Содержание к диссертации
Введение
Раздел 1. Обзор литературы по рапсу 11
1.1 Систематика 11
1.2 Происхождение, история возделывания 11
1.3 Генетический контроль продуктивности рапса 16
1.4 Гетерозис 18
1.5 Комбинационная способность 21
1.6 Мужская стерильность и несовместимость у рапса .24
Раздел 2. Условия, материал и методика проведения исследований 32
2.1 Агроклиматические ресурсы лесостепи ЦЧР 32
2.2 Материал и методика проведения исследований 35
Раздел 3. Исходный материал для гетерозисной селекции рапса, полученный методами биотехнологии 41
3.1. Характеристика исходного материала для рекомбиногенеза рапса .41
3.2. Комбинационная способность андроклинных линий в системе диаллельных скрещиваний 49
3.3. Оценка андроклинных линий в системе топкроссов 53
Раздел 4. Новый селекционный материал на основе цитоплазматической мужской стерильности 64
4.1. Сравнительная оценка стерильных линий по продуктивности и качественным характеристикам семян, полученных из разных источников цитоплазматической мужской стерильности 64
4.2. Биохимические показатели качества семян стерильных линий 72
Раздел 5. Создание и оценка гибридов на основе цитоплазматической мужской стерильности 77
5.1. Создание и оценка простых восстановленных гибридов рапса .77
5.2. Создание и оценка трехлинейных восстановленных гибридов рапса 85
Заключение 94
Выводы 95
Предложения для селекционной практики и производства 97
Список использованной литературы 98
Приложения 118
- Мужская стерильность и несовместимость у рапса
- Оценка андроклинных линий в системе топкроссов
- Биохимические показатели качества семян стерильных линий
- Создание и оценка трехлинейных восстановленных гибридов рапса
Введение к работе
Актуальность исследований. Рапс – ценная масличная и кормовая культура, которая по пищевым и кормовым достоинствам превосходит многие другие сельскохозяйственные культуры. В семенах рапса содержится 40-45% полувысыхающего масла и 21-33% белка. Рапсовое масло содержит ненасыщенные жирные кислоты (олеиновую, линоленовую, линолевую), обладает высокой калорийностью, по вкусовым и питательным свойствам приравнивается к оливковому. Широкое применение оно находит в химической отрасли и многих других областях народного хозяйства (Федотов В.А. и др., 2008).
Повышение урожайности рапса связано с использованием эффекта гетерозиса, что является важным резервом увеличения производства маслосемян в стране и весьма перспективным направлением в селекции рапса (Карпачев В.В., Власова А.Н., 2005).
Сложности селекции рапса, особенно по созданию гетерозисных гибридов, связаны с ограниченным генофондом. Во-первых, естественное генетическое разнообразие этой культуры сравнительно невелико (Thompson K.F., 1993). Во-вторых, сильно снижает генетическую вариабельность отбор на низкое содержание эруковой кислоты и глюкозинолатов (Sauermann W. et al., 1987).
Реализовать селекционную программу получения гибридов (F1) с использованием цитоплазматической мужской стерильности возможно только при знании и управлении генетического контроля количественных и качественных признаков и свойств систем ЦМС, создании андроклинных и стерильных линий, закрепителей стерильности и восстановителей фертильности.
В связи с этим селекционно-генетическое изучение андроклинных (дигаплоидов), самоопыленных и стерильных линий ярового рапса, использование их при создании гибридов на стерильной и фертильной основе является актуальным.
Целью исследований является создание исходных форм, линий высокопродуктивных гетерозисных гибридов ярового рапса, адаптированных к условиям Центрально-Черноземного региона России.
Для реализации поставленной цели предусмотрено решение следующих задач:
-
Изучить комбинационную способность андроклинных линий в системе диаллельных скрещиваний и топкроссов.
-
Создать и провести оценки самоопыленных линий на основе стерильной цитоплазмы типов Ogura и Polima по продуктивности, качественным характеристикам семян.
