Создание высокорослых гибридов томата для пленочных теплиц в условиях Приднестровья Узун Ирина Викторовна

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Обзор литературы 16

1.1 История и современное состояние селекции гетерозисных гибридов томата для свежего потребления .16

1.2 Особенности проявления гетерозиса у томатов 18

1.3 Комбинационная способность и методы ее изучения 20

1.4 Стерильность томата и ее практическое использование в гибридном семеноводстве 23

ГЛАВА 2. Материал, условия и методика проведения исследований .31

2.1 Исходный материал 31

2.2 Метеорологические условия и агротехника 33

2.3 Методика проведения исследований .36

Результаты исследований 38

Глава 3. Изучение функциональной мужской стерильности у линий томата 38

3.1 Изучение степени проявления ФМС в пленочной теплице 38

3.2 Подработка методики определения стерильности у ФМС-линий 43

3.3 Повышение степени проявления ФМС у линии 2099 46

ГЛАВА 4. Изучение фенотипической изменчивости морфологических и хозяйственно полезных признаков и свойств у линий томата 51

4.1 Фенотипическая изменчивость продолжительности вегетационного периода .51

4.2 Фенотипическая изменчивость показателей «число листьев до заложения первого соцветия» и «число листьев между последующими соцветиями» 56

4.3 Фенотипическая изменчивость показателей «длина главного побега», «длина междоузлия главного побега» и «число соцветий на главном побеге» .60

4.4 Изменчивость параметров «общая урожайность» и «средняя масса плода»

ГЛАВА 5. Изучение степени доминантности и корреляций основных хозяйственно ценных признаков и свойств у гибридов f1 томата 69

5.1 Степень доминантности у гибридов F1 продолжительности вегетационного периода 69

5.2 Степень доминантности у гибридов F1 основных параметров габитуса куста 74

5.3 Степень доминантности у гибридов F1 общей урожайности и средней массы плода 80

5.4 Корреляции между основными хозяйственно ценными признаками и свойствами у гибридов F1 томата 82

Глава 6. Изучение комбинационной способности стерильных и фертильных линий томата 86

6.1 Определение комбинационной способности линий томата 86

6.2 Определение корреляций у линий томата между ОКС и фенотипическим проявлением показателя 94

ГЛАВА 7. Новые гибриды томата для плёночных теплиц 96

7.1 Новые гибриды томата для пленочных теплиц 96

7.2 Гибрид F1 Атос 97

7.3 Гибрид F1 Рапсодия 98

7.4 Гибрид F1 Салтан 100

7.5 Экономическая эффективность выращивания новых гибридов 104

Заключение 107

Рекомендации и предложения для селекционной практики и производства 109

Перспективы дальнейшей разработки темы 110

Список использованной литературы

• Комбинационная способность и методы ее изучения
• Метеорологические условия и агротехника
• Подработка методики определения стерильности у ФМС-линий
• Фенотипическая изменчивость показателей «число листьев до заложения первого соцветия» и «число листьев между последующими соцветиями»

Введение к работе

Актуальность исследования. В Приднестровской Молдавской Республике (ПМР) основная масса томатов производится в мелкотоварном производстве в открытом грунте и весенних плёночных теплицах. Возделывание в защищенном грунте индетерминантных гибридов иностранной селекции решает вопрос удовлетворения спроса на свежий томат в осенний период, однако не позволяет получать раннюю продукцию без обогрева теплиц. Возникла необходимость создания для условий плёночных теплиц крупноплодных гибридов томата с длительным периодом плодоношения, не уступающих по раннеспелости детерми-нантным гибридам. Этому требованию наиболее соответствуют полудетерми-нантные гибриды (Гавриш С.Ф., Сысина Е.А., 1985, 1986). Однако созданные ранее в нашем институте полудетерминантные гибриды Крона и Фламенко не стали пользоваться популярностью у местного населения из-за неисчезающего зелёного пятна у плодоножки и более позднего (относительно детерминантных гибридов) созревания плодов.

Степень разработанности темы. Основные методы и принципы использования функциональной мужской стерильности (ФМС) были разработаны и изложены еще в 60-е годы, однако до настоящего времени они не имеют широкого практического использования. Это объясняется отсутствием надежных высококачественных форм с ФМС, которые давали бы выход ценных гетерозисных гибридов.

В 1975 году был заключен договор о творческом сотрудничестве в области селекции томата между Молдавским НИИ орошаемого земледелия и овощеводства (ныне ГУ ПНИИСХ) и Институтом генетики Болгарской Академии наук. Ученые Приднестровского института получили от болгарских коллег линию Т₂₅ с генами ФМС типа Врбычанский низкий (ps-2) и устойчивости к вирусу табачной мозаики (Tm 2²), на основе которой была создана серия новых функционально стерильных форм (Стрельникова и др., 1984, 1988).

