Селекция и семеноводство

 

Типы полиплоидов и их селекционная ценность.

В селекции используют два типа полиплоидов: аутополиплоиды и аллополиплоиды.

Первые возникают  в результате кратного увеличения в  клетках наборов хромосом одного и того же вида (например, АА+АА=АААА), вторые - путем соединения в одном геноме хромосомных наборов разных видов (например, А+В=АВ, затем удвоение числа хромосом →ААВВ).

Морфологически  аутополиплоид сходен с родительской формой, тогда как аллополиплоид занимает промежуточное положение между родительскими видами и похож на гибрид между ними.Первый происходит от фертильного материнского растения, второй - от стерильного.

У аллополиплоидов степень несоответствия геномов, привнесенных от разных видов, неодинакова. Промежуточные между аутополиплоидами и аллополиплоидами формы, у которых хромосомы разных геномом различаются не по всей длине, а лишь частично, получили название сегментных аллополиплоидов.

Как у истинных, так и у сегментных аллополиплоидов значительная часть хромосомного материала представлена более чем дважды. Причем одинаковые гены могут находиться и в тех хромосомах, которые не способны конъюгировать между собой. У мягкой пшеницы нуллисомики (2л-2) по каждой из 21 хромосомы вполне жизнеспособны, так как функции недостающей хромосомы выполняют соответствующие хромосомы других геномов. У диплоидных же видов никогда не удавалось получить жизнеспособные нуллисомики.

Большой интерес  к явлению полиплоидии обусловлен тем, что она вызывает глубокие и  разносторонние изменения признаков  и свойств организмов; некоторые  из них оказываются полезными. Так, для многих полиплоидов характерно более мощное развитие вегетативных и репродуктивных органов, что объясняется увеличением у них размеров клеток.

Однако, если новое  число хромосом выше оптимального, полиплоиды развиты даже хуже, чем исходные растения. Для различных видов растений обычно характерен определенный оптимальный уровень плоидности, после достижения которого при дальнейшем увеличении числа хромосом интенсивность роста растений снижается и начинают проявляться вредные для организма последствия. Так, удвоение числа хромосом у мягкой пшеницы приводит к слабому развитию растений, тогда как рожь с удвоенным числом хромосом - очень удачный тетраплоид, значительно превосходящий обычную диплоидную форму по развитию.

 

Вопрос №36. Оценка хлебопекарных и технологических  качеств зерна пшеницы.

 

В агротехнических опытах со всеми зерновыми и зернобобовыми культурами определение содержания белка в зерне обязательно. Оценку качества последнего проводят в соответствии с требованиями,предъявляемыми к  зерну, которые зависят от вида культуры (пшеница, рожь, ячмень, овес  и  др.)  и  целей ее назначения — продовольственных (для выпечки хлеба, производства макарон, кондитерских изделий, круп  и  т. д., пивоварения или для солода), кормовых  и  др.

При  оценке   качества   зерна   пшеницы  особое внимание обращают на признаки, характеризующие мукомольно-хлебопекарные достоинства  и  в первую очередь на количество  и   качество  белка  и  клейковины.

Направляемое на переработку  для получения хлеба хорошего  качества   зерно   пшеницы  должно иметь по требованию мукомольной  и   хлебопекарной  промышленности не менее 13—14% белка  и  25% сырой клейковины,  зерно  сильной  пшеницы  — 28% сырой клейковины  и  по  качеству—первую группу, зерно наиболее ценных сортов  пшеницы (для получения надбавки в размере 10%) — соответственно 25%   и вторую группу.

Качество зерна оценивают  по среднему образцу массой 2—3 кг, который выделяют из исходного, составленного из отобранных в каждой партии выемок, ссыпанных и тщательно перемешанных. Последний сопровождают анализной карточкой или ярлыком с указанием культуры, сорта, года урожая и подписью лица, отобравшего образец.

Проводят лабораторный анализ среднего образца в следующем  порядке. 
Посторонние примеси  и  множество мелких  зерен  основной культуры ухудшает  качество   зерна, а крупность  и  выравненность влияют на его  технологические  свойства. Поэтому в Государственных стандартах по культурам нормируется содержание зерновой и сорной примесей. В  зерне   пшеницы, ржи  и  крупяных культур установлено содержание мелких зерен как проход через продолговатые сита со следующими размерами отверстий (мм): пшеница—1,7х20; рожь—1,4х20; ячмень крупяной, мукомольный и для пивоварения — 2,2x20; овес крупяной—1,8х20; кукуруза (зерно)—диаметром 4,5 и 3,5, гречиха крупяная —диаметром 3,7 и 3,4.

