Трансгрессия количественных признаков в селекции фасоли овощной

Трансгрессия количественных признаков в селекции фасоли овощной

Фасоль обыкновенная является основным, возделываемым в республике видом, который по своим морфологическим признакам представлено большим разнообразием кустовых, полувьющихся и вьющихся форм, отличающихся изменчивостью морфологических признаков листьев, бобов, семян.

В связи с высокой питательной ценностью продукция фасоли овощной пользуется большим спросом у населения. Учитывая то, что почвенно-климатические условия Республики Беларусь вполне благоприятны для реализации генетического потенциала ее продуктивности, начато возделывание этой культуры в промышленных масштабах.

Для получения высокого урожая качественной продукции необходимо создание высокопродуктивных, экологически пластичных сортов разных групп спелости, устойчивых к болезням, адаптированных к почвенно-климатическим условиям республики и пригодных для механизированного возделывания. Кроме того, для частного сектора необходимо иметь до пяти сортов фасоли овощной разных групп спелости пригодных для переработки.

Селекционная работа с фасолью овощной в Республике Беларусь проводится с 1999 г. и направлена на создание сортов для промышленного и индивидуального овощеводства.

В Государственный реестр сортов и древесно-кустарниковых пород Республики Беларусь по состоянию на 01.01.2013 г. для использования в сельскохозяйственном производстве внесено 14 сортов овощной фасоли (Phaseolus vulgaris L.); к использованию для приусадебного возделывания дополнительно допущено 7 сортов овощной фасоли [6].

Основное направление в селекции фасоли — создание высокопродуктивных сортов, пригодных для механизированного возделывания, различных по скороспелости, устойчивых к болезням. Сорта овощной фасоли должны иметь крупные бобы без пергаментного слоя и волокна по шву с высокими вкусовыми качествами, мясистые, нежные, равномерно окрашенные, без антоциана, с повышенным содержанием белков и сахаров. Для консервирования желательны бобы цилиндрической формы, для использования в свежем виде — плоские и плоскоцилиндрические, однородные по размеру (не короче 6−8 см), сохраняющие вкусовые качества в переработанном виде [2, 11, 12, 14].

Одной из важнейших характеристик сорта является продуктивность, которая тесно связана со всеми ее элементами и в первую очередь с массой семян с растения. При подборе родительских пар, как отмечают исследователи [1, 13], берут сорта и линии с максимально развитыми элементами продуктивности, при этом ведущими являются (в порядке значимости) число бобов (r = 0,56−0,81), число семян на растении (r = 0,56−0,81), число семян в бобе (r = 0,44−0,60).

Характер фенотипической изменчивости количественных признаков различный. Более низкое варьирование у признаков «число продуктивных узлов», «число семян и бобов на растении» и «масса 1000 семян». Самыми стабильными из элементов структуры являются число семян в бобе и масса 1000 семян.

Ввиду полигенности признаков продуктивности и ее элементов отборы проводят в более поздних поколениях — F₄ и F₆ с проверкой по потомству. Установлено, что увеличение площади питания растений в селекционных питомниках уменьшает уровень фенотипической изменчивости многих количественных признаков и благоприятствует повышению эффективности отборов [1, 13]. Т. В. Буравцева отмечает, что результативность селекции фасоли, как и других культур, зависит от методов изучения исходного материала, которые давали бы достоверную сравнительную оценку генетических особенностей каждого образца в соответствии с этим принципом подбора родительских пар [3].

Далее автор отмечает, что одним из методов косвенного выявления аллельных различий в контроле признаков у любого образца изучаемого набора исходного материала является эколого-генетический, который основан на анализе характера изменчивости признака в различных условиях выращивания образцов. Суть этого метода в том, что один и тот же признак у разных образцов имеет неодинаковое фенотипическое проявление, разный характер изменчивости, который определяется графически. Если у ряда образцов гены, ответственные за признак, аллельны, то графическое изображение изменчивости этого признака у них будет иметь сходный рисунок; в случае различий в аллельном состоянии генов у какого-либо образца графическое изображение изменчивости признака будет другим [3].

