СПОСОБ ОТБОРА ГИБРИДОВ КУКУРУЗЫ, УСТОЙЧИВЫХ К ЗАСУХЕ И СТЕБЛЕВЫМ ГНИЛЯМ Российский патент 2002 года по МПК A01H1/04 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к селекции растений.

Существует несколько способов отбора растений на устойчивость к почвенной засухе (1, 2). Согласно первому способу (1) используется индекс восприимчивости растений к засухе, основанный на минимизации недоборов урожая в условиях стресса, в сравнении с оптимальными условиями. Согласно второму способу (2) используется 2 типа засушника, где сравнивают урожай после проведения испытания.

К недостаткам первого способа относится необходимость сравнения продуктивности в оптимальных и экстремальных условиях выращивания; второго - наличие двух типов засушников, что удорожает оценку и ограничивает возможности изучения большого числа сортообразцов. Кроме того, анализ устойчивости к засухе проводится без связи с устойчивостью к стеблевым гнилям.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому, принятому за прототип является способ отбора на устойчивость к засухе per se, рассматриваемый в публикации Фишера и Маурера (3). Недостатком прототипа является отбор на устойчивость к засухе без связи с устойчивостью к стеблевым гнилям. Все перечисленные способы (1, 2, 3) не учитывают вредоносного воздействия стеблевых гнилей на продуктивность растений.

Целью предлагаемого способа является повышение надежности идентификации генотипа по фенотипу. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу отбора продуктивных, устойчивых к засухе и стеблевым гнилям гибридов кукурузы, заключающемуся в большем раскрытии модификационной изменчивости по продуктивности, проводится сравнительный анализ этого признака у растений центральной, крайней частей делянки, и в стандартном варианте - со всей делянки.

В предлагаемом способе отбора в отличие от известных устойчивость к стеблевым гнилям рассматривается как функционально зависимый от устойчивости к засухе признак, причем характер их вредоносного влияния на растения сходен. Ранняя засуха (на VI-VII этапах органогенеза растений) приводит к разной степени редукции початка или отмиранию зародышевых мешков, что может сдерживать или предотвращать развитие стеблевых гнилей, вследствие чего развивается ложная устойчивость, нередко превращающаяся в комфортных условиях в свою противоположность - восприимчивость, развивающуюся на фоне существенного роста урожайности. Такой размах изменчивости признака характерен для восприимчивых гибридов. Одновременно с этим ранняя засуха усиливает проникновение возбудителей (4) и рассматривается нами (5) как пусковой механизм развития стеблевых гнилей вследствие активной колонизации корней грибами - возбудителями болезни. Кроме того, в предлагаемом способе отбора устойчивость к стеблевым гнилям рассматривается как зависимый от урожайности признак, и в зависимости от типа развития растений (ремонтантный или неремонтантный) отбирается гибрид с ремонтантным типом развития и хорошо развитым початком. У гибридов такого типа одним из показателей засухоустойчивости является ремонтантность, т.е. способность растений в условиях стресса поддерживать высокую жизнеспособность листьев и стеблей, обеспечивая формирование полноценных початков. Формирование полноценных початков у устойчивых к засухе гибридов неремонтантного типа приводит к развитию восприимчивости к стеблевым гнилям в связи с генетически предопределенным большим выносом углеводов из стеблей и листьев в початки (6), что является основанием для их браковки. Браковке подлежат также гибриды, у которых признак ремонтантности "поддерживается" за счет явно выраженной редукции початков, т.е. вследствие перераспределения метаболитов в пользу стеблей и листьев. Не затрагивая более глубоко физиологические механизмы признаков устойчивости к засухе и стеблевым гнилям, их связь с продуктивностью может быть представлена следующими зависимостями
- продуктивность = функция от развития стеблевых гнилей (у гибридов неремонтантного типа);
- продуктивность = /= функция от болезни, т.к. стеблевая гниль не развивается;
- продуктивность = функция от устойчивости к засухе.

