Способ отбора высокопродуктивных генотипов конопли с оптимальным соотношением первичного и вторичного волокон

 

Использование: сельское хозяйство, в частности в селекции конопли. Сущность изобретения: отбор высокопродуктивных генотипов конопли с оптимальным соотношением первичного и вторичного волокон осуществляют путем морфологического анализа растений на соотношение толщины стебля у корневой шейки к толщине стебля у основания соцветия и отбирают генотипы, имеющие величину соотношения 2,1 - 2,5, как обладающие соотношением первичного и вторичного волокон 7 : 3. 6 табл.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к селекции прядильных перекрестноопыляющихся культур, и может быть использовано для отбора высокопродуктивных генотипов конопли с оптимальным соотношением первичного и вторичного волокна при массовых селекционных работах, а также в научно-исследовательских целях.

Известен способ оценки растений конопли по содержанию первичного, наиболее ценного для текстильной промышленности, и вторичного волокна, заключающийся в том, что отобранные на селекционном питомнике элитные растения в лабораторных условиях сначала подвергают морфологическому анализу по общей и технической высоте, толщине и ветвистости. Затем стебли замачивают в специальных баках. По окончании процесса вымачивания вручную снимают со всего стебля первичное и вторичное волокна. При этом первичное волокно промывают в воде для удаления остатков эпидермального слоя. Высушенное до равновесной влажности волокно взвешивают и по массе стебля подсчитывают содержание волокна в каждом.

Однако известный способ имеет ряд существенных недостатков.

Во-первых, он не ориентирован на использование вспомогательных диагностических признаков, которые позволили бы уже в полевых условиях прогнозировать не только выход, но и с большей степенью вероятности выделить фенотипически лучшие высоковолокнистые биотипы, тем самым повысить эффективность отбора селекционного материала путем сокращения при постоянном объеме работ количества поступающего на анализ малоценного материала.

В этом плане заслуживает внимания такой показатель, как "сбег стебля", определяемый отношением толщины у корневой шейки к толщине у основания соцветия (табл. 1).

Данные табл. 1 показывают, что содержание первичного волокна, независимо от типа растения по полу, увеличивается пропорционально "сбегу стебля" (коэффициенты корреляции 0,92-0,97), а вторичного - обратно (коэффициенты корреляции от -0,87 до -0,95). Техническая длина положительно коррелирует со "сбегом стебля) (0,65-0,74). Из этого следует, что предлагаемый признак достаточно точно характеризует растения по содержанию первичного волокна и может служить критерием для отбора генотипов с высоким его содержанием: при равных по технической длине стеблей в селекции на волокнистость более предпочтительны с лучшим показателем "сбег стебля". На этом основании введение в селекционную программу выявленных новых корреляционных зависимостей дает возможность с высокой достоверностью выявлять в полевых условиях высоковолокнистые формы, тем самым резко сократить объем селекционной работы за счет ранней выбраковки низковолокнистых биотипов, что особенно важно на начальных этапах селекции.

Во-вторых, известный способ не учитывает значения оптимального соотношения первичного и вторичного волокна для архитектоники растений, их морфологии и биологии. Доказано, что биотипы с высоким содержанием первичного волокна менее устойчивы к полеганию, повреждениям вредителями и болезнями, обладают низкой семенной продуктивностью, в итоге малопригодны для двустороннего использования (на семена и волокно), что немаловажно для экономики отрасли. В этой связи обращает на себя внимание шлака, разработанная в результате изучения большого количества растений двудомной и однодомной конопли (n = 8200) с учетом корреляции предлагаемых морфологических признаков со "сбегом стебля" (табл. 2).

Из данных табл. 2 вытекает, что наибольшую ценность для практической селекции могут иметь растения со "сбегом стебля" 2,1-2,5; они обладают достаточно высоким содержанием волокна (26,0-30,0% ), лучшим для их архитектоники соотношением первичного и вторичного волокна (7: 3), а также способностью формировать до 9,0-11,0 г семян. Ориентир на отбор биотипов со "сбегом стебля 1,6-2,0 нежелателен, так как наряду с повышением семенной продуктивности (12,0-13,0 г) резко увеличивается содержание вторичного, второстепенного для текстильной промышленности волокна. Бесперспективен отбор биотипов со "сбегом стебля" 2,6-3,0 по той причине, что в ответ на существенное положительное изменение количества первичного волокна над вторичным имеет место адекватное уменьшение семенной продуктивности.

Логический анализ показывает, что табл. 2 может быть широко использована селекционерами как шкала для отбора высокопродуктивных генотипов с оптимальным соотношением первичного и вторичного волокна, тем самым повышена эффективность селекционного процесса за счет сокращения объема анализируемых форм.