-
Создать и изучить восстановители фертильности для изучаемых систем ЦМС по продуктивности и биохимическим показателям качества семян.
-
Изучить способы поддержания и размножения генетически однородного селекционного материала при создании гибридов F1 рапса на основе ЦМС.
-
Выделить гибридные комбинации, полученные на основе андроклинных линий и линий на основе ЦМС, перспективные для внедрения в производство.
Научная новизна и теоретическая значимость исследований.
Впервые в условиях ЦЧР изучены морфобиологические и селекционно-
генетические особенности андроклинных (дигаплоидных) и стерильных
линий ярового рапса типов Polima и Ogura и проведена оценка
перспективности использования их в селекции. Установлено варьирование
биохимических признаков семян рапса (содержание масла – от 39,8 до
43,9%, белка – от 21,7 до 24,7%, олеиновой кислоты – от 60,9 до 68,7%,
эруковой кислоты – от 0,18 до 0,34%, глюкозинолатов – от
12,6 до 21,1 мкмоль/г), что углубляет теоретические представления о
составе семян стерильных линий и их гибридов. На основе оценки
андроклинных линий, а также стерильных линий, линий закрепителей и
восстановителей фертильности цитоплазматической мужской
стерильности типов Polima и Ogura созданы и изучены гибриды и проведено их сравнительное изучение. Расширены и углублены научные представления о селекционной ценности различных источников стерильной цитоплазмы типов Polima и Ogura. Разработаны методические основы создания новых гибридов ярового рапса на основе ЦМС. На основе ЦМС типа Polima созданы и изучены трехлинейные гибриды и представлено обоснование целесообразности их использования в производстве. Получены новые знания в области генетического потенциала исходных андроклинных линий по важнейшим селекционно-ценным признакам и использования в практической селекции. Полученные новые данные по ОКС и СКС андроклинных линий для оценки исходного материала и организации селекционной программы по этому направлению. Показано, что созданные методом андрогенеза линии АЛ5 и АЛ8 обладают высокой ОКС.
Впервые доказана эффективность применения групповых сетчатых изоляторов в системе первичного семеноводства стерильных линий ярового рапса.
Практическая значимость исследований.
Андроклинные линии AЛ1 и AЛ10, выделившиеся по общей комбинационной способности, являются перспективным материалом для создания гибридов и синтетических гибридных популяций. На основании анализа результатов трехлетних испытаний гибридов, полученных по диаллельной схеме, можно сделать заключение, что АЛ1, АЛ4, АЛ5, АЛ9 и АЛ10 представляют наибольший интерес для гетерозисной селекции рапса.
Созданные при нашем участии стерильные линии на основе цитоплазматической мужской стерильности и линии-восстановители
фертильности, а также экспериментальные гибриды на основе этих типов ЦМС представляют интерес для практической селекции. На основе проведенных селекционных исследований впервые в России созданы и зарегистрированы новые исходные формы ярового рапса с ЦМС и восстановители фертильности. Выделенные образцы позволяли создавать высокопродуктивные, с хорошим качеством масла и шрота гибриды ярового рапса, семеноводство которых может вестись на основе цитоплазматической мужской стерильности типов Polima и Ogura.
Созданные и изученные автором дигаплоиды, самоопыленные линии на фертильной основе, стерильные линии, закрепители стерильности и восстановители фертильности являются уникальным исходным материалом для создания высокопродуктивных гибридов ярового рапса, отличающихся хорошим качеством масла и шрота, адаптированных к условиям Центрально-Черноземного региона.
В мировую коллекцию ВНИИ растениеводства передано 9 стерильных линий ярового рапса и закрепитель стерильности, созданные при участии автора и изученные в процессе выполнения диссертационной работы.
Положения, выносимые на защиту:
-
Использование андроклинных линий ярового рапса в гетерозисной селекции.
-
Исходный материал для селекции гетерозисных гибридов рапса на основе ЦМС типов Polima и Ogura.
-
Эффективность применения групповых сетчатых изоляторов в системе первичного семеноводства гибридов ярового рапса.
-
Получение и оценка простых гибридов на двух типах цитоплазмы и трехлинейных гибридов на цитоплазме типа Polima.
Апробация работы. Результаты исследований и материалы диссертационной работы были представлены и обсуждены на региональных и международных конференциях: Международной научно-практической конференции «Современные технологии выращивания зерновых, бобовых и технических культур» (Херсон, 2014); Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития современной аграрной науки» (Николаевская ГСХОС, Украина, 2014); Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы модернизации науки» (Уфа, 2014); Международной научно-практической конференции (Киров, 2015); IV международной конференции «Инновационные разработки молодых ученых – развитию агропромышленного комплекса» (Ставрополь, 2015); Международной научно-практической интернет-конференции «Аграрная наука: развитие и перспективы» (Николаевская ГСХОС, Украина, 2015); Международной научно-практической конференции «Методы технологии в селекции и растениеводстве» (Киров, 2016); Международной научно-практической конференции «Проблемы формирования единого научного
пространства» (Челябинск, 2016); Международном координационном совещании по рапсу (Елец, 2016), а также на ежегодных заседаниях ученого совета ВНИИСС им А. Л. Мазлумова (Рамонь, 2012; 2013; 2014; 2015).
Публикации по материалам исследований. По материалам диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 3 печатных статьи, входящих в списки ВАК.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 135 страницах компьютерного текста и состоит из введения, обзора литературы, 5 разделов экспериментальной части, выводов, предложений для селекционной практики и производства, списка литературы и приложений. В тексте содержится 63 таблицы, 5 рисунков, 10 приложений. Список цитируемой литературы включает 195 источников, из них 122 на иностранных языках.
Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность своим
научным руководителям: члену-корреспонденту РАН, доктору
сельскохозяйственных наук В.В. Карпачеву и доктору биологических наук А.К. Буториной за участие в обсуждении полученных результатов и помощь при оформлении диссертации. Автор также благодарит всех, кто участвовал в выполнении данной работы.
Мужская стерильность и несовместимость у рапса
Широкое распространение использование эффекта гетерозиса получило благодаря генетической регуляции восстановления фертильности и цитоплазматической мужской стерильности (Боос Г.В., 1990).
Для семеноводства гибридов необходимо создать систему контролируемого опыления. Контролируемое опыление у рапса может базироваться на генной мужской стерильности (Lee S., 1983; Kaul M.L.H., 1988; Song L.-Q. et al., 2005), рецессивной самонесовместимости (Thompson K.F., 1979) или на цитоплазматической мужской стерильности (Thompson K.F., 1972).
Селекционная программа, основанная на ядерной мужской стерильности, требует проведения прочисток материнского компонента, скрещивания и разделения стерильных растений, что является не всегда выполнимым (Пилюк Я.Э. и др., 2008). В процессе изучения гомоморфной спорофитной самонесовместимости в популяциях рапса показано, что этот признак доминирует над совместимостью (Mackay G.R., 1977; цит. по Thompson K.F., 1983). Имеются сведения о выщеплении самонесовместимых растений при самоопылении самосовместимых форм (Thompson K.F., 1983) и о контроле самонесовместимости одним рецессивным геном (Esh E., 1995).
Наличие самонесовместимости у масличного рапса может определяться степенью потемнения рыльца пестика. Нарушить же самонесовместимость растений можно повышением температуры (более 20оС) или атмосферой с 4-5% двуокиси углерода (Thompson K.F., 1983).
Помимо гомоморфной несовместимости у рапса нашли гетероморфную самонесовместимость. Причем авторы отмечают следующие преимущества гетеростилии перед способом использования ЦМС: а) отпадают работы по созданию стерильных аналогов; б) исключаются работы по закреплению стерильности, так как признак гетеростилии доминирует; в) способы создания гетеростильных форм просты и не требуют долголетних опытов. Основные недостатки – не полная гибридизация из-за не всегда полной стерильности гетеростильных форм и необходимость иметь формы – восстановители фертильности (Охтенко С.Н., 1968; Алексеева С.Н., 1972).
Наиболее простое семеноводство гибридов осуществляется на основе ЦМС. В настоящее время имеется несколько типов ЦМС рапса, одни из которых найдены внутри вида, а другие получены на основе отдаленных скрещиваний (Fan Z., 1986). Разница в их функционировании определяет пути селекционного создания родительских линий и особенности семеноводства на участках гибридизации (Chuong P.V. et al. 1988).
Наиболее широкое применение на практике нашли два типа стерильности – polima, выделенный из сорта польского происхождения, и ogura, полученный в результате межвидовой гибридизации (Анащенко А.В., 1989). Впервые ЦМС у рапса обнаружена во втором поколении гибридов между озимыми сортами рапса и яровым сортом Bronowski, используемом в качестве мужского родителя (Thompson K.F., 1983). Японские ученые выявили два других сорта-закрепителя типа nap – Isuzunatane и Murasakinatane (Shiga T., Baba S., 1973).
Rousselle P., Renard M. (1979) обнаружили, что мужская стерильность этого типа контролируется двумя ядерными генами.
Система ЦМС типа nap крайне чувствительна к температурам. Растения полностью стерильны только при температуре, не превышающей 20-22оС (Fan Z., Stefansson B.R., 1986), в связи с чем ведение семеноводства затруднено.
В результате отбора были созданы образцы, сохраняющие стерильность при 25-27С (Жидкова Е.Н., 2011).
Бутоны мужскостерильных растений меньше, светлее, лепестки уже и также меньших размеров. Пыльники развиты слабо, тычиночные нити укорочены, без пыльцевых зерен. (Bartkowiak-Broda I. et al., 1979; Shiga T. et al., 1983).
ЦМС типа Polima (pol) была выявлена в Китае в 1972 году (Liu H. et al., 1987). Механизм этого типа стерильности состоит в отсутствии развития археспор или задержке их дифференциации, вследствие чего пыльники стерильных растений мелкие, стреловидной формы и белого цвета (Bartkowiak-Broda I., 1991). Действие генов мужской стерильности проявляется во время развития пыльников, а также дифференциации археспор.
Наибольшее влияние на экспрессию стерильности оказывает температура. Нарушение стерильности происходит в результате аддитивного действия генов-модификаторов (Fu T. et al., 1990; Bartkowiak-Broda I., 1991; Gurjeet S., Banga S.S., 1995). В зависимости от степени чувствительности к температурному воздействию линии рапса с ЦМС были разделены на три группы: 1) высокотемпературные, 2) низкотемпературные, 3) стабильные (Yang G., Fu T., 1990). Опыты Bartkowiak-Broda I., Krzymanski J. (1990) показали, что уменьшить чувствительность к температуре можно с помощью отбора при выращивании в теплице с заданными температурными условиями.
Fan Z., Stefansson B.R. (1986) наблюдали частичное восстановление фертильности при выдерживании образцов при температуре день/ночь – 30/24оС. Bartkowiak-Broda I. (1991) отмечала начало образования пыльцевых зерен у двунулевых линий озимого рапса при выдерживании их при температуре день/ночь 25/20оС.
Li J.N. et al. (1995) выявили, что критическая температура, при которой меняется уровень фертильности, –7…–9оС в фазу дифференциации бутонов. Исходя из анализа этих результатов, Bartkowiak-Broda I. (1995) разделила образцы на три группы: 1) растения стерильны только при низких температурах; 2) стерильны только при высоких температурах; 3) стерильны независимо от температуры.
Также имеются растения с частичной стерильностью в течение всего периода цветения (Bett K.E., Seguin-Swartz G., 1995).
