• Напечатать
• Спросить
• Отправить другу
• Поделиться
  • Facebook
  • Twitter
• Подписаться на новости

Методи селекції кукурудзи

Основою сучасної гетерозисной селекції кукурудзи є міжлінійна гібридизація. Гібриди, отримані від схрещування спеціально підібраних самозапильних ліній, дозволили підвищити врожайність кукурудзи на 20—30% і більш. Розроблено багато різних методів виведення нових, поліпшення старих самозапильних ліній, оцінки їх по основних господарсько-біологічних ознаках і використання в гібридних комбінаціях.

Головними методами отримання ранньостиглих ліній були і поки залишаються різні методи інбридингу в чистому вигляді або у поєднанні з іншими, у тому числі і новітніми (експериментальний мутагенез, генетична трансформація і ін.).

Стандартний метод виведення нових самозапильних ліній найпоширеніший в селекції кукурудзи.

Він включає наступні етапи:

• багатократне — до отримання щодо потомства, що вирівнюється, — самозапилення (інбридинг);
• відбір в поколіннях інбридингу продуктивних, стійких до вилягання і хвороб, рослин;
• проведення топкросних схрещувань за участю відібраних рослин (сімей, константних ліній) і випробування гібридів;
• відбір за наслідками випробування гібридів константних ліній з високою КЗ.

Швидкий інбридинг викликає помітне зниження потужності і продуктивності рослин, особливо скоростиглих форм. Теоретично близько половини загального зниження продуктивності при переході від вільноапилювальних рослин до чистих ліній спостерігається в першому поколінні самозапилення, половина останнього — в другому поколінні, поки не припиниться подальше помітне зниження.

В середньому протягом перших п'яти поколінь самозапилення наголошується приблизно 97% зменшення потужності. Після п'яти поколінь самозапилення зазвичай припиняється зменшення висоти рослин, а після 20 поколінь — зниження врожайності.

Різні форми кукурудзи по-різному реагують на самозапилення.

Найбільшій депресії піддавалися такі елементи структури урожаю, як довжина качана, число зерен в ряду, абсолютна маса зерен, тоді як кількість рядів на качані або кількість качанів на одній рослині залишалися на рівні початкових сортів.

Відбираючи рослини з менш депресуючими ознаками, що визначають продуктивність, можна якоюсь мірою компенсувати пригноблення по решті елементів структури урожаю і отримувати лінії з порівняно високою продуктивністю.

Більшістю самозапильних ліній сильно поступалися по врожайності початковому сорту, але були і з врожайністю на рівні початкового сорту. Це свідчить про те, що в процесі створення самозапильних ліній необхідно проводити найретельніший відбір, оскільки на скоростиглому матеріалі тільки у такому разі можна отримати лінії з порівняно високою врожайністю. [8]

Методи добору

Одними із найперших і найпростіших методів селекції кукурудзи були масовий та індивідуальний добори (добір кращих качанів).

Шляхом масового добору створені сорти кукурудзи, які характеризуються рядом господарсько-цінних ознак. Так, сорт Дніпропетровська академік Б. П. Соколов одержав при доборі качанів з гладенькими подовженими зернівками із сорту Браун Коунті Дент, в якого були шорсткі верхівки зернівок і розміщувалися вони щільно в рядках качанів. Сорт Зубоподібна 3135 професор В. О. Козубенко також вивів методом масового добору із сорту Мінесота 13 екстра американського походження.

Добір проводили на дво-качанність, тобто виділяли і розмножували насіння тільки з тих рослин, на яких утворювалося два качани. Цей сорт відзначається високою посухостійкістю. Його використовували і як батьківську форму гібриду Буковинський 1, а також як вихідний матеріал для створення нових самозапильних ліній (Чернівецька 21, УК21 та ін.).

Масовий добір, при якому зернівки із кращих качанів змішують і висівають у наступному році, має два основних недоліки. Перший із них у тому, що при цьому методі залишається невідомим батьківський компонент, який при запиленні може суттєво впливати на майбутні потомки. Другий недолік — невідомо про потомків окремих рослин, а значить, неможливо встановити і властивості материнської форми.

