Уміст крохмалю в бульбах потомства від беккросування міжвидових гібридів та міжсортових схрещувань картоплі

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сумський національний аграрний університет Кравченко Н.В. - к. с.-г. н.

Уміст крохмалю в бульбах потомства від беккросування міжвидових гібридів та міжсортових схрещувань картоплі

Наведено результати дослідження з визначення цінності комбінацій, створених методами внутрішньовидової та міжвидової гібридизації для отриманням потомства з високим умістом крохмалю в бульбах. Доведено цінність останнього методу для практичного селекційного використання. Серед п'яти комбінацій найменше значення мінімальної величини лімітів мали дві, або 9,1% від загальної кількості оцінених, які отримані методом внутрішньовидового схрещування. У двох, створених цим методом, найбільше значення максимальної величини лімітів не перевищувало 17%. У трьох популяцій із п'яти, що мали внутрішньовидове походження, середньопопуляційна величина показника була меншою, ніж 14%, або нижчою, ніж у двох сортів-стандартів Явір та Случ. Максимальне значення показника зазначено в комбінації Верді х Базис (міжвидовий гібрид) - 19,5%. Доведений вплив компонентів схрещування на прояв ознаки серед потомства. У блоці популяцій із запилювачем сортом Подолянка найкращою материнською формою виявився сорт Верді, із середнім вираженням показника 17,6%, що значно вище, ніж за будь-яким стандартом. Протилежне стосувалось сорту Тетерів із проявом ознаки 13,5%, тобто з різницею 4,1%. Аналогічне стосувалось блоку комбінацій із материнською формою дворазовим беккросом шестивидового гібрида 08.195/73. Для нього найкращим запилювачем виявився сорт Партнер із середнім популяційним проявом ознаки 17,2%. Протилежне стосувалось комбінації 08.195/73 х Тирас, у якої виявлене зменшення вираження показника порівняно з попередньою на 2,3%. Така ж різниця мала місце серед трьох популяцій із материнською формою сортом Подолія, проте у двох із них отримані однакові дані. Майже не виявлено реципрокного ефекту за проявом ознаки. У комбінації Подолія х Струмок різниця середнього вираження показника поміж потомства становила лише 0,7%, проте в іншої пари за участю сортів Подолія і Базис - 1,9%. Доведена перспективність 12-и комбінацій із 22-х за можливістю виділення гібридів з умістом крохмалю 20% і більше. Частка їх у популяції Верді х Базис становила 60%. У майже половини комбінацій виявлена слабка залежність між проявом ознак, у половини - пряма.

Ключові слова: картопля, внутрішньовидова і міжвидова гібридизація, уміст крохмалю в бульбах, комбінації.

Key words: potato, intraspecific and interspecific hybridization, starch content in tubers, populations.

Постановка проблеми

Основними складовими частинами бульб картоплі є вода і крохмаль. Вміст крохмалю сягає 70-80% сухих речовин [1]. Він має надзвичайно велике значення для харчування людей, годівлі тварин та переробної промисловості. Доведено, що крохмаль картоплі засвоюється людиною впродовж 10 хвилин, а, наприклад, пшениці, рису інших зернових - 2 години [2]. З однієї тони бульб, з умістом крохмалю 17%, можна отримати: 80 кг глюкози, або 65 кг гідролу, 170 кг патоки, 160 кг декстрину, 110 л спирту, 170 кг промислового крохмалю [3]. Важливий також уміст крохмалю для переробки бульб на картоплепро- дукти. Наприклад, економічно недоцільно використовувати для таких цілей сорти з його вмістом менше 17% [4], а кожний додатковий процент крохмалю підвищує рентабельність переробки на 5% [5]. Ще однією особливістю картопляного крохмалю є значна величина його зерен, завдяки чому він застосовується в медицині й інших галузях. Цьому також сприяє те, що він може мати лінійну структуру (амілоза) та розгалужену (амілопектин) [6].

Аналіз останніх досліджень і публікацій

Уміст крохмалю в бульбах картоплі залежить від метеорологічних умов, удобрення, структури ґрунту, технології вирощування тощо. Проте основним чинником, який впливає на його вміст, є біологічна особливість сорту, адже залежно від цього розділяють сорти на низько-, середньо- і висококрохмалисті, а в абсолютних величинах його вміст перебуває в межах 8-34% [7].

Селекційний шлях підвищення крохмалистості сортів - найбільш ефективний, хоча б тому, що створений сорт упродовж тривалого часу його експлуатації буде давати віддачу. Доведено, що ознака контролюється серією адитивних генів, які успадковуються шляхом простого об'єднання в потомстві [8]. Розщеплення серед потомства в багатьох випадках характеризується одновершинною кривою, близькою до симетричної [9; 10].

Запропонована гіпотеза, згідно з якою за прояв умісту крохмалю серед потомства відповідають два гени, що діють адитивно. Вони у хромосомах займають незчеплені локуси й успадковуються за тетрасомічним типом [8]. Водночас одержанні численні дані, які не підтверджують це. Зокрема, серед потомства двох низькокрохмалистих батьківських форм виявлені висококрохмалисті гібриди і навпаки [11].

Окремими вченими зазначено значний вплив на прояв ознаки серед потомства специфічної комбінаційної здатності, що дозволило говорити про участь в успадкуванні крохмалистості бульб, крім домінантних генів, також полігенів [12]. Аналогічне спостерігалось у наших попередніх дослідженнях [13].

Завдання і методика дослідження

Метою експерименту було визначення прояву вмісту крохмалю в бульбах потомства від беккросування складних міжвидових гібридів і одержаного від міжсортових схрещувань.

Вихідним матеріалом у схрещуванні використано сорти та беккроси складних міжвидових гібридів за участю диких: S. Bulbocastanum Dun., S. Demissum Lindl., S. Acaule Bitt., а також культурних: S. phureja Juz. et Buk., S. andigenum Juz. et Buk., S. tuberosum L. видів. Гібрид 89.202с79 є одноразовим беккросом шестивидового гібрида, 08.195/73 - В² шестивидового гібрида, на першому етапі одержання якого схрещували два шестивидові гібриди. Залучався у схрещування також шести- видовий гібрид 81.459с18. Як компоненти схрещування також використовували сорти - міжвидові гібриди із близьким до згаданого походженням: Базис - гібрид комбінації 85.291с12 (В¹ шестивидового гібрида) х Багряна і Подолянка - Аусонія х 88.1439с6 ^В¹ шестивидового гібрида). Як стандарти використані сорти Тирас, Явір і Случ.

Таблиця 1

Уміст крохмалю в батьківських формах, їх середнє значення, 2019 р.

Методика дослідження загальноприйнята для селекційно-генетичних експериментів із картоплею [14]. Уміст крохмалю визначали за питомою масою. Оцінювали потомство другого бульбового покоління.

Результати дослідження

Як свідчать дані таблиці 1, компоненти схрещування значно різнились за вмістом крохмалю в бульбах. Серед сортів максимальним значенням показника характеризувався сорт Лєтана - 18,6%, що значно вище, ніж прояв ознаки в сортів-стандартів. Невеликою мірою поступався йому в цьому сорт Верді - 17,9%.

Серед міжвидових гібридів найвище вираження показника зазначено у дворазового беккроса шестивидового гібрида 08.195/73 - 15,6%, що виявилось дуже близьким до вмісту крохмалю в бульбах сорту-стандарту Случ. Дещо менший прояв ознаки зазначено в одноразового беккроса шестивидового гібрида 89.202с79 - 15,1%.

Прояв ознаки в батьків залежав від умісту крохмалю в бульбах компонентів схрещування. Найвищим він був у комбінації 08.195/73 х Лєтана - 17,1%, що зумовлено максимальним проявом ознаки в сорту та порівняно високим у бек- кроса.

Дані, які характеризують прояв ознаки серед потомства, наведені в таблиці 2. У п'яти популяціях мінімальне значення нижньої межі лімітів становило 8,2%, або 22,7% від їхньої загальної кількості. У двох із них материнською формою був дворазовий беккрос шестивидового гібрида 08.195/73. Одна комбінація отримана за схемою внутрішньовидових схрещувань: Тетерів х Струмок. Ще в одній сорт Тетерів також використаний як материнська форма.

У трьох популяціях виявлено максимальне значення верхньої межі лімітів, що становило більше 25%. У всіх них материнською формою був сорт Верді. Протилежне стосувалось потомства від внутрішньовидового схрещування Струмок х Подолія, де значення показника було лише 15,9%. Не набагато вищим виявився прояв ознаки в популяції внутрішньовидового походження Подолія х Струмок - 16,6%. Тобто серед чотирьох комбінацій від схрещування сортів один з одним у половини мало місце мінімальне значення верхньої межі лімітів.

Різниця лімітів залежала як від найменшого, так і від найбільшого значень показника. Дуже малою (4,3%) вона була в популяції Струмок х Явір. Це відбулось завдяки порівняно високому значенню вмісту крохмалю в бульбах серед потомства (15,1%). Близькі дані отримані ще в однієї комбінації внутрішньовидового походження: Струмок х Подолія. Протилежне викладеному стосувалось двох популяцій за участю сорту Верді та від схрещування Базис х Подолія. У них різниця лімітів перевищувала 15%. Водночас лише в останньої мало місце мінімальне значення нижньої межі лімітів.

У 12-и комбінацій, або 55% від їх загальної кількості, середня популяційна величина показника виявилась більшою, ніж у кращого зі стандартів сорту Случ. Водночас у шести прояв ознаки серед потомства був нижчим, ніж у двох сор- тів-стандартів: Явір і Случ. Дві з них мали внутрішньовидове походження, що становило половину тих, що отримані за такою схемою.

крохмаль картопля гібридизація

Уміст крохмалю в бульбах потомства від схрещування міжвидових та внутрішньовидових гібридів ю (друге бульбове покоління), 2019 р.

У більшості популяцій на прояв ознаки серед потомства впливала специфічна взаємодія батьківських форм. Поміж трьох комбінацій за участю материнською формою сорту Верді значення показника було в межах 16,7-19,5%, тобто з різницею у 2,8%. Кращим запилювачем цього блоку виявився сорт міжвидового походження Базис. Протилежне стосувалось міжвидового гібрида 81.459с18.

Аналогічне викладеному стосується блока популяцій із запилювачем сортом Подолянка. Серед них різниця прояву ознаки була ще більшою - 4,1%. Найкращою материнською формою для цього сорту виділився сорт Верді із середнім значенням показника 17,6%. Навпаки, потомство, отримане із сортом Тетерів, мало найнижче вираження показника - 13,5%.

Специфічність взаємного впливу спадковості батьківських форм на прояв крохмалистості серед потомства зазначено у блоці комбінацій за участю материнської форми дворазового беккроса шестивидового гібрида 08.195/73. Крайні значення становили 14,9 і 17,2%, тобто різниця виявилась меншою, ніж у раніше згаданих блоках, і становила 2,3%. Дуже близькі і порівняно високі значення показника мали місце в популяцій із сортами Подолянка і Партнер. Протилежне стосувалось комбінації із запилювачем сортом Тирас. Останній і як стандарт також характеризувався дуже низькою крохмалистістю бульб.

Лише у двох популяціях материнською формою використаний п'ятиразовий беккрос шестивидового гібрида 10.6Г38. Проте різниця між ними за середнім проявом ознаки поміж потомства становила 2,9%. Причому вище вираження показника мала комбінація з більш висококрохмалистим сортом Білоруська 3. Викладене ще раз підтверджувало специфічність комбінаційного впливу компонентів схрещування на крохмалистість потомства.