В-третьих, известный способ не рассчитан на дифференцированный подход к элитным растениям двудомной и однодомной конопли с учетом сложности популяции последней по признаку пола. Как известно, возделываемые сорта однодомной конопли представляют собой смесь растений, различающихся как по габитусу, так и соотношению мужских и женских цветков в соцветии (табл. 3).

Табл. 3 свидетельствует о том, что если у двудомной конопли сорта Ермаковская местная, состоящей из двух фенотипически обособленных половых типов растений с численным их соотношением в популяции 1: 1, выход биотипов с оптимальным сочетанием первичного и вторичного волокон составляет в среднем 23,6% , то у однодомной конопли сорта ЮСО-14 - только 15,8% . Причем в первом случае генотипы с оптимальным соотношением первичного и вторичного волокон преобладают среди растений обычной поскони, а во втором - среди половых типов с мужской тенденцией (феминизированная и однодомная феминизированная посконь, однодомная матерка с преобладанием мужских цветков над женскими). Установленная закономерность служит подтверждением существенной роли мужских особей в формировании и наследовании волокнистых веществ в популяциях перекрестноопыляющихся прядильных культур. Таким образом, учет биолого-генетических особенностей биотипов двудомной и однодомной конопли может иметь важное значение в повышении эффективности селекционного процесса за счет использования в скрещиваниях заведомо хороших по соотношению первичного и вторичного волокон растений в год их изучения, что отразится на частоте появления высокопродуктивных генотипов с оптимальным балансом первичного и вторичного волокон, в конечном итоге, на повышении производительности и эффективности работы, в удешевлении селекционного процесса.

В-четвертых, известный способ сложен в техническом решении и зависим от субъективных факторов: при ручном разделении волокон на первичное и вторичное качество технологического анализа зависит как от степени биологической мочки растений, так и от тщательности работы исполнителей.

Цель изобретения - упрощение и увеличение надежности отбора.

Способ реализуют следующим образом.

В фазе созревания 75% семян в соцветиях на пространственно-изолированном (не менее 2 км от посевов других сортов) селекционном питомнике сначала из гетерогенных популяций селекционных номеров путем визуального осмотра производится выделение фенотипически лучших элитных растений, отвечающих нижеследующему стандарту признаков: однородность по степени созревания; неветвистость; высокорослость с компактным соцветием и длинной технической частью стебля (расстоянием от корневой шейки до первой сидячей веточки, имеющей не менее 2-х зерен). У двудомной конопли такой отбор производится среди женских (обычная матерка) растений, у однодомной - среди растений идеальной однодомной матерки (в соцветии 45-55% мужских, 45-55% женских цветков), однодомной матерки с преобладанием мужских цветков над женскими (в соцветии 56-80% мужских, 20-44% женских цветков) и однодомной феминизированной поскони (в соцветии 81-99% мужских, 1-19% женских цветков). Каждое отобранное растение этикетируется с указанием его порядкового номера и пола. Данные визуальной оценки записываются в журнал.

Затем производится выбраковка растений, отмеченных в журнале под соответствующим номером, на основе признака "сбег стебля". Показатель "сбег стебля" рассчитывается индивидуально для каждого растения по формуле: С = l₁/l₂, где С - величина, характеризующая "сбег стебля"; l₁ - толщина стебля у корневой шейки, см; l₂ - толщина стебля у основания соцветия, см. Толщина стебля измеряется штангенциркулем. Полученные расчетные данные в соответствии с табл. 2 используются для отбора элитных растений для селекции на волокнистость и семенную продуктивность. Учитывая, что в настоящее время в селекционной работе основным направлением является создание сортов двустороннего использования, т. е. обладающих как высоким содержанием волокна, причем благоприятным для архитектоники растений соотношением первичного и вторичного, так и урожайных по семенам, отбираются для дальнейшей селекционной работы биотипы со "сбегом стебля" 2,1-2,5. Растения с другими показателями признака "сбег стебля" выбраковываются. В том случае, когда для проведения научно-исследовательской или селекционно-генетической работы требуются генотипы с высоким содержанием волокна и низкой семенной продуктивностью (селекцию сортов на одностороннее использование), то отбираются растения с показателем признака "сбег стебля" выше 2,6.

Аналогичная работа при необходимости повторяется многократно в последующих поколениях.

П р и м е р 1. Образцы двудомной конопли сорта Ермаковская местная, подлежащие отбору, высевали на пространственно-изолированном (не менее 2 км от посевов других сортов) селекционном питомнике площадью 100 м². Посев семян производили ручной сеялкой РС-1 с шириной междурядий 45 см из расчета 0,3 млн. всхожих семян на 1 га на глубину 5 см. Делянки селекционных образцов обозначали деревянными колышками с соответствующими номерами регистрации в полевом журнале.

