Использование эффекта гетерозиса в адаптивной селекции растений

Рассмотрение гетерозиса как метода, позволяющего повысить приспособительные возможности организмов. Принципиально важным является вопрос, всегда ли эффект гетерозиса по продуктивности обеспечивает большую стабильность гибридов и какова связь между проявлением гетерозиса и экологической стабильностью по изучаемому признаку. Нами изучен этот вопрос при решении практической задачи — создании экологически стабильных гибридов томата для необогреваемых пленочных теплиц в условиях Беларуси.

Селекция экологически стабильных гибридов томата для необогреваемых пленочных теплиц.

Основным направлением интенсификации производства томата в защищенном грунте является использование гетерозисных гибридов Fv обеспечивающих преимущество в урожайности по сравнению с сортами на 20—50% (Авдеев, 1982). В республике значительная доля защищенного грунта представлена пленочными теплицами и утепленным грунтом, а в частном секторе эти виды защищенного грунта являются основными. Сортимент для таких сооружений весьма ограничен. Для пленочных теплиц районирован гибрид Z7, Гама- юн, до недавнего времени был районирован гибрид Z7, Дунай. Детер- минантных гибридов Z7, для этих видов сооружений не районировано. Практически широко используют в этих видах защищенного грунта детерминантные сорта, районированные в открытом грунте (Перамога, Талалихин, Доходный и др.). В связи с этим необходимо создать для необогреваемых пленочных теплиц как индетерминантные, так и детерминантные гибриды Z7, разных сроков созревания, хорошо приспособленные к условиям республики.

Значительных успехов в селекции тепличных томатов достигли ведущие селекционеры СНГ Г.И.Тараканов, С.Ф.Гавриш (ТСХА), И.И.Игнатова (НИИОХ), А.С.Агапов (ВНИИССОК) и др. (Агапов, 1978; Игнатова, 1985; Тараканов, Гавриш, 1987). Однако это не снимает с повестки дня необходимости создания гибридов Z7, для региона Республики Беларусь.

Необогреваемые пленочные теплицы отличаются неустойчивым микроклиматом, резким перепадом дневных и ночных температур, поэтому важная задача селекции гибридов для таких сооружений — сочетание высокой урожайности с экологической стабильностью, приспособленностью к неблагоприятным факторам среды. М.Йорданов (1987) отмечает, что наиболее ценное качество гибридов F} — быстрая адаптация к изменению условий окружающей среды, так как гибриды лучше, чем родительские сорта, переносят неблагоприятные условия среды в теплице (недостаточную освещенность, низкую температуру почвы и т.д.). Таким образом, гетерозисная селекция является одним из направлений адаптивной селекции растений (Кильчевский, Хотылева, 1989). В связи с этим целью наших исследований являлось создание экологически стабильных гетерозисных гибридов томата F, для необогреваемых пленочных теплиц.

В задачу исследований входили следующие вопросы:

• 1) оценить комбинационную способность сортов и линий томата в топкроссах;
• 2) изучить адаптивную способность и экологическую стабильность гибридов Z7
• 3) исследовать связь между гетерозисом и экологической стабильностью гибридов Fv

В качестве материнских форм для гибридизации использовались детерминантные сорта открытого грунта Талалихин, Перамога, Доходный, которые часто возделываются в республике в необогреваемых пленочных теплицах и обладают высокой комбинационной способностью (Костечко, 1970; Алпатьев, 1981). Отцовскими формами служили детерминантные сорта и линии Украинский тепличный, Пионерский, Тепличный 200, Ричяй, Белый налив, Карлик 1185, Койт, Украинец, Турист 714 CF, Лосиный CF, Линия 53-1/3, Линия 53-2/3, а также индетерминантные формы Юрмалас, Внуковский. Линия 28-1. Линии 53-1/3, 53-2/3, 28-1 были любезно предоставлены сотрудником БГУ В.ДПоликсеновой. Контролем для детерминан- тных гибридов служил сорт Талалихин, для индетерминантных — гибрид Fx Дунай.

Гибридизацию по схеме топкроссов (45 гибридных комбинаций) проводили в 1987 году в пленочной теплице. Испытывали полученные гибриды в сравнении с родителями и контролями в необогревае- мой пленочной теплице в 1988—1989 гг. в трехкратной повторности по 5 растений на делянке. Схема посадки — двухстрочная лента (80 + 60) х 40.

Формировали растения в один стебель. В остальном агротехника общепринятая.

