Создание селекционного материала хлопчатника, устойчивого к водному дефициту, с использованием гибридов генетически отдаленного происхождения

Аннотация

Актуальность и важность темы диссертации. На сегодняшний день хлопчатник высевается в более чем 35 странах мира, в 25 из них, в результате недостатка воды наблюдается понижение урожайности и качества волокна хлопчатника1. Создание засухоустойчивого селекционного материала для выведения сортов, обладающих высокой урожайностью и качеством волокна, устойчивых к внешним стресовым факторам, с комплексом хозяйственно ценных признаков является актуальной проблемой современности. В связи с этим, в нашей республике широко применяются мероприятия по повышению урожайности хлопчатника и улучшению качества волокна, рационально использованию существующих водных ресурсов, а также выведению сортов, устойчивых к водному дефициту. Для выведения исходного линейного материала хлопчатника, а затем из них сортов генетически устойчивых к различным стрессовым факторам и болезням, в частности, к водному дефициту, возможно использование лучших доноров вида G.hirsutum L., с использованием новых диких и полудиких образцов этого вида. Высокую эффективность даёт применение различных методов гибридизации, приводящих к появлению генетически обогащённых генотипов в результате положительной рекомбинации полигенов в гибридном организме. В данном случае, важно выделение трансгрессивных форм ценных рекомбинантов, с использованием разновидностей, обладающих новой генетической изменчивостью. Впервые в наших исследованиях были определены различные в генетическом отношении возможности передачи селекционных свойств новых источников гермоплазмы из выделенных доноров разновидностей ssp.yucatanense, ssp.punctatum, ssp.morilli, ssp.richmondi, ssp.marie-galante, ssp.brasiliense, G.thurberi, G.raimondi в условиях водного дефицита для использования в селекции. В результате проведённых исследовательских работ были внедрены в селекционную практику гибриды, линии и сорта, обладающие уникалными качествами, полученными на основе скрещивания новых мексиканских доноров с использованием американских и отечественных сортов. Для претворения в жизнь задач, отмеченных в законах Республики Узбекистан «О селекционных достижениях», «О семеноводстве», принятых в 1996 году, а также постановлении Кабинета Министров Республики Узбекистан от 19 сентября 1996 года №328 «О политике Правительства Республики Узбекистан в области семеноводства», впервые были использованы возможности новых диких и полудиких доноров вида G.hirsutum L., обладающих широкой адаптивной изменчивостью хозяйственно ценных признаков для выведения на их основе новых форм, а также сортов и линий хлопчатника, устойчивых к водному дефициту, которые были решены в предлагаемой диссертации. Целью исследований является изучение генетического и адаптивного потенциала образцов диких и рудеральных разновидностей - ssp.yucatanense, ssp.punctatum, ssp.morilli, ssp.richmondi, ssp.marie-galante вида G.hirsutum L.,сортов отечественной и американской селекции, включенных в селекционную работу в растениях F1-F2-F3 в Ғю и создание на их основе линий и сортов, устойчивых к водному дефициту и засолению. Научная новизна заключаются в следующем: впервые в отечественной и зарубежной практике доказана необходимость вовлечения и наглядно реализована возможность включения в селекционную практику новых доноров - образцов диких и рудеральных разновидностей G.hirsutum L. - ssp.yucatanense, ssp.punctatum, spp.morilli, spp.richmondi, spp.marie-galante, a также американских сортов-Аса1а-1517-70, Dcltapine-16, Paumaster-266, 0226, Short-cat, Selection-compositac и части отечественных сортов С-6524, С-9070, Наманган-77, Ташкент-1, Ф-149, Ф-108 для создания линий и сортов, устойчивых к жесткому водному дефициту. Выявлены новые доноры, обладающие устойчивостью к водному дефициту, к вертициллезному вилту в сочетании с высоким качеством волокна. Впервые продемонстрированы преимущество и результативность скрещивания этих форм между собой с культурными сортами и созданием на их основе сложных полиморфных гибридов с участием 4-8 родительских форм, из которых 2-4 являются