Способ отбора высокопродуктивных форм конопли

Способ отбора высокопродуктивных форм конопли

Реферат

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к селекции прядильных перекрестноопыляющихся культур, и может быть использовано для отбора высокопродуктивных форм конопли при массовых селекционных работах, а также в научно-исследовательских целях.

Известен способ отбора высокопродуктивных форм конопли, включающий анализ морфотехнологических признаков и отбор форм с максимальным значением этих признаков (Методические указания по селекции конопли и производственной проверке законченных НИР. - М.: ВАСХНИЛ. - 1980. - 29 с.). Однако данный известный способ сложен, требует значительных затрат труда, времени и материальных средств.

Техническим результатом, достигаемым при реализации настоящего изобретения, является упрощение и ускорение процесса отбора, снижение трудозатрат и затрат материальных средств.

Достигается это тем, что в способе отбора высокопродуктивных форм конопли, включающем анализ морфотехнологических признаков и отбор форм с максимальным значением этих признаков, отличающемся тем, что путем морфотехнологического анализа устанавливают индекс морфотипов растений волокнистого, семенного и универсального направлений использования, при этом в качестве показателя используют отношение величины массы технической части к величине длины технической части, возведенной в квадрат, и отбирают высокопродуктивные формы с оптимальным значением индексов: для семенного направления использования свыше 25,0; волокнистого направления использования - до 15,0; а для универсального направления использования - 15,1-24,9.

Рекомендуется для оценки достоверности выполненного отбора использовать показатель индекса сопряженности композитных признаков, определяемый отношением содержания волокна в стеблях к массе семян с растения: для женоморфных морфотипов семенного направления использования он должен быть до 1,7; для интерморфных морфотипов универсального направления использования - в пределах 1,8-2,4; а для мужеморфных морфотипов волокнистого направления использования свыше - 2,5.

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие изобретение.

ПРИМЕР 1. В 2001-2003 гг. на трех питомниках, пространственно изолированных друг от друга и других посевов, определяли частоту появления в популяциях исходных однодомных сортов Фибримон 56, Южносозревающая однодомная 14 (ЮСО-14) и Однодомная бернбургская основных морфотипов растений, а также частоту выраженности у них сопряженных композитных признаков. Высокий агрофон на участках создавали внесением под предпосевную обработку почвы минеральных удобрений из расчета N₁₂₀P₉₀K₉₀ кг/га действующего вещества. Посев семян - ручной, под маркер, площадь питания растений 5×45 см.

Индекс морфотипа растения (Iмр), то есть показатель уровня оптимальной взаимообусловленности морфометрических признаков, вычисляли по формуле: Iмр=m_p/l, где m_p - масса технической части растения, г; l - длина технической части растения, м².

Индекс соразмерности композитных признаков (Iскп), отражающий предельно допустимый уровень взаимоотношений между отрицательно скоррелированными морфометрическими признаками, рассчитывали по формуле: Iскп=f/m_c, где f - содержание волокна в технической части растения, %; m_c - масса семян с растения, г.

Отбор и уборку растений проводили при наличии 75% зрелых семян в соцветиях. Отобранные растения отмечали пергаментными этикетками и собирали в снопы диаметром не более 10-12 см. Для устранения потери семян на соцветия надевали марлевые мешочки и перевязывали шпагатом у начала соцветия. После просушки до стандартной влажности 25,0% каждое растение обмолачивали вручную, семена просеивали и ссыпали в отдельные пакеты. Все отобранные и обмолоченные растения регистрировали в журнале.

Морфотехнологический анализ проводили поэтапно: сначала определяли длину технической части растений измерением от корневой шейки до начала соцветия и ее массу, затем содержание волокна путем биологической мочки технической части растений в специальных баках при водном модуле 1:25 и температуре мочильной жидкости 35°С.

Статистическую обработку данных проводили по П.Ф.Рокицкому (1973).

Результаты исследований представлены в таблицах 1-2.

Впервые в практике отечественного коноплеводства зафиксирован факт, что в популяциях однодомных сортов конопли могут появляться морфотипы растений мужеморфной, интерморфной и женоморфной конструкции.

Мужеморфные формы отличаются наибольшей длиной технической части растений (средняя длина 1,68 м) и наименьшей их массой (средняя масса - 28,8 г). Индекс морфотипа растений (Iмр) не превышает 15,0. Они характеризуются высоким содержанием волокнистых веществ (среднее содержание - 26,3%) и низкой семенной продуктивностью (средняя масса семян с растения - 7,9 г). Индекс соразмерности композитных признаков (Iскп) всегда выше 2,5. Следовательно, высокопродуктивные мужеморфные формы, а частота их встречаемости в популяциях достигает 72,0%, вполне могут быть использованы при селекции новых сортов однодомной конопли волокнистого направления использования (fibrosus).

Женоморфные формы имеют более мощный стебель; из табличного материала видно, что при средней длине технической части 1,04 м его масса составляет 37,2 г. Индекс морфотипа растений выше 25,0. Они отличаются низким содержанием волокнистых веществ (среднее содержание - 18,8%), но показывают высокую семенную продуктивность (средняя масса семян с растения - 12,4 г). Поэтому индекс соразмерности композитных признаков в большинстве случаев не превышает 1,7. Следовательно, высокопродуктивные женоморфные формы, а частота их встречаемости в популяциях достигает 81,5-89,3%, вполне могут быть использованы при селекции новых сортов однодомной конопли семенного направления использования (seminalis).

Интерморфные формы являются промежуточной ступенью между вышеописанными морфотипами растений. У них средняя длина технической части равняется 1,44 м, а средняя масса технической части - 34,3 г.Индекс морфотипа растения укладывается в результат 15,1-24,9. У интерморфных форм среднее содержание волокна составляет 22,6%, а средняя масса семян с растения - 9,7 г. Индекс соразмерности композитных признаков укладывается в результат 1,8-2,4. Следовательно, высокопродуктивные интерморфные формы вполне могут быть использованы при селекции новых сортов однодомной конопли универсального направления использования (universalis).

ПРИМЕР 2. В 2004-2006 гг. на трех селекционных питомниках, пространственно изолированных друг от друга и от других посевов, изучали влияние непрерывного методического отбора по признаку «индекс морфотипа растения (ИМТР)» на частоту появления в популяциях селекционных номеров волокнистого направления использования мужеморфных форм, в популяциях селекционных номеров семенного направления использования - женоморфных, а в популяциях селекционных номеров универсального направления использования (волокно и семена) - интерморфных форм.

Высокий агрофон на селекционных питомниках создавали внесением под предпосевную обработку почвы минеральных удобрений из расчета N₁₂₀P₉₀K₉₀ кг/га действующего вещества.

В 2004 г. посев производили: в селекционном питомнике волокнистого направления использования семенами родоначальных растений с индексом морфотипа меньше 15,0; в селекционном питомнике семенного направления использования семенами родоначальных растений с индексом морфотипа больше 25,0; в селекционном питомнике универсального направления использования семенами родоначальных растений, индекс морфотипа которых укладывался в результат 15,1-24,9. Высокопродуктивные родоначальные растения предварительно были отобраны в соответствующих питомниках исходного материала (2003 г.).

Посев семян - ручной, под маркер, площадь питания растений - 5×45 см. Для уничтожения сорняков, а также улучшения водно-воздушного режима почвы проводили рыхление междурядий: первый раз на глубину 5-6 см в период 1-2 пар листьев; второй -на глубину 7-8 см при появлении 3-х пар листьев; третий - через 5-7 дней на глубину 5 см. Проводили также тщательную восьмикратную видовую прополку от растений обычной поскони: первую в фазе начала бутонизации, каждую последующую - через 4-5 дней после предыдущей.

Отбор селекционной элиты проводили в два этапа: на первом этапе в полевых условиях в период созревания 75% семян в соцветиях путем визуального осмотра в популяциях селекционных номеров волокнистого направления использования выбирали высокорослые мужеморфные формы, в популяциях селекционных номеров семенного направления использования - женоморфные формы, а в популяциях селекционных номеров универсального направления использования - интермофные формы. На все растения с указанными признаками привязывали пергаментные этикетки; на втором этапе в камеральных условиях проводили структурный анализ отобранной элиты по длине и массе технической части растений, а также массе семян с растения и содержанию волокна в технической части стебля. Данные структурного анализа записывали в журнал. Для посева в следующем году в селекционном питомнике волокнистого направления использования отобрали семена с растений с индексом морфотипа меньше 15,0; в селекционном питомнике семенного направления использования - с индексом морфотипа больше 25,0; а в селекционном питомнике универсального направления использования - с индексом морфотипа 15,1-24,9.

Так продолжали до тех пор, пока не получали перспективный по селектируемому признаку материал.

Результаты исследований приведены в таблицах 3-8.

Табличный материал показывает, что признак «индекс морфотипа растения», как любой другой жизненно важный, в процессе методического отбора может приобрести то или иное значение: например, в популяциях морфотипов мужеморфной конструкции (таблица 3), в результате активного включения в популяцию особей с длинной технической частью растений (16,1-34,0%) и меньшей их массой (12,9-21,2%) он приобретает как бы отрицательное значение (10,7-8,9), а в популяциях морфотипов женоморфной конструкции (таблица 5), наоборот, в результате включения в популяцию новых особей с короткой длиной (55,7-57,3%) и наибольшей массой (29,1-29,7%) технической части растений приобретает положительное значение (31,9-36,8).

Заслуживает внимания то, что направленный методический отбор при размножении обеспечивает преимущество в популяциях морфотипов мужеморфной конструкции формам с наибольшей длиной технической части растений (70,2-92,1%), в популяциях морфотипов женоморфной конструкции - с наибольшей массой технической части растений (89,8-90,7%), а в популяциях интерморфных форм - как с наибольшей длиной технической части растений (74,3-77,8%), так и с наибольшей их массой (68,7-71,1%), то есть в данном случае отбор стабилизирует популяцию.

Для селекционной практики важно то, что индекс морфотипа растения (Iмр) достаточно точно характеризует морфотип растения и может быть использован для отбора высокопродуктивных генотипов различного направления использования: точность прогноза (степень вероятности выделения высокопродуктивных форм волокнистого, семенного и универсального направлений использования) составляет 71,1-92,1%. Следовательно, признак «индекс морфотипа растения» может служить критерием для отбора. Для проверки достоверности результатов отбора по предлагаемому способу рекомендуем использовать показатель индекса сопряженности композитных признаков.

Логический анализ подсказывает, что таблица 9 может быть широко использована селекционерами как шкала для отбора высокопродуктивных форм конопли волокнистого, семенного и универсального направлений использования, а также для определения достоверности произведенного отбора, тем самым упрощена и в 1,5 раза повышена эффективность селекционного процесса за счет сокращения объема анализируемых форм.

ПРИМЕР 3. В 2007-2009 гг. провели экспериментальную проверку предлагаемого способа. Высокий агрофон для закладки оценочного питомника создавали внесением под предпосевную обработку почвы минеральных удобрений из расчета N₁₂₀P₉₀K₉₀ кг/га действующего вещества. Для посева использовали семена перспективных селекционных номеров различного направления использования. Посев семян - ручной, под маркер, площадь питания растений - 5×45 см. Статистическую обработку результатов морфотехнологического анализа растений проводили по П.Ф.Рокицкому (1973).

Результаты работы представлены в таблице 10.

Как видно, растения перспективных селекционных номеров, в зависимости от направления использования, отличаются наиболее оптимальной архитектоникой. Например, морфотипы волокнистого направления использования высокорослые, с длинной технической частью стеблей, лучшим показателем сбега стебля и высоким содержанием волокнистых веществ. Следовательно, предлагаемый нами признак «индекс морфотипа растения» вполне может быть использован при решении генетико-селекционных задач по созданию перспективного исходного материала.

Таким образом, способ согласно изобретению позволяет упростить процесс отбора, сократить затраты труда, времени и материальных средств, в конечном итоге сократить селекционный процесс по созданию новых селекционных сортов различного направления использования.

Таблица 1
Частота появления основных морфотипов растений в популяциях однодомных сортов конопли (питомник исходного материала, 2001-2003 гг.)
Классы варьирования	Доля морфотипов растений в популяции
ЮСО-14 (К=499)	Фибримон 56 (К=452)	Однодомная бернбургская (К=220)
шт.	%	шт.	%	шт.	%
По длине технической части растений, м
До 0,7	-	-	7	2,6	15	4,6
0,71-1,00	-	-	16	5,9	178	55,0
1,01-1,30	7	2,3	36	13,3	67	20,7
1,31-1,60	78	25,7	141	52.4	44	13,6
1,61-1,90	164	54,2	46	17,0	17	5,2
Свыше 1,90	54	17,8	24	8,8	3	0,9
Ср. длина	1,68	1,44	1,04
По массе технической части растений, г
До 21,0	19	6,3	2	0,7	3	0,9
21,1-27,0	71	23,4	27	10,0	15	4,6
27,1-33,0	170	56,2	52	19,2	17	5,2
33,1-39,0	38	12,5	153	56,9	176	54,5
39,1-45,0	5	1,6	32	11,8	94	29,0
Свыше 45,1	-	-	4	1,4	19	5,8
Ср. масса	28,8	34,3	37,2
Iмр	10,2	16,6	34,4
Примечание. Iмр - индекс морфотипа растения.

Таблица 2
Частота выраженности сопряженных композитных признаков у растений однодомных сортов конопли (питомник исходного материала, 2001-2003 гг.)
Классы варьирования	Доля морфотипов растений в популяции сорта
ЮСО-14 (К-499)	Фибримон 56 (К=452)	Однодомная бернбургская (К=220)
шт.	%	шт.	%	шт.	%
Содержание волокна в технической части стебля, %
До 15,0	-	-	-	-	3	0,9
15,1-18,4	-	-	16	5,9	132	40,7
18,5-21,8	-	-	46	17,0	174	53,8
21,9-25,2	85	28,0	201	74,5	15	4,6
25,3-28,6	164	54,2	7	2,6	-	-
Свыше 28,7	54	17,8	-	-	-	-
Среднее содержание волокна	26,3	22,6	18,8
Масса семян с растения, г
До 4,0	13	4,3	-	-	-	-
4,1-7,4	88	29,0	52	19,2	3	0,9
7,5-10,8	195	64,4	129	47,9	57	17,6
10,9-14,2	7	2,3	76	28.1	212	65,5
14,3-17,6	-	-	13	4,8	47	14,5
Свыше 17,7	-	-	-	-	5	1,5
Ср. масса	7,9	9,7	12,4
Iскп	3,32	2,32	1,51
Примечание. Iскп - индекс соразмерности композитных признаков.

Таблица 3
Влияние методического отбора по признаку «индекс морфотипа растения» на частоту появления мужеморфных форм в популяциях селекционных номеров конопли волокнистого направления использования (селекционный питомник)
Классы варьирования	Доля морфотипов растений в популяциях селекционных номеров
2004 г.	2005 г.	2006 г.
шт.	%	шт.	%	шт.	%
Длина технической части растений, м
До 1,00	5	0,7	1	0,1	-	-
1,01-1,30	13	1,9	8	1,1	2	0,3
1,31-1,60	183	27,2	121	17,1	56	7,6
1,61-1,90	363	54,1	393	55,6	426	58,1
Свыше 1,91	108	16,1	185	26,1	250	34,0
Ср. длина	1,67	1,73	1,78
Масса технической части растений, г
До 21,0	47	6,9	48	6,8	74	10,1
21,1-27,0	87	12,9	100	14,1	156	21,2
27,1-33,0	391	58,4	425	60,1	465	63,4
33,1-39,0	134	19,9	129	18,2	39	5,3
Свыше 39,1	13	1,9	6	0,8	-	-
Ср. масса	29,9	29,7	28,1
Iмр	10,7	9,9	8,9

Таблица 4
Влияние методического отбора по признаку «индекс морфотипа растения» на частоту появления в популяциях селекционных номеров конопли волокнистого направления использования мужеморфных растений с разной выраженностью сопряженных композитных признаков (селекционный питомник)
Классы варьирования	Доля морфотипов растений в популяциях селекционных номеров
2004 г.	2005 г.	2006 г.
шт.	%	шт.	%	шт.	%
Содержание волокна в технической части стебля, %
До 25,2	183	27,2	142	20,0	125	17,0
25,3-28,6	368	54,8	421	59,6	441	60,1
Свыше 28,7	121	18,0	145	20,4	168	22,9
Среднее содержание волокна	26,8	26,9	27,0
Масса семян с растения, г
До 4,0	22	3,3	27	3,8	32	4,3
4,1-7,4	204	30,3	228	32,2	251	34,2
7,5-10,8	434	64,6	444	62,7	445	60,7
Свыше 10,9	12	1,8	9	1,3	6	0,8
Ср. масса	7,9	7,8	7,7
Iскп	3,39	3,45	3,50

Таблица 5
Влияние методического отбора по признаку «индекс морфотипа растения» на частоту появления женоморфных форм в популяциях селекционных номеров конопли семенного направления использования (селекционный питомник)
Классы варьирования	Доля морфотипов растений в популяциях селекционных номеров
2004 г.	2005 г.	2006 г.
шт.	%	шт.	%	шт.	%
Длина технической части растений, м
До 0,7	39	4,7	37	4,9	35	5,1
0,71-1,00	465	55,7	430	56,7	391	57,3
1,01-1,30	175	21,0	163	21,5	152	22,2
1,31-1,60	108	13,0	93	12,3	80	11,7
1,61-1,90	41	4,8	30	4,0	22	3,2
Свыше 1,91	7	0,8	5	0,6	3	0,5
Ср. длина	1,08	1,02	1,01
Масса технической части растений, г
До 21,0	5	0,6	3	0,4	2	0,3
21,1-27,0	26	3,1	20	2,7	16	2,3
27,1-33,0	54	6,5	50	6,6	46	6,7
33,1-39,0	459	54,9	417	55,0	375	55,0
39,1-45,0	243	29,1	223	29,4	203	29,7
Свыше 45,1	48	5,8	45	5,9	41	6,0
Ср. масса	37,4	37,5	37,6
Iмр	31,9	36,0	36,8

Таблица 6
Влияние методического отбора по признаку «индекс морфотипа растения» на частоту появления в популяциях селекционных номеров конопли семенного направления использования женоморфных растений с разной выраженностью сопряженных композитных признаков (селекционный питомник)
Классы варьирования	Доля растений с разной выраженностью сопряженных композитных признаков
2004 г.	2005 г.	2006 г.
шт.	%	шт.	%	шт.	%
Содержание волокна в технической части стебля, %
До 15,0	11	1,3	11	1,4	11	1,6
15,1-18,4	349	41,8	336	44,3	307	44,9
18,5-21,8	448	53,7	391	51,7	351	51,4
Свыше 21,9	27	3,2	20	2,6	14	2,1
Среднее содержание волокна	18,7	18,6	18,5
Масса семян с растения, г
До 7,4	4	0,5	3	0,4	2	0,3
7,5-10,8	127	15,2	114	15,0	102	15,0
10,9-14,2	549	65,8	496	65,5	445	65,0
14,3-17,6	138	16,5	129	17,0	119	17,5
Свыше 17,7	17	2,0	16	2,1	15	2,2
Ср. масса	12,6	12,6	12,7
Iскп	1,48	1,47	1,45

Таблица 7
Влияние методического отбора по признаку «индекс морфотипа растения» на частоту появления интерморфных форм в популяциях селекционных номеров конопли универсального направления использования (селекционный питомник)
Классы варьирования	Доля морфотипов растений в популяциях селекционных номеров
2004 г.	2005 г.	2006 г.
шт.	%	шт.	%	шт.	%
Длина технической части растений, м
До 0,7	13	1,9	13	1,7	11	1,3
0.71-1,00	56	8,6	66	8,8	65	7,9
1,01-1,30	99	15,2	112	15,0	119	13,0
1,31-1,60	355	54,7	405	54,7	480	60,6
1,61-1,90	88	13,5	104	13,9	99	12,1
Свыше 1,91	40	6,1	44	5,9	42	5,1
Ср. длина	1,41	1,40	1,40
Масса технической части растений, г
До 21,0	4	0,6	2	0,3	2	0,2
21,1-27,0	60	9,2	52	6,9	39	4,8
27,1-33,0	140	21,5	173	23,2	195	23,9
33,1-39,0	375	57,7	432	58,2	485	59,5
39,1-45,0	70	10,7	82	П.,0	91	11,1
Свыше 45,1	2	0,3	3	0,4	4	0,5
Ср. масса	34,2	34,4	34,7
Iмр	17,3	17,6	17,7

Таблица 8
Влияние методического отбора по признаку «индекс морфотипа растения» на частоту появления в популяциях селекционных номеров конопли универсального направления использования интерморфных растений с разной выраженностью сопряженных композитных признаков (селекционный питомник)
Классы варьирования	Доля растений с разной выраженностью сопряженных композитных признаков
2004 г.	2005 г.	2006 г.
шт.	%	шт.	%	шт.	%
Содержание волокна в технической части стебля, %
До 18,4	40	6,1	43	5,8	38	4,7
18,5-21,8	161	24,7	191	25,7	192	23,6
21,9-25,2	363	55,9	421	56,5	502	61,4
25,3-28,6	81	12,4	85	11,4	82	10,0
Свыше 28,7	6	0,9	4	0,6	2	0,3
Среднее содержание волокна	22,8	22,7	22,8
Масса семян с растения, г
До 7,4	40	6,1	38	5,1	31	3,8
7,5-10,8	363	55,8	409	55,1	449	54,9
10,9-14,2	185	28,4	223	29,9	254	31,2
Свыше 14,3	63	9,7	74	9,9	82	10,1
Ср. масса	10,5	10,5	10,6
Iскп	2,17	2,12	2,14

Таблица 9
Шкала отбора растений конопли по индексам их морфотипа и сопряженности композитных признаков в зависимости от направления использования
Направление использования	Индекс морфотипа растения	Индекс соразмерности композитных признаков
Волокнистое	До 15,0	Свыше 2,5
Универсальное	15,1-25,0	1,8-2,4
Семенное	Свыше 25,1	До 1,7

Таблица 10
Биометрическая характеристика растений перспективных селекционных номеров различного направления использования (оценочный питомник, 2007-2009 гг.)
Признаки	Направление использования растений
волокнистое	универсальное	семенное
Общая высота растения, см	228,0±1,63	207,8±1,49	195,6±1,40
Длина соцветия, см	46,1±2,16	64,8±3,04	96,8±3,22
Длина технической части стебля, см	181,9±2,32	143,0±1,83	98,8±1,81
Масса технической части стебля, г	27,9±0,93	34,8±0,98	37,8±1,04
Индекс морфотипа растений	8,5	17,0	38,6
Толщина стебля, мм: у корневой шейки	10,4±0,51	11,5±0,57	12,6±0,53
у основания соцветия	4,5±0,27	6,3±0,31	9,4±0,47
Сбег стебля	2,31±0,01	1,82±0,02	1,34±0,04
Содержание волокна в стебле, %	27,9±0,17	23,0±0,14	18,4±0,11
Масса семян с растения, г	7,24±0,27	11,2±0,43	13,1±0,81
Индекс соразмерности композитных признаков	3,85	2,05	1,40

1. Способ отбора высокопродуктивных форм конопли, отличающийся тем, что определяют массу и длину технической части растения измерением от корневой шейки до начала соцветия и в качестве показателя вычисляют отношение массы технической части к величине длины технической части, возведенной в квадрат, и отбирают высокопродуктивные формы для семенного направления использования, если указанный показатель превышает 25,0 г/м², для универсального направления использования, если показатель находится в пределах от 15,1 до 24,9 г/м², или для волокнистого направления использования, если показатель составляет менее 15,0 г/м².

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно вычисляют отношение процентного содержания волокна в стеблях к массе семян с растения в граммах и отбирают высокопродуктивные формы для семенного направления использования, если указанное отношение для женоморфных морфотипов менее 1,7, для универсального направления использования, если отношение для интерморфных морфотипов находится в пределах от 1,8 до 2,4, или для волокнистого направления использования, если отношение для мужеморфных морфотипов превышает 2,5.