Введение к работе
Актуальность исследований: по мнению Н.И. Вавилова селекция даёт возможность «доминировать генотипу над средой» (Вавилов, 1960), в то время как фенотип определяет его ценность.
Повышение эффективности современного садоводства немыслимо без обновления сортиментов промышленных плодовых культур. В полной мере это относится к южной зоне плодоводства России, где производится основная часть высококачественной продукции, в частности, плоды лучших сортов яблони, не уступающие по качеству наиболее востребованным мировым стандартам.
Это ставит перед селекционерами задачу по созданию нового поколения сортов и подвоев яблони, отвечающего специфичным требованиям технологий в условиях выращивания (Ерёмин, 2013). Для ускоренного создания генотипов сортов и подвоев с заданными признаками, необходима существенная корректировка подходов к подбору исходного материала в селекции яблони на юге России и привлечение новых генетических ресурсов этой культуры.
Особую актуальность приобретает обоснованность подбора и вовлечения в селекционные программы доноров и источников селекционно-значимых признаков.
Настоящая работа посвящена решению проблемы ускоренного обновления южного сортимента яблони на основе проведения селекции с использованием пребридинга и ранней диагностики инновационными биолого-математическими методами селекционно-значимых признаков исходного материала.
Цель исследований: теоретическое и экспериментальное обоснование путей улучшения исходного материала яблони на основе пребридинга генофонда культуры и проведения ранней диагностики генотипов на этапе предварительной селекции при создании технологичных и адаптивных сортов на юге РФ.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- использовать в пребридинге перспективные сорта яблони, для применения в современных селекционных программах на юге России в качестве доноров и источников селекционно-значимых признаков;
- провести отбор исходного материала в селекции сортов-опылителей в целях создания моно сортных насаждений яблони;
- выделить новые генотипы сортов и подвоев яблони для использования в технологиях интенсивного, адаптивного и органического садоводства на юге России;
- выделить исходный материал в селекции слаборослых сортов клоновых подвоев яблони;
- дифференцировать реакции растений яблони на уровень минерального питания для диагностики их отзывчивости в селекции на технологичность;
- разработать метод ранней диагностики засухоустойчивости и потенциальной продуктивности исходного селекционного материала яблони в селекции на адаптивность.
Теоретическая значимость работы: состоит в получении новых знаний в области биологии и частной селекции яблони.
Впервые проведены экспериментально-теоретические изыскания по пребридингу яблони на юге РФ для создания и использования в селекции комплексных доноров.
Доказана правомерность оценки селекционно-ценных признаков потомства яблони, используемого в качестве исходного материала по результатам генеалогии.
Обоснован подбор устойчивых к парше генотипов сортов в сочетании «сорт-опылитель и опыляемый сорт» для создания экологизированных яблоневых агроценозов.
Установлены закономерности и взаимосвязи отзывчивости сортов и подвоев яблони на уровень минерального питания с гормональным балансом стимуляторов и ингибиторов в тканях побегов; показана возможность ранней диагностики этого признака в селекции на технологичность у данной многолетней культуры.
Разработан метод ранней диагностики засухоустойчивости и потенциальной продуктивности генотипов яблони по совокупности показателей продуктивности и физиологических параметров реакции под воздействием стрессора засухи на основе математического моделирования и построения многослойных нейронных сетей.
Научная новизна результатов исследований:
Доказана правомерность и значимость пребридинга в повышении результативности и ускорении селекционного процесса яблони на юге РФ.
Расширено генетическое разнообразие исходного материала яблони для вовлечения в селекционный процесс при проведении аналитической и синтетической селекции.
Раскрыты особенности реализации генетического потенциала сортов и подвоев яблони различного эколого-генетического происхождения в условиях вторичного Северо-Кавказского генцентра.
Обоснована эффективность использования физиологических показателей гормонального баланса для ранней диагностики селекционно-значимых признаков в ускорении целенаправленной селекции создания технологичных сортов и подвоев яблони на юге РФ.
Разработана биолого-математическая модель ранней диагностики засухоустойчивости и потенциальной продуктивности растений яблони для ускоренного создания современных генотипов сортов и подвоев.
Научная новизна авторских разработок подтверждена двумя Патентами РФ.
Практическая ценность работы:
Выделен новый исходный материал для практической селекции в целях создания нового поколения сортов и подвоев яблони на юге РФ.
Разработаны паспорта доноров и источников селекционно - значимых признаков яблони для целенаправленной селекции на юге РФ.
Предложено использование перспективных сортов яблони, в том числе и из числа Североамериканских сортов-кребов в качестве:
- исходного материала в селекционных программах на адаптивность;
- сортов-опылителей при создании промышленных моно сортных и традиционных (разносортных) насаждений яблони на юге России.
Обоснованы новые схемы смешения основных сортов и сортов опылителей яблони в условиях южной зоны плодоводства РФ с использованием перспективных устойчивых к парше сортов.
Выделены перспективные сорта, подвои и сорто-подвойные комбинации яблони для производственного испытания в интенсивных технологиях на юге РФ.
