Статьи по растениеводческим темам
  • Регистрация
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голоса)

Анатомо-морфологические особенности гетероспермии кукурузы и их использование в семеноводстве и селекции

Еськова О. В. – кандидат с.-х. наук (ЮФ НУБиП Украины «КАТУ»)

Введение. Одно и то же растение дает семена с неодинаковыми биохимическими, физиологическими, физико-механическими, генетическими и репродуктивными свойствами. Это явление называется разнокачественностью, или гетероспермией. Под гетероспермией (от греческого getero – иной, другой и sperma – семя) понимают различия семян по морфоанатомическим признакам, биохимическому составу и физиологическому состоянию, способности прорастать и обеспечивать определенную продуктивность растений в потомстве. А отрасль биологической науки, изучающая гетероспермию и её экзогенные и эндогенные причины, называется гетеросперматологией [1].

Методика проведения исследований. С целью изучения влияния линейных размеров, массы и формы семян на продуктивность растений в потомстве нами были проведены лабораторные и полевые исследования с трёхлинейным гибридом кукурузы Днепровский 310 МВ, а также его исходными формами – материнской (простой гибрид Днепровский 25 М) и отцовской (линия ДС-103 МВ).

Лабораторные исследования проводили в лаборатории гетеросперматологии кафедры ботаники, физиологии растений и генетики Крымского ГАТУ по следующей методике. Из исходного образца рендомизированно отбирали от 150 до 400 семян. У каждой зерновки при помощи штангенциркуля измерялись линейные размеры (ширину, толщину и длину – в, а, l ), а на торсионных весах – массу. Интенсивность начального роста проростков определялась по массе ростков. Семена, подготовленные описанным выше способом, проращивали в созданной на кафедре вегетационной установке. Через 10 дней проращивания ростки срезали и сразу же взвешивали на торсионных весах. Данные толщины, ширины и длины зерновки, а также массы зерновок и ростков группировали по соотношению линейных параметров и индексу деформированности.

Полевые исследования проводились в орошаемом селекционном севообороте отдела селекции и семеноводства Крымского института агропромышленного производства УААН.

Статистическую обработку результатов лабораторных и полевых исследований проводили по методикам, описанным Б. А. Доспеховым, М. А. Фединым, Д. Я. Силисом, А. В. Смиряевым.

Результаты исследования. Качество семян определяется различными их свойствами – линейными размерами, массой, формой, плотностью, химическим составом и др.

Исследованиями Е. М. Шабановой установлено, что у кукурузы между указанными характеристиками семян, с одной стороны, интенсивностью роста проростков и семенной продуктивностью растений в потомстве, с другой, существует сложная зависимость [2]. При этом автором установлены три важные закономерности: во-первых, между интенсивностью роста проростков и семенной продуктивностью растений в потомстве существенная корреляция отсутствует; во-вторых, отдельные характеристики зерновок (ширина, толщина, длина и масса) не могут служить объективными параметрами оценки биологических свойств семян; в третьих, наиболее объективным параметром урожайных свойств семян является форма зерновки, определяемая соотношением её линейных размеров – ширины, толщины и длины.

Наши исследования позволили выявить новые зависимости биологических свойств семян от их анатомо-морфологических характеристик. Этому способствовало, во-первых, то, что свою работу мы провели с привлечением разных генетических форм кукурузы и, во-вторых, оценку формы семян осуществляли не по соотношению линейных размеров зерновки, которое имеет абстрактный характер, а по более объективному параметру – индексу деформированности семян (Id), установленному Н. М. Макрушиным, О. А. Клиценко и Е. М. Макрушиной [3].

При изучении зависимости интенсивности роста проростков от линейных размеров и массы зерновки изучаемые параметры разделили на 5 фракций со значимыми различиями между ними. Контролем во всех случаях служил исходный образец.

Наши исследования показали, что при изучении доли участия разных параметров зерновки в определении уровня интенсивности роста проростков устанавливался коэффициент детерминации в связи с линейными размерами, массой и формой зерновки (табл. 1, рис. 2.).

Таблица 1

Доля участия основных параметров зерновки кукурузы в интенсивности роста проростков (R2, среднее за 2000-2002 гг.)

Генетические формы

Линейных размеров, мм

Массы

зерновки

Id

ширины

толщины

длины

♀Днепровский-25 М

2,30*

2,19*

4,16**

5,53**

3,19*

♂ ДС - 103 МВ

6,67**

4,13**

8,09**

0,651

9,84**

Днепровский 310 МВ, F1

0,720

1,43

2,16*

2,04*

3,14*

* - на 5 % уровне значимости ** - на 1 % уровне значимости

 

 

Рис. 1. Доля участия основных характеристик зерновок кукурузы в

интенсивности роста проростка

Показатели коэффициента детерминации подтверждают приведенные выше данные об отсутствии связи между интенсивностью роста проростков и анатомо-морфологическими характеристиками семян разных генетических форм кукурузы. У простого гибрида ♀ Днепровский 25 М и тройного межлинейного гибрида Днепровский 310 МВ доля участия основных параметров зерновки кукурузы очень низкие от 1 до 6%. У чистой самоопылённой линии доля участия этих характеристик в определении интенсивности роста проростков более высокая от 4 % по толщине зерновки до 10 % по индексу деформированности. Очевидно, это можно объяснить гомозиготностью чистой линии по исследуемым признакам.

Проведенный анализ результатов лабораторных опытов позволяет сделать вывод о том, что масса ростка не связана ни с линейными размерами, ни с формой, ни с массой высеваемых семян, а поэтому не может служить объективным параметром при оценке биологических свойств посевного материала.

