Способ оценки образцов мировой коллекции сельскохозяйственных культур по сбору продукции с единицы площади Советский патент 1993 года по МПК A01H1/04 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в селекции сельскохозяйственных культур на повышение сбора продукции с единицы площади, например урожайности зерна.

Известен способ оценки семенной продуктивности растений сельскохозяйственных культур в коллекционном питомнике в бесповторном посеве, Для этого массу семян с делянки делят на число убранных растений, продуктивность растений изучаемого образца сравнивают с продуктивностью ближайшего, а также среднего стандарта. Превышение считается достоверным только в том случае, когда образец превосходит на 10 - 15% ближайший и средний стандарт.

Недостатком способа является невозможность получения при его использовании достоверных различий между изучаемыми образцами мировой коллекции культурных

растений по урожайности зерна или сбору другой продукции, например, белка.

При проверке этого способа путем обработки двухлетних данных по изучению мировой коллекции сои не было получено достоверных различий между образцами по урожайности зерна - Рф8и. Ртеор. (см.табл. 1).

Цель изобретения - повышение эффективности селекции сельскохозяйственных культур за счет выделения на ранних этапах селекции, т.е. в коллекционном питомнике (КП), доноров и источников с генетически обусловленными высокими сборами продукции с единицы площади.

Цель достигается тем, что при посеве образцов мировой коллекции сельскохозяйственных культур по типу коллекционного питомника с помощью компьютера производится поиск маркетных признаков или индексов высокого сбора продукции с единицы

XI

Ю

CS

О О

площади, имеющих низкий средовой (VCe- %) и высокий аддитивный (VCg, %) коэффициенты вариации; тесную корреляцию со сбором:продукции сединицы площади; достоверные оценки по величине маркерного признака или индекса у изучаемых образцов в процессе дисперсного анализа

(Рфакт. Ртеор.).

Минимальные значения экологического варьирования (VCe) выделенного признака или индекса дают возможность использовать его в широком диапазоне погодных и почвенно-климатических условий различных селекцентров.

Максимальные значения аддитивного варьирования (VCa) показывают, что большая доля в фенотипичеекой изменчивости признака или индекса определяется генотипом и значительно меньше подвержено мо- дификационной изменчивости.

П р и м е р 1. Полевые эксперименты с соей были проведены в 1987 - 1988 г. в г. Уссурийске в Приморском НИИ сельского .хозяйства, а полученные данные обработаны на компьютере Электроника 100/25 в АИС (г.Ленинград).

Образцы сои (110 шт.) из мировой коллекции выращивались по типу коллекционного питомника, т.е. не делянке по 80 растений с площадью 45 х 5 см в бесповторных посевах, На анализ брали, по 20 растений с каждой делянки. У отдельно убранных растений измеряли количественные признаки (всего 20) и вычисляли все простые индексы (отношение одного признака к другому).

Экологический коэффициент вариации (VCQ, %) признаков и индексов определяли по варьированию их величин среди растений внутри образцов, аддитивный (VCg, %) - по варьированию средних между образцами коллекции сои.

Коэффициенты генетической корреляции (rg) между признаками и индексами с одной стороны и урожайностью зерна сои с другой вычисляли, взяв в качестве материала 18 образцов с контрастными показателями по продуктивности делянок и с минимальной вариацией по годам.

Об экологической стабильности судили по величине VCe и VCg чем ниже внутрисор- товая и чем выше межсортовая изменчивости, тем стабильнее признак или индекс.

Из табл.2 четко видно, что прямой отбор на урожайность зерна с единицы площади по массе и числу семян на растение невозможен из-за высокой экологической изменчивости признаков (55 и 60% соответственно), т.е. величина признаков в значительной мере

определяются условиями окружающей среды.,

Требованию максимальная величина генетического и минимальная - экологического коэффициента вариации в наибольшей степени удовлетворяли индексы (табл,2): масса семян/масса растений, масса семян/число фертильных узлов и масса семян/число бобов.

Изучение генетических корреляционных зависимостей между урожайностью с делянки и индексами, имеющими удовлетворительное соотношение средовых и гено- типических вариантов, показало различную

сопряженность с урожайностью с единицы площади. Наиболее тесная связь наблюдается у индексов, имеющих в своей структуре такие признаки, как масса и число семян с растения.

