3.5 Пути и методы ускорения селекционной работы
Для создания сорта однолетних культур необходимо 12-15 лет. Если к этому еще прибавить время на госсортоиспытание и внедрение нового сорта в производство, то получится довольно внушительный отрезок времени. Поэтому селекционеры постоянно ищут пути и методы ускорения селекционного процесса.
Наиболее широко распространенным методом ускорения селекционного процесса является получение 2 — 3 поколений в год, используя фитотроны, селекционные теплицы, камеры искусственного климата. Это позволяет ускорить процесс выведения новых сортов в 1,5-2 раза.
Несколько урожаев в год можно получить при сочетании использования названных выше сооружений и посева селекционного материала в различных зонах (включая южные) нашей страны.
Любые методы по ускорению создания исходного материала, оценок селекционного материала и размножению его способствуют более быстрому созданию сорта. Так, в настоящее время для ускорения селекционного процесса все в мире используют метод культуры изолированных зародышей, позволяющий сократить время на выращивание одного поколения на 20-30 дней.
Эффективно в ускорении селекционного процесса внедрение различных методов по преодолению естественного покоя семян. Большие перспективы в ускорении селекционного процесса при создании новых сортов появляются в связи с резко увеличившимися на основе использования вычислительной техники (ЭВМ) возможностями прогноза селекционного эффекта.
В последние годы для ускорения процесса селекции все большее внимание селекционеры уделяют индуцированию процессов генетических рекомбинаций сочетанием гибридизации и обработки мутагенными факторами как исходного материала, так и гибридов F1
Ускорению селекционного процесса могут способствовать использование растений с разной плоидностью, применение для оценки сортов и гибридных поколений метода белковых маркеров хозяйственно ценных признаков, некоторых цитогенетических приемов, например сцепление генов, обусловливающих хозяйственно ценные и маркерные признаки, введение в практику селекции культуры клеток и тканей. Уже сегодня реально применение соматической гибридизации, методов включения инбредной ДНК в геном овощных растений. Важную роль в ускорении результатов селекционной работы может сыграть ранняя диагностика гетерозиса, применение ускоренных методов создания стерильных аналогов и растений — закрепителей стерильности. [8]
Источник
Международный журнал
гуманитарных и естественных наук
Ревенко В.Ю. Способ повышения эффективности селекционного процесса / В.Ю. Ревенко, О.М. Агафонов // Международный журнал гуманитарных и естественных наук – 2017. – №9. – С. 56-60
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЕЛЕКЦИОННОГО ПРОЦЕССА
В.Ю. Ревенко, к анд . техн . наук
О.М. Агафонов , мл. науч. сотр.
Армавирская опытная станция ВНИИМК в г. Армавире
( Россия, г. Армавир )
Аннотация. С целью повышения эффективности селекционного процесса при создани и высокопродуктивных конкурентоспособных сортов сои были проведены исследования по использованию в питомниках размножения укрывных мульчирующих материалов и п о лимерных абсорбентов почвенной влаги . Полимерный абсорбент влаги (гидрогель) вн о сился в почву на глубину 9-10 см перед посевом сои в дозе 400 кг/га. После получения всх о дов в междурядья укладывались мульчирующи е материал ы: черная полиэтиленовая пле н ка и нетканый материал. По результатам проведенных полевых опытов выявлено, что коэффициент размножения в в ариант ах , замульчированных полиэтиленовой пленкой удалось увеличить в 1,2 2 раза в сравнении с контрол ем . Максимальн о данный показатель удалось увеличить в вариант е с комплексным использование м мульчирующих материалов и полимерного абсорбента влаги – в 1,32 раза. Таким образом , благодаря сохранению д о полнительных запасов почвенной влаги в корнеобитаемо м сло е удалось снизить стресс о вую нагрузку на растения вызванную неблагоприятными погодными условиями , повысить коэффициент размножения семян сои, повысить эффективность селекционного проце с са.
Ключевые слова: селекция, соя , полиэтиленовая пленка, гидрогель .
Введение. В процессе селекционной работы новый сорт сои проходит длител ь ный путь от отбора родоначального эли т ного растения до районирования. На это затрачивается много времени: от 8 до 10 лет. Если к этому еще прибавить время на госсортоиспытание и внедре ние нового сорта в производство, то получится д о вольно внушительный отрезок времени. Поэтому селекционеры постоянно ищут новые пути и методы ускорения селекц и онного процесса. Наиболее распространен метод получени я двух-трех поколений в год, с использованием фитотронов, теплиц и камер искусственного климата [1] . Это позволяет ускорить п роцесс выведения новых сортов в 1,5 — 2 раза. Несколько ур о жаев в год можно получить при сочетании использова ния названных выше сооруж е ний и п осева селекционного материала в южных зонах РФ. В принципе, л юбые м е тоды по ускорению создания исходного материала, о ценок селекционного мат е риала и его р азмножению , способствуют более быстрому созданию сорта.
Новизна проводимых авторами иссл е дований заключается в том, что с целью повышения эффективности селекционного процесса и создания высокопродуктивных конкурентоспособных сортов сои был а проведен а оценка применимости укры в ных мульчирующих материалов и пол и мерных абсорбентов почвенной влаги в селекционной технологической цепочке.
Армавирская опытная станция ВН И ИМК находится в засушливом степном регионе, в зоне неустойчивого увлажн е ния. Ее почвенн ые условия имеют бол ь шой потенциал для получения устойчивых высоких урожаев сельскохозяйственных культур, но постоянный недостаток влаги сдерживает увеличение объемов прои з водства. Анализ данных метеонаблюдений за последние годы свидетельствует о том, что климат в восточной зоне Краснода р ского края несколько изменился . Н ередко , в вегетационный период отмечается си с тематическое повторение длительных п е риодов отсутствия атмосферных осадков на фоне сильных сухих восточных ветров и экстремально высоких температур [ 2 ]. Поэтому, одним из основных условий п о лучения стабильн о й вегет ации растений сои на селекционных делянках является снижение физического испарения почве н ной влаги и аккумулирование её в почве в осенний и зимний периоды, что позволит нивелировать неравномерный и неусто й чивый характер выпадающих осадков . В связи с этим возникает необходимость изучения различных агроприём ов прим е нительно к селекционным севооборотам и культурам, реагирующим на недостаток влаги в почве.
Материалы и методы. В качестве а б сорбента почвенной влаги нами был и с пользован гидрогель «Штокосорб 660» (Германия). Его основным отличием от гидрогелей других производителей явл я ется отсутствие в составе вредного акр и ламида, поэтому данный препарат экол о гически безопасен . А ктивность в почве данного абсорбента сохраняется в течение 2-3 лет, а затем он разлагается на утилиз и руемые природой компоненты: углеки с лый газ, воду и соли калия. Применение полимерных гидрогелей в растениеводстве сдерживается вследствие их высокой стоимости, т. к. они в осно вном импорт и руются в РФ. Однако в настоящее время уже ведутся разработки по синтезу пол и мерных абсорбентов влаги из отечестве н ного сырья, что позволит существенно снизить их стоимость.
Как было уже указано, и сследования выполнены на полях Армавирской опы т ной станции ВНИИМК. Почвы опытного участка – чернозем обыкновенный мо щ ный тяжелосуглинистый, сформированный на лессовидном тяжелом суглинке. Пре д шественник в опытах — озимая пшеница. Повторность опыта четырехкратная, ра з мещение вариантов – рендомизированное. Опыт двухфакторный: ф актор А – предп о севное внесение в почву абсорбент а по ч венной влаги: А 0 – контроль , А 1 – внесение полимерн ого гидрогел я в дозе 400 кг/га. Фактор В – укрытие поверхности межд у рядий мульчирующими материалами, снижающими испарение влаги: В 0 – ко н троль (без мульчи), В 1 – укрытие почвы нетканы м материал ом («Агроспан-60»), В 2 – непрозрачн ой черн ой полиэтиленов ой пленк ой ( 100 мкм ) . Посев осуществлял и сеялкой СУПН-8 (с междурядьями 70 см), с нормой высева семян 400 тыс . шт. на один гектар в оптимальные агротехнич е ские сроки для данного региона. Сорт сои « Славия » селекции Краснодарского ВН И ИМК . Площадь каждой делянки 52,5 м 2 . Полимерный абсорбент влаги вносили на глубину 9-10 см перед посевом . После п о лучения всходов сои, укрывные материалы («Агроспан » и полиэтиленовая пленка) укладывались в междурядья. Следует о т метить, что с целью сбора атмосферных осадков с поверхности пленки, междур я дья имели дугообразный профиль, позв о ляющей воде стекать в зону рядк ов с ра с тениями сои . Расстояние от края пленки до рядка составляло 4 — 6 см .
