А.Д. Бочковой, В.А. Камардин, О.В. Пивненко, ЭФФЕ

реклама
МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского
института масличных культур. Вып. 1 (142-143), 2010
___________________________________________
А.Д. Бочковой,
доктор сельскохозяйственных наук
В.А. Камардин,
младший научный сотрудник
О.В. Пивненко,
научный сотрудник
ГНУ ВНИИМК Россельхозакадемии
Россия, г. Краснодар, ул. Филатова, 17
тел. (861) 254-23-33, факс (861) 254-27-80,
e-mail:vniimk-center@mail. ru
ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ИЗОЛЯТОРОВ
ПРИ РЕПРОДУЦИРОВАНИИ САМООПЫЛЕННЫХ ЛИНИЙ
ПОДСОЛНЕЧНИКА В ЗВЕНЬЯХ ПЕРВИЧНОГО СЕМЕНОВОДСТВА
Ключевые слова: подсолнечник, самоопыленные линии, первичное семеноводство, тип изоляторов
УДК 631.531.02:633.854.78
Введение. Семеноводство гибридного подсолнечника на основе ЦМС предусматривает использование сложных генетических систем закрепления стерильности и восстановления фертильности пыльцы, а также контроль стабильности морфобиологических, биохимических показателей и
устойчивости к патогенам. Энтомофильный тип опыления подсолнечника накладывает глубокий
отпечаток на характер семеноводческой работы и создает существенные затруднения при репродуцировании селекционного материала.
Система первичного семеноводства самоопыленных линий предполагает оценку и отбор
лучших растений и семей в питомнике оценки потомств. Весь цикл работ при этом происходит при
контролируемом опылении под изоляторами. Материал, из которого они изготовлены, должен отвечать определенным требованиям. С одной стороны, он должен быть непроницаемым для пыльцы
подсолнечника, а с другой стороны, обеспечивать создание благоприятных условий в отношении
влажности, воздухообмена, освещенности и температуры с целью сохранения жизнеспособности
пыльцы изолированного растения и обеспечения благоприятных условий оплодотворения и налива
семян. Помимо этого, изоляторы должны быть достаточно прочными, устойчивыми к ветровой
нагрузке и повреждению птицами.
Искусственную изоляцию подсолнечника применяют в селекционной практике давно.
Обычно изоляторы представляют собой различного размера и формы пакеты или сумочки. Материалом для них могут служить пергаментная или полупергаментная бумага, а также тонкая белая
ткань (тюль, батист, густая марля и т.д.).
Для изоляции подсолнечника иногда изготавливают комбинированные изоляторы из марли
и пергамента (Иванов А.П., Сизов И.А. [1]). Г.М. Попова [2] считает, что в условиях Средней Азии
для изоляции корзинок подсолнечника лучше применять тканевые изоляторы, поскольку при высокой температуре воздуха под пергаментными изоляторами семена практически не завязываются.
Как отмечает в своих исследованиях А.И. Плотников [3], матерчатые изоляторы, помимо
того, что являются прочными, значительно меньше нарушают вентиляцию воздуха, в силу чего это
менее отрицательно сказывается на завязываемости семянок.
По сообщению В.Г. Вольфа [4], в работах по гибридизации подсолнечника на Харьковской
государственной селекционной станции с 1936 года широко применяют пергаментные изоляторы.
Данные опытов С.А. Розова [5] свидетельствуют об успешном использовании марлевых
изоляторов в качестве преграды для проникновения насекомых и попадания чужеродной пыльцы.
Следует отметить, что в работах перечисленных авторов не приводятся экспериментальные данные
по сравнительной эффективности использования различных типов изоляторов и их влиянию на
завязываемость семян при самоопылении и получении гибридных семян.
В опытах E.D. Putt [6] установлено, что при самоопылении подсолнечника под бумажными
изоляторами средняя завязываемость семян составила 46 штук на одно растение, а под изоляторами из хлопчатобумажной ткани она варьировала от 123 до 728 штук на одно растение (в среднем
425 штук на растение).
