СПОСОБ ОТБОРА ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ ФОРМ КОНОПЛИ Российский патент 2012 года по МПК A01H1/04 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к селекции прядильных перекрестноопыляющихся культур, и может быть использовано для отбора высокопродуктивных форм конопли при массовых селекционных работах, а также в научно-исследовательских целях.

Известен способ отбора высокопродуктивных форм конопли, включающий анализ морфотехнологических признаков и отбор форм с максимальным значением этих признаков (Методические указания по селекции конопли и производственной проверке законченных НИР. - М.: ВАСХНИЛ. - 1980. - 29 с.). Однако данный известный способ сложен, требует значительных затрат труда, времени и материальных средств.

Техническим результатом, достигаемым при реализации настоящего изобретения, является упрощение и ускорение процесса отбора, снижение трудозатрат и затрат материальных средств.

Достигается это тем, что в способе отбора высокопродуктивных форм конопли, включающем анализ морфотехнологических признаков и отбор форм с максимальным значением этих признаков, отличающемся тем, что путем морфотехнологического анализа устанавливают индекс морфотипов растений волокнистого, семенного и универсального направлений использования, при этом в качестве показателя используют отношение величины массы технической части к величине длины технической части, возведенной в квадрат, и отбирают высокопродуктивные формы с оптимальным значением индексов: для семенного направления использования свыше 25,0; волокнистого направления использования - до 15,0; а для универсального направления использования - 15,1-24,9.

Рекомендуется для оценки достоверности выполненного отбора использовать показатель индекса сопряженности композитных признаков, определяемый отношением содержания волокна в стеблях к массе семян с растения: для женоморфных морфотипов семенного направления использования он должен быть до 1,7; для интерморфных морфотипов универсального направления использования - в пределах 1,8-2,4; а для мужеморфных морфотипов волокнистого направления использования свыше - 2,5.

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие изобретение.

ПРИМЕР 1. В 2001-2003 гг. на трех питомниках, пространственно изолированных друг от друга и других посевов, определяли частоту появления в популяциях исходных однодомных сортов Фибримон 56, Южносозревающая однодомная 14 (ЮСО-14) и Однодомная бернбургская основных морфотипов растений, а также частоту выраженности у них сопряженных композитных признаков. Высокий агрофон на участках создавали внесением под предпосевную обработку почвы минеральных удобрений из расчета N₁₂₀P₉₀K₉₀ кг/га действующего вещества. Посев семян - ручной, под маркер, площадь питания растений 5×45 см.

Индекс морфотипа растения (Iмр), то есть показатель уровня оптимальной взаимообусловленности морфометрических признаков, вычисляли по формуле: Iмр=m_p/l, где m_p - масса технической части растения, г; l - длина технической части растения, м².

Индекс соразмерности композитных признаков (Iскп), отражающий предельно допустимый уровень взаимоотношений между отрицательно скоррелированными морфометрическими признаками, рассчитывали по формуле: Iскп=f/m_c, где f - содержание волокна в технической части растения, %; m_c - масса семян с растения, г.

Отбор и уборку растений проводили при наличии 75% зрелых семян в соцветиях. Отобранные растения отмечали пергаментными этикетками и собирали в снопы диаметром не более 10-12 см. Для устранения потери семян на соцветия надевали марлевые мешочки и перевязывали шпагатом у начала соцветия. После просушки до стандартной влажности 25,0% каждое растение обмолачивали вручную, семена просеивали и ссыпали в отдельные пакеты. Все отобранные и обмолоченные растения регистрировали в журнале.

Морфотехнологический анализ проводили поэтапно: сначала определяли длину технической части растений измерением от корневой шейки до начала соцветия и ее массу, затем содержание волокна путем биологической мочки технической части растений в специальных баках при водном модуле 1:25 и температуре мочильной жидкости 35°С.

Статистическую обработку данных проводили по П.Ф.Рокицкому (1973).

Результаты исследований представлены в таблицах 1-2.

Впервые в практике отечественного коноплеводства зафиксирован факт, что в популяциях однодомных сортов конопли могут появляться морфотипы растений мужеморфной, интерморфной и женоморфной конструкции.

