Встановлення закономірностей мінливості біологічних ознак зразків генофонду хмелю звичайного. Створення гібридного матеріалу, адаптованого до умов центральної частини Полісся та визначення рівню прояву господарсько-цінних ознак у генетичних рослин.
Аннотация к работе
Збільшення врожаїв хмелю за рахунок впровадження у виробництво нових сортів з добрими якісними показниками сировини та з високою і стабільною продуктивністю в умовах зони вирощування культури має першочергове і важливе значення для розвитку вітчизняного хмелярства та пивоваріння. Теоретичні та експериментальні дослідження рівня адаптації генотипів рослин і розробка методик удосконалення та прискорення селекційного процесу хмелю мають важливе значення для створення нових сортів. Важливе значення має порівняльний аналіз потенціалу продуктивності, пластичності та стабільності новоствореного генофонду селекційного матеріалу та сортів, придатних як для підвищення ефективності селекційного процесу, так і використання в сільськогосподарському виробництві. Мета наукової роботи - встановити морфологічні, біологічні і адаптивні особливості прояву цінних селекційних і господарських ознак у зразків генофонду хмелю звичайного та у селекційному матеріалі, створити нові вихідні форми та виявити кращі генотипи хмелю з високим рівнем адаптації до умов центральної частини Полісся як цінного генетичного матеріалу для селекції нових сортів. На основі використання виділених зразків генофонду хмелю, нового вихідного селекційного матеріалу створено, досліджено та виділено за комплексом ознак продуктивності і екологічної стабільності генотипи, які передані в систему експертизи сортів на однорідність, стабільність, відмітність.У розділі подається аналіз літературних джерел про біологічні, селекційні особливості і ознаки хмелю звичайного (Humulus lupulus L.), про стан генетично-селекційних досліджень у селекції та вивчення еколого-біологічних особливостей адаптивності хмелю. Метеорологічні умови у роки проведення досліджень суттєво відрізнялись, що надало змогу отримати достовірні дані, провести обєктивну оцінку зразків колекції хмелю, селекційних форм та номерів за комплексом господарських ознак. Всього вивчали: в колекції генофонду - 242 зразки із 17 країн світу, 1355 гібридних генотипів 37 комбінацій схрещувань та 12 номерів у дослідах регіонально-екологічного вивчення в порівнянні із 3 стандартами. Досліди по вивченню номерів хмелю проводили за модифікованою схемою селекційного процесу: Колекційний розсадник (базова колекція) - генетичний банк (жіночі форми) наявних вітчизняних та зарубіжних сортів, диких рослин, селекційний матеріал, отриманий різними методами (гібридизація, поліплоїдія, мутагенез). Розрахований середній рівень врожайності окремо по сортах, по роках та в цілому за період вивчення зразків показав, що зміна екологічного індексу впливу на урожайність умов середовища, тобто діапазон коливання середнього врожаю по всіх сортах в досліді мало значну амплітуду - від-0,122 до 0,156 т/га.В дисертаційній роботі наведено теоретичне узагальнення та нове вирішенння важливого наукового завдання зі встановлення селекційної цінності та підвищення ефективності використання генофонду хмелю звичайного (Humulus lupulus L.) шляхом визначення особливостей прояву господарсько цінних ознак зразків колекції, удосконалення методики селекційного процесу та комплексної оцінки селекційного матеріалу. Дослідження дозволили виділити цінні зразки, які використані як батьківські форми при створенні нових сортів хмелю, адаптованих до умов центральної частини Полісся. Ці сорти виявили ознаки підвищеної стабільності врожайності, занесені до Державного реєстру сортів рослин, дозволених для поширення в Україні. Багаторічне вивчення зразків сформованої колекції хмелю звичайного (Humulus lupulus L.) в умовах in vivo дало змогу дослідити реакцію генотипів хмелю на погодні зміни років дослідження. Встановлено, що тривалість вегетаційного періоду у колекційних зразків (Vcep.= 10-20%) залежить від генотипу, умов року, окремих фаз росту та розвитку, зокрема від суми опадів протягом вегетації (r= 0,22), суми активних температур (r= 0,30) і має середній ступінь залежності з показниками урожайності (r= 0,38), маси 100 сухих шишок (r= 0,52), кількістю шишок на одному стеблі (r= 0,78).