При совместном сотрудничестве с учеными из Болгарии были созданы и районированы в различных регионах СССР скороспелые детерминантные гибриды Союз-1, Союз-2, Союз-3. В дальнейшем работа в МолдНИИОЗиО проводилась самостоятельно. Были созданы детерминантные гибриды Союз-8, Марс, Меркурий, Нептун, Арена, Карнавал и полудетерминантные – Крона и Фламенко. Селекционная работа по созданию гибридов для открытого и защищенного грунта с использованием ФМС и маркерных генов, проявляющихся в ювениль-ном возрасте, проводилась и проводится во многих селекционных учреждениях как в России, так и в других странах: Индии, Чехословакии, Беларуссии, Украине, Казахстане. В России первый гибрид Юниор на основе ФМС создан в Московской сельскохозяйственной академии им. К.А.Тимирязева.

Целью работы являлось создание раннего высокорослого крупноплодного гибрида томата для плёночных теплиц с использованием в качестве материнского компонента линии с функциональной мужской стерильностью для снижения затрат ручного труда при производстве гибридных семян.

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:

1) Выделение линии с высоким и стабильным проявлением ФМС.

2) Изучение изменчивости и степени доминантности в F₁ признаков и
свойств, определяющих скороспелость и раннюю урожайность: продолжитель
ность вегетационного периода и его фенофаз, число листьев до заложения пер
вого соцветия, число листьев между последующими соцветиями на основном
побеге.

3) Изучение изменчивости и степени доминантности в F₁ признаков и свойств, определяющих общую урожайность: длина основного побега и число соцветий на нем, масса плода.

1. Выделение линий и гибридных комбинаций с высокой общей (ОКС) и специфической (СКС) комбинационной способностью по раннеспелости, урожайности и массе плода.

2. Получение новых гибридных комбинаций, проведение их сравнительного испытания и передача выделившихся гибридов в Государственное испытание Приднестровской Молдавской Республики и Республики Молдова.

Научная новизна. Предложен способ оценки и отбора форм с ФМС на ранних этапах онтогенеза в фазе цветения первой кисти. Способ успешно апробирован при повышении степени ФМС у линии 2099.

Впервые в условиях плёночной теплицы Приднестровья изучена феноти-пическая изменчивость степени проявления ФМС у 12-и линий, выделены линии со стабильно высокой степенью стерильности. Показано неоднозначное (нейтральное или зависимое) влияние сроков посева на самопроизвольную осе-менённость плодов.

В условиях плёночной теплицы Приднестровья изучены фенотипическая изменчивость основных хозяйственно ценных признаков у стерильных и фер-тильных линий. Изучена степень доминантности в первом поколении у гибридов на основе ФМС признаков и свойств биологической скороспелости, габитуса куста, урожайности и массы плода.

Выделены восемь линий с высокой комбинационной способностью по скороспелости, урожайности и массе плода.

Теоретическая и практическая значимость работы. Предложенный способ оценки ФМС при цветении первой кисти позволит ускорить процесс выделения стерильных растений и устранить действие фактора ветра в теплице (вследствие вентиляции), оказывающего влияние на проявление этого свойства.

Для создания гибридов F₁ рекомендуется использовать ФМС-линии 458, 900, 902, 957, 2099 и фертильные линии 75, 419, 1319 с высокой ОКС по комплексу хозяйственно ценных признаков и свойств.

Для использования в производстве рекомендуются ранние высокорослые полудетерминантные гибриды F₁ Атос, F₁ Рапсодия и F₁ Салтан.

Методология и методы исследования. Оценку образцов проводили по ряду хозяйственно ценных признаков и свойств: степень стерильности, габитус куста, вегетационный период, ранняя и общая урожайность, масса плода. Химический анализ плодов проводили в почвенной лаборатории ГУ ПНИИСХ по общепринятым методикам: содержание сухих растворимых веществ - рефракто-4

метром РПЛ-3 при температуре 20C; содержание аскорбиновой кислоты - титрованием 2,6 дихлорфенолиндофенолом; содержание сахаров - по Бертрану в модификации Бьерри; кислотность - титрованием 0,1% раствором NaOH. Саха-ро-кислотный индекс определяли соотношением общего сахара к титруемой кислотности. При постановке опытов руководствовались Методическими указаниями по селекции сортов и гибридов томата для открытого и защищенного грунта (1986).

Степень стерильности определяли по формуле (1):

V —ТІ

ПС = '-— X 100 % , где (1)

ПС - степень стерильности, %;

N - общее число цветков на растении;

n - число осемененных плодов от свободного самоопыления; Степень доминантности определяли по методики Peter F., Frey К. (1966). Для оценки комбинационной способности родительских форм был использован метод топкросса. Эффекты комбинационной способности определяли по методике Савченко В.К. (1973). Статистическую обработку экспериментальных данных проводили по методикам Доспехова Б.А. (1985) и с использованием пакета Microsoft Office 2007. При расчете экономической эффективности учитывали рекомендации Литвинова С.С. (2011).