Мужеморфные формы отличаются наибольшей длиной технической части растений (средняя длина 1,68 м) и наименьшей их массой (средняя масса - 28,8 г). Индекс морфотипа растений (Iмр) не превышает 15,0. Они характеризуются высоким содержанием волокнистых веществ (среднее содержание - 26,3%) и низкой семенной продуктивностью (средняя масса семян с растения - 7,9 г). Индекс соразмерности композитных признаков (Iскп) всегда выше 2,5. Следовательно, высокопродуктивные мужеморфные формы, а частота их встречаемости в популяциях достигает 72,0%, вполне могут быть использованы при селекции новых сортов однодомной конопли волокнистого направления использования (fibrosus).

Женоморфные формы имеют более мощный стебель; из табличного материала видно, что при средней длине технической части 1,04 м его масса составляет 37,2 г. Индекс морфотипа растений выше 25,0. Они отличаются низким содержанием волокнистых веществ (среднее содержание - 18,8%), но показывают высокую семенную продуктивность (средняя масса семян с растения - 12,4 г). Поэтому индекс соразмерности композитных признаков в большинстве случаев не превышает 1,7. Следовательно, высокопродуктивные женоморфные формы, а частота их встречаемости в популяциях достигает 81,5-89,3%, вполне могут быть использованы при селекции новых сортов однодомной конопли семенного направления использования (seminalis).

Интерморфные формы являются промежуточной ступенью между вышеописанными морфотипами растений. У них средняя длина технической части равняется 1,44 м, а средняя масса технической части - 34,3 г.Индекс морфотипа растения укладывается в результат 15,1-24,9. У интерморфных форм среднее содержание волокна составляет 22,6%, а средняя масса семян с растения - 9,7 г. Индекс соразмерности композитных признаков укладывается в результат 1,8-2,4. Следовательно, высокопродуктивные интерморфные формы вполне могут быть использованы при селекции новых сортов однодомной конопли универсального направления использования (universalis).

ПРИМЕР 2. В 2004-2006 гг. на трех селекционных питомниках, пространственно изолированных друг от друга и от других посевов, изучали влияние непрерывного методического отбора по признаку «индекс морфотипа растения (ИМТР)» на частоту появления в популяциях селекционных номеров волокнистого направления использования мужеморфных форм, в популяциях селекционных номеров семенного направления использования - женоморфных, а в популяциях селекционных номеров универсального направления использования (волокно и семена) - интерморфных форм.

Высокий агрофон на селекционных питомниках создавали внесением под предпосевную обработку почвы минеральных удобрений из расчета N₁₂₀P₉₀K₉₀ кг/га действующего вещества.

В 2004 г. посев производили: в селекционном питомнике волокнистого направления использования семенами родоначальных растений с индексом морфотипа меньше 15,0; в селекционном питомнике семенного направления использования семенами родоначальных растений с индексом морфотипа больше 25,0; в селекционном питомнике универсального направления использования семенами родоначальных растений, индекс морфотипа которых укладывался в результат 15,1-24,9. Высокопродуктивные родоначальные растения предварительно были отобраны в соответствующих питомниках исходного материала (2003 г.).

Посев семян - ручной, под маркер, площадь питания растений - 5×45 см. Для уничтожения сорняков, а также улучшения водно-воздушного режима почвы проводили рыхление междурядий: первый раз на глубину 5-6 см в период 1-2 пар листьев; второй -на глубину 7-8 см при появлении 3-х пар листьев; третий - через 5-7 дней на глубину 5 см. Проводили также тщательную восьмикратную видовую прополку от растений обычной поскони: первую в фазе начала бутонизации, каждую последующую - через 4-5 дней после предыдущей.

Отбор селекционной элиты проводили в два этапа: на первом этапе в полевых условиях в период созревания 75% семян в соцветиях путем визуального осмотра в популяциях селекционных номеров волокнистого направления использования выбирали высокорослые мужеморфные формы, в популяциях селекционных номеров семенного направления использования - женоморфные формы, а в популяциях селекционных номеров универсального направления использования - интермофные формы. На все растения с указанными признаками привязывали пергаментные этикетки; на втором этапе в камеральных условиях проводили структурный анализ отобранной элиты по длине и массе технической части растений, а также массе семян с растения и содержанию волокна в технической части стебля. Данные структурного анализа записывали в журнал. Для посева в следующем году в селекционном питомнике волокнистого направления использования отобрали семена с растений с индексом морфотипа меньше 15,0; в селекционном питомнике семенного направления использования - с индексом морфотипа больше 25,0; а в селекционном питомнике универсального направления использования - с индексом морфотипа 15,1-24,9.

