Введение к работе
Актуальность темы. Ведущее место в увеличении производства плодов принадлежит яблоне, наиболее распространенной в России культуре, занимающей более 60% всей площади садов (Кашин, 1995). Недостатком многих сортов яблони является низкая устойчивость к неблагоприятным абиотическим и биотическим факторам, что особенно наглядно проявилось в последние годы.
Поэтому особую актуальность приобретает проблема создания новых высокопродуктивных сортов яблони с высоким уровнем адаптации, устойчивости к наиболее опасным болезням в сочетании с другими хозяйственно-ценными признаками. Успешное решение этих задач неразрывно связано с углублением генетических исследований, привлечением и созданием качественно нового генетически обновленного исходного материала и совершенствованием методов селекции этой культуры.
Однако следует отметить, что генетика большинства ценных хозяйственно-биологических признаков у яблони изучено недостаточно. В этой связи исследования генетических особенностей исходных форм, закономерностей наследования качественных и количественных признаков, их генотипической изменчивости, характера взаимодействия генов, позволяющие значительно повысить эффективность селекционного процесса, являются весьма актуальными.
Цепь и задачи исследований. Цель работы - провести селекционно-генетические исследования яблони и на этой основе разработать и усовершенствовать методы селекции, выделить и создать новые источники и доноры ценных признаков, а также получить высокопродуктивные сорта с высоким уровнем устойчивости к абиотическим и биотическим факторам, сдержанным ростом и высокими потребительскими качествами плодов с ценным биохимическим составом.
В задачи исследований входило:
изучить генетический потенциал устойчивости исходных форм к абиотическим и биотическим факторам и выявить источники с максимальной выраженностью этих признаков;
выявить закономерности наследования зимостойкости и основных ее компонентов, а также характер взаимодействия генов, определяющих формирование этих признаков;
- с использованием метода искусственного заражения и
естественных инфекционных фонов изучить особенности наследования
устойчивости к парше и мучнистой росе в потомствах различных по
устойчивости исходных форм;
- провести генетико-селекционную оценку исходных форм и
гибридных сеянцев по силе роста, компактности кроны, скороплодности,
высоким потребительским качествам, биохимическому составу плодов и
выделить ценные источники и доноры для селекционного использования;
изучить генотипическую взаимосвязь некоторых качественных и количественных признаков при их наследовании гибридным потомством и на этой основе определить возможности сочетания различных признаков в одном генотипе;
разработать эффективные методы андрогенеза яблони в культуре in vitro и приемы адаптации растений-регенерантов к естественным почвенным условиям для создания принципиально нового исходного материала на основе гаплоидии;
создать новые источники и комплексные доноры с максимальной выраженностью основных хозяйственно-ценных признаков;
- вывести новые высокопродуктивные сорта с высокой
устойчивостью к неблагоприятным абиотическим и биотическим
факторам, высоким качеством плодов с ценным биохимическим
составом.
Положения, выносимые на защиту. Научно-методические разработки по генетически обоснованному подбору родительских пар для гибридизации и отбору ценных генотипов, базирующиеся на знании генотипических особенностей селектируемых признаков, их закономерностей наследования, характера взаимодействия генов, а также генотипической структуры и комбинационной способности исходных форм.
Теоретическое положение о независимом наследовании у яблони изученных важнейших хозяйственно-ценных признаков, что позволяет объединять в одном генотипе высокий уровень зимостойкости, устойчивости к парше, мучнистой росе, компактный колоннообразный габитус роста в сочетании с высокими товарными и потребительскими качествами плодов.
Практические рекомендации по использованию в селекции новых генетически обновленных источников и доноров с максимальной выраженностью отдельных или нескольких приоритетных признаков, позволяющих значительно повысить эффективность селекционного процесса, а сортов - в производстве.
Основные результаты исследований и их новизна. Изучены генотипические особенности большой группы исходных форм яблони по важнейшим хозяйственно-биологическим признакам, а также закономерности их наследования в потомстве, выявлен характер взаимодействия генов, генотипическая взаимосвязь между некоторыми признаками и на этой основе разработаны и усовершенствованы методы
подбора родительских пар и отбора ценных генотипов, позволяющие повысить эффективность селекционного процесса.
На "Способ отбора скороплодных форм яблони" выдано авторское свидетельство на изобретение (№ 1734603), а "Способ укоренения пыльцевых растений-регенерантов плодовых пород" защищен патентом (№ 2056740).
Выделены перспективные для селекции исходные формы с наиболее высокими и стабильными уровнями устойчивости по компонентам зимостойкости, превышающими по этим показателям высокоадаптивные сорта народной селекции: Коричное полосатое, Грушовку московскую, Ивановку и Нижегородскую 2 р.
Установлено, что высокие уровни компонентов зимостойкости наследуются в потомстве определенной частью сеянцев, причем выход устойчивых генотипов определяется генотипическими особенностями исходных родительских форм, их комбинационной способностью и характером взаимодействия генов. Выделены комбинации скрещивания, дающие значительный выход трансгрессивных генотипов с высокой стабильной устойчивостью по компонентам зимостойкости, использование которых в селекции позволит перейти на более высокий уровень устойчивости к низким температурам.