Основные положения, выносимые на защиту:

способ ранней диагностики ФМС при цветении первой кисти;

линии со стабильно высокой ФМС;

линии с высокой комбинационной способностью по комплексу признаков: скороспелость, урожайность и масса плода;

степень доминантности в гибридах F1 признаков и свойств, определяющих габитус куста, скороспелость, урожайность и массу плода;

корреляции между ранней и общей урожайностью, массой плода и признаками биологической скороспелости и габитуса куста;

новые высокорослые гибриды F1 Атос, F1 Рапсодия и F1 Салтан для выращивания в плёночных теплицах ПМР и Молдовы;

Степень достоверности и апробация работы. Научно-исследовательская работа проведена на базе ГУ ПНИИСХ в 2006-2015 гг. Программа исследования, методика закладки опытов и результаты работы ежегодно докладывались, проверялись и утверждались на методических комиссиях отдела селекции и семеноводства, а также на заседаниях учёного совета ГУ ПНИИСХ. Правильность закладки опытов проверялась и утверждалась методической комиссией при приёмке опытов. Полученные результаты исследований прошли апробацию путём публикации в печати и доложены на трёх международных конференциях: 4 августа 2008 года на I Международной научно-практической конференции «Современные тенденции в селекции и семеноводстве овощных культур» во Всероссийском НИИ селекции и семеноводства; на Международной научно-практической конференции «Создание генофонда овощных и бахчевых культур с высоким адаптивным потенциалом и производство экологически чистой продукции» 29 августа 2014 года на базе Днепропетровской опытной станции ин-

ститута овощеводства и бахчеводства НААН Украины; на II Международной научно-практической конференции «Овощеводство и бахчеводство: исторические аспекты, современное состояние, проблемы и перспективы развития» 21-22 марта 2016 года на базе Опытной станции «Маяк» института овощеводства и бахчеводства НААН Украины. В соавторстве получены 2 патента и 1 авторское удостоверение Приднестровской Молдавской Республики и 3 авторских удостоверения Республики Молдова на новые гибриды томата.

Публикации. По материалам исследований опубликовано 20 статей в научных журналах и сборниках, в том числе четыре - в изданиях, рекомендуемых ВАК при Министерстве образования и науки РФ.

Личный вклад соискателя в проведении опытов по изучению линий и гибридов в топкроссных скрещиваниях – 100%, при проведении конкурсного испытания гибридов – 50%, при планировании экспериментов, статистической обработке экспериментальных данных, написании статей – 30-100%.

Объём и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 172 страницах и состоит из введения, семи глав, заключения, рекомендаций и предложений селекционным учреждениям, перспективы дальнейшей разработки темы, списка использованной литературы из 302 наименований (из них 84 – иностранной), 21 приложения. Работа иллюстрирована 32 таблицами и 10 рисунками.

В первой главе дан анализ особенностей проявления гетерозиса у томата, который в значительной степени зависит как от компонентов скрещивания, так и от условий проведения исследований. Рассмотрены способы определения комбинационной способности как важнейшего показателя линий, определяющего успех создания гетерозисного гибрида. Рассмотрены типы стерильности томата и возможности использования их в селекции на гетерозис.

Исходным материалом являлись 13 ФМС-линий (ген ps-2), 16 фертильных линий лаборатории гетерозиса ГУ ПНИИСХ и гибриды F₁, полученные по двум схемам топкросса.

Исследования проводили в плёночной необогреваемой теплице Приднестровского НИИ сельского хозяйства по общепринятой для этой зоны технологии. Посев – третья декада марта, высадка в грунт – третья декада мая (схема посадки – рядовая, 7030 см, густота посадки – 4,8 растения/м²). Температурные условия при выращивании рассады характеризовались резкими дневными и ночными перепадами. После высадки рассады максимальная температура в мае достигала 36С, особенно жаркими были 2006, 2007 и 2012 гг. Максимальные температуры в июне – августе за все годы исследований были выше 30С, особенно

во второй-третьей декаде июля 2007 года (41С). Формирование растений проводили в один стебель; у индетерминантных и высоких полудетерминантных образцов удаляли все пасынки, у детерминантных и низких полудетерминант-ных – периодически оставляли побег продолжения. Биометрические измерения проводили на десяти - двенадцати растениях (по 4-5 растений в двух – трех по-вторностях).

