Біологічні особливості рослин калістефусу китайського (Callistephus chinensis (L.) Nees) та їх використання в селекційному процесі

234 Pages·2016·13.287 MB·Ukrainian

by  Шевель Лариса Олексіївна

1
НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК УКРАЇНИ
ІНСТИТУТ БІОЕНЕРГЕТИЧНИХ КУЛЬТУР І ЦУКРОВИХ БУРЯКІВ

На правах рукопису

ШЕВЕЛЬ Лариса Олексіївна

УДК: 635.939.982:631.528

БІОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ РОСЛИН КАЛІСТЕФУСУ КИТАЙСЬКОГО
(CALLISTEPHUS CHINENSIS (L.) NEES) ТА ІХ ВИКОРИСТАННЯ В
СЕЛЕКЦІЙНОМУ ПРОЦЕСІ

Спеціальність: 06.01.05 – селекція і насінництво

Дисертація на здобуття наукового ступеня
кандидата сільськогосподарських наук

Науковий керівник:
РУДНИК-ІВАЩЕНКО Ольга Іванівна, доктор с.-г. наук

Київ -2016
2

ЗМІСТ
стор.
ВСТУП 5
РОЗДІЛ 1. (огляд літератури) 12
1.1 Введення в культуру та історія селекції калістефусу
китайського 12
1.2. Класифікація калістефусу китайського. 18
1.3. Морфологічні і біологічні особливості сортів калістефусу
китайського 22
1.4.1.4. Сучасний стан селекції і насінництва калістефусу китайського.
Світовий і вітчизняний сортименти. 29
1.5. Шкідливі організми калістефусу китайського. 32
РОЗДІЛ 2.Умови, матеріали та методика досліджень 35
2.1. Агрохімічна характеристика ґрунту проведення досліджень 35
2.2. Погодні умови за роки проведення досліджень 36
2.3. Об’єктидосліджень 42
2.4. Методика досліджень 45
РОЗДІЛ 3. Вплив умов вирощування на внутрішньосортову
мінливість морфологічних ознак калістефусу китайського 53
3.1. Тривалість міжфазного періоду повні сходи - цвітіння 54
3.2. Вплив строків сівби на ріст і цвітіння рослин калістефусу 60
китайського
3.3. Генетична мінливість кількісних ознак у сортів калістефусу 69
китайського
3.4. Роль сорту в підвищенні насіннєвої продуктивності рослин 78
калістефусу китайського
РОЗДІЛ 4.Стійкість сортів калістефусу китайського Callistephus 95
chinensis (L.) Neеs до фузаріозу за різних умов вирощування
4.1.Оцінка стійкості сортів калістефусу китайського 95
експериментальної колекції до ураження фузаріозом
4.2.Ступінь стійкості сортів калістефусу китайського до фузаріозу
залежно від біологічних особливостей та способу вирощування 100
4.2.1 Особливості впливу строків цвітіння та інтенсивності
забарвлення суцвіть калістефусу китайського на рівень імунності
до захворювання фузаріозом 101
4.2.2. Залежність ступеня стійкості рослин калістефусу
китайського до фузаріозу від місця формування насіння на кущі 106
4.3. Ефективність вирощування калістефусу китайського
розсадним способом і сівбою насіння в грунт 110
РОЗДІЛ 5. Параметри індукування та оцінки кількісних та 117
якісних ознак рослин сортів калістефусу китайського
5.1. Вплив мутагенів на тривалість міжфазних періодів у рослин 118
3
калістефусу китайського
5.2. Вплив мутагенів на основні морфологічні кількісні ознаки
калістефусу китайського 122
5.3.Особливості успадкуваннязабарвлення суцвітькалістефусу
китайського ((Callistephus chinensis (L.) Nees) під впливом хімічних 130
мутагенів
5.4 Оцінка рівня посухостійкості сортів і гібридів (Callistephus
chinensis (L.) Nees 138
РОЗДІЛ 6. РОЗРОБКИ ЗАВЕРШАЛЬНИХ ЕТАПІВ
ДОСЛІДЖЕНЬ 146
6.1.Характеристика новостворених сортів. 146
6.2. Методика проведення експертизи на відмінність, однорідність
та стабільність сортів калістефусу китайського (Callistephus 155
chinensis (L.) Nees)
РОЗДІЛ 7. ЕКОНОМІЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ
ВИРОЩУВАННЯ НАСІННЯ СОРТІВ КАЛІСТЕФУСУ
КИТАЙСЬКОГО 169
Висновки 172
Пропозиції виробництву 174
Використана література 175
Додатки 198
4