В предлагаемом способе отбора в отличие от известных вначале отбирают устойчивые к стеблевым гнилям гибриды, у которых продуктивеость не является функцией от развития болезни, т.е. с ремонтантным типом развития.

Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

Краткое описание НТД и его сущность
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что первоначально проводится оценка по устойчивости к стеблевым гнилям, после чего группа устойчивых гибридов анализируется по продуктивности, причем каждая делянка изучаемого гибрида делится на 3 равных части (субделянки) - центральную и две краевые, примыкающие к дорожке. Урожайность на каждой из субделянок, имеющих равное число растений, определяется отдельно, затем урожайность крайних делянок усредняется. Устойчивость к засухе определяется по соотношению урожайности средней субделянки к крайней (усредненной), причем устойчивыми к засухе считаются гибриды, у которых урожайность с центральной субделянки снижается не более чем на 10-20% в сравнении с крайней. Затем определяется урожай со всей делянки (как предусмотрено методикой Государственного сортоиспытания). Устойчивым к засухе и весьма продуктивным считается гибрид, урожайность зерна у которого с центральной субделянки выше, чем с центральной делянки у стандартного гибрида.

Пример осуществления способа. Оценка проводилась на гибридах экологического сортоиспытания (ЭСИ), представленных 43 экспериментальными гибридами и двумя стандартными - Нарт 150 СВ - раннеспелый и РИК 301 СВ - среднеспелый (всего 54 делянки). Посев проведен в оптимальный срок - 18.05.1998, делянки 4-рядные, повторность - 3-кратная, площадь делянки - 20 м кв., густота стояния растений - 64 тыс. га. Уборка проводилась вручную на двух центральных рядках. После определения устойчивости к стеблевым гнилям, урожайности центральной и крайней субделянки каждого гибрида проводился пересчет урожайности на 14%-ную влажность зерна. Показатели урожайности гибридов представлены в табл. 1.

Анализ урожайности показал, что резкое ее снижение на центральной субделянке в сравнении с урожайностью на делянке в целом (стандартный вариант) является показателем возросшей внутригенотипической конкуренции за экологические ресурсы, а в сравнении с урожайностью крайней делянки - показателем ослабления конкуренции, что приводит к увеличению урожайности. При этом уровень конкурентоспособности гибридов различен, что проявляется в степени варьирования урожайности по вариантам. Высокая конкурентоспособность свойственна гибридам разного уровня продуктивности: 16, 19, 39, 44. Их урожайность варьирует в пределах 46,6-52,8 ц/га при ее определении стандартным методом и от 42,1 до 47,9 ц/га - при оценке урожайности с центральных субделянок. Наиболее перспективны гибриды 5, 16, 39, 44 (умеренно-устойчивые) и 51 (высокоустойчивый), у которых урожайность на центральных и крайних субделянках изменяется минимально, но превышает таковую у стандарта НАРТ 150 СВ (средний урожай 18,07 ц/га) на 25-31 ц/га, а у стандарта РИК 301 СВ (средний урожай 29,4 ц/га) на 13,6-20,1 ц/га. При уборке урожая стандартным методом в выборку перспективных войдут также гибриды под номерами 24, 42, 47, 54, у которых урожайность на центральной части делянки снижается на 14-28 ц/га, хотя по устойчивости к стеблевым гнилям они не уступают первой группе гибридов.

Уровень урожайности гибрида с центральной части делянки - это, по-существу, урожайность в масштабе поля, поскольку ее завышение от краевого эффекта приближается практически к нулю. Средний урожай с делянки, как известно, в значительной мере "поддерживается" за счет более высокой урожайности крайних субделянок, особенно у гибридов, отзывчивых на комфортные условия возделывания. Однако эта "прибавка" исчезает на больших производственных площадях, почему и важно максимально раскрыть уровень фенотипического варьирования по признаку урожайность и избавиться от "экологических шумов", отбирая гибриды со стабильным проявлением урожайности в условиях засухи. Уровень такого варьирования представлен в табл. 2.

