CC BY
38
УДК 633.11:631.52; 631.527.53
ИЗУЧЕНИЕ КОМБИНАЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ КАРТОФЕЛЯ ПО ПРИЗНАКУ ПРОДУКТИВНОСТИ В УСЛОВИЯХ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН
Е.А. ГИМАЕВА, старший научный сотрудник (e-mail: [email protected])
З. СТАШЕВСКИ, кандидат биологических наук, зав. отделом
С.Г. ВОЛОГИН, кандидат биологических наук, зав. лаборатории
А.Т. ГИЗАТУЛЛИНА, научный сотрудник О.А. КУЗЬМИНОВА, младший научный сотрудник З.З. САЛИХОВА, кандидат биологических наук Татарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, Оренбургский тракт, 48, Казань, 420059, Российская Федерация
Резюме. В статье представлены результаты отбора родительских форм и подбора пар гибридизации для получения высокопродуктивного потомства. Изучение исходного материала проводили путем оценки комбинационной способности гибридных комбинаций картофеля по признаку продуктивности методом двутестерного топкросса. Скрещивания включали опыление четырех материнских форм (1-2001; 13-2001; 21-2001, 531) двумя тестерами (Петербургский; Улыбка). Полученные из гибридных семян сеянцы выращивали в теплице. При уборке от каждого растения брали по одному клубню, которые на следующий год высаживали в открытом грунте для оценки продуктивности. В каждой комбинации исследовали по 100 растений картофеля (по 25 шт. в 4-х повторностях). Работу проводили на опытных полях Татарского научно-исследовательского института сельского хозяйства (с. Б. Кабаны Лаишевского района Республики Татарстан) в 2004-2007 гг. Урожай учитывали поделяночно и рассчитывали среднюю продуктивность. Экспериментальные данные по урожайности обрабатывали методом однофактор-ного дисперсионного анализа, а затем рассчитывали общую комбинационную способность (ОКС) родительских форм и специфическую комбинационную способность (СКС). Наиболее высокими величинами ОКС обладали гибрид 1-2001 (+0,15) и сорт тестер Петербургский (+0,05). Высокая константа СКС среди изученных линий отмечена у исходных форм 1-2001, 21-2001, 13-2001 в комбинациях скрещивания 1-2001 ^Петербургский (+0,06), 21-2001 хУлыбка (+0,03), 13-2001хУлыбка (+0,02). Выделенные образцы можно рекомендовать для использования в селекционных программах по картофелю в качестве исходных форм. Ключевые слова: картофель, общая комбинационная способность, специфическая комбинационная способность. Для цитирования: Изучение комбинационной способности картофеля по признаку продуктивности в условиях Республики Татарстан/Е.А. Гимаева, З. Сташевски, С.Г. Вологин, А.Т. Гизатуллина, О.А. Кузьминова, З.З. Салихова//Достижения науки и техники АПК. 2016. Т.30. №10. С. 15-17.
Картофель - одна из важнейших продовольственных культур в мире. Создание и внедрение в производство новых адаптивных сортов - наиболее эффективный инструмент повышения урожайности культуры и рентабельности отрасли картофелеводства. Генетический потенциал продуктивности картофеля далеко не исчерпан. Согласно сообщениям, урожай картофеля можно удвоить, если селекционеры уделят больше внимания морфологическим и физиологическим признакам, предопределяющим его размеры [1].
В селекции картофеля очень важен вопрос подбора пар для гибридизации. Его можно проводить как по фенотипу, так и по генотипу. Однако полигенный характер наследования многих хозяйственно ценных признаков не позволяет достаточно эффективно под-
бирать пары для гибридизации по фенотипу [2]. Для этого селекционеры оценивают компоненты гибридизации по потомству, применяя методы вариационной статистики и дисперсионного анализа. В практической селекции принято уделять особое внимание изучению комбинационной способности скрещиваемого материала [3], что позволяет не только оценивать долю вклада того или иного родителя, характер взаимодействия генов, но и сокращать объем и сроки селекционного процесса.
По мнению М.Е. Маслинской, определение комбинационной способности сортов - один из надежных методов подбора родительских форм для скрещиваний [4]. А.В. Кильчевский и Л.В. Хотылева утверждают, что линии, обладающие высокой комбинационной способностью, дают более урожайные гибриды, чем линии, у которых она низкая [5].
