Введение к работе
Актуальность темы. Понятие - core collection (стержневая коллекция) впервые предложено Франкелем (Frankel, 1984). С уточнением Брауна (Brown, 1994) оно определяет "ограниченный набор образцов, отобранных из существующей коллекции зародышевой плазмы, представляющий генетический спектр всей коллекции и включающий как можно более полное генетическое разнообразие". По сложившимся к настоящему времени представлениям (Hintum, 1994) стержневая коллекция может отражать разнообразие всего рода, включая дикие виды, или же разнообразие небольшой части генофонда какой-либо культуры. Основное её назначение состоит в повышении эффективности изучения и использования имеющегося генофонда при существенном сокращении расходов на его содержание и управление. Это особенно важно для ВИРа, где коллекции основных культур, в том числе - пшеницы, включают огромное число образцов. Поддержание их в живом виде путем регулярных пересевов создает большие нагрузки на специалистов, отвлекая внимание от углубленного изучения материала. Для таких больших коллекций трудно создать эффективно управляемые базы данных, что осложняет поиск нужных селекционерам образцов.
В настоящее время разработана концепция создания стержневых коллекций (далее СК), предложено несколько методов их подбора и на ряде культур осуществлены первые практические шаги (Frankel, 1984; Brown, 1989, 1994; Hintum, 1994 и др.). Однако многие вопросы рассмотрены только на теоретических моделях и экспериментально не проверены. Требует выяснения какой из предложенных методов формирования СК наиболее эффективен, какова оптимальная численность СК, как влияют на принятие решений агроэкологические условия экспериментов, биологические особенности культуры и другие факторы. Тема данной диссертации посвящена решению этих вопросов, что и обусловливает её актуальность.
Другой аспект актуальности выполненной работы связан с объектом исследований - пшеницей полбой (Triticum dicoccum (Schrank) Schuebl.). Из ее зерна, отличающегося повышенным содержанием белка (цо 23,9%) (Конарев и др., 1972), приготовляют крупы, обладающие высокими вкусовыми и диетическими достоинствами. По этим показателям полба приравнивается к гречихе и просу. Рыночные механизмы хозяйствования могут стимулировать производство ее зерна как особо ценной крупяной культуры. Кроме того,
полба является важным источником ценных родительских форм для гибридизации с мягкой и особенно, твердой пшеницей. С её участием созданы десятки сортов (Норе, Н-44, Харьковская 46, Ракета, Безенчукская 115 и др.), которые внесли большой вклад в решение проблемы борьбы с бурой и стеблевой ржавчиной, твердой головней, а также в продвижение твердой пшеницы в более северные регионы (Рабинович, 1972; Дорофеев и др., 1976). С учетом сказанного, впервые проведенное изучение всей коллекции яровой полбы на Северо-Западе России представляет большой интерес для селекционеров и агрономов.
Цеди и задачи исследований. Цель работы состояла в экспериментальной проверке эффективности трех различных способов формирования СК на основании данных, полученных при изучении полной коллекции яровой полбы, сосредоточенной в ВИРе.
Для достижения этой цели было необходимо решить следующие задачи:
Изучить внутривидовое разнообразие пшеницы-полбы по комплексу биологических и хозяйственно-ценных признаков.
Выделить образцы, перспективные для селекционного использования в Северо-Западном регионе России.
Провести проверку полноты включения разнообразия полбы и лучших выделенных образцов в СК при отборе: а) по принципу случайности; б) по интервальному принципу; в) с учетом паспортных данных об образцах; г) с использованием типов спектров глиадина; д) на основе комплексного изучения.
Определить оптимальную интенсивность отбора образцов для включения в СК.
Научная новизна и практическая ценность работы. Впервые осуществлена экспериментальная проверка эффективности трех обсуждаемых в мировой литературе методов формирования СК на материале изучения полной коллекции яровой полбы. Исследована полнота включения в формируемые наборы фенотипического разнообразия по варьирующим и маркерным признакам, а также селекционно-ценных образцов. Выявлено значение особенностей каждого метода, интенсивности отбора, характера проявления и уровня полиморфизма признаков на результативность работы по созданию СК. Разработаны методические подходы к подготовке материала для последующего формирования СК, адаптированы к практическим условиям процедуры исполнения каждого метода и предложены способы контроля за представленностью в сформированном наборе внутривидового разнообразия исходной коллекции.
Впервые в условиях Северо-Западного региона России проведено комплексное изучение всей коллекции яровой полбы ВИР, вклю-
чающей 430 образцов. Выделенный материал представляет интерес как базовый генофонд для организации селекционно-семеноводческой работы с полбой в Северо-Западном регионе. На защиту выносятся следующие положения:
1. Существующие в исходной коллекции эколого-географические
группы и фенотипическое разнообразие по варьирующим признакам
могут быть воспроизведены в формируемой СК всеми изученными
методами, даже при 20% интенсивности отбора.
2. Полнота включения наследственного разнообразия в СК
больше зависит от уровня полиморфизма признаков и интенсив
ности отбора, чем от особенностей самих методов формирования
СК. Наиболее предпочтительные результаты обеспечивает интер
вальный отбор из материала, упорядоченного по эколого-
географическому происхождению и времени включения образцов в
коллекцию.
3. Коллекция яровой полбы, сосредоточенная в ВИРе, включает
богатое разнообразие форм по большинству признаков. В её составе
имеется генофонд для развертывания селекционно-семеноводческой
работы с этой культурой в Северо-Западном регионе России.
Апробация работы. Диссертационная работа выполнена в период аспирантской подготовки 1995-1997 гг. в отделе пшениц ВНИИР им. Н.И.Вавилова (ВИР).
По результатам исследований были сделаны доклады на молодежных конференциях ВИР в 1996 и 1997 гг., на VI молодежной конференции ботаников в Ботаническом институте им.В.Л.Комарова (1997), а также на научно-производственных совещаниях отдела пшениц ВИР.
Публикация результатов исследований. По материалам диссертационной работы опубликовано три научные статьи и одна - принята к печати.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, практических рекомендаций, списка цитируемой литературы и приложения. Работа изложена на 144 страницах текста, включая 17 таблиц и 29 рисунков. Список литературы содержит 163 наименования, из которых - 72 иностранных.
