Оценка и отбор исходного материала у горошка душистого (Lathyrus odoratus L.) для селекции на декоративные признаки

В настоящее время среди цветочных культур все большей популярностью пользуются гетерозисные гибриды. Гетерозисные гибриды по многим декоративным и хозяйственно ценным признакам выгодно отличаются от исходных родительских форм в лучшую сторону. Выравненность многих морфологических признаков — основной компонент продуктивности гибридов Fi (Райман — Филип Р., 1987). Поэтому, оценка и отбор исходного материала на основные декоративные признаки у цветочных культур являются важными этапами для создания гетерозисных гибридов.

Настоящая научно-исследовательская работа посвящена актуальной проблеме современной селекции — созданию исходного материала с комплексом основных декоративных и хозяйственно ценных признаков у горошка душистого.

Горошек душистый (Lathyrus odoratus L.) является одной из популярных однолетних вьющихся цветочных культур универсального использования. Основной ассортимент горошка душистого выведен в Великобритании и насчитывает более 1000 сортов, которые разделены на 16 садовых групп в соответствии с разными декоративными признаками (Hambidge С., 1996). В настоящее время созданы первые 24 отечественных сорта, адаптированные к условиям выращивания во многих регионах России (Левко Г. Д., 2001).

Однако эти сорта, с одной стороны, являются раннецветущими и дающими большой урожай семян, что очень выгодно для семенного размножения, а, с другой стороны, имеют менее декоративные по размерам цветки и короткие цветоносы в отличие от их «сородичей» — сортов английской селекции. Поэтому гибридизация с английскими сортами по системе диаллельных скрещиваний и дальнейший отбор гибридов Fi позволит установить закономерности генетического контроля основных декоративных признаков и получить новый исходный материал для селекции.

Важным моментом в успешном получении гибридных семян у горошка душистого является наличие достаточно жизнеспособной пыльцы у родительских форм. Перед проведением скрещиваний селекционеру необходимо знать степень жизнеспособности пыльцы у сортообразцов, вовлекаемых в селекционный процесс. Большую помощь для этого оказывает метод изучения фертильности пыльцы на искусственных питательных средах, содержащих сахара и микроэлементы.

У горошка душистого окраска цветка представлена широким спектром изменчивости: от чисто белой через розово-малиновую до сине-фиолетовой. Однако в этом спектре отсутствует желтый цвет, который можно получить с помощью гибридизации с другими видами из рода Чина с ярко выраженной желтой окраской цветков. Попытки получить межвидовые гибриды предпринимались учеными Новой Зеландии, Пакистана и Японии (Khawaja H.I.T., 1988; Hammett K.R.W., et al., 1994), однако они были безуспешными, так как в большинстве случаев завязывались нежизнеспособные семена. Существенную помощь в получении новых гибридных форм может оказать метод культуры изолированных зародышей в условиях in vitro.

Кроме того, эта культура удобна для генетического анализа ряда признаков и служит прекрасной моделью в селекционных исследованиях, т. к., во-первых, является самоопылителем, во-вторых, имеет малое число хромосом (2п = 14), в-третьих, однолетняя, и, наконец, многие признаки у горошка душистого хорошо различимы фенотипически (Левко Г. Д., 1994).

Цель и задачи исследований.

Целью исследований является оценка и отбор исходного материала у горошка душистого для селекции на декоративные признаки.

В задачи исследований входило:

1. провести комплексную оценку основных декоративных признаков у коллекционных образцов зарубежной и отечественной селекции;

2. подобрать родительские формы для скрещивания;

3. провести скрещивания по диаллельной схеме;

4. изучить изменчивость основных декоративных признаков у родительских форм и гибридов F ь.

5. оценить комбинационные способности основных декоративных признаков у родительских форм и гибридов F ь.

6. изучить корреляцию между основными декоративными признаками;

7. изучить пигментный состав, определяющий окраску цветка, у родительских форм и гибридов F ь.

8. оценить жизнеспособность пыльцы у 6 видов из рода Чина;

9. изучить динамику развития зародыша у 2 видов из рода Чина.

Научная новизна результатов исследований.

— выявлена сортовая специфика индивидуальной изменчивости основных декоративных признаков у 8 новых сортов зарубежной селекции (Anniversary, Bridget, Charlies Angel, Geant pink, Navy Blue, Geant red, Heartbeat, Our Harry и Purple Emperor);

— выявлена комбинационная способность 9 основных количественных признаков у 5 родительских форм горошка душистого («отбор 53−03», Bicol-our, Grenadier, Navy Blue, White Ensign);

— выявлены сортовые особенности состава пигментов, определяющих окраску цветка, у 6 сортообразцов (Bicolour, Zig Zag, Navy Blue, White Ensign, «отбор 53−03», «Бабочки») и 10 гибридов F ь.