Различают общую комбинационную способность (ОКС) и специфическую комбинационную способность (СКС). ОКС выражает среднюю ценность определенной родительской формы в гибридных комбинациях и измеряется средней величиной отклонения признака у всех гибридов, полученных с ее участием, от общего среднего по всем гибридам. Понятие СКС используют для характеристики отдельных комбинаций, когда они оказываются хуже или лучше, чем предполагалось, на основании среднего качества изучаемых родительских форм. СКС каждой гибридной комбинации определяется отклонением величины признака для этой комбинации от средней ОКС для двух родительских форм. ОКС определяется аддитивными эффектами генов, а СКС - эффектами их доминантного и эпистатического взаимодействия. Наиболее широко для определения общей и специфической комбинационной способности используют математическую модель Гриффинга, которая позволяет разложить вариансу, вызванную различиями между гибридами, на вариансы, которые обусловлены общей и специфической комбинационной способностью. Автор модели предложил четыре метода определения эффектов и варианс общей и специфической комбинационной способности в системе диаллельных скрещиваний. Первый из них предусматривает испытание родительских форм и реципрокных гибридов, второй - только родительских форм и гибридов от прямых скрещиваний, третий -только реципрокных гибридов, четвертый - только гибридов от прямых скрещиваний [6]. Мы в своем исследовании при определении общей и специфической комбинационной способности родительских форм использовали четвёртую математическую модель Гриффинга. Поэтому о селекционной ценности исходных форм можно судить лишь после того, как будет изучена комбинационная способность. Комбинационная способность родительских форм по различным хозяйственно ценным признакам позволяет спрогнозировать результаты будущих скрещиваний и обратить внимание на перспективный материал.
Цель нашей работы - отбор родительских форм и подбор пар гибридизации с помощью оценки ком-
Таблица 1. Результаты анализа урожая и устойчивости к болезням роди тельских форм в 2003 г.
Образец Продуктивность, кг/куст Количество клубней, шт./куст Средняя масса товарного клубня, г Устойчивость к болезням
YВК фитофтороз, баллы (1-9)
растения I клубни
Петербургский 0,68±0,1 9,4±1,97 101±4,58 — 7 8
Улыбка 0,8±0,11 9,8±2,27 189,5±22,83 + 7 6
531 0,55±0,13 15±2,76 130±11,15 — 6 7
1-2001 0,59±0,1 16,6±2,1 80±18,72 + 9 7
13-2001 0,29±0,09 16,1±2,68 84±17,47 — 8,5 8
21-2001 0,35±0,04 10,8±0,46 66,7±11,15 - 9 8
Невский 0,63±0,1 13,6±2,4 78±12,4 — 7 6
бинационной способности гибридных комбинаций картофеля по признаку продуктивности методом двутестерного топкросса для получения высокопродуктивного гибридного потомства.
Таблица 2. Результаты гибридизации в 2004 г.
Материнская форма Отцовская форма Число опыленных цветков, шт. Завязалось ягод, шт. Завязывае-мость, % Число семян, шт.
1-2001 Петербургский 41 19 46,3 2802
1-2001 Улыбка 30 20 66,6 4044
13-2001 Петербургский 6 2 33,3 208
13-2001 Улыбка 23 11 47,8 1045
21-2001 Петербургский 23 10 43,5 1346
21-2001 Улыбка 20 15 75,0 2997
531 Петербургский 37 4 10,8 727
531 Улыбка 14 6 42,8 831
Условия, материалы и методы. Исследования проводили на опытных полях ТатНИИСХ с. Б.Кабаны Лаишевского района РТ в 2004-2007 гг. Закладку полевого опыта выполняли по единой методике Всероссийского НИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова, а также согласно методическим рекомендациям ВНИИКХ им. А.Г. Лорха и Б.А. Доспехова [7, 8].
В качестве родительских форм в скрещиваниях использовали шесть сортов и гибридов картофеля, различающихся по эколого-географическому происхождению: Петербургский (Ленинградский НИИСХ «Бе-логорка», Ленинградская обл.); Улыбка, 531 (ВНИИКХ имени А.Г. Лорха, г. Москва); 1-2001; 13-2001; 21-2001 (ВИР имени Н.И. Вавилова, С.-Петербург).
Кастрацию и опыление материнских растений осуществляли согласно методическим указаниям по технологии селекционного процесса ВНИИКХ им. Лорха [7]. Скрещивания проводили в теплице с комбинированным пленочно-марлевым покрытием.Растения родительских форм выращивали в ящиках (30х70х 20 см) на торфяном субстрате. С целью искусственного усиления цветения удаляли клубни и столоны.
Скрещивания были выполнены в 2004 г. и включали опыление четырех материнских форм (1-2001; 132001; 21-2001; 531) двумя тестерами (Петербургский; Улыбка). В 2006 г. из гибридных семян были получены сеянцы и выращены клубни. При уборке от каждого растения брали по одному клубню. В 2007 г. клубни высадили в поле. В каждой комбинации исследовали по 100 гибридных растений (по 25 шт. в 4-х повторностях). Учет урожая проводили поделяночно и рассчитывали среднюю продуктивность.
Экспериментальные данные по урожайности обрабатывали методом однофакторного дисперсионного анализа, а затем рассчитывали общую и специфическую комбинационную способность родительских форм согласно методическим указаниям [6].