Так продолжали до тех пор, пока не получали перспективный по селектируемому признаку материал.

Результаты исследований приведены в таблицах 3-8.

Табличный материал показывает, что признак «индекс морфотипа растения», как любой другой жизненно важный, в процессе методического отбора может приобрести то или иное значение: например, в популяциях морфотипов мужеморфной конструкции (таблица 3), в результате активного включения в популяцию особей с длинной технической частью растений (16,1-34,0%) и меньшей их массой (12,9-21,2%) он приобретает как бы отрицательное значение (10,7-8,9), а в популяциях морфотипов женоморфной конструкции (таблица 5), наоборот, в результате включения в популяцию новых особей с короткой длиной (55,7-57,3%) и наибольшей массой (29,1-29,7%) технической части растений приобретает положительное значение (31,9-36,8).

Заслуживает внимания то, что направленный методический отбор при размножении обеспечивает преимущество в популяциях морфотипов мужеморфной конструкции формам с наибольшей длиной технической части растений (70,2-92,1%), в популяциях морфотипов женоморфной конструкции - с наибольшей массой технической части растений (89,8-90,7%), а в популяциях интерморфных форм - как с наибольшей длиной технической части растений (74,3-77,8%), так и с наибольшей их массой (68,7-71,1%), то есть в данном случае отбор стабилизирует популяцию.

Для селекционной практики важно то, что индекс морфотипа растения (Iмр) достаточно точно характеризует морфотип растения и может быть использован для отбора высокопродуктивных генотипов различного направления использования: точность прогноза (степень вероятности выделения высокопродуктивных форм волокнистого, семенного и универсального направлений использования) составляет 71,1-92,1%. Следовательно, признак «индекс морфотипа растения» может служить критерием для отбора. Для проверки достоверности результатов отбора по предлагаемому способу рекомендуем использовать показатель индекса сопряженности композитных признаков.

Логический анализ подсказывает, что таблица 9 может быть широко использована селекционерами как шкала для отбора высокопродуктивных форм конопли волокнистого, семенного и универсального направлений использования, а также для определения достоверности произведенного отбора, тем самым упрощена и в 1,5 раза повышена эффективность селекционного процесса за счет сокращения объема анализируемых форм.

ПРИМЕР 3. В 2007-2009 гг. провели экспериментальную проверку предлагаемого способа. Высокий агрофон для закладки оценочного питомника создавали внесением под предпосевную обработку почвы минеральных удобрений из расчета N₁₂₀P₉₀K₉₀ кг/га действующего вещества. Для посева использовали семена перспективных селекционных номеров различного направления использования. Посев семян - ручной, под маркер, площадь питания растений - 5×45 см. Статистическую обработку результатов морфотехнологического анализа растений проводили по П.Ф.Рокицкому (1973).

Результаты работы представлены в таблице 10.

Как видно, растения перспективных селекционных номеров, в зависимости от направления использования, отличаются наиболее оптимальной архитектоникой. Например, морфотипы волокнистого направления использования высокорослые, с длинной технической частью стеблей, лучшим показателем сбега стебля и высоким содержанием волокнистых веществ. Следовательно, предлагаемый нами признак «индекс морфотипа растения» вполне может быть использован при решении генетико-селекционных задач по созданию перспективного исходного материала.

Таким образом, способ согласно изобретению позволяет упростить процесс отбора, сократить затраты труда, времени и материальных средств, в конечном итоге сократить селекционный процесс по созданию новых селекционных сортов различного направления использования.

Таблица 1 Частота появления основных морфотипов растений в популяциях однодомных сортов конопли (питомник исходного материала, 2001-2003 гг.) Классы варьирования Доля морфотипов растений в популяции ЮСО-14 (К=499) Фибримон 56 (К=452) Однодомная бернбургская (К=220) шт. % шт. % шт. % По длине технической части растений, м До 0,7 - - 7 2,6 15 4,6 0,71-1,00 - - 16 5,9 178 55,0 1,01-1,30 7 2,3 36 13,3 67 20,7 1,31-1,60 78 25,7 141 52.4 44 13,6 1,61-1,90 164 54,2 46 17,0 17 5,2 Свыше 1,90 54 17,8 24 8,8 3 0,9 Ср. длина 1,68 1,44 1,04 По массе технической части растений, г До 21,0 19 6,3 2 0,7 3 0,9 21,1-27,0 71 23,4 27 10,0 15 4,6 27,1-33,0 170 56,2 52 19,2 17 5,2 33,1-39,0 38 12,5 153 56,9 176 54,5 39,1-45,0 5 1,6 32 11,8 94 29,0 Свыше 45,1 - - 4 1,4 19 5,8 Ср. масса 28,8 34,3 37,2 Iмр 10,2 16,6 34,4 Примечание. Iмр - индекс морфотипа растения.

Таблица 2 Частота выраженности сопряженных композитных признаков у растений однодомных сортов конопли (питомник исходного материала, 2001-2003 гг.) Классы варьирования Доля морфотипов растений в популяции сорта ЮСО-14 (К-499) Фибримон 56 (К=452) Однодомная бернбургская (К=220) шт. % шт. % шт. % Содержание волокна в технической части стебля, % До 15,0 - - - - 3 0,9 15,1-18,4 - - 16 5,9 132 40,7 18,5-21,8 - - 46 17,0 174 53,8 21,9-25,2 85 28,0 201 74,5 15 4,6 25,3-28,6 164 54,2 7 2,6 - - Свыше 28,7 54 17,8 - - - - Среднее содержание волокна 26,3 22,6 18,8 Масса семян с растения, г До 4,0 13 4,3 - - - - 4,1-7,4 88 29,0 52 19,2 3 0,9 7,5-10,8 195 64,4 129 47,9 57 17,6 10,9-14,2 7 2,3 76 28.1 212 65,5 14,3-17,6 - - 13 4,8 47 14,5 Свыше 17,7 - - - - 5 1,5 Ср. масса 7,9 9,7 12,4 Iскп 3,32 2,32 1,51 Примечание. Iскп - индекс соразмерности композитных признаков.

Таблица 3 Влияние методического отбора по признаку «индекс морфотипа растения» на частоту появления мужеморфных форм в популяциях селекционных номеров конопли волокнистого направления использования (селекционный питомник) Классы варьирования Доля морфотипов растений в популяциях селекционных номеров 2004 г. 2005 г. 2006 г. шт. % шт. % шт. % Длина технической части растений, м До 1,00 5 0,7 1 0,1 - - 1,01-1,30 13 1,9 8 1,1 2 0,3 1,31-1,60 183 27,2 121 17,1 56 7,6 1,61-1,90 363 54,1 393 55,6 426 58,1 Свыше 1,91 108 16,1 185 26,1 250 34,0 Ср. длина 1,67 1,73 1,78 Масса технической части растений, г До 21,0 47 6,9 48 6,8 74 10,1 21,1-27,0 87 12,9 100 14,1 156 21,2 27,1-33,0 391 58,4 425 60,1 465 63,4 33,1-39,0 134 19,9 129 18,2 39 5,3 Свыше 39,1 13 1,9 6 0,8 - - Ср. масса 29,9 29,7 28,1 Iмр 10,7 9,9 8,9

Таблица 4 Влияние методического отбора по признаку «индекс морфотипа растения» на частоту появления в популяциях селекционных номеров конопли волокнистого направления использования мужеморфных растений с разной выраженностью сопряженных композитных признаков (селекционный питомник) Классы варьирования Доля морфотипов растений в популяциях селекционных номеров 2004 г. 2005 г. 2006 г. шт. % шт. % шт. % Содержание волокна в технической части стебля, % До 25,2 183 27,2 142 20,0 125 17,0 25,3-28,6 368 54,8 421 59,6 441 60,1 Свыше 28,7 121 18,0 145 20,4 168 22,9 Среднее содержание волокна 26,8 26,9 27,0 Масса семян с растения, г До 4,0 22 3,3 27 3,8 32 4,3 4,1-7,4 204 30,3 228 32,2 251 34,2 7,5-10,8 434 64,6 444 62,7 445 60,7 Свыше 10,9 12 1,8 9 1,3 6 0,8 Ср. масса 7,9 7,8 7,7 Iскп 3,39 3,45 3,50

