и септориозу.

Созданы высокоинтенсивные сорта озимой твердой пшеницы: Айсберг одесский, Алый парус, Коралл одесский (СГИ), Алена, Леукурум 21 (Краснодарский НИИСХ), Прикумчанка (Прикумская опытно-селекционная станция), Янтарь Поволхья (Саратовская СХА). После создания И.Г. Калиненко сортов Новинка 2, Новинка 3 появились новые сорта озимой пшеницы тургидум Новинка 4 и Донской янтарь (ВНИИ зерновых культур им. И.Г. Калиненко).

Для селекции яровой мягкой пшеницы характерны те же тенденции. Однако в этом случае большую роль играют полуинтенсивные сорта засушливых зон Юго-Востока, Казахстана, и Сибири. Необходимо отметить работы самого крупного центра селекции яровой пшеницы – НИИСХ Юго-Востока. Здесь под руководством выдающегося селекционера А.П. Шехудрина был создан знаменитый сорт яровой пшеницы Саратовская 29, вошедшиц в родословную многих сортов. Селекции этого института принадлежит ряд других известных сортов: Саратовская 42, Саратовская 46, Саратовская 60, Саратовская 62 и др. В среднем на Поволжье созданы также высокоурожайные сорта сильной пшеницы Симбирка (Ульяновская государственная областная сельскохозяйственная опытная станция), Жигулевская (Самарский НИИСХ). Плодотворно работают селекционеры Сибири, которыми созданы сорта Омская 20, Омская 9, Росинка (Сибирский НИИ растениеводства и селекции г. Новосибирск) и др. В НИИСХ ЦРНЗ были созданы сорта яровой пшеницы Московская 35, Лада, занимающие большие площади. На западе и севере Нечерноземной зоны создан высокоурожайный сорт Ленинградка, в Западной Сибири – Омская 9, на Среднем Урале и в Зауралье – раннеспелый сорт Тюменская ранняя, в Казахстане - Цилинная 60, Целинная 26. В Московской сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева создан сорт кормового направления Иволга, занимающий значительные площади в России, Белоруссии и Украине.

Активная работа по созданию яровой твердой пшеницы проводится в НИИСХ Юго-Востока. здесь созданы сорта Саратовская 57, Саратовская 59, Людмила, Валентина и др. Наиболее распространенные сорта яровой твердой пшеницы – Харьковская 23 (Институт растениеводства им. В.Я. Юрьева), Безенчукская 139 и Безенчукская 182 (Самарский НИИСХ).

В последнее время появилось много других сортов яровой мягкой и твердой пшеницы, однако по-прежнему проблемой остаются пластичность, относительно стабильная урожайность и устойчивость к болезням.



На Ставрополье селекция зерновых и кормовых культур ведется в Ставропольском НИИ сельского хозяйства и СтГАУ.


База данных защищена авторским правом ©bezogr.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница