Введение к работе
Актуальность темы. Важнейшей задачей селекции при получении сортов с комплексом ценных хозяйственно-биологических признаков является создание генетически разнообразного исходного материала для дальнейшего отбора, гибридизации и выделения лучших генотипов.
Одним из методов селекции является экспериментальная полиплоидия, вызывающая у растений глубокие и разносторонние изменения в действии генов, проявлении признаков и свойств, способствуя расширению формообразовательного процесса и появлению новых генотипов. Применение в селекционной работе у смородины полиплоидии может внести вклад в совершенствование ее сортимента. Ряд хозяйственно-ценных признаков, на которые отбор на диплоидном уровне проводился неэффективно, при переходе генотипов на новый уровень плоидности могут проявиться в большей степени.
В связи с этим возникает необходимость оптимизации способов получения полиплоидов смородины и их изучения по комплексу хозяйственно-биологических особенностей с целью выделения источников ценных признаков, рекомендуемых для дальнейшего селекционного использования.
Цель и задачи исследований. Цель работы – совершенствование способов получения полиплоидов смородины, хозяйственно-биологическая оценка генотипов увеличенного уровня плоидности и выделение среди них источников ценных признаков для дальнейшего селекционного использования.
Задачи исследований:
изучить особенности индукции митотической и мейотической полиплоидизации у сортов смородины черной и красной при использовании химических соединений-амитотиков и оценить эффективность их применения;
изучить особенности кариотипа у исследуемых авто- и аллотетраплоидов смородины;
изучить в сравнительном аспекте по признаку уровня плоидности морфо-анатомические, физиологические и биохимические особенности авто- и аллотетраплоидных форм смородины;
изучить морфофизиологическое качество пыльцы и выявить цитогенетические особенности протекания процесса мейоза при микроспорогенезе у исследуемых генотипов разного уровня плоидности;
изучить потенциал устойчивости изучаемых полиплоидных генотипов к абиотическим факторам (устойчивость к низким температурам в середине зимы, жаростойкость, засухоустойчивость, солеустойчивость, устойчивость к катионам тяжелых металлов) и их продуктивность;
дать экономическую оценку применяемых методов индукции полиплоидизации у смородины;
выделить авто и аллотетраплоидые формы смородины, рекомендуемые для использования в селекции в качестве источников ценных хозяйственно-биологических признаков.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Морфо-анатомические и цитогенетические особенности авто- и аллополиплоидов смородины, созданных с применением 0,04%-ного раствора аценафтена в 1%-ном диметилсульфоксиде и 1%-ного водного раствора колхицина.
2. Потенциал устойчивости генотипов смородины с разным уровнем плоидности к низким температурам, жаро- и засухоустойчивости, солевыносливости, удельной фотосинтетической активности и продуктивности.
3. Генисточники высокой устойчивости к абиотическим стрессорам, продуктивности и ценного биохимического состава.
Научная новизна. Выявлено полиплоидизирующее действие растворов аценафтена в водном диметилсульфоксиде. Установлены цитогенетические особенности мужского гаметофита, а также морфо-анатомические показатели у авто- и аллотетраплоидов. Выявлен потенциал их устойчивости по зимостойкости, солевыносливости, жаро- и засухоустойчивости, и по этим показателям тетраплоидные аналоги не уступают диплоидным генотипам. Установлено негативное влияние абиотических стрессоров на функционирование фотосинтетического аппарата и снижение активности фотосистем I и II. Выделены тетраплоидные генотипы с крупными плодами и высоким содержанием антоцианов, витамина С, сахаров.
Практическая значимость работы. Предложен метод обработки вегетативных и генеративных почек раствором аценафтена в диметилсульфоксиде для получения полиплоидных побегов и нередуцированной пыльцы. Выделен автотетраплоид смородины американской как источник нередуцированных гамет. Для селекции рекомендованы источники ценных хозяйственно-биологических признаков – высокой устойчивости к низким температурам, жаро- и засухоустойчивости, солевыносливости, ценного биохимического состава ягод.
Апробация работы. Результаты исследований были представлены на 61-й научно-практической конференции студентов и аспирантов «Современная школа в инновационном процессе: проблемы и перспективы» (Мичуринск, МГПИ, 2009); III Всероссийской научно-практической конференции «Аграрная наука в XXI веке: проблемы и перспективы» (Саратов, 2009); VI, VII и VIII Международных научных конференциях «Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК» (Брянск, 2009, 2010, 2011); международной научно-практической конференции «ХХII Мичуринские чтения», посвященной 155-летию со дня рождения И.В. Мичурина (Мичуринск, 2010); международной научно-практической конференции «Новации в горном и предгорном садоводстве», посвященной 80-летию со дня рождения А.К. Каирова (Нальчик, 2011); а также на заседаниях Ученого совета ГНУ ВНИИГиСПР им. И.В. Мичурина (2008-2011 гг.).
Публикации материалов исследований. По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе 5 из них в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 184 страницах машинописного текста, состоит из введения, 7 глав, выводов, рекомендаций для селекции, содержит 19 таблиц и 76 рисунков. Список использованной литературы включает 249 источников, из них 55 на иностранных языках.
