Вихідний матеріал для селекції гібридів кукурудзи з інтенсивною віддачею вологи зерном - Автореферат

Мета досліджень - ідентифікація самозапилених ліній кукурудзи по здатності інтенсивно віддавати вологу зерном та розробка принципів підбору пар при їх гібридизації. провести комплексну оцінку залежності швидкості висихання зерна від основних морфологічних ознак качана, зернівки та рослини в цілому, а також кліматичних факторів із застосуванням методів кореляційного аналізу; Лінії в межах кожної групи аналізувались по вологості зерна на 30-й, 72-й (збиральна) день після цвітіння качанів, у стані фізіологічної стиглості (ФС); тривалості періоду цвітіння качанів - ФС зерна; вологовіддачі зерна до та після ФС та в інтервалі 30 - 72-й день після цвітіння качанів. вищі темпи зниження вологості зерна до ФС над такими після неї, що свідчить: біологічний механізм вологовіддачі зерна, забезпечує швидші темпи зниження його вологості ніж фізичний, який починає діяти після ФС зерна, тобто після внутрішньої стабілізації його структур; Аналогічний аналіз комбінаційної здатності проведений по ознаках “вологість ФС зерна” та “тривалість періоду цвітіння качанів - ФС зерна” показали, що кращими по ЗКЗ лініями, що забезпечують нижчу вологість ФС зерна є ХЛГ 266, ХЛГ 272, ХЛГ 386, PLS 61, тобто ті, які мали кращі параметри ЗКЗ по вологості зерна, а лінії з негативним значенням ЗКЗ по вологості зерна при гібридизації (ХЛГ 266, ХЛГ 264, PLS 61) давали гібриди із коротким періодом його наливу.Наукове завдання вирішено розробкою комплексу єдиних критеріїв оцінки вихідного матеріалу по швидкості зниження вологості зерна і на основі неї його класифікації за типом висихання зерна, а також генетичного, комбінаційного аналізу ознаки “вологість зерна”. Самозапилені лінії і гібриди кукурудзи з однаковою тривалістю періоду “сходи - цвітіння” мають суттєву різницю по вологості зерна як на початку її обліку, так і на завершальних етапах дозрівання зерна. Встановлені кореляційні звязки вологості зерна на 30-й та 72-й день після цвітіння качанів із тривалістю: вегетаційного періоду (r = 0.64 - 0.74 і 0,42 - 0,55, відповідно, в різні роки), періоду “сходи-цвітіння качанів” (r = 0,83 - 0,88 і 0,55 - 0,72, відповідно) вказують на необхідність фенологічного групування вихідного матеріалу при оцінках на інтенсивність зниження вологості зерна та підборі вихідного матеріалу. Стабільний прояв диференціації за ознакою “вологість зерна”, при невисокому її варіюванні (Vcep = 5,7 - 13,66 %), у самозапилених ліній та гібридів кукурудзи за результатами факторного аналізу, де на долю генотипу припадає 54,3 - 57,3 %, а на долю генотип-середовищної взаємодії - 22,91 - 28,68 % (при середньому коефіцієнті повторюваності у самозапилених ліній по роках 0,58 - 0,59), вказує на високу генетичну її обумовленість та можливість класифікації ліній і гібридів кукурудзи за характером висихання зерна. Оцінка швидкості висихання зерна у простих гібридів кукурудзи показала, що найбільш інтенсивно віддаючі з них вологу створені за участю обох швидковисихаючих компонентів в яких втрати вологи зерном до фізіологічної стиглості вищі за 1 % на добу, а після неї 0,6 - 0,9 % на добу, при тривалості періоду “цвітіння качанів - фізіологічна стиглість зерна” 40 - 46 днів.

У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукових завдань, що полягають у пошуках шляхів удосконалення методів оцінки вихідного матеріалу кукурудзи за ознаками інтенсивності зниження вологості зерна та розробки рекомендацій для практичної селекції по створенню швидковисихаючих високопродуктивних гібридів кукурудзи. Наукове завдання вирішено розробкою комплексу єдиних критеріїв оцінки вихідного матеріалу по швидкості зниження вологості зерна і на основі неї його класифікації за типом висихання зерна, а також генетичного, комбінаційного аналізу ознаки “вологість зерна”.

