Селекция томата для защищённого грунта: изучение генерационной изменчивости хозяйственно-ценных признаков и оптимизация андрогенеза пыльников in vitro

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В решении круглогодичного снабжения свежими овощами роль отводится грунту, Тепличные хозяйства Республики, общая площадь которых 560 га, в том числе зимних теплиц 232 га, испытывают дефицит в семенном материале овощных культур отечественной селекции. Потребность в семенном материале велика, и рынок на данный момент насыщен большим количеством сортов к гибридов, предлагаемых зарубежными семеноводческими фирмами. Большинство из этих сортов характеризуются низкой адаптивной устойчивостью к местным условиям защищённого грунта и иссоответствуют данной световой зоне, Высокие цены, на этот семенной материал отрицательно отражаются на себестоимости, Так по данным селекционно-семеноводческой фирмы "Гавриш", цены на семена томатов для защищённого грунта на октябрь 1997 года составляли от 2500 до 4000 долларов США за один килограмм.

Вышензложенные проблемы определяют актуальность селекции томата защищённого грунта. Сорта и гибриды должны соответствовать условиям и технологии возделывания для различных культивационных сооружений и периодов выращивания. Для этого необходимо всестороннее изучение генетических признаков материала, в том числе морфологических, биохимических, аналитических, устойчивости к болезням.

Цель и задачи исследований . Основная цель наших исследований заключалась в получении исходных форм томата для защищённого грунта. В связи с чем перед нами ставились следующие задачи:

изучить влияние генераций на структуру урожайности, биометрические и биохимические качества;

изучить биологические особенности гибридов в последующих генетических поколениях с целью выделения линий с низким коэффициентом вариабельности по основным хозяйственно-ценным признакам (структура урожайности, биохимические признаки и т. д. )

Отработать методику адрогенеза культуры пыльников томата in vitro

для получения родительских форм.

На защиту выносятся следующие положения:

- Влияние генерации на изменчивость хозяйственно-ценных признаков томата.

- Получение исходных форм на основе гибридов F

- Андрогенез культуры пыльников томата in vitro.

Научная новизна. К новизне исследований можно отнести основные параметры изменчивости хозяйственно-ценных признаков томата защишённого грунта в различных генерациях, степень вариабельности этих признаков. В условиях защищённого грунта выделены линии томата С-1-5 и С-8-5 обладающие комплексом хозяйственно-ценных признаков, а также выделены доноры по отдельным ценным свойствам: продуктивности и устойчивости к болезням. Это первые исследования по селекции томата для защищённого грунта проведённые и Казахстане без привлечения мирового генофонда, который нам пока недоступен из-за отсутствия финансовой поддержки на приобретение готовых родительских форм.

Практическая пешность, По результатам исследований сформулированы основные параметры перспективных сортов и теоретические предпосылки по созданию линий томата для защищённого грунта, а также методы, ускоряющие селекционный процесс получения исходных форм томата для защищённого грунта.

Апробация работы . Основные результаты исследования доложены на методнческих советах и заседаниях учёного совета Каз. НИИКОХ с 1996 по 1999 годы, на VII Республиканской научно-практической конференции, г. Алматы, 1999 г.

Публикации. По материалам исследования опубликовано 5 научных статьи.

Структура и объём работы. Диссертационная работа изложена на 145 страницах. Состоит из введения, четырёх глав, выводов и предложений производству, списка литературы и приложений. Текст иллюстрирован 16 таблицами и 44 рисунками, 18 приложениями. Список литературы представлен 175 источниками, в том числе 31 зарубежными авторами.

2. Условия и методики проведения неследований

Исследования проводили в 1996-1999 г в зимне-весеннем и весеннелетнем оборотах в зимних теплицах А. О. " Зеленстрой ", дома отдыха "Улан " и лаборатории клеточной селекции Каз. НИИКОХ.

Изучение гибридов F1 и образцов томата проводили в сравнении со стандартами - F1, Атос, F1, Верлиока.

Оценивали хозяйственно-ценные признаки: урожайность, биохимические показатели плодов, устойчивость к болезням.

Закладку опытов проводили согласно «Методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур» (1975) .

Наблюдения проводили по «Методическим рекомендациям по проведению опытов с овощными культурами в сооружениях защищённого грунта» (1976) .