Изучали фенологические и морфологические признаки, учитывали урожай по сборам, массу плодов. В данном параграфе представлены результаты по основным показателям урожайности кг/м2: общему, товарному и раннему урожаю (урожаю за 1—3 сборы). Комбинационную способность материнских и отцовских форм оценивали по методу В.К.Савченко (1973); адаптивную способность и экологическую стабильность генотипов — по методике А.В.Кильчев-

Таблица 89

Результаты дисперсионного анализа комбинационной способности исходных форм томата по продуктивности, кг/м2

* Достоверно при Р = 0,05. ** Достоверно при Р = 0.01.

ского, Л.В.Хотылевой (1985). Степень доминирования Нр находили по формуле Hp = (F-М)/(Р-М), М = (Я, + Р2)/2, где F — средняя величина признака у гибрида Fv М — средняя величина признака у обоих родителей; Р — величина признака у лучшего родителя.

Анализ комбинационной способности основных признаков продуктивности (общий, товарный, ранний урожай) показал достоверность различий по всем изучаемым признакам как по эффектам ОКС, так и по эффектам СКС (табл. 89). Следует отметить, что эффекты ОКС материнских форм, как правило, меньше эффектов ОКС отцовских, что говорит о большей генетической изменчивости среди сортов опылителей. Значимость эффектов СКС позволяет сделать вывод, что поиск отдельных гибридных комбинаций с высоким проявлением гетерозиса весьма желателен.

Таблица 90

Набор I

Таблица 91 Оценка варианс СКС родительских форм томата (кг/м2)

Оценка эффектов ОКС материнских форм дает возможность выделить по раннему урожаю сорт Перамога, по товарному и общему — сорт Доходный (табл. 90). Среди отцовских форм наибольшие оценки ОКС сортов по раннему урожаю наблюдались у следующих форм: Турист 714, Лосиный, Внуковский, Белый налив, Койт, 53-1/3. За исключением сорта Внуковский, все эти формы — детерминантные.

Характерно сопряженное проявление общей комбинационной способности по товарному и общему урожаю. Лучшими по этим признакам были индетерминантные сорта Юрмалас, Внуковский и 28-1, а также детерминантные формы Украинец, Турист 714,

Вариансы СКС в значительной степени колебались по годам испытания (табл. 91).

Таблица 92

Ранний урожай (кг/м2) гибридов F, томата в необогреваемых пленочных теплицах (1988—1989 гг.)

Среди материнских форм по раннему урожаю несколько выше варианса СКС у сорта Талалихин, по товарному выделяется сорт Перамога, по общему — Доходный. Следует отметить, что в целом различия между материнскими формами не слишком велики, что связано с общностью их происхождения и детерминантным типом куста.

Среди отцовских форм наибольшие вариансы СКС отмечены у следующих сортов: по раннему урожаю — Юрмалас, Ричяй, Внуковский, Лосиный, 53-2/3; по товарному и общему — Юрмалас, Украинский тепличный, Украинец, Карлик 1185, Внуковский, 28-1, Белый налив, Койт.

Вовлечение в гибридизацию сортов с высокими константами ОКС и вариансами СКС позволяет рассчитывать на получение высокопродуктивных гибридных комбинаций.

Основные признаки продуктивности (ранний, товарный, общий урожай) гибридов F} приведены в табл. 92—94. По раннему урожаю некоторое преимущество имели гибриды, где в качестве отцовского компонента представлены детерминантные формы. Лучшими были гибридные комбинации Талалихин х Турист 714, Талалихин х Лоси-ный, Талалихин х Внуковский, Перамога х Юрмалас, Доходный х 53-2/3, Перамога х Турист 714, Перамога х Ричяй, Перамога х Белый налив.

Таблица 93

Товарный урожай (кг/м2) гибридов Fx томата в необогреваемых пленочных теплицах (1988—1989 гг.)

По товарому и общему урожаю несомненно преимущество инде- терминантных гибридов Fv полученных с использованием индетер- минантных родителей Юрмалас, Внуковский, 28-1. Все индетерми- нантные гибриды по товарному урожаю были выше 7 кг/м2, а детерминантные — ниже. По общему урожаю индетерминантные гибриды превосходили уровень урожайности 8 кг/м2, а лучший детерминантный гибрид Доходный х Турист 714 имел урожай 7,48 кг/м2. По общему и товарному урожаю среди индетерминантных гибридов Z7, выделились Перамога х 28-1, Доходный х Внуковский, Талалихин х Юрмалас, Талалихин х Внуковский; среди детерминан- тных гибридов — Доходный х Турист 714, Доходный х Украинец, Доходный х 53-1/3, Талалихин х Украинец, Талалихин х Лосиный, Талалихин х Турист 714, Перамога х Турист 714, Перамога х Лосиный.