План
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вывод
В дисертаційній роботі наведено теоретичне узагальнення та нове вирішенння важливого наукового завдання зі встановлення селекційної цінності та підвищення ефективності використання генофонду хмелю звичайного (Humulus lupulus L.) шляхом визначення особливостей прояву господарсько цінних ознак зразків колекції, удосконалення методики селекційного процесу та комплексної оцінки селекційного матеріалу. Дослідження дозволили виділити цінні зразки, які використані як батьківські форми при створенні нових сортів хмелю, адаптованих до умов центральної частини Полісся. Ці сорти виявили ознаки підвищеної стабільності врожайності, занесені до Державного реєстру сортів рослин, дозволених для поширення в Україні.
На основі отриманих результатів можна зробити наступні висновки: 1. Встановлено рівень взаємозвязку і генотип-середовищного впливу на формування макроознак рослин хмелю (врожайність, якість). Пристосовано для хмелю систему діагностичних оцінок, що характеризує рівень стабільності і адаптивності рослин, їх здатності протистояти стресовій дії чинників середовища.
2. Багаторічне вивчення зразків сформованої колекції хмелю звичайного (Humulus lupulus L.) в умовах in vivo дало змогу дослідити реакцію генотипів хмелю на погодні зміни років дослідження. Встановлено особливості прояву господарських і селекційних ознак у 242 зразків генофонду хмелю та їх екологічної мінливості в умовах центральної частини Полісся України.
3. Визначено склад колекції хмелю за географією походження зразків, родоводами, методами їх створення. Встановлено особливості мінливості ознак рослин хмелю за середніми показниками їх прояву у традиційних генотипів і форм гібридного походження.
4. Встановлено, що тривалість вегетаційного періоду у колекційних зразків (Vcep.= 10-20%) залежить від генотипу, умов року, окремих фаз росту та розвитку, зокрема від суми опадів протягом вегетації (r= 0,22), суми активних температур (r= 0,30) і має середній ступінь залежності з показниками урожайності (r= 0,38), маси 100 сухих шишок (r= 0,52), кількістю шишок на одному стеблі (r= 0,78).
6. Встановлено, що за проявом макроознаки „врожайність” зразки хмелю характеризуються високим фоновим різноманіттям (від 0,52 до 3,4 т/га), яке залежить від кількості опадів протягом вегетації (r= 0,70) та умов вирощування (рівняння залежності врожайності від екологічного індексу - У= - 0,1х 0,44). Виділена група зразків колекції, які є джерелами високої (Хсер.= 2,11 т/га) і стабільної врожайності (V < 10%).
7. Встановлено особливості мінливості кількості накопичених альфа-кислот у шишках зразків, зокрема, інтродукованих - в межах від 0,5 до 13,5% (V-9-34%), в зразках української селекції - від 2,4 до 14,2% (V-12-25%). Виділені джерела стабільного вмісту альфа-кислот ароматичної і гіркої групи.
8. Сформована базова колекція хмелю звичайного в кількості 197 сортозразків з 16 країн світу (А.с. № 23 від 23.11.2006 р.), яка охоплює широкий спектр мінливості основних ознак хмелю. Зареєстровано в Національному центрі генетичних ресурсів рослин України три зразки-джерела цінних ознак (А-160, сорти Альта, Гайдамацький) та донор високої стабільної врожайності і смольності сорт Bullion (GBR).
9. Встановлено особливості прояву основних господарських показників у гібридних генотипів хмелю, визначені найкращі комбінації схрещувань за середніми значеннями врожайності і якості шишок у створених гібридних популяціях, коефіцієнтом варіації ознак і ступенем гетерозису в порівнянні з материнськими формами.
10. Доказано ефективність створення селекційного матеріалу з різною тривалістю вегетаційного періоду, необхідним рівнем стабільності врожайності та якості сировини. Підтверджено селекційну цінність реєстрованих зразків колекції генофонду хмелю сортів Bullion, А-160.
