Использование интрогрессивных форм хлопчатника для улучшения хозяйственно-ценных признаков культивируемого вида G.hirsutum L.

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. В настоящее время 90% мирового производства хлопко-волокна приходится на культивируемый вид G.hirsutum L.1 Важной проблемой селекции хлопчатника является создание урожайных, скороспелых, с повышенным выходом качественного волокна сортов и широкое использование их в производстве. Генетического материала современных сортов уже недостаточно для решения этой проблемы. В нашей республике широко проводятся мероприятия по созданию рентабельных, конкурентоспособных, с качеством волокна отвечающих требованиям мирового рынка сортов хлопчатника. Однако в связи с глобальным изменением климата, появлением новых рас возбудителей болезней, насекомых вредителей возникает необходимость создания новых устойчивых к стресс-факторам сортов хлопчатника. Решить эти проблемы возможно путем вовлечения в селекционные программы новых доноров ценных признаков. Одним из источников улучшения генетической основы возделываемых сортов хлопчатника является генофонд диких диплоидных видов, рудеральных форм, а также синтетические интрогрессивные формы отдаленного происхождения. Процесс образования новых форм и сортов при отдаленной гибридизации осуществляется посредством ряда переходных интрогрессивных форм. Обогащенный генотип интрогрессивных форм при гибридизации приводит к широкому спектру изменчивости хозяйственных признаков, что способствует эффективности отбора. В результате гибридизации некоторых культивируемых сортов с дикорастущими диплоидными видами G.trilobum Skovsted, G.lobatum Gentry, G. Harknessii Brandg., с рудеральными подвидами G.hirsutum L. ssp. yucatanense и G.hirsutum ssp. punctatum var. purpurascens (Poir.) Mauer (из Кубы) создан ряд интрогрессивных форм хлопчатника. Полученные интрогрессивные линии представляют интерес для селекции, так как они генетически достаточно разнообразны, цитологически стабильны, а это важно для представления в этой форме генетического материала диких сородичей в геном культивируемого вида. Использование в процессе гибридизации интрогрессивных форм хлопчатника, полученных с участием вышеназванных диких диплоидных и полиплоидных видов позволило бы обогатить генетическую основу хлопчатника вида G.hirsutum L. В связи с чем было предпринято настоящее исследование. Востребованность научно-исследовательских работ по данной теме исходит из задач, указанных в постановлениях Кабинета Министров Республики Узбекистан № 328 от 19.09.1996 «О Государственной политике Республики Узбекистан в области семеноводства», № 491 от 25.11 1998 г. «О Программе сортообновления и сорторазмещения хлопчатника на 1999-2000 годы», в законе «О селекционных достижениях» от 29.08 2002 г. Цель исследования. Создание доноров, сортов и линий хлопчатника вида G.hirsutum L. с широким генетическим потенциалом на основе исходного материала, полученного при использовании интрогрессивной гибридизации. Научная новизна. Впервые изучен генетический потенциал интрогрессивных форм, полученных с участием диких диплоидных видов G.trilobum Skovsted, G. Harknessii Brandg., G.lobatum Gentry, рудеральных форм G.hirsutum L. ssp. punctatum var. purpurascens (Poir.) Mauer, G.hirsutum L. ssp. yucatanense. Проведен биометрический анализ формирования популяции гибридов и линий, полученных с участием интрогрессивных форм с 1 по 14 поколение. С использованием дисперсионного анализа оценен озносизельный вклад генотипической и средовой изменчивости в общем фенотипическом варьировании ряда хозяйственно-ценных признаков. Получены сорта и линии на основе интрогрессивных форм, с участием диких диплоидных видов G.trilobum Skovsted, G.lobatum Gentry, G. Harknessii Brandg., характеризующиеся высоким качеством волокна, устойчивостью к болезням в сочетании с другими хозяйственно-ценными признаками. Получены данные о наследовании и изменчивости количественных признаков гибридов, выведенных с участием интрогрессивных форм. Установлен доминантный характер наследования устойчивости гибридов Fi к вертициллезному вилту. Разработана оригинальная схема переноса полезных признаков дикорастущих видов в геном культивируемого вида G. hirsutum L. посредством использования в гибридизации интрогрессивных форм; показано преимущество и результативность скрещивания интрогрессивных форм с сортами, в создании ценного селекционного материала по сравнению с межсортовой гибридизацией. Установлено, что интрогрессивные формы межвидового и внутривидового отдаленного происхождения являются ценными донорами полезных признаков в улучшении генотипа культивируемых сортов. Дан прогноз эффективности отбора высокопродуктивных рекомбинантов в расщепляющихся поколениях. Установлено, что наибольшую селекционную ценность представляют те комбинации генотипов, которые в F2 и F3 проявили наибольшую степень и частоту трансгрессии по сравнению с другими гибридными комбинациями. Показано, что эффективность отбора или ценность гибридной комбинации зависит и от количества индивидуальных отборов с высокими оценками отобранных в Ғ2. Отбор будет малоэффективным в случае, когда количество индивидуальных отборов, собранных в Ғ2 и Ғ3 будет небольшим, даже при наличии высоких оценок. Выводы 1. В результате проведенной селекционно-генетической оценки интрогрессивных форм межвидового и внутривидового отдаленного происхождения установлен характер наследования, изменчивости признаков и выделены генетические источники для практической селекции: показана значимость дикого диплоидного вида G.trilobum Skovsted с иммунитетом к Verticillium dahliae в сочетании со значительной сортообразующей способностью. 2. При изучении характера наследования и изменчивости хозяйственноценных признаков у гибридов Fj - Ғз с участием интрогрессивных форм установлено, что в гибридном потомстве вилтоустойчивость интрогрессивных форм доминирует и сверхдоминирует над слабой устойчивостью сортов. Наиболее устойчивыми к вилту оказались гибриды с участием интрогрессивных форм Л-Т, Л-h, Л-Л, Л-П, а также линия Р-1. 3. При создании рекомбинантных образцов, на основе интрогрессивных форм хлопчатника, было получено потомство с широким диапазоном изменчивости скороспелости в расщепляющихся поколениях гибридов. Выявлено постепенное повышение скороспелости от Fi к восходящим поколениям у многих гибридных комбинаций; лучшими донорами скороспелости оказались формы Л-Т, Л-П, Л-Ю, Р-1 и сорт Омад. 4. Оценка корреляционных взаимосвязей у 8 линий хлопчатника, полученных с участием интрогрессивной формы Л-Т по 6 хозяйственноценным признакам за 2010-2015 г.г. показала, что каждая изученная линия характеризуются специфичной структурой корреляционных отношений. В наших исследованиях у большинства линий наиболее сильная связь проявилась между признаками масса 1000 штук семян, и масса одной коробочки. Умеренная положительная корреляция прослеживается между удельной разрывной нагрузкой и длиной волокна. Между микронейром и длиной волокна у подавляющего большинства линий наблюдалась отрицательная связь. Наибольшее число существенных положительных зависимостей наблюдали у линий Л-248 и линии Л- 4АП. 5. Проведенный селекционно-генетический анализ ранних гибридных поколений с участием интрогрессивных линий позволил выделить комбинации (Л-Т х Омад), [(Fi Бухара-6 х Л-h) х Л-249], где появились трансгрессивные формы по комплексу хозяйственно-ценных признаков (числу коробочек на один куст, выходу и длине волокна, массе 1000 штук семян), а также проявившие устойчивость к вертициллезному вилту. В результате отборов в этих комбинациях выделены растения с выходом волокна 40 - 42%, обладающие качеством волокна П-Ш промышленных типов. 6. По результатам изучения вновь созданного гибридного материала выявлены этапы стабилизации хозяйственно-ценных признаков гибридов F6-Ғ14 с участием интрогрессивных форм. У таких гибридов расщепление признаков происходит более длительно по сравнению с межсортовыми. Наблюдается усиление признаков продуктивности, качества и выхода волокна от поколения к поколению в результате отбора. По результатам многофакторного анализа, линии Л-248 и Л-4АП наряду с устойчивостью к вертициллезу отличались качественным волокном и урожайностью. 7. Эффективность отбора зависит и от количества индивидуальных отборов с высокими оценками отобранных Ғ2 - Ғ3. Отмечено, что отбор будет малоэффективным в случае, когда количество индивидуальных отборов, собранных в Ғ2 и Ғ3 будет небольшим, даже при наличии высоких оценок. 8. Выделены константные семьи и линии с обогащенным генотипом, обладающие комплексом хозяйственно-ценных признаков и свойств: линия Л-555, с участием интрогрессивной формы Л-Т - F15BC4 (G.hirsutum L., сорт С-4727 х G.trilobum Skovsted) х С-4727, линия Л-2505, с участием интрогрессивной линии Л-Л - F9BC3 G.hirsutum L., сорт Tamcott х G.lobatum Gentry) x С-4880 находятся на испытаниях в ГСИ и Грунтконтроле. 9. На основе рекомбинации и отборов создан новый селекционный материал (семьи, линии и сорта), характеризующиеся скороспелостью, устойчивостью к вертициллезному вилту и комплексом других хозяйственноценных признаков: сорт С-6779 и сорт СП-6780. Получены патенты на сорта хлопчатника С-6771 (№ NAP 00063 от 18.12.2006 г.) и С-6775 (№ NAP 00106 от 30.01.2012 г.) Сорт хлопчатника С-6775 районирован и включен в Государственный реестр сортов сельскохозяйственных культур в 2013 г. 10. Для получения вилтоустойчивых, урожайных с высоким выходом и качеством волокна сортов и линий средневолокнистого хлопчатника одной из родительских форм целесообразно использовать интрогрессивные формы, полученные с участием диких диплоидных видов G.trilobum Skovsted, G. Harknessii Brandg., G.lobatum Gentry, рудеральных подвидов G.hirsutum L. ssp. punctatum var. purpurascens (Poir.) Mauer, G.hirsutum L. ssp. yucatanense. 11. При скрещивании интрогрессивных форм между собой и сортами в F| рекомендуется проводить массовый отбор здоровых, урожайных растений с браковкой больных малоценных растений. Во втором и последующих поколениях следует проводить индивидуальные отборы урожайных, вилтоустойчивых растений с высокими хозяйственно-ценными показателями. Комплексноценные семьи и линии следует выделять в Fs-Ғб поколениях. 12. В работе с гибридами, полученными с участием интрогрессивных форм рекомендуется учитывать количество индивидуальных отборов с высокими оценками отобранных F2 и Ғ3 так как от этого зависит эффективность отбора. 13. Необходимо расширить посевы районированного сорта хлопчатника С-6775 для получения высокого и стабильного урожая хлопка-сырца. 14. В дальнейшей селекционной программе предлагается использовать новые комплексноценные устойчивые к вертициллезному вилту сорта С-6775, С-6779, СП-6780, а также схему получения интрогрессивных форм, с участием диких и рудеральных видов.