Из приведенных в табл. 2 данных видно, что варьирование урожайности центральных субделянок наиболее полно раскрывает пределы ее варьирования у гибридов, что иллюстрируется коэффициентом корреляции и точностью опыта. При уборке всей делянки эти показатели усредняются, при этом происходит усреднение дисперсий урожайности центральной и крайней субделянок. Однако их усреднение является неоправданным, поскольку сужает возможности дифференциации изучаемого материала в процессе отбора. Усреднение большей и меньшей дисперсий (как отмечают Т. Литтл и Ф. Хиллз, 1981) может привести к заблуждениям (7). Если исходить из допущения, что урожайность субделянок в пределах каждой делянки варьирует одинаково, а корреляция это допущение как-бы подкрепляет (r 12=0,961), то внутригенотипическая конкуренция растений игнорируется, но это не так, что и показано результатами изучения. Достоверно более низкая урожайность на центральной субделянке обусловлена не только пестротой среды (уровень обеспеченности влагой, элементы питания, освещенность), но наследственными различиями гибридов, их конкурентоспособностью, особенно заметно проявляющейся в условиях засухи.

Таким образом, согласно предлагаемому способу отбора достигается максимальное раскрытие фенотипического варьирования признака урожайности на этапе предварительного или экологического сортоиспытаний, что позволяет выделить гибриды со стабильным проявлением признака, для повторного испытания наиболее перспективных номеров или передачи в госсортсеть.

Источники информации
1. Bruckner P.L., Fronberg R.S. Stress tolerance and adaptation in spring wheat // Crop Science. 1987. Vol.27. 1. P. 31-36.

2. А.с. 2080057, кл. А 01 H 1 /04, Б.И. 15, 1997.

3. Fisher R.A., Maurer R. Drought resistance in spring wheat cultivars. I. Grain yield responces // Aust. J. Agric. Res. - 1978. - Vol. 28. - P. 897-912.

4. Schneider R. , Pendery W. Stalk rot of corn: mechanism of predisposition by an early season water stress // Phytopathology. 1983. - Vol.73. 6. - P. 863-871.

5. Иващенко В. Г. Продуктивность кукурузы, устойчивость к засухе и стеблевым гнилям // Кукуруза и сорго. 2000. 2.

6. Иващенко В. Г. Устойчивость кукурузы к стеблевым гнилям в аспекте продуктивности и прогрессирующего старения растений // Вестник с.-х. науки. 1992. 1. - С. 119-125.

7. Литтл Т., Хиллз Ф. Сельскохозяйственное опытное дело // Пер. с англ. М.: Колос, - 1981, - 319 с.

Изобретение предназначено для использования в области сельского хозяйства, в селекции. Способ включает отбор устойчивых к стеблевым гнилям гибридов, высев их на делянки, которые разделяют на центральную и краевые субделянки. Определяют на них урожайность растений и в качестве устойчивых к засухе и гнилям отбирают гибриды, масса зерна у которых с центральной части делянки снижена не более чем на 10-20% по сравнению с краевыми. При этом масса зерна с центральной делянки у перспективных гибридов должна превышать соответственно массу зерна у стандарта. Способ позволяет выделить гибриды со стабильным проявлением признака для повторного испытания наиболее перспективных номеров или передачи в госсортсеть. 2 табл.

Способ отбора гибридов кукурузы, устойчивых к засухе и стеблевым гнилям, включающий определение урожайности по сравнению со стандартом, отличающийся тем, что первоначально отбирают устойчивые к стеблевым гнилям гибриды, затем их делянки разделяют на центральную и краевые субделянки, определяют урожайность и отбирают как устойчивые к засухе и гнилям те гибриды, масса зерна у которых с центральной части делянки снижена не более чем на 10-20% по сравнению с краевыми, причем масса зерна с центральной части делянки у перспективных гибридов должна превышать соответственно массу зерна у стандарта.