1. Самозапилені лінії і гібриди кукурудзи з однаковою тривалістю періоду “сходи - цвітіння” мають суттєву різницю по вологості зерна як на початку її обліку, так і на завершальних етапах дозрівання зерна. У швидковисихаючих форм її величини відповідно становлять 41 - 50 % та 12 - 15 %, а в повільновисихаючих - 55 - 65 % і 22 - 30 %, відповідно, що залежить від неоднакових темпів накопичення сухої речовини на ранніх етапах розвитку зернівки і зниження її вологості при дозріванні.

2. Встановлені кореляційні звязки вологості зерна на 30-й та 72-й день після цвітіння качанів із тривалістю: вегетаційного періоду (r = 0.64 - 0.74 і 0,42 - 0,55, відповідно, в різні роки), періоду “сходи-цвітіння качанів” (r = 0,83 - 0,88 і 0,55 - 0,72, відповідно) вказують на необхідність фенологічного групування вихідного матеріалу при оцінках на інтенсивність зниження вологості зерна та підборі вихідного матеріалу.

3. Стабільний прояв диференціації за ознакою “вологість зерна”, при невисокому її варіюванні (Vcep = 5,7 - 13,66 %), у самозапилених ліній та гібридів кукурудзи за результатами факторного аналізу, де на долю генотипу припадає 54,3 - 57,3 %, а на долю генотип-середовищної взаємодії - 22,91 - 28,68 % (при середньому коефіцієнті повторюваності у самозапилених ліній по роках 0,58 - 0,59), вказує на високу генетичну її обумовленість та можливість класифікації ліній і гібридів кукурудзи за характером висихання зерна.

4. Швидковисихаючі лінії (ХЛГ 264, ХЛГ 266, ХЛГ 295, СМ 7, PLS 61, MS 206 та ін.), досягають фізіологічної стиглості зерна на 46 - 49-й день, при вологості зерна 29,4 %, та мають показники вологовіддачі до фізіологічної стиглості в середньому 1,13 на добу, а після неї - 0,55 % на добу, при збиральній вологості 15,9 %, на відміну від повільновисихаючих (ХЛГ 62, ХЛГ 66, ХЛГ 276, УХ 405, W 401 та ін.) в яких ці показники, відповідно, становлять 61-й день, 31,3 %, 0,84 і 0,48 % на добу та 26,1 %.

5. Оцінка швидкості висихання зерна у простих гібридів кукурудзи показала, що найбільш інтенсивно віддаючі з них вологу створені за участю обох швидковисихаючих компонентів в яких втрати вологи зерном до фізіологічної стиглості вищі за 1 % на добу, а після неї 0,6 - 0,9 % на добу, при тривалості періоду “цвітіння качанів - фізіологічна стиглість зерна” 40 - 46 днів.

6. Серед ліній відмічається суттєва різниця прояву загальної (ЗКЗ) і специфічної (СКЗ) комбінаційної здатності як по початкових, так і по кінцевих значеннях вологості зерна, що вказує як на важливість адитивної, так і неадитивної дії генів у формуванні ознаки, а лінії з високими негативними значеннями ефектів ЗКЗ та незначною варіансою СКЗ найбільш доцільно використовувати для створення гібридів із швидковисихаючим зерном.

7. Реципрокні гібриди (19 пар у 1999 р, та 17 пар у 2000 р) суттєво відрізняються по швидкості зниження вологості зерна. При цьому достовірні відхилення в сторону материнської форми відмічались в різні роки у 9 - 10-ти (47,3 - 58,8 %) пар гібридів, а в сторону батьківської форми - в 7 - 10-ти (41,2 - 52,7 %) пар, що вказує на необхідність правильного підбору батьківських пар і напрямків їх схрещувань при селекції швидковисихаючих гібридів.