Комбинационная способность и методы ее изучения

При функциональной мужской стерильности (ФМС) растения продуцируют жизнеспособную пыльцу, но опыление не происходит из-за невозможности попадания пыльцы на рыльце пестика. Причинами, вызывающими ФМС, могут быть наличие мембраны на поверхности рыльца, требующей механического разрушения, нерастрескиваемость пыльников, самонесовместимость при самоопылении, несоответствие длины пестика возможностям роста пыльцевых трубок в межвидовых скрещиваниях и т.д. (Брежнев, 1966).

ФМС, вызванная невысыпаемостью пыльцы из пыльников, впервые была обнаружена в США в 1945 году Роэвером (Roever,1948) среди растений сорта Джон Бер (Симонов, 1968а, б) и в дальнейшем подробно описана Ларсоном и Пауром в 1948 году (Larson, Paur, 1948, Atanassova, 1991; Kalloo, 1991). У форм с ФМС типа Джон Бер (ген ps – positional sterility) лепестки венчика на 2/3 длины прочно соединены с колонкой тычинок. Это позволяет легко отличать их от фертильных цветков. Сильно прижатые лепестками венчика пыльники, сросшиеся в виде трубки, согнуты и за счет этого длинные пыльцевые мешки этих пыльников не могут вскрыться продольной трещиной. Пыльца фертильна. Ген ps локализован во второй хромосоме. Наследуется данный тип стерильности моногибридно и рецессивно. Bullard E. J., Stevenson E. K. (1953) в ходе исследований пришли к выводу, что использование в качестве материнской формы стерильности типа Джон Бер несколько рискованно, потому что растения с таким типом цветка часто завязывают плоды в результате самоопыления.

В 1956 году Троничковой Е. (Чехословакия) среди растений сорта Врбычанский низкий был найден и описан новый тип ФМС (Atanassova, 1991). Внешне такой цветок не отличается от нормального, но пыльцевые мешки не 7 вскрываются и самоопыления не происходит. Пыльца фертильна. Растения с ФМС этого типа можно обнаружить и в других сортах: по данным Троничковой Е. (1968) частота их встречаемости 0,008%. ФМС типа Врбычанский низкий также контролируется одним геном (ps-2) (Брежнев,1966; Троничкова, 1968; Симонов, 1968а, б). Гены ps и ps-2 не аллельны друг другу (Tronickova, 1962, 1983; Atanassova, Georgiev, 1987; Atanassova, 1991, 1999). В селекционной практике использовали оба гена – ps и ps-2.

При скрещивании L. esculentum и L. parviflorum учёным Kesicki E. (1979) был обнаружен еще один тип функциональной стерильности, детерминированный тремя сцепленными между собой рецессивными генами ps. Они обуславливают очень позднее созревание пыльников. Также самоопыление не происходит вследствие изогнутости тычинок наружу и высыпаемости пыльцы вне рыльца пестика (Йорданов, 1987; Dowker et al., 1987).

Рик и Робинсон в 1951 году идентифицировали 2 гена, которые вызывают появление клейстогамных цветков – доминантный ген Cl и рецессивный ген, локализованный в 6 хромосоме, cl-2.

Представляет интерес ФМС, связанная с лонгостилией (ген ex - exserted) – рыльце пестика выступает над колонкой тычинок. Эллиот (1961) считает, что короткостолбчатость доминирует над длинностолбчатостью. Ognyanova A. (1973) же указывает, что длина столбика наследуется доминантно или сверхдоминантно в зависимости от происхождения родительских линий. Georgiev C., Atanassova E. (1980) обнаружили, что длина тычиночного конуса детерминирована несколькими генами с доминированием более длинного конуса. Hanna (1980) обнаружил частичное доминирование короткого столбика.

О преимуществах томатов с лонгостильными цветками докладывали Currence T.M. (1944), Porte W.M. (1951), Макарова Т.В. (1964), Доросиев Л. (1970а) и другие. Однако эти формы не нашли широкого коммерческого применения. Одной из причин этого является нестабильность лонгостилии, проявление которой зависит от многих факторов. Вытягивается пестик, по данным Smith (1932), Wiliams (1961), Robinson, Mishanec (1966), - от высоких температур; по данным Howlett (1939) - от высокой концентрации азота в почве; по данным Burk (1929), Howlett (1939) - от низкой интенсивности солнечного света и короткого светового дня; по данным Smith (1932), Coyne (1968) - от низкой влажности почвы (цит. по Scott, George, 1978). По данным Young P.A., MacArthur J.W. (1947), Симонова А.А. (1972), жаркая погода стимулирует выступание пестика над колонкой тычинок. Макарова Т. В. (1966) сообщает о том, что длинностолбчатость не связана с возрастом растений, усиливает этот признак короткий (8- и 12-часовой) световой день.

По мнению Пивоварова В.Ф. (2002), лонгостилия проявляется в основном у полудиких форм с низкой комбинационной способностью.