Влажность почвы определяли в метр о вом слое почвы, через каждые 10 см те р мостатно-весовым методом . Сроки отбора проб: после появления всходов сои , в фаз е цветения , образования бобов, полного н а лива бобов и перед уборкой – в соответс т вии с методикой [ 3 ]. Уборку сои провод и ли селекционным комбайном « Сампо-2010 « .
В 2016 году нами были получены пре д варительные результаты исследований, являющихся логическим продолже нием работ по данной тематике [ 4 , 5 , 6 ].
Результаты и обсуждение . Цель раб о ты: повысить эффективность селекционн о го процесса путем снижения стрессовой нагрузки на растения, вызванной неблаг о приятными погодными условиями, пов ы сить коэффициент размножения семян сои, свести к минимуму явления абортивности семян и опад а ния искусственно оплод о творенных цветков и завязей, что позволит в конечном итоге сократить время вывед е ния новых сортов сои.
В связи с поставленной целью в работе необходимо было решить следующую задачу: в полевых условиях оцен ить ра з личны е способ ы сохранения запасов по ч венной влаги путем снижения её физич е ского испарения и уменьшения гравитац и онного стока из корнеобитаемого слоя.
В условиях 2016 года , к началу августа произошло фактическое иссушение всей метровой толщи почвы в результате активного использования влаги растениями сои, испарения влаги с листовой и почвенной поверхности под воздействием интенсивного солнечно го излучения и ветра. При этом, в вариантах , укрытых пленкой и нетканым материалом, влажность почвы была относительно равномерной по всей глубине исследуемого горизонта, в отличие от контроля , где верхни е сло и был и зна чительно суше . Например, в слое почвы 10-20 см влажность снизилась в вариантах с полиэтиленовой пленкой в 1,65 раза, с нетканым материалом – в 1,7 раза, на контроле – в 2,7 раза.
З аделка в почву гидрогеля способств о вала снижению потерь влаги на физич е ское испарение, и уменьшению ее грав и тационного стока в нижележащие слои почвы. Максимальную же влагосберегающ ую эффективность из исследуемых, показал вариант с внесен ием в почву полимерн ого гидрогел я и укрытием междурядий полиэтиленовой пленкой . Запасы продуктивной влаги в слое 0-30 см с момента цветения и до полного налива семян сои в 2,1-4,5 раз превышали контрольные показатели.
Следует особо отметить, что на у к рытых «мульчей» участках имел место процесс экранирования почвы, способс т вующий снижению обезвоживания её п о верхностного слоя и образованию мощн о го растительн ого покров а, отличающегося от контроля своим более насыщенным з е леным цветом и густотой.
По результатам ранее проведенных и с следований, гидрогель, внесенный в почву наиболее эффективен в засушливые годы [ 5 , 6 ]. Сложившиеся в 2016 году метеор о логические условия , а именно — обильные осадки с мая по июль , не способствовали полному раскрытию влагонакопительного потенциала гидрогелевого композита. Несмотря на это , применение полимерных абсорбентов и укрывных мульчирующих материалов положительно повлияло на урожайност ь сои на соответствующих делянках (см. таблицу) . Так и спользование в качестве мульчи полиэтиленовой пленки позволило получить прибавку урожая в 22,5 % по отношению к контролю . М акс и мальная ур о жайность – 2 8,7 ц /га (на 32,2 % выше ко н трол ьного показателя ) получена в варианте с внесением полимерн ого ги д рогел я в дозе 400 кг/га и мульчированием поверхности почвы полиэтиленовой пле н кой . Укрытие междурядий нетканым мат е риалом не столь эффективно, однако ра з ница с контролем существенна на 5%-м уровне значимости. В основном, прирост урожайности, получен за счет снижения непродуктивных потерь влаги на испар е ние и гравитационный сток .
