«Створення вихідного матеріалу для селекції кукурудзи на скоростиглість»




Дата конвертації16.07.2017
Розмір0,7 Mb.


Міністерство аграрної політики України

Харківський Національний аграрний університет

імені В.В. Докучаєва

кафедра генетики, селекції та насінництва







Курсова робота

на тему:

«Створення вихідного матеріалу для селекції кукурудзи на скоростиглість»

Виконав:


студент ІV курсу ІІІ групи

Агрономічного факультету

Хатько Андрій

Перевірила:

Гопцій Т.І.

Харків – 2011


ЗМІСТ





ЗМІСТ 2

Інбридинг (інцухт) 18




ВСТУП

Кукурудза — одна з давніх землеробських куль­тур. Вона є однією з найбільш продуктивних злакових культур універсального призначення, яку вирощують для продовольчого, кормового і технічного призначення. У країнах світу для продовольчих потреб використовується приблизно 20 % зерна кукурудзи, для технічних 15-20 %, на корм худобі 60 - 65 %.



У нашій країні кукурудза є найважливішою кормовою культу­рою. За її рахунок тваринництво забезпечується концентрованими кормами, силосом і зеленою масою.


Найбільш цінний корм — зерно кукурудзи, яке містить 9 — 12 % білків, 65-70 % вуглеводів, 4 —8 % олії, 1,5 % мінеральних речо­вин. У 100 кг його міститься 134 корм, од., до 8 кг перетравного про­теїну.

Як просапна культура кукурудза має агротехнічне значення: є добрим попередником під ярі культури, а при своєчасному збиран­ні — і під озимі.

Метою даної курсової роботи є поглиблення і систематизація знань з курсу селекції. Тема роботи – «Створення вихідного матеріалу для селекції кукурудзи на скоростиглість». Селекція на ранньостиглість – одна із найбільш важливих проблем в Україні. Вирощування таких гібридів дасть можливість розширити посіви під цією культурою.

Крім того, раннє збирання дає змогу більш якісно підготувати грунт під урожай наступного року. Набір різних за вегетацією гібридів у господарстві дає можливість збирати їх в оптимальні строки, що істотно впливає на зменшення втрат урожаю.


РОЗДІЛ І. СИСТЕМАТИКА, ПОХОДЖЕННЯ, БОТАНІЧНІ ТА БІОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ КУЛЬТУРИ

Родина - Poaceae Barnhart, Рід – Zea ,Вид - Zea mays


    1. 1.1. Систематика культури

За сучасною класифікацією вид Zea mays L. за плівчастістю, внутрішньою і зовнішньою будовою зерна має 8 підвидів:

  1. розпусна (everta Start.) — зерно дрібне із загостреним верхом або округле, ендосперм скловидний, у зерні міститься 10-14,5 % білка, 62 - 72 % крохмалю

  2. крохмалиста (amylacea Start.) — зерно гладеньке, округле, ендосперм борошнистий, рихлий, містить крохмалю 71,5 — 82,6 %, білка 6,9- 12,1 %;

зубоподібна (indentata Start.) — зерно крупне, сплющене, на верхівці має вм'ятину, роговидний ендосперм розвинений лише на бічних сторонах зерна, вся інша частина борошниста; вміст крохмалю в зерні 68 - 75,5 %, білка 9 -13,5 %;

  1. кремениста (indurata Start.) — зерно округле, ендосперм скловидний, лише в центрі борошнистий, крохмалю містить 65 — 83 %, білка 7,7 — 14,8 %. До цього підвиду належать багато скоростиглих сортів і гібридів;

  2. цукрова (saccharata Start.) — зерно зморшкувате, майже повністю заповнене прозорим роговидним ендоспермом; містить багато декстрину і протеїну, до 30 % крохмалю, стільки ж цукрів та полісахаридів, 12,8 % білка, 8,1 % жиру; використовується у консервній промисловості;

  3. воскоподібна, (ceratina Kulesch.) — ендосперм воскоподібний, зовнішня його частина за твердістю не поступається ендосперму розлусної кукурудзи; полісахариди представлені воскоподібним або клейким крохмалем;

6) крохмалисто-цукрова (amyleo-saccharata Start.) — у нижній частині зерна є борошнистий ендосперм, а у верхній, як у цукрової, характерна зморшкуватість;

7) плівчаста (tanicata Start.) — зерно повністю в колоскових лусках, які в дозрілому качані сильно розвинені.[4]

8) зубоподібна (indentata Start.) — зерно крупне, сплющене, на верхівці має вм'ятину, роговидний ендосперм розвинений лише на бічних сторонах зерна, вся інша частина борошниста; вміст крохмалю в зерні 68 - 75,5 %,білка 9 -13,5 %



1.2. Ботанічна характеристика

Рід кукурудзи (Zea L.) представлений одним видом - кукурудзою (маїс) культурною (Zea mays L.) . Тривалий час вважали родоначальником кукурудзи однорічну багатостеблу рослину тео-синте, доки не було встановлено, що само тео-синте походить від кукурудзи. Тео-синте утворює дворядний початок із зернівками, які охоплені лусками і не вимолочуються. Трапляється в Центральній Америці як бур'ян у посівах кукурудзи. Кукурудза культурна (2n-20) - однорічна трав'яниста рослина, яка зовнішнім виглядом значно відрізняється від інших злакових рослин.



Коренева система мичкувата, добре розвинена, окремі корені проникають у грунт на глибину 2-3 м. У кукурудзи розрізняють кілька ярусів коренів: зародкові, гіпокотильні, епікотильні, підземні вузлові та надземні стеблові (повітряні, або опірні). Основну масу кореневої системи становлять підземні вузлові корені, які заглиблюються у грунт до 2,5 м і більше та розходяться в боки у радіусі понад 1 м.

Стебло у кукурудзи - міцна, груба, округла соломина, заповнена нещільною паренхімою. Висота його залежно від біологічних особливостей сорту чи гібрида та факторів урожайності коливається від 60-100 у ранньостиглих форм і до 5-6 м у пізньостиглих. Товщина - 2-7 см. Кількість міжвузлів на стеблі у ранньостиглої кукурудзи досягає 8-12, у дуже пізньостиглої - до 30-40 і більше.