Рекомендована для производственного испытания новая группа иммунных сортов и перспективных слаборослых клоновых подвоев яблони, из различных эколого-генетических центров происхождения, для успешной реализации стратегии адаптивного интенсивного садоводства в условиях юга России.
Выделены физиологические показатели гормонального баланса (стимуляторы и ингибиторы) растений яблони для ранней диагностики их отзывчивости на уровень минерального питания в селекции на технологичность и при дифференцированном отборе в различные технологические системы.
Предложена биолого-математическая модель ранней диагностики засухоустойчивости и потенциальной продуктивности растений яблони для ускоренной оценки исходного материала и новых генотипов сортов с заданными свойствами.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Пребридинг исходного материала в селекции яблони как основа повышения эффективности и ускорения селекционного процесса для создания новых южных сортов и подвоев яблони.
-
Подбор исходного материала сортов – опылителей для их селекционного улучшения как элемент реализации стратегии адаптивно-интенсивного направления возделывания яблони на юге РФ.
-
Анализ генеалогии сортов и подвоев яблони - генетический метод исследований при выделении исходного селекционного материала многолетней плодовой культуры - яблони.
-
Инновационные методы ранней диагностики селекционно-значимых признаков многолетних растений яблони на основе физиологического мониторинга их реакций и математического моделирования.
Реализация результатов исследований: научные разработки и практические рекомендации поэтапно были реализованы в специализированных плодовых хозяйствах Краснодарского края (ЗАО «Сад-Гигант», ОАО «Плодовод»), Ростовской области - ООО «Агрофирма «Красный сад» и селекционных программах ГНУ Крымская ОСС. Апробация работы: основные положения диссертации были представлены на - международных научно-практических конференциях и симпозиумах: в научном издании серии «Acta Horticulture» (Испания, Италия, 1997, 2001 гг.), «Проблемы функционального питания» (Краснодар, 2001г.), 5-ой Международной научно-производственной конференции «Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе их решения» (Белгород, 2001 г.), International Symposium on Foliar Plants (Merino, Italy, 2001), Simpozion stiinfic international: 70 ani ai universitativ agrare de stat din Moldova (Horticulture, Silviculture si Protection plan tenor.- CHSINAO, 2003), Workshop on Orchard management in sustainable fruit production, (Skierniewice, Poland, 2004), «Проблемы экологизации современного садоводства и пути их решения», (Краснодар, 2004г.), «Реализация биологического потенциала плодовых и ягодных растений в нестабильных условиях среды» (Москва, 2011г.), «Инновационные направления в агротехнике садовых культур» (Москва, 2012г.), Международной научно-практической конференции, посвященной 125-летию со дня рождения Н.И. Вавилова, (Саратов, 2012г.), «Традиционные и инновационные исследования культурных растений и их дикорастущих сородичей», (Москва, 2013г.), «Актуальные проблемы интенсификации плодоводства в современных условиях» (аг. Самохваловичи, Беларусь, 2013 г.), Международном научно-практическом форуме: «Роль экологизации в повышении эффективности производства плодовых культур, винограда и продуктов их переработки» (Краснодар, 2013 г.); Всероссийских научно-практических конференциях: материалы научно-производственной региональной конференции молодых ученых «Научное обеспечение сельскохозяйственного производства», Краснодар, 1995, 1998, 1999. Материалы 2-ой научно-технической конференции молодых ученых «Научное обеспечение Агропромышленного комплекса» (Краснодар 2001г.), Материалы 3-й региональной научно-практической конференции молодых ученых «Аграрная научная Россия в новом тысячелетии» (Краснодар 2002г.), Материалы 4-ой региональной научной конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса». (Краснодар. 2002г.), Материалы научной конференции молодых ученых Южного Федерального округа сельскохозяйственных вузов «Аграрная научная Россия в новом тысячелетии» (Краснодар, 2003г.), «Вклад ВОГиС в решение проблем инновационного развития России»: (Краснодар, 2011г.).
Личный вклад соискателя в теоретической подготовке проведения научного исследования и доказательности полученных результатов, изложенных в диссертации, заключается в:
- обосновании выбора актуальности проблемы в области селекции яблони и разработке пребридинга в селекционных программах создания новых генотипов яблони;
- разработке программ исследований в этом направлении; непосредственном участии при закладке опытов и проведении научных экспериментов;
- получении исходных экспериментальных данных, их анализе и статистической обработке;
- синтезе и апробации результатов исследований;
- подготовке публикаций в научные издания, в том числе в международные и рекомендованные перечнем ВАК Министерства образования и науки РФ.
Публикации результатов исследований: Основные положения диссертации опубликованы в 40 печатных работах. В том числе 12 в научных изданиях, рекомендованных перечнем ВАК Министерства образования и науки РФ. Общий объём публикаций 15,3 авторских листа.
Структура и объем диссертации: Диссертация изложена на 267 страницах машинописного текста. Включает пять разделов, 34 таблицы, 44 рисунка, выводы и рекомендации для селекции и производства, 33 приложения. Список использованной литературы составляет 438 научных источников, в том числе 124 иностранных авторов.
