Отбор и оценка селекционного материала.ppt
- Количество слайдов: 189
Лекция 6. Методы отбора, применяемые в селекции
Факторы, затрудняющие идентификацию и отбор хозяйственно-ценных генотипов 1. Краевой эффект. Растения следует отбирать в середине делянки. Отбирают средние по степени выраженности признаков колосья и растения. 2. Ауто- и межгенотипическая конкуренция. Аутоконкуренция возникает между особями одного генотипа и вызывается, главным образом, возрастной изменчивостью растений. Рано взошедшие растения являются более сильными и угнетают более слабые. Аутоконкуренция проявляется более сильно в СП-1. Для повторного изучения следует брать линии с несколько меньшей сохранностью растений, но с хорошими показателями их продуктивности, особенно в годы с засушливой весной, на участках с повышенной пестротой почвенного плодородия.
Межгенотипическая конкуренция проявляется более сильно, в отдельных вариантах опытов она может снижать продуктивность на 35– 40%. Она встречается в гибридных питомниках, частично в СП 1, когда селекционные линии посеяны близко друг от друга. Растения со средними колосьями, подавляющиеся более агрессивными соседями в гибридной популяции, в чистом посеве оказываются более продуктивными. Искажающее влияние ауто- и межгенотипической конкуренции может давать до 50% фенотипической дисперсии, что затрудняет идентификацию генотипа по фенотипу.
3. Специфическая реакция генотипа на изменение площади питания и способа посева. При выращивании исходного материала каждое растение должно иметь определённую и одинаковую для всех растений площадь питания. Размер площади питания должен быть близкий к принятому в производстве.
На точность и достоверность отбора продуктивных генотипов также влияют такие факторы, как: 1. пестрота почвенного плодородия, 2. микрорельеф, 3. различия в увлажнении, плотности почвы и др.
Пути повышения вероятности отбора продуктивных генотипов и их потомств 1. Для уменьшения влияния модификационной изменчивости необходимо создавать максимально выровненный фон. Селекционный материал выращивают в гомогенных почвенных условиях. 2. Потомства отобранных элитных растений необходимо оценивать в условиях, максимально приближенных к производственным. Условия выращивания должны быть репрезентативными для особенностей производственной зоны, для которой выводится сорт.
3. На начальных этапах селекции (СП 1 -СП 2) применяют частое размещение стандарта (через 20 номеров). Объёмы питомников большие (В СП 1 -3 -10 тыс. номеров; в СП-2 – около 500 номеров). 4. Потомства элитных растений на завершающих этапах селекции (КП, ПСИ, КСИ) изучают 2 -4 года, используют повторности (2 -6), большие делянки (10 -25 кв. м) разные фоны и сроки посева. Проводят экологическое сортоиспытание.
В Западной Сибири в селекционном процессе наряду с идентификацией генотипов по фенотипам существует проблема типизации погодных условий каждого года, поскольку хозяйственно-ценные генотипы могут быть отобраны только в типичный для данной зоны год. Оценка типичности данного года для данной зоны селекции может быть проведена на основе: а) математического анализа динамики метеофакторов; б) поведения в данном году некоторой эталонной совокупности сортов, для которой заранее известны ранги размещения генотипов по продуктивности в типичный для данной зоны год; в) многолетнего личного опыта и интуиции селекционера.
Отбор в аллогамных и аутогамных популяциях
Планирование отбора Выбор целесообразного метода отбора зависит от двух факторов: 1) вида опыления; 2) уровня соответствия фенотипа и генотипа (доминирование, коэффициент наследуемости).
Отбор включает два этапа: 1) в исходной популяции отбирают особи по определённым критериям; 2) проводят испытания потомств отобранных растений, проверяя успех отбора.
Обшие принципы отбора 1. Популяция исходного материала должна быть достаточно многочисленной (от 10 до 20 тыс. особей), чтобы обеспечить генетическое разнообразие. При увеличении размера популяции повышается вероятность отбора ценных генотипов. 2. Отбор элитных растений из исходного материала проводят на основе запланированных критериев отбора в течение всей вегетации. Окончательно элитные растения отбирают по сумме всех критериев отбора после их проявления. 3. Число элитных растений, которое следует отбирать, определяется запланированной интенсивностью отбора. Хороший результат (сдвига при отборе) получают, если отбирают около 10% особей исходной популяции или меньше.
4. Надёжность проверки результата отбора на втором этапе (испытание потомств элитных растений) зависит от точности полевого опыта. Первое потомство испытывают без повторности (так как мало семян), через 10– 40 делянок высевают стандартный сорт (районированный в данной местности сорт, широко возделываемый в производстве) или исходную популяцию. 5. Оценку второго поколения потомств проводят в точном полевом опыте с повторностями. Теперь результат отбора можно проверить по урожайности и другим признакам с низкой и средней наследуемостью. Из этих потомств отбирают опять около 10% наиболее продуктивных.
6. Площадь делянок и число повторностей в каждом последующем испытании увеличивается, а число потомств вследствие отбора уменьшается. Испытание прекращают, когда можно указать потомства, наилучшим образом отвечающие задачам селекции.
Классификация методов отбора 1. Массовый отбор а) однократный б) многократный в) непрерывный г) негативный д) простой периодический отбор 2. Индивидуальный у самоопыляющихся культур а) однократный в) метод родословных (педигри) г) метод пересева (массовых популяций) 3. Индивидуальный у перекрёстноопыляющихся культур а) метод половинок б) индивидуально-семейный отбор г) семейно-групповой отбор
4. Отбор по комбинационной способности у перекрёстноопыляющихся культур а) периодический отбор на ОКС б) реципрокный рекуррентный отбор на ОКС и СКС в) поликросс-тест 4. Клоновый отбор
Массовый отбор
Методом массового отбора получены почти все сорта многолетних трав и многие сорта ржи. Например, путем многократного массового отбора из гибридной популяции от свободного переопыления линии 16 с сортом Омская 192 выведен сорт люцерны изменчивой – Флора 6 (2005). Сорт костреца безостого Титан (2000) создан путем массового отбора из коллекционного образца ВИР (К 43621). Сорт донника белого Омь 2 (2004) создан методом многократного массового отбора из селекционного образца Омский 7.
Основные преимущества метода массового отбора – простота, доступность и быстрота проведения. Недостаток массового отбора – невозможность проверки отбираемых растений по их потомству.
Виды селекционных посевов 1. Питомники а) Питомники исходного материала (коллекционный, гибридизации, гибридный, питомник отбора) б) Селекционные питомники (первого года, второго года) в) Контрольный питомник 2. Сортоиспытания а) Предварительное (малое станционное) б) Конкурсное (основное) станционное в) Государственное (расширенное конкурсное, технолого-экономическое) г) Экологическое сортоиспытание д) Производственное сортоиспытание 3. Размножение новых сортов (начинается с 1 года конкурсного сортоиспытания)
Однократный индивидуальный отбор у самоопылителей
Линия – потомство одного самоопыляющегося элитного растения, отобранного в расщепляющейся (гибридной, мутантной, полиплоидной) популяции Семья – потомство одного перекрёстноопыляющегося элитного растения Стандарт – лучший местный реестровый сорт, с которым проводят сравнение всех изучаемых линий (семей), новых сортов (в сортоиспытаниях) Примеры стандартов – Памяти Азиева, Омская 29, Омская 35 Селекционный номер – номер, под которым высевается селекционный материал (сорт, линия и др. ) Повторность – число делянок одного сорта, линии и др. Повторение – набор сортов (линий, семей и др. ) одной повторности
Отбор в естественных популяциях и местных сортах Путём индивидуального отбора из естественных популяций и селекционных сортов выведены следующие сорта: озимой пшеницы Ульяновка, Горьковчанка; яровой пшеницы Лютесценс 62, Минская; ячменя Нутанс 187, Айхал; большинство сортов проса, гороха и чечевицы. Новый сорт овса Иртыш 13 создан путем индивидуального отбора из сорта Хармон (Канада, К 11449).