Листки лінійно-ланцетні, великі, довжина листкової пластинки 70-110 см, ширина 6-12 см і більше. Листок зверху опушений, має невеликий язичок і не має вушок. Розміщуються листки на стеблі почергово, не затінюючи один одного. Краї їхні ростуть швидше, ніж середина, а тому є хвилястими, що збільшує загальну листкову поверхню рослини. У кукурудзи на одній рослині формується чоловіче суцвіття - волоть і жіноче - початок, тобто вона є однодомною роздільностатевою рослиною.

Волоть у кукурудзи верхівкова, розміщується на кінці центрального стебла або на верхівках бічних пагонів - пасинках. На осі волоті переважна кількість бічних гілок першого порядку, рідко на двох-трьох нижніх утворюються гілки другого порядку. Колоски з чоловічими квітками розміщені вздовж кожної гілки двома або чотирма рядами, попарно, з яких один сидячий, другий на короткій ніжці. Колоски двоквіткові; квітки тичинкові, з широкими опушеними перетинчастими колосковими лусками та тонкими м'якими - квітковими, між якими знаходиться три тичинки з двогніздими пиляками. У кожній добре розвиненій волоті утворюється до 1-1,5 тис. квіток, які за сприятливих умов зацвітають разом з жіночими квітками або на 2-4 дні раніше. Пилок переноситься вітром до 300-1000 м, що враховують при просторовій ізоляції насінних посівів кукурудзи.
Суцвіття з жіночими квітками - початки - розвиваються з частини найактивніших пазушних бруньок стеблових листків. На стеблі утворюються здебільшого 2-3 початки, решта бруньок не розвиваються.
Плід у кукурудзи - гола зернівка різних розмірів і форми, консистенції та забарвлення.

    1. 1.3. Біологічні особливості культури

Вимоги до тепла: Кукурудза — теплолюбна рослина, її насіння проростає при 8—10 °С. Сходи появляються при температурі не нижче 10—12 °С. Приріст біологічної маси припиняється при середньодобо­вій температурі нижче 10 °С.

У період формування генеративних органів оптимальна температура становить 19—23 °С. Найбільш сприятлива температура для росту кукурудзи — 25—30 °С.

Пилок кукурудзи містить близько 60 % води. При тем­пературі вище 30-35 °С у фазі цвітіння і відносній вологості повітря близько 30 % він протягом 1—2 год. висихає і втра­чає здатність до проростання, що призводить до слабкої озерненості качанів. За прохолодної погоди (18—19 °С) пи­лок зберігає життєздатність протягом доби.

Формування, наливання та достигання зерна кукурудзи можуть відбуватися при порівняно невисокій температурі повітря: середньодобовій — 11—12 °С і денній — 15 °С. Фа­зи наливання зерна, молочно-воскової стиглості настають швидше при більш високих температурах. Значно збільшу­ються міжфазні періоди при температурі нижче 14 °С.

Приморозки 2—З °С пошкоджують сходи, а восени — листки.

Сума біологічно активних температур, необхідна для достигання ранньостиглих форм, становить 1800—2000 °С, середньостиглих і пізньостиглих — 2300—2600 °С.



Відношення до вологи: Кукурудза належить до порів­няно посухостійких культур. На утворення 1 кг сухої речо­вини вона витрачає 174—406 кг води. Потреба рослин в во­ді змінюється протягом вегетаційного періоду.

Кукурудза добре переносить посуху до початку появи


волотей, але якщо за 10 днів до їх появи і протягом 20 днів
після появи спостерігається посуха, то врожайність значно
знижується.

На початку розвитку кукурудзи середньодобові витрати води становлять 30—40 м3/га, а в період від появи волотей до молочної стиглості зерна — до 80—100 м3/га. Розвинута рослина витрачає 2—4 кг води на добу. Кукурудза негатив­но реагує на перезволоження ґрунту.


Відношення до світла: Кукурудза — світлолюбна рослина короткого дня. Найшвидше зацвітає при 8 – 9 годинному дні. Вона потребує інтенсивного сонячного освітлення, особ­ливо на перших етапах розвитку. Мінімальне освітлення для кукурудзи — 1400— 8000, а оптимальне — 20000—250000 лк.

Вимоги до ґрунтів: Кукурудза дає високі врожаї на чис­тих, пухких ґрунтах з глибоким гумусовим шаром, забезпе­чених вологою та поживними речовинами, з рН 5,5—7. До таких ґрунтів належать чорноземні, темно-каштанові, тем­но-сірі суглинки та супіщані, а також заливні ґрунти. Оп­тимальна щільність ґрунту для цієї культури—1,1 — 1,3г/см3.

На створення врожаю 1 ц зерна з відповідною кількістю листостеблової маси вона споживає у середньому 2,4— З кг N, 1—1,2 кг Р205 і 2,5—3 кг К2О. Крім азоту, фосфору та калію в житті рослин велике значення мають сірка, каль­цій, магній, залізо, марганець, бор, мідь, цинк.

Протягом вегетації рослини нерівномірно споживають елементи мінерального живлення. Якщо на початку вегета­ції кукурудза засвоює їх незначну кількість, то перед поя­вою волотей за одну добу споживає 3,2 кг/га N, 0,9 Рг05 і 3,4 кг/га К2О. Чотириденні ростки використовують до 50 % азоту і калію, а двотижневі — до 65—75 %.

РОЗДІЛ. ІІ. ГЕНЕТИКА ОЗНАК ТА ВЛАСТИВОСТЕЙ КУКУРУДЗИ

2.1. Генетика господарсько-цінних ознак та властивостей

Кукурудза – дуже зручний об’єкт для генетичних досліджень, так як має порівняно невелику кількість хромосом (n=10), які добре відрізняються за довжиною, розміщенням центромери, наявністю здуттів і т.д. Кукурудза одна з перших рослин, для яких складені найбільш повні генетичні і цитоплазматичні карти хромосом.

Добре вивчені гени, що обумовлюють хімічний склад і структуру ендосперми. Найбільше значення з них має ген 02.