Одним из типов разнокачественности семян является неоднородность зерновок по массе и линейным размерам – толщине, ширине и длине. Каждый вид и сорт растений характеризуется определенным генотипически обусловленным соотношением (ширины, толщины и длины семени), которое определяет его форму. Причём среднее для данного вида значение такого соотношения довольно стабильно и мало изменяется от условий внешней среды, в которых выращиваются растения [4].

Однако в пределах одного и того же образца семян обнаруживаются зерновки с отклонениями этого соотношения от среднего в сторону увеличения или уменьшения толщины и длины по сравнению с шириной. Такие отклонения указывают на неоднородность семян по величине отдельных размеров и их соотношению, что дает возможность разделить их на ряд фракций.

Необходимо отметить, что соотношение линейных размеров семян выражает их форму. Н. М. Макрушин на примере пшеницы [4] и Е. М. Шабанова на примере гибрида кукурузы Краснодарский 303ТВ [2] установили, что форма семян, близкая к среднему показателю сорта или гибрида, является оптимальной. Отклонение от оптимальной формы, вызванное негармоничным развитием какого-либо линейного размера, приводит к деформированию семян, а значит, и к ухудшению их биологических свойств.

Для выявления влияния ширины высеваемых семян на продуктивность растений изучаемые зерновки были сгруппированы на 5 фракций по этому параметру. Это позволило определить влияние ширины зерновок на индекс деформированности и семенную продуктивность растений.

Способность семян обеспечивать определенную урожайность растений в потомстве обусловливается их различными характеристиками, в том числе линейными размерами, массой и формой. Представляет интерес выяснить, какова же роль в урожайности растений каждого из изучаемых параметров в отдельности. Для исследования этого вопроса была определена доля участия разных характеристик высеваемых семян в обеспечении продуктивности растений посредством вычисления коэффициента детерминации (R2).

Из приведенных в таблице 2 и рисунке 2 данных видно, что наибольшая роль в формировании семенной продуктивности растений принадлежит форме семени, выражаемой индексом деформированности (Id).

Таблица 2

Доля участия основных характеристик зерновок кукурузы в семенной продуктивности растений в потомстве (R2, среднее за 2000-2002 гг.)

Генетические формы

Линейных размеров, мм

Массы

зерновки

Id

ширины

толщины

длины

♀ Днепровский25М

15,4**

16,4**

3,25*

0,992

27,9**

♂ ДС-103 МВ

7,56**

9,99**

3,75*

3,57*

26,6**

Днепровский

310 МВ, F1

5,47**

9,26**

2,73*

0,589

23,0**

* - на 5 % уровне значимости

** - на 1 % уровне значимости

Коэффициент детерминации относительно Id составил: у простого гибрида ♀ Днепровский 25 М – 28%, у самоопылённой линии ♂ДС-103 МВ – 26% и у трёхлинейного гибрида Днепровский 310 МВ – 23%.

 

 

Рис. 2 Влияние линейных размеров, массы и формы высеваемых

семян на продуктивность растений (коэффициент детерминации, в %),

среднее за три года

По отдельным параметрам зерновки – ширине, толщине, длине и массе коэффициенты детерминации составили: у самоопылённой линии ♂ДС-103 МВ – от 4 до 10%; у простого гибрида ♀ Днепровский 25 М – от 1 до 16% и у трёхлинейного гибрида Днепровский 310 МВ – от 1 до 9%. Следовательно, как коэффициенты корреляции, так и наиболее высокий уровень коэффициента детерминации, указывающий на долю участия в обеспечении продуктивности растений, относится к форме зерновки.

Выводы. Таким образом, в результате научных исследований, проведенных нами с тремя генетическими формами кукурузы: трёхлинейным гибридом кукурузы Днепровский 310 МВ, простым межлинейным гибридом Днепровский 25 М и самоопылённой линией ДС-103 МВ – можно сделать вывод о том, что биологически наиболее ценный посевной материал можно получать при отборе семени по форме, то есть по оптимальному соотношению линейных размеров, а не по каждому из них в отдельности, как это проводят в настоящее время по схеме сортирования семян на специализированных семенных заводах по переработке кукурузы. Лучшим посевным материалом являются фракции семян с оптимальной формой зерновок, сортировальный индекс которых не превышает 0,20.

В селекции при воспроизводстве элитных семян гибридов и линий кукурузы отбор посевного материала производить по форме зерновки, для чего на специально подобранных решетах выделять фракции семян, близкие к оптимальному значению индекса деформированности для данного гибрида или линии.

Список использованных источников

1.  Макрушин Н. М. Основы гетеросперматологии / Макрушин Н. М. – М.: Агропромиздат, 1989. – 287 с.

2.  Шабанова Е. М. Гетероспермия кукурузы и перспективы её использования при отборе семян : автореф. дис. на соискание учен. степени канд. с.-х. наук / Шабанова Е. М. – Харьков, 1992. – 20 с.

3.  Генетика сільськогосподарських рослин. / М. М. Макрушин, О. О. Созінов, Є. М. Макрушина, І. О. Созінов [За ред. М. М. Макрушина] – К.: Урожай, 1996. – 320 с.

4.  Макрушин М. М. Насіннєзнавство польових культур / Макрушин М. М. – К.: Урожай, 1994. – 208 с.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

По темам:

История Украины

Культурология

Высшая математика

Информатика

Охотоведение

Статистика

География

Военная наука

Английский язык

Генетика

Разное

Технологиеские темы

Украинский язык

Филология

Философия

Химия

Экология

Социология

Физическое воспитание

Растениевосдство

Педагогика

История

Психология

Религиоведение

Плодоводство

Экономические темы

Бухгалтерские темы

Маркетинг

Иностранные языки

Ветеринарная медицина

Технические темы

Землеустройство

Медицинские темы

Творчество

Лесное и парковое хозяйство