Высокие дозы азотных удобрений приводят к нестабильности проявления стерильности. Умеренное внесение фосфора, калия и бора приводит к существенному позитивному влиянию на стабильность мужской стерильности. В целом слишком большие дозы удобрений неблагоприятны для производства стерильных линий типа polima (Li J.N. et al., 1995).
Практически все сорта рапса являются частичными или полными закрепителями стерильности типа pol (Fan Z. et al., 1986).
В Индии Sodhi Y.S. et al. (1993) создали стабильный закрепитель, полученный в результате скрещивания сурепицы с капустой. Также в Индии Gurjeet S., Banga S.S. (1995) создали девять новых закрепителей. Они были созданы при высоких дневных и ночных температурах (32/26оС) в фазу стеблевания.
В Польше созданы две двунулевые линии, у которых при скрещивании со стерильными линиями стабильность стерильности достигала 90%. В результате проведенных ранее исследований установлено, что закрепительная способность линий возрастает при увеличении гомозиготности (Bartkowiak-Broda I., 1991). В связи с этим из выделенных образцов были созданы дигаплоидные линии in vitro. На основе дигаплоидов созданы четыре полностью закрепляющих стерильность линии (Bartkowiak-BrodaI. etal., 1995).
Fu T.D. et al. (1990) создали три линии-закрепителя ярового рапса, однако они не полностью закрепляли стерильность. Сделан вывод, что гены-модификаторы играют большую роль в экспрессии стерильности.
Li J.N. et al. (1995) создали систему, состоящую из линий с ЦМС типа polima и с генной мужской стерильностью. Однако эта система не обеспечивает полную стерильность из-за взаимодействия между генотипами двух форм. Кроме того, отсутствие однообразия в форме цветков растений, полученных из двух разных систем мужской стерильности, может явиться неблагоприятным фактором при производстве гибридных семян.
Проблему создания восстановителей для этого типа стерильности можно считать решенной. Найдено несколько источников генов восстановления. В Канаде выявлены восстановители в сорте ярового рапса Italy и в линии UM 2353 (Fang G.H., McVetty P.B.E., 1989). Источник этого типа цитоплазмы был также найден в сорте Zem вида B. juncea (Fan Z. et al., 1986). В Китае создано несколько линий-восстановителей (Yang G., FuT., 1990).
Во ВНИПТИ рапса (г. Липецк) в результате целенаправленного селекционного поиска выделено несколько источников стерильности, наиболее интересным из которых является образец, найденный в сорте немецкого происхождения Masora. Этот сорт поступил из ВНИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова (к–4809). Стерильность стабильно сохранялась при свободном опылении.
При опылении стерильных растений восстановителем фертильности типа pol, предоставленного нам доктором P.B.E. McVetty из университета г. Виннипег (Канада), все гибриды первого поколения были фертильными.
Оценка андроклинных линий в системе топкроссов
Метод топкросса предложил Dawis R. (1927, 1929). Его сущность состоит в переопылении каждой линии с тестером для оценки общей комбинационной способности (Бунин М.С. и др., 2011).
В случае использования нескольких тестеров можно определять и специфическую комбинационную способность (Вольф В.Г., 1966).
Данный метод в сравнении с методом скрещиваний по диаллельной схеме позволяет сократить объем работ в несколько раз (Турбин Н.В., 1971).