разновидностями и созданными разновидности с качеством волокна, преимущественно IV и более высокого типа. Доказана необходимость проведения гибридизации и последующего отбора в условиях жесткого поливного режима (0-1-0) для получения генетически устойчивых к водному дефициту(0-1-0) линий с комплексом полезных признаков. Впервые изучены генетические закономерности наследования и изменчивости признаков у гибридов с участием новых интрогрессивных линий и возможность увеличения диапазона изменчивости в них по основным хозяйственно ценным признакам в условиях водного дефицита. Установлен доминантный и сверхдоминантный характер устойчивости к водному дефициту, скороспелости, массе сырца 1 коробочки, выходу и технологическим качествам волокна у созданных сортов и линий. Впервые получены сорта, устойчивые к водному дефициту, с высокими показателями скороспелости, отвечающие требованиям мировых стандартов, по выходу и качеству волокна соответствующие поставленной цели и задачам, обоснованы целесообразности необходимость их испытания и выращивания в разных агроклиматических зонах. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1. Впервые в отечественной и мировой практике теоретически обоснованы и реализованы включенные в работу новые образцы разновидностей ssp.yucatanense (№ кат. 397503), ssp.punctatum (№ кат. 428889), ssp.morilli (№ кат. 428906), ssp.richmondi (№ кат. 428896), ssp.marie-galante (№ кат. 454537), а также созданные новые линии (Acala-1517-70 х ssp.marie-galante)', {ssp.yucatanense х ssp.punctatum)', [(Dcltapine-16 х ssp.morilli) х (Paumastcr-16 х ssp.richmondi)], которые являются новыми донорами, обладающими устойчивостью к вертициллезному вилту расы 2 в сочетании с качеством волокна (с метрическим номером 6700-10800, крепостью 4 г, микронейром 3,9-4,0, которые при гибридизации передаются создаваемым сортам при выращивании их в условиях водного стресса. 2. Доказано, что для получения устойчивых к водному дефициту форм необходимо проведение гибридизации в условиях жесткого поливного режима и постоянного отбора в этих условиях, что указывает на генетическую детерминированность признаков в зависимости от условий выращивания. Главная роль отводится увеличению разнообразия исходного материала от 2 до 8, из которых 2-4 являются дикими и рудеральными. 3. При воздействии такого типа стрессового фактора обнаруживался скрытый резерв изменчивости. Доказано, что главная роль принадлежала рекомбинационным процессам, которые обеспечивали непрерывное расширение спектра, доступного для отбора генетической изменчивости, что позволило получить нам адаптивно значимые хозяйственно ценные признаки. Отборы высокопродуктивных генотипов необходимо проводить на заключительном этапе селекции, когда незначительное число перспективных форм выходит на большие делянки, когда достигнута совокупность необходимых признаков в условиях водного дефицита. 4. Установлен сверхдоминантый характер наследования по скороспелости у большинства гибридов в Ғь но иногда по типу скороспелого родителя, изредка - промежуточного типа. Генетически заложенная скороспелость в дальнейшем проявляется в условиях обычного режима полива 1-2-1 (109-115 дней), водного дефицита (106-115 дней) в сочетании с другими признаками. В создании скороспелых линий сыграли роль отечественные сорта, созданные на базе ssp.punctatum- сорта С-6524, Наманган-77, и американские Acala-1517-70, Shortcat, Paumaster 266. Здесь выражена ценность доминантных генов рудеральных форм и сортов, детерминирующих скороспелость. Наличие высоких температур приводит к сокращению вегетационного периода, независимо от числа поливов и режима полива. Но оно более сильно выражено в условиях малого потребления воды (2300 м3) с двумя поливами при глубоком залегании грунтовых вод (8-10 м). Сокращение вегетационного периода идет за счет сокращения обоих фаз развития, но в основном в период цветения-созревания (35-45 дней в условиях 2012 г.), в среднем период цветения - созревания за 3 года - 43-49 дней против 55 дней у стандарта С-6524. 