Таким образом , укрытие междурядий сои черной полиэтиленовой пленкой на селекционных делянках позволило увел и чить коэффициент размножения семян в 1,22 раза. Комплексное использование а б сорбента почвенной влаги и полиэтилен о вой пленки способствовало росту коэфф и циента размножения семян в 1,32 раза в сравнении с контролем.
Отметим, что показатели урожайности коррелировали с величиной запасов продуктивной влаги, сохраненной в почве в течение всего периода вегетации сои. Наибольшие запасы влаги сохранились в вариантах с внесенным в корнеобитаемый слой почвы полимерным гидрогелем и замульчированных черной полиэтиленовой пленкой [ 7 ]. Нетканый материал оказался менее эффективным. Таким образом, сохранение п очвенной влаги в вегетационный период при пом о щи полимерных абсорбентов и мульч и рующих материалов, положительно сказ а лось на приросте урожайности сои.
Источник
Способы ускорения селекционного процесса
Проблема ускорения начального селекционного процесса остро стоит в современном научном мире. Создание нового сорта пшеницы процесс очень трудоёмкий и высокозатратный. Требуется достаточно много времени и сил, чтобы получить сорт, который отвечал бы требованиям, предъявляемым к сильной пшенице. Для всего этого необходимо проработать огромное количество селекционного материала, но в естественных условиях весь процесс может затянуться на неопределённое количество времени. Поэтому для ускорения начальных этапов селекционной лестницы необходим фитотронно-тепличный комплекс, чтобы была возможность получать в осеннее-зимний период два — три поколения гибридного материала. Доведя популяцию до третьего поколения и получив достаточное количество зернового материала в фитотронно-тепличном комплексе, в полевых условиях начинается индивидуальный отбор перспективных линий. То есть в течение одного календарного года за счет установки удается сократить период от гибридизации до отбора линий на 4 – 5 лет. В естественных же условиях такой процесс может затянуться до 7 лет и более с учетом погодных условий, так как метеоусловия не всегда складываются благоприятно. В современной динамике сортосмены работа в искусственном климате наиболее перспективна. В нашем селекционно-семеноводческом Агрохолдинге Кургансемена успешно ведётся селекционная работа, начиная с изучения исходного материала, проведения гибридизации, размножение полученного гибридного материала на установке искусственного климата и далее по всей классической селекционной схеме. За относительно короткий период работы фитотрона, всего лишь 7 лет, было размножено более трёх тысяч гибридных комбинаций и получено каждой популяции за время ускоренного размножения от 140 до 220 граммов зерна F3 поколения. Благодаря регулируемой установке за непродолжительный период создания нового сорта яровой мягкой пшеницы нам удалось вывести свои сортообразцы в конкурсное испытание и начать их размножение для передачи на государственное сортоиспытание.
Яровая мягкая пшеница в Зауралье является основной зерновой культурой. Основной прирост урожайности и качества зерна приходится на его долю 1. На выведение нового сорта яровой мягкой пшеницы в естественных условиях и его районирование требуется до 15 — 20 лет.
Созданные во времена СССР фитотронно-тепличные комплексы для ускорения селекционного процесса в 90-хх годах прошлого столетия были заброшены из-за трудной финансовой ситуации в стране. Развал технической базы многих научных центров привёл к снижению количества выведенных сортов, встал вопрос о закрытии многих опытных полей и госсортоучастков. В настоящее время не многие селекцентры возобновляют работу по ускоренному выведению сортов на установках искусственного климата, так как этот процесс многозатратный, требует больших денежных вложений. Хотя такие установки дают большие преимущества в селекционной работе и сортоведении.
Материал и методы.
На двух установках искусственного климата площадью по 6 кв.м. размещается 250 вегетационных сосудов объёмом 5 литров. Интенсивность освещения в 20 тысяч люкс осуществляется тепличными светильниками «Волна», на каждой установке размещается 4 светильника мощностью 600 Вт и 6 по 400 Вт. Длина светового дня 17 часов; температура воздуха до 25°С, влажность до 80 % поддерживается при помощи автоматического увлажнителя [5]. Снижение температуры достигается с помощью двух приточных и двух вытяжных вентиляторов. Почва выщелоченный чернозем с добавлением сложного удобрения нитроаммофоски в количестве 12 г на один сосуд. В качестве дренажа используется керамзит. Ежедневный полив растений проводится вручную лейкой. Регулировка всех параметров осуществляется программным обеспечением, установленным на контроллере, и отображается на мониторе компьютера.
