Об эффективности оценки селекционного материала проса посевного на основе рекомбина-ционной способности

Полный текст

Введение.

Одним из механизмов реализация «Доктрины продовольственной безопасности России» является увеличение объёма производства зерновой продукции. Модернизация сельскохозяйственных машин и оборудования, разработка и применение средств защиты растений, внедрение новых агротехнологических приёмов, внедрение биотехнологический и молекулярно-генетический методов в селекционный процесс в итоге направлены на увеличение выхода зерна с единицы площади. Эффективность перечисленных мер обеспечивается правильным выбором сортов сельскохозяйственных культур для каждой климатической зоны. 

В свою очередь, селекция – главный путь решения задач лучшей адаптации растений к природно-климатическим условиям районов выращивания. Внедрение нового сорта в земледелии было и остаётся пока одним из основных средств повышения продуктивности и улучшения качественных характеристик продукции, не требующих дополнительных затрат при возделывании его в производстве (Антимонов А.К. и др., 2018). 

Основой селекционного процесса являются базовые формы, максимально приспособленные к условиям произрастания и обладающие комплексом хозяйственно-ценных признаков. Чем разнообразнее генетический материал, тем успешней идёт селекционная работа. Возможности сорта в реализации потенциала урожайности, устойчивости к стрессовым факторам, его технология возделывания зависят от условий выращивания (Сокурова Л.Х., 2022; Новикова А.А. и др., 2023; Регер Н.С. и др., 2022). 

В связи с этим многие селекционные учреждения (Поволжский НИИ селекции и семеноводства им. П.Н. Константинова, Кабардино-Балкарский НИИСХ, Воронежский НИИСХ им. В.В. Доку-чаева и др.) занимаются изучением образцов мировых коллекций сельскохозяйственных культур, в том числе проса, с целью выделения источников с необходимыми признаками (Сокурова Л.Х., 2019; Тихонов Н.П. и др., 2018). 

За многолетний период селекционной работы в каждом научном учреждении накоплен большой объём информации, позволяющий оценивать генотипы не только по урожайности, но и по адаптивному потенциалу, экологической пластичности и стабильности, комбинационной способности (Сурков А.Ю., 2014). 

Изначально метод оценки комбинационной способности применяли при работе с перекрёстноопыляемыми культурами. Известность он получил при работе с кукурузой. Сегодня этот метод широко используют в селекции самоопылителей. О преимущественном использовании оценки рекомбинации базового селекционного материала отмечено и в работах Н.И. Тишкова (2011). Он пишет, что успех селекционной работы во многом зависит от рекомбинационной способности конкретного сорта. Исследования автора показывают, что основой каждой перспективной линии является сорт с высокой рекомбинационной способностью (Тишков Н.И., 2011).

Цель исследований. 

Оценка родительских линий проса посевного по рекомбинационной способности и выявление ценных форм для создания гибридного материала.

Материалы и методы исследования.

Объект исследований. Сорта  проса  посевного  оренбургской  селекции  и  образцы из мировой коллекции Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства им. Н.И. Вавилова.

Схема эксперимента. Коэффициент рекомбинационного потенциала считали по методике, предложенной Н.И. Тишковым (2011), которая базируется на частоте участия родительской формы в создании новой линии, вышедшей в конкурсное сортоиспытание.

В основе расчета рекомбинационной способности генотипа лежал анализ многолетних данных по комбинациям скрещиваний, сгруппированных относительно сортов, вовлечённых в гибридизацию. 

Коэффициент рекомбинационной способности рассчитывали по каждому сорту, как отношение количества созданных комбинаций к количеству сортообразцов дошедших до конкурсного сортоиспытания (формула 1). 

КРП=Пл/Кс    (1),

где: КРП – коэффициент рекомбинационного потенциала, 

Кс – количество комбинаций скрещиваний с участием родительской формы, из которых выделены перспективные линии, 

Пл – количество перспективных линий, дошедших до конкурсного испытания. 

Градация и оценка рекомбинационного потенциала представлена в таблице 1. 

 

Таблица 1. Критерии оценки рекомбинационного потенциала

Table 1. Criteria for assessing the recombination potential

Значение коэффициента КРП / Value of the RPC coefficient	Степень проявления / Degree of manifestation
до 0,10 / before 0.10	очень низкий / very low
0,10-0,29	низкий / low
0,30-0,50	средний / medium
более 0,50 / more than 0.50	высокий / high

 

КРП сорта определялся отдельно по прямым и обратным скрещиваниям.

Оборудование и технические средства. Селекционная работа проводились на базе лаборатории селекции проса посевного в соответствии с методикой государственного сортоиспытания и с использованием оборудования ЦКП БСТ РАН (http://цкп-бст.рф). 