Перелік умовних позначень, символів, одиниць вимірів,
скорочень і термінів

ВОС-тест - експертиза на відмінність, однорідність та стабільність
М ; М ; М - гібриди першого, другого та третього поколінь
1 2 3
χ 2 критерій Пірсона (хі-квадрат)
M+m - середнє арифметичне та її похибка
M
V+m - коефіцієнт варіації та її похибка
v
δ - середнє квадратичне відхилення
r - коефіцієнт кореляції
ФАР - фотосинтетична активна радіація
ДГ фізіологічно активні речовини
mS мікросіменс
5
ВСТУП

Створення нових сортів культурних видів рослин є одним з
найвигідніших і ефективніших шляхів збільшення виробництва рослинницької
продукції та поліпшення її якості, як матеріальної основи для забезпечення
повноцінного існування і розвитку людського суспільства [2, 7, 18, 45].
Процес створення нових сортів рослин є складним, багатоетапним і,
незалежно від застосовуваних методів його реалізації і видів рослин,
завершальним його етапом, згідно з Міжнародною конвенцією з охорони прав
на сорти рослин, є їх експертиза на охороноспроможність [98, 99], за
спеціально розробленими методами експериментальних досліджень з
урахуванням біологічної специфіки кожного виду рослин [10, 15, 17, 179, 221].
Квітково-декоративне рослинництво на разі є підгалуззю аграрного
сектору, яка спрямована на розмноження та вирощування насіння і садивного
матеріалу цих рослин з метою їх подальшого використання у створенні
насаджень різного функціонального призначення. Тому, пошуки отримання
різноманіття рослин, які б задовольняли потреби виробників та інших верств
населення є актуальним питанням на сьогодні.
До популярних квіткових культур як у нашій країні так і у всьому світі
відноситься така рослина як калістефус китайський. Рід Callistephus -
монотипний рід, ареал якого охоплює Китай, Японію, Корейський півострів,
крайній південний захід Далекого Сходу [145]. У культуру цю квітково-
декоративну рослину було введено з 1728 р. Протягом трьох століть створені
сорти, що мають різний габітус: розмір, форму, забарвлення суцвіть; різну
стійкість до чинників довкілля і шкідливих організмів. Проте вимоги часу
ставлять нові завдання з селекції, які в свою чергу породжують багато запитань
як наукових, так і практичних.
Щоб мати на поставлені питання відповіді, особливо зі створення нових
сортів, необхідно вивчати та визначати критерії мінливості, спадковості і
генетичної залежності ознак декоративності та продуктивності рослин
цієїкультури для використання їх у наступній селекції, вплив різних чинників
6
на продуктивність суцвіття, оскільки вони залишаються на сьогодні ще
недостатньо науково обґрунтованими.
Актуальність досліджень. Серед однорічних квіткових культур широке
поширення в багатьох країнах світу і України отримала така рослина як
калістефус китайський (Callistephus chinensis (L.) Nees), завдяки
універсальності використання культури. Разом з тим велика кількість барв і
форм суцвіть, тривале цвітіння, невибагливість і багато інших переваг
сприяють все зростаючою популярністю цієї рослини.
Потреба населення в квітах була і залишається на високому рівні, тому й
попит на такі рослини не зменшується, а, навпаки, зростає. Останнім часом
дуже зросла іноземна експансія декоративних і квіткових культур на
вітчизняному ринку. Але тільки за рахунок розширення вже існуючих площ
даної проблеми не вирішити. Внесок селекції в підвищення продуктивності за
останні десятиліття оцінюється в 30–70%. Але розрив потенційного і
реалізованого біологічного потенціалу рослин протягом 15–20 років не
зменшується, а, навпаки, збільшується. Необхідні додаткові знання з геному
цієї культури для створення нових сортів нового напряму використання.
В Україні не проводили наукові дослідження з адаптивно-значущих норм
реакції та рівнів мінливості морфологічних ознак сортів калістефусу
китайського залежно від біо- та абіотичних чинників.
Найважливішим етапом у здійсненні таких досліджень є виявлення в
звичайних умовах у складі вирівняних популяцій можливості прояву
внутрішньосортової або індивідуальної мінливості низки ознак і відповідно