Під впливом гена fl2 зростає вміст лізину, але дія його слабша, ніж гена 02.

В крохмалі зерна звичайної кукурудзи міститься до 25-27% амілази. Вивчено дію ряду генів, що обумовлюють збільшення її кількості. Так, ген d4 підвищує долю амілази в крохмалі до 35%, sn2 – до 40%, ае – до 60%.

Присутність гену wx визначає склад крохмалю воскової кукурудзи, що складається повністю з амілопектину.

У кукурудзи відомо більше 20 генів, що впливають на висоту стебла, з яких найбільше значення для селекції має рецесивний ген, який в гомозиготному стані знижує висоту рослин за рахунок вкорочення міжвузлів, що розташовані нижче початка.

У кукурудзи виявлено 9 гаметофітних факторів, що є причиною перехресної несумісності.
Селекція на ранньостиглість — одна із найбільш важ­ливих проблем в Україні. Вирощування таких гібридів дасть можливість розширити посіви під цією культурою.

Крім того, раннє збирання дає змогу більш якісно під­готувати грунт під урожай наступного року. Набір різних за вегетацією гібридів у господарстві дає можливість зби­рати їх в оптимальні строки, що істотно впливає на змен­шення втрат урожаю. Групу стиглості в кукурудзи можна визначити за кількістю листків на рослині: чим їх більше, тим пізніше достигає зерно. Так, по 12—13 листків у ран­ньостиглих, 14—16 —середньоранніх, 17—19 — у пізньо­стиглих. Незручність користування цим методом у тому, що перші 1—5 листків у різні роки всихають ще до цвітіння кукурудзи, тому селекціонеру необхідно робити помітки п'я­того листка, а потім вести підрахунки, коли появиться ос­танній листок.

Існує класифікація груп стиглості кукурудзи за методи­кою ФАО, яка передбачає порівняння тих чи інших зразків з відомими стандартами, кожен з яких має умовне число одиниць. Гібриди з позначенням від 101 до 200 одиниць ранньостиглі, 201—300 — середньоранні і т. д.

Ми запропонували методику визначення групи стиглості кукурудзи за кількістю жилок (судин) на листкових плас­тинках. Якщо їх 12 — то це рослина ранньостигла, якщо 13—15 — середньорання, 16—20 — середньостигла.

Жилки можна підраховувати, починаючи з сьомого лист­ка і до останнього. Кількість їх не змінюється при вирощу­ванні одного й того ж зразка в різних ґрунтово-кліматичних умовах, при різній густоті насадження, удобренні, стро­ках сівби.

Встановлено перспективність створення колекції самозапилених ліній на базі кращих генетичних плазм, що є важливою умовою для успішної селекції нових високопродуктивних скоростиглих гібридів кукурудзи.

Для створення високопродуктивних скоростиглих гібридів більш ефективним є поєднання кременисто-зубоподібних ліній з кременистими або зубоподібними. Лінії кременисто-зубоподібного типу вдало поєднують холодостійкість і ранньостиглість кременистих та продуктивність зубоподібних ліній.

Підтверджено, що для отримання високопродуктивних гібридів необхідно використовувати в якості однієї з батьківських форм більш пізньостиглу зубоподібну лінію з високою комбінаційною здатністю. За цим принципом створено такі гібриди: Сатурн, Зорень, Суботівський 190 СВ, Титан 220 СВ, Богун.

На основі кращих ліній колекції створено нові гібриди кукурудзи, які занесено до Реєстру сортів рослин України.

Серед них:

ранньостиглі – Планета 180 СВ, Поліський 177 МВ, Зорень, Явір 180; середньоранні – Сатурн, Тясьмин МВ, Тарас, Богун, Чигиринський 267 СВ, Корсунський 297 МВ;

середньостиглі – Комета МВ, Богдан, Метеор 317 МВ;

середньопізній – Башкіровець; пізньостиглий – Аметист. Гібриди

Поліський 177 МВ та Комета МВ являються національними стандартами. Проходять Державне сортовипробування 5 гібридів кукурудзи різних груп стиглості: Суботівський 190 СВ, Переяславський 230 СВ, Орлик 330 МВ, Боян 277 МВ, Насолода.



2.2 Вимоги до нових сортів

Ранньостиглі гібриди кукурудзи в даний час мають велике народногосподарське значення. Перш за все вони повинні забезпечити підвищення врожайності зеленої маси кукурудзи з високим вмістом сухої речовини і, отже, заготівку силосу з хорошими кормовими якостями в північних районах країни, а також значне розширення площ зернової кукурудзи в північних районах з обмеженим періодом вегетації і в південних — за рахунок повторних посівів, особливо на поливі. Крім того, ранньостиглі гібриди — кращі попередники озимини і інших культур.

По господарському використанню скоростиглі гібриди бувають універсального призначення або роздільного (зерно і зелена маса). До теперішнього часу немає єдиної думки, чи потрібні універсальні гібриди. Так, Г. С. Галєєв и В. С. Сотченко вважають, що при створенні і районуванні нових гібридів слід чітко розрізняти їх зернові і кормові якості стосовно відповідних зон країни. Існує думка, що хороші зернові гібриди придатні і на силос, але це— ідеальний випадок. Цінність кукурудзи різна при прибиранні її на зерно і силос. Для зернових гібридів важливий урожай качанів, вихід зерна і абсолютно не обов'язково мати добре облистяне продуктивне стебло. При прибиранні на силос і зелений корм суха речовина стебла і особливо листя є основною гідністю.

