Способ создания скороспелого исходного материала для селекции подсолнечника

Способ создания скороспелого исходного материала для селекции подсолнечника

Реферат

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к селекции подсолнечника на скороспелость.

Известно несколько способов селекции растений на скороспелость, при которых исходные формы выращивают на фоне искусственно укороченного фотоперида. Например, известен "Способ идентификации генотипа по фенотипу фотопериодической реакции пшеницы преимущественно при селекции на скороспелость, продуктивность, устойчивость к неблагоприятным факторам среды" (а.с. СССР №1660635, А 01 Н 1/04), по которому исходные сорта выращивают в регулируемых условиях при контрастных фотопериодических режимах и для скрещивания используют растения, максимально различающиеся по возрасту для каждой фазы онтогенеза. Недостатком этого способа является использование отличающихся от естественных условий освещения, обеспечиваемых вегетационно-климатическими установками для идентификации фотопериодической реакции фенотипов пшеницы.

Известен "Способ отбора форм пшеницы различной скороспелости и фотопериодической чувствительности", также основанный на использовании дорогостоящих условий искусственного освещения для дифференциации форм пшеницы на скороспелые и позднеспелые по фотопериодической реакции при выращивании на коротком дне (патент РФ №2065697, А 01 Н 1/04).

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является "Способ создания исходного материала кукурузы в селекции на скороспелость" (а.с. СССР №1729336, А 01 Н 1/04, 1992 г.). В известном способе, принятом нами за прототип, родительскую форму высевают в оптимальные для разных географических зон сроки в течение одного года: вначале в Краснодарском крае, а месяц спустя - в Ленинградской области. Формы кукурузы выращивают в естественных условиях на фоне длинного и короткого дня, а для скрещивания используют формы, зацветающие в естественных условиях длинного дня (Ленинградская область) при равной или меньшей сумме эффективных температур, чем на коротком дне (Краснодарский край), скрещивают их и из гибридных популяций отбирают линии с укороченным периодом "всходы-цветение". Общими признаками для прототипа и предлагаемого способа является отбор скороспелых форм на фоне естественных контрастных фотопериодических и гидротермических условий внешней среды, а также другие признаки.

Недостатком известного способа является сравнительное выращивание исходного материала кукурузы в различных географических пунктах, что требует значительных затрат времени, материальных средств на проведение экологического сортоиспытания, четкой координации работы селекционных учреждений, большого объема экспериментальных данных и точного выполнения всех методик посева, учета, оценки и отбора растений для получения достоверных данных. Также в прототипе предлагается создавать исходный материал и сорт на месте их предполагаемого выращивания. В известном способе не рассматривается возможность возделывания сорта в районах, далеко расположенных от селекционного учреждения - оригинатора сорта.

Задача, решаемая заявленным изобретением: повышение эффективности способа за счет снижения затрат времени и материальных средств, а также ускорение и повышение точности идентификации скороспелых высокоадаптивных генотипов подсолнечника для различных климатических зон возделывания.

Цель изобретения - обеспечить естественные контрастные фотопериодические и гидротермические условия в одной климатической зоне как дифференцирующий фон для отбора генотипов на скороспелость и другие признаки в один год.

Технический результат достигается тем, что в известном способе создания исходного материала в селекции на скороспелость, включающем посев родительской формы в два разных срока в течение одного года, выращивание растений в естественных условиях на фоне длинного и короткого дня, отбор растений с укороченным периодом "всходы-цветение", а также скрещивание, согласно изобретению посев родительской формы в два разных срока в течение года осуществляют в одном географическом пункте:

первый - в сверхранний срок семенами исходного поколения, второй - в поздний срок семенами, отобранными из выращенных при первом сроке посева, отбор растений с укороченным периодом "всходы-цветение" осуществляют на каждом сроке посева путем регистрации ранозацветших растений и удаления остальных (поздноцветущих), скрещиванию подвергают на каждом сроке посева ранозатветшие растения путем группового переопыления при свободном цветении с соблюдением пространственной изоляции, из которых затем отбирают растения с укороченным периодом "цветение-созревание" и высокими показателями комплекса хозяйственно ценных признаков. Причем сверхранний посев родительской линии осуществляют, например, в условиях Краснодарского региона - 1 марта, а поздний посев - 1 августа. При этом к ранозацтветшим растениям относят растения, зацтветшие в первые три дня цветения подсолнечника.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ отличается от известного условиями осуществления действий (оба посева родительских форм осуществляют в одном географическом пункте), в частности режимом выполнения действий (первый посев осуществляют в сверхранний срок, а второй - в поздний по сравнению с оптимальным сроком посева для данной зоны возделывания культуры) и используемыми веществами: при втором в этом же году (позднем) сроке посева используют семена, отобранные из выращенных от первого (сверхраннего) сроке посева, осуществленного исходными семенами родительской формы. Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критерию патентоспособности НОВИЗНА.

Исследуя уровень техники в процессе проведения патентного поиска по всем видам сведений, общедоступных в печати, мы не выявили технических решений, имеющих совокупность отличительных от прототипа признаков заявляемого способа. Заявляемое техническое решение для специалиста с так называемыми нормальными средними знаниями в области селекции явным образом не следует из уровня техники. К заявляемой совокупности признаков заявляемого способа мы пришли после серии научных опытов в одном и том же географическом пункте на протяжении нескольких лет, выявляя возможность использования контрастных фотопериодических и гидротермических условий в одном и том же географическом пункте в течение одного и того же года, как дифференцирующий фон для ускоренного создания исходного материала в селекции подсолнечника. Следовательно, совокупность отличительных от прототипа признаков является новой, и заявляемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЙ УРОВЕНЬ. Заявляемое техническое решение соответствует и критерию патентоспособности ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ, так как оно может быть использовано в сельском хозяйстве, и, кроме того, в описании изобретения представлены средства и методы, с помощью которых возможно осуществление технического решения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения.

Способ осуществляют следующим образом. Берут семена исходной родительской формы подсолнечника и осуществляют их посев в избранном географическом пункте в сверхранний (по сравнению с оптимальным для данной культуры в данном регионе) срок, выращивают растения в естественных условиях, определяемых этим сроком посева, т.е. на фоне длинного дня, из выращиваемых растений отбирают растения с укороченным периодом "всходы-цветение" путем регистрации ранозацветших растений и удаления остальных (поздноцветущих), ранозацветшие растения подвергают скрещиванию путем группового переопыления при свободном цветении с соблюдением пространственной изоляции (от "случайных" растений подсолнечника, цветущих в этот период и не участвующих в эксперименте), из них затем отбирают растения с укороченным периодом "цветение-созревание" и высокими показателями комплекса хозяйственно ценных признаков. Из их потомства семена высеивают в поздний (по сравнению с оптимальным для данной культуры в данном регионе) срок в этом же географическом пункте, выращивают растения в естественных условиях, определяемых этим сроком посева, т.е. на фоне короткого дня, из выращиваемых растений отбирают растения с укороченным периодом "всходы-цветение" путем регистрации ранозацветших растений и удаления остальных (поздноцветущих), ранозацветшие растения подвергают скрещиванию путем группового переопыления при свободном цветении с соблюдением пространственной изоляции (от "случайных" растений подсолнечника, цветущих в этот период и не участвующих в эксперименте), из них затем отбирают растения с укороченным периодом "цветение-созревание" и высокими показателями комплекса хозяйственно ценных признаков. Отобранные после второго (позднего) посева семена используют в качестве скороспелого исходного материала для селекции подсолнечника. Причем сверхранний посев исходной родительской формы осуществляют, например, в условиях Краснодарского края - 1 марта, а поздний посев семян, отобранных из выращенных от первого посева, - 1 августа, а к ранозацветшим растениям, выращенным от обоих сроков посева, относят те, которые зацвели в первые три дня цветения подсолнечника.