групової диференціації особин у відселектованому матеріалі.
У сортименті калістефусу китайського мало високо-декоративних сортів
раннього строку цвітіння, придатних для безрозсадного насінництва в умовах
Лісостепу. У зв'язку з цим особливої важливості набуває проблема створення
сортів, які відрізнялися б високим рівнем декоративності, ранніми строками
цвітіння і стабільним урожаєм високоякісного насіння за сівби у відкритий
грунт в умовах Лісостепу України.
7
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами.
Дисертаційна робота виконана впродовж 1998–2015 рр. і є складовою частиною
тематики наукових досліджень Інституту садівництва НААН згідно НТП на
1996–2000 рр. “Садівництво” за завданням 01.13 «Удосконалити сортимент
декоративних культур на основі виведення нових та інтродукції існуючих
сортів, форм, різновидів культур з високими декоративними якостями» (№
держреєстрації 0196U018180); відповідно до НТП «Плодове і декоративне
садівництво» 2001–2005 рр. за завданням 01.08 «Удосконалення сортименту
одно - та багаторічних садових декоративних культур шляхом виведення нових
та оцінки інтродукованих сортозразків з високими декоративними якостями» (№
держреєстрації 0104U004112); відповідно до НТП “Садівництво і ягідництво”
на 2006–2010 рр. за завданням 01.08 «Удосконалення сортименту одно - та
багаторічних квітково-декоративних культур шляхом виведення нових та оцінки
інтродукованих сортозразків з високими декоративними якостями» (№
держреєстрації 0104U004126); відповідно до НТП “Садівництво» 2011–2015 рр.
за завданням 6.01/36 «Створити нові та виділити інтродуковані сорти квітково-
декоративних культур із заданими параметрами господарсько-цінних ознак для
сучасних інтенсивних технологій» (№ державної реєстрації 0111U003159) та
01.09 НТП “Генетичні ресурси рослин” 2006–2010 рр. за завданням “Визначити
сорти-еталони, джерела та донори господарсько-цінних ознак для формування
базових, ознакових, генетичних, спеціальних та інших колекцій; збагатити та
зберегти колекції генетичних ресурсів плодових, ягідних, горіхоплідних,
малопоширених та декоративних культур” (№ державної реєстрації
0104U004113) та 2011–2015 рр.за завданням 09.02.02.02 «Визначити сорти-
еталони, джерела та донори господарсько-цінних ознак для формування
базових, ознакових, генетичних, спеціальних та інших колекцій»(№ державної
реєстрації 0111U003160).
Мета і задачідосліджень. Метою досліджень було визначення впливу
біотичних та абіотичних чинників на ріст і розвиток сортів калістефусу
китайського в онтогенезі їх рослин, формування рівня продуктивності та
8
декоративності їх показників з метою використання в селекційному процесі та
удосконалення методики з експертизи сортів рослин культури на відмінність,
однорідність та стабільність.
Для досягнення поставленої мети вирішували наступні задачі:
– експериментально вивчити особливості мінливості специфічних
біологічних, декоративних і господарських ознак рослин сортів, занесених до
Державного реєстру сортів рослин, придатних для поширення в Україні та
окремих колекційних зразків калістефусу китайського в основні фази
онтогенезу;
– встановити особливості успадкування окремих відмінних ознак та їх
генетично обумовлених взаємозв’язків;
– встановити особливості росту й розвитку рослин сортів калістефусу
китайського залежно від біотичних і абіотичних факторів. Виявити вегетаційні
періоди сортів з урахуванням намічених тенденцій дестабілізації клімату;
– визначити оптимальні строки сівби рослин за різного способу їх
вирощування;
– провести оцінку колекційного сортименту з метою виявлення
найперспективніших сортів за біологічними, декоративними і господарськими
ознаками;
– виявити чутливі до хімічних мутагенів сорти калістефусу китайського,
вивчити біоморфологічні зміни під їх впливом, і на цій основі отримати
вихідний селекційний матеріал для створення нових сортів;
– встановити ступінь ураженості рослин сортів калістефусу китайського
фузаріозом в умовах Київської області;
– ідентифікувати групи сортотипів за вивченими ознаками;
– удосконалити методику з експертизи сортів рослин культури на відмінність,
