Изменчивость параметров варьирующих признаков томата сортов Астраханский и Аран в зависимости от эколого-агротехнического фона выращивания

Актуальность темы

В решении сложных проблем начала XXI века, среди которых важнейшее место занимают вопросы здоровья человека, производства продуктов питания, энергетических ресурсов и охраны окружающей среды, генетике с ее потенциальными возможностями управления наследственной изменчивостью организмов принадлежит одна из главных ролей.

Особенность современной ситуации в генетике состоит в том, что сейчас, может быть, в большей мере, чем когда бы то ни было ранее, осознаны не только грандиозность стоящих перед нею проблем, но и реальные, нередко пока недостаточные, возможности их решения.

Выдающиеся успехи растениеводства первой половины XXI века, позволили превзойти, казалось бы, непреодолимые рубежи урожайности сельскохозяйственных растений. Однако уже сегодня большинство ученых и специалистов понимают, что процессы интенсификации сельскохозяйственного производства, его крупномасштабной концентрации и специализации выдвигают целый ряд принципиально новых научных и социально-экономических проблем. К их числу относятся: всевозрастающая энергетическая «цена» каждой дополнительной пищевой калории, увеличившаяся опасность нарушения экологического равновесия и загрязнения окружающей среды, необходимость обеспечения большей независимости сельского хозяйства от капризов природы. С остротой встали вопросы более эффективного использования «искусственных» и особенно естественных энергоресурсов на базе научно обоснованного конструирования высокопродуктивных и экологически стабильных агробиоценозов, оптимального агроклиматического размещения культивируемых видов и сортов растений, разработки «энергоэкономных» технологий их возделывания и др. Решающее значение в практической реализации этих задач принадлежит дальнейшему повышению адаптивного потенциала системы сельскохозяйственного производства в целом, увеличению общей и специфической адаптивности культивируемых растений, и прежде всего, важную роль играет правильное агроклиматическое районирование культур и сортов.

На решение именно этой задачи и направлены наши исследования в области экологической генетики культурных растений.

Томат одна из самых распространенных культур, имеющая высокие вкусовые качества. Зрелые плоды его содержат от 3,5% до 8% сахара, яблочную и лимонная кислоты, минеральные вещества, витамины группы В, С, Р, провитамины.

Плоды томата потребляют свежими, солеными, маринованными, фаршированными, как приправу к различным блюдам, и что уникально, в различной спелости: молочные, бурые, розовые и красные. Консервная промышленность приготавливает большое разнообразие различной продукции. Особая ценность томата состоит в том, что его свежую продукцию можно получать в открытом и закрытом грунте в течение 9−10 месяцев в году.

Цели и задачи.

Целью нашего исследования явилось — изучить закономерности изменчивости и наследования адаптивных реакций растений различных сортов томатов, и определить пути управления ими в системе «растение—среда».

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

• изучить особенности варьирования у сортов-самоопылителей мерных признаков — длина главного стебля в сми признаков, имеющих четкие градациичисло междоузлий, количество боковых побегов, число плодов.

• изучить изменчивость или модификации варьирования количественных признаков в зависимости от эколого-агротехнических условий выращивания растений.

• дать общую характеристику кривых варьирования и их модификаций по изученным признакам растений у томата.

• провести статистический анализ полученных данных и сравнить закономерности варьирования количественных признаков томата сортов Астраханский и Аран в зависимости от эколого-агротехнических условий выращивания.

Научная новизна. Впервые определены параметры изменчивости и проведён вариационный графический анализ пяти количественно-варьирующих признаков томата при выращивании в трёх разных вариантах с разными агроэкологическими условиями среды Астраханской области.

На двух районированных сортах томата Аран и Астраханский показано, что признаки: длина главного стебля, число междоузлий, число боковых побегов, число кистей на главном стебле и количество плодов на растении по разному изменяются под влиянием экологических и агрометеорологических условий года выращивания.

Установлены показатели изменчивости средних величин признака, границы амплитуд их проявления, отношение средних показателей признака к размаху их изменчивости, сортовые особенности изменчивости параметров.

Исследованиями показана эффективность графического анализа для выявления в линиях выщепляющихся генотипов. Впервые в сортах Астраханский и Аран нами было обнаружено наличие двух биотипов по отдельным морфологическим признакам, которое проявляется в зависимости от года и агроэкологических условий выращивания растений.

Практическая значимость. Материалы диссертации могут быть положены в систему общих закономерностей и тенденций изменения морфологических и биологических признаков вида в зависимости от его экологии.

Полученные экспериментальные данные позволят в дальнейшем создать основу для разработки методики прогноза поведения хозяйственно ценных признаков в разных эколого-агротехнических условиях выращивания растений, а также усовершенствовать методы селекции растений на количественные признаки.

Материалы исследования используются при чтении курсов ботаники, экологии, курса «Основы естествознания» в Астраханском государственном университете.

Апробация результатов исследования. По материалам диссертации опубликовано 10 работ. Результаты работы докладывались на ежегодных научных конференциях.

Астраханского государственного университета.

Опубликованные по теме диссертации материалы вошли в сборники международной научно-практической конференции «Сохранение и использование генофонда в селекции овощных и плодово-ягодных культур юга России» (Крымск, 14−17 августа 2000 г.), в материалы VII международной научной конференции «Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря» (Астрахань, 13−14 октября 2004 г.).

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и выводов, изложена на 130 страницах компьютерного текста, содержит 10 таблиц, 14 рисунков и 3 приложения. Список использованной литературы включает 127 наименований, в том числе 5 работ зарубежных авторов.

ВЫВОДЫ.

1. В результате проведённых исследований определены параметры изменчивости и проведён вариационный графический анализ пяти количественно-варьирующих признаков томата при выращивании в трёх разных вариантах с разными агроэкологическими условиями среды Астраханской области.

2. На двух районированных сортах томата Аран и Астраханский показано, что признаки: длина главного стебля, число междоузлий, число боковых побегов, число кистей на главном стебле и количество плодов на растении по разному изменяются под влиянием экологических и агрометеорологических условий года выращивания.

3. Установлены показатели изменчивости средних величин признака, границы амплитуд их проявления, отношение средних показателей признака к размаху их изменчивости, сортовые особенности изменчивости параметров.

4. Из полученных результатов следует, что наибольшему варьированию, из вегетативных признаков, подвержены «количество междоузлий» и «количество боковых побегов" — из репродуктивных — признак «количество плодов». У томатов сорта Аран наибольшему варьированию, из вегетативных признаков, подвержены признаки «количество боковых побегов» и «длина главного стебля" — из репродуктивных — признак «количество плодов».

5. Результаты графического анализа варьирования позволили выявить присутствие в исходном сорте Аран двух биотипов по отдельным признакам. Для признаков длины главного стебля, а также количество боковых побегов, при изменении агроэкологических условий, общий характер вариационной кривой хотя и модифицируется, но сохраняется характерным для сорта.

6. Сравнении статистических характеристик томата сорта Астраханский и Аран в Харабалинском, Камызякском и Приволжском районах свидетельствует о высокой адаптационной способности сорта Астраханский в Приволжском районе. Статистические характеристики сорта Аран свидетельствуют о высокой адаптационной способности этого сорта в Камызякском районе.

7. Накопленные экспериментальные данные позволят в дальнейшем создать основу для разработки методики прогноза поведения хозяйственно ценных признаков в разных эколого-агротехнических условиях выращивания растений, а также усовершенствовать методы селекции растений на количественные признаки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В результате четырёхлетнего изучения растений томата сорта Астраханский и Аран в разных ?^ агроэкологических условиях Харабалинского,.

Приволжского и Камызякского районов Астраханской области установлены средние показатели пяти количественных признаков, их изменчивость и размах варьирования. В зависимости от экологоагротехнического фона и года выращивания средние показатели морфологических признаков вегетативных органов томата сорта Астраханский находились в пределах: по длине главного стебля от 63 см <4 (Харабалинский район, 2000 г.) до 86,5 см (Приволжский район, 2000 г.), количеству междоузлий на главном стебле от 10,2 (Камызякский р-он 1999 г.) до 23,5 шт. (Приволжский р-он, 1999 г.), количеству боковых побегов от 2,9 (Приволжский р-он, 1998 г.) до 7,8 шт. (Камызякский р-он, 1999 г.). Наибольшая фенотипическая изменчивость томата в зависимости от условий местности и года выращивания свойственна признаку количество междоузлий на главном стебле (8−28 шт, Харабалинский район) и количество боковых побегов (2−9 шт, # Камызякский район). Средние показатели признаков генеративных органов томата сорта «Астраханский» в зависимости от условий местности и года выращивания находятся в пределах: количество кистей на главном стебле 3,5 — 5,2 шт., количество плодов на растении 29,5 -7 7,4 шт. Наибольшая фенотипическая изменчивость (по амплитуде) характерна для признака количество ^ плодов (Приволжский район). Изучен размах изменчивости количественных признаков томатов. Выявлено, что размах изменчивости превышает средний показатель признаков длина главного стебля, количество междоузлий и число боковых побегов соответственно в 1,02 (70,8:69,3) — 1,01 (15,9:15,7) и в 1,02 раза (4,4:4,3). Для признаков число кистей и число плодов отмечена противоположная зависимость — средний показатель признаков превышал размах изменчивости соответственно в 1,0 (4,5:4,4) и в 1,04 (67,0:64,1) раза.

Анализ распределения количественных признаков вегетативных и генеративных органов растений томата показал, что, как правило, изучаемым признакам свойственна одновершинная куполообразная кривая. Её характерные особенности четко проявляются независимо от года выращивания. В ряде случаев кривая симметрична или скошена в одну из сторон.

В результате четырёхлетнего изучения растений томата сорта Аран в разных агроэкологических условиях установлены средние показатели пяти количественных признаков, их изменчивость и размах варьирования. В зависимости от условий местности и года выращивания средние показатели морфологических признаков вегетативных органов томата сорта Аран находились в пределах по длине главного стебля от 4 6,7 см (Камызякский, 1999) до 63,0 см (Харабалинский, 2000), количеству междоузлий на главном стебле от 5,1 шт (Камызякский, 1999) до 7,2 шт (Харабалинский, 1998), количеству боковых побегов от 3,4 шт (Камызякский, 1999) до 8,5 шт (Харабалинский, 2000). Наибольшая фенотипическая изменчивость томата в зависимости от условий местности и года выращивания свойственна признакам количеству боковых побегов от 2 шт (Камызякский, 1999) до 12 шт (Харабалинский, 2000) и длине главного стебля от 25 см (Камызякский, 1999) до.

95 см (Харабалинский, 2000). Средние показатели признаков генеративных органов томата у сорта Аран в зависимости от условий местности и года выращиванияколичество кистей на главном стебле от 3,8 шт (Харабалинский, 1999) до 5,4 шт (Харабалинский, 2000), количество плодов на растении от 41,4 шт (Харабалинский, 1999) до 68,6 шт (Камызякский, 2000). Наибольшая фенотипическая изменчивость (по амплитуде) характерна для признака качество боковых побегов на растении. Изучен размах изменчивости количественных признаков томата. Выявлено, что по признакам длины главного стебля, количеству междоузлий и боковых побегов средние показатели превышают размах изменчивости соответственно в 1,2- 1,5 и 1,1 раза. Что касается признаков число кистей на главном стебле и количество плодов на растении, то здесь наблюдается обратная картина — размах изменчивости в обоих случаях превышает средний показатель признака соответственно в 1,03 и 1,04 раза. Это характеризует высокую чувствительность к условиям среды и изменчивость генеративных органов. В агроэкологических условиях Харабалинского района отмечен более широкий размах изменчивости вегетативных и генеративных признаков, чем в агроэкологических условиях Камызякского района. Анализ распределения количественных признаков вегетативных и генеративных органов растений томата показал, что большинству из них свойственна одновершинная куполообразная кривая. Ее характерные особенности часто проявляются независимо от года выращивания. В ряде случаев вариационная кривая асимметрична и скошена в одну из сторон.

Частотным анализом распределений количественного признака длины главного стебля и построением вариационной кривой нами в сорте Аран выявлено двухвершинное распределение, свидетельствующее о наличии в сорте двух разных биотипов, которые отличаются по анализируемому признаку. Построение вариационной кривой, наряду с обнаружением возникновения мутационных изменений в линиях, позволяет определить границы варьирования нового признака и провести направленную селекцию для его выделения.