8. Результати генетичного аналізу вологості зерна показують, що у гібридів, створених з участю швидковисихаючих ліній, переважає ефект її наддомінування, на відміну від гібридів з участю швидко- і повільновисихаючих ліній, в яких виражений ефект неповного і повного домінування високої або низької вологості зерна. Як наслідок цього у генетичній системі схрещувань як між швидковисихаючим, так і повільновисихаючим вихідним матеріалом виражене неповне домінування (H1/D = 0,75; 0,85 в різні роки), а у генетичній системі з переважно швидковисихаючим матеріалом - наддомінування (H1/D = 3,61; 1,89).

9. Відсутність кореляційного звязку між швидкістю висихання зерна й урожайністю (r = -0,04; 0,11 в різні роки), при встановленій залежності ЗКЗ по вологості зерна в усі етапи його дозрівання із ЗКЗ по урожайності та загальної оводненості зернівки від лінійних параметрів качана в цілому, вказує, що для створення швидковисихаючих високоврожайних гібридів необхідно використовувати материнський компонент із високою ЗКЗ і СКЗ по урожайності зерна, а батьківський - з високою негативною ЗКЗ по його вологості.

10. Процеси зниження вологості зерна певною мірою визначаються комплексом морфологічних ознак зернівки, качана і рослини в цілому. Лінії і гібриди із низькою збиральною вологістю зерна мають невеликий діаметр качана (r = 0,40 - 0,53 в різні роки), дрібне зерно (за сумою його лінійних розмірів (r = 0,31 - 0,65), масою (0,31 - 0,49)). Вони також характеризуються невеликою кількістю обгорток качана (?yx = 0,59 - 0,83) низькою їх щільністю (r = 0,30 - 0,67), невеликою площею (r = 0,49 - 0,68), здатністю до саморозкривання при дозрівання зерна.

11. Обгортки качана мають чітку диференціацію у порядку їх розміщення на качані: за розмірами, вологістю, щільністю та за механічною структурою. Зовнішні обгортки мають середню щільність 41,40 - 52,10 мг/см2 в різні роки у ліній та гібридів на 40-й та 15,48 - 21,24 мг/см2 на 60-й день після цвітіння качанів. Обгортки прилеглі до качана, відповідно, 16,50 - 27,00 мг/см2 та 9,70 - 15,72 мг/см2. Крім того, верхні частини обгорток мають меншу щільність, ніж нижні, а зовнішні обгортки в загальному мають більші лінійні розміри, площу, вищу оводненість в порівнянні із обгортками, прилеглими до качана.

12. Кліматичні фактори, і, в першу чергу, середньодобова температура повітря та дефіцит його вологості, впливають на швидкість зниження вологості зерна (r = 0,21- 0,58 та 0,26 - 0,60 відповідно для першого і другого фактору) та величину його збиральної вологості (r = -0,32 - -0,72 і -0,31 - -0,66, відповідно).

13. Створення високоврожайних гібридів кукурудзи, інтенсивно віддаючих вологу зерном, буде найбільш селекційно ефективним при використанні в гібридизації як обовязкового компонента швидковисихаючої форми при поєднанні в гібриді невеликої кількості нещільних, інтенсивно висихаючих до фізіологічної стиглості зерна, здатних до саморозкривання обгорток, що покривають некрупне зерно на тонкому стрижні.

14. Впровадження у виробництво представлених в роботі швидковисихаючих гібридів кукурудзи забезпечить значне скорочення енерговитрат на післязбиральну доробку зерна для доведення його вологості до стандартного рівня, яке у гібридів із величиною збиральної вологості 16 - 17 % і урожайністю 70 - 71 ц/га становить 5,5 - 6,0 % загальної енергомісткості урожаю, а у гібридів із вологістю 24,0 - 25,0 % і урожайністю 72 - 73 ц/га - 20,0 - 22,0 %.

Пропозиції для селекційної практики

1. Самозапилені лінії ХЛГ 224, ХЛГ 264, ХЛГ 266, PLS 61 характеризуються швидким зниженням вологості зерна в ході його дозрівання, мають високу загальну та специфічну комбінаційну здатність за даною ознакою, а також лінії швидковисихаючої та інших груп ХЛГ 33, ХЛГ 157, ХЛГ 158, ХЛГ 163, ХЛГ 167, ХЛГ 224, ХЛГ 247, ХЛГ 263, ХЛГ 270, ХЛГ 272, ХЛГ 295, ХЛГ 403, ХЛГ 1211, MS 206, МА 17, УХ 405 з цілим рядом господарсько-цінних властивостей пропонуються для використання при створенні швидковисихаючих високоврожайних гібридів кукурудзи.