Результаты и обсуждение. Схема скрещиваний была разработана на основе использования ценных ро-
дительских форм, которые подбирали по результатам комплексной оценки сортов и гибридов картофеля для условий Среднего Поволжья (табл. 1) [12].
В системе полных топкроссов было оценено 8 гибридных комбинаций: 531 хПетербургский; 531 хУлыбка; 1-2001 х Петербургский; 1-2001 хУлыбка; 13-2001хПетербургский; 13-2001хУлыбка; 212001 хПетербургский; 21-2001 хУлыбка. Всего провели 194 скрещивания (табл. 2), получили 87 ягод, из которых извлекли 14000 шт. семян. Во всех комбинациях
сорт Улыбка оказался более эффективным опылителем (1,4-4 раза), чем сорт Петербургский.
В 2006 г. выход сеянцев по отношению к высеянным семенам был на уровне средних многолетних значений по институту (30-40%). В комбинации 531 х Петербургский он был ниже среднего, кроме того, только половина сеянцев сформировали клубни (табл. 3).
В результате дисперсионного анализа продуктивности гибридных комбинаций картофеля были выявлены существенные генотипические различия ^фа|СТ^теор) между гибридными формами (р<0,05) для оКС линий и ОКС тестеров, что указывает на возможные различия по общей и специфической комбинационной способности. Дисперсионный анализ средней продуктивности показал, что изучаемые комбинации достоверно различаются только по общей комбинационной способности (табл. 4).
Таблица 3. Результаты получения сеянцев и клубней из гибридных семян в 2006 г.
Выход, %
Се- сеянцев клубней
по от- по от-
лекци- Комбинация ноше- ноше-
онный скрещивания нию к нию к
номер высеян- вырос-
ным се- шим се-
менам янцам
6-7 1-2001 х Петербургский 36,9 98,0
6-9 13-2001 х Петербургский 43,3 100,0
6-10 21-2001 х Петербургский 55,6 100,0
6-21 531 х Петербургский 20,5 48,6
6-15 1-2001 х Улыбка 40,3 100,0
6-17 13-2001 х Улыбка 34,3 96,7
6-18 21-2001 х Улыбка 21,6 100,0
6-22 531 х Улыбка 36,5 100,0
Изучение эффектов общей комбинационной способности по продуктивности каждой линии позволило выделить гибрид 1-2001 (+0,15) и тестер Петербургский (+0,05), которые наиболее ценны среди изученных исходных форм по этому признаку (табл. 5).
Отсутствие достоверных различий по СКС по признаку продуктивности, свидетельствует о том, что в группе изученных сортов и гибридов он определяется только аддитивными эффектами и добиться гетерозиса с участием этих форм невозможно.
Таблица 4. Результаты дисперсионного анализа эффектов ОКС и СКС по признаку продуктивности комбинаций картофеля
Источник варьирования Сумма квадратов Степень свободы Средний квадрат Критерий Фишера
фактическое теоретическое (0,05)
Вариант 0,1 7
ОКС линий 0,07 3 0,023 6,57 2,72
ОКС тестеров 0,025 1 0,025 7,14 4,21
СКС 0,005 3 0,002 0,57 2,72
Случайная
ошибка 0,0725 21 0,0035
По результатам оценки сорта тестера Петербургский можно увидеть, что, хотя значения ОКС (+0,05)
Таблица 5. Результаты эффектов ОКС и СКС линий гибридов картофеля по продуктивности
Линии и тестеры Эффекты ОКС Эффекты СКС
Петербургский Улыбка
531 -0,10 0 0
1-2001 0,15 0,06 -0,06
21-2001 -0,04 -0,03 0,03
13-2001 -0,01 -0,02 0,02
Петербургский 0,05 0,14 0,086
Улыбка -0,05
НСР05 0,065
у него ниже, чем у линии 1-2001 (+0,15), но по СКС (+0,14) он превосходит лучшую линию 1-2001 (+0,06). По высокой константе СКС среди всех образцов выделились 3 гибрида - 1-2001, 21-2001, 13-2001. Однако их можно использовать лишь в определенных комбинациях скрещивания, в наших исследованиях это были 1-2001 хПетербургский, 21-2001хУпыбка, 13-2001 хУлыбка.
Выводы. Оценка общей комбинационной способности методом двутестерного топкросса четырех материнских линий и двух сортов-тестеров картофеля по признаку «продуктивность» показала, что наиболее ценны для селекции на высокую продуктивность из исследованных образцов в качестве отцовской формы сорт Петербургский, в качестве материнской - гибрид 1-2001. Наибольшее значение эффекта СКС по выходу высокопродуктивного гибридного потомства установлено для следующих комбинаций родительских форм: 1-2001 хПетербургский, 21-2001 хУлыбка, 13-2001хУлыбка.
Литература.
1. Van derZaag, D.E., Horton D. Potential yield of the potato crop and its limitations // 7-th Trennial Conf.Eur.Ass.Pot.Res., Wasaw, survey papers, 1978. Pp.7-22.
2. Яшина И.М. К методике подбора родительских пар для гибридизации картофеля //Сб. науч. тр. ВНИИКХ. М.: РАСХН, 1979. Вып. 33. С. 22-33.
3. Беседа Н.А., Костылев П.И., Горпиниченко С.И. Комбинационная способность сорго зернового в системе диаллельных скрещиваний // Зерновое хозяйство России. 2009. №1. С. 14-17.
4. Маслинская М.Е. Комбинационная способность сортообразцов льна масличного в различных схемах скрещивания и поколениях гибридов // Масличные культуры. 2012. №2 (151-152). С. 74-78.
5. Кильчевский А.В., Хотылева Л.В. Генетические основы селекции растений. Минск: Белорус. наука, 2008. Т.1. 551 с.
6. Вольф В.Г. Методические рекомендации по применению математических методов для анализа экспериментальных данных по изучению комбинационной способности. Харьков: Украинский научно-исследовательский институт растениеводства, селекции и генетики им. В.Я. Юрьева, 1980. 76 с.
7. Методические указания по технологии селекционного процесса картофеля. М.: РАСХН, 1994. 22 с.
8. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. М.: Колос, 1971. Вып. 2. 239 с.
9. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки исследований). М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
10. Усманов Р.Р., Васильева Д.В., Васильев И.П. Методические указания по биометрии. М.: Сельскохозяйственная академия им. К.А. Тимирязева, 1987. Ч.2. 68 с.
11. Бороевич С. Принципы и методы селекции растений/ Пер. с сербохорв. В.В. Изноземцев. М.: Колос, 1984. 344 с.
12. Метод оценки фитофтороустойчивости исходного и селекционного материала картофеля/З.З. Салихова, З. Ста-шевски, Е.А. Гимаева, Г.К. Кадырова // Материалы международной научно-практической конференции «Теоретические и прикладные аспекты современной фитопатологии и иммунитета растений» / ред.С.А.Турко и др. Минск. [б.и.], 2011. C. 34-37.
STUDYING OF COMBINING ABILITY OF POTATO ON PRODUCTIVITY UNDER CONDITIONS OF THE
REPUBLIC OF TATARSTAN
E.A. Gimaeva, Z. Stasevski, S.G. Vologin, A.T. Gizatullina, O.A. Kuzminova, Z.Z. Salikhova
Tatar Research Institute of Agriculture, ul. Orenburgskii trakt, 48, Kazan, 420059, Russian Federation
Summary. The article presents the results of selection of parental forms and pairs for crossings in order to obtain high-yield hybrids. The source material was studied by the estimation of combining ability of potato hybrid combinations according to the productivity by the two-test topcross method. The crossings included pollination of four maternal forms (1-2001, 13-2001, 212001, 531) by two parent forms (Peterburgskii, Ulybka). The seedlings were grown in a greenhouse. One tuber from each plant was taken and planted next year in the field to estimate the productivity. One hundred plants from each hybrid combination were studied (25 plants in 4 replications). The experiments were conducted at the experimental plots of the Tatar Research Institute of Agriculture (Bol'shie Kabany, Laishev district, Tatarstan) in 2004-2007. The yield was estimated for the each plot and then a mean value was calculated. The statistical analysis of the experimental data was performed using one-factor analysis of variance. Then the general combining ability (GCA) of parental forms and specific combining ability (SCA) were calculated. The 1-2001 hybrid and the variety-tester Peterburgskii had the highest values of GCA (+0.15 and +0.05, respectively). Among studied samples the source forms 1-2001, 21-2001, 13-2001 had the highest values of SCA in the following crossings: 1-2001 x Peterburgskii (+0.06), 21-2001 x Ulybka (+0.03), 13-2001 x Ulybka (+0.02). The selected samples can be recommended for usage in breeding programs on potato as initial forms.
Keywords: potato, general combining ability, specific combining ability.
Author Details: E.A. Gimaeva, senior research fellow (e-mail: [email protected]); Z. Stashevski, Cand. Sc. (Biol.), head of division; S.G. Vologin, Cand. Sc. (Biol.), head of laboratory; A.T. Gizatullina, research fellow; O.A. Kuzminova, junior research fellow; Z.Z. Salikhova, Cand. Sc. (Biol.)
For citation: Gimaeva E.A., Stasevski Z., Vologin S.G., Gizatullina A.T., Kuzminova O.A., Salikhova Z.Z. Studying of Combining Ability of Potato on Productivity under Conditions of the Republic of Tatarstan. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2016. V.30. No. 10. Pp. 1517 (in Russ.).