Биохимический анализ на содержание в плодах сухих веществ, витамина "С ", общих сахаров, кислотность проводили в лаборатории химического анализа Каз. НИИКОХ, согласно «Методике опытного дела в овощеводстве и бахчеводстве» (1992) . Содержание аскорбиновой кислоты определяли по Мурри, сахара - по Бертрану, кислотность - титрованием 0, 1 Н щёлочью (NaOH), сухое вещество - методом высушивания.

Поражение растений ВТМ и кладоспориозом оценивали согласно «Методических указаний по селекции и семеноводству овощных культур, возделываемых в защищённом грунте» (1976) .

Приготовление питательных сред и их оптимизацию проводили по «Методическому руководству к практическим занятиям по культуре тканей растений» (1983) .

Высадку пыльников томата на питательные среды проводили согласно «Методическим указаниям по культуре ткани томатов» (1985) .

Определение стадни развития микроспор проводили по «Инструкции по приготовлению препаратов для цитологических исследований картофеля» (1985) .

Жизнеспособность пыльцы томата данных сортообразцов изучали по Паушевой, (ацетокарминовый метод, 1974) .

Влиннне генерации на изменчивость хозяйственно-ценных признаков

Используя метод индивидуального отбора с оценкой по потомству из гибридов F1, мы ставили задачу получения относительно чистых линий с наименьшим коэффициентом вариабельности по отдельным хозяйственно- ценным признакам: продуктивности, устойчивости к болезням, биохимическим показателям, которые можно будет использовать не только как исходные формы, но также и отдельные продуктивные линии в качестве новых сортов.

Таблица 1

Вариабельность биометрических показателей линий С-1 и С-8 в

зависимости от генераций

В F2-F5 наблюдалось всех показателей:

высота уменьшалась В F4 и стабилизировалась в F5 F6, среднее количество листьев увеличилось в F6, у линии С-1, и уменьшилось в F6, у линии С-8, а показатель количества соцветий увеличился у обеих линий.

По результатам исследований установлено, что коэффициент вариации в поколении находился в пределах: по высоте растений 6, 6-10, 5%, количеству: листьев 8, 0-12, 5%, кистей 11, 4-19, 4 %. (таблица 1)

Коэффициент варнабельности по высоте растений, количеству листьев и по показателю количества соцветий по мере возрастания генерации выровнялся к уровню F1, что свидетельствует об относительной стабилизации данных линий по этим признакам.

Таблица 2

Вариабельность урожайности и массы плода в зависимости от генераций

(1998-1999гг)

НСР05- 1, 38 кг/м2, Р % - 5, 7 %

По результатам исследований нами выделены линии С-1-5, С-8-5, на которых отмечалось восстановление параметров урожайности по мере возрастания генерации: с 2, 3 кг/м2 в F1 до 3, 0 кг/м2 в F5 (ранняя урожайность) и с 10, 3 кг/м2 в F1 до 10, 2 кг/м2 в F5 (общая урожайность) - у С-1, с 3, 4 кг/м2 в F1 до 3, 0 кг/м3 в F5 (ранняя урожайность), и с 8, 0 кг/м2 в F1. 5до 7, 8 кг/м3 в F5 (общая урожайность) у С-8.

Полученные результаты свидетельствуют о реальной возможности получения урожайности на уровне F, более поздних генерациях F3 с меньшим коэффициентом вариабельности. У линии С-1 в F2 (таблицы 2, 3) наблюдается повышение ранней урожайности, увеличение количества цветков в кнстях (7-20 цветков - в F5, 6-11 цветков - в F1) меньшая высота заложення первой кисти (7 лист - F3, 8 лист - в F1) по сравнению с исходной формой.

Данные исследований показали также снижение средней массы плода в линиях по мере возрастания генераций. Этот показатель оказался характерным для всех изучаемых линий.

Таблица 3

Характеристика соцветий томата

Снижение средней массы плода в линиях по мере возрастания генераций в целом компенсируется тем, что в линиях увеличивается не только среднее количество кистей растении, также количество цветков в соцветии.

Уровень биохимических показателей в генерациях варьировал несущественно. Увеличение показателя сахаров, с 2, 9 до 3, 4 %, сопровождалось снижением кислотности с 0, 71 до 0, 5 %. В целом отмечается повышение стабильности данных признаков в F5 по коэффициенту вариабельности.

В ходе исследований выявлено понижение температуры, особенно в ночное время до 12 °С в январе-феврале, что сказалось на завязываемости плодов на первых соцветиях у растений в целом, и в частности у линий С- 1-6 и С-8-6 - 69, 4 % и 75, 3 %, по сравнению с ними же в весенний период - 90, 2 и 95, 2 % соответственно (таблица 4) .

