Введение к работе
Актуальность исследования. Удача в селекции растений определяется наличием устойчивой генетической изменчивости в первичной или исходной популяции; большой и быстрый прогресс был достигнут с познанием главных источников генетической изменчивости – генных мутаций и генных рекомбинаций и возможностью вызывать их искусственно (Ауэрбах, 1968; Бороевич, 1984). Способность сортов с наибольшей эффективностью использовать благоприятные (естественные и антропогенные) факторы внешней среды и одновременно противостоять действию экологических стрессоров лежит в основе саморегулируемости агроэкосистем, в том числе их адаптивного реагирования на возможные изменения погодных и климатических условий (Жученко, 2001).
Экспериментальный мутагенез – очень мощное средство создания наследственного разнообразия растений по морфологическим, биохимическим и физиологическим признакам, особый интерес представляют мутации, обеспечивающие лучшую адаптацию растений к условиям внешней среды. Как прямое использование мутантов, так и включение их в скрещивания позволяют на основе сочетания мутационной и рекомбинационной изменчивости существенно повысить уровень генетического разнообразия, реорганизовать генотип растений в нужном для генетика и селекционера направлении (Рапопорт,1971; Шкварников,1972; Эйгес,1973; Сальникова, 1978; Суркова, Соколова,1980; Сидорова, 1981; Володин, Елеф,1980; Рыжов, Бурмакина,1982; Шумный и др.1992; Поползухина,2003; Рутц, 2005).
Поэтому исследования по экспериментальному мутагенезу, направленные на изучение новых источников мутагенной активности, влияния химических веществ на увеличение спектра генетической изменчивости организмов, способствующих их адаптивности к конкретным условиям среды и созданию нового исходного материала для селекции, являются весьма актуальными.
Цель работы: Выявление эколого-генетических закономерностей воздействия химических мутагенов на изменчивость, адаптивность популяций мягкой пшеницы и создание нового исходного материала для селекции культуры в Западной Сибири.
Задачи исследований:
1. Установить эффект действия химических мутагенов на популяционные и индивидуальные признаки растений яровой и озимой мягкой пшеницы, определить влияние химических мутагенов на спектры мутаций, установить генетическую природу индуцированных мутаций.
2. Выявить влияние химических мутагенов на физиологические признаки пшеницы и возможность получения с их помощью скороспелых мутантов яровой мягкой пшеницы, устойчивых к негативным абиотическим и биотическим факторам и формирующих зерно высокого качества.
3. Определить роль экологических факторов в получении мутантов озимых форм, адаптированных к условиям Западной Сибири, и возможность их использования в повышении продуктивности яровой и озимой пшеницы.
4. Установить особенности проявления мутантного гена в различных условиях выращивания и в различной генотипической среде, изучить наследование и изменчивость количественных признаков в гибридных популяциях яровой и озимой пшеницы.
5. Определить влияние химических мутагенов на взаимосвязи количественных признаков мягкой пшеницы.
6. Оценить комбинационную способность мутантов озимой и яровой пшеницы, создать новый исходный материал для селекции и адаптивные сорта мягкой пшеницы.
Научная новизна результатов исследований. На основе результатов многолетних исследований теоретически и экспериментально показана эффективность использования химических мутагенов в создании нового исходного материала для селекции яровой и озимой мягкой пшеницы в условиях Западной Сибири. Выявлены закономерности изменчивости популяционных и количественных признаков сортов и гибридов мягкой пшеницы. Изучена генетическая природа полученных мутаций, влияние мутагенов и генотипа на спектр мутаций, фенотипическое проявление мутантного гена, переопределение корреляционных связей количественных признаков у мутантов и их гибридов, характер наследования признаков у мутантно-сортовых гибридов. Выявлен характер наследования и изменчивости признаков у гибридов между мутантами озимой пшеницы сибирского генофонда и сортами яровой и озимой пшеницы. Установлены новые носители доминантного гена гибридного некроза.
Теоретическая значимость. Выявлены и уточнены закономерности мутационной изменчивости яровой и озимой мягкой пшеницы; определён вклад химических мутагенов и генотипической среды в проявление, наследование количественных признаков и их взаимосвязи. Проведённые исследования дополняют представление об использовании химического мутагенеза для увеличения генотипической изменчивости признаков и устойчивости мягкой пшеницы к негативным факторам внешней среды.
