Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

ИЗМЕНЧИВОСТЬ И НАСЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОДУКТИВНОСТИ У ГИБРИДОВ ОВСА В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОГО ЗАУРАЛЬЯ

Петров Г.Л. 1 Фомина М.Н. 2 Малышкин Н.Г. 3 Петрова Е.Ю. 1
1 Тюменский индустриальный университет
2 ФГБНУ «НИИСХ Северного Зауралья»
3 ФГБУ ВО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья»
Овес, в отличие от пшеницы, ячменя и ржи, в генетическом отношении является малоизученной культурой. С целью исследования характера наследования основных элементов структуры урожая нами были проведены скрещивания по схеме топкросс. В качестве исходных родительских форм взяты среднепоздние высокопродуктивные сорта и скороспелые формы, различающиеся по фенотипическим проявлениям признака продуктивности и его составляющих. Компоненты скрещивания подбирались с учетом интенсивности формирования отдельных элементов продуктивности. Приведены данные по изучению изменчивости и наследования у гибридов овса первого и второго поколений таких важных элементов продуктивности, как количество зерен в главной метелке, масса зерна с главной метелки, масса 1000 зерен и продуктивность растения. При анализе гибридов второго поколения, родительские формы которых значительно различаются между собой по количеству зерен в метелке, отмечено расщепление с уклоном в сторону худшего родителя, а у гибридов, родительские пары которых не различаются по данному показателю, имели место отрицательные трансгрессии. Вариабельность количественных признаков у гибридов второго поколения проявляется сильнее, чем у родительских форм. Наблюдалась высокая степень и частота положительных трансгрессий. Наследуемость одних и тех же количественных показателей в разных комбинациях неодинакова. Это говорит об индивидуальной особенности генотипов родительских форм. Высокие значения коэффициента наследуемости указывают на возможность эффективного отбора по фенотипу во втором и третьем поколениях.
Северное Зауралье
гибриды овса
скрещивания
наследуемость
изменчивость
элементы продуктивности
отбор
гибридные популяции
1. Арбузова В.С., Ефремова Т.Т., Лайкова Л.И. Анализ признаков продуктивности колоса почти изогенных линий мягкой пшеницы сорта Саратовская 29 с введенными чужеродными генами-маркерами // Генетика. – 2010. – Т. 46, № 4. – С. 473–480.
2. Гончаренко А.А., Крахмалев С.В., Ермаков С.А., Макаров А.В., Семенова Т.В., Точилин В.Н. Диаллельный анализ инбредных линий озимой ржи по признакам продуктивности. // Зернобобовые и крупяные культуры. – Орел, 2012. – № 2. – С. 99–107.
3. Губин В.И. Статистические методы обработки экспериментальных данных / В.И. Губин, В.Н. Осташков. Учеб. пособие для студентов технических вузов. – Тюмень: изд-во «ТюмГНГУ», 2007. – 202 с.
4. Костылев П.И. Генетический анализ количественных признаков риса, сорго и ячменя // Генетические основы селекции: матер. Всерос. школы молодых селекционеров им. С.А. Кунакбаева (11–15 марта 2008 г.). – Уфа: ГНУ Баш НИИСХ, 2008. – С. 172–175.
5. Минькач Т.В., Селихова О.А. Селекционно-генетическая оценка межвидовых гибридов сои третьего поколения // Вестник Алтайского ГАУ. – 2012. – № 8(94). – С. 26–28.
6. Олейник А.А. Наследование продуктивности главного колоса у межсортовых гибридов озимой мягкой пшеницы // Научн. Журнал Куб ГАУ. – 2012. – № 80(06). – С. 1–20.
7. Симонов А.В. Генетическое изучение признаков определяющих морфологию колоса и структуру эндосперма зерновки (Triticum aestivum L.), интрогрессированных от Аegilops speltoides Tausch: Автореф. дис. канд. б. наук. – Новосибирск, 2010. – 22 с.
8. Сурин Н.А. Адаптивный потенциал сортов зерновых культур сибирской селекции и его совершенствование (пшеница, ячмень, овес). – Новосибирск. – 2011. – 727 с.
9. Чернова Е.В. Наследование признаков продуктивности у гибридов пленчатых и голозерных сортов ячменя: Автореф. дис. канд. с.-х. наук. – СПб., – 2008. – 20 с.
10. Шиндин И.М. Наследование количественных признаков гибридами мягкой яровой пшеницы в условиях Дальнего Востока // Вестник Крас ГАУ. – 2008. – № 4. – С. 66–70.