Пінтер порівнював гібриди силосного типу із зерновими і показав, що немає взаємозв'язку по урожаю сухої речовини між покращуваними зерновими і силосними гібридами. В умовах континентального клімату ідеальні кормові гібриди повинні мати близько 30 % зерна. При відборі на якість дуже важливі співвідношення вуглеводів в кормі. За змістом білка і засвоюваності сухої речовини відмінності між силосними і кормовими гібридами істотні. Кормові гібриди продукували більше неструктурних вуглеводів, чим їх можна зберегти, надлишок їх запасався в основному в стеблі нижче за качан.
РОЗДІЛ ІІІ. ВИХІДНИЙ МАТЕРІАЛ І МЕТОДИ ЙОГО СТВОРЕННЯ, ГЕНЕТИКА ОЗНАК ТА ВЛАСТИВОСТЕЙ
3.1. Вихідний матеріал для селекції кукурудзи

Основу сучасного початкового матеріалу для скоростиглих гібридів кукурудзи складають ранньостиглі і середньоранні сорти і самозапильні лінії вітчизняної і зарубіжної селекції. Вони використовуються при створенні міжлінійних і сортолінійних гібридів для вирощування на зерно, на силос або універсального призначення. На відміну від інших груп скороспілості ранньостиглий матеріал представлений порівняно невеликою кількістю зразків, що утрудняє селекцію скоростиглих гібридів і вимагає розгортання широкомасштабної і ефективної роботи по виведенню такого початкового матеріалу.

Селекція скоростиглої кукурудзи починалася з інтродукції і народної селекції скоростиглих сортів і популяцій в кожній конкретній грунтово-кліматичній зоні, внаслідок чого отримано багато сортозразків, що важливо для сучасної селекції. Унаслідок вивчення і перезапилення завезених сортів створені нові сорти, які найбільш пристосовані до регіональних умов обробітку. Так, в умовах Західного Сибіру отримані скоростиглі сорти Мешканка півночі, Омська 1, Омська 2, Омська 4, Омська 5, Омська 8, Омська 10, Хакаська 2, Хакаська 4, Кулундінка, Славгородськая 996, Алтайська скоростигла, у Центральній нечорноземній зоні — сорти Московська 3, Московська 5, Московська скоростигла (Московська популяція), в Західній Україні — Жовта крупнозернова, Оранжева, Дублянка 9, Дублянка 7, Львівська 1 і так далі.

На значення ранньостиглих сортів як початкового матеріалу для селекції скоростиглих гібридів указує Г. Шмараєв, що виділив ранньостиглі крем'янисті (Бурлей Коупті, Перловидная кремниста, Пундуріс, Киюшка, Спасовська, Дванадцятка, Гібрид 2), місцеві сорти Далекого Сходу, Північного Кавказу і Закарпаття (К-9271, 9424, 11517, 11519, 11522) і зубовидні сортозразки (Червоний корал, МД-44-54 і ін.).

За 1964—1987 рр. вивчено понад 250 сортозразків, зокрема близько 100 ранніх і середньоранніх. Більшість з них відрізняються жовтим крем'янистим зерном, кущистістю, хорошою холодостійкістю, середньою продуктивністю і можуть бути використані для створення скоростиглих гібридів на зерно і особливо на силос для зон з коротким вегетаційним періодом. Найбільше значення в умовах Лісостепу України представляють сорти скоростиглі (9—12 листків)

Особливо цінні сорти з високою (Старінськая місцева, Скоростигла 6, Шиндельмайзер, Крем'яниста жовта 375) і середньою комбінаційною здатністю (Воронежська 80, Зубовидна 3135, Глорія Янецкого, Гелбер Ландманс, Белозерная крем'яниста 48, Белозерная крем'яниста 16, Міндсентпусті Фехер і ін.), з яких в умовах Центрального Лісостепу УРСР виходять найбільш продуктивні і такі, що надійно дозрівають гібриди.

Вивченню вітчизняної і світової колекції самозапильних ліній і виділенню скоростиглих зразків присвячені роботи, автори яких сходяться на тому, що в світовій колекції мало хороших скоростиглих ліній, що відповідають сучасним вимогам виведення високопродуктивних скоростиглих гібридів.

Для створення скоростиглих високо урожайних гібридів кукурудзи пропонується 53 лінії, що виділяється по комплексу біологічних і господарсько-цінних ознак зі світової колекції ВІР.

У каталозі світової колекції ВІР «Генетичні джерела і донори ознак і біологічних властивостей кукурудзи» описано 44 ранньостиглих ліній вітчизняною і 43 зарубіжних селекції, що в сукупності складає менше 5 % всіх ліній і світової колекції ВІР. Крім того, багато з них разом з хорошою скороспілістю не відповідають таким найважливішим господарський біологічним ознакам, як продуктивність, КС, стійкість до вилягання, хвороб і шкідників, висота прикріплення нижнього качана і іншим показникам, тобто скоростиглий генофонд кукурудзи дуже бідний і його необхідно поповнювати.

У світовій і вітчизняній колекції дуже мало ліній, придатних для виведення скоростиглих гібридів з широкою пластичністю. Як правило, лінії, задовільні для однієї зони виявляються непридатними або малопридатними для іншої, потрібний зональний підхід у вивченні ліній і формуванні своїй робочій колекції.

Кращі лінії робочої колекції класифіковані по найважливіших господарсько-біологічних ознаках. У основу класифікації ліній по скороспілості покладено число листя на головному стеблі або число міжвузлів, оскільки між цими ознаками, на нашу думку, існує позитивна кореляція (г=0,875). Як додаткові показники виступає розділення ліній по одиницях ФАО і довжина вегетаційного періоду (у днях) від сходів до цвітіння 50 % качанів і до повної стиглості зерна по настанню «темного шару». Між кількістю листя і окремими періодами спостерігається взаємозв'язок, тому період результат цвітіння качанів або волоті служить цілком прийнятним критеріем для розділення ліній по скороспілості в даній зоні, чітко не можна сказати про повний вегетаційний період, який сильно змінюється по роках навіть в одній кліматичній зоні.

Середньоранні і особливо среднестиглі лінії, частково використовувані для створення скоростиглих гібридів, часто мають жовте зубовидне зерно, довший качан (до 18 см), збільшену кількість рядів зерен в качані (до 20). Висота рослин доходить до 200 см, висоти прикріплення нижнього качана 80—90 див. Кущистість у таких ліній, як правило, невисока, стійкість до вилягання і ламкості стебла вища, холодостійкість нижча, продуктивність більша, ніж у ранньостиглих ліній.