однорідність та стабільність для здійснення досліджень на їх
охороноспроможність;
- на основі вивчених положень створити сорти нового покоління
калістефусу китайського для різних напрямів господарчого використання.
9
Об’єкт дослідження: особливості прояву та успадкування важливих
морфологічних ознак калістефусу китайського, що є основою успішної селекції.
Предмет дослідження: сорти калістефусу китайського, комплекс
якісних і кількісних ознак рослин.
Методи дослідження. Польовий - виявлення фенологічних ритмів росту
і розвитку рослин, генетично та генетико-імунологічного аналізів - за вивчення
особливостей успадкування ознак, біометричні, вимірні, візуальні - за вивчення
особливостей мінливості ознак сортів у польових і лабораторних дослідженнях,
методи дисперсійного і кореляційного аналізів - за статистичного опрацювання
результатів.
Наукова новизна одержаних результатів . Уперше в Україні вирішено
важливу наукову проблему з розробки методологічних основ для проведення
селекційних робіт калістефусу китайського з урахуванням особливостей
успадкування декоративних ознак рослин культури:
- –удосконалено методику експертизи сортів калістефусу на ВОС-тест;
– виявлено особливості успадкування сортових ознак рослин калістефусу
китайського як тип і форма суцвіття, інтенсивність його забарвлення, величина
і форма габітусу, стійкість до захворювання;
– установлені особливості прояву мінливості відмітних морфологічних
ознак вегетативних і генеративних органів рослин калістефусу китайського в
т.ч. і за стійкістю до фузаріозу;
– визначені оптимальні строки сівби рослин за різного способу їх
вирощування;
– дістало подальшого розвитку у створенні 15 сортів калістефусу
китайського та у виділенні 91 нового зразка для ознакової колекції
Практичне значення одержаних результатів. Запропоновано
оптимальні строки сівби рослин за різного способу вирощування. Удосконалена
методика експертизи сортів калістефусу на ВОС-тест, визначені сорти–еталони
специфічного поєднання відмінних ознак. Створені 15 нових сортів культури,
які занесені до «Державного реєстру сортів рослин придатних для поширення в
10
Україні» та виділені 91 новий зразок для ознакової колекції, які мають велике
практичне селекційне значення, характеризуючись рідкісним поєднанням
рівнем продуктивності та декоративності, стійкістю до фузаріозу, комплексом
морфологічних ознак, які є важливими елементами комерціалізації культури.
Зразки передано Інституту рослинництва ім. В.Я. Юр’єва НААН для
використання в селекційній роботі як нового вихідного матеріалу.
Особистий внесок здобувача Здобувачем виконано польові та
лабораторні дослідження, здійснено аналіз літератури за темою дисертаційної
роботи та узагальнення одержаних експериментальних даних. Публікації
виконано самостійно та у співавторстві. Внесок здобувача в опубліковані разом
зі співавторами наукові праці полягає у викладенні та узагальненні результатів
досліджень. Частка участі дисертанта в практичній селекційній роботі зі
створення нових сортів калістефусу китайського 50%. У виділенні 91 нового
зразка з поєднаними ознаками для ознакової колекції 50%. Патент України на
винахід № 101586 від 10.04.2013 «Спосіб визначення генотипової
специфічності карликовості декоративних рослин», 7 авторських свідоцтв на
сорти калістефусу китайського.
Апробація результатів дисертації. Основні матеріали та положення
дисертації доповідали та обговорювали на міжнародних конференціях:
«Актуальні проблеми ботаніки та екології» (Березне, 2011), «Дендрологія,
квітникарство і садово-паркове будівництво» (м. Ялта, 2012), «Інтродукція
рослин, збереження та збагачення біорізноманіття в ботанічних садах та
дендропарках» (Київ, 2015), міжнародній науково-практичній Інтернет
конференції «Аграрна наука: розвиток і перспективи» (Миколаїв, 2015),
науково-практичний семінар «Сучасний досвід озеленення населених місць
айстрою однорічною та шляхи вирішення існуючих проблем» (Біла Церква,
2015). Положення та матеріали дисертації доповідали та обговорювали на
засіданнях Вченої ради ІС НААН з 2008–2015 рр.