Для изучения гетерозисного эффекта по продуктивности и качественным характеристикам семян и масла 10 андроклинных линий скрещивали с тестерами. В качестве тестера для образцов, выделенных из отечественных сортов, была взята самоопыленная линия Trailblazer, p-5i9. Тестером для андроклинных линий, полученных из образцов иностранной селекции, служила самоопыленная линия, выделенная из сорта Ратник, созданного во ВНИИ рапса. В 2013 году самая высокая продуктивность отмечена у гибрида АЛ1xTrailblazer, p-5i9 – 1,24 т/га, в 2014 году – у гибридов АЛ1xTrailblazer, p-5i9 и АЛ3xTrailblazer, p-5i9, в 2015 году – у гибрида АЛ1xTrailblazer, p-5i9. В среднем за все годы изучения наибольшая продуктивность отмечена у гибрида АЛ1xTrailblazer, p-5i9 – 1,47±0,20 т/га (таблица 12). Гибриды с андроклинными линиями АЛ2 и АЛ3, полученными из сорта Ратник, достоверно различаются по продуктивности. Следовательно, методом андрогенеза можно создавать генетически родственные линии с различной комбинационной способностью. Продуктивность гибридов в 2013 году была самой низкой.
Гибрид АЛ1xTrailblazer, p-5i9 превосходил остальные образцы по этому показателю за счет большего количества семян с делянки (приложение 3).
Андроклинная линия АЛ1 была наилучшей по общей комбинационной способности, средний эффект ОКС составил 0,117±0,074 (таблица 13). Самый низкий уровень ОКС отмечен у линии АЛ2, в среднем за три года эффект ОКС составил 0,099±0,033. Ранги линий практически не изменялись во все годы изучения.
Гипотетический гетерозисный эффект по продуктивности варьировал от 34,3% в 2013 году у гибрида АЛ2xTrailblazer до 102,5% в комбинации АЛ3xTrailblazer в 2014 году (таблица 14). Истинный гетерозисный эффект по продуктивности изменялся от 26,8% в 2013 году у гибрида АЛ2xTrailblazer до 90,2% в комбинации АЛ1xTrailblazer в 2015 году.
Наибольший гетерозисный эффект наблюдался в комбинациях с линиями АЛ1 и АЛ3. Андроклинные линии АЛ2 и АЛ3, полученные из сорта Ратник, достоверно различались по общей комбинационной способности.
Содержание масла в семенах гибрида АЛ3xTrailblazer, p-5i9, было достоверно более низким, чем в остальных комбинациях (таблица 15).
Наибольшее содержание масла в семенах выявлено в комбинации АЛ4xTrailblazer, p-5i9 в 2015 году (45,81%) а самое низкое – у гибрида АЛ3xTrailblazer, p-5i9 (41,05%). Масличность гибридов выше, чем у родительских форм (таблицы 3.2, 3.15).
Во все годы исследований наблюдался положительный гетерозис по содержанию масла в семенах во всех комбинациях (таблица 16). Наибольший уровень гипотетического гетерозиса отмечен у гибрида с линией АЛ1 (20,7%), наименьший – у гибрида АЛ4xTrailblazer, p-5i9 (4,7%). Уровень истинного гетерозиса был максимальным также в комбинации с линией АЛ1 (20,6%), наименьший – у гибрида АЛ3xTrailblazer, p-5i9 (2,4%).
Содержание глюкозинолатов в семенах андроклинных линий несколько превышало допустимые значения для оригинальных и элитных семян (таблица 6). Наибольшее их содержание выявлено в образце АЛ10, выделенном из сорта Dyplo.
Содержание глюкозинолатов не превышало допустимых значений только у гибрида АЛ1xTrailblazer (таблица 20). Также у этого гибрида содержание глюкозинолатов не зависело от погодных условий.
Линия АЛ5 имела достоверно более высокий уровень общей комбинационной способности в годы с благоприятными условиями развития (таблица 22). Также высокий уровень ОКС имела андроклинная линия АЛ8. Самый низкий показатель по этой характеристике у линий АЛ6 и АЛ10. Таблица 22 – Общая комбинационная способность андроклинных линий при скрещивании с тестером Ратник, p-7i12
Биохимические показатели качества семян стерильных линий
Ни один из образцов по содержанию масла в семенах достоверно не отличался от фертильного аналога (таблица 37). Тип цитоплазмы также не оказывал существенного влияния на содержание масла в семенах, для каждого из типов ЦМС пределы варьирования составили 37,5-40,6%.
Содержание масла в семенах стерильных линий в 2013 году варьировало от 37,1 до 39,8%, в 2014 году – от 37,1 до 38,6%, в 2015 – от 37,3 до 40,6%. Линии LMS-1, LMS-2, LCS-3, LCS-4, LCS-5, LCS-6 при сравнивании с Ратник p-i12 отмечены как высокомасличные с содержанием масла в семенах от 38,5±1,1 до 39,1±1,2%.
Различия по содержанию олеиновой кислоты в масле между линими LCS-3 и LNS-1 с одной стороны, и LMS-2 с другой в среднем за три года были достоверными (таблица 38). Вариация содержания олеиновой кислоты в масле по годам изучения была выше в сравнении с содержанием масла. У линии AMcW содержание этой кислоты в 2015 году возросло в сравнении с 2014 годом на 20,2%. В среднем стерильные линии на цитоплазме типа ogura содержали олеиновой кислоты на 1,5% выше, чем стерильные линии на цитоплазме типа polima.
Во всех вариантах достоверного влияния типа цитоплазмы на содержание белка в семенах не выявлено (таблица 39). Наименьшее содержание белка в семенах отмечено у стерильной линии AMcW в 2015 году (21,2%), а наибольшее – у стерильной линии LCS-1 (24,6%). Во всех вариантах достоверных различий по содержанию эруковой кислоты в семенах не выявлено (таблица 40). Варьирование этого показателя в зависимости от года изучения составляло в среднем по всем образцам от 0,42% в 2013 году до 0,48% в 2014 году. У стерильной линии LNS-2 содержание эруковой кислоты в масле семян изменялось в зависимости от года изучения от 0,33% до 0,55%.
Самое низкое содержание глюкозинолатов в семенах отмечено у закрепителя Ратник p-i12 (В) (таблица 41). Для стерильных линий AMcW, LHS-1, LCS-3, LCS-5 и LCS-6 различия были недостоверными. Самое низкое содержание глюкозинолатов среди стерильных линий было у линии LCS-3. В 2013 году минимальное содержание глюкозинолатов отмечено у стерильной линии LCS-6 (15 мкмоль/г), максимальное – у линии LHS-2 (31,8 мкмоль/г). В 2014 году минимальное содержание глюкозинолатов среди стерильных линий выявлено у образца AMcW (19,9 мкмоль/г), максимальное у LCS-1 (39,8 мкмоль/г). В 2015 году по самому низкому содержанию глюкозинолатов выделился образец LCS-5 (14,7 мкмоль/г), максимум содержания – у линии AMcW (29,5 мкмоль/г).
В результате проведенных анализов установлено, что стерильные аналоги были близки по всем показателям биохимического анализа к закрепителю стерильности (B). Следовательно, в результате насыщающих скрещиваний получены стерильные линии, аналогичные отцовской форме не только по внешним признакам, но и по основным биохимическим характеристикам семян. Также не выявлены различия между образцами со стерильными цитоплазмами типов pol и ogu.
По итогам изучения созданных стерильных линий в мировую коллекцию ВНИИ растениеводства было передано 9 стерильных линий и 1 закрепитель стерильности (приложения 9, 10).
Создание и оценка трехлинейных восстановленных гибридов рапса
Трехлинейные гибриды создавали на основе цитоплазмитической мужской стерильности типа Polima. Схема создания трехлинейного гибрида на основе ЦМС состоит из следующих этапов:
1) создание стерильной линии;
2) создание линии – закрепителя стерильности, при скрещивании которой с данной стерильной линией отмечается высокий гетерозисный эффект;
3) получение простого стерильного гибрида при скрещивании этих линий между собой; 4) создание линии – восстановителя фертильности; 5) скрещивание простого стерильного гибрида с линией – восстановителем фертильности.