Оценку материала на волокнистость и семенную продуктивность (двустороннее использование) проводили в поле поэтапно: сначала в фазе созревания 75% семян в соцветиях среди женских растений (обычная матерка) каждого селекционного номера путем визуального осмотра выбирали фенотипически лучшие элитные растения, однородные по степени созревания, неветвистые, высокорослые с компактным соцветием и с длинной технической частью стебля. Выделенные биотипы этикетировали с указанием порядкового номера и пола. Данные визуальной оценки записывали в журнал.

Затем отобранные биотипы анализировали по выраженности признака "сбег стебля". Показатель "сбег стебля" рассчитывали индивидуально для каждого растения по формуле: C = l₁/l₂. Толщину стебля у корневой шейки (l₁) и у основания соцветия (l₂) измеряли штангенциркулем. Полученные расчетные данные использовали для окончательного отбора элитных растений для дальнейшей селекционной работы: оставляли биотипы, у которых "сбег стебля" составлял 2,1-2,5.

Результаты работы представлены в табл. 4.

Как видно, экспериментальная проверка предлагаемого способа показала, что им можно надежно пользоваться при отборе селекционных элит; точность прогноза (степень вероятности выделения высокопродуктивных биотипов с оптимальным соотношением первичного и вторичного волокон) составляет 71,1-87,0% . Следовательно, признак "сбег стебля" достаточно точно характеризует растения по содержанию первичного и вторичного волокон и может служить критерием для отбора. Применение предлагаемого способа в практической селекции в сравнении с базовым обеспечивает уменьшение временных и трудовых затрат на 40,0-49,2% , что значительно удешевит селекционный процесс.

П р и м е р 2. Опыты проводили аналогично примеру 1 на однодомной конопле сорта ЮСО-14. В фазе созревания 75% семян в соцветиях в селекционном питомнике среди растений идеальной однодомной матерки - и однодомной матерки с преобладанием мужских цветков над женским - (их доля в гетерогенной популяции составляла 44,6% ) выбирали фенотипически лучшие биотипы.

Результаты работы представлены в табл. 5.

Данные табл. 5 показывают, что предлагаемый способ позволяет проводить отбор генотипов с оптимальным соотношением первичного и вторичного волокон с точностью 74,3-86,2% ; при данном способе, в сравнении с базовым, вероятность выделения таких биотипов в 3,1-3,4 раза выше. Следовательно, предлагаемый способ почти в три раза сокращает временные и трудовые затраты, повышает точность, объективность и эффективность селекционных оценок.

На основе предлагаемого способа создан новый селекционный сорт конопли среднерусского типа Чувашская однодомная, который с 1990 г. находится в конкурсном сортоиспытании (табл. 6).

Из табл. 6 видно, что новый селекционный сорт Чувашская однодомная существенно превышает районированный сорт ЮСО-14 по урожаю семян (на 153,2% ), выходу и урожаю первичного волокна (соответственно, на 3,7 и 121,6% ), имеет наиболее оптимальное для архитектоники растений соотношение первичного и вторичного волокон (7: 3). Кроме того, отличается коротким вегетационным периодом (скороспелые сорта ЮСО-14 на 11 дней), что позволяет возделывать его на двустороннее использование (волокно и семена), тем самым получать высокие урожаи семян и волокна, существенно повышая эффективность отрасли.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет с большей степенью вероятности прогнозировать и выделять из гетерогенных популяций конопли высокопродуктивные биотипы с оптимальным соотношением первичного и вторичного волокон, сократить при постоянном объеме работ количество поступающего на анализ малоценного материала за счет выбраковки его в поле. При проведении отборов по предлагаемому способу доля генотипов с оптимальным соотношением первичного и вторичного волокон повышается от 24,0-31,3% в исходных популяциях до 71,0-87,0% в выборках растений, отобранных по признаку "сбег стебля". Следовательно, использование предлагаемого способа способствует снижению трудоемкости работ при оценке селекционного материала на волокнистость, повышению объективности и эффективности селекционных оценок, что положительно скажется на темпах селекционной работы.

Формула изобретения

СПОСОБ ОТБОРА ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ ГЕНОТИПОВ КОНОПЛИ С ОПТИМАЛЬНЫМ СООТНОШЕНИЕМ ПЕРВИЧНОГО И ВТОРИЧНОГО ВОЛОКОН, включающий морфологический анализ растений, отличающийся тем, что морфологический анализ проводят путем определения отношения толщины стебля у корневой шейки к толщине стебля у основания соцветия и отбирают генотипы, имеющие отношение толщин 2,1 - 2,5.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5