Таким образом, в результате двухлетней оценки комбинационной способности сортов томата выделены перспективные гибриды Fr превосходящие контроль (гибрид Дунай) по раннему урожаю на 6,0— 39,6%, товарному — на 9,5—53,3%, общему — на 1,8—58,3%. Индетерминантные гибриды Z7, находятся на уровне детерминантных или несколько уступают им по раннему урожаю, но превосходят детерминантные гибриды Fx по товарному и общему урожаю. Для пленочных теплиц целесообразно использовать как индетерминантные, так и детерминантные гибриды Fv что обеспечит равномерное поступление урожая.

Таблица 94

Общий урожай (кг/м2) гибридов Fx томата в необогреваемых пленочных теплицах (1988—1989 гг.)

Индетерминантные гибриды

Детерминантные гибриды

В качестве родителей для создания детерминантных гибридов на основе анализа эффектов ОКС и СКС предлагаются Доходный, Перамога (материнские формы) и Турист 714, Украинец (отцовские формы), для создания индетерминантных гибридов можно рекомендовать Талалихин, Доходный, Перамога (материнские) и Юрмалас, Внуковский, линия 28-1 (отцовские формы).

Сочетание высокой продуктивности с экологической стабильностью гибридов является весьма актуальной задачей. Оценка параметров адаптивной способности и экологической стабильности лучших гибридов дана в табл. 95, 96. При этом основными показателями стабильности были варианта а2САС., коэффициент регрессии на среду

таблица 96 Общий урожай (кг/м2), параметры адаптивной способности и экологической стабильности лучших гибридов томата F]

Ь. и относительная стабильность генотипа s По общему урожаю среди индетерминантных гибридов высокой ОАС в сочетании со стабильностью отличаются гибриды Талалихин х Юрмалас, Талалихин х Линия 28-1, Доходный х Линия 28-1, Перамога х Юрмалас, Перамога х Линия 28-1; среди детерминантных гибридов — Доходный х Турист 714, Талалихин х Лосиный, Талалихин х Турист 714, Доходный х Пионерский. По раннему урожаю продуктивными и стабильными гибридами среди индетерминантных можно считать Талалихин х Линия 28-1 и Доходный х Линия 28-1; среди детерминантных гибридов — Талалихин х Турист 714, Талалихин х Линия 53-1/3, Доходный х Пионерский, Доходный х Карлик 1185, Доходный х Линия 53-1/3, Перамога х Линия 53-1/3. Заметно, что по раннему урожаю среди гибридов чаще проявляется чувствительность к среде, чем по общему. Малое количество сред испытания (2) может приводить к повышенному значению коэффициентов регрессии и заниженному значению относительной стабильности генотипов.

Анализ параметров экологической стабильности гибридов Fx томата показывает, что в одном генотипе можно сочетать высокую общую адаптивную способность с экологической стабильностью. Среди индетерминантных гибридов к числу таковых по общему урожаю

Таблица 96

Ранний урожай (кг/м2), параметры адаптивной способности и экологической стабильности лучших гибридов томата F{

Детерминантные гибриды

относятся Талалихин х Юрмалас, Перамога х Юрмалас, Перамога х Линия 28-1; по раннему урожаю — Талалихин х Линия 28-1 и Доходный х Линия 28-1. Среди детерминантных гибридов к экологически стабильным относятся по общему урожаю Доходный х Турист, Талалихин х Лосиный, Талалихин х Турист, Доходный х Пионерский; по раннему урожаю — гибриды Талалихин х Турист, Талалихин х Линия 53-1/3, Доходный х Пионерский, Доходный х Карлик. Доходный х Линия 53-1/3, Перамога х Линия 53-1/3.

• Государственное испытание как этап адаптивной селекции растений
• Методы адаптивной селекции растений
• Основные особенности адаптивной селекции растений
• Подбор исходного материала в адаптивной селекции растений
• Теоретические основы адаптивной селекции. Проблема взаимодействия генотип х среда в селекции растений
• Экологическое сортоиспытание как этап адаптивной селекции растений
• Диаллельный анализ как метод подбора исходного материала в селекции растений (на примере томата)
• Методологические основы адаптивной селекции
• Основные направления и особенности экологической селекции растений
• Проблема фона в селекции растений
• Проблемы адаптивной селекции в культуре in vitro (на примере томата)
• Размещение растений в пределах сообществ. Использование отрицательного биномиального распределения.
• Эффективность отбора у томата по общей и специфической адаптивной способности на ранних этапах селекции
• Адсорбция катионов корневой системой растений
• Биологический анализ воды. Показательное значение водных растений