Однако на изученных индексов только уборочный индекс и индекс масса семян /число фертильных узлов имеют оптимальное соотношение всех трех параметров, т.е. VCg превышает VCe, a rg 0,7.

при изучении уборочного индекса методом дисперсионного анализа на всей колк лекции оси оказалось, что Рфакт. 3,50 FTeop. 3,92 (табл.3). Это говорит о том, что вся изменчивость данного индекса лежит в

пределах случайной ошибки, т.е. в пределах ошибки опыта и индекса невозможно использовать в качестве маркера.

Из табл.4 видно, что изменчивость другого выделенного индекса значительно превышает изменчивость случайной ошибки и его можно использовать в качестве маркера урожайности с единицы площади.

В табл.5 приведены индексы - масса семян/число фертильных узлов (МСУ), в наибольшей степени удовлетворяющий вышеназванным требованиям по сравнению с остальными 231 индексами и 22 признаками. Для сравнения приводятся параметры признака - продуктивность растения (прямой отбор). Затем найденный индекс был применен для отбора в коллекционном питомнике (табл.6).

Из приведенных данных видно, что найденный по предлагаемому способу маркерный индекс для отбора эффективно работает в селекционной программе одного из ведущих селекционных центров страны по сбе.

Пример 2. Полевые эксперименты е горохом были проведены в 1980 - 1982 гг. в г. Краснограде ив г.Омске, а полученные данные обработаны на ЭВМ Наири - С во ВНИИЗБК (г. Орел).

74 образца гороха из мировой коллекции выращивали по типу коллекционного питомника, т.е. на делянке по 80 растений с площадью питания 5 х 60 см в бесповторных посевах, Анализ растения и последующие вычисления проводили аналогично опытам с соей.

Прямая оценка продуктивности гороха методом дисперсионного анализа показала недостоверную разницу между изучаемыми образцами как в г, Краснограде (табл.7) (Рфакт. 0,215 значительно меньше Ртеор. . 1,000), так и е г.Омске (табл.8).

Изменчивость выделенного индекса масса семян/число продуктивных узлов значительно превышает изменчивость случайной ошибки и его можно использовать в качестве маркера урожайности с единицы площади (табл.9, 10),

П р и м е р 3. Полевые исследования проводили в 1983 - 1987 гг. в Литовском НИИ земледелия (г.Дотнува).

В качестве материала для исследований были использованы 231 образец кормовых бобов из мировой коллекции ВИР.

В поле образцы высевали без повторений на делянках размером 1,5 х 2 м при густоте стояния 40 растений на 1 м2. Стандартный сорт Аушра высевали через десять номеров. Ежегодно с каждой делянки убирали 10 растений, у которых измеряли 18 количественных признаков и вычисляли все простые индексы.

Полученные экспериментально данные обрабатывали дисперсионным анализом и

стандартным методом (х, о2 , VC).

Все вычисления были проведены е вычислительном центре ЛитНИИЗ на компьютере СМ - 4.

Экологические и генотипические коэффициенты вариации, а также генотипический коэффициент корреляции вычисляли аналогично примеру с соей.

;Из представленных данных видно (табл.11), что прямой отбор на урожайность по признакам: масса и число семян и число бобов, не эффективен в силу большого влияния условий окружающей среды. Экологические и генотипические коэффициенты вариации практически равны,

Таким образом, по параметрам, соответствующим первому ограничению, выделялись .следующие признаки и индексы: высота растения толщина стебля, масса се- мян/число семян, масса семян/число бобов, масса семян/число продуктивных узлов, толщина стебля/высота растения,

Второе ограничение - сравнительно

тесная Положительная корреляция с урожайностью с единицы площади является необходимым условием для эффективной оценки образцов по урожайности. Из перечисленных выше признаков и индексов этому требованию в наибольшей степени удовлетворяют: высота растения, толщина стебля, масса семян/число семян, масса семян/число бобов, толщина стебля/длина стебля.

Из них длина стебля с малой вероятностью может быть использована как маркер для оценки, т.к. его увеличение будет приводить к удлинению вегетационного периода, в силу корреляционных связей между

высотой растения и продолжительностью вегетации (г 0,56).