В литературе имеется много сообщений о характере наследования количественных признаков у пшеницы, ячменя, ржи. Овес же в генетическом отношении является малоизученной культурой: на первых порах генетические исследования носили фрагментарный характер [1, 2, 7].

Цель исследования – охарактеризовать изменчивость и характер наследования (определить степень доминирования, коэффициент наследуемости, а также степень и частоту трансгрессии) таких признаков, как количество зерен в главной метелке, масса зерна с главной метелки, масса 1000 зерен и масса зерна с одного растения. Ведь данные показатели и определяют направление отбора в процессе селекции овса [8].

Материалы и методы исследования

С целью изучения характера наследования основных элементов структуры урожая нами в 2011 г. были проведены скрещивания по схеме топкросс в НИИСХ Северного Зауралья. В качестве исходных родительских форм взяты среднепоздние высокопродуктивные сорта (Нарымский 943, Томская обл.; Astor, Нидерланды) и скороспелые (Jo 1057, Финляндия; Kollorschlad, Австрия; Fable, Польша), различающиеся по фенотипическим проявлениям признака продуктивности и его составляющих. Компоненты скрещивания подбирались с учетом интенсивности формирования отдельных элементов продуктивности [6]. Посев в гибридном питомнике проводили в трехкратной повторности по схеме Р1F1F2Р2. Для изучения гибридов F1 использовали фитотрон, последующие поколения высевали в поле на полосах шириной 1 м. Междурядья 20 см, расстояние между растениями в рядке 5 см. Родители и гибриды F1 высевались по 20 зерен, F2 – 100. У родительских форм и гибридов определяли среднее арифметическое () и его ошибку (S), коэффициент вариации (V) [3], степень доминирования в F1 (h), коэффициент наследуемости (Н2) [4], а также степень (Тс) и частоту (Тч) трансгрессии [5].

Результаты исследования и их обсуждение

Число зерен в главной метелке является весьма важным элементом продуктивности растений. В наших опытах наследование числа зерен в метелке у гибридов F1 колебалось в широких пределах: от гетерозиса до уклонения признака в сторону худшей родительской формы (табл. 1). В комбинациях Нарымский 943 х Kollorschlad, Astor х Jo 1057, Astor х Fable отмечено сверхдоминирование или гетерозис показателя лучшего родителя. Уклонение анализируемого признака в сторону худшей родительской формы отмечалось в комбинациях Нарымский 943 х Fable и Astor х Kollorschlad. Промежуточный характер наследования данного показателя с уклонением в сторону худшего родителя наблюдался в комбинации Нарымский 943 х Jo 1057.

Таблица 1

Характеристика родительских форм и гибридов овса по количеству зерна в метелке

Гибридная комбинация

Количество зерен в метелке, шт

+ S

Р1

F1

F2

Р2

1

2

3

4

5

Нарымский 943 х Kollorschlad

Нарымский 943 х Jo 1057

Нарымский 943 х Fable

Astor х Kollorschlad

Astor х Jo 1057

Astor х Fable

50,7 ± 2,8

50,7 ± 2,8

50,7 ± 2,8

35,4 ± 1,9

35,4 ± 1,9

35,4 ± 1,9

57,3 ± 2,7*

53,5 ± 3,7*

50,9 ± 3,3

37,4 ± 3,6*

64,2 ± 3,3*

58,4 ± 2,5*

43,8 ± 2,7*

53,0 ± 3,4*

48,6 ± 2,5*

40,9 ± 1,9*

50,6 ± 2,8*

5,3 ± 1,9*

49,0 ± 2,3

58,0 ± 3,7

53,7 ± 1,5

49,0 ± 2,3

58,0 ± 3,7

53,7 ± 1,5

Окончание табл. 1

Коэффициент вариации, %

h

Н2, %

Трансгрессии,

%

V

Р1

F1

F2

Р2

Тс

Тч

6

7

8

9

10

11

12

13

25,2

25,2

25,2

23,4

23,4

23,4

20,0

23,1

23,4

25,0

20,3

16,6

45,9

46,9

35,9

31,2

41,9

38,3

20,8

25,9

14,1

20,8

25,9

14,1

8,30

– 0,24

– 0,86

– 0,70

1,50

1,51

53,2

59,7

64,2

35,9

61,1

68,2

4,6

16,4

20,0

0

8,8

8,2

2,6

10,0

11,9

0

4,4

6,0

Примечание: h – степень доминирования в F1; Н2 – коэффициент наследуемости, %; Тс – степень трансгрессии, %; Тч – частота трансгрессии, %, * – отклонение от родительских форм статистически достоверно на уровне Р = 0,05.