В начальный период развития гетерозисной селекции подсолнечника вопрос повышения
завязываемости семян при самоопылении подсолнечника стоял достаточно остро. Дело в том, что
в качестве исходного материала на этом этапе использовались сорта-популяции, в силу своей генетической природы отличающиеся пониженной автофертильностью. Завязываемость семян под изоляторами при этом варьировала от полной стерильности до высокой фертильности [7, 8, 9, 10, 11].
Первые попытки применения самоопыления к подсолнечнику были сделаны в 1915 г.
Е.М. Плачек [11]. Эти работы показали, что подсолнечник, обычно относимый к облигатным перекрестноопылителям, которым свойственна самостерильность, при самоопылении может давать
плодовитое потомство. Плодовитость у изолированных растений была чрезвычайно разнообразной: от полной стерильности до высокой фертильности в первых поколениях инцухта. Была также
отмечена «резкая разница между высоким процентом бесплодия у изолированного потомства и
таким же высоким процентом плодовитости у не изолированного» [8].
С развитием селекционных работ с гибридным подсолнечником и развертыванием широкомасштабных селекционных программ было начато использование разнообразных конструкций
изоляторов со встроенными элементами для нанесения пыльцы на рыльца пестиков, так называемые полинезаторы. Процесс изготовления таких приспособлений был сложным, связанным с
большими затратами труда и средств. В то же время это была необходимая ступень на пути перехода от использования самостерильного материала к созданию на его основе автофертильных форм.
В последующем, на рубеже 80-х годов прошлого века использование изоляторов со встроенными полинезаторами было полностью прекращено в связи с появлением обширных коллекций
автофертильных линий и исходного селекционного материала на их основе. Постепенно уменьшилось употребление и бумажных изоляторов, а в практике селекционно-семеноводческих работ с
гибридным подсолнечником все большее распространение получили изоляторы из воздухопрони-
цаемых материалов типа хлопчатобумажной и синтетической ткани, марли и капроновой сетки с
различной плотностью расположения нитей [12] .
В ходе этого процесса остался не выясненным вопрос о проницаемости новых материалов
для пыльцы подсолнечника, а следовательно, и их надежности с точки зрения сохранения генетической чистоты селекционного материала при его репродуцировании. Изучение типов изоляторов,
применяемых в первичном семеноводстве гибридного подсолнечника, таким образом, является актуальной задачей в связи с использованием новых материалов, а также генетически разнородных
самоопыленных линий, отличающихся по своей реакции на условия внешней среды.
Материал и методы. Исследования проводили в 2008-2009 гг. на ЦЭБ ВНИИМК (г. Краснодар).
В качестве исходного материала использовали константные самоопыленные линии (фертильные
формы) и их ЦМС-аналоги ВК 678, ВК 276 и ВК 680, имеющие различное происхождение и отличающиеся по продолжительности периода вегетации, высоте растений и другим селекционным
признакам. В опыте изучали 4 типа изоляторов: из полупергаментной бумаги, хлопчатобумажной
ткани, спанбонда и капроновой сетки (ГОСТ 4403-91). По каждому варианту изолировали по 15
растений перед началом цветения. Фертильные формы самоопыленных линий использовали для
сопоставительного анализа завязываемости семянок при самоопылении под изоляторами различного типа, а ЦМС-аналоги – для изучения проницаемости различных материалов для пыльцы подсолнечника. По данным лаборатории иммунитета и электрофореза ВНИИМК, размер пыльцевых
зерен у самоопыленных линий составлял 35-40 мкм, размер ячеек у капроновой сетки – 500-520 мкм. В
спанбонде встречались отдельные ячейки с диаметром 60-70 мкм.