Однако болгарскими учеными были предприняты попытки использования этого типа стерильности в семеноводстве гибридов. В 60-х гг. прошлого века был выделен мутант (линия Rutgers 21) с выступающим пестиком, рекомендованный в качестве материнского компонента в гибридном семеноводстве (Dorossiev, 1970). В опытах Данаилова Ж. (1979), Троничковой Е. (1983) показано увеличение процента цветков с выступающими столбиками и рыльцами пестика на уровне тычинок у линий с ФМС при обработке их гиббереллином.

Во Всероссийском НИИ орошаемого овощеводства и бахчеводства на основе генов ex (лонгостилия) и bls (зеленый гипокотиль) был создан гибрид F1 Рекомбинант (Авдеев, 2004).

В России работа со стерильностью типа Джон Бер и Врбычанский низкий была начата в 1961 г. на Майкопской опытной станции ВИР под руководством Брежнева Д. Д. (Макарова, 1966; Симонов, 1968а, б), позже – в Молдавии (Карбинская, 1968, 1969, 1970; Загинайло и др., 1969; Карбинская, Косова, 1973).

Брежнев Д.Д. (1964, 1966), Брежнев Д.Д., Симонов А.А. (1972, 1975) указывали, что в F2 выщепляется 5-7% стерильных растений и при самоопылении уже в F3-F4 можно получить новые линии с ФМС, у которых все 9 признаки матери (кроме ФМС) замещены признаками отца, в том числе передается и высокая КС. Троничкова Е. (1968, 1983) также уже в F5 получала функционально стерильные выравненные линии с высокой КС, однако лучшую КС имели линии из Врбычанского низкого. Использование такой стерильной линии в Чехословакии при производстве семян гибрида Старт обеспечивало гибридность на уровне 97-100% (Tronickova, Spirytova, 1981).

Абдулаева Т.Ю. и Егиазаров В.В. (1973) предложили генетико-комбинаторную модель создания стерильных линий: при втором беккроссировании число стерильных аналогов составляет 57%, при пятом беккроссировании - 92%.

Стерильные линии должны, по возможности, маркироваться рецессивными генами, легко распознаваемыми на ранней стадии развития растений, облегчая контроль гибридности в семеноводстве гибридов. Сигнальные признаки растений и семян используются также и при гибридном семеноводстве на фертильной основе (Беков, Костенко, 2002).

По мнению болгарских исследователей (Атанасова, Георгиев, 1981; Русанов, Данаилов, 1998; Ганева, 2002; Данаилов, Ганева, 2015) селекционные программы должны предусматривать создание линий с двумя генами стерильности (ex, ps) и генами – маркерами (cc – картофельный лист, aw, aa – отсутствие антоциана), обладающими высокой КС. О перспективности сочетания генов ps и ex указывал Жученко А.А. (1973). О создании стерильной длинностолбчатой линии с маркерным геном картофельного листа и высокой КС сообщали исследователи из Индии Tikoo S.K., Anand N. (1980).

Абдулаева Т.Ю. и Егиазаров В.В. (1973), Абдуллаева Т.Ю. (1975), Животок Г.А. (1975), Блинова Т. П., Узун И.В. (2011) в качестве рецессивного признака предлагают использовать штамбовый тип куста у стерильных форм.

В опытах Квасникова Б.В. и Гуляева В.И. (1972) при скрещивании линий с генами ps и ms в F1 наблюдалось дигибридное расщепление, доказывающее, что каждый тип стерильности контролируется своим геном.

Метеорологические условия и агротехника

Существенным недостатком стерильных линий (ген ps-2) является недостаточная стабильность стерильности, которая вызывается в основном неблагоприятными условиями внешней среды, но также зависит от специфических особенностей генотипа (Roy et al., 2012; Данаилов, Ганева, 2015). Создание гибридов на основе форм с ФМС предполагает наличие у них высокой и стабильной степени стерильности. Троничкова Е. (1968) указывала, что стерильность сорта Врбычанский низкий в Болгарии в 1966 году составила 90-95%, в Чехословакии в 1967 году - 95,0-99,9%, на юге Франции – 94,8-95,5%. В опытах Симонова А.А. (1968) в России стерильность этого сорта составила в 1965 году 91,4%.

В наших опытах за четыре года наблюдений (2006 – 2009 гг.) стерильность линий зависела от генотипа и составила в среднем 88,0– 97,4% (рис. 3). Самая высокая степень стерильности (выше 95%) отмечена у линий 441, 900, 927, 957 и 2479. Линия 2479 обладает к тому же коротким пестиком, облегчающим кастрацию цветка без повреждения пестика. Впервые стерильные линии с геном ps-2 и коротким пестиком были получены в Болгарии (Georgiev, Atanassova, 9 1984). Позднее такая линия 2479 была отселектирована и в Молдавском НИИ орошаемого земледелия и овощеводства.

