Modern Methods of Evaluation of Breeding Material. Оценка

Modern Methods of Evaluation of Breeding Material

Оценка продуктивности. Оценка зимостойкости. Оценка засухоустойчивости. Оценка устойчивости к заболеваниям. 5. Оценка полегания растений и осыпания зерна. 6. Оценка качества продукции.

Методы оценки селекционного материала Все отобранные в процессе селекционной работы номера и сорта называют селекционным материалом. Главные показатели, характеризующие сорта или селекционные номера, их урожайность и качество продукции. Но эти показатели, во-первых очень сложны, они определяются большим числом отдельных более простых признаков и свойств и, во-вторых сильно изменяются под влиянием различных условий выращивания.

В процессе выведения новых сортов необходимо проводить оценку селекционного материала по следующим показателям: - продуктивности, устойчивости к неблагоприятным климатическим условиям возделывания (оценка на значимость), - устойчивости к болезням: ржавчине, головне, гельментоспориозу, фитоспорозу и т.д., - Пригодности к механизированному возделыванию и уборке урожая (оценка на полегаемость и осыпаемость), - Качеству продукции (определение содержания белка, крахмала, жира, оценка мукомольно-хлебопекарных качеств зерна пшеницы и др.)

В селекционном процессе используют полевые, лабораторные и лабораторно-полевые методы оценки на обычных и провокационных фонах по двум видам признаков: прямым и косвенным. Оценка сортов и селекционных номеров по прямым признакам проводится непосредственно путем подсчета, взвешивания, измерения и т.д., по косвенным признакам оцениваются биологические и технологические показатели. Сорт, у которого оказался наибольший процент перезимовавших растений – наиболее зимостойкий из числа сравнивавшихся с ним в одинаковых условиях. Степень поражения листьев у сорта пшеницы - прямой признак его ржавчиноустойчивости.

Полевой метод оценки заключается в проведении наблюдений, учетов и сравнений позволяющих наиболее полно и верно давать оценку сортов и селекционных номеров в поле. Поэтому он является главным при изучении любого селекционного материала. Очень часто дать оценку на устойчивость к действию какого-либо неблагоприятного условия не представляется возможным в течении нескольких лет, так как оно в природе в это время не проявляется.

Оценить селекционный материал озимых культур на морозостойкость полевым методом можно лишь во время суровой зимы. Только при таких условиях создается возможность установить различие между сортами по данному признаку. Если же селекционный материал испытывается в годы, благоприятные по перезимовке, то выявить морозостойкие сорта не удается. Сорт, отобранный селекционером за свою высокую продуктивность, может впоследствии, когда он будет высеваться в производстве, вымерзнуть в первую же холодную зиму. Подобные же затруднения встречаются при оценке селекционного материала полевым методом на устойчивость к засухе, к поражению болезнями, полеганию и т.д.

Оценка на провокационном фоне не заменяет основной оценки в обычных условиях, а дополняет ее. В то же время значение провокационных фонов в селекционной работе так велико, что без их использования во многих случаях нельзя вывести хороших сортов, дающих устойчиво высокие урожаи. Например, применение провокационных фонов совершенно необходимо для оценки при выведении морозостойких сортов озимой пшеницы, ржавчиноустойчивых сортов озимой и яровой пшеницы, заразихоустойчивых сортов подсолнечника, фитофторо- и ракоустойчивых сортов картофеля, вилтоустойчивых сортов хлопчатника и т.д.

Основное условие работы при испытании селекционного материала состоит в том, что оценка должна быть наиболее всесторонней, точной, и ее нужно дать в самые короткие сроки.

Продуктивность – средняя урожайность одного растения. Урожайность - это произведение двух величин: продуктивности и среднего числа растений. На самых ранних стадиях селекционного процесса когда отбирают элитные растения и в первые годы испытания их потомства оценивать будущие сорта можно только по продуктивности родоначальных растений. Но и в дальнейшем, когда появляется возможность определять урожайность селекционных сортов и номеров, оценка по продуктивности сохраняет свое значение.

Продуктивность растения у зерновых колосовых культур складывается из числа колосоносных стеблей, среднего числа зерен с одного колоса и массы 1000 зерен. Очень часто продуктивность растений хорошо характеризует урожайность сорта. Однако, оценка селекционного материала по продуктивности очень осложняется вследствие сильного модифицирования составляющих ее признаков. Продуктивная кустистость, число зерен в колосе, масса 1000 зерен изменяется под влиянием незначительных различий в условиях выращивания в пределах одного и даже самого наибольшего участка (влияние микрорельефа, различий в увлажнении, плотности почвы, распределении питательных веществ, глубины заделки семян и т.д.)

Для правильной оценки селекционных номеров и сортов по продуктивности необходимо создавать в питомниках сортоиспытания выровненный фон, чтобы уменьшить влияние модифицированной изменчивостью.