Масовий добір більш ефективний при проведенні його на ранньостиглість, форму зерна та качанів, а щодо врожайності він не завжди призводив до бажаних результатів. Одним із різновидів методу масового добору є груповий масовий добір, при якому виділені рослини або качани розподіляють на групи.

В кожній із цих груп насіння змішують і кожну з них вирощують ізольовано, щоб пилок рослин з одних груп не перезапилював рослини інших груп. У перший рік проводять кастрацію менш цінних рослин. У наступному році бракують цілі групи рослин, а в тих, що залишилися, відбирають і каструють небажані рослини.

На третій рік насіння з груп, яке збереглося, ділять на три частини. Першу частину його використовують для порівняльного сортовипробування, другу — для виробництва еліти, а третю — для продовження селекційної роботи.

Індивідуальний добір у селекції кукурудзи вперше почали застосовувати в останньому десятиріччі XIX століття в США, де він називається як качанорядковим, бо потомки одного качана завжди висівають в один рядок (по 20— 40 рослин) з різною кількістю повторень.

Найбільш яскравим прикладом результативності цього методу є застосування його з 1896 р. Хопкінсом для створення ліній кукурудзи з високим та низьким вмістом у зерні білка та олії. Досліди продовжуються і в наші дні.

Якщо у вихідного сорту в зерні було 10,92% білка і 4,7% олії, то в лініях в останні роки зафіксований максимальний вміст білка 26%, олії — 20%, а мінімальний відповідно 2,5 і 0,8%. Систематичне застосування індивідуального добору призводить до зниження врожайності тому, що при цьому збільшується з кожним роком процент близькородинного запилення рослин.

Різновидом індивідуального добору є метод половинок, який ґрунтується на тому, що насіння з одного відібраного качана поділяють на дві частини, одну з яких висівають в наступному році для вивчення, а другу — зберігають. За результатами вивчення залишки насіння з качанів, які виявилися кращими, об'єднують і висівають на ізольованих ділянках для розмноження. [6]

Повторний (рекурентний) добір за фенотипом. Цей метод передбачає використання повторних рекомбінацій від схрещування відібраних кращих генотипів з метою підвищення концентрацій бажаних генів у популяції. Він забезпечує найвищий ступінь контролюючого запилення — аутогамію.

Виділені з популяції рослини піддаються самозапиленню, а наступного року кращі потомства Сх схрещують між собою з метою створення нових рекомбінацій. Насіння від таких схрещувань змішують на загальній ділянці (Сх). Популяція С1 є джерелом для виділення ліній за селективною ознакою. Такі цикли повторюють доти, доки ознака не виявиться максимально, тобто до зникнення ефекту добору.

Рекурентний добір за фенотипом застосовують при селекції кукурудзи на стійкість до хвороб і шкідників, до вилягання і ламкості стебла, на висоту прикріплення качана, підвищення вмісту жиру та інших речовин у зерні. Фенотиповий рекурентний добір ведуть також з метою створення ліній з двома качанами. [7]

Схема селекційного процесу

Загальна схема селекційної роботи, назва розсадників, послідовність їх розміщення показано на рис. 1.

Рис. 1. Схема селекційного процесу

У кукурудзі формування селекційного матеріалу добором триває впродовж усього селекційного процесу, тобто паралельно з випробуванням створених різними методами селекційних форм їх добирають в ізольованих умовах розсадника розмноження.

Селекційні розсадники кукурудзи розміщують ізольовано від інших посівів цієї культури. Незалежно від застосовуваних методів добору в селекційному розсаднику обов'язковим є вибраковування до цвітіння всіх рослин, ознаки яких не задовольняють селекціонера.

Особливість селекційної роботи з кукурудзою полягає ще й у тому, що із селекційного розсадника зразки насіння всіх форм, які залучаються до контрольного розсадника, розміщуються в розсаднику розмноження ізольовано.