Таблица 4

Изменчивость морфологических признаков томатов при выращивании в различных культурооборотах

В весенний период общая завязываемость плодов по 4 соцветиям у этих линий выше, чем в зимний период: 88, 8 % и 94, 0 %, против 77, 5 % и 74, 0 %, а также замечено увеличение процента завязываемости плодов с 69, 4 % до 79, 2 % у С-1-6 и 75, 3 % - 76, 6 % у С-8-6, по мере повышения наружной температуры и приближении температуры в теплице к оптимальной (25°C) . Эти же линии выделились как по отношению к стандарту, так и к первому поколению в данных культурооборотах.

В силу специфики условий в теплицах затруднена циркуляция воздуха, поэтому перегревы в сравнении с температурой окружающего воздуха возможны здесь чаще и сильнее, чем в открытом грунте. В связи с чем повышение температуры в июне-июле (38-42°C), заметно снижает завязываемость с 90, 2 % и 95, 5 % до 79, 0 % и 90, 0 % соответственно (таблица 4) .

В весенне-летнем обороте первое соцветие томатов закладывается над 10-12 листом, соцветиях образуется самое большое количество цветков по сравнению с другими культурооборотами, до фазы цветения - 52-59 дней, до первого сбора - 96-103 дней.

Нами отмечено, что первая кисть закладывается у выделяемых линий в весенне-летнем обороте над 5-7 листом, в зимне-весеннем - над 8-10 лис- том, по отношению к F1 идёт более ранняя закладка первой кисти.

По наступлению фенофаз можно наблюдать варьирование по оборотам - так от массовых всходов: до цветения первого соцветия 77-86 дней, до первого сбора 142-159 дней, до последнего сбора 237-238 дней в зимне-весеннем обороте, а в весенне-летнем обороте: 55-58 дня, 109-114 дней, 169-170 дней соответственно.

Оценка линий томата на устойчивость к отдельным болезням Селекционный материал оценивали и отбирали по устойчивости к отдельным болезням, выделяя относительно устойчивые формы. Условия нашего эксперимента в зимне-весеннем обороте характеризуются относительно низкими температурами 16-18°С и высокой относительной влажностью воздуха - 73-80 %, в фазе цветения - начала завязывания плодон на первых четырёх кистях. К этому же периоду относиться появление первых признаков болезней. По данным исследований отмечено, что таких периодов два - в начале (январь - март) в конце культурооборота (июль август) .

В экспериментальных данных относительную устойчивость к ВТМ проявил Верлиока, являющийся в опытах стандартом, который поразился к концу вегетации в среднем на 70 %, тогда как исследуемым гибриды поразились на 80-90 %.

Как видно из рисунка, линии, выделенные из гибридов (июнь), были менее восприимчивы к ВТМ в последующих поколениях F2 - F3. B последующих генерациях F2 и F3 эти линии в начале вегетации поражались в пределах 30-40 %. Относительная динамика устойчивости к местным штаммам у изучаемых линий в последующих генерациях объясняется ежегодным селективным отбором.

Особенно это чёгко проявилось это у линий С-8-5, С-1-5, С-12-5, где отмечена относительная устойчивость, проявленная низкой поражаемостью в пределах

10-20 %.

Таким образом, у анализируемых линий отмечается относительная устойчивость по степени поражаемости к ВТМ в генерациях. По результатам исследований были выделены относительно устойчивые линин томата С-8-5, С-1-5 в генерациях F4 и F3, которые поражались BTM в начале вегетации в пределах 20-30 %, в к концу вегетации на уровне стандарта. Эти линии могут представлять интерес в качестве доноров устойчивости к ВТМ.

Наряду с вирусными болезнями большую вредоносность в тепличных условиях оклзывают грибные болезни, в частности бурая пятнистость или кладоспориоз. Говоря о вредоносности данного патогена необходимо отметить, что она зависит от устойчивости ленин. В наших условиях перанчные симптомы поражения патогеном кладоспорнозд в виде светло- жёлтых, иногла ближе к жёлтоватым пятнам на верхней стороне листа были отмечены в 1-2 декаде августа. Полный цикл болезни с образованием мицелия и массового распространения болезни отмечен и октябре. На

отдельных восприимчивых линиях, таких как С-11-2, С-12-6 поражённость достигала 83 - 85 % и балом 3. Нами выделена относительно устойчивая линия С-1 поражённость которой составила 8-17 %, со средним балом 2.