Пример осуществления способа. В качестве исходной родительской формы брали семьи крупноплодного раннеспелого сорта подсолнечника Лакомка, отобранные после оценки их хозяйственно ценных признаков в питомниках 1-го и 2-го года изучения. Сверхранний посев осуществляли в Краснодарском регионе 1 марта (оптимальный срок посева: последняя декада апреля - первая декада мая). Густоту стояния растений брали равной 20 тыс./га. Для каждого растения отмечали дату цветения с помощью пластиковой этикетки на стебле подсолнечника. Ранозацветшие оставляли для дальнейшего их использования, а остальные: поздноцветущие, больные и уродливые растения подсолнечника удаляли. Оставленным растениям обеспечивали условия для группового их переопыления при их свободном цветении с соблюдением пространственной изоляции от случайного переопыления с посторонними растениями подсолнечника. Из выращенных растений отбирали растения с укороченным периодом "цветение-созревание" и высокими показателями продуктивности (урожайность, масличность, масса 1000 семянок) для последующего посева, выращивания и отбора при позднем сроке посева. Поздний посев отобранными семенами осуществляли 1 августа (через 10 дней после уборки растений, выращенных при сверхраннем посеве). Методика оценки и отбора скороспелых биотипов во втором поколении (F₂) при позднем сроке посева проводилась аналогично тому, как и при выращивании первого поколения этого сорта подсолнечника (F₁) в сверхранний срок посева. Отобранные после второго (позднего) срока посева семена использовали в качестве скороспелого исходного материала для получения новых скороспелых сортов с-679 и с-680.

Таблица 1Сравнительная характеристика условий внешней среды при различных сроках посеваКраснодар, ВНИИМК, 2003 г.
Срок посева	Межфазный период	Сумма эффективных температур, °С	Среднесуточная температура воздуха, °С	Сумма осадков, мм	Средняя длина дня, час:мин.
1 марта	Всходы-цветение	847	18,2	30,3	14:50
	Цветение-созревание	470	22,4	25,9	15:30
1 августа	Всходы-цветение	826	20,3	112,8	13:05
	Цветение-созревание	259	13,6	113,6	10:57

Значительное смещение срока посева во времени создает контрастные гидротермические и фотопериодические условия вегетации растений подсолнечника в течение одного года, позволяющие эффективнее и быстрее дифференцировать однородную при оптимальных условиях популяцию подсолнечника на скороспелые и позднеспелые формы.

Развитие растений подсолнечника при сверхраннем посеве до начала массового цветения проходит в условиях невысокой среднесуточной температуры (18,2°С), а при выращивании в поздний срок недостаток тепла (13,6°С) наблюдается в период "цветение-созревание" (табл.1). Существенно отличаются при разных сроках посева и условия влагообеспеченности. Сумма осадков за вегетационный период при посеве 1 марта равна 56,2 мм, а при посеве 1 августа - 226,4 мм. Продолжительность светового периода суток при позднем сроке сокращается в среднем на 2 часа. Таким образом, посев в сверхранний и поздний сроки позволяют существенно изменить фотопериодические и гидротермические условия вегетации в одной географической точке, а также получить два поколения подсолнечника в течение одного года.

Для получения закономерностей изменения продолжительности вегетационного периода на фоне контрастных фотопериодических и гидротермических условий различных сроков посева важно определить вклад межфазных периодов "всходы-цветение" и "цветение-созревание" (см. чертеж).

Продолжительность периода "всходы-цветение" при позднем сроке посева сократилась на 10 дней с повышением среднесуточной температуры воздуха и сокращением светового периода суток. При сверхраннем сроке посева наблюдается обратная закономерность изменения периода "цветение-созревание". Выращивание двух поколений подсолнечника на фоне контрастных фотопериодических и гидротермических условий сверхраннего и позднего сроков посева позволяет вести отбор растений на сокращение периода "всходы-цветение" и "всходы-созревание", а также устойчивостью к стрессовым факторам среды.

После двух циклов отбора при посеве в сверхранний и поздний сроки на фоне различных условий внешней среды проводили изучение полученных сортообразцов при оптимальном сроке выращивания в питомнике предварительного сортоиспытания (табл.2).