У контрольному розсаднику ці форми випробовують і паралельно розмножують при додержанні просторової ізоляції. Сорти, вибракувані за даними цього випробування, також вилучають із розсадника розмноження. Кращі сорти продовжують розмножувати в цьому розсаднику, з нього беруть насіння для сівби і подальших випробувань (до державного включно).

Слід пам'ятати ще одну особливість селекції кукурудзи. На відміну від самозапильних культур, окремі форми кукурудзи, за якими намічено добирати елітні рослини, рекомендується висівати ізольовано, щоб уникнути перезапилення.

Потреба в ізоляції селекційних форм на різних етапах роботи ускладнює селекційний процес у перехреснозапильних культур. Майже всі розсадники розташовують на значних відстанях один від одного, що ускладнює проведення всіх необхідних робіт упродовж вегетації. [7]

Методи оцінки селекційного матеріалу

Без об'єктивної оцінки вихідного матеріалу результативна селекція неможлива. Тому протягом вегетаційного періоду і після збирання врожаю оцінюють лінії, сорти і гібриди, які використовують для створення нових форм.

Суб'єктивне визначення ранньостиглості селекційного матеріалу при досягненні повної стиглості качанів і зерна ненадійне. Не можна визначити ранньостиглість по засиханню листків,, бо нині зустрічаються такі серед ліній, які при повній стиглості зерна мають зелену і соковиту листо-стеблу масу. Більш точно можна встановити повну стиглість за вологістю зерна або за масою врожаю на один день вегетації.

Групи стиглості кукурудзи визначають також за кількістю листків на рослинах, за сумою середньодобових температур за період від, сівби до певної фази розвитку рослин.

Для порівняння окремих гібридів, які вирощують у різних місцях, розроблено шкалу для групування їх за вегетацією. Кожен клас шкали позначений числом. Найбільш ранньостиглі гібриди віднесені до класу від 100 до 199, найбільш пізньостиглі —до класу від 900 до 999. Для кожного класу за стандарт беруть один і той же гібрид. Ця шкала і відповідні стандартні гібриди рекомендовані для країн — членів ФАО.

Різні форми кукурудзи за тривалістю вегетації групують також залежно від кількості жилок на 10—12-му листку.

Фенологічні спостереження проводять і відмічають дати: сівби, сходів, цвітіння волотей, появи приймочкових ниток на качанах, стиглість — молочну (поява білої рідини), молочно-воскову (кашеподібна), воскову (на зерні залишається слід при натискуванні нігтем), повну (при появі темного шару в місці прикріплення зернівки до стрижня качана, а також дзеркального блиску і твердості її).

Після достигання, а в багатьох селекційних установах України і за кордоном — через. 30 днів після достигання — визначають стійкість стебел проти вилягання і ламкості. Щоб визначити міцність стебел, можна використовувати спеціальні динамометричні пристрої, які показують зусилля, необхідне для проколювання стінки стебла, а кореневу систему оцінюють за допомогою гідродинамічного пристрою що фіксує силу, з якою виривають рослину з ґрунту. Добір потрібних форм ведуть порівняно з відповідними стандартами.

При оцінці вихідного матеріалу на придатність до механізованого збирання враховують ознаки, від яких залежить своєчасне збирання врожаю без втрат качанів, зерна та листостеблової маси. Цим вимогам відповідають гібриди, сорти та самозапилені лінії, які стійкі проти вилягання, з невеликою листо-стебловою масою, мають середню висоту рослин і високе розміщення качанів (70—100 см), коротку їх ніжку (не більшу, як дві довжини качана), невелику кількість і легке відділення листків обгортки від качанів, міцний стрижень качана.

Важливе практичне значення має швидкість висихання зерна на качанах кукурудзи після досягнення повної стиглості. Встановлено, що ця властивість залежить від того, як проникає волога через оболонку зернівки, яка товщина листків обгортки, їх кількість, здатність обгорток розкриватися при висиханні.