11. Визначено, що високі параметри продуктивності зафіксовані у генотипів, створених в різних за складністю комбінаціях із використанням як жіночих форм, які виділені за комплексом господарських і адаптивних ознак [Клон 18, Словянка, Кумир, селекційної форми А-160 (UKR), Bullion, Nortern Brewers, Brewers Gold (GBR), Marinka (POL), Svaleff (SWE)], так і чоловічих форм [19-25 (Bullion / ДЗ (дикий із Закарпаття) В3), 19-26 (Bullion / ДЗ (дикий із Закарпаття) В4), 6-1 (Brewers Gold / (OZ-79 / вільне запилення))].
13. Досліджуваний вихідний селекційний матеріал в гібридних розсадниках різнився за рівнем прояву господарських ознак окремих генотипів. Визначено номери ароматичного та гіркого типу, які істотно переважали середні показники врожайності по окремих дослідах потягом років досліджень [середньо- і пізньостиглі - 17-36 (3,05 т/га), 19-23 (2,92 т/га), 20-97 (2,91 т/га), 19-78 (2,89 т/га), 21-23 (2,83 т/га), 20-90 (2,78 т/га) та ін., ранньостиглий 16-88 (2,06 т/га)], перевищили показники стандарту Клон 18 і відібрані для вивчення в екологічних дослідах.
15. В результаті виробничо-екологічного вивчення в трьох географічних точках центральної частини Полісся 12 селекційних номерів в порівнянні із сортами-стандартами Клон 18, Кумир та Альта встановлено: особливості прояву цінних господарських ознак у номерів хмелю в різних екологічних умовах; достовірну відмінність між номерами, як по очікуваному генотиповому ефекту, так і за реакцією генотип-середовищних відносин в точках досліджень; закономірності формування врожайності рослин хмелю в залежності від екологічного індексу умов року;
за рівнем врожайності номери СН 204, 5772, А-241, СН 203 та А-17 достовірно перевищили показники сортів-стандартів та мали однакові високі ранги (достовірне перевищення середніх показників врожайності) рівня врожайності по всім точкам і рокам досліджень;
за рівнем пластичності (коефіцієнт регресії середньої врожайності на умови вирощування <1) виділились номери 5910 (Ri = 0,41), А-150 (Ri = 0,42), 5772 (Ri = 0,44), А-241 (Ri = 0,70), СН 204 (Ri = 0,72); найвищий генотиповий ефект за екологічними індексами мали номери СН 204 (Еі =0,71), СН 203 (Еі =0,48), А-241 (Еі =0,46), 5772 (Еі =0,45); за сумою рангів практичної цінності мали номери СН 204, 5772, А-241 (сума рангів =2), які виявили високий генотиповий ефект та добру адаптаційну здатність в трьох точках протягом пяти років досліджень;
високу агрономічну стабільність за тривалістю вегетаційного періоду мали номери А-17, СН 204, А-271, А-241 та СН 201; найменші показники варіації тривалості вегетаційного періоду протягом років досліджень мали номери А-17, СН-204, 5772, СН 201;
найбільшу агрономічну стабільність за вмістом альфа-кислот в шишках мали ароматичні номери 5772, СН 205, СН 202, СН 201 та гіркі А-241, СН 204 та А-17.
16. Більшість досліджуваних номерів за показниками економічної ефективності знаходяться на рівні, який дозволяє підвищити ефективність ведення хмелярства шляхом отримання щорічних стабільних прибутків від їх використання. Найбільшу загальну виробничу і практичну цінність генотипу мали номери СН 204, 5772, А-150, А-241, 5909, 5910.
17. На основі виділених зразків генофонду створено нові сорти хмелю Промінь, Зміна, Хмелеслав, Полісянка, Оскар, Видибор, які за результатами випробувань переважали сорти-стандарти та виявили в екологічних дослідах високий рівень врожайності, стабільності, господарської і пивоварної цінності. Ці сорти передані в систему експертизи на ВОС-тест та занесені до Державного реєстру сортів рослин, дозволених для поширення в Україні. Нові сорти рекомендовані для вирощування в зонах Полісся та Лісостепу.