С использованием метода искусственного заражения и жестких естественных инфекционных фонов проведена фенотипическая и генотипическая оценка исходных форм яблони по устойчивости к парше и мучнистой росе. Впервые установлено, что яблоне-грушевые гибриды обладают комплексным иммунитетом к парше и мучнистой росе. Выявлено моногенное наследование к мучнистой росе у формы M.sargentii 78-34, и определена ее генотипическая структура по этому признаку. Среди форм с моногенной устойчивостью выделены доноры, дающие в потомстве наибольший выход сеянцев без симптомов поражения паршой.
На основе генетического анализа потомств изучены донорские способности различных исходных форм по важнейшим хозяйственно-биологическим признакам (устойчивость к парше, мучнистой росе, особенности роста, компактность габитуса, скороплодность, высокие потребительские качества и биохимический состав плодов) и среди них выделены лучшие для селекционного использования.
Разработаны эффективные методы андрогенеза яблони в культуре in vitro, и впервые получены пыльцевые растения-регенеранты компактных колоннообразных форм с геном Со и доноров моногенной устойчивости к парше (ген \Л), которые представляют большой интерес для получения принципиально нового исходного материала на основе гаплоидии.
Созданы новые генетически обновленные источники и доноры с максимальной выраженностью отдельных или нескольких признаков, а также получены высокопродуктивные сорта, характеризующиеся повышенной устойчивостью к неблагоприятным абиотическим и биотическим факторам, сдержанным ростом и высоким качеством плодов разных сроков созревания с ценным биохимическим составом.
Практическая значимость и реализация результатов исследований. В результате проведенных исследований разработаны рекомендации по генетическим основам подбора родительских пар при селекции яблони на важнейшие хозяйственно-ценные признаки, которые вошли в "Программу и методику селекции плодовых, ягодных и орехоплодных культур". - Орел, 1995; "Методические указания по подбору исходного материала и селекции семечковых культур". - Ялта, 1990; Методические рекомендации - "Изучение генетики иммунитета плодовых, ягодных культур и винограда. - Мичуринск, 1984; "Доноры ценных признаков основных семечковых, ягодных растений и винограда и их использование в селекции. - Мичуринск, 1992.
Разработан эффективный метод андрогенеза форм яблони с геном колоннообразного габитуса роста (Со) и моногенной устойчивостью к парше (Vf) в культуре in vitro и способ адаптации пыльцевых растений-регенерантов к естественным почвенным условиям, которые рекомендуются для селекционного использования и опубликованы в "Методических рекомендациях по получению растений-регенерантов плодовых пород в культуре пыльников" - Мичуринск, 1994.
Выделены и созданы новые источники и генетически проверенные доноры с максимальным выражением отдельных или нескольких важнейших хозяйственно-биологических признаков, которые переданы для селекционного использования и дальнейшего изучения во ВНИИС им.И.В.Мичурина (Мичуринск), ВСТИСП (Москва), НИИСХС С-В им.Н.В.Рудницкого (Киров), БелНИИП (Самохваловичи), ВНИИЦиСК (Сочи), МОСВИР (Майкоп) и ряд других научных учреждений.
Выведены новые высокопродуктивные сорта и элитные формы яблони, из которых сорт Скала проходит Государственное испытание , 20 элитных форм находятся в первичном сортоизучение; у 6 из них устойчивость к парше контролируется геном Vf . Новые сорта яблони переданы для закладки маточных насаждений в экспериментальное хозяйство ВНИИГиСПР им.И.В.Мичурина, АОЖердевский плодопитомник (Тамбовская обл.), ТОО "Десна" (Брянская обл.) и некоторые научно-исследовательские учреждения.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований были доложены и представлены на 43 научных конференциях, конгрессах, симпозиумах, научно-методических совещаниях и чтениях, посвященных важнейшим проблемам селекции,
генетики, биотехнологии и совершенствованию сортимента плодовых культур, которые проходили в Москве, Алма-Ате, Владивостоке, Ереване, Кишиневе, Киеве, Краснодаре, Минске, Мичуринске, Одессе, Пущине, Орле, Саратове, Риге, Ялте.
Работа также прошла апробацию на Региональной станции Амартара Индийского исследовательского сельскохозяйственного института (Симла, 1987), Региональной исследовательской станции в Машобре Индийского университета плодоводства и лесоводства им. Пармара (Солан, 1987), международных конференциях и конгрессах ЕУКАРПИА (Чехословакия. 1987; Германия, 1989; Швейцария, 1993), международном конгрессе по фитобиологии (Австрия, 1996), международном экологическом конгрессе (США, Россия, 1996).
Публикация результатов исследований. Основные результаты исследований опубликованы в 87 научных работах общим объемом 24,5 печатных листов и помещены в 4-х методических рекомендациях, сборниках, центральных журналах, 2 депонированных работах и 6 международных публикациях ( Чехословакия, Германия, Швейцария. Австрия, США-Россия).
Структура и объем работы. Диссертация изложена на Ц1/? страницах машинописного текста, содержит 59 таблиц, 11 рисунков и состоит из введения, семи глав, выводов, рекомендаций для селекции и производства, списка использованной литературы, включающего 458 отечественных и 235 иностранных источников.