Найбільш бажані форми з качанами з короткими ніжками, які після достигання зерна звисають і відкривають обгортки. При випаданні дощів такі качани захищені обгортками, як парасольками. Качани, які не звисають і мають відкриті верхівки, після дощів часто набирають вологу. Здатність зернівок швидко віддавати вологу можна визначити і в лабораторних умовах шляхом висушування і зважування його після знаходження певний час у воді.

При селекції кукурудзи на високий вміст білка, олії, крохмалю, незамінних амінокислот, цукрів, каротину та інших сполук оцінку селекційного матеріалу проводять за допомогою відповідних біохімічних аналізів.

Холодостійкість різних зразків визначають при холодному пророщуванні насіння. Для цього певну кількість насіння висівають в ящики, заповнені ґрунтом з поля, де вирощували кукурудзу.

Шар ґрунту повинен бути 6—8 см. Насіння висівають на глибину 3—4 см. Ґрунт зволожують до 70—80% вологоємкості. Після цього ящики залишають на 24 год. при температурі 20—22 °С, щоб прискорити набубнявіння насіння, а потім їх поміщають у кліматичні камери, де підтримують температуру 10 °С протягом 10— 14 днів, а потім переносять у теплицю, в якій підтримується температура 20—22 °С. Крім цього, ще застосовують метод холодного пророщування в рулонах з фільтрувального паперу.

Найбільш простим і доступним методом визначення холодостійкості насіння кукурудзи є сівба в ранні строки в польових умовах.

Для того, щоб визначити тільки відношення насіння до холоду, треба виключити такий фактор як дію мікроорганізмів, що знаходяться в ґрунті або на самих зернівках. Така можливість появляється тоді, коли вирощують оброблене насіння фунгіцидами на стерильному ґрунті або його заміннику.

Більш холодостійкими є і ті зразки, в яких сходи рослин мають інтенсивне зелене забарвлення.

Реакцію різних зразків до ЦЧС визначають шляхом проведення схрещування їх з відповідними стерильними тестерами (сортами, гібридами, лініями).

Реакцію рослин різних ліній, сортів і гібридів до густоти рослин визначають за допомогою спеціально розроблених в Інституті рослинництва методик.

Суть першого способу полягає в тому, що рослини вирощують на зигзагоподібних ділянках, у кожному куті яких розміщують зразок, що вивчається. Із схеми видно, що площа живлення кожної рослини зменшується при наближенні до вершини кута. На другій схемі спостерігаємо, що рослини на ділянках розміщуються в паралельних рядках, але загущують їх зменшенням відстані між ними. [3]

Техніка проведення окремих селекційних операцій

Селекційна робота пов'язана з вирощуванням рослин на численних ділянках відносно малих розмірів (особливо на перших етапах селекційного процесу), з яких одержують невелику кількість урожаю.

Крім цього, всі польові роботи по окремих дослідах слід проводити в один день і при високій якості. Тому для проведення сівби, догляду за посівами і збирання врожаю потрібні спеціальні машини.

Підготовка ґрунту. Оранку і передпосівний обробіток ґрунту здебільшого проводять звичайними сільськогосподарськими машинами виробничого призначення.

Для зменшення до мінімуму впливу роз'ємних борозен і гребенів на облікових ділянках при оранці займають загони такої ширини, щоб їх стики припадали на захисні смуги.

Внесення органічних і мінеральних добрив повинно забезпечувати рівномірний їх розподіл по площі і загортання на однакову глибину по всьому полю.

Передпосівний обробіток ґрунту проводять своєчасно і високоякісно, відповідно до агротехніки, прийнятої в певній зоні.

Висівання проводять в оптимальні строки тракторними сівалками касетного типу або іншої конструкції, яка дає змогу легко й швидко очищати висіваючі апарати (рис. ЗО). Існуючі нині сівалки точного висіву забезпечують точне висівання заданої кількості насіння. Розмір ділянки за шириною може бути 1—6 рядків, а за довжиною 1 —10 м.

