Введение к работе
Актуальность темы. Оценка и анализ данных по продуктивности хлопчатника в мире и Таджикистане за 100 лет (с 1912 г. по 2011 г.) показали, что валовой прирост производства хлопка-сырца, в основном, обеспечивался расширением посевных площадей под хлопчатник и внесением высоких доз органических и минеральных удобрений, а не повышением урожайности самой культуры. Об этом свидетельствует прямая положительная корреляция между валовым сбором хлопка-сырца и посевной площадью под хлопчатником (г=0,894±0,041) (Абдуллаев и др., 2006г).
Поэтому в условиях ограниченности орошаемых земель в Республике Таджикистан исключительно важное значение приобретает возможность повышения продуктивности хлопководства путем создания и внедрения в сельскохозяйственное производство новых высокоурожайных сортов хлопчатника с высоким качеством урожая.
Однако современное состояние селекции и семеноводства хлопчатника не отвечает этим требованиям. Эффективность селекции как средневолокнистого так и тонковолокнистого хлопчатника низка. Существующие технологии селекционного процесса позволяют довести до испытания сорта в Госсортосети, начиная от индивидуальных отборов в F2 только 2-5 % ценных генотипов из гибридной популяции, насчитывающей около 10 тыс. ценных формообразцов, т.е эффективность существующих технологий "узнавания" и отбора растений - родоначальников будущего сорта составляет лишь 0,02 - 0,05 % (Драгавцев, Дяьков, 1982).
Успехи в области селекции новых сортов хлопчатника могли бы стать еще более весомы, если бы селекционеры в своей работе учитывали и использовали новые нетрадиционные направления и приёмы в селекции растений, которые появились в результате стремительного прогресса науки на рубеже 20 и 21 столетий.
Сейчас наступает новый этап в развитии селекции растений, когда классические методы селекции (гибридизация и отбор) сочетаются с нетрадиционными методами отбора, постепенно происходит переход к новым технологиям селекционного процесса, например к технологии с использованием физиологических и фотосинтетических индексов (Абдуллаев, Каримов, 2001; Саидов, 2004).
Сочетание классических методов селекции и новых нетрадиционных технологий в селекционном процессе может значительно ускорить создание новых высокоурожайных сортов и гибридов, устойчивых к болезням, вредителям и экстремальным факторам внешней среды, адаптивных к изменениям климата.
Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы-разработка и применение тест-признака "площадь семядольных листьев" для оценки и отбора генотипов средневолокнистого хлопчатника с высоким качеством и
количеством урожая с целью их дальнейшего использования как исходного селекционного материала.
В соответствии с этим были поставлены следующие задачи:
изучить морфобиологические особенности растений хлопчатника, отобранных из популяции гибридов Fb F2 и F3 по величине семядольных листьев;
исследовать фотосинтетические показатели генотипов хлопчатника, отобранных из популяции гибридов Fi, F2 и F3 по величине большого семядольного листа (БСЛ);
определить биологический и хозяйственный урожай, технологические качества волокна формообразцов, отобранных из популяции гибридов Fb F2 и F3 по величине большого семядольного листа;
- изучить характер наследования и особенности проявления
гетерозисного эффекта по морфологическим признакам и показателям
фотосинтеза и продуктивности у растений, отобранных из популяции
гибридов Fb F2 и F3 по величине площади большого семядольного листа;
- провести скрининг генотипов хлопчатника с использованием тест-
признака "площадь семядольных листьев" в популяциях гибридов Fb F2 и F3
и выявить генотипы-доноры с высокой продуктивностью и хорошим
качеством волокна.
Научная новизна. Выявлена возможность и показана необходимость использования тест - признака "площадь семядольных листьев" для оценки и отбора генотипов с высокой урожайностью и хорошим качеством волокна на начальных этапах аналитической и синтетической селекции. Отбор по этому показателю имеет важный смысл в том отношении, что селекционер, не дожидаясь конечного результата (уборки урожая хлопка-сырца) может уже на стадии образования одного-двух настоящих листьев при прореживании проростков хлопчатника проводить первичную браковку исходного селекционного материала и вести ранний, целенаправленный отбор на высокую продуктивность.