Процент осемененных плодов от свободного опыления изменялся по годам наблюдений. Наиболее неблагоприятным был 2007 год: стерильность линий составила 65,7 - 96,0%, что, видимо, связано с высокими температурами и режимом проветривания, так как уже с третьей декады мая дневная температура воздуха превышала 30-градусную отметку, поднимаясь в июле до 41оС (рис. 1, 2).

Высокостерильные линии были наиболее стабильны по этому показателю за четыре года наблюдений: 441 (92,4-97,2%), 900 (90,2-99,5%), 927 (92,7-99,0%), 957 (96,5-98,3%), 2479 (93,9-97,8%). Очень сильно реагировали на условия года три линии: 440 (65,7-96,9%), 958 (71,4- 96,0%), 1169 (71,0- 99,5 %) (приложение А).

Трехлетний (2007-2009 гг.) анализ плодов по кистям показал, что в отдельные годы у одиннадцати линий на первых кистях завязываются бессемянные плоды (пуфики) массой до 15 - 45 г. Не отмечено образование пуфиков лишь у линии 440. Как указывают Бухарова А.Р. и Бухаров А.Ф. (2008), способностью к завязыванию бессемянных плодов обладают многие культурные сорта томата. В ряде селекционных учреждений проводится селекция гибридов томата на основе стерильных партенокарпических форм (Кильчевский, Добродькин, 2000). В наших опытах завязывание бессемянных плодов имело бессистемный характер и мы не можем с уверенностью выделить тот или иной генотип в качестве носителя свойства партенокарпии.

Самопроизвольное завязывание осемененных плодов у большинства линий наблюдалось выше шестого соцветия, с последней декады июня – первой декады июля. Исключение составляют линии 458, 902, 928, 1169 и 1306, у которых в отдельные годы единичные осемененные плоды отмечены в начале июня на второй-четвёртой кисти (приложение Б).

В литературе мало сведений о влиянии внешних условий на стерильность типа Врыбычанский низкий у томата. Roy et al. (2012) сообщает о том, что две линии с геном ps-2, которые в умеренном климате Болгарии были высокостерильны, в тропическом климате восточной Индии частично потеряли свою стерильность. У одной линии осеменнёные плоды завязались на всех растениях, а у другой линии – на 25 % растений (оценивали первые пять кистей). Число осемененных плодов составляло 3,8-9,5% от общего числа цветков на растении.

В 2009 году был заложен опыт по изучению влияния сроков посева (24 апреля – обычный срок, 31 мая – поздний срок) на степень стерильности. Оказалось, что календарные даты самопроизвольного завязывания осемененных плодов у линий были различны: у пяти линий (458, 900, 928, 1169 и 2479) завязывание происходило на соцветиях, цветение которых начиналось в последней декаде июня – первой декаде июля, у трех линий (440, 927, 1306) единичные плоды завязывались во второй – третьей декаде июля, у линии 441 завязи появились в первой декаде августа (табл. 1).

Подработка методики определения стерильности у ФМС-линий

В Приднестровском НИИ сельского хозяйства при выделении стерильных форм для контроля оставляют первые 1-3 соцветия. При отсутствии на них завязавшихся плодов проводят искусственное самоопыление, парные скрещивания и т.д. в зависимости от селекционной программы. Однако степень проявления стерильности зависит от некоторых неконтролируемых факторов, особенно велико влияние движения ветра (Троничкова, 1968). В наших исследованиях, как было показано выше, у генотипов отмечена разная реакция на условия года, связанная, видимо, с разной реакцией на высокие температуры и движение воздуха.

Поэтому определение стерильности по завязываемости плодов на первых кистях в естественных условиях выращивания не всегда может дать правильное представление о степени выраженности этого параметра.

В специальной литературе по селекции томата мы не нашли методики по оценке степени ФМС типа Врбычанский низкий. Традиционно степень стерильности определяется путем подсчета числа завязавшихся осемененных плодов к общему числу цветков на растении (Симонов, 1968а, б; Троничкова, 1968).

Оценка степени стерильности путем подсчета числа завязавшихся плодов предполагает отсутствие на растениях плодов от искусственного опыления. Нередко высокостерильные растения не завязывают или завязывают единичные плоды (которые не всегда вызревают) лишь к концу вегетации, в результате чего эти генотипы могут быть потеряны или для их сохранения приходится использовать культуру in vitro. Однако в селекционной практике, особенно при создании новых ФМС-линий, большое значение имеют способы выделения функционально стерильных форм на более ранних фазах развития растения независимо от условий года исследования. Как правило, в течение вегетации селекционер несколько раз проводит визуальный осмотр, чтобы отбраковать фертильные растения. В зависимости от местоположения растения (удаленность от фрамуг, отсутствие сквозняков) возможны ошибочные отборы стерильных растений. К тому же стерильные растения могут завязывать партенокарпические плоды (на любом соцветии). В этом случае приходится проводить анализ каждого завязавшегося плода, иначе можно отбраковать растения с ФМС.