Касетні сівалки точного висіву СКС-6-10, СФ-5, СР-1,35, змонтовані на самохідному шасі Т-16, заміняють ручне висівання і значно підвищують продуктивність праці на першому етапі селекційної роботи. При відсутності сівалок насіння сіють вручну під шнур в розсаднику вихідного матеріалу.

При невеликій кількості насіння можна використовувати селекційну ручну сівалку СР-1 або спеціальні апарати та саджалки.

Розроблені сівалки рядкового висіву насіння зернових, зернобобових, круп'яних культур і деяких трав на ділянках селекційного і контрольного розсадників, а також конкурсного сортовипробування. Сівалками СКС-6Л, СН-10Ц можна засівати 2—10, рядків ділянки завдовжки 2—15 м з міжряддями 10—70 см. Ці сівалки мають систему автоматизованого висіву порції насіння за заданою програмою.

Головними вимогами до селекційних посівів є однакова густота стояння рослин, однакова глибина загортання насіння порівнюваних селекційних номерів.

Догляд за селекційними посівами спрямований на створення оптимальних умов розвитку рослин. Всі роботи виконуються сітчастими і зубовими боронами, спеціально переобладнаними для міжрядного обробітку навісними культиваторами.

При великій кількості малих за розмірами ділянок у селекційних посівах значну площу займають доріжки між ділянками. Вони повинні бути в чистому від бур'янів і розпушеному стані (за допомогою навісних культиваторів).

Збирання селекційного матеріалу проводять різними способами. Окремі рослини в розсаднику вихідного матеріалу, а також у селекційному розсаднику збирають вручну. Для обмолоту зібраних вручну окремих рослин і снопів використовують малогабаритні молотарки: МСС-2, МЗ-1-01—для зернових, бобових і круп'яних культур, кукурудзи.

Для скошування посівів на 1- і 2-рядкових ділянках використовують малогабаритні косарки типу СК-0,25. Продуктивність їх роботи — до 160 ділянок за зміну, привод —від двигуна "Дружба". При роботі косарку ведуть вручну по ділянці.

Урожай з ділянок площею 10—25 м2 збирають малогабаритними комбайнами Хаге-125, Хаге-140, Хаге-212, Сампо-130, Сам-по-500 та ін.

Малогабаритні комбайни мають змінні жатки з шириною захвату 1,25; 1,50; 1,75, 2 м.

Останнім часом конструювання і виробництво вітчизняної малогабаритної техніки, а також її імпорт дали можливість значною мірою механізувати селекційні роботи. [6]

Порядок включення нових сортів до Державної експертизи, їх сортовипробування та реєстрація

У державне сортовипробування включаються селекційні сорти. вітчизняної і закордонної, а також народної селекції, які переважають, за даними трирічного конкурсного сортовипробування установи-оригінатора, за врожайністю кращі районовані сорти (стандарти) і гібриди при більш високих або близьких показниках якості продукції, стійкості проти хвороб і шкідників, пристосування до умов вирощування тощо.

Для гібридів кукурудзи, пере-' ведених на стерильну основу, цей термін скорочено до двох років. Крім того, всі сорти сільськогосподарських культур до передачі їх у державне сортовипробування повинні проходити не менше двох років виробниче сортовипробування.

Сорт, який передається на державне сортовипробування, повинен бути новим, константним, достатньо однорідним. Крім даних, які характеризують господарські та біологічні властивості нового сорту порівняно з кращим районованим сортом, і повинні бути подані результати лабораторних досліджень морозостійкості, посухостійкості, якості продукції та показники стійкості проти основних патогенів і прихованих стеблових шкідників при штучному зараженні на інфекційному фоні.

Крім того, сорти, які передаються в державне сортовипробування, одержують в лабораторії Державної комісії якісну оцінку продукції: хлібопекарських якостей у сортів пшениці і жита; виходу крупи та якості каші у сортів круп'яних культур; вмісту білка та розварюваності у сортів зернобобових культур; жиру у сортів олійних культур; вмісту білка і крохмалю у картоплі.

Для сортів картоплі обов'язковим є подання довідки про рако-і фітофторостійкість, виданої установою-сортовипробувачем.

Установи, господарства, особи, які пропонують сорти і гібриди в державне сортовипробування, повинні подати в Державну комісію України по сортовипробуванню та охороні сортів рослин матеріали згідно з вимогами Положення про державне сортовипробування.

Списки сортів, які приймаються в державне сортовипробування, затверджує президія Державної комісії, і вони включаються в Державний реєстр сортів, заявлених на випробування.

Заявник на новий сорт зобов'язаний гарантувати постачання кондиційного насіння і садивного матеріалу для сортовипробування.

Діяльність Державної комісії України по випробуванню і охороні сортів рослин, її інспектур, держсортостанцій, держсортодільниць і лабораторій спрямована на постійне вдосконалення сортових ресурсів країни, на підготовку обґрунтованих пропозицій щодо поліпшення складу сортів і гібридів сільськогосподарських культур, придатних для вирощування за інтенсивними і енергозберігаючими технологіями.

Сорти і гібриди, виявлені за результатами державного сортові випробування як імовірно перевершуючі сорт-стандарт за продуктивністю, якістю, несприйнятливістю до хвороб і шкідників та за іншими цінними властивостями, підлягають визнанню перспективними, реєструванню і впровадженню у виробництво. Відносно менш продуктивних і малоцінних сортів припиняють насінництво і знімають з районування та виробництва.

Реєстрованими називають сорти, які за результатами державного сортовипробування перевищили стандартний сорт, допущений до застосування на території України.

Держсортостанції і держсортодільниці розробляють пропозиції щодо зміни сортового складу реєстрованих сортів для зони їх діяльності, віднесення сортів до перспективних, обговорюють їх на агрономічних радах і подають обласним інспектурам свої пропозиції у встановлені строки.

Начальники інспектур перевіряють обґрунтованість пропозицій держсортостанцій і держсортодільниць щодо зміни складу реєстрованих сортів, віднесення сортів до перспективних і дефіцитних для областей, обговорюють їх на обласних агрономічних нарадах, які розробляють проект складу реєстрованих сортів на наступний рік, вносячи одночасно пропозиції щодо виключення застарілих сортів із зареєстрованих.

Остаточне рішення з цих питань приймає Державна комісія України по сортовипробуванню та охороні сортів рослин. На підставі її рішення Державний реєстр сортів рослин України затверджується кабінетом Міністрів.

Державний реєстр сортів рослин України заснований урядом України 22 лютого 1991 р. з урахуванням потреби створення передумов для виходу України на міжнародний ринок сортів, а також з метою захисту інтересів товаровиробників.

Введення Державного реєстру сортів рослин України дасть змогу створити в країні власний ринок сортів і гібридів, прискорити впровадження їх у виробництво, ліквідувати штучні обмеження користування ними та надати товаровиробникам більшої свободи вибору кращих з них на основі максимального використання насінницького потенціалу. [6]

Список використаної літератури

1. Білоножко М. А. В. И. Шевченко "Рослинництво. Інтенсивна технологія вирощування сільськогосподарських культур" - К.: Вища школа 1990 р.
2. Гурьев Б. П., Гурьева И. А. Селекциф кукурудзы на раннеспелость. – М.:Агропромиздат, 1990 р.
3. Заїка С. П. Скоростигла кукурудза. – К.:Урожай, 1987 р.
4. Зінченко О. І. Рослинництво: Підручник – К.: Аграрна освіта, 2003 р.
5. Зозуля О. Л., Мамалига В. С. Селекція і насінництво польових культур. – К.;Урожай, 1993 р.
6. Молоцький М. Я. та ін. Селекція та насінництво польових культур. – К.: Вища школа, 1994 р.
7. Молоцький М. Я., Васильківський С. П., Князюк В. І., Власенко В. А. Селекція і насінництво сільськогосподарський рослин: Підручник. – К.: Вища освіта, 2006 р.
8. Чучмий И. П., Моргун В. В. Генетические основи и методи селекции скороспелих гибридов кукурудзы. – К.: Наукова думка, 1990 р.

28.11.2011