При просеивании навески  на ситах вручную делают продольно-возвратные движения без встряхивания по направлению продольных отверстий; размах колебаний сит — около 10 см, движений—ПО—120 вмин; время просеивания — 3 мин.

Определение выравненное™ зерна проводят в зависимости от культуры на ситах со следующими размерами отверстий (мм): пшеницы —2,5х20; 2,2х20; 2x20; 1,7х20; и проход 1,7х20; ржи —2,2х20; 2,0х20; 1,8х 20; 1,4х20 и проход 1,4х20; ячменя — 2,8х20; 2,5х20: 2,2х20 и проход 2,2х20; овса —2,2х20; 1,8х20 и проход 1,8х20. Остатки с каждого сита и отход с нижнего взвешивают в отдельности и выражают в процентах.

При проведении анализов по  оценке  качества зерна 
учитывают его влажность. Основной метод определения__  
высушивание навесок размолотого зерна в сушильных шкафах при температуре 130° в течение 40 мин. При содержании в зерне влаги более 18% влажность устанавливают с предварительным подсушиванием зерна. Для экспрессного определения влажности в условиях колхозов и совхозов при уборке и хранении применяют электровлагомеры отечественного производства ВП-4, ВЗ-2, ВЗ-2М и др.

В зависимости от влажности   зерно  (пшеницы, ржи, ячменя, овса, гречихи) разделяют на четыре состояния: сухое (влажность до 14%), средней сухости (влажность свыше 14 до 15,5% включительно), влажное (влажность свыше 15,5% ДО 17% включительно), сырое (влажность свыше 17%). 
К числу обязательных анализов  зерна   пшеницы  относится установление показателей М₁₀₀₀зерен, натуры  и  стекловидности. 
Для определения М₁₀₀₀зерен из среднего образца выделяют навеску  зерна   пшеницы, ржи, ячменя, овса—50 г; кукурузы, гороха, фасоли-100 г; проса — 25 г. Отбирают две пробы по 500 целых зерен (подряд, без выбора), взвешивают отдельно с точностью до 0,01 г, разница не должна превышать 5% их средней массы. Натуру зерна находят при помощи литровой пур-ки с падающим грузом; при этом расхождение между двумя параллельными показателями не должно превышать для всех культур (кроме овса) 5 г, для овса — не более 10 г. Стекловидность зерна (консистенция эндосперма) — одно из основных признаков мукомольных свойств зерна. Как правило, в пределах одного сорта более стекловидное зерно лучше размалывается, дает больший выход крупок и муки высоких сортов. В то же время существует прямая связь между стекловидностью зерна и содержанием белка и клейковины (также в пределах сорта). Так, коэффициенты корреляции между стекловидностью  зерна   пшеницы   и  другими качественными показателями по сорту Саратовская 29 составляют: с белком в зерне — 0,67; с клейковиной в 70%-ной муке— 0,74%; с силой муки — 0,50 джоулей; с объемом хлеба — 0,94 мл.

 

 

 

 

Вопрос №48. Типовая  схема селекционного процесса с  самоопыляющимися культурами. Краткая  характеристика видов селекционных посевов и их назначения.

Питомник исходного материала

Коллекционный

Гибридный

Специальные

↓                                   ↓                             ↓

Селекционный питомник
↓
Контрольный питомник
↓
Предварительное сортоиспытание
↓
Экологическое сортоиспытание	←	Конкурсное сортоиспытание			←	Предварительное размножение

 

Производственное сортоиспытание		Государственное сортоиспытание		Питомники первичного семеноводства

Районирование (включение  в Государственный реестр

селекционных достижений, допущенных к использованию)

Виды   селекционных   посевов: питомники, сортоиспытания, размножение.

Цель селекции  самоопыляющихся   культур  состоит в отборе гомозиготных высокопродуктивных растений, оценке их потомств Питомники исходного материала служат основным источником генетического разнообразия, из которого отбирают нужные формы растений для последующей работы. В этих питомниках изучают коллекционный материал, мутантные, полиплоидные и другие формы, осуществляют скрещивания.

Коллекционный питомник. Здесь проводят первоначальное изучение исходного материала — лучших сортов отечественной и зарубежной селекции, а также других ценных для селекции образцов в целях выделения наиболее перспективных форм для дальнейшего изучения и сравнения на следующем этапе  селекционной  работы (в  селекционном  питомнике). Кроме того, в коллекционном питомнике пересевают образцы коллекции для поддержания всхожести семенного материала. Пересев проводят через 2—3 года, в зависимости от длительности сохранения всхожести семян конкретной  культуры. Здесь можно также высевать многие  самоопыляющиеся  растения для скрещивания.