Таблица 5 Влияние методического отбора по признаку «индекс морфотипа растения» на частоту появления женоморфных форм в популяциях селекционных номеров конопли семенного направления использования (селекционный питомник) Классы варьирования Доля морфотипов растений в популяциях селекционных номеров 2004 г. 2005 г. 2006 г. шт. % шт. % шт. % Длина технической части растений, м До 0,7 39 4,7 37 4,9 35 5,1 0,71-1,00 465 55,7 430 56,7 391 57,3 1,01-1,30 175 21,0 163 21,5 152 22,2 1,31-1,60 108 13,0 93 12,3 80 11,7 1,61-1,90 41 4,8 30 4,0 22 3,2 Свыше 1,91 7 0,8 5 0,6 3 0,5 Ср. длина 1,08 1,02 1,01 Масса технической части растений, г До 21,0 5 0,6 3 0,4 2 0,3 21,1-27,0 26 3,1 20 2,7 16 2,3 27,1-33,0 54 6,5 50 6,6 46 6,7 33,1-39,0 459 54,9 417 55,0 375 55,0 39,1-45,0 243 29,1 223 29,4 203 29,7 Свыше 45,1 48 5,8 45 5,9 41 6,0 Ср. масса 37,4 37,5 37,6 Iмр 31,9 36,0 36,8

Таблица 6 Влияние методического отбора по признаку «индекс морфотипа растения» на частоту появления в популяциях селекционных номеров конопли семенного направления использования женоморфных растений с разной выраженностью сопряженных композитных признаков (селекционный питомник) Классы варьирования Доля растений с разной выраженностью сопряженных композитных признаков 2004 г. 2005 г. 2006 г. шт. % шт. % шт. % Содержание волокна в технической части стебля, % До 15,0 11 1,3 11 1,4 11 1,6 15,1-18,4 349 41,8 336 44,3 307 44,9 18,5-21,8 448 53,7 391 51,7 351 51,4 Свыше 21,9 27 3,2 20 2,6 14 2,1 Среднее содержание волокна 18,7 18,6 18,5 Масса семян с растения, г До 7,4 4 0,5 3 0,4 2 0,3 7,5-10,8 127 15,2 114 15,0 102 15,0 10,9-14,2 549 65,8 496 65,5 445 65,0 14,3-17,6 138 16,5 129 17,0 119 17,5 Свыше 17,7 17 2,0 16 2,1 15 2,2 Ср. масса 12,6 12,6 12,7 Iскп 1,48 1,47 1,45

Таблица 7 Влияние методического отбора по признаку «индекс морфотипа растения» на частоту появления интерморфных форм в популяциях селекционных номеров конопли универсального направления использования (селекционный питомник) Классы варьирования Доля морфотипов растений в популяциях селекционных номеров 2004 г. 2005 г. 2006 г. шт. % шт. % шт. % Длина технической части растений, м До 0,7 13 1,9 13 1,7 11 1,3 0.71-1,00 56 8,6 66 8,8 65 7,9 1,01-1,30 99 15,2 112 15,0 119 13,0 1,31-1,60 355 54,7 405 54,7 480 60,6 1,61-1,90 88 13,5 104 13,9 99 12,1 Свыше 1,91 40 6,1 44 5,9 42 5,1 Ср. длина 1,41 1,40 1,40 Масса технической части растений, г До 21,0 4 0,6 2 0,3 2 0,2 21,1-27,0 60 9,2 52 6,9 39 4,8 27,1-33,0 140 21,5 173 23,2 195 23,9 33,1-39,0 375 57,7 432 58,2 485 59,5 39,1-45,0 70 10,7 82 П.,0 91 11,1 Свыше 45,1 2 0,3 3 0,4 4 0,5 Ср. масса 34,2 34,4 34,7 Iмр 17,3 17,6 17,7