РЕКОМЕНДАЦІЇ І ПРОПОЗИЦІЇ СЕЛЕКЦІЙНІЙ ПРАКТИЦІ ТА ВИРОБНИЦТВУ
1. Використовувати систему діагностичних оцінок вихідного та селекційного матеріалу в різних екологічних умовах центральної частини Полісся для скорочення тривалості селекційного процесу, підвищення ефективності селекції хмелю.
2. Проводити в селекційних випробуваннях гібридних генотипів хмелю комплексну оцінку та добір за продуктивністю і її стабільністю, рівнем адаптивного потенціалу у більш широкому спектрі мінливості умов вирощування.
3. Використовувати компютерну базу даних “Генофонд хмелю” для підбору жіночих форм в селекційних програмах, для інтродукційної роботи, тощо.
4. Використовувати в селекційному процесі в якості джерел окремих ознак та їх комплексного поєднання виявлені цінні зразки за комплексом господарсько-цінних, адаптивних та селекційних ознак: ISP00003 (Aurora, YUG), ISP00029 (Bullion, GBR), ISP00049 (Gruppa 4, CZE), ISP00073 (Заграва, UKR), ISP00084 (K-692269, JAP), ISP00107 (Layt Claster, GBR), ISP00112 (Hallertau Magnum, DEU), ISP00126 (Olimpic, USA), ISP00147 (Profilic, GBR), ISP00168 (Sapporo 6, JAP), ISP00180 (Словянка, UKR), ISP00274 (Руслан, UKR).
6. Впроваджувати в хмелегосподарствах Житомирської та інших областей зони Полісся, Лісостепу нові сорти хмелю Промінь, Зміна, Хмелеслав, Полісянка, Оскар, Видибор.
Список литературы
1. Штанько І. П. Результати вивчення перспективних сортономерів хмелю в агроекологічних умовах Полісся / І. П. Штанько // Агроекологічний журнал ? К.: Ін-т біотехнології та агроекології, 2002. ? № 1. ? С. 53?54.
2. Штанько І. П. Продуктивність і адаптивні ознаки сортономерів хмелю в агроекологічних умовах зони Полісся / І. П. Штанько // Вісник ДАУ. ? Житомир, Держ. агроекологічний ун?т, 2003. ? № 1. ? С. 278?281.
3. Михайліченко К. П. Оцінка продуктивності і адаптивного потенціалу сортів хмелю / К. П. Михайліченко, І. П. Штанько // Хмелярство. ? К.: Аграрна наука, 2004. ? № 21. ? С. 8?13. (авторство складає 60%, включає систематизацію та аналіз результатів досліджень, проведення їх математичної обробки).
4. Штанько І. П. Використання колекції генофонду при створенні високопродуктивних сортів хмелю, адаптованих до умов Полісся / І. П. Штанько // Вісник ДАУ. ? Житомир, Держ. агроекологічний ун-т, 2006. ? № 2. ? С. 10?19.
5. Штанько І. П. Комплексна оцінка колекції генофонду хмелю / І. П. Штанько // Хмелярство. ? К.: Аграрна наука, 2005. ? № 22. ? С. 12?16.
6. Шабликін В.В. Використання колекції генофонду при створенні високопродуктивних сортів хмелю, адаптованих до умов Полісся / [В. В. Шабликін, І. П. Штанько, К. П. Михайліченко, М. І. Ляшенко] // Генетичні ресурси рослин. ? Х.: Ін-т рослинництва ім. В.Я. Юрєва, 2006. ? № 3. ? С. 103 - 110. (авторство складає 70%, включає отримання результатів досліджень, проведення їх математичної обробки, аналізу і узагальнення одержаних даних).
7. Шабликін В.В. Нові сорти хмелю у виробництво / В. В. Шабликін, І. П. Штанько, К. П. Михайліченко // Хмелярство. ? Броди: Просвіта, 2006. ? №23. ? С. 3?7. (авторство складає 60%, включає отримання результатів досліджень, аналіз і узагальнення одержаних даних).
8. Штанько І. П. Аналіз і оцінка генетичних ресурсів хмелю / І. П. Штанько // збірник наукових статтей V Міжн. конфер. 13-16 жовтня 2008 р. / Південний біотехнологічний центр в рослинництві УААН. - Одеса, 2008. - С. 153-155.
9. Вивчення, використання та збереження генетичної колекції хмелю / [І. П. Штанько, В. В. Шабликін] / Зб. тез міжн. конф. молодих вчених “Сучасні проблеми генетики, біотехнології і селекції рослин”. ? Х. : Ін?т рослин. ім. В. Я. Юрєва, 2001. ? С. 285?286. (авторство складає 70%, включає аналіз і узагальнення дослідних даних).
10. Практичне використання генофонду хмелю при створенні адаптованих до умов Полісся генотипів / [І. П. Штанько] / Зб. тез наук.?практ. конф. молодих вчених “Проблеми сучасного землекористування”. ? Чабани: Ін?т землеробства УААН, 2002. ? С.150?151.
11. Колекції хмелю та їх використання в селекції на адаптивність / [І. П. Штанько, В. В. Шабликін, К. П. Михайличенко] / Зб. тез міжн. наук.-практ. конф. “Генетичні ресурси для адаптивного рослинництва: мобілізація, інвентаризація, збереження, використання” ? Оброшино: Ін?т землеробства та тваринництва західного регіону, Ін?т рослин. ім. В. Я. Юрєва, 2005. ? С. 203?204. (авторство складає 50%, включає аналіз і узагальнення одержаних даних).
12. Використання різноманіття генофонду в селекції нових сортів хмелю звичайного / [І. П. Штанько, В. В. Шабликін, К. П. Михайличенко, О. Л. Дзядович] / Зб. тез міжн. наук. конф. молодих вчених “Інноваційні напрямки наукової діяльності молодих вчених в галузі рослинництва”. ? Х.: Ін?т рослин. ім. В.Я. Юрєва, 2006. ? С.87?88. (авторство складає 50%, включає аналіз і узагальнення даних).
13. Використання генетичних ресурсів хмелю звичайного в селекції адаптованих сортів / [І. П. Штанько] / Зб. тез наук.-практ. конф. молодих вчених і спеціалістів „Інноваційний розвиток систем землеробства та агротехнологій в Україні”. ? Чабани: ННЦ „Ін-т землеробства УААН”, 2007. ? С. 136-137.
14. Створення конкурентноспроможних сортів хмелю, адаптованих до умов Полісся / [І. П. Штанько] / Зб. тез наук.-практ. конф. молодих вчених і спеціалістів „Роль біологічного землеробства у виробництві конкурентоспроможної сільськогосподарської продукції”. ? Чабани: ННЦ „Ін-т землеробства УААН”, 2008. ? С. 83-84.
15. А.с. № 1139 Україна, Сорт хмелю Промінь / М. Й. Заграфова, М. І. Ляшенко, І. П. Штанько, В. В. Шабликін, Л. В. Проценко / ? Зареєстровано 2001 р. (авторство - 5 %).
16. А.с. № 1138 Україна, Сорт хмелю Зміна / М. Й. Заграфова, М. І. Ляшенко, І. П. Штанько, В. В. Шабликін, Л. В. Проценко, І. Б. Поліщук, С. Д. Куровська, Н. П. Лайчук / ? Зареєстровано 2001 р. (авторство - 5 %).
17. А.с. № 0547 Україна, Сорт хмелю Хмелеслав / К. П. Михайліченко, М. А. Кулініч, І. П. Штанько, В. В. Шабликін, М. І. Ляшенко / ? Зареєстровано 2004. (авторство - 10 %).
18. А.с. № 0545 Україна, Сорт хмелю Полісянка / М. Й. Заграфова, І. П. Штанько, В. В. Шабликін, М.І. Ляшенко, Г. Г. Жаркова / ? Зареєстровано 2004. (авторство - 10 %).
19. А.с. № 07180 Україна, Сорт хмелю Оскар / К. П. Михайличенко, І. П. Штанько, В. В. Шабликін, О. Л. Дзядович, В. П. Блєк, Г. Г. Жаркова / ? Зареєстровано 2007. (авторство - 20 %).
20. А.с. № 07181 Україна, Сорт хмелю Видибор / К. П. Михайличенко, І. П. Штанько, В. В. Шабликін, І. П. Бовсунівський, Г. Г. Жаркова / ? Зареєстровано 2007. (авторство - 20 %).