Нами условно выделены следующие группы устойчивости линий по степени поражения:

низкая степень поражения (0-15 %) . C-1-5, C-4-3, C-1-6-2, C-8-6-2, C-1- 2-1, C-8-6-1, C-1-6-1 и др., и сорти С-74, С-44.

средняя степень поражения (16-25 %), C-5-1, C-10-4-2, C-10-2, C-11, C- 2-2, C-2-5, C-4-5 и др.

- высокая степень поражения (26-40 %), С-5-3, С-7-2, С-10-3, С-10-3, C- 12-4, C-S-2, C-1-4 и др.

- очень степень поражения (41-75 %), C-17. 4-1, C-11-3, C-11-4, С-10-4-1, С-11-2, С-12-6, а тик же коллекционные соC-63, C-55, C-73 (75% и выше)

В результате оценки были выделены сорта и линия относительно устойчивые к бурой пятнистости, Стандартные сорта попали во вторую группу.

Исходные гибриды F, в вегетации (октябрь) были поражены кладоспориозом и пределах 25-55%, стандарт поразился на 45% Данный показатель характеризует его слабовосприимчивым, но устойчивым гибридом

Во втором поколении F2 поражённость на конец у дянных линий практически и находилась в пределах 25-60%, Более высокая устойчивость проявилась у изучаемых линий в поколении F) . Так например, линия С-1 с 30% поражения в F, , снизилась до 20% в F2, C-7-1 с 50% поражения в F, снизилась в F2до 30%.

Значительно увеличилась степень поражения в линии С-1 с 20% в F до 75% в F4. У некоторых линий наблюдается стабильное увеличение устойчивости в процессе генерации, например линия С-8: F, - 50%, 30%, F4 - 20%. Стабильное увеличение устойчивости в процессе генерации от F, до F4 можно объяснить сжегодным отбором по признаку устойчивости растений к кладоспориозу.

По результатам оценки на степень поражения кладоспориозом были выделены относительно устойчивые линии С-1-5, С-4-3, С-1-6-2, С-8-6-2, C-1-2-1, C-8-6-1, C-1-6-1, C-27-3-2, C-1-2-2, C-8-4, C-4-2-1 и сорта С-74, С- 44, которые могут быть использованы в дальнейшем в селекции на устойчивость.

Андрогенез культуры пыльинков томата in vitro

В связи с развитием биотехнологической науки, наиболее ускоренным методом получения чистых линий стал метод андрогенеза культуры пыльников in vitro, позволяющий получать гаплоидные линии.

В наших исследованиях по культуре пыльников были использованы стандартные среды MS, Нича, В5, Среды В3 и N5 отличаются от MS отсутствием соли NH, NO3, но количественная масса азотистого основания компенсируется за счёт резкого увеличения массы соли KNO3. С целью подбора подходящей среды для культивирования пыльников мы испытывали все 4 прописи питательных сред.

Наилучшим вариантом среди изучаемых сред оказалась среда Нича. Приживаемость пыльников на этой среде составила 11, 7%, на среде В, - 8, 0% и среде - 4, 1%, тогда как на среде MS приживаемость находилась на уровне всего 3, 0%. Анализируя причину летальности пыльников в данных средах, по составу минеральных солей можно сделать вывод, что обогащённая азотистым основанием среда MS в целом ингибирует процесс каллусогенеза у культуры пыльников томата. Чем ниже содержание азота в среде, тем выше процент каллусогенеза.

---

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.

• Информатика
• Банковское дело
• Оценка бизнеса
• Бухгалтерское дело
• Валеология
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Религия
• Общая история
• Журналистика
• Таможенное дело
• История Казахстана
• Финансы
• Законодательство и Право, Криминалистика
• Маркетинг
• Культурология
• Медицина
• Менеджмент
• Нефть, Газ
• Искуство, музыка
• Педагогика
• Психология
• Страхование
• Налоги
• Политология
• Сертификация, стандартизация
• Социология, Демография
• Статистика
• Туризм
• Физика
• Философия
• Химия
• Делопроизводсто
• Экология, Охрана природы, Природопользование
• Экономика
• Литература
• Биология
• Мясо, молочно, вино-водочные продукты
• Земельный кадастр, Недвижимость
• Математика, Геометрия
• Государственное управление
• Архивное дело
• Полиграфия
• Горное дело
• Языковедение, Филология
• Исторические личности
• Автоматизация, Техника
• Экономическая география
• Международные отношения
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности), Защита труда