Примеры однократного индивидуального отбора в гибридных популяциях самоопыляющихся культур Индивидуальным отбором в F 2 создан сорт мягкой пшеницы Омская 18, в F 3 – сорта Омский 91 и Омский голозерный 1, сорт Батрак. Сорт яровой мягкой пшеницы Чернява 13 путем отбора из гибридной популяции F 5. яровой ячменя гороха создан
Питомник гибридизации Ом. ГАУ
Элитные колосья, отобранные в разных гибридных комбинациях
Семена, подготовленные для посева СП-2
Отбор лучших потомств элитных колосьев в СП-1
Контрольный питомник Ом. ГАУ
Многократный индивидуальный отбор в гибридных популяциях самоопыляющихся культур (метод родословных)
Преимущества метода родословных: 1) позволяет сократить непроизводительные затраты на размножение огромной массы неперспективного гибридного материала, т. к. уже со второго гибридного поколения можно выявить и выбраковать малоценные формы; 2) увеличивает шансы нахождения наиболее ценных сочетаний признаков; 3) даёт возможность оценивать отобранные линии по результатам их изучения за несколько лет; 4) ускоряет селекционный процесс, т. к. отбор начинается в ранних поколениях.
Недостатки метода родословных: 1) трудоёмка обработка материала, т. к. метод требует анализа отдельных растений, регистрации данных и составления родословных, поэтому невозможно провести эффективную оценку достаточно большого числа комбинаций и потомств; 2) возникают трудности проведении отбора в ранних поколениях в связи с явлением гетерозиса.
Метод пересева (отбор в поздних гибридных поколениях самоопыляющихся культур)
Преимущества метода пересевов: 1) сокращаются издержки на проведение многократных отборов и раздельное выращивание потомств; 2) постепенно повышается доля положительных генотипов благодаря естественному отбору; 3) метод даёт возможность изучать изменение частоты встречаемости генотипов в популяции в различные годы в одном или нескольких пунктах.
Недостатки метода пересева: 1) требует продолжительного времени на выделение ценных форм (4– 6 лет уходят на простой пересев материала без отбора); 2) до 5– 7 -го поколений селекционер не оценивает материал по потомству и знает его поверхностно; 3) к началу отбора количество материала достигает очень большого объёма, для его посева нужны значительные площади, увеличиваются затраты на размножение малоценных форм; 4) при проведении отбора из массовых популяций можно легко пропустить ценные формы.
Индивидуальный отбор у перекрёстноопыляющихся к-р
Элитные початки кукурузы
Особенности в отборе у перекрёстноопыляющихся культур
Изолированные растения сахарной свёклы
Экранная изоляция делянок ржи
1) Отбор начинают в F 1 2) Необходима изоляция потомств отобранных элитных растений (семей, групп семей) 3) Отбор эффективнее проводить до цветения (браковка в поле) 4) Используют метод резервов (половинок) для контроля за опылением 5) Для снижения последствий инцухт-депрессии используют переопыление не в пределах одной семьи, а между родственными семьями (семейногрупповой отбор) 6) Возможно использовать непрерывный массовый отбор (у масличных, эфиромасличных и сахароносных культур) 7) Для создания самоопылённых линий и испытания на комбинационную способность (кукуруза, сорго) отбор сочетают с самоопылением и скрещиванием
8) в селекции перекрёстноопыляющихся культур отбор всегда многократный, часто негативный и непрерывный
Метод половинок
Индивидуально-семейный отбор
Методом индивидуально-семейного отбора созданы многие сорта ржи и гречихи. Например, путем индивидуально-семейного отбора из гибридной популяции Харьковская 88 х Чулпан создан диплоидный сорт озимой диплоидной ржи Ирина (2005). Сорт озимой тетраплоидной ржи Сибирь (1999) выведен путем индивидуально-семейного отбора из гибридной популяции (местная репродукция Белта х Тетра короткая) х Шатиловская тетра. Индивидуально-семейным отбором из местного сорта гречихи был создан сорт – Чишминская (1979).
Семейно-групповой отбор
Примером использования данного метода в селекции является сорт диплоидной гречихи Наташа (2004), который был выведен многократным семейногрупповым отбором из гибридной популяции, полученной при свободном переопылении сорта Ирменка и скороспелых крупноплодных форм. Сорт гречихи Саулык (1998) выведен сочетанием индивидуально-семейного и семейно-группового отборов из сложной гибридной популяции, сформированной из крупноплодных термостойких форм.