Показано, что оценка и отбор по величине большого семядольного листа может значительно повысить точность и разрешающую способность идентификации высокопродуктивных генотипов по фенотипическим признакам в сортопопуляциях и расщепляющихся популяциях гибридов F2 и
F3.
Практическая значимость работы. Результаты и выводы настоящей работы по разработке и использованию тест - признака "площадь семядольных листьев" могут быть применены в генетико-селекционных исследованиях, направленных на повышение продуктивности растений и создание новых высокоурожайных сортов и гибридов хлопчатника с хорошим качеством волокна в научно-исследовательских центрах и учреждениях по селекции этой культуры.
Материалы диссертации могут быть использованы при чтении курса лекций "Методы селекции растений" для студентов, изучающих селекцию и семеноводство сельскохозяйственных культур на биологических и
агрономических факультетах высших учебных заведений, аспирантов и соискателей, проходящих подготовку по этой специальности, при написании методических указаний и пособий по селекции растений на кафедрах генетики и селекции ВУЗов биологического и сельскохозяйственного профиля.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены (или
представлены) на: республиканских конференциях молодых ученых
Таджикистана (г.Душанбе, 2010 и 2011), ежегодных конференциях
профессорского-преподавательского состава Таджикского аграрного
университета им. Ш. Шотемура (г.Душанбе, 2007, 2009, 2010, 2011, 2012),
научно-практических конференциях Таджикской академии
сельскохозяйственных наук (г.Душанбе, 2007, 2008, 2011).
Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 10 научных работ.
Структура и объём диссертации. Работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, в которой изложены основные результаты опытов и их обсуждение, заключения, выводов, рекомендации для практики, списка литературы. Диссертация изложена на 145 страницах стандартного компьютерного текста, содержит 43 таблиц, 3 рисунка, Список цитируемой литературы включает 173 наименований, из которых 38 работ дальних зарубежных авторов.
Глава 2. Условия, объекты и методы исследований 2.1. Агроклиматические условия места проведения опытов
Полевые опыты проводились в 2005-2008 гг. в Гиссарском районе (высоте 980 м над ур.м.) Гиссарской долины Республики Таджикистан в Производственном кооператива (ПК) "Москва". По среднемноголетним данным правления гидрометеослужбы "Гиссарская" Гиссарского района в годы проведения наших исследований среднегодовая температура воздуха была равна 15,4 С, сумма осадков составляла 520 мм, относительная влажность воздуха 63%.
В Гиссарском районе сумма эффективных температура (выше 10 С) достигает 4500 С продолжительностью 230-240 дней, общее количество приходящей солнечной радиации за год составляет 5685-5977 МДж/м . Почва опытного участка коричнево-карбонатная.
2.2. Объекты исследований
В качестве материала для опытов были использованы следующие линии и сорта средневолокнистого хлопчатника Gossypium hirsutum L. линии ТСХИ-2, ТСХИ-3, ТСХИ-4, ТСХИ-5, ТСХИ-6, ТСХИ-7, ТСХИ-8, ТСХИ-9 из генетической коллекции кафедры хлопководства, генетики, селекции и семеноводства Таджикского аграрного университета им. Ш.Шотемура и
коллекции хлопчатника Института земледелия Таджикской академии сельскохозяйственных наук и районированные сорта Гулистон и Мехргон. Краткая характеристика этих сортов и линий хлопчатника приведена в диссертации.
2.3. Техника отбора селекционного материала
Используя вышеназванные линии и сорта в 2005 г. в рамках настоящего исследования, в питомнике гибридизации были осуществлены следующие комбинации скрещивания: ТСХИ-7 х ТСХИ-3, ТСХИ-9 х ТСХИ-6, ТСХИ-2 х ТСХИ-7, Гулистон х ТСХИ-8, Мехргон х ТСХИ-1.