— выявлены видовые особенности жизнеспособности пыльцы у 6 видов из рода Чина (Lathyrus annuus, Lathyrus belinensis, Lathyrus chloranthus, Lathy-rus odoratus, Tetrogonolobus purpureus и Чина из Дагестана);

— выявлена динамика развития зародыша у 2 видов из рода Чина (Lathyrus chloranthus и Lathyrus odoratus).

Практическая значимость работы. На модельном объекте — горошке душистом — проведена комплексная оценка комбинационных способностей, позволяющая подбирать родительские пары для скрещивания. На основании оценок ОКС и СКС выявлены генетические закономерности ряда признаков. Выделены три родительские формы, представляющие интерес для селекции на гетерозис: линия «отбор 53−03» — по 5 признакам, сорт Bicolourпо 6 признакам и сорт White Ensign — по 6 признакам. В результате анализа степени доминирования в 4 комбинациях скрещиваний был обнаружен гете-розисный эффект: «Grenadier х Navy Blue» и «Grenadier х White Ensign» — по 6, «отбор 53−03 х White Ensign» и «Bicolour х Navy Blue» — по 5 основным декоративным признакам. Изучен пигментный состав, определяющий окраску цветка, у четырех сортов иностранной селекции (Bicolour, Navy Blue, White Ensign, Zig Zag) и двух образцов селекции ВНИИССОК (линии «Бабочки» и «отбор 53−03»), которые можно использовать в качестве генетических доноров установленных пигментов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на отчетных сессиях аспирантов ВНИИССОК в 2003;2005 гг., а также на научной конференции в ТСХА (Москва, 2004), на международной конференции «Ботанические сады как центры сохранения биоразнообразия и рационального использования растительных ресурсов» (Москва, 2005), на IV Международном симпозиуме «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования» (Пущино, 2005), на научно-практической конференции «Инновационные подходы в селекции цветочно-декоративных, субтропических и плодовых культур» (Сочи, 2005).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 научных работ.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, методической части, трех глав, в которых представлен экспериментальный материал, выводов, списка использованной литературы 188 источников, из которых 118 иностранных. Работа изложена на 140 страницах машинописного текста и включает 24 таблиц, 18 рисунков и 14 приложений.

Выводы.

1. Индивидуальная изменчивость основных декоративных признаков у 8 изученных коллекционных образцов зарубежной селекции незначительна.

2. Сорта Bicolour и White Ensign имеют наилучшие декоративные показатели по 6 из 9 изученных, сорт Селекцвет и линия «отбор 53−03» — по 5 признакам.

3. По степени доминирования гетерозисный эффект проявляется у 6 из 10 гибридов Fj: «Селекцвет х Grenadier» и «Grenadier х Бабочки» — по 7, «Grenadier х Navy Blue» и «Grenadier х White Ensign» — по 6, «отбор 53−03 х White Ensign» и «Bicolour х Navy Blue» — по 5 признакам.

4. У горошка душистого существенны взаимосвязи между следующими парами признаков: «число побегов первого порядка» и «высота паруса «, «высота растения» и «высота паруса «, «число узлов на главном побеге» и «ширина паруса», «длина весел «и «длина цветоноса» .

5. Большинство из 9 изученных признаков устойчиво передаются гибридному потомству Fi сортообразцами Bicolour, White Ensign и «отбор 5303», которые обусловлены доминантными, аддитивными и эпистатиче-скими эффектами генов.

6. Признаки «окрашенные узлы и усы», «загнутый парус» и «простой парус» является доминантным по отношению к признакам «неокрашенные узлы и усы», «отогнутый парус» и «гофрированный парус» соответственно.

7. Состав пигментов, определяющих окраску цветка у 6 изученных образцов, имеет сортовые особенности.

8. Из 5 изученных сорт White Ensign содержит 3 гена-ингибитора Ант-пигментов. I.

9. Видовые особенности прорастания пыльцы у рода Чина проявляются при добавлении ионов Mg+2 в исскуственные питательные среды с участием сахарозы в концентрациях 5% или 10%. 10. Для эмбриокультуры у чины душистой (сорт Grenadier) извлекать сердцевидную форму зародыша нужно на 10-е сутки после опыления, а у чины хлорной (сорт Маленький принц) — на 8 сутки.

Рекомендации производству.

Для селекции по созданию гетерозисных гибридов рекомендуется гибридная комбинация «отбор 53−03 х White Ensign» по следующим признакам: «высота растения», «длина цветоноса», «число узлов на главном побеге», «длина междоузлия», «всего цветоносов» .

В качестве родительских форм для получения Fi гибридов рекомендуются сорта иностранной селекции Bicolour и White Ensign и линия «отбор 53−03» .

Для предварительной оценки жизнеспособности пыльцы рекомендуются следующие исскуственные питательные среды — сахароза в концентрациях 5% и 10% с добавлением солей Ca (N03)2 и MgS04 и борной кислоты НзВОз.