Мы смоделировали в лаборатории провокационное условие «движение воздуха» следующим образом: подсушивание неповрежденных пыльников в течение суток при температуре 23-25C при помещении их в пергаментный пакет с последующим принудительным «выбиванием» пыльцы. Показателем стерильности (или фертильности) служило отсутствие (или наличие) пыльцевых зерен в конверте. Затем пыльники стерильных генотипов принудительно повреждали для того, чтобы убедиться в наличии в них пыльцевых зерен. Практически в предложенном способе нет ничего нового: путем подсушивания и принудительного «выбивания» собирают пыльцу фертильных растений. Однако в литературе мы не нашли сообщений о возможности применения такого способа при работе с ФМС-линиями.

Определение стерильности этим способом проводили в 2008-2009 гг. у двенадцати линий (по два растения с каждой линии) путем отрыва трех полностью раскрывшихся цветков с каждого соцветия по мере их цветения. Было отмечено, что растрескивание пыльников в лабораторных условиях практически не зависит от года исследования, но при этом сохраняются генетические различия (рис. 4, приложение В).

У линий 441, 458, 900, 958, 1306 и 2479 пыльники не растрескивались до 8-10 кисти, у линий 440, 902, 957 и 1169 – до 6-9 кисти: разница в порядковом номере цветения кисти каждого конкретного генотипа в зависимости от года изучения составляла 1-2 единицы. Только у линий 927 и 928 отмечен сильный «разрыв» – 4 и 3 единицы соответственно. В 2009 году у всех линий было 5 проведено сравнение порядковых номеров кистей с осемененными плодами в теплице и порядковых номеров кистей с растрескивающимися пыльниками в лаборатории (рис. 5).

(2009 год). Почти полное совпадение отмечено у семи линий (440, 441, 927, 926, 957, 1169 и 1306): разница в порядковом номере не более одной единицы. У пяти линий (458, 900, 902, 958 и 2479) образование осемененных плодов в теплице происходило на кистях более низшего порядка: разница 3-6 единиц. Такое несовпадение данных мы объясняем тем, что в лаборатории мы имитировали действие лишь фактора ветра, который провоцирует растрескиваемость пыльников в теплице, не учитывая действия высоких температур воздуха.

Этот способ мы рекомендуем для выделения стерильных растений при создании новых линий в ранних гибридных популяциях F2 - F5. После оценки этим способом стерильности на первой – третьей кистях проводится принудительное самоопыление лучших растений и затем контроль стерильности в конце вегетации по проценту осемененных плодов.

Предложенный способ был успешно апробирован нами в работе с перспективной ФМС-линией 2099.

В 2004 году в F2 гибрида между двумя ФМС-линиями (2479438) сотрудником лаборатории Блиновой Т.П. было выделено одно растение полудетерминантного типа, на котором завязался один осемененный плод массой около 350 г, что более чем в два раза больше массы плода исходных линий (рис. 6).

С 2005 года проводилась оценка индивидуальных отборов этой гибридной комбинации на степень выраженности стерильности (обычным способом, по 7 проценту самопроизвольно завязавшихся осеменённых плодов) и крупноплодность. В результате была создана ранняя крупноплодная линия 2099 (пятое гибридное поколение) с полудетерминантным типом куста и средней степенью стерильности, когда на отдельных растениях завязывалось по 2-3 плода. С 2008 года эта линия была включена в программу по созданию крупноплодных высокорослых гибридов. Однако при проведении гибридизации выяснилось, что при кастрации цветков в стадии желтого бутона происходит их растрескивание и высыпание пыльцы на рыльце пестика. Поэтому в этом же году повторно в пленочной теплице в конце мая высеяли потомство пяти растений линии 2099, высадили в грунт 121 растение и провели проверку каждого растения (по первой и второй кисти) на растрескиваемость пыльников путем принудительного «выбивания» пыльцы в лабораторных условиях из подсушенных неповрежденных пыльников. Сбор пыльников проводили около полудня, когда температура воздуха поднималась до 30C и выше. В 2008 году было выделено всего 4 растения, у которых пыльники не растрескивались на обеих кистях (табл. 2).

Потомство этих растений подобным же способом было оценено и в 2009 году: для дальнейшей работы осталось 3 растения семьи 1403. В 2010 году выделено 4 растения, у которых пыльники не растрескивались не только на первой-второй кисти, но и на третьей. В результате проведенной работы степень ФМС с 3,3% в 2008 году возросла до 66,7% в 2010 году.