Результаты и обсуждения.
С 2008 года в Агрохолдинге Кургансемена развернут полный селекционный процесс по яровой мягкой пшенице, начиная с изучения исходного материала, выбора родителей для гибридизации, проведение самой гибридизации, и дальнейшее изучение полученного материала. Ведется широкий обмен селекционными номерами яровой мягкой пшеницы со многими научно-исследовательскими учреждениями России, Казахстана, Канады, Германии.
Основными направлениями в селекционной работе являются следующие: высокая продуктивность, засухоустойчивость, устойчивость к особо вредоносным заболеваниям (листостебельные заболевания, болезни колоса), устойчивость к осыпанию и полеганию, высокое качество зерна.
В задачу исследований также входит изучение исходного материала при подборе родительских пар для скрещивания, проведение гибридизации с последующим индивидуально-семейственным отбором по важнейшим хозяйственно-ценным признакам, изучение константности сортов (т.е. их однородности внутри сорта), явлений расщепления гетерогенных селекционных образцов по основным морфологическим и количественным признакам.
Прорабатывая весь полученный материал лучшие, перспективные сорта, номера мы включаем в селекционный процесс. Ежегодно проводим гибридизацию более 300 комбинаций.
В нашем селекционном отделе при наличии установки искусственного климата «Фитотрон» в течение 7 лет ведётся работа по размножению гибридного материала растений пшеницы в искусственных, полностью контролируемых и регулируемых условиях, приближенных к естественным.
В весеннее-летний период с апреля по июль в тепличной части фитотронно-тепличного комплекса выращиваются в несколько сроков родительские формы, и проводится гибридизация (рис.1).
В течение всего оставшегося времени до созревания гибридов ведутся тщательные наблюдения за родительскими формами и завязавшимися гибридами, проводится ежедневный обильный полив, поддерживается необходимая влажность.
Рисунок 1 – Гибридизация в фитотронно-тепличном комплексе, ООО «Научный центр «Кургансемена», июнь-июль 2016 г.
Вызревшие гибридные зерна после подсчета и других манипуляций проходят дальнейший путь через установку искусственного климата (рис.2). За время размножения селекционного материала в вегетационных сосудах удается получить с одного срока до трёх тысяч колосьев и более.
Такой метод размножения гибридного материала имеет несколько значительных достоинств.
1. При созданных оптимальных условиях удаётся в значительной степени ускорить размножение, выращивание растений пшеницы, при этом сохранив высокую продуктивность гибридного материала, что не всегда удаётся получить в естественных условиях.
2. Возможно ускорить вегетационный период. За 55 — 70 суток в фитотроне при электрическом освещении гибриды пшеницы успевают сформировать полноценное, вызревшее зерно.
3. Автоматизированное искусственное регулирование развития пшеницы дает возможность получать до 2-3 поколений за осеннее-зимний период.
Рисунок 2 – Вегетация растений яровой мягкой пшеницы в условиях искусственного климата, ООО «Агрокомплекс» Кургансемена», октябрь – март 2015-2016 гг.
4. Преимущества контролируемого климата заключается не только в размножении, но и в дополнительном использовании селекционных ресурсов, которые бывают, не реализованы в естественных условиях по разным причинам. Проведение гибридизации, которая упрощается за счет регулируемой освещённости, температурного режима. Контроль за климатическими условиями позволяет совместить вегетационные периоды растений, колошение, цветение во время скрещивания родительских пар, что так же способствует отличному завязыванию гибридных зёрен и их созреванию.
На данный момент сортообразцы от гибридизации 2008 и 2009 гг. уже изучаются в питомнике конкурсного сортоиспытания (табл.1).
В таблице представлена малая часть лучших образцов нашей селекции. Превышение продуктивности сортовых номеров к стандартам составляет от 7,3 до 13,1 ц/га.
Таблица 1 – Перспективные сортообразцы яровой мягкой пшеницы,
ООО «Агрокомплекс» Кургансемена», 2014-2015 гг.
Источник