При анализе F2 гибридов, родительские формы которых значительно различаются между собой по числу зерен в метелке, отмечено расщепление с уклоном в сторону худшего родителя, а у гибридов, родительские пары которых не различаются по данному показателю, имели место отрицательные трансгрессии.

Коэффициенты вариации числа зерен в метелках F1 находились на уровне родительских форм (16,6–5,0 %), а у гибридов F2 они были выше, что обусловлено расщеплением популяции. При изучении характера наследования этого признака получены высокие коэффициенты наследуемости (Н2), которые колебались в зависимости от комбинации в пределах от 53,2 до 68,2 %. Исключение составила комбинация Astor х Kollorschlad (Н2 = 35,9 %). Наиболее высокая наследуемость данного показателя отмечена у гибридов, полученных от скрещивания с сортом Fable, взятым в качестве отцовской формы (Н2 = 64,2–68,2 %). Поэтому отбор по анализируемому признаку в этих комбинациях может быть результативным. Трансгрессивные формы выявлены нами во всех гибридных комбинациях за исключением популяции Astor х Kollorschlad. Наибольшей выраженностью признака количества зерен в метелке и показателей трансгрессии отличались комбинации Нарымский 943 х Jo 1057 и Нарымский 943 х Fable (степень трансгрессии составила 16,4–20,0 %, а чистота – 10,0–11,9 %). Это свидетельствует о том, что отбор по данному признаку в этих комбинациях может быть особо эффективным, а сорта Fable и Jo 1057 могут быть рекомендованы как скороспелые источники для селекции форм с повышенным числом зерен.

Наследование массы зерна с главной метелки гибридами F1 имело различный характер, с преобладанием сверхдоминирования лучшей родительской формы (66,6 % случаев, табл. 2). Промежуточный характер наследования отмечен в комбинации Нарымский 943 х Jo 1057 как в F1 так и в F2. Полное доминирование худшей родительской формы наблюдалось в комбинации Astor х Kollorschlad. У гибридов F2 при наследовании массы зерна с метелки имело место распределение с появлением трансгрессивных форм. Коэффициент вариации массы зерна с метелки в F1 гибридов находился на уровне родительских форм (V = 18,7–25,9 %), а в F2 он значительно превышал изменчивость признака у родителей и достигал 50,7 % (Нарымский 943 х Kollorschlad).

Таблица 2

Характеристика родительских форм и гибридов овса по массе зерна с главной метелки

Гибридная комбинация

Масса зерна с метелки, г

+ S

Р1

F1

F2

Р2

1

2

3

4

5

Нарымский 943 х Kollorschlad

Нарымский 943 х Jo 1057

Нарымский 943 х Fable

Astor х Kollorschlad

Astor х Jo 1057

Astor х Fable

1,5 ± 0,4

1,5 ± 0,4

1,5 ± 0,4

0,9 ± 0,1

0,9 ± 0,1

0,9 ± 0,1

1,8 ± 0,1*

1,5 ± 0,1

1,6 ± 0,1

0,9 ± 0,1

1,8 ± 0,1*

1,7 ± 0,1*

1,1 ± 0,09

1,4 ± 0,10

1,4 ± 0,08

1,0 ± 0,06

1,2 ± 0,07*

1,1 ± 0,05*

1,2 ± 0,06

1,5 ± 0,10

1,4 ± 0,05

1,2 ± 0,06

1,5 ± 0,1

1,4 ± 0,05

Окончание табл. 2

Коэффициент вариации, %

h

Н2, %

Трансгрессии,

%

V

Р1

F1

F2

Р2

Тс

Тч

6

7

8

9

10

11

12

13

27,1

27,1

27,1

23,0

23,0

23,0

24,3

23,9

24,2

25,9

22,4

18,7

50,7

49,2

39,2

38,2

41,4

38,7

21,4

27,5

19,0

21,4

27,7

19,0

3,00

0,00

3,00

– 1,00

1,60

2,20

65,6

63,8

64,5

66,6

69,2

68,7

9,1

31,8

13,6

12,5

14,2

5,5

5,2

10,0

7,1

5,7

4,4

6,0

Примечание: h – степень доминирования в F1; Н2 – коэффициент наследуемости, %; Тс – степень трансгрессии, %; Тч – частота трансгрессии, %, * – отклонение от родительских форм статистически достоверно на уровне Р = 0,05.