5. При работе на крупность коробочек необходимо учитывать среднюю массу коробочек с куста, что позволяет получить в F| массу в 6,0-7,0 г. на водном дефиците с эффектом гетерозиса, иногда промежуточного и в единичных - отрицательного. В F2 она приближается к крупнокоробочному родителю, показывая высокую наследуемость. Для получения сортов с крупной коробочкой необходимо использовать сорта Acala-517, Selection-compositae. 6. Необходимо для создания новых линий и сортов с высоким процентом выхода волокна F( (39,0-41,4%) участие 2-3 высоковыходных (38,5-40,0%) исходных сортов и линий. Это сорта Наманган-77, Shortcat, линия [(Deltapine-16 ^ssp.morilli) х (Paumastcr-16 х ssp.richmondi)]. 7. Использование исходных линий с высоким показателем длины волокна (1,18-1,24 дюйма) способствует получению гибридов с аналогичными свойства в F| (1,18-1,27 дюйма). Наследование идет по типу сверхдоминирования с линиями (Acala-1517-70 х ssp.marie-galante) и (Paumaster-266 х ssp.punctatum) и единичном случае по типу частичного доминирования. Получены доноры с длиной волокна 1,25-1,28 дюйма. Родоначальниками длины волокна являются ssp.marie-galante, Acala-1517-70. 8. На получение сортов и линий с высокими показателями микронейра оказывают влияние разновидности и американские сорта с метрическими номерами 6400-10500 и крепостью 4,2-4,3 г/с текс., что позволяет создать гибриды FrF3 линии и сорта с показателями микронейра 3,8-4,4. Это разновидности ssp.marie-galante (10800г), brasiliense и сорт Acala-1517-70. 9. По удельной разрывной нагрузке Fi наблюдается сверхдоминантность с участием линий (Acala-1517-70 х ssp.marie-galante), [(Deltapine-16 xssp.morilli), (Paumaster-266 x ssp.richmondi), (Paumaster-266 x ssp.punctatum) и с наименьшими значениями, когда участвуют отечественные сорта, что повторяется в дальнейшем. 10. Создание линий yucatanense х punctatum указывает на важную роль отбора в процессе эволюции в естественных и искусственных условиях, в зависимости от условий выращивания и рекомбигенеза в этих условиях. И. Наследование веса 1000 штук семян идёт по типу сверхдоминирования в Ғь отрицательного гетерозиса или промежуточного положения. Показатели наследования и наследуемости по массе 1000 штук семян с весом в Ғ, (120-140г) и в Ғ2 (117-118г) позволяет в последующем получить, благодаря отбору, линии с весом семян в И5-140г и в условиях водного дефицита и при режиме полива 1-2-1. 12. Получены сортолинейные материалы с высокой скороспелостью (108-115 дней), с крупностью коробочек (6,8-7,3 г.) при выходе волокна (39,-42,0%) и длине волокна (34,5-36 мм.) с исключительно высокими показателями по микронейру (3,8-4,5), удельной разрывной нагрузкой (33,5-37,5 г/с текс.), характеризующейся экстра длинным волокном (1,17-1,30 дюйма), с урожайностью 37-40 ц/га в условиях водного стресса которая подтверждается при режиме полива 1-2-1. Весь изучаемый материал при этом достигает высоты в основном 90-97 см и в единичных случаях 105-113 см. 13. Созданы сорта С-5706 и С-5707, которые испытываются в госсортосети и находятся в размножении. Все они обладают устойчивостью к малому водообеспечению (1300-2500м3) за сезон при разной глубине залегания грунтовых вод (8-10м);(1,5-2м). Учитывая недостаток водных ресурсов необходимо рекомендовать и использовать сорта - С-5706, С-5707, С-5709, С-5710 для их испытания и внедрения в различных агроклиматических регионах Узбекистана с разным уровнем залегания грунтовых вод (8-10м);(1,5-2м), способных проявлять свои высокие потенциальные возможности. 14. По сортам С-5706, С-5707, С-5709, С-5710, устойчивым к водному дефициту, выработаны рекомендации по оптимальному режиму полива и агротехнике их выращивания в зависимости от регионов республики, использованию их в даонейшем для создания сортов с новым уровнем выраженности признаков. 15. Использование таких сортов и линий будет способствовать сокращению объемов водопотребления в два раза, что в свою очередь позволит расширить посевы хлопчатника в Узбекистане в зонах с малой водообеспеченностью, без дополнительных капитальных затрат, а сэкономленную воду перераспределить и использовать для выращивания других культур. Экономическая эффективность только от применения одного полива на 1 га, с учетом объема расходуемой воды и оплаты труда поливальщика, составляет 252800 сум, а рентабельность - 20,9%.