Семена скрещенных коробочек, объединённые по каждым комбинациям скрещивания высевали в питомнике гибридов первого поколения (Fi). В биологическом питомнике гибридов Fi после появления всходов на стадии формирования одного-двух настоящих листьев проводили фенотипические два варианта отбора по величине площади семядольных листьев. В первом варианте отбора в рядках путём прореживания всходов, оставляли только проростки с более крупными темно-зелеными семядольными листьями. Во втором варианте отбора, наоборот, из рядков удаляли проростки с большими семядольными листьями, оставляли только ростки с меньшими размерами семядолей. После завершения физиологических экспериментов, в конце вегетации после созревания урожая и раскрытия коробочек урожай хлопка-сырца каждого варианта собирали отдельно для посева в F2 на следующий год. В питомнике гибридов F2 прореживание всходов проводили точно так же по вышеуказанному принципу. Семена отборов, взятых в питомнике гибридов F2 высевали в гибридном питомнике F3 и после появления всходов повторяли те же процедуры отбора.
Посев в питомниках родительских форм и гибридов проводился рендомизированно в четырёхкратной повторности с соблюдением методических указаний по закладке полевых опытов (Доспехов, 1985) и проведению генетико-селекционных исследований с хлопчатником (Симонгулян и др., 1987).
Растения для опытов выращивались согласно агрорекомендациям МСХ Республики Таджикистан (Научно-обоснованная система земледелия Таджикской ССР, 1984; Научная система ведения сельского хозяйства Таджикистана, 2009) и в соответствии с агротехническими мероприятиями (даты посева, сроки и нормы поливов, дозы минеральных удобрений и время их внесения и т.д.), принятыми и проводимыми в условиях производства Гиссарского района, по схеме 60x18x1 и густоте стояния-92-94 тыс. раст./га.
2.4. Методы исследования
В течение вегетации хлопчатника проводились фенологические учеты и наблюдения, промеры высоты растений, определялись параметры фотосинтетической деятельности растений, выход общего биологического и хозяйственного урожая, анализ технологических качеств хлопкового волокна.
Площадь семядольных листьев определяли при появлении одного-двух настоящих листьев. Для определения площади семядольных листьев измеряли длину и ширину каждой семядоли и умножали значения этих параметров на поправочный коэффициент 0,707.
Число листьев на растении определяли путем подсчета всех без исключения листьев на кусте хлопчатника (малых и больших размеров).
Общую листовую поверхность растений (ОЛПР) определяли путём измерения длины и ширины каждого листа с последующим умножением их на поправочной коэффициент 0,707 (Абдуллаев, 1990; Абдуллаев, Каримов, 2001) и дальнейшим суммированием.
Удельную поверхностную плотность листа (УППЛ) определяли следующим образом: с помощью пробочного сверла площадью не менее 0,5 см , брали высечки из центральной части листа между главными жилками, высушивали их до постоянного веса при температуре 106 С. Для серийных определений УППЛ у всех исследуемых генотипов брали 4-5 лист от точки роста главного стебля хлопчатника в возрасте 20-25 дней.
Учет основных компонентов, структуры урожая (количество коробочек на растении, масса сырца одной коробочки) у генотипов хлопчатника проводили общепринятыми методами. Технологические свойства хлопкового волокна определяли стандартными методами (Иванов и др., 1972), разработанными в Центральном научно-исследовательском институте хлопчатобумажной промышленности (ЦИНИХБИ, г. Москва) по ГОСТу 3274.0-3275-72 в лаборатории технологии волокна Института земледелия Таджикской академии сельскохозяйственных наук (ТАСХН).
Коэффициент доминирования признаков (hp), показатели истинного гетерозиса (Гист) и конкурсного гетерозиса (Гконк) вычисляли по формулам, приведенным в работе (Абрамова, 1985).
Статистический и корреляционный анализ полученных результатов проводили с использованием программы Microsoft Excel 2007. В таблицах приведены среднеарифметические величины и стандартные ошибки четырёх определений из четырёх биологических повторностей. Достоверными считали различия при величине Р, не превышающей 0,05 и 0,01.