Варіювання окремих ознак між лініями дуже велике, унаслідок чого при створенні скоростиглих високопродуктивних гібридів потрібний підбір взазаємодоповнюючих по комплексу ознак ліній. В результаті багаторічного вивчення по основних господарсько-біологічних ознаках в робочу колекцію включені наступні кращі лінії:

Дуже ранні - (10—12 листя, ФАО 100—150) — Вс 2930, Вс 2923, 3412; Ранньостиглі - (13—14 листя, ФАО 150—200) — СМ 7, ОМ 236, ОМ 5614, Ул 8-1, Вс 7417, Вс 4812, 164-2;

Середньоранні - (15— 16 листя, ФАО 200—250) — F 2, F 7, F 115, З 125, CG 10, З 106, З 72-75-13, З 151, СМ 5, Be 27D6, Вс 073, Вс 4789.

Пізньостиглі – (більше 23листків, ФАО 400-499)

Дуже пізньостиглі – (ФАО 500-599 >600)
РОЗДІЛ ІV. МЕТОДИ СЕЛЕКЦІЇ ТА СХЕМИ СЕЛЕКЦІЙНОГО ПРОЦЕСУ

4.1. Методи селекції кукурудзи

Головними методами отримання ранньостиглих ліній були і поки залишаються різні методи інбридингу в чистому вигляді або у поєднанні з іншими, у тому числі і новітніми (експериментальний мутагенез, генетична трансформація і ін.).

Експериментальний мутагенез

Експериментальний мутагенез є важливим джерелом створен­ня вихідного матеріалу для селекції рослин кукурудзи на скоростиглість.



Фізичні мутагени. Використовують різні джерела іонізуючих випромінювань, найчастіше — рентгенівське і гамма-випроміню­вання, швидкі і повільні нейтрони. Високу мутагенну активність мають і радіоактивні нукліди 32Р і 355. Проте через труднощі збе­рігання останнє джерело випромінювання використовується рідко. Об'єктами для опро­мінювання можуть бути насіння, пилок, вегетуючі рослини, органи вегетативного розмноження. У радіоселекції застосовують кри­тичні дози, після опромінення якими виживає і дає потомство близько 30—40 % рослин.

Дози опромі­нювання повинні бути на 15—20 % нижчі за критичні. Для опро­мінювання беруть таку кількість насіння, щоб мати 250—500 пло­доносних рослин і, отже, таку саму або більшу кількість родин в М2. Враховуючи можливість загибелі насіння під дією мутагенів та з інших причин, як правило, в кожному варіанті беруть від 700 до 1500 життєздатних насінин. Для практичних селекційних цілей в селекційних установах в М1 бажано висівати від 2 до 4 тис. насінин, які опромінювалися, що дасть можливість в М2 мати від 1 до 1,5 тис. рослин.



Хімічні мутагени. Нині відомі такі групи хімічних мутагенів: аналоги азотистих основ, інгібітори азотистих основ, окислювачі, відновники і вільні радика­ли: акридинові барвники та алкілуючі сполуки. Хімічні речовини з останньої групи, такі як етиленімін, етилметансульфанат, нітро- зодиметилсечовина, нітрозометилсечовина, нітрозоетилсечовина„ діетилсульфат, диметилсульфат, 1,4-бісдіазоацетилбутан зумов­люють до 100 % спадкових змін у рослин. їх називають супер-мутагенами. У хімічних мутагенах замочують насіння, частини рослин, настоюють недозрілі гене­ративні органи (наприклад, волоті кукурудзи), обробляють насін­ня, живці та інші частини в газовому середовищі.

Методи роботи з мутантними поколіннями. Кожну пробу оп­роміненого або обробленого хімічними мутагенами насіння висіва­ють на окремі ділянки. З обробленого насіння вирощують рослини М1 урожай яких використовують для висівання в М2. У рос­лин покоління М1 у більшості випадків мутацій не спостерігаєть­ся. Виявити рецесивні мутації у рослин М1 неможливо, оскільки з двох алелів одного ге­на майже завжди мутує лише один алель, поряд із зміненим ре­цесивним алелем завжди є незмінений домінантний алель (АА —Аа). Рослини покоління М1 збирають окремо, обмолочують і знову висівають окремо кожну родину. Усі родини М2, взяті від рослин М1, будуть представлені однотиповими рослинами. Далеко не всі змінені рослини в М2 будуть спадковими. Вони можуть бути зумовлені дією різних факторів середовища. Тому треба перевіряти успадкованість ознак, виявлених у М2. Для цього відібрані в М2 змінені форми висівають за родинами в М3. Ана­ліз М3 дає можливість визначити крім природи мутацій і харак­тер їх успадкування. Якщо мутація рецесивна, вона не даватиме розщеплення в М3 і наступних поколіннях. З таким мутантом, якщо він має господарсько цінні ознаки, можна проводити подальшу се­лекційну роботу.

Генетична трансформація

Останнім часом показана можливість генетичної трансформації кукурудзи за допомогою Agrobacterium tumefaciens.

Для генетичної трансформації використовували інбредну лінію кукурудзи Л250, (селекції ІФРГ НАН України). В якості експланту застосовували вузлову частину пагонів 7‑10-денних проростків. Трансформацію проводили агробактеріальним штамом LBA4404, який містить векторну конструкцію pBі2Е з антисмисловим супресором гену проліндегідрогенази (ПДГ) Arabidopsis thaliana та селективним геном неоміцинфосфотрансферази (nptII) Escherichia coli, який визначає стійкість до канаміцину. Штам A. tumefaciens люб’язно наданий Кочетовим О.В. (Інститут цитології і генетики Сибірського відділення Російської академії наук, Новосибірськ).

Інокуляцію експлантів проводили в рідкому середовищі для регенерації, яке містило тіосульфат натрію (Na2S2O3) в кількості 2 мM. Після чого експланти на одну добу переносили на тверде середовище для кокультивування, з аналогічною кількістю тіосульфату. Індукцію регенерації здійснювали на модифікованому середовищі Гамборга до складу якого входили НОК, 2,4-Д та сорбіт. Елімінацію бактерії проводили цефатоксимом (500 мг/л), селекцію на стійкість отриманих регенерантів до канаміцин-сульфату проводили після їх укорінення.