2. Для оцінювання вихідного матеріалу щодо швидкого зниження вологості зерна необхідно використовувати такі прямі критерії як тривалість періоду “цвітіння качанів - фізіологічна стиглість зерна”, тривалість формування “чорного шару” в основі зерна та вологість, при якій він формується, рівень вологості зерна на час збирання. Непрямі критерії: кількість жилок на листку біля качана, кількість обгорток, їх щільність, площа, швидкість висихання, здатність до саморозкривання. При цьому враховувати, що швидковисихаючі лінії і гібриди мають за результатами такого оцінювання нижчі значення усіх перелічених критеріїв.

3. Рекомендується до застосування методика, основана на оцінюванні площі, щільності кожної обгортки у порядку її розміщення на качані з використанням вирізково - вагового методу обліку. Вона застосовується до обгорток з мінімальною довжиною 7 см та мінімальною шириною в середній частині 5 см, що забезпечує можливість трьох поздовжніх та трьох поперечних вирізок свердлом стандартного діаметра.

4. При створенні швидковисихаючих гібридів, обидві батьківські форми рекомендується підбирати за такими ознаками: належність до швидкого типу за характером висихання зерна, невелика кількість нещільних, інтенсивно висихаючих обгорток здатних до саморозкривання, що покривають качан невеликого діаметру з дрібним зерном. Крім того, вихідний матеріал повинен поєднувати високі негативні значення ЗКЗ за ознакою “вологістю зерна” із високими ЗКЗ і СКЗ за ознакою “урожайність зерна”.

1. Цицюра Я. Г. Вологовіддача зерна в самозапилених ліній кукурудзи // Зб. наук. праць ВДСГІ. - Вінниця, 1998. - Вип. 5. - С. 40 - 47.

2. Цицюра Я. Г. Взаємозвязок вологовіддачі зерна самозапилених ліній кукурудзи з тривалістю міжфазних періодів, морфологічних ознак качанів і зерен // Зб. наук. праць ВДСГІ. - Вінниця, 1998. - Вип. 5. - С. 36 - 40.

3. Зозуля О. Л., Цицюра Я. Г. Обгортки і їх вплив на розподіл вологи в системі стрижень - качан - навколишнє середовище // Зб. наукових праць ВДАУ. - Вінниця, 2000. - Вип. 7. - С. 18 - 22.

4. Зозуля О. Л., Цицюра Я. Г. Способи визначення вологості зерна кукурудзи // Вісник інженерної академії України. - 2000. - № 1. - С. 80 - 82.

5. Зозуля О. Л., Цицюра Я. Г. Оцінка комбінаційної здатності самозапилених ліній кукурудзи за ознакою “вологість зерна” // Таврійський науковий вісник. - Херсон: Айлант, 2001. - Вип. 18. - С. 46 - 48.

6. Зозуля О. Л., Цицюра Я. Г. Звязок кліматичних умов з основними показниками інтенсивності вологовіддачі зерна у самозапилених ліній кукурудзи // Зб. наукових праць ВДАУ. - Вінниця, 2001. - Вип. 9. - С. 10 - 13.

7. Цицюра Я. Г. Морфологічні характеристики обгорток качанів і їх вплив на процеси вологовіддачі зерна у самозапилених ліній кукурудзи // Вчимося господарювати. - Матеріали науково-практичного семінару молодих вчених та спеціалістів 22 - 23 листопада 1999 року Київ - Чабани. - К.: Нора - Прінт, 1999. - С. 200 - 201.

8. Цицюра Я. Г. Класифікація самозапилених ліній та гібридів кукурудзи за ознаками інтенсивності висихання зерна // Збірник матеріалів першої наукової міжвузівської конференції аспірантів і молодих викладачів “Сучасна аграрна наука: напрями досліджень, стан і перспективи” 10 - 11 квітня 2001 року. - Вінниця: ОЦ ВДАУ, 2001. - С. 20 - 22.