Дальнейшая работа по повышению степени стерильности и размножению линии 2099 проводилась специалистами лаборатории в питомниках гибридизации, так как линия является материнской формой гибрида Рапсодия (рис. 7). В результате стерильность линии была повышена до 90-99%.

Следует отметить, что этот способ определения стерильности очень эффективен при работе с крупноплодными формами, у которых даже при полной фертильности завязываемость плодов низкая. В наших опытах у всех растений линии 2099 самопроизвольное завязывание плодов не превышало 3-5

Фенотипическая изменчивость показателей «число листьев до заложения первого соцветия» и «число листьев между последующими соцветиями»

Одним из основных хозяйственно ценных показателей является раннеспелость. Различают биологическую и хозяйственную скороспелость. Биологическая скороспелость - число дней от массовых всходов до полного созревания первого плода (Алпатьев, 1981). Хозяйственную скороспелость определяют по урожаю за определенный промежуток времени плодоношения или на определенную дату (Пивоваров и др., 2002). Даскалов Х. (Алпатьев, 1981) предложил формулу для определения индекса хозяйственной скороспелости, определяемого как отношение урожая изучаемого сорта или гибрида к урожаю контрольного сорта или гибрида за определенное количество сборов.

Короткий период от всходов до созревания является прямым показателем раннеспелости (Алпатьев, Агапов, 1985). Как указывает Butler L. (1976), оценку и отбор на этот признак надо проводить в обычных условиях, так как он зависит от скорости образования корней, способности переносить шок от пересадки рассады, приспособленности к меняющимся условиям температуры и влажности.

Скороспелость, определяемую как продолжительность вегетационного периода, делят на два периода: от массовых всходов до начала цветения первого цветка и от цветения первого цветка до созревания первого плода (Орлова, 1991). Авдеев Ю.И. (1982, с.113) указывает, что «скороспелость является результатом сочетания в одном сорте коротких фаз развития растения».

Изучением и разработкой методов селекции на скороспелость занимались многие исследователи (Тараканов, 1961; Кравченко, 1979, 1983; Гусева, 1989; Cuartero, Nuez, 1982; Кондратьева, 2010).

В наших опытах мы использовали ранние материнские ФМС-линии с продолжительностью вегетационного периода 85-103 дня и фертильные линии с продолжительностью вегетационного периода 95-106 дней (табл.3).

Из ФМС-линий самой ранней является линия 2099: вегетационный период 86 дней, продолжительность периода «всходы - цветение» – 44 дня, периода «цветение - созревание» – 42 дня. Ранним цветением характеризовались также линии 458, 1169 и 2479 – 47 - 48 дней. Самая поздняя ФМС-линия 440 (103 дня) имела и более продолжительный период от всходов до цветения (57 дней). У пяти линий (440, 441, 900, 927 и 957) период «всходы - цветение» продолжительнее на 5-10 дней относительно периода «цветение - созревание». У остальных линий продолжительность этих периодов практически одинаковая, за исключением линии 2479, у которой первый период короче второго (табл. 3). Среди фертильных линий не было очень ранних форм. В основном продолжительность вегетационного периода составила 95-100 дней. У самых поздних линий (126, 162, 419 и 1135) этот период составил 103-106 дней. Продолжительность периода «всходы - цветение» у большинства линий составила 50-53 дня (исключение – линии 126 и 151 – 56 дней). Продолжительность второго периода «цветение - созревание» у большинства линий была на уровне первого, а у пяти линий (126, 151, 386, 1124 и 1253) короче на 5-11 дней. Самым коротким (45-47 дней) второй период был у линий 74, 151, 386, 1124, 1253 и 1348 (табл. 3).

В основном линии выравнены по продолжительности вегетационного периода и его фенофаз (среднепопуляционные коэффициенты вариации слабые). О слабой изменчивости этого показателя сообщали и другие исследователи (Лукьянеко, 1993; Пивоваров, 1999а, Власова, 2000; Трофимов, 2003). Однако варьирование продолжительности второго периода более сильное (у ФМС-линий - 9,7%, у фертильных - 12,8%), а у отдельных линий (902, 74 и 1135) – сильное (табл.3). Слабая фенотипическая изменчивость продолжительности фенофаз свидетельствует о выравненности линий и о том, что у ряда линий трудно добиться сдвига в повышении биологической скороспелости. Более вероятно снизить продолжительность вегетационного периода у линии 902 при проведении отбора по продолжительности периода «цветение-созревание» (Cv=30,3%).

Продолжительность периода «всходы-созревание» хотя и зависела от года исследования, однако доля влияния этого фактора мала и у стерильных линий составила 4%, у фертильных - 9% (табл. 4, приложение Г). У стерильных линий изменчивость этого показателя, в основном, обусловлена генотипом линий (72%), а у фертильных линий – их взаимодействием с годом исследования (55%) и в меньшей степени (35%) - генотипом. Полученные данные