Молекулярно-генетичний аналіз стійких до канаміцину регенерантів проводили методом полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР). Наявність гену nptII визначали з використанням праймерів (CCTGA-ATGAA-CTCCA-GGACG-AGGCA та GCTCT-AGATC-CAGAG-TCCCG-CTCAG-AAG). ПЛР проводилася на ампліфікаторі Mastercycler Personal 5332 Eppendorf, використовувалася програма: початкова денатурація 94°С 4 хв. та 35 циклів (денатурація 94°С 30 с, відпал 54°С 30 с, подовження 72°С 35 с) та додаткове подовження 72°С 10 хв. Довжина амплікону між праймерами складала 649 пар основ (п.о.).

Для визначення наявності екзону 1 ПДГ використовували праймери (AACAA-ACTGG-ATCCG-GCGAT-CTTAC та GAGAT-GTTGG-TCTAG-ATTTG-GCAGC), початкова денатурація 94°С 4 хв. та 35 циклів (денатурація 94°С 30 с, відпал 54°С 30 с, подовження 72°С 35 с) та додаткове подовження 72°С 10 хв. Довжина амплікону між праймерами складала 545 п.о.

Дані молекулярно-генетичного аналізу підтвердили наявність в регенерантів кукурудзи генів nptII та послідовності ПДГ, що свідчить на користь інтеграції Т-ДНК в геном кукурудзи.

Інбридинг (інцухт)

Інцухт (інбридинг) - це один з основних методів формоутворення перехреснозапильних культур.

Цінність інбридингу в тому, що він дозволяє рекомбінувати гетерозисний генотип вихідних форм на велику кількість нових генотипів - гомозиготних самозапилених ліній, які різняться між собою за цілим рядом ознак. При цьому джерелами нової мінливості є ефекти взаємодії генів, ефекти зчеплення генів, а також мутаційна дія інцухту.

Практичними дослідами по інбридингу встановлені наступні закономірності генетичної мінливості при дії інцухту (самозапиленні) на генотип рослин:

- перехід генів в гомозиготний стан;

-збільшення гетерогенності інцухт-популяції;

-депресія основних кількісних ознак.

При дослідженні впливу інцухту на основні ознаки кукурудзи установлено, що найбільш широкий формоутворюючий процес під дією інцухту спостерігається в перших трьох гене­раціях самозапилення. Зі збільшенням гомозиготності генотипу від I1 до І6 збільшується гетерогенність, тобто внутрішньопопуляційне різноманіття інцухт-потомств. При цьому чим більш гетерозиготний вихідний матеріал за досліджуваними ознаками, які вивчаються, тим більш різноманітне потомство інцухту.

Під впливом самозапилення суттєво знижуються показники продуктивності, висоти рослин, могутності, облистяності рослин. Найбільша депресія, тобто зниження показників ознак, спостерігається в перших двох-трьох генераціях самозапилення, а в цілому за 6-7 генерацій самозапилення вона може досягти від 30 до 50% показників у вихідних для самоза­пилення форм.



В роботі по створенню самозапилених ліній з комплексом потрібних ознак, плануванню обсягів самозапилення важливо знати характер успадкування ознак. Якщо ознаки успадкову­ються полігенно, характеризуються ефектами взаємодії та зціплення генів, то тим більший об'єм потрібний для самозапилення та проробки інцухт-матеріалів, необхідних для досягнен­ня бажаних комбінацій в самозапилених потомствах.

Якщо ознаки визначаються ефектами зціплення двох генних локусів віддалених ділянок хромосом, бажану комбінацію можна одержати у відносно невеликій за чисельністю вибірці рослин. Якщо зчеплені три та більше локусів, а їх віддаленість невелика, то необхідна набагато більша за чисельністю вихідна інцухт-популяція, щоб порушити дані ефекти зціплення. Таким чином, масштабність роботи при селекції самозапилених ліній визнача­ється складністю генетичного контролю ознак, які досліджуються. Розчленування гетерози­готного генотипу при самозапиленні або при близькородинному схрещуванні супроводжу­ється зменшенням генотипової мінливості в інцухт-лініях та її збільшення серед інцухт- потомств за рахунок диференціації між ними. Для підвищення ефективності селекційної роботи при створенні самозапилених ліній необхідно:


    1. удосконалити методи оцінки та відбору інцухт-ліній;

    2. забезпечити генетичне різноманіття вихідного матеріалу для самозапилення.

Історія селекції ліній від стандартного методу до рекурентних відборів представляє

собою пошук більш ефективних методів оцінки та відборів рекомбінантів при інцухті. Реку­рентні відбори в інбредній популяції дозволяють крок за кроком покращувати вихідний матеріал для наступного циклу селекції, концентруючи в ньому найбільшу кількість бажаних генів. Підвищенню ефективності, особливо в селекції на ранньостиглість, сприяє



метод уповільненого інцухту - який дозволяє знизити депресію продуктивності та інших кількісних ознак в процесі самозапилення. Він полягає в поєднанні самозапилень та сібсових схрещу­вань інцухт-потомств між собою.

Стандартний метод виведення нових самозапильних ліній найпоширеніший в селекції кукурудзи. Він включає наступні етапи: багатократне — до отримання щодо потомства, що вирівнюється, — самозапилення (інбридинг); відбір в поколіннях інбридингу продуктивних, стійких до вилягання і хвороб, рослин; проведення топкросних схрещувань за участю відібраних рослин (сімей, константних ліній) і випробування гібридів; відбір за наслідками випробування гібридів константних ліній з високою КЗ.



Швидкий інбридинг викликає помітне зниження потужності і продуктивності рослин, особливо скоростиглих форм. Теоретично близько половини загального зниження продуктивності при переході від вільнозапилювальних рослин до чистих ліній спостерігається в першому поколінні самозапилення, половина останнього — в другому поколінні, поки не припиниться подальше помітне зниження. В середньому протягом перших п'яти поколінь самозапилення наголошується приблизно 97 % зменшення потужності. Після п'яти поколінь самозапилення зазвичай припиняється зменшення висоти рослин, а після 20 поколінь — зниження врожайності.

Різні форми кукурудзи по-різному реагують на самозапилення.