Продуктивность метелки в наших исследованиях имела высокий коэффициент наследуемости во всех гибридных популяциях (Н2 = 63,8–69,2 %). Это указывает на эффективность отбора по этому признаку.

Трансгрессии по данному показателю наблюдались во всех комбинациях. Наибольшая степень трансгрессии и частота отмечены в комбинациях Нарымский 943 х Jo 1057, Нарымский 943 х Fable и Astor х Jo 1057 (Тс = 13,6–31,8 %, Тч = 4,4–10,0 %). Из этих комбинаций нами в F2 проведен отбор растений, превышающих лучшего родителя по массе зерна с главной метелки.

Таким образом, вариабельность количественных признаков у гибридов F2 проявляется сильнее, чем у родительских форм. Наследование числа и массы зерна с главной метелки носит различный характер: от сверхдоминирования наиболее продуктивного родителя до уклонения в сторону худшей родительской формы. Наблюдалась высокая степень и частота положительных трансгрессий. Наследуемость одних и тех же количественных показателей в разных комбинациях неодинакова. Это говорит об индивидуальной особенности генотипов родительских форм. Высокие значения Н2 указывают на возможность эффективного отбора по фенотипу в F2 и F3.

Масса 1000 зерен является весьма важным компонентом продуктивности растений. В исследованиях многих авторов она наследовалась по типу доминирования и сверхдоминирования [1, 2, 9]. В опытах И.М. Шиндина [10] чаще всего этот признак наследовался по типу доминирования крупнозернистости.

В наших опытах в наследовании гибридами F1 массы 1000 зерен в большинстве комбинаций наблюдалось сверхдоминирование этого признака и лишь в комбинации Нарымский 943 х Jo 1057 отмечалось промежуточное наследование (табл. 3). У гибридов F2 данный показатель наследовался по типу положительного доминирования и сверхдоминирования. По сравнению с другими количественными признаками масса 1000 зерен характеризовалась меньшей изменчивостью. Коэффициент вариации крупности зерна F1 гибридов в большинстве случаев находился на уровне коэффициентов вариации родительских форм, однако они были ниже по сравнению с гибридами F2.

Таблица 3

Характеристика родительских форм и гибридов овса по массе 1000 зерен

Гибридная комбинация

Масса 1000 зерен, г

+ S

Р1

F1

F2

Р2

1

2

3

4

5

Нарымский 943 х Kollorschlad

Нарымский 943 х Jo 1057

Нарымский 943 х Fable

Astor х Kollorschlad

Astor х Jo 1057

Astor х Fable

30,8 ± 0,3

30,8 ± 0,3

30,8 ± 0,3

25,9 ± 0,4

25,9 ± 0,4

25,9 ± 0,4

31,0 ± 0,6*

28,1 ± 0,7*

31,2 ± 0,6*

26,1 ± 3,6*

27,5 ± 0,5*

28,9 ± 0,7*

30,1 ± 0,6*

29,6 ± 0,5*

30,3 ± 0,6*

26,9 ± 0,4*

28,6 ± 0,5*

28,4 ± 0,4*

25,2 ± 0,3

26,1 ± 0,5

25,4 ± 0,3

25,2 ± 0,3

26,1 ± 0,5

25,4 ± 0,3

Окончание табл. 3

Коэффициент вариации,

V %

h

Н2, %

Трансгрессии,

%

Р1

F1

F2

Р2

Тс

Тч

6

7

8

9

10

11

12

13

4,8

4,8

4,8

6,6

6,6

6,6

8,1

8,8

8,1

8,7

7,5

9,4

12,9

11,6

13,2

10,2

13,6

11,5

6,5

8,6

6,8

6,5

8,6

6,8

1,07

0,12

1,14

1,57

15

11

83,6

71,1

83,8

62,6

75

72,2

5,8

4,4

16,6

1,1

23,6

15

10,5

10

11,9

2,8

17,7

14

Примечание: h – степень доминирования в F1; Н2 – коэффициент наследуемости, %; Тс – степень трансгрессии, %; Тч – частота трансгрессии, %; * – отклонение от родительских форм статистически достоверно на уровне Р = 0,05.

Масса 1000 зерен имела самый высокий коэффициент наследуемости (Н2 = 62,6–83,8 %). Это свидетельствует о том, что эффективность отбора по этому признаку в F2 будет значительно выше, чем по числу зерен в метелке и массе зерна с одного растения. Выщепление трансгрессивных форм нами обнаружено во всех гибридных популяциях, но наибольшая выраженность показателей трансгрессии отмечена в комбинациях Нарымский 943 х Fable, Astor х Jo 1057, Astor х Fable (Тс = 15,0–23,6 %, Тч = 14,0–17,7 %).

