Модифікаційна мінливість і кореляційні зв’язки кількісних ознак бобів кормових

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Модифікаційна мінливість і кореляційні зв'язки кількісних ознак бобів кормових

С.В. Барвінченко, І.В. Темченко, Т.В. Цицюра

Мета. Поглиблене вивчення вихідного матеріалу для сучасних напрямків селекції бобів кормових для подальшого використання при створенні високопродуктивних сортів в умовах Лісостепу України. Методи. Польовий, морфометричний, статистичний аналізи на основі загальноприйнятих та спеціальних методик у селекції і насінництві, рослинництві. Результати. Представлено результати вивчення модифікаційної мінливості абсолютних і відносних кількісних ознак рослин бобів кормових, досліджено взаємозв'язок кількісних ознак і визначено вклад окремих елементів структури продуктивності в загальній урожайності. Виявлено екологічно стабільні показники та прості індекси, встановлено ознаки, що можуть бути використані для ідентифікації генотипів та при відборах. З огляду на високу мінливість абсолютних кількісних ознак рослин бобів кормових, для ідентифікації генотипів доцільно використовувати ознаки висота рослини та кількість вузлів на рослині, де коефіцієнти варіації становили менше 10 відсотків. Для бобів кормових найбільш екологічно стабільними індексами є збиральний індекс, кількість насінин у бобі, довжина міжвузля, та показник мікророзподілу. Згідно кореляційного аналізу встановлено, що насіннєва продуктивність сортозразків бобів кормових тісно корелюється із показниками: надземної маси рослини, кількості бобів на рослині, кількості насінин на рослині, маси стулок з однієї рослині. Висновки. Дані дослідження дозволили виділити абсолютні та відносні ознаки бобів кормових з екологічно стабільними показниками, прості індекси, екологічна мінливість яких менша, ніж варіювання вихідних ознак. Проведений кореляційний аналіз зв'язків кількісних ознак бобів кормових у межах виду дозволив виділити ряд ознак, які доцільно використовувати при відборах у селекції бобів кормових.

Ключові слова: боби кормові, кількісні ознаки, коефіцієнт варіації, коефіцієнт кореляції, селекційні індекси.

Barvinchenko S., Temchenko I., Tsytsiura T. Regularities of formation of quantitative morphometry of faba bean plants in the system of variation-correlation analysis

Purpose. The in-depth study of the source material for modern directions of faba bean breeding for further use in the creation of high-yielding varieties in the Forest-Steppe of Ukraine. Methods. Field, morphometric, statistical, analyzes on the basis of generally accepted and special methods in plant breeding, seed and crop production. Results.

The results of the study of modification variability of absolute and relative quantitative traits of faba bean plants are presented, the interrelation of quantitative traits is investigated and the contribution of individual elements of the productivity structure to the total yield is determined.

Environmentally stable indicators and simple indices have been identified, and traits that can be used for genotype identification and selection have been established.

Given the high variability of absolute quantitative traits of faba bean plants for genotype identification, it is advisable to use the traits of plant height and number of nodes per plant, where the coefficients of variation were less than 10 percent. For faba beans, the most environmentally stable indices are the harvesting index, the number of seeds per bean, internode length, and the microdistribution index.

According to the correlation analysis, it was found that the seed productivity of faba bean varieties is closely correlated with the following indicators: aboveground plant mass, number of beans per plant, number of seeds per plant, weight of pod flaps per plant. Conclusions. These studies allowed to identify absolute and relative traits of faba beans with ecologically stable indicators, simple indices, the ecological variability of which is less than the variation of the original traits, the correlation analysis of the relationships of quantitative traits of faba beans within the species allowed to identify a number of traits that should be used in fodder beans breeding.

Key words: faba beans, quantitative traits, coefficient of variation, correlation coefficient, breeding indices.

Вступ

Постановка проблеми. В основі створення сучасних високопродуктивних сортів сільськогосподарських культур є розкриття генетичної природи їхніх ознак та вдосконалення методів добору цінних генотипів. Успіх у поєднанні продуктивності та адаптивності культур визначається рівнем досліджень особливостей генетичного контролю мінливості кількісних ознак та характеру їх прояву [1]. Важливим є створення та удосконалення методів добору на ранніх етапах селекції, починаючи з F 3-F5, пошук альтернативних методів оцінки лінійного матеріалу та добору цінних генотипів, вдосконалення технології добору з урахуванням лімітувальних факторів середовища.

Одним з можливих напрямків оцінки сортів та ліній є використання селекційних індексів. Це один із поширених методів, що підвищує ефективність доборів і оцінки за допомогою додаткової інформації про вторинні маркерні ознаки [2]. Індекс. який сам по собі є додатковою ознакою, встановленою шляхом оптимальної комбінації ознак вегетативних і репродуктивних частин рослини, дозволяє селекціонерам відбирати генотипи, що поєднують високий потенціал урожайності та інші бажані характеристики. Ефективність використання селекційних індексів у своїх дослідженнях підтверджено багатьма вченими, розроблено дієві індекси, які зараз застосовуються для різних культур, таких, як пшениця [1, 2, 3], квасоля [4, 5], вигна [6], соя [7], бавовна [8].

Специфічний прояв кількісних ознак зумовлений генетичними факторами: великою кількістю генів, які визначають дані ознаки та наявність зчеплення між ними. Залежно від умов довкілля, продуктивний потенціал генотипу реалізується за рахунок різних елементів структури урожаю, проте жоден із них не може слугувати загальним критерієм ідентифікації генотипів. Ефективному веденню селекційного процесу перешкоджає відсутність критеріїв ідентифікації та оціночних параметрів добору на продуктивність і якість зерна. Похибки при доборі спричинені веденням селекції на продуктивність з одиниці площі, а методи ідентифікації базуються лише на ознаках окремих рослин. Кількісні ознаки, в першу чергу продуктивність та елементи, які її характеризують, мають широкий спектр модифікаційної мінливості, що значно ускладнює процес ефективного добору на початкових етапах селекційного процесу.

Вивчення зв'язків між морфоанатомічними ознаками відіграє велике значення у селекційній роботі, адже вони можуть визначати напрям відбору при створенні нових сортів. Кореляційний аналіз дозволяє встановити взаємодію між ознаками, вплив однієї ознаки на іншу чи залежність обох від якоїсь спільної причини. У селекційній роботі важливо знати не тільки особливість прояву ознак, але й величину зв'язку між ними, це дозволяє встановити деякі закономірності формування врожаю в залежності від реакції генотипу на умови навколишнього середовища і збільшити ефективність добору [9]. Найбільший інтерес представляють кількісні ознаки, зв'язок яких може бути зумовлений як генетичним зв'язком, так і фізіологічними взаємозв'язками [10]. Дослідження кореляційних зв'язків між кількісними ознаками важливе при встановленні детальної ролі у впливі кожного з елементів на величину насіннєвої продуктивності, особливо у тих випадках, коли пряма оцінка показника ускладнена.

Мета і завдання досліджень. Встановлення механізмів генетичного контролю морфо-фізіологічних ознак рослин, їхніх взаємозв'язків, а також їх прояву в конкретних умовах середовища. Дослідження модифікаційної мінливості абсолютних і відносних кількісних ознак рослин бобів кормових і визначення екологічно стабільних показників та простих індексів. Виявлення кореляційних зв'язків між кількісними ознаками рослин. Встановлення ознак для ідентифікації генотипів та при відборах.

Матеріали та методи. Зона правобережного Лісостепу України, в якому проводились польові дослідження, характеризується м'яким помірно- континентальним кліматом, кількість опадів у теплий період року коливається в межах 350-440 мм, нерідко спостерігаються посушливі періоди й суховії. Гідротермічні умови в роки виконання досліджень були не завжди сприятливими для росту і розвитку рослин, що дозволило об'єктивно оцінити колекційний матеріал.

Дослідження виконувалось впродовж 2020 -2022 рр. на дослідних полях лабораторії селекції сої і зернобобових культур Інституту кормів та сільського господарства Поділля НААН. На дослідних ділянках ґрунтовий покрив представлений сірими лісовими середньосуглинковими ґрунтами, вміст гумусу в орному шарі низький і складає 2,1-2,4%. Реакція ґрунтового розчину в основному кисла, рН - 5,1-5,3. Забезпеченість доступними рослинам формами азоту - 90 мг/кг за Корнфілдом, фосфору - 127 мг/кг і калію - 98 мг/кг за Чіриковим. Попередники в польових дослідах - озима пшениця, багаторічні трави; повторність - одноразова. Площа облікової ділянки - 1,8 м².

Спосіб посіву - широкорядний, з міжряддям 45 см. Норма висіву - 400-450 тис. шт./га схожих насінин. Дослідження мінливості кількісних ознак і кореляційних зв'язків між кількісними ознаками рослин проводили на 64 колекційних сортозразках бобів кормових різного еколого -географічного походження. Розмір вибірки складав 25 рослин кожного сортозразка для структурного аналізу з наступною оцінкою генотипів за елементами продуктивності.

За величиною дисперсії (S²) порівнювали коефіцієнти варіювання одних і тих же показників сортозразків, коефіцієнт варіації (V) використовували для порівняння мінливості різних ознак як основний показник, що дає можливість порівнювати варіацію ознак різних вимірювань. Розраховували матриці парних кореляцій за кількісними ознаками цілої рослини, для аналізу були включені такі показники: 1 - надземна маса рослини; 2 - висота рослини; 3 - висота прикріплення нижнього бобу; 4 - загальна кількість вузлів на рослині; 5 - кількість продуктивних вузлів на рослині; 6 - кількість бобів на рослині; 7 - кількість насінин на рослині; 8 - маса насіння з рослини; 9 - маса стулок бобів з рослини. Перевірку між коефіцієнтами кореляцій і середніми даними за роками на достовірність зв'язку виконували за допомогою перетворень Фішера.

При закладці польових дослідів і виконанні фенологічних спостережень керувались «Методикою польового досліду» [11], «Методикою державного сортовипробування сільськогосподарських культур» [12], Міжнародним класифікатором РЕВ роду Faba Mill [13]. Статистичну обробку експериментальних даних виконували за допомогою програм Microsoft Excel, Statistica 6.0.

Результати досліджень і обговорення

Генотипові відхилення за продуктивністю рослин в популяції складають 20%, тоді як коефіцієнт модифікаційної мінливості за даним показником знаходиться на рівні 50 -60%. Таким чином, селекційно-цінні генотипові відмінності приховуються модифікаціями. Точна ідентифікація генотипів ймовірна завдяки низькій екологічній дисперсії показників, адже в таких випадках фенотипова мінливість визначається генотиповими відмінностями [14, 15]. У таблиці 1 показано оцінку модифікаційного варіювання кількісних ознак.

Таблиця 1Мінливість абсолютних кількісних ознак бобів кормових

13. Міжнародний класифікатор РЕВ роду Faba Mill. Л. 1981. 28 с.

14. Барвінченко С.В., Темченко І.В., Аралова Т.С. Мінливість абсолютних і відносних кількісних ознак. Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції присвяченої 110-річчю від дня заснування Миронівського інституту пшениці ім. В.М. Ремесла: «Сучасні аспекти підвищення продуктивного та адаптивного потенціалу сільськогосподарських культур у контексті європейського зеленого курсу» (с. Центральне, 16 листопада 2022 р.). С. 10.

15. Іванюк, С.В., Темченко, І.В. Математичні та статистичні методи оцінки вихідної сировини сої за елементами продуктивності. Корми та кормовиробництво. 2011. № 69, С. 45-54. URL: https://fri- j oumal.com/index.php/j oumal/article/view/879.

References

1. Batashova M.Ye., Tyshchenko V.N., Dubynets M.V., Shapochka O.M. Osoblyvosti zastosuvannia selektsiinykh indeksiv u rozrizi selektsiinoi prohramy pshenytsi ozymoi [Peculiarities of the use of breeding indices in the context of the breeding program of winter wheat]. Faktory eksperymentalnoi evoliutsii orhanizmiv [Factors of experimental evolution of organisms], 2020, vol. 27, pp. 35-40. https://doi.org/10.7124/FEEO.v27.1299 [in Ukrainian].

2. Khomenko S.O., Fedorenko I.V., Blyzniuk R.M. et al. Otsinka sortiv pshenytsi miakoi yaroi za selektsiinymy indeksamy [Evaluation of soft spring wheat varieties according to breeding indices]. Selektsiia i nasinnytstvo [Breeding and seed production], 2015, no. 108, pp. 77-82. https://doi.org/10.30835/2413- 7510.2015.57354 [in Ukrainian].

3. Fellahi Z.E.A., Hannachi A. and Bouzerzour H. Expected genetic gains from mono trait and indexbased selection in advanced bread wheat (Triticum aestivum L.) populations. Revista Facultad Nacional de Agronomia Medellin, 2020, no. 73(2), pp. 9131-9141. https://doi.org/10.15446/rfnam.v73n2.77806.

4. Lima, D.C., Abreu, A.D.F.B., Ferreira, R.A.D.C. et al. Breeding common bean populations fortraits using selection index. Scientia Agricola, 2015, no. 72(2), pp. 132- 137. https://doi.org/10.1590/0103-9016- 2014-0130.

5. Garde Y., Chaudhary A.P., Bhimani P. et al. Construction of Selection Indices by using Different Economic Coefficients in Indian Bean [Lablab purpureus (L.) Sweet]. Legume Research - An International Journal, 2022. https://doi.org/10.18805/LR-4847.

6. Melo L.F., Silva T.P., Pereira J.S., et al. Selection index for recommendation of cowpea cultivars for green bean production. Revista Ciencia Agronomica, 2921, no. 52(03). https://doi.org/10.5935/1806- 6690.20210043.

7. Bizari E.H., Val B.H.P., Pereira E.D.M. et al. Selection indices for agronomic traits in segregatingpopulations of soybean. Revista Ciencia Agronomica, 2017, no. 48(1), pp. 110-117.https://doi.org/10.5935/1806-6690.20170012.

8. Ribeiro L.P., Carvalho L.P.D., Farias F.J.C. et al. Genetic gains in agronomic and technological traits of elite cotton genotypes. Bragantia, 2018, no. 77(3), pp. 466-475. https://doi.org/10.1590/1678- 4499.2017329.

9. Maryniuk O.B. Koreliatsiino-rehresiinyi analiz hospodarsko-tsinnykh oznak sortozrazkiv yachmeniu yaroho [Correlation-regression analysis of economic and valuable characteristics of spring barley variety samples]. Kormy i kormovyrobnytstvo [Feeds and feed production], 2014, no. 79, pp. 134-138. Available at: URL: https://fri-j ournal.com/index.php/i ournal/issue/view/33/79 -pdf [in Ukrainian].

10. Silva T.N., Moro G.V, Moro F.V. et al. Correlation and path analysis of agronomic and morphological traits in maize. Revista Ciencia Agronomica, 2016, vol. 47, no. 2, pp. 351-357. https://doi.org/10.5935/1806-6690.20160041.

11. Dospekhov B.A. (1985). Metodyka polovoho doslidu (z osnovamy statystychnoi obrobky rezultativ doslidzhen) [Methodology of field research (with the basics of statistical processing of research results). Moskow, Kolos, 336 p. [in Ukrainian].

12. Volkodav V.V. (2001). Metodyka derzhavnoho sortovyprobuvannia silskohospodarskykh kultur [Methodology of state variety testing of agricultural crops]. Kyiv, issue II, 68 p. [in Ukrainian].

13. Mizhnarodnyi klasyfikator REV rodu Faba Mill [International classification of REV of Faba Mill genus]. Leningrad, 1981, 28 p. [in Ukrainian].

14. Barvinchenko S.V., Temchenko I.V., Aralova T.S. Minlyvist absoliutnykh i vidnosnykh kilkisnykh oznak [Variability of absolute and relative quantitative traits]. Materialy Mizhnarodnoi naukovo- praktychnoi konferentsii “Suchasni aspekty pidvyshchennia produktyvno ho ta adaptyvnoho potentsialu silskohospodarskykh kultur u konteksti yevropeiskoho zelenoho kursu” [Proceedings of the International scientific and practical conference “Modern aspects of increasing the productive and adaptive potential of agricultural crops in the context of the European green course”]. Tsentralne vil., November 16, 2022, p. 10 [in Ukrainian].

15. Ivaniuk, S.V., Temchenko, I.V. Matematychni ta statystychni metody otsinky vykhidnoi syrovyny soi za elementamy produktyvnosti [Mathematical and statistical methods of evaluation of soybean raw materials by elements of productivity]. Kormy ta kormovyrobnytstvo [Feeds and feed production], 2011, no. 69, pp. 45-54. Available at: URL: https://fri-journal.com/index.php/journal/article/view/879 [in Ukrainian].

Размещено на Allbest.ru