Найбільшій депресії піддавалися такі елементи структури урожаю, як довжина качана, число зерен в ряду, абсолютна маса зерен, тоді як кількість рядів на качані або кількість качанів на одній рослині залишалися на рівні початкових сортів. Відбираючи рослини з менш депресуючими ознаками, що визначають продуктивність, можна якоюсь мірою компенсувати пригноблення по решті елементів структури урожаю і отримувати лінії з порівняно високою продуктивністю.

Більшістю самозапильних ліній сильно поступалися по врожайності початковому сорту, але були і за врожайністю на рівні початкового сорту. Це свідчить про те, що в процесі створення самозапильних ліній необхідно проводити найретельніший відбір, оскільки на скоростиглому матеріалі тільки у такому разі можна отримати лінії з порівняно високою врожайністю.




    1. . Методи добору

Одними із найперших і найпростіших методів селекції ку­курудзи були масовий та індивідуальний добори (добір кращих качанів).

Масовий добір

Найстаріший метод при якому відбирають кращі особини за їх фенотипом , без врахування родинних зв’язків .Переваги- простота. Недоліки-робота з матеріалом тривалий час.

Розрізняють:позитивний і негативний масові добори.

Негативний масовий добір - видалення рослин популяції які не відповідають меті селекції.

Позитивний масовий добір - виділення з популяції найкращих особин з наступним їх поєднанням в популяцію,яка є основою для наступного циклу добору.

Масовий добір поділяється на:

Одноразовий,багаторазовий,безперервний.



Одноразовий-з маси рослин відбираються рослини з бажаними ознаками,які потім змішують і висівають разом на ділянці .

Багаторазовий-проводиться для поліпшення популяцій за якими то певними ознаками . Сутність полягає в тому, що на першому етапі він здійснюється як і одноразовий масовий добір. На наступний рік із нової сформованої популяції знову добирають кращі рослини,які об’єднують із новою утвореною популяцією – знову здійснюють добір. Добір може тривати протягом декількох поколінь,допоки не буде досягнуто певної мети. На сьогодні для перехреснозапильних рослин таких як кукурудза соняшник існують модифікації масового добору - це масовий добір при контрольованому запиленні і рекурентний добір за фенотипом.

Масовий добір при контрольованому запиленні – сутність цього методу полягає в тому,що с популяції до початку цвітіння видаляють усі рослини які не відповідають меті селекції і перезапилення відбувається тільки з кращими рослинами.

Рекурентний добір за фенотипом – передбачає перезапилення кращих генотипів з метою підвищення концентрації бажаних генів у популяції. Сутність полягає в тому,що кращі відібрані рослини с популяції само запилюють, а на наступний рік кращі потомства висівають разом для перезапилення (для перекомбінації генів). Проведення декількох циклів доборів дає можливість максимально сконцентрувати в популяції рослини, які є носіями цінних господарських ознак. В нашому випадку цей метод буде застосовуватися в селекції кукурудзи на скоростиглість.

Шляхом масового добору створені сорти кукурудзи, які характеризуються рядом господарсько-цінних ознак. Так, сорт Дніпропетровська академік Б. П. Соколов одержав при доборі качанів з гладенькими подовженими зернівками із сорту Браун Коунті Дент, в якого були шорсткі верхівки зернівок і розміщувалися вони щільно в рядках качанів. Сорт Зубоподібна 3135 професор В. О. Козубенко також вивів методом масового добору із сорту Мінесота 13 екст­ра американського походження. Добір проводили на дво-качанність, тобто виділяли і розмножували насіння тільки з тих рослин, на яких утворювалося два качани. Цей сорт відзначається високою посухостійкістю. Його використову­вали і як батьківську форму гібриду Буковинський 1, а та­кож як вихідний матеріал для створення нових самозапиль­них ліній (Чернівецька 21, УК21 та ін.). Масовий добір, при якому зернівки із кращих качанів змішують і висівають у наступному році, має два основних недоліки. Перший із них у тому, що при цьому методі залишається невідомим батьківський компонент, який при запиленні може суттєво впливати на майбутні потомки. Другий недолік — невідомо про потомків окремих рослин, а значить, неможливо вста­новити і властивості материнської форми.



Масовий добір більш ефективний при проведенні його на ранньостиглість, форму зерна та качанів, а щодо вро­жайності він не завжди призводив до бажаних результатів. Одним із різновидів методу масового добору є груповий ма­совий добір, при якому виділені рослини або качани розподіляють на групи. В кожній із цих груп насіння змішують і кожну з них вирощують ізольовано, щоб пилок рослин з одних груп не перезапилював рослини інших груп. У пер­ший рік проводять кастрацію менш цінних рослин. У на­ступному році бракують цілі групи рослин, а в тих, що зали­шилися, відбирають і каструють небажані рослини. На тре­тій рік насіння з груп, яке збереглося, ділять на три части­ни. Першу частину його використовують для порівняльного сортовипробування, другу — для виробництва еліти, а тре­тю — для продовження селекційної роботи.

4.3. Схема селекційного процесу

Загальна схема селекційної роботи, назва розсадників, послідовність їх розміщення показано на рис. 4.3.1.

Рис. 4.3.1. Схема селекційного процесу


У кукурудзі формування селекційного матеріалу добором триває впродовж усього селекційного процесу, тобто паралельно з випробуванням створених різними методами селекційних форм їх добирають в ізольованих умовах розсадника розмноження.

Селекційні розсадники кукурудзи розміщу­ють ізольовано від інших посівів цієї культури. Незалежно від за­стосовуваних методів добору в селекційному розсаднику обов'язковим є вибраковування до цвітіння всіх рослин, ознаки яких не задовольняють селекціонера.

Особливість селекційної роботи з кукурудзою полягає ще й у тому, що із селекційного розсадника зразки на­сіння всіх форм, які залучаються до контрольного розсадника, розмі­щуються в розсаднику розмноження ізольовано. У контрольному роз­саднику ці форми випробовують і паралельно розмножують при доде­ржанні просторової ізоляції. Сорти, вибракувані за даними цього ви­пробування, також вилучають із розсадника розмноження. Кращі сор­ти продовжують розмножувати в цьому розсаднику, з нього беруть на­сіння для сівби і подальших випробувань (до державного включно).