По теории трансгрессивной селекции С. И. Репьева [15], трансгрессивные формы получаются в гибридных комбинациях, где родители имеют разные типы изменчивости конкретных признаков, что дает возможность контролируемого получения трансгрессивных форм в селекционном процессе. Поэтому для селекционеров важно знать особенности генетического контроля признаков, которые косвенно выявляются через типы изменчивости. Без этого трансгрессивные формы в гибридных потомствах редки и случайны, что и наблюдается в селекционной практике.

Трансгрессивная селекция, как считают Г. Макарова и др., является весьма перспективной. Необходимое условие ее развития состоит в разработке эффективных методов прогноза селекционной ценности конкретных комбинаций скрещивания, основанных на учете генетических особенностей трансгрессивного расщепления [9].

Термином «трансгрессия», по Мюнтцингу [10], определяется явление, при котором во втором и последующих поколениях гибридов появляются особи с отдельными признаками, выраженными сильнее, чем у равноценных между собой по этому признаку родительских форм. Различают положительную трансгрессию, когда значение данного признака у гибрида выше, и отрицательную — когда оно ниже, чем у родителей.

С количественной стороны трансгрессия определяется двумя показателями — степенью и частотой. Степень трансгрессии — это величина превышения по данному признаку лучшими гибридами второго поколения лучших растений родителей. Частота трансгрессии определяется числом гибридных растений второго или последующих поколений, превышающих по данному признаку родительские формы.

Целью данного исследования является определение генетических различий при создании исходного материала для селекции фасоли овощной по основным хозяйственно ценным признакам и изучение характера изменчивости у родительских форм и у гибридного потомства.

Исследования проводили в 2011;2012 гг. Опыт заложен на полях РУП «Институт овощеводства» согласно методике полевого опыта и методическим указаниям на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве. Селекционные образцы фасоли высевали во второй декаде мая. Объектами являлись восемь гибридных комбинаций, полученных в результате скрещиваний сортов Casablanka, Пурпурная королева, Lusia, Золотая звезда. В ходе исследований проводили фенологические наблюдения, биометрические измерения, учет урожайности.

Степень и частоту трансгрессий определяли по формулам, предложенным в работе Г. С. Воскресенской и В. И. Шпота [4]. Родительские сорта были подобраны с учетом контрастности по продуктивности и по различию эколого-географического происхождения.

Метеорологические условия 2011;2012 гг. различались как по температурным параметрам, так и количеству выпавших осадков. Среднесуточная температура воздуха была выше средней многолетней (11,2 ⁰С) в 2011 г. на 4,2 ⁰С, в 2012 г. — на 2,2 ⁰С, а сумма осадков за вышеуказанный период (средняя многолетняя 103 мм) составила 63 и 95 мм соответственно. Средняя относительная влажность воздуха составила 58% - в 2011 г. и 71% - в 2012 г., при минимальных ее значениях 22 и 32% соответственно. Изученные образцы фасоли овощной в течение контрастных по метеорологическим условиям 2011;2012 гг. имели широкий диапазон фенотипического проявления анализируемых признаков по годам. В 2010 г. по количеству бобов, массе бобов и массе зерна с 1 растения гибридные комбинации F₂ Lusia Ч Золотая звезда, F₂Золотая звезда Ч Lusia, F₂Золотая звезда Ч Пурпурная королева уступали родительским формам (табл. 1). Среди гибридов третьего и четвертого поколения по количеству бобов с растения выделены комбинации скрещивания Золотая звезда Ч Casablanka, Lusia Ч Casablanka, Casablanka Ч Золотая звезда, массе бобов с растения — Casablanka Ч Золотая звезда, Золотая звезда Ч Casablanka, Золотая звезда Ч Пурпурная королева, массе зерна — Casablanka Ч Lusia, Lusia Ч Casablanka, Золотая звезда Ч Casablanka.