У трьох популяціях як материнську форму використано сорт Подолія. Гібриди двох із них, у яких запилювачами були сорти Базис і Струмок, характеризувались дуже низьким проявом ознаки. Інше стосувалось потомства, одержаного з міжвидовим гібридом 81.459с18, де середня крохмалистість становила 16,1% і перевищувала значення всіх сортів-стандартів.

Чотири комбінації виявились реципрокними. Дві одержані за участю сорту міжвидового походження Базис і сорту Подолія, а ще дві мали внутрішньовидове походження: Подолія х Струмок і Струмок х Подолія. В останніх середнє значення потомства було дуже близьким, із різницею 0,7%, що свідчить про відсутність у них реципрокного ефекту. Протилежне стосувалось інших двох комбінацій, у яких середнє значення показника відрізнялось на 1,9%, що, порівняно з іншими популяціями, також можна класифікувати як невелику відмінність.

Характер прояву ознаки серед потомства відображає величина коефіцієнта варіації. Мінімальна (11%) вона в комбінації Струмок х Явір. Протилежне стосувалось популяцій Верді х 81.459с18 і Базис х Подолія, у яких значення показника сягало 31%.

Практичну цінність потомства за вмістом крохмалю в бульбах можна визначити за часткою гібридів із вищим проявом ознаки, ніж у кращої батьківської форми, та за кількістю гібридів із крохмалистістю 20% і більше. Серед усіх комбінацій виділені гібриди з умістом крохмалю, що переважає кращу батьківську форму. Водночас частка такого матеріалу різна і залежала від вираження показника в компонентів схрещування. Найбільшою вона була в популяції Струмок х Явір - 85,7%, що зумовлено високим проявом нижньої величини мінімального значення лімітів. Лише на 5,7% поступалось їй потомство комбінації Подолія х 81.459с18.

У двох популяціях величина показника виявилась дуже низькою. Це стосувалось потомства від схрещування двох сортів - Струмок і Подолія (14,3%), а також отриманого в результаті беккросування - 08.195/73 х Лєтана.

Для 10-и комбінацій, або 45% від їх загальної кількості, нехарактерне виділення гібридів із високим (20% і більше) умістом крохмалю в бульбах. Варто зазначити, що серед них три отримані методом внутрішньовидових схрещувань. Надзвичайно цінна щодо цього популяція Верді х Базис, у якої частка потомства з таким проявом показника становила 60%, що можна пояснити вдалим комбінуванням спадкових чинників контролю ознаки батьківських форм.

На рисунку 1 показаний графік розподілу потомства популяції Базис х Подолія за вмістом крохмалю в бульбах. Крива одновершинна, проте несиметрична, що можна пояснити відмінностями в походженні батьківських форм: сорт Базис міжвидового походження, а Подолія - внутрішньовидового, тобто в генетичному відношенні вони віддалені. В інших комбінаціях графік розподілу потомства не завжди одновершинний.

Таблиця 3

Кореляційна залежність (г) між умістом крохмалю в бульбах батьківських форм і потомства, 2019 р.

*Примітка: цифри відповідають № з/п першого стовпчика

Лише між проявом ознаки в запилювачів і середнього батьків виявлена висока пряма залежність (табл. 3). Середньою прямою вона є між проявом ознаки в материнських форм і середнього батьків, або часткою гібридів із крохмалистістю 20% і більше. Аналогічне останньому стосувалось залежності між кількістю гібридів з умістом крохмалю 20% і більше та середнього батьків, або середньопопуляційного значення показника. Також пряма і середня залежність встановлена між останньою ознакою та часткою потомства з вищим проявом крохмалистості, ніж у кращої батьківської форми. Інші зв'язки виявились слабкими.

Висновки

1. Найвищою крохмалистістю серед батьківських форм характеризувався сорт Лєтана - 18,6%. Незначною мірою поступався йому сорт Верді - 17,9%. Серед міжвидових гібридів виділився за проявом ознаки дворазовий беккрос шестивидового гібрида 08.195/73, проте із значно нижчим рівнем вираження показника - 15,6%.

2. П'ять популяцій із 22-х характеризувались найменшим мінімальним значенням лімітів - 8,2%. Серед них дві, або половина, одержані методом внутрішньовидової гібридизації. У всіх трьох комбінаціях за участю сорту Верді незалежно від запилювачів виділені гібриди з умістом крохмалю в бульбах більше 25%.

3. У 12-ти комбінацій, або 55% від загальної кількості оцінених, середній уміст крохмалю в потомства перевищив значення показника у кращого зі стандартів сорту Случ. Лише в шести з них прояв ознаки виявився нижчим, ніж у двох стандартів сортів Явір і Случ. У шести популяціях середній уміст крохмалю в бульбах гібридів був меншим, ніж 14%. Половина з них створена з використанням методу внутрішньовидової гібридизації.

4. Виділені комбінації: Струмок х Явір, Подолія х 81.459с18 і 08.195/73 х Подолянка, у яких частка потомства з вищим проявом ознаки, ніж у кращої батьківської форми, перевищувала 70%. У 12-и популяціях вдалось виділити гібриди із крохмалистістю 20% і більше, що свідчить про їх практичну селекційну цінність.

Список використаної літератури:

1. Кучко А., Власенко М., Мицько В. Фізіологія та біохімія картоплі. Київ: Довіра, 1998. 335 с.

2. Гогулян М. Попрощайтесь с болезнями. Москва: Советский спорт, 2002. 303 с.

3. Фурсова Г., Фурсов Д., Сергєєв В. Рослинництво. Лабораторно-практичні заняття. Технічні та кормові культури. Харків, 2008. 255 с.

4. Putz B. Der zritige Moglichketion zur Selektion bonverarbeitungs sortenlu- rendtn Zuchter. Kartoffelbau. 1995. № 11. S. 427-431.

5. Банадысев С. Обеспечение охраны интеллектуальной собственности в селекции и семеноводстве картофеля. Картофелеводство: сборник научных трудов Института картофелеводства НАН Беларуси. Минск, 2002. 11. С. 19-30.

6. Бульба. Энциклопедический справочник о картофеле. Минск: Белорусская советская энциклопедия, 1988. 574 с.

7. Альсмик П. Селекция картофеля в Белоруссии. Минск: Ураджай, 1979. 128 с.

8. Яшина И. Генетические основы крахмалистости и полевой устойчивости картофеля к фитофторе. Культура картофеля в различных почвенно-климатических зонах: научные труды ИКХ. Москва, 1976. С. 45-59.

9. Schick R., Hopfe A. Die Zuchtung der Kartoffel. Handbuch. Bd. 2. Berlin, 1962. 384 s.

10. Альсмик П. Селекция на повышенное содержание крахмала. Картофель. Минск: Ураджай, 1972. С. 48-60.

11. Borger H. Untersuchungen ьber die Zьchtung von Kartoffeln mit hohem Starkeertrag. Zьchter. 1954. № 24. S. 273-278.

12. Landeo J. Heterosis and combining ability of Solanum tuberosum grup Andi- gena haploids. Potato research. 1951. № 25. P. 227-237.

13. Подгаецкий А., Горбась С. Фенотипическое проявление содержание крахмала среди сложных межвидовых гибридов картофеля и их потомства. Картофелеводство: сборник научных трудов РУП Научно-практический центр НАН Беларуси по картофелеводству и плодоовощеводству. Минск, 2013. Т. 21. Ч. 1.

14. Методичні рекомендації щодо проведення досліджень з картоплею. Немі- шаєве: ІК УААН. 183 с.

Размещено на Allbest.ru