Слід пам'ятати ще одну особливість селекції кукурудзи. На відміну від самозапильних культур, окремі форми кукурудзи, за якими намічено добирати елітні рослини, рекомендується висівати ізольовано, щоб уникнути пере­запилення. Потреба в ізоляції селекційних форм на різних етапах роботи ускладнює селекційний процес у перехреснозапильних куль­тур. Майже всі розсадники розташовують на значних відстанях один від одного, що ускладнює проведення всіх необхідних робіт упродовж вегетації.



ВИСНОВКИ

У даній курсовій роботі була розглянута тема «Створення вихідного матеріалу для селекції кукурудзи на скоростиглість ».

В її основу було покладено детально описати всі завдання, напрямки, методи селекції скоростиглих культур, а також був описаний і охарактеризований вихідний матеріал для селекції кукурудзи на ранньостиглість. Як заключний етап постав перед нами – це методи оцінки селекційного матеріалу, була описана і названа техніка, що може бути використана в різних ланках селекційного процесу та порядок реєстрації нових сортів.

Селекція ранньостиглих гібридів кукурудзи – не досконало запроваджений напрямок селекції; це одна із найбільш важливих проблем в Україні, яка потребує нагального розв’язання. Тому необхідно якомога доцільніше подати всі переваги використання даного напрямку селекції, так як це дасть можливість розширити площі посівів під цією культурою. Крім того, раннє збирання дає змогу більш якісно під­готувати грунт під урожай наступного року. Набір різних за вегетацією гібридів у господарстві дає можливість зби­рати їх в оптимальні строки, що істотно впливає на змен­шення втрат урожаю.



Отже, селекцію ранньостиглих гібридів кукурудзи в Україні доцільно розглядати і розвивати у сільськогосподарських підприємствах більш швидкими темпами!
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

  1. Білоножко М.А. В.И. Шевченко «Рослинництво. Інтенсивна технологія вирощування сільськогосподарських культур» - К.: Вища школа 1990р

  2. Грисенко Г. В. Методика фитопатологических исследований по кукурузе / Г. В.Грисенко, Е.Л. Дудка.– Днепропетровск, 1980. – 62 с.

  3. Гурьев Б.П., Гурьева И.А. Селекциф кукурудзы на раннеспелость. – М.:Агропромиздат, 1990

  4. . Дзюбецький Б. В. Селекція кукурудзи / Б. В.Дзюбецький, В. Ю.Черчель, С. П. Антонюк // Генетика і селекція в Україні на межі тисячоліть. К.: Логос, 2001 – Т 4. – С.571-589.

  5. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта / Б.А. Доспехов, М.: Агропромиздат, 1985. – 351 с.

  6. Заїка С.П. Скоростигла кукурудза. – К.:Урожай, 1987

  7. Зінченко О.І. Рослинництво: Підручник – К.: Аграрна освіта, 2003

  8. Зозуля О.Л., Мамалига В.С. Селекція і насінництво польових культур. – К.;Урожай, 1993

  9. Класифікатор-довідник виду Zea mays L. – Харків, 1994. – 73 с

  10. Козубенко Л. В., Селекция кукурузы на раннеспелость / Л. В.Козубенко, И. А. Гурьева. Харьков, 2000. – 239 с.

  11. Козубенко Л. В. Селекція гібридів кукурудзи різних груп стиглості в Інституті рослинництва ім.. В. Я. Юр’єва / [Л.В. Козубенко, М.М. Чупіков, Т.П. Камишан та інш.] // Селекція і насінництво. – Харків, 2007. – №94. – С. 3-10.

  12. Кирпа М.Я. Прийоми енергозбереження в технології сушіння насіння кукурудзи / М.Я. Кирпа, Н.О. Пащенко / Бюлетень ІЗГ, Днепропетровськ. – №37. – С.3-8.

  13. . Матийчук В.Г. Вредоносность и видовой состав возбудителей гнилей кукурузы / В.Г. Матийчук / Селекционно-генетичечкие исследования кукурузы и сорго в Молдавии. – Кишинев: Щтиинца, 1989. – С.102-110.




  1. . Методичні рекомендації польового та лабораторного вивчення генетичних ресурсів кукурудзи (друге видання). – Харків: ІР, 2003. – 43 с

  2. . Методика Державного випробування сортів рослин на придатність до поширення в Україні. Загальна частина. Офіційний бюлетень, №1. 2003–Ч.3. – 105 с.

  3. Методика проведення експертизи та Державного випробування сортів рослин зернових, круп’яних та зернобобових культур. Офіційний бюлетень, 2003. – №2. – Ч. 3. – 241 с.




  1. Молоцький М.Я., Васильківський С.П., Князюк В.І., Власенко В.А. Селекція і насінництво сільськогосподарський рослин: Підручник. – К.: Вища освіта, 2006

  2. Молоцький М.Я. та ін. Селекція та насінництво польових культур. – К.: Вища школа, 1994.

  3. Орлянский Н. А. Селекция кукурузы на адаптивность и загущение посевов / Н. А. Орлянский, Н.А. Орлянская, Д. Г. Зубко //Кукуруза и сорго. – М., 2005. – № 5. – С. 2-4.

  4. . Сотченко В. С. Селекция кукурузы на устойчивость к вредным организмам и засухе / [В.С. Сотченко, В.Г. Иващенко, А.Г. Горбачева, Ю.В. Сотченко] // Вестник защиты растений. – Киев, 2009. – № 2. – С. 22-31.

  5. . Фурсова Г.К., Фурсов Д.І.,.Сергіїв В.В – Рослинництво(лабораторно-практичні заняття)

  6. Чупіков М. М. Оцінка стабільності врожаю гібридів кукурудзи різних груп стиглості / М. М.Чупіков, Н. С.Овсяннікова, Л. М. Чернобай // Научные труды Крымского государственного агротехнологического университета. Сельскохозяйственные науки. – Симферополь, 2005. – Вып. 91. – С.154-158.

  7. Чучмий И.П., Моргун В.В. Генетические основи и методи селекции скороспелих гибридов кукурудзы. – К.: Наукова думка, 1990.


База даних захищена авторським правом ©uchika.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка