Введение к работе
Актуальность темы. Интенсивное развитие рисоводства в нашей стране после майского (1966 г.) Пленума-ЦК КПСС, решений XXIV и XXV съездов КПСС о необходимости дальнейшего увеличения производства зерна выдвинули перед селекционерами новые задачи ускоренного создания высокоурожайных сортов риса интенсивного типа. В решении их важная роль принадлежит гибридизации — основному методу селекции растений. Применявшиеся ранее в селекционной практике способы кастрации и опыления, а также условия формирования не обеспечивали достаточно высокий процент завязываемости гибридных зерновок риса. По многолетним данным (1949—1968 гг.) он не превышал 10% (Т. И. Фенелоно-ва, 1956; В. Н. Шиловскнй, Т. Г. Мазур, 1970). Больше того, нз полученных ;зерновок лишь 10—20% были гибридными. Это сильно ограничивало возможности селекционеров в их работе. В связи с низким процентом завязывания гибридных зерновок актуальным является поиск эффективных приемов скрещивания.
Цель и задачи исследований. В исследованиях по усовершенствованию методов гибридизации с целью повышения процента завязываемости гибридных зерновок были поставлены следующие задачи:
-
На основе изучения особенностей цветения родительских форм в связи с экологическими условиями установить продолжительность сохранения жизнеспособности пыльцы и рылец с целью оптимизации условий среды для проведения скрещиваний.
-
Провести сравнительную оценку разных способов кастрации и опыления с использованием приемов повышения эффективности скрещиваний.
-
Определить влияние искусственных климатических условий на эффективность скрещиваний и формирование гибридных зерновок.
Научная новизна работы. Для повышения эффективности гибридизации предложена модификация пневматического спо-
Г. -:.?. Е57чз:я'С-.:Зя <ш::а [ *'
соба кастрации, разработанная Р. В. Третьяковым и Т. Г. Мазур, которая вдвое повысила производительность труда. Оптимизированы условия среды при проведении скрещиваний и формировании гибридных зерновок, позволившие увеличить завязываемость семян в 7—10 раз и довести ее до 74,7%.
Практическая значимость работы. На основании проведенных исследований внедрен в селекционную практику ВНИИ риса и научно-исследовательских учреждений сети селекцент-ра модернизированный нами пневматический способ кастрации (отсасыванием пыльников) с: последующим опылением путем стряхивания пыльцы с метелок отцовских форм. Предложены оптимальные режимы температуры и влажности воздуха для проведения скрещиваний и формирования гибридных зерновок. При гибридизации в условиях повышенной влажности воздуха повышается чистота кастрации, увеличивается завязываемость, формируются полноценные зерновки.
Лучшие формы, отличающиеся комплексом хозяйственно-ценных признаков, выделенные в процессе исследований, переданы в лабораторию селекции, рабочую коллекцию ВНИИ риса, а также научно-исследовательским учреждениям сети селекцентра для использования в селекционном процессе. Часть материала передана в мировую коллекцию Всесоюзного института-растениеводства им. Н. И. Вавилова.
С целью повышения эффективности гибридизации разработано и: внедрено шесть рационализаторских предложений.
Наряду с разработкой методических вопросов в результате селекционной работы в соавторстве с сотрудниками от- дела селекции выведено шесть сортов риса: Горизонт, Спаль-чик, Старт, Солярис, Альтаир и Солнечный, районированных в различных экологических зонах страны.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на Всесоюзных коорди- национно-методических совещаниях по проблемам селекции, семеноводства и качества риса (Краснодар, 1972, 1975, 1979 гг.) и на заседании Ученого совета ВНИИ риса от 21 февраля 1980 года.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора ' литературы, экспериментальной части, заключения, выводов и предложений для селекционной практики, списка использованной литературы, включающего 211 источников, из них 78 иностранных. Объем диссертации—128 страниц машинописи, включая 31 таблицу, 9 рисунков и 1 приложение.
Условия, материал и методика проведения опытов. Исследования проведены на экспериментальной базе Всесоюзного . научно-исследовательского института риса в 1971—1978 гг. Растения выращивали на вегетационной площадке в металлических сосудах емкостью 10 л. Метеорологические условия
. о
в годы проведения опытов были типичными для центральной зоны рисосеяния Краснодарского края, несколько отличаясь по годам.
Материалом для изучения служили формы: ВНИИР 128, Мутант Шиловского, Мутант 1510, ВНИИР 6077, Юбилейный, Спальчик, Краснодарский 424 (фертильиый и ГМС-аналоги) и гибриды, полученные от их скрещивания.
При подборе родительских пар для исследований мы учитывали наличие у отцовских форм доминантных признаков (остистость, окраска цветковых чешуи), что облегчало выявление гибридных растений в F\.
Растения выращивали в сосудах по методике ВНИИ риса (Методики опытных работ по селекции, семеноводству, семеноведению и контролю за качеством семян, 1972). . .
Сохранение жизнеспособности пыльцы изучали при температуре: —:5,+5, '+110 С и в качестве контроля были приняты естественно сложившиеся в лаборатории условия с температурой порядка 28—30 С. Пыльцу собирали пыльцесборннком и перед началом опыта проверяли на жизнеспособность бен-зидиновым методом (В. И. Верещагин, 1962). В каждом определении анализировали по 10 полей зрения в трехкратном повторении.
Кроме того, изучали '15 флуорохромов пыльцы с целью выявления оптимального для пыльцы риса. Красители готовили в разведении 1 : 10000. Анализ пыльцы проводили в ультрафиолетовом свете люминесцентного микроскопа МЛ-2.
Оплодотворяющую способность пыльцы, хранившейся при различных-температурах, определяли при межсортовом скрещивании: Краснодарский 424 (ГМС) XКраснодарский 424 и Краснодарский 424 (ГМС) ХМутант Шиловского. Контролем служил вариант опыления свежесобранной пыльцой. Длительность сохранения жизнеспособности рылец изучали на сортах Краснодарский 424 (ГМС) и ВНИИР 6077. У сорта ВНИИР 6077 кастрировали по 20—25 цветков, расположенных в средней части метелки. Опытные цветки изолировали. Опыление проводили свежесобранной пыльцой в день цветения и через 2, 4, 6, 8, 10 дней после'него.
Биологию цветения изучали на растениях семи образцов, выращенных в вегетационных сосудах. Наблюдения за цветением родительских форм в динамике ( от первого до последнего дня цветения) и продолжительностью цветения отдельных колосков в течение дня проводили на 10 главных метелках. Температуру и влажность воздуха регистрировали с помощью суточного термографа и'гигрографа.
В опытах по определению эффективности способов кастрации и опыления родительские формы высевали в четыре срока, чтобы увеличить объем скрещиваний. Растений.отцовских
форм было п два раза больше, чем материнских для лучшей обеспеченности пыльцой.
Сравнительное изучение способов кастрации и опыления проводили на 30 метелках в каждом варианте.
Гибридные зерновки проращивали в термостате, предварительно обработав их антисептическими веществами (96% этиловый спирт, или 5% диацид, или 0,001% сулема) с последующей тщательной промывкой водой. Проросшие семена высаживали в сосуды по 10штук в каждый. При достижении образцами полной спелости проводили идентификацию гибрид-ности растений первого поколения по доминирующим признакам отцовских форм и определяли процент их от общего числа выросших растений.
Кастрацию цветков в контрольных и опытных вариантах проводили одновременно. Физические^ пневматический* и термические способы кастрации начинали за '45—120 мин. до естественного наступления цветения, химическую — в вечернее время. Ниже описаны способы кастрации, их варианты и методика выполнения работ.
Физическую кастрацию проводили в нескольких вариантах:
-
Удаление пыльников пинцетом (стандартный). Нижние цветковые чешуи опытных колосков срезали но килю на 1/3 высоты, причем срез увеличивался от нижней части к верхней. Через срез удаляли пыльники пинцетом.
-
Удаление пыльников пинцетом с принудительным раскрытием цветковых чешуи. Цветки раздвигали препаровальной или инъекционной иглой.
-
Срезание пыльников вместе с цветковыми чешуями.
-
Сдавливание пыльников вместе с цветковыми чешуями. Щечками пинцета сдавливали колосок на уровне расположения пыльников. С целью уменьшения степени травмирования цветковых чешуи на концы пинцета надевали резиновые чех-лики.
При пневматической кастрации отсасывание насосом пыльников проводили после предварительного обрезания цветковых чешуи, аналогично стандартному способу. Через разрез пводили наконечник стеклянного кастратора, который представляет собой полую трубку диаметром 8 мм, длиной '100— 120 мм, суживающуюся к концу под углом 60 с отверстием до '1 кв. мм. За счет созданного насосом (марки МР-5) разряжения пыльники отрывались и втягивались через трубку в пыльцеуловитель.
Термическую кастрацию выполняли в двух вариантах: 1. Гндротермический способ. Одновозрастные метелки связывали в группы по 3—5, наклоняли сосуд с растениями и вводили метелки в термос с водой, подогретой до 42, 44, 46 и 48 С на 2, 4, О, 8и 10 мин. 4
2. Способ кастрации подогретым влажным воздухом. Сосуды с растениями помещали на 30 минут в экспериментальную камеру с повышенной влажностью воздуха порядка 90— 95% и температурой 40, 43, 45, 48 и 50 С. По истечении времени сосуды с растениями вынимали из камеры, удаляли нераскрывшиеся на метелках цветки, а раскрывшиеся опыляли.
Химическую кастрацию проводили в двух вариантах:
-
Опрыскивание растений раствором этрела в вечерние часы. Концентрация раствора в вегетационных опытах 0,1; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 и 4,0% из расчета 50 мл на 10 растений, а в полевом 1,0; 2,0; 3,0 и 4,0%. Опрыскивание проводили до полного увлажнения листьев, чему способствовал добавленный смачиватель твин.
-
Инъекция раствора этрела к точке роста. Концентрация— 0,01; 0,05; 0,10; 0,15 и 0,20%. Обрабатывали растения в возрасте 3—і листьев (1 срок),7—8 листьев (2 срок),за 12— 14 дней до выметывания (3 срок) и.за 6—8 дней до выметывания (4 срок). Раствор этрела вводили медицинским шприцем по 0,5 мл к точке роста (1 и 2 сроки) или по 1 мл в зону расположения растущей метелки (3 и 4 сроки). В каждом варианте опыта обрабатывали 40 растений. После этого метелки 20 растений (2 сосуда) изолировали для учета стерильности, 20 — оставляли для принудительного опыления. Контролем служили 20 необработанных этрелом растений. У обработанных растений при цветении проводили наблюдения за состоянием пыльников, пыльцы и рылец, микроскопическое изучение степени стерильности пыльцы. Работу выполняли на двух сортах: Краснодарский 424 и ВНИИР 128. При выявлении стерильных цветков после обработки этрелом проводили скрещивание на двух комбинациях ВНИИР 128хМу-тант Шиловского и Краснодарский 424Х (ВНИИР 6427Х Краснодарский 424).
Изучение зависимости эффективности скрещиваний от условий среды в период от кастрации до формирования гибридных зерновок проводили в экспериментальной камере нашей модификации с параметрами влажности воздуха от 50 до 100% в сравнении с естественными. Опыты в теплице временного типа с пленочным покрытием в условиях повышенной влажности проводили в нескольких вариантах: 1 — кастрация, опыление и формирование гибридных зерновок в условиях теплицы (Т—Т); 2 — кастрация и опыление — в теплице, формирование гибридных зерновок — в естественных условиях (Т—Е); 3 — скрещивание и формирование гибридных зерновок в естественных условиях (Е—Е); 4 — кастрация и опыление — в естественных условиях, формирование зерновок — в условиях теплицы (Е—Т).
В опыте по изучению влияния повышенной влажности на
завязываемость зерен в период после гибридизации половину растений оставляли в естественных условиях.
Проводили сравнительную оценку способов опыления: на-' несение пыльцы кисточкой, вкладывание ее пинцетом, вкладывание целых пыльников, стряхивание пыльцы с метелок отцовских форм, ограниченно-свободное, в приборе-опылителе «Шмель».
Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием ЭВМ «Проминь».