Оценка зимостойкости Зимостойкость обусловлена различными благоприятными свойствами растений, которые изменяются под влиянием условий произрастания. Устойчивостью урожаев озимых культур в решающей степени определяется условиями их перезимовки, которая зависит от агротехники и наследственных особенностей возделывания озимых культур. Периодически на той или иной площади наблюдается изреживание, частичная или полная гибель их под влиянием неблагоприятных условий перезимовки. В отдельные годы она достигает больших размеров. Гибель растений при перезимовке в различных зонах и в разные годы происходит от различных причин. Растения могут вымерзать в начале зимы при отсутствии или недостаточности снежного покрова. Особенно часто посевы озимой пшеницы гибнут от действия низких температур ранней весной, после схода снега.

Очень опасны для озимых культур зимние оттепели, сопровождающиеся дождями; при этом часто образуется притертая ледяная корка, под которой растения вымерзают или погибают от недостатка кислорода. При резкой смене температур ранней весной верхний слой почвы то оттаивает, то замерзает, что нередко ведет к разрыву корневой системы и гибели растений, называемой вымиранием. В районах с большим снеговым покровом гибель посевов чаще всего в результате выпревания. Оно является следствием усиленного дыхания растений под снегом при небольших плюсовых температурах, когда растения, расходуя продукты ассимиляции, не могут их пополнять; они оказываются ослабленными и очень часто поражаются снежной плесенью, ускоряющей и увеличивающей их гибель. Выпревание чаще всего наблюдается, когда снег выпадает рано осенью на талую землю. На пораженных элементах рельефа, где весной застаивается талая вода, растения могут гибнуть от вымокания.

Полевые методы оценки зимостойкости: -глазомерная оценка перезимовки, - оценка перезимовки при весеннем подсчете живых и погибших растений, - искусственное создание снегонакопления и ледяной корки, - посев на склонах, - посев в других районах, - метод монолитов, - посев в ящиках.

Глазомерная оценка перезимовки Для этого весной, когда растения начнут отрастать и живые растения можно отличить от мертвых, последовательно осматривают один за другим все селекционные номера и сорта, давая глазомерную оценку их перезимовки по пятибалльной системе. Если на делянке не обнаруживается никаких следов гибели растений - перезимовка оценивается баллом 5, когда происходит полная гибель или сохраняется лишь единичные растения, перезимовка оценивается баллом 1.

Посев на склонах Склоны полей, направленные в сторону ветров, господствующих зимой в данной местности, можно использовать в качестве естественного провокационного фона для оценки морозостойкости сортов. Посев в других районах для оценки зимостойкости сортов иногда прибегают к посеву их в районах с более суровыми зимами.

Посев в ящиках Посев в ящиках можно использовать не только для определения морозостойкости сортов, но и гибридов, когда по каждому номеру имеется небольшое количество семян. А в качестве контролей при этом используют хорошо известные сорта, характеризующиеся слабой, средней и высокой морозостойкостью.

Косвенные признаки определения зимостойкости: количество сахара в растениях, интенсивность синтеза АТФ, размеры и степень дифференциации зачаточного колоса в ранневесенний период. Зимостойкости растений можно определять не только по числу растений, сохраняющихся при воздействии низкой температуры, глубоко снегового покрова и т.д., но и косвенно - по некоторым биохимическим показателям. К таким косвенным признакам относятся следующие.

Количество сахара в растениях Исследованиями установлено, что зимостойкость растений зависит от количества сахаров, накапливаемых ими в осенний период: из нескольких сортов, растущих в одинаковых условиях, более морозостойкими будут те, у которых накапливается больше сахаров. Но часто высокая морозостойкость не соответствует интенсивности накопления сахаров. Отмечены даже случаи, когда клетки, наполненные сахарами, гибнут от мороза.

Интенсивность биосинтеза АТФ АТФ - аденозинтрифосфорная кислота, универсальный источник энергии для всех процессов, протекающих в клетке. Исследования показывают, что зимостойкость растений связана, с энергетическим обменом клеток, с синтезом АТФ. Следовательно, для снабжения клеток энергией нужны не только сахара, но и АТФ, обеспечивающая процесс фосфорилирования. Интенсивность синтеза АТФ при низкой температуре (-10°С в узле кущения) - главный показатель, определяющий морозостойкость злаков.

Оценка засухоустойчивости Засуха в нашей стране довольно частое явление. В некоторые годы она охватывает очень большие территории, резко снижая урожайность всех с.-х. культур. Одно из важнейших средств борьбы с засухой - возделывание засухоустойчивых сортов.

Под засухоустойчивостью растений понимают их способность наиболее продуктивно использовать воду при высокой температуре, низкой относительной влажности воздуха, почвы, и давать в этих условиях высокий урожай, при хорошем качестве продукции. Засухоустойчивость – очень сложное свойство

Засухоустойчивость зависит от: физиологической стойкости протоплазмы к обезвоживанию, высоким температурам и концентрации солей, - биологической особенности роста и развития.

Засуха проявляется в трех разных видах: почвенная, атмосферная и физиологическая. При почвенной засухе снижение воды в корнеобитаемом слое почвы достигает величины метрового запаса. Характерная особенность ее – более или менее постепенное наступление.