гибридный трансгрессия селекция фасоль.

Таблица 1. Количественные признаки родительских форм и гибридных комбинаций фасоли овощной (F2-F4)

В результате исследований было выявлено, что в 2011 г. по количеству бобов с 1 растения трансгрессивные формы были получены в гибридных комбинациях Золотая звезда Ч Casablanka, Casablanka Ч Золотая звезда и Lusia Ч Casablanka. Среднее количество бобов на растении составило 34,3, 36,3 и 34,3 соответственно (табл. 2). Степень трансгрессии у реципрокных комбинаций Золотая звезда Ч Casablanka, Casablanka Ч Золотая звезда и Lusia Ч Casablanka проявилась выше по отношению к одному из родителей и составила 63,2, 25,3 и 34,3 соответственно. Отрицательная трансгрессия по изучаемому признаку выделена в пяти комбинациях из восьми.

Таблица 2. Трансгрессия признаков у гибридов F3 фасоли овощной, 2011 г.

Таблица 3. Трансгрессия признаков гибридов F4 фасоли овощной, 2012 г.

По массе бобов с растения и массе зерен с растения наибольшее количество растений с положительными значениями отмечено у прямых и обратных комбинаций Золотая звезда Ч Casablanka, Casablanka Ч Золотая звезда. Гибридные комбинации LusiaЧCasablanka и CasablankaЧLusia характеризовались положительными значениями по массе зерна как по степени, так и частоте трансгрессии. При анализе трансгрессивного расщепления в F4 (табл. 3) у гибридных комбинаций Lusia Ч Casablanka и CasablankaЧLusia количество бобов на растении оказалось значительно выше, чем у одного из родителей. По другим признакам у гибридной комбинации LusiaЧCasablanka положительные значения степени и частоты трансгрессии были выше по сравнению с другими комбинациями.

По массе бобов с растения у гибридной комбинации CasablankaЧLusia и массе зерен с растения у комбинации Пурпурная королеваЧЗолотая звезда трансгрессия как по степени, так частоте была более выражена.

Анализ полученных данных показал, что среди межсортовых комбинаций фасоли овощной можно выделить комбинации массовой трансгрессии по материнской линии не только по количеству бобов с растения и массе бобов с растения, но и по массе зерна с растения.

При оценке исходного материала по интересующим признакам и их правильный учет при проявлении массовой трансгрессии повышает их уровень практического освоения, а также объективность селекционной оценки, что позволяет полнее предопределить характер использования той или иной комбинации.

Среди наиболее ценных комбинаций, сочетающих проявление трансгрессий по двум или трем количественным признакам, выделены Золотая звезда Ч Casablanka, Casablanka Ч Золотая звезда, Lusia Ч Casablanka, Пурпурная королева Ч Золотая звезда.

Для более точного определения селекционной ценности и стабилизации положительных трансгрессий необходимо продолжить испытание отобранных форм с наиболее удачным сочетанием полезных признаков.

• 1. Балашова, Т. Н. Овощная фасоль / Т. Н. Балашова // Селекция и семеноводство овощных бобовых культур / под ред. Н. Н. Балашовой. — Кишинев, 1989. — Гл. 1.2. — С. 34−57.
• 2. Болотских, А. С. Сорта фасоли овощной, пригодные к механизированной уборке / А. С. Болотских, Т. М. Велиева // Инновационные технологии в селекции и семеноводстве с.-х. культур: материалы науч. — практ. конф., посвящ. 125-летию со дня рожд. С. И. Жегалова, М., 7−9 авг. 2006 г. / Всерос. НИИ селекции и семеноводства овощных культур. — М., 2006. — Т. 1. — С. 25.
• 3. Буравцева, Т. В. Характер изменчивости количественных признаков в трансгрессивной селекции фасоли обыкновенной / Т. В. Буравцева // Селекция и семеноводство овощных культур в XXI веке: мат. международной науч.-практ. конф., 24−27 июля. 2000 г. — М.: ВНИИССОК, 2000. — Т. 1. — С. 35−44.
• 4. Воскресенская, Г. С. Трансгрессия признаков у гибридов BRASSICA и методика количественного учета этого явления / Г. С. Воскресенская, В. И. Шпота // Доклады ВАСНХНИЛ. — 1967. — № 7. — С. 18−20.
• 5. Ганеев, В. А. Трансгрессивные формы, выделенные из гибридных популяций озимой пшеницы по количественным признакам / В. А. Ганеев // Науч. тех. бюл. Всесоюзный НИИ растениеводства. — Л., 1984. — С. 3−4.
• 6. Государственный реестр сортов и древесно-кустарниковых пород / ред. С. С. Танкевич; Государственная инспекция по испытанию и охране сортов растений. — Минск, 2010. — 192 с.
• 7. Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта / Б. А. Доспехов. — 5-е изд., доп. и перераб. — М.: Агропромиздат, 1985. — 351 с.
• 8. Лагутина, Л. В. Межсортовые гибриды фасоли овощного использования / Л. В. Лагутина // Тр. по прикладной ботанике, генетике и селекции / Всесоюз. НИИ растениеводства. — Л., 1989. — Т. 133. — С. 70−74.
• 9. Макарова, Г. А. Генетические основы трансгрессивной селекции по хозяйственно ценным признакам растений / Г. А. Макарова, Е. И. Ермаков, А. А. Кочетов // Инновационные технологии в селекции и семеноводстве с.-х. растений: мат. международной науч.-практ. конф., 7−9 августа 2006 г. — М.: ВНИИССОК, 2006. — Т.2. — С. 14−19.
• 10. Мюнцинг, Г. Генетические исследования / Г. Мюнцин; пер. с англ. Ю. С. Бочарова [и др.]. — М., 1963. — С. 56−64.
• 11. Паркина, О. В. Сорта овощной фасоли для Сибири / О. В. Паркина // Овощеводство и тепличное хозяйство. — 2006. — № 9. — С. 56−57.
• 12. Паркина, О. В. Характеристика сортов и сроки посева овощной фасоли в условиях лесостепи западной Сибири / О. В. Паркина // Генофонд с.-х. культур для селекции устойчивых сортов / РАСХН. Сиб. отд-ние. Сиб. НИИ растениеводства и селекции. — Новосибирск, 1999. — С. 64−69.
• 13. Пивоваров, В. Ф. Фасоль / В. Ф. Пивоваров // Селекция и семеноводство овощных культур/ сб. науч. тр. — М., 1999. — Т. 1. — С. 364−372.
• 14. Поташева, Л. Н. Изменение симбиотической активности и урожайности фасоли под действием штаммов клубеньковых бактерий и физиологически активного экстракта / Л. Н. Поташева, Ю. Н. Поташев // Вiсн. ХДАУ / Харкiв. держ. аграр. ун-т. — 1998. — № 1. — С. 93−99.
• 15. Репьев, С. И. Принципы подбора родительских пар в трансгрессивной селекции вики посевной. / С. И. Репьев // Сб. науч. тр. по прикладной ботанике, генетике и селекции / Всесоюз. НИИ. — Л., 1988. — Т. 117. — С. 69−76.
• 16. Шедко, Т. П. Подбор родительских компонентов в трансгрессивной селекции узколистного люпина / Т. П. Шедко // Генетика и селекция на рубеже XXIвека: сб. работ мол. ученых по мат. конф. III Респ. конф. мол. Ученых. — Минск, 1999. — С. 15.
• 17. Фасоль спаржевая в Беларуси / А. И. Чайковский [и др.]. — Минск: Типография ВЮА, 2009. — 168 с.