Таким образом в качестве маркеров урожайности семян у кормовых бобов в коллекционном и селекционном питомниках

-могут надежно служить у признаков только толщина стебля, а из индексов: масса семян/число бобов, масса семян/число семян и толщина стебля/длина стебля.

Дисперсионный анализ 80 образцов из

изучаемой коллекции за три года по выделившимся признакам и индексам, а также продуктивности (контроль) показал, что наиболее достоверные генетические различия по образцам получены по индексу масса

семян/число бобов, у которого Рфакт. превышал Ртеор. в 12,5 раза (табл. 12). Прямая оценка по продуктивности растения за три года изучения не дает достоверных различий между образцами (Рфакт. FTeop.), что подтверждзет данные табл.11, в связи с чем продуктивность не может использоваться для массовой оценки коллекции кормовых бобов, за исключением крайних вариантов, между которыми различия превышают

х ± За.

Использование: сельское хозяйство, селекция на повышение сбора продукции с единицы площади. Сущность изобретения: высевают образцы мировой коллекции сельскохозяйственных культур по типу коллекционного питомника и проводят измерение ряда морфологических признаков. По каждому из этих признаков определяют экологический (VCe,%) и аддитивный (VCg,%) коэффициента вариации. Затем проводят поиск маркерных признаков, имеющих низкий экологический и высокий аддитивный коэффициенты с тесной корреляцией со сбором продукции с единицы площади. В этом случае образцы с максимальной выраженностью маркерного признака обеспечивают высокий сбор продукции с единицы площади. 12 табл.

Формула, и-з обретения

Способ оценки образцов мировой коллекции сельскохозяйственных культур ло сбору продукции с единицы площади, включающий посев образцов сельскохозяйствен- определяют экологический коэффициент

.. ных культур с площадью питания, близкой к 55 производственной, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности способа, у образцов измеряют ряд морфологических признаков, по каждому признаку

вариации (VCe, %) и аддитивный коэффициент вариации (VCg, %), находят маркерные признаки, которые имеют низкий экологический и высокий аддитивный коэффициент

Дисперсионный анализ продуктивности коллекционных образцов сои (Прим НИИСХ, 1987 - 1988 г.)

Величина средового (VC«, %) аддитивного (VCg, %) коэффициента корреляции с урожайностью (fa) У некоторых признаков И индексов сои (Прим. НИИСХ 1987-1988 г.) ; /

Дисперсионный анализ индекса-масса семян/масса растения сои (Прим. НИИСХ, 1987 - 1988 г.)

с тесной корреляцией со сбором продукции с единицы площади, и образцы оценивают по максимальной выраженности маркерного признака,Т а б л и ц а 1

Табли ц а 2

ТаблицаЗ

Дисперсионный анализ индекса масса семян/число фертильных узлов сои (Прим. НИИСХ, 1987- 1988г.)

Характеристика индекса масса семян /число фертильных

узлов у сои, в наибольшей степени удовлетворяющего ограничения

для маркера высокой урожайности (Прим. НИИСХ, 1987- 1988 г.)

Величина маркерного индекса и урожайность выделившихся образцов сои (Прим. НИГИСХ, 1987-1988 г.)

Т а б л и ц а 4

Таблицаб

Таблицаб

Дисперсионный анализ коллекционных образцов гороха (Краеноград, 1980 - 1982 г,).

Дисперсионный анализ продуктивности коллекционных образцов гороха (Омск, 1980-1982 г.)

Дисперсионный анализ масса семян/число продуктивных узлов гороха (г. Краеноград. 1980 - 19.82 г.)

Дисперсионный анализ индекса масса семян/число продуктивных узлов (Омск, 1980 - 1982 г.)

Таблица

Таблицаб

Таблицаб

Таблица 10

Коэффициенты генетической Л/Cg, %), экологической (VCe, %) вариации и

генетической корреляции (rg) с урожайностью с единицы площади у признаков

и Индексов образцов кормовых бобов (ЛитНИИЗ, 1983 - 1987 г.).

Перечень признаков и индексов у кормовых бобов, в наибольшей степени

выполняющих ограничения для маркеров урожайности семян

(ЛитНИИЗ, 1983-1986 г.)

У коэффициентов корреляции запятая и нуль сокращены.

Таблица 11

Таблица 12