При атмосферной засухе относительная влажность воздуха снижается до 18-20% и ниже. Характерная особенность этого вида засухи – внезапное наступление ее. При физиологической засухе все процессы происходящие в растении экономно расходуют воду во время засухи и хорошо отзываются на увлажнении. Полевые методы оценки засухоустойчивости Оценивать селекционный материал можно непосредственно в поле по прямым признакам, проводя тщательные наблюдения, не закладывая при этом никаких специальных опытов.

О воздействии почвенной и воздушной засухи на различные сорта судят по урожаю зерна и его выполненности. Сопоставляют урожай и качество продукции сортов в засушливые годы и годы, когда засух не было. Однако, более всестороннюю, быструю и точную характеристику селекционных материалов по засухоустойчивости может дать совместное применение методов оценки по прямым и косвенным признакам. При этом необходимо учитывать типы засухи и биологические особенности развития изучаемых сортов и форм.

Полевые методы оценки засухоустойчивости учет прироста сухого вещества растений косвенный признак характеризующий засухоустойчивость сортов, - изучение корневой системы, - метод засушников, - метод завядания, - определение засухоустойчивости растений по жаростойкости проростков. При наступлении засушливой погоды у всех культур данный показатель снижается, но у засухоустойчивых сортов этот процесс идет более замедленно, чем у незасухоустойчивых.

Изучение корневой системы Мощность, глубина проникновения, быстрота роста и степень разветвления корневой системы и образование вторичных корней, как правило, свидетельствует о засухоустойчивости сорта. Метод засушников Для оценки растений по отношению к почвенной засухе применяют метод искусственных засушников. Сравниваемые сорта высевают в поле. В определенное время часть площади делянок искусственно закрывают, чтобы полностью изолировать растения от выпадающих на них осадков. Здесь постоянно нарастает почвенная засуха.

Оценка устойчивости к заболеваниям Выведение сортов, устойчивых к заболеваниям - одна из важнейших задач селекции. Многие болезни с.-х. растений причиняют огромный вред, снижая урожай и его качество. К ним, прежде всего, относятся ржавчина пшеницы и овса, корневые гнили пшеницы и ячменя, вирусные болезни картофеля, вилт хлопчатника и др. В борьбе с различными заболеваниями растений наряду с агротехническими и химическими средствами очень большая роль принадлежит устойчивым к поражению сортам. Создание таких сортов представляет большие трудности, т.к. подавляющее большинство возбудителей болезней имеет огромный коэффициент размножения, у них очень быстро происходит смена генераций.

Для оценки селекционного материла на устойчивость к заболеваниям проводят специальные испытания с искусственным внесением инфекции, а также используют данные естественного заражения, особенно в годы распространения эпифитотий. Искусственное заражение спорами ржавчины позволяет проводить оценку ржавчиноустойчивости селекционных материалов в любой год. Потери урожая зерновых культур от пыльной и твердой головни довольно значительны. Заражение зерновых культур головней — одна из основных причин ежегодной выбраковки их посевов при апробации из числа сортовых.

Наиболее простой и эффективный метод полевой оценки устойчивости селекционного материала к мучнистой росе - посев среди изучаемых линий через определенное число рядков сильно восприимчивого к заболеванию сорта. Оценка устойчивости картофеля к фитофторе определяют, испытывая селекционный материал непосредственно в поле в течение нескольких лет на провокационных фонах. Инфекционный фон для оценки устойчивости хлопчатника к вилту создают путем внесения в почву листьев. Взятых с больных вилтом растений из как можно большего числа очагов его распространения. Для оценки селекционных материалов на устойчивость к заразихе вместе с семенами изучаемых образцов подсолнечника в каждую лунку вносят семена заразихи.

Оценки устойчивости к вредным насекомым Сорта и формы растений, не повреждаемые вредителями или обладающие способностью восстанавливать рост поврежденных органов и тканей, называют устойчивыми. Различия в степени повреждения вредными насекомыми разных сортов с.-х. растений обуславливаются следующими причинами: - анатомо-морфологическими особенностями, - фенологическими особенностями роста и развития - способностью сортов восстанавливать или компенсировать рост поврежденных насекомыми органов и тканей, - особенностью биохимического состава тканей и органов растений.

Оценка устойчивости к полеганию и осыпанию зерна. Устойчивость селекционного материала к полеганию оценивается в полевых условиях глазомерно по пятибалльной шкале. Оценка устойчивости к осыпанию зерна проводится в полевых условиях при перестое на корню.

Качества продукции Создавая новые селекционные сорта, необходимо проводить оценку селекционного материала не только по количеству урожая, но и по его качеству. Разработаны довольно точные методы, позволяющие определять содержание белка и технологические свойства зерна пшеницы и ячменя, сахаристость корней сахарной свеклы, крахмалистость клубней картофеля, масличность семян подсолнечника, количество, длину прочность волокна прядильных культур на различных стадиях селекционного процесса.