Клоновый отбор у картофеля
Особенности отбора у вегетативно размножающихся культур 1. Отбор лучших гибридных сеянцев проводится в теплице 2. В дальнейших клубневых поколениях расщепления не происходит (т. к. размножение происходит вегетативно, клубнями) 3. Отбор и испытание потомств лучших гибридных сеянцев сочетают с повторными скрещиваниями (обычно применяют беккросс)
Схема и объёмные показатели селекционного процесса по картофелю в Сиб. НИИСХ Год Количество изучаемых изучен генотипов ия (сеянцев/клонов) 1 40 000 сеянцев 2 3 4 5 6 7 8 30 000 – по 1 клубню 4 000 – по 5 -10 клубней у клона 400 – по 50 клубней у клона 100 – по 200 клубней у клона 25 – по 200 клубней у клона 3 – по 200 клубней у клона Количество отобранных генотипов 4 000 400 100 25 6 3 2
Лекция 7. Оценка селекционного материала Классификация методов селекционной оценки 1. По месту проведения – полевые, лабораторные и лабораторно-полевые методы. 2. По оцениваемым признакам – прямые и косвенные методы. 3. По способу оценивания признаков – органолептические, инструментальные, биологические.
Полевой метод оценки заключается в проведении наблюдений и учётов сравниваемых сортов непосредственно в поле. Этот метод позволяет наиболее полно и достоверно оценивать сорта и селекционные номера. Но полевой метод требует длительного времени. Некоторые неблагоприятные факторы не проявляются несколько лет, поэтому дать оценку на устойчивость к ним не представляется возможным. Например, оценить селекционный материал озимых культур на морозоустойчивость полевым методом можно только во время суровой зимы.
Оценка сортов и селекционных номеров по прямым признакам даётся непосредственно путём подсчёта, взвешивания, измерения и т. д. Например, число сохранившихся к весне растений – прямой признак зимостойкости сортов озимой пшеницы. Степень поражения листьев у сорта пшеницы – прямой признак его ржавчиноустойчивости. Разное число осыпавшихся зёрен у нескольких сортов овса – прямой признак их устойчивости к осыпанию.
Оценивать некоторые свойства сортов можно по косвенным признакам, чаще всего по биохимическим и технологическим показателям. В этом случае оценку по интересующему селекционера свойству проводят с помощью такого показателя, который коррелятивно связан с данным свойством. Например, процент и прочность клейковины дают косвенную характеристику хлебопекарных качеств муки разных сортов пшеницы; Концентрация сахара в клеточном соке растений озимых культур и содержание АТФ, влияющей на процесс фосфорилирования, - косвенный признак морозостойкости сортов. Интенсивность прироста сухого вещества растений и развитие корневой системы косвенно характеризуют засухоустойчивость сортов.
Наличие панцирного слоя в семенах подсолнечника служит надёжным признаком устойчивости сортов к повреждению личинками подсолнечной моли.
Оценка урожайности и продуктивности На начальных этапах селекции (питомники исходного материала, при отборе элитных растений), продуктивность и урожайность определяется глазомерно - по крупности колоса, выполненности колосков в нём, густоте и выравненности продуктивного стеблестоя. Урожайность в селекционных питомниках (СП-1, СП -2) определяют по методике оценки ошибки бесповторного опыта (по стандартам). Урожайность в контрольном питомнике, ПСИ и КСИ оценивают в опытах с повторностями (4 -6), проводят анализ структуры урожая по снопам, убираемым с учётных площадок.
Различия сортов и форм по урожайности на завершающих этапах селекции устанавливается с помощью дисперсионного анализа. Как правило используют однофакторный (сорт) и двухфакторный (сорт, год (пункт и т. д. )) дисперсионные анализы.
Признаки, тесно связанные с урожайностью и продуктивностью 1. Хорошо развитая корневая система. 2. Высокая биологическая устойчивость (выживаемость и сохраняемость растений к уборке). 3. Эффективное функционирование фотосинтетического аппарата (фотосинтез листьев, стебля, колоса, остей). 4. Высокая аттрагирующая способность зерновок и интенсивность притока и накопления ассимилятов.
Селекционные индексы для косвенного (непрямого) отбора по урожайности зерна Индексы в селекции имеют два преимущества перед абсолютными величинами признаков: 1) Уменьшается изменчивость, 2) Может быть установлена какая-либо закономерность, незаметная на абсолютных величинах. Меньшую средовую изменчивость индекса, по сравнению с абсолютными величинами, можно ожидать в