Результаты и обсуждение. Представленные в таблице 1 данные показывают, что при
самоопылении растений изученных линий подсолнечника под изоляторами из различных материалов наибольшее количество выполненных семянок отмечено на вариантах с использованием капроновой сетки. В зависимости от исходного материала оно варьировало от 223 у линии ВК 678 до
576 у линии ВК 680. Минимальное количество выполненных семянок оказалось под изоляторами
из полупергаментной бумаги (от 12 у линии ВК 678 до 105 у линии ВК 680). Изоляторы из хлопчатобумажной ткани и спанбонда занимали промежуточное положение между этими крайними вариантами и обладали примерно равной эффективностью в отношении завязываемости семян.
Отмеченная закономерность характерна для всех изученных самоопыленных линий. Таким
образом, при определении их автофертильности можно сопоставлять данные, полученные с использованием любого из представленных типов изоляторов.
По отношению к числу выполненных семянок при свободном цветении показатель автофертильности у изученных самоопыленных линий варьировал от 1,7 до 14,0 % при использовании
изоляторов из полупергаментной бумаги, от 16,5 до 55,5 % – из хлопчатобумажной ткани, от 16,6
до 55,1 % – из спанбонда и от 29,2 до 76,8 % – из капроновой сетки (см. табл. 1). Самоопыленные
линии ВК 678 и ВК 276 отличались пониженной автофертильностью (1,7-31,6 и 3,7-29,2 % соответственно в зависимости от типа изоляторов), а линия ВК 680 обладала повышенной завязываемостью семянок при самоопылении (14,0-76,8 %).
Таблица 1 – Завязываемость семянок у самоопыленных линий подсолнечника при использовании
различных типов изоляторов
Краснодар, 2008-2009 гг.
Материал для
изготовления
изоляторов
Свободное опыление (контроль)
Полупергамент
Хлопчатобумажная ткань
Спанбонд
Капроновая сетка
Количество выполненных семянок
ВК 678
ВК 276
ВК 680
шт./раст.
в % к
шт./раст.
в % к
шт./раст.
в % к
контролю
контролю
контролю
707 ± 23
899 ± 39
750 ± 26
12 ± 6
157 ± 45
125 ± 44
223 ±45
1,7
22,2
17,7
31,6
33 ± 11
148 ± 26
149 ± 25
262 ± 48
3,7
16,5
16,6
29,2
105 ± 40
416 ± 61
413 ± 58
576 ± 83
14,0
55,5
55,1
76,8
Таким образом, вариант с использованием капроновой сетки для изготовления изоляторов
выглядит наиболее привлекательным с точки зрения коэффициента размножения селекционного
материала. Однако проверка разных типов изоляторов на проницаемость для пыльцы подсолнеч-
ника показала, что полную гарантию сохранения генетической чистоты можно получить лишь при
использовании изоляторов из полупергаментной бумаги (табл. 2).
Таблица 2 – Проницаемость различных типов изоляторов для пыльцы подсолнечника
при изоляции ЦМС-аналогов самоопыленных линий
Краснодар, 2008-2009 гг.
Материал для изготовления
Показатели
изоляторов
Полупергамент
Доля растений с выполненными
Х/б ткань
семянками, %
Спанбонд
Капроновая сетка
Полупергамент
Среднее количество выполненных Х/б ткань
семянок, шт./раст.
Спанбонд
Капроновая сетка
ЦМС
ВК 678
0,0
54,0
36,3
100,0
0,0
2,3 ± 0,1
1,7 ± 0,1
20,0 ± 7,0
ЦМС
ВК 276
0,0
23,0
33,1
89,8
0,0
3,6 ± 1,6
4,8 ± 2,6
5,8 ± 1,8
ЦМС
ВК 680
0,0
46,6
50,0
96,6
0,0
2,5 ± 1,2
2,7 ± 0,8
16,5 ± 7,2
Результаты данного модельного опыта могут стать поводом для более тщательного подбора
материала при изготовлении изоляторов, используемых в первичном семеноводстве самоопыленных линий подсолнечника.
Следует отметить, что воспроизведенная ситуация никогда не встречается в практике селекционно-семеноводческих работ с гибридным подсолнечником, поскольку изоляция ЦМСаналогов всегда сопровождается нанесением пыльцы. Несмотря на это, изоляторы из капроновой
сетки с диаметром отверстий большим, чем размеры пыльцевых зерен у подсолнечника, должны
быть признаны однозначно ненадежными при репродуцировании селекционного материала в
звеньях первичного семеноводства.