Линии – закрепители ЦМС типа Polima (закрепителя стерильности) получены самоопылением и отбором на основе сортов Ханна и Галакси.
Полученные линии по продуктивности были на уровне стандарта (таблица 52). Превышение продуктивности обнаружено у линии Галакси (0,83 т/га) в 2015 году.
Линии – закрепители стерильности мы проверяли на однородность не только по внешним признакам, но и по качественным характеристикам масла и шрота. Для этого отобирали по пять растений и в течение трех лет проводили биохимические анализы.
По содержанию масла в семенах образцов линии Ханна существенных различий не выявлено (таблица 53). Достоверно высокое содержание масла в семенах линий – закрепителей у Ханна, р-1 (39,05±1,08). Также не выявлено существенных различий между образцами линии Галакси по содержанию масла в семенах (таблица 54). Достоверно высокое содержание масла у Галакси, р-1 (39,1±1,5). По содержанию олеиновой кислоты в масле линий, полученных из сорта Ханна линии Ханна, р-2 (65,2±2,5%); Ханна, р-3(65,7±4,5%) по содержанию олеиновой кислоты отличались от остальных (таблица 55). Существенные различия по содержанию олеиновой кислоты в масле отмечены между первым и четвертым образцами линий, полученными из сорта Галакси – от 60,9±0,2 до 64,8±1,5% (таблица 56). По содержанию белка в семенах линий, полученных из сорта Ханна, между образцами не выявлено существенных различий (таблица 57). Сравнивая показатели, линия Ханна, р-4 (25,86±3,59%) имела более высокие значения, чем остальные линии.
Существенные различия по содержанию белка в семенах отмечены между первым и пятым образцами, полученными из сорта Галакси – 25,1±2,7-25,7±3,0% (таблица 58).
По содержанию эруковой кислоты в масле линий, полученных из сорта Ханна, между образцами не выявлено существенных различий (таблица 59). Линия Ханна, р-3 (0,35±0,09%) отличалась более высокими значениями, а линия Ханна, р-5 (0,26±0,17%) – более низкими.
По содержанию эруковой кислоты в масле линий, полученных из сорта Галакси, между образцами также не выявлено существенных различий (таблица 60). Линия – закрепитель стерильности Галакси, р-1 (0,34±0,10%) отличалась высокими значениями, а линия Галакси, р-2 (0,26±0,17%) – низкими.
По содержанию глюкозинолатов в семенах линий, полученных из сорта Ханна, между образцами не выявлено существенных различий. Высокое содержание глюкозинолатов выявлено у Ханна, р-1 (24,4±2,9 мкмоль/г). Низкое содержание – у Ханна, р-3 (22,6±1,9 мкмоль/г) (таблица 61).
Таким образом, созданные во ВНИИ рапса линии – закрепители мужской стерильности типа Polima на основе сортов Ханна и Галакси однородны не только по внешним признакам, но и по основным качественным характеристикам масла и шрота.
Все простые стерильные гибриды существенно превосходили по продуктивности стандарт (таблица 63). В 2013 году все гибриды с отцовским компонентом Галакси превосходили гибриды с отцовской формой Ханна. В 2014-2015 годах таких различий не наблюдалось. Превышение над стандартом в лучших вариантах составило 35% у гибридов LHS-1 x Галакси, LMS-2xГалакси в 2013 году, 21% в 2014 году у LMS-2xГалакси и 15% у LHS-1xГалакси, LMS-1xГалакси в 2015 году.
По результатам исследования продуктивности наиболее ценными оказались гибриды: AMcWxГалакси, LMS-2xГалакси, LHS-1xГалакси, LMS-1xГалакси. Значения варьировались от 1,74 до 1,75 т/га, что на 21-22% превышало стандарт. Гибриды AMcWxХанна, LHS-1xХанна, LMS-1xХанна, LMS-2xХанна имели показатели в пределах – от 1,67 до 1,70 т/га, что превышает стандарт на 16-18%.