Сравнительная характеристика полученных новых сортов №679 и №680 с исходным раннеспелым сортом Лакомка показывает, что период "всходы-цветение" сократился на два дня, а продолжительность вегетационного периода у сорта №680 после двух циклов отбора уменьшилась на 3 дня. Для массового физиологического созревания сорту №680 требуется на 2 дня больше, чем контролю - очень раннему сорту Р 453 (Родник). Показатели продуктивности (урожайность, масличность, сбор масла) селекционного сорта №680 выше, чем у родительской формы - раннеспелого сорта Лакомка. Таким образом, сорт №680 после второго цикла отбора в течение одного года по скороспелости приближается к группе очень ранних сортов подсолнечника, а по урожайности и сбору масла с единицы площади превосходит контроль.

Таблица 2Сравнительная характеристика скороспелых сортов подсолнечника с-679 и с-680, полученных заявляемым способом, с родительской формой и контролем.Краснодар, ВНИИМК, ПСИ, 2004 г.
Сорт	Всходы-Цветение дней	Вегетационный период, дней	Высота растений, см	Диаметр корзинки, см	Урожайность, т/га	Масличность, %	Сбормасла, т/га
с-679	62	92	190	22	3,91	45,0	1,58
с-680	62	91	191	23	3,69	46,7	1,56
к-Р 453	61	89	172	23	3,09	50,4	1,40
Лакомка	64	94	208	23	3,60	46,0	1,49

Посев родительской формы подсолнечника в два разных срока в течение одного года в одном географическом пункте обеспечивает снижение затрат времени и материальных средств при создании скороспелого исходного материала для селекции подсолнечника. Осуществление двух посевов родительской формы в одном географическом пункте в разные сроки обеспечивает контрастные естественные фотопериодические и гидротермические условия в одной климатической зоне, как дифференцирующий фон для отбора на скороспелость и устойчивость к неблагоприятным факторам среды. Осуществление одного посева в сверхранний срок семенами родительской формы исходного поколения, а второго посева - в поздний срок семенами, отобранными на скороспелость и другие хозяйственно ценные признаки из выращенных от исходного поколения при первом сроке посева, обеспечивает более точное выявление фенотипов подсолнечника, различающиеся по срокам цветения, созревания и другим хозяйственно ценным признакам, то есть повышает точность идентификации скороспелых высокоадалтивных генотипов подсолнечника для различных климатических зон возделывания. Осуществление отбора растений с укороченным периодом "всходы-цветение" путем регистрации ранозацветших растений и удаления остальных (поздноцветущих), скрещивание ранозацветших путем группового их переопыления с соблюдением пространственной изоляции на каждом сроке посева обеспечивает точность отбора нужных фенотипов.

Таким образом, заявляемая совокупность признаков позволяет получить с минимальными затратами временных и материальных ресурсов скороспелые сорта подсолнечника, способные за короткий вегетационный период давать высокий сбор масла в широком ареале возделывания, то есть достичь поставленную цель и решить поставленную задачу.

1. Способ создания скороспелого исходного материала для селекции подсолнечника, включающий посев родительской формы в два разных срока в течение года, выращивание растений в естественных условиях на фоне длинного и короткого дня, отбор растений с укороченным периодом «всходы-цветение», а также скрещивание, отличающийся тем, что посев родительской формы в два разных срока в течение года осуществляют в одном географическом пункте: первый - в сверхранний срок семенами исходного поколения, второй - в поздний срок семенами, отобранными из выращенных при первом сроке посева, отбор растений с укороченным периодом «всходы-цветение» осуществляют на каждом сроке посева путем регистрации ранозацветших растений и удаления остальных (поздноцветущих), скрещиванию подвергают на каждом сроке посева ранозацветшие растения путем группового переопыления при свободном цветении с соблюдением пространственной изоляции, из которых затем отбирают растения с укороченным периодом «цветение-созревание» и высокими показателями комплекса хозяйственно ценных признаков.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сверхранний посев родительской формы осуществляют, например, в условиях Краснодарского края 1 марта, а поздний посев - 1 августа семенами, отобранными при первом сроке посева.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что к ранозацветшим растениям, выращиваемым при обоих сроках посева, относят растения, зацветшие в первые три дня цветения подсолнечника.