Практическая значимость результатов исследований. Созданная коллекция мутантов озимой и яровой мягкой пшеницы, мутантно-сортовых и межмутантных гибридов испытывается во всех звеньях селекционного процесса и используется в различных программах скрещиваний лаборатории селекции озимых культур ГНУ СибНИИСХ Россельхозакадемии и лаборатории селекции пшеницы и озимого тритикале ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А. Столыпина. Использование мутантного материала позволило создать три сорта озимой пшеницы – Омская озимая, Сибирская нива и Омская 3. Созданы и включены в Государственный реестр селекционных достижений России сорта яровой мягкой пшеницы Славянка Сибири (мутантный сорт), Светланка (межсортовой гибрид), Серебристая (мутантно-сортовой гибрид). В Госреестр Республики Казахстан включён сорт Светланка.
Результаты работы используются в учебном процессе ОмГАУ им. П.А. Столыпина при подготовке студентов по специальностям «Селекция и генетика сельскохозяйственных культур», «Агрономия», «Агроэкология», «Агрохимия и почвоведение».
Личный вклад автора заключается в постановке цели и задач исследований, проведении полевых опытов, статистической обработке, обобщении и интерпретации полученных результатов, формировании научных положений и выводов, подготовке научных публикаций и написании текста диссертации.
Обоснованность выводов и достоверность результатов работы обеспечены значительным объёмом фактического материала, многолетними полевыми и лабораторными экспериментами (1977-2008 гг.) с применением классических и современных методов исследований и подтверждением их результатами математической статистики.
Основные положения, выносимые на защиту:
- Генетический потенциал мутантов яровой и озимой пшеницы повышает устойчивость мягкой пшеницы к негативным воздействиям биотических и абиотических факторов среды и позволяет создать новый исходный материал для селекции пшеницы в регионе.
- Химические мутагены и условия выращивания влияют на популяционные и индивидуальные признаки растений, спектр и генетическую природу мутаций, изменчивость и взаимосвязь количественных признаков мягкой пшеницы.
- Химические мутагены и гибридизация изменяют характер изменчивости количественных признаков у гибридов мягкой пшеницы.
Апробация работы. Международные конференции: Международный научно-технический форум «Реализация Государственной программы развития
сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия: инновации, проблемы, перспективы» (Омск, 2009); V Международная научно-практическая конференция «Аграрная наука - сельскому хозяйству» (Барнаул, 2010); VII Международная научно-практическая конференция «Сибирская деревня: история, современное состояние, перспективы развития» (Омск, 2010); II Международная научно-практическая конференция «Актуальные вопросы экологии и природопользования» (Ставрополь, 2011); IX Международная научно- практическая конференция «Сибирская деревня: история, современное состояние, перспективы развития» (Омск, 2012).
Всероссийские и региональные конференции: Всесоюзное совещание «Химический мутагенез в повышении урожайности сельскохозяйственных культур» (Москва,1981); зональная конференция молодых учёных, посвящённая 112-й годовщине со дня рождения В.И. Ленина (Омск, 1982); Всесоюзное совещание «Селекция технических культур на основе химического мутагенеза» (Москва, 1982); Всесоюзное совещание «Химический мутагенез в интенсификации селекции сельскохозяйственных культур» (Москва, 1987).
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 50 научных работ, общим объёмом 43,9 печатных листов, в том числе 14 статей в
журналах, рекомендованных ВАК РФ, и в 3 монографиях.
Объём и структура диссертации. Диссертация изложена на 397 страницах печатного текста, иллюстрирована 75 таблицами и 43 рисунками, состоит из введения, 6 глав, заключения, выводов и практических рекомендаций; диссертация содержит 87 приложений. Библиографический список включает 551 источник, в том числе 97 зарубежных публикаций.
Выражаю благодарность за научное направление моему учителю доктору сельскохозяйственных наук, профессору, члену-корреспонденту РАСХН Рейнгольду Ивановичу Рутцу.