Таким образом, основное назначение коллекционного питомника — выделение  биологически и хозяйственно ценных форм для  селекционного  питомника, а также отбор растений для скрещивания, обработки мутагенами и др. Число образцов в этом питомнике может составлять от 300 до 2000 и более. Зерновые высевают по 100-200 зерен каждого образца на делянках с длиной рядков 1—2 м. Площадь питания обычно варьирует от 5х20 до 10х30 см. Стандарт размещают через 20-30 изучаемых номеров (иногда через 10-20). Повторность отсутствует.

В коллекционном питомнике  лучшие образцы убирают со всей делянки  фронтальными вертикальными сноповязалками или вручную по 50-100 лучших колосьев с каждой делянки, а также отдельные элитные растения.

Гибридный питомник. В этом питомнике высевают все генерации гибридов от F₁ до F₅-F₆, а иногда и более поздних поколений. Используют сажальные аппараты, обеспечивающие площадь питания растений 5х20, иногда 10х20 или даже 10х30 см (Мироновский НИИ селекции и семеноводства пшеницы). Стандарт размещают через 20-30 номеров (иногда через 10-20). Размер делянок определяется количеством семян и гибридным поколением (обычно не превышает 10 м²). Число рядков зависит от количества зерен в F₁ и в отобранных элитных растениях F₂ и F₃, а число делянок — от масштабов скрещивания и от числа отборов. Для гибридов F₁ наиболее удобна длина рядков 2 м, для F₂ и F₃ — 6 м.

В гибридном питомнике  убирают: а) отдельные элитные растения, выделенные по тем или иным признакам; б) лучшие колосья с отобранных растений (по два—три); в) лучшие семьи старших  поколений.

По обоим рассмотренным  выше питомникам указывают номер  делянки, номер отбора, происхождение (комбинация скрещивания), высоту растения, количество продуктивных стеблей, ботаническую разновидность, форму колоса. После  обмолота растений индивидуального  отбора или отобранных семей проводят браковку по зерну: окраске, выполненности, М₁₀₀₀ зерен и т.д.

Специальные питомники. В связи с использованием в селекции метода мутагенеза, полиплоидии, культуры тканей и клеток возникает необходимость в специальных питомниках для выращивания мутантных форм или полиплоидов, анеуплоидов, гаплоидов и др.

В группу специальных питомников можно отнести и питомник родительских форм, закладываемый в соответствии с потребностями скрещивания.

Селекционный  питомник. В него поступает семенной материал всех элитных растений, отобранных в питомниках исходного материала для изучения и оценки их потомств. Сюда попадают все линии и семьи элитных растений, колосьев и образцов, линии повторных отборов из расщепляющихся семей в селекционном питомнике предыдущих лет посева и другие материалы. Общее их число в крупных селекционных центрах достигает 5—10 тыс. Посев производят с междурядьями от 15 до 30 см в зависимости от условий зоны и других факторов. Размер делянок определяется количеством зерен исходных растений. При этом стремятся к сохранению одинаковой длины рядков, варьируя их число. Семена отдельных растений или колосьев обычно высевают ручными сеялками на делянках длиной 1 м, 3—5 или 6—8 м при размещении на 1 м 10—20—30—40 семян. На делянке может быть от одного до четырех рядков. Иногда практикуют посев в начале и в конце каждой комбинации родительских форм и стандартов.

Семена линий и семей  высевают также сеялками (ССФК-7 и  др.) на делянках длиной 3—5 м с размещением 30—40 семян на 1 м. Число рядков зависит  от количества семян.

Таким образом, размеры делянок  в селекционном питомнике для  отдельных номеров могут быть разными, т.е. с различным числом рядков, длина же самих рядков должна быть одинаковой. В результате группа делянок определенной структуры (с  одинаковой длиной, числом рядков и  числом высеянных семян в рядке) образует обособленную часть питомника, в пределах которой сравнивают номера один с другим и со стандартом, размещаемым  через 10—20—40 испытуемых номеров.

Селекционный питомник закладывают  без повторностей. В нем в период вегетации проводят фенологические наблюдения. Осуществляют тщательный просмотр и браковку худших семей на корню в поле перед началом фазы полной спелости и после обмолота — по зерну. По многолетним данным Мироновского НИИ селекции и семеноводства пшеницы, выбраковывают до 65—70% высеянных семей. Для посева в контрольном питомнике здесь отбирают только те семьи, которые по урожайности превысили стандарт не менее чем на 25% и оказались устойчивыми к полеганию и к поражению грибными болезнями.