Что касается таких материалов, как х/б ткань и спанбонд, то они могут и должны применяться в первичном семеноводстве самоопыленных линий подсолнечника, поскольку при изоляции
ЦМС-аналогов линий без нанесения пыльцы на растениях завязываются единичные семянки.
Выводы. 1. При репродуцировании самоопыленных линий подсолнечника ВК 678, ВК 276
и ВК 680 в звеньях первичного семеноводства минимальная завязываемость семянок отмечена при
использовании изоляторов из полупергаментной бумаги (12-105 шт./раст.), максимальная – у изоляторов из капроновой сетки (105-576 шт./раст.). Изоляторы из хлопчатобумажной ткани и спанбонда занимали промежуточное положение между этими крайними вариантами и обладали
примерно равной эффективностью в отношении завязываемости семян (148-416 и 125-413 шт./раст.
соответственно).
2. Капроновая сетка с диаметром отверстий 500-520 мкм не является надежным препятствием
для проникновения пыльцы подсолнечника и не должна использоваться при изготовлении изоляторов.
3. Отмечена различная реакция самоопыленных линий в отношении завязываемости семянок при самоопылении под изоляторами из различных материалов.
Список литературы
1. Иванов, А.П. Селекция и семеноводство полевых культур / А.П. Иванов, И.А. Сизов. –
М.: Сельхозгиз, 1951. – 165 с.
2. Попова, Г.М. Частная селекция полевых культур / Г.М. Попова. – М.: Сельхозгиз, 1951. – 133 с.
3. Плотников, А.И. Биология цветения подсолнечника / А.И. Плотников // Подсолнечник.
– Краснодар: Крайиздат,1940. – С. 44-67.
4. Вольф, В.Г. Селекция и семеноводство подсолнечника / В.Г. Вольф // Работы по селекции и семеноводству. Харьковская госселекстанция. – Харьков, 1947. – С. 15-17.
5. Розов, С.А. Пчелоопыление подсолнечника / С.А. Розов. – М.: Огиз-Сельхозгиз, 1931. – 151 с.
6. Гундаев, А.И. К вопросу повышения процента завязывания семян при самоопылении у
подсолнечника / А.И. Гундаев // Краткий отчет о научно-исследовательской работе ВНИИМК за 1957
год. – Краснодар: Советская Кубань, 1958. – С. 31-33.
МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского
института масличных культур. Вып. 1 (142-143), 2010
___________________________________________
7. Плачек, Е.М. Формообразовательные процессы у подсолнечника под влиянием гибридизации и инцухта / Е.М. Плачек // Труды Всесоюзного съезда по генетике, селекции, семеноводству и племенному животноводству. – Л., 1929. – Т. 2. – С . 395-396.
8. Плачек, Е.М. Селекция перекрестноопыляющихся растений на основе инцухта / Е.М.
Плачек // Социалистическая реконструкция сельского хозяйства – 1936. – № 12. – С. 98-103.
9. Ягодкин, И.Г. Применение метода инцухта и диаллельных скрещиваний в культуре подсолнечника / И.Г. Ягодкин // Селекция и семеноводство. – 1937. – № 1. – С. 21-27.
10. Щербак, С.Н. Шесть лет инцухта подсолнечника / С.Н. Щербак // Яровизация. – 1940.
– Вып. 2 (29). – С. 47.
11. Морозов, В.К. Селекция подсолнечника в СССР / В.К. Морозов. – М.: Пищепромиздат,
1947. – 245 с.
12. Бятец, М.В. Влияние типов материала индивидуального изолятора растения на завязываемость семян и некоторые хозяйственно-ценные признаки линий подсолнечника / М.В. Бятец //
Науч.-техн. бюл. ВНИИМК. – 2001. – Вып. 125. – С. 51-54.
Скачать