Таблица 8 Влияние методического отбора по признаку «индекс морфотипа растения» на частоту появления в популяциях селекционных номеров конопли универсального направления использования интерморфных растений с разной выраженностью сопряженных композитных признаков (селекционный питомник) Классы варьирования Доля растений с разной выраженностью сопряженных композитных признаков 2004 г. 2005 г. 2006 г. шт. % шт. % шт. % Содержание волокна в технической части стебля, % До 18,4 40 6,1 43 5,8 38 4,7 18,5-21,8 161 24,7 191 25,7 192 23,6 21,9-25,2 363 55,9 421 56,5 502 61,4 25,3-28,6 81 12,4 85 11,4 82 10,0 Свыше 28,7 6 0,9 4 0,6 2 0,3 Среднее содержание волокна 22,8 22,7 22,8 Масса семян с растения, г До 7,4 40 6,1 38 5,1 31 3,8 7,5-10,8 363 55,8 409 55,1 449 54,9 10,9-14,2 185 28,4 223 29,9 254 31,2 Свыше 14,3 63 9,7 74 9,9 82 10,1 Ср. масса 10,5 10,5 10,6 Iскп 2,17 2,12 2,14

Таблица 9 Шкала отбора растений конопли по индексам их морфотипа и сопряженности композитных признаков в зависимости от направления использования Направление использования Индекс морфотипа растения Индекс соразмерности композитных признаков Волокнистое До 15,0 Свыше 2,5 Универсальное 15,1-25,0 1,8-2,4 Семенное Свыше 25,1 До 1,7

Таблица 10 Биометрическая характеристика растений перспективных селекционных номеров различного направления использования (оценочный питомник, 2007-2009 гг.) Признаки Направление использования растений волокнистое универсальное семенное Общая высота растения, см 228,0±1,63 207,8±1,49 195,6±1,40 Длина соцветия, см 46,1±2,16 64,8±3,04 96,8±3,22 Длина технической части стебля, см 181,9±2,32 143,0±1,83 98,8±1,81 Масса технической части стебля, г 27,9±0,93 34,8±0,98 37,8±1,04 Индекс морфотипа растений 8,5 17,0 38,6 Толщина стебля, мм: у корневой шейки 10,4±0,51 11,5±0,57 12,6±0,53 у основания соцветия 4,5±0,27 6,3±0,31 9,4±0,47 Сбег стебля 2,31±0,01 1,82±0,02 1,34±0,04 Содержание волокна в стебле, % 27,9±0,17 23,0±0,14 18,4±0,11 Масса семян с растения, г 7,24±0,27 11,2±0,43 13,1±0,81 Индекс соразмерности композитных признаков 3,85 2,05 1,40

Изобретение относится к селекции конопли и может найти применение в области сельского хозяйства. Предложен способ отбора высокопродуктивных форм волокнистого, семенного и универсального направлений использования, включающий определение массы и длины технической части растения и вычисление в качестве показателя отношения массы технической части к величине длины технической части, возведенной в квадрат. По величине указанного показателя отбирают высокопродуктивные формы для семенного направления использования, если указанный показатель превышает 25,0 г/м², для универсального направления использования, если показатель находится в пределах от 15,1 до 24,9 г/м², или для волокнистого направления использования, если показатель составляет менее 15,0 г/м². Использование изобретения обеспечивает упрощение и ускорение процесса отбора конопли для различных направлений использования. 1 з.п. ф-лы, 10 табл., 3 пр.

1. Способ отбора высокопродуктивных форм конопли, отличающийся тем, что определяют массу и длину технической части растения измерением от корневой шейки до начала соцветия и в качестве показателя вычисляют отношение массы технической части к величине длины технической части, возведенной в квадрат, и отбирают высокопродуктивные формы для семенного направления использования, если указанный показатель превышает 25,0 г/м², для универсального направления использования, если показатель находится в пределах от 15,1 до 24,9 г/м², или для волокнистого направления использования, если показатель составляет менее 15,0 г/м².

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно вычисляют отношение процентного содержания волокна в стеблях к массе семян с растения в граммах и отбирают высокопродуктивные формы для семенного направления использования, если указанное отношение для женоморфных морфотипов менее 1,7, для универсального направления использования, если отношение для интерморфных морфотипов находится в пределах от 1,8 до 2,4, или для волокнистого направления использования, если отношение для мужеморфных морфотипов превышает 2,5.