Статистическая обработка. Обработку полученных данных выполняли методом дисперсионного анализа (Доспехов Б.А., 1985). Статистический анализ проводили с использованием компьютерной программы «Microsoft Excel» («Microsoft», США).

Результаты исследования.

Результаты анализа комбинаций простых скрещиваний и выхода перспективных линий в конкурсное испытание приведены на рисунках 1 и 2. За 25-летний период в гибридизацию было вовлечено 36 сортов. Рекомбинационный потенциал отличался в зависимости от сорта и варьировал в прямых скрещиваниях от 0,03 до 0,82, в обратных – от 0,05 до 0,6. Высокий КРП в прямых скрещиваниях отмечен у сортов: Волгоградское 4 – 0,82 (Р≤0.05), Заряна – 0,6 (Р≤0.05), средний у сортов Яркое 3 – 0,4, Ильиновское – 0,38, Доброе – 0,38, Долинское 111 – 0,38.  Из 36 сортов у 16 он был равен нулю. В обратных скрещиваниях высокий коэффициент рекомбинационного потенциала имели сорта: Багановское 88 – 0,6, Саратовское 3 – 0,59 (Р≤0.05), средний: Славянское – 0,38. Из  35 сортов 12 в обратных скрещиваниях имели КРП, равный нулю.

 

Рисунок 1. Информация по количеству прямых скрещиваний и коэффициенту рекомбинационного потенциала базового селекционного материала

Figure 1. Information on the number of direct crosses and the coefficient of recombination potential of the basic breeding material

Примечание: КСИ – конкурсное испытание

Note: CT – competitive test

 

Рисунок 2. Информация по количеству обратных скрещиваний и коэффициенту рекомбинационного потенциала базового селекционного материала

Figure 2. Information on the number of reverse crosses and the coefficient of recombination potential of the basic breeding material

Примечание: КСИ – конкурсное испытание

Note: CT – competitive test

 

Необходимо отметить, что использование одного сорта при разных видах скрещиваниях даёт разное значение коэффициента рекомбинационной способности. Так, сорт проса Волгоградское 4, имея высокий КРП в прямых скрещиваниях, не отличился высоким рекомбинационным потенциал в обратных, а Барнаулькое 80 при очень высоком КРП в обратном скрещивании не дал перспективного потомства при использовании его в качестве материнской линии.

Из сортов оренбургской селекции высокую рекомбинационную способность имел сорт Оренбургское 20, причём это относится как к прямым (КРП – 0,55, Р≤0.05), так и обратным (КРП – 0,51, Р≤0.05) скрещиваниям.

Обсуждение полученных результатов.

Успешность селекционного процесса во многом зависит от базового родительского материала. Знание рекомбинационной способности даёт возможность более полно оценить вклад генотипа в формообразовательный процесс селекции для конкретных условий среды. Эффективность использования КРП для оценки родительских форм отмечается при работе с такими культурами, как кукуруза, картофель, ячмень (Гуторова О.В. и Зайцев С.А., 2022; Компанеец Е.В. и др., 2017; Гудзенко В.Н. и Полищук Т.П., 2018). 

Уровень рекомбинационной способности сорта зависит от многих факторов и может быть как высоким, так и низким (Pesaraklu S et al., 2016). В нашей работе, как и в других исследованиях (Бочкарева Э.Б. и др., 2020; Шанина Е.П. и др., 2016), на значения рекомбинационной способности влиял вид скрещивания.

Таким образом, оценка перспективности исходного материала по выходу селекционных номеров в конкурсное испытание может стать дополнительным инструментом в подборе родительских форм для гибридизации по видам скрещивания. На основании полученных результатов выявлено, что сорта проявляют разную рекомбинационную способность в зависимости от вида скрещивания (прямое или обратное).  

Заключение.

Для повышения эффективности селекционного процесса при получении новых гибридов необходимо привлекать сорта с высоким и средним уровнем КРП. Сорта: Волгоградское 4, Заряна, Яркое 3, Ильиновское, Доброе, Долинское 111 целесообразно использовать в качестве материнской формы, а сорта: Багановское 88, Саратовское 3, Славянское – в качестве отцовской. Оренбургское 20, как исходный материал, является универсальным сортом, его можно использовать в качестве родительской формы как при прямых, так и при обратных скрещиваниях.

Об авторах

Рамиль Дамирович Камалеев

Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук

Email: kamaleevramil79@yandex.ru

кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий лабораторией селекции проса посевного

Россия, Оренбург

Антонина Александровна Новикова

Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: tony-novikova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6947-9262

кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий лабораторией селекционно-генетических исследований в растениеводстве

Россия, Оренбург

Список литературы

Дополнительные файлы