Анализ взаимосвязи значения признака у родителей, гибридов F1 томата и проявления истинного гетерозиса

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Анализ взаимосвязи значения признака у родителей,

гибридов F1 томата и проявления истинного гетерозиса

А.В. КИЛЬЧЕВСКИЙ

А.В. ИСАКОВ

В статье представлены результаты изучения взаимосвязи значения хозяйственно ценных признаков гибридов F1 и родительских форм томата и эффекта гетерозиса гибридных комбинаций. Установлено, что наибольший эффект истинного гетерозиса наблюдается при скрещивании низкопродуктивных линий между собой. У высокопродуктивных гибридов гетерозис вносит значительный вклад в формирование признаков урожайности.

The article presents results of research into the interrelation of the economically valuable signs of hybrids F1 and parental forms of tomato and the effect of heterosis in hybrid combinations. We have established that the greatest effect of true heterosis happens when lines with low productivity hybridize with each other. Heterosis of highly productive hybrids makes a considerable contribution into the formation of signs of productivity.

Введение

В производстве овощной продукции в Беларуси томат занимает одно из важнейших мест как в защищенном, так и открытом грунте. Использование гетерозисных гибридов является главным направлением интенсификации производства этой культуры [12]. Гибриды F1, обладая большой продуктивностью, устойчивостью и стабильностью, практически вытеснили сорта в защищенном грунте.

Признаки урожайности и истинный гетерозис генотипов зачастую тесно связаны между собой определенными закономерностями. Генотипы, обладающие высоким гетерозисным эффектом, не всегда являются высокопродуктивными гибридами.

Анализ источников

Одним из немаловажных аспектов изучения и использования гетерозиса на томате является изучение характера наследования хозяйственно ценных признаков [1]. Х. Даскалов на основании многолетних исследований указывает на то, что у гибридов томата одни признаки наследуются доминантно, другие - сверхдоминантно [3].

Согласно теории Н.В. Турбина, одним из направлений действия генов при гетерозисе может быть подавляющее действие доминантных факторов в отношении вредных рецессивов, которое является разновидностью аллельного взаимодействия [9, 10].

В настоящее время имеется множество работ отечественных и зарубежных авторов, посвященных изучению теоретической и практической сторон гетерозиса у томата[8]. Многие исследователи сошлись во мнении, что гетерозис у томата проявляется по признакам, являющимся показателем интенсивности роста и развития (высота растения, количество плодов на кисти, урожайность). По другим признакам гетерозисный эффект проявляется значительно ниже [5, 11]. В литературных источниках есть данные, что проявление гетерозиса у томата зависит от условий среды [2, 4]. Это связано прежде всего с эколого-географическим фактором, ведь признак, по определению, является проявлением взаимодействия генетического аппарата с окружающей средой. Гетерозисные гибриды не являются исключением из данного правила и, реагируя на условия выращивания, могут проявлять или не проявлять гетерозис по целому ряду хозяйственно ценных признаков[6].

Нами был проведен комплексный анализ истинного гетерозиса и хозяйственно ценных признаков гибридов и родительских линий по усредненным данным. Целью исследований было изучение закономерностей проявления гетерозиса в зависимости от значения признака у родителей и гибридов.

Методы исследования

Научно-исследовательская работа выполнялась на протяжении 2006-2009 гг. в полевых условиях в двух средах: на опытном поле кафедры сельскохозяйственной биотехнологии и экологии УО БГСХА (г. Горки) и ГНУ «Институт цитологии и генетики НАН Беларуси» (г. Минск). Объектами исследований являлись константные и гибридные формы томата. В 2006 г. был заложен питомник гибридизации, в котором было получено 30 гибридных комбинаций для защищенного грунта по схеме топкроссов 5 Ч 6, и 32 гибридные комбинации для открытого грунта по схеме топкроссов 4 Ч 8. В 2007-2009 гг. были заложены питомники сортоиспытания в остекленных, пленочных теплицах, а также в открытом грунте.

Анализ основных хозяйственно ценных признаков томата в открытом и защищенном грунте показал наличие превосходства гибридов над родительскими формами. Для более достоверной оценки нами был проведен анализ признаков урожайности по истинному гетерозису Ги. Истинный гетерозис, как статистический показатель, позволяет выявить гибридные комбинации с наибольшим гетерозисным эффектом, т.е. превосходящие лучшую родительскую форму:

Ги = F1-P1,

где Ги- истинный гетерозис; F1 - значение признака у гибрида;P1 - значение признака у лучшего родителя.

Также он может быть выражен в процентах к лучшему родителю. Оценка урожайности гибридов и родительских линий томата, а также изучение характера наследования и проявления истинного гетерозиса гибридных комбинаций позволили оценить взаимосвязь между данными характеристиками гибридных растений и послужили основой для комплексного изучения гетерозиса и продуктивности.

В основу данной методики было положено сравнение значений хозяйственно ценных признаков родительских линий и гибридных комбинаций, и истинного гетерозиса гибридов. Для каждого признака были установлены минимальное и максимальное значения в пределах опыта, после чего весь диапазон значений был разделен на три интервала. Таким образом, все гибридные комбинации и родительские линии были отнесены к высокопродуктивным, среднепродуктивным и низкопродуктивным по каждому признаку. Затем было установлено отклонение значения признака каждой гибридной комбинации от среднего значения признака. Результатом данных вычислений стали данные по отклонению от среднего значения признака по каждому гибриду в единицах измерения признака (кг/м2, г), а также в процентах. По каждой группе было вычислено среднее отклонение в процентах. На основании деления родительских линий на 3 группы в зависимости от величины значения признака было получено 6 возможных комбинаций скрещивания родительских линий между собой. Зная значение истинного гетерозиса для каждого гибрида и градацию родителей по урожайности, можно провести комплексный анализ урожайности родительских линий и силу гетерозисного эффекта, которую дает их потомство. Группировка гибридов по значению признака и усреднение эффекта истинного гетерозиса в пределах каждой группы позволило выявить, какую роль играет гетерозис в формировании минимальных, средних и максимальных значений признаков у гибридов.

Группировка линий на высоко-, средне- и низкопродуктивные по значению признака с последующей градацией гибридов на 6 возможных групп и усреднением значений гетерозиса в каждой группе позволило установить взаимосвязь между значением признака у линий и проявления истинного гетерозиса у гибридов между ними.

Основная часть

В табл. 1-3 представлены данные по эффекту истинного гетерозиса гибридов в зависимости от продуктивности исходных форм в среднем по группам родителей. В условиях пленочных теплиц наибольший гетерозисный эффект был отмечен у гибридов, полученных при скрещивании низкопродуктивных родителей между собой, а у высокопродуктивных исходных форм истинный гетерозис был, как правило, минимальным (табл. 1).

Таблица 1.Проявление истинного гетерозиса в зависимости от значения признака у родителей гибридов томата в пленочных теплицах, %

Такая тенденция прослеживается по всем изучаемым признакам. Только по ранней урожайности максимальный гетерозис был отмечен у гибридных комбинаций при скрещивании средне- и низкопродуктивных родительских линий.

Подобная закономерность наблюдалась у изучаемых генотипов в условиях остекленных теплиц (табл. 2). Объяснением прослеживаемой закономерности может служить концепция А.В. Струнникова, которая указывает на положительное компенсационное действие генов у гибридов, с помощью которого снимается отрицательное действие рецессивных генов родителей [7].

Таблица 2.Проявление истинного гетерозиса в зависимости от значения признака у родителей гибридов томата в остекленных теплицах, %

Таким образом, теория о том, что при гибридном состоянии генотипа проявление рецессивных аллелей компенсируется за счет доминантных аллелей, подтверждается нашими исследованиями. Следует отметить, что по массе плода истинный гетерозис был отрицательным при всех возможных комбинациях скрещиваний, кроме низкопродуктивных исходных линий.

Несколько иная картина соотношения гетерозисного эффекта и значения признака наблюдалась в открытом грунте, что, вероятно, связано с более сильным влиянием средовых эффектов (табл. 3). Однако тенденция по общей урожайности и массе плода та же, что и для защищенного грунта, т.е. низкопродуктивные линии при скрещивании дали больший истинный гетерозис. По товарной урожайности в открытом грунте максимальный гетерозис был получен при скрещивании высокопродуктивных и низкопродуктивных форм.

Таблица 3.Проявление истинного гетерозиса в зависимости от значения признака у родителей гибридов томата в открытом грунте, %

Изучение проявления гетерозиса в зависимости от значения признака гибридных комбинаций (табл. 4) позволяет сделать вывод, что гетерозисный эффект, как и урожайность, колеблются в зависимости от средовых условий. В условиях пленочных теплиц высокопродуктивные гибриды в среднем обладали наибольшим гетерозисным эффектом по всем изучаемым признакам.

У низкопродуктивных гибридных комбинаций преобладал отрицательный эффект гетерозиса. В условиях остекленных теплиц наибольший гетерозисный эффект по ранней урожайности отмечен у высокопродуктивных гибридов, по товарной и общей - у среднепродуктивных, по массе плода - у низкопродуктивных. В открытом грунте высокопродуктивные гибриды обладали наибольшим гетерозисным эффектом.

Таблица 4.Проявление истинного гетерозиса в зависимости от значения признака у гибридов томата F1 в различных условиях среды, %

Заключение

Значения признаков родительских линий играют важную роль в проявлении истинного гетерозиса. Наибольший эффект истинного гетерозиса наблюдается при скрещивании низкопродуктивных линий между собой. Вероятно, генетическая несбалансированность низкопродуктивных исходных форм при гибридизации может быть преодолена путем компенсации эффекта проявления рецессивных аллелей за счет действия доминантных аллелей. Высокопродуктивные линии обладают меньшим потенциалом в проявлении гетерозисного эффекта.

У высокопродуктивных гибридов гетерозис вносит значительный вклад в формирование признаков урожайности. Средовые условия оказывают сильное влияние на проявление гетерозисного эффекта.

гибрид томат родительский генетический

Литература

1. Брежнев, Д. Д. Томаты // Гетерозис в овощеводстве / Д.Д. Брежнев. - Л.: Колос, 1966. - С. 9-48.

2. Власов, А. С. Использование топкросса для определения комбинационной способности томата / А.С. Власов, А. А. Тарабаев // Современное состояние и перспективы развития селекции и семеноводства с.-х. культур: науч.-практ. конф., 1998. - Вып. 42. - С. 74-79.

3. Даскалов, Х. Исследование компонентов урожайности томатов / Х. Даскалов // Градинарска и позуэрска наука. - 1965. - № 1. - С. 39-62.

4. Жученко, А.А. Адаптивный потенциал культурных растений: эколого-генетические основы / А.А. Жученко / АН МССР, Ин-т экол. генетики. - Кишинев: Штиинца, 1988. - 766 с.

5. Кильчевский, А. В. / Селекция гетерозисных гибридов томата // А.В. Кильчевский, В.В. Скорина. - Горки: БГСХА, 2005. - 256 с.

6. Пивоваров, В. Ф. Экологические основы селекции и семеноводства овощных культур / В.Ф. Пивоваров, Е.Г. Добруцкая. - М., 2000. - 592 с.

7. Струнников, В. А. Новая гипотеза: ее научное и практическое значение / В.А. Струнников // Вестн. с.-х. наук. - 1983. - № 1 (16). - С. 34-40.

8. Тарутина, Л. А. Взаимодействие генов при гетерозисе / Л.А. Тарутина, Л.В. Хотылева / АН БССР Ин-т генетики и цитологии, Белорус.общ-во генетиков и селекционеров. - Минск: Навука i тэхнiка, 1990. - 176 с.

9. Турбин, Н. В. Диаллельный анализ в селекции растений / Н.В. Турбин, Л.В. Хотылева, Л.А. Тарутина. - Минск: Наука и техника, 1974. - 181 с.

10. Турбин, Н. В. О принципах и методах селекции растений на комбинационную способность / Н.В. Турбин, Л. В. Хотылева // Гетерозис. Теория и методы использования сб. ст. / Ин-т биологии АН БССР; под.ред. Н.В. Турбина. - Минск: Изд-во АН БССР, 1961. - С. 59-111.

11. Хотылева, Л. В. Сравнение некоторых способов оценки комбинационной способности самоопыленных линий кукурузы / Л.В. Хотылева, Л.А. Голядаева // Генетика и цитология: сб. ст. / Ин-т генетики и цитологии АН БССР; редкол.: Н. В. Турбин [и др.]. - Минск, 1982. - С. 10-20.

12. Danailov, Zh. New Bulgarian tomato cultivars for processing / Zh. Danailov // ActaHorticulturae. - ISHS. - Belgium, 2003. - № 613. - P. 337-340.

Размещено на Allbest.ru