Большинство исследователей, изучавших наследование массы зерна с растения, отмечали наличие гетерозиса [4–6]. В наших опытах у гибридов F1 наследование массы зерна с растения проходило по типу сверхдоминирования и лишь в одной комбинации (Astor х Kollorschlad) отмечен промежуточный характер наследования (табл. 4). В F2 гибридов, компоненты скрещивания которых существенно различались между собой по продуктивности растений, наблюдалось частичное уклонение в сторону худшего растения, а у гибридов, родительские формы которых не различались по данному признаку – отрицательные трансгрессии. Высокая изменчивость массы зерна с растения как у гибридов, так и у родительских форм указывает на большую зависимость этого показателя от условий произрастания. Очень высок коэффициент вариации был в F2 и составил 48,7–62,8 %.

Таблица 4

Характеристика родительских форм и гибридов овса по массе зерна с одного растения

Гибридная комбинация

Продуктивность растения, г

+ S

Р1

F1

F2

Р2

1

2

3

4

5

Нарымский 943 х Kollorschlad

Нарымский 943 х Jo 1057

Нарымский 943 х Fable

Astor х Kollorschlad

Astor х Jo 1057

Astor х Fable

3,0 ± 0,2

3,0 ± 0,2

3,0 ± 0,2

2,3 ± 0,1

2,3 ± 0,1

2,3 ± 0,1

5,0 ± 0,4*

4,1 ± 0,5*

4,1 ± 0,5*

2,7 ± 0,5*

5,0 ± 0,4*

5,6 ± 0,4*

2,8 ± 0,2

3,4 ± 0,2

3,3 ± 0,2

2,8 ± 0,2*

2,9 ± 0,2*

3,0 ± 0,1*

3,1 ± 0,2

3,5 ± 0,3

3,4 ± 0,2

3,1 ± 0,2

3,5 ± 0,3

3,4 ± 0,2

Окончание табл. 4

Коэффициент вариации,

V %

h

Н2, %

Трансгрессии, %

Р1

F1

F2

Р2

Тс

Тч

6

7

8

9

10

11

12

13

42,7

42,7

42,7

35,4

35,4

35,4

33,6

44,9

45,8

36,6

32,8

30,1

62,5

56,3

57,2

51,2

62,8

48,7

36,2

36,4

32,2

36,2

36,4

32,2

3,9

3,4

4,5

0,0

3,5

4,6

30,6

32,5

26,3

48,8

64,1

37,1

10,2

19,2

15,4

14,6

31,5

0

2,6

7,5

7,1

5,7

4,4

0

Примечание: h – степень доминирования в F1; Н2 – коэффициент наследуемости, %; Тс – степень трансгрессии, %; Тч – частота трансгрессии, %; * – отклонение от родительских форм статистически достоверно на уровне Р = 0,05.

Наследуемость продуктивности растения была невысокой и составила 26,3–64,1 %. Трансгрессивные формы выявлены нами почти во всех гибридных популяциях, за исключением комбинации Astor х Fable. Самая высокая степень трансгрессии отмечена у гибридов, полученных от скрещивания с сортом Jo 1057 (Тс = 19,2–31,8 %, Тч = 4,4–7,5 %).

Заключение

Таким образом, наследование массы зерна с растения и массы 1000 зерен происходило в основном по типу сверхдоминирования наиболее продуктивного родителя при высоком коэффициенте наследуемости (62,6–83,6 %) второго признака. Это свидетельствует о том, что эффективность отбора по массе 1000 зерен в F2 будет значительно выше, чем по числу зерен в метелке и массе зерна с одного растения. Наследуемость одних и тех же количественных показателей в разных комбинациях неодинакова, что говорит об индивидуальной особенности генотипов родительских форм. Наблюдалась высокая степень и частота положительных трансгрессий. Вариабельность количественных признаков у гибридов второго поколения проявляется сильнее, чем у родительских форм.


Библиографическая ссылка

Петров Г.Л., Фомина М.Н., Малышкин Н.Г., Петрова Е.Ю. ИЗМЕНЧИВОСТЬ И НАСЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОДУКТИВНОСТИ У ГИБРИДОВ ОВСА В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОГО ЗАУРАЛЬЯ // Успехи современного естествознания. – 2017. – № 2. – С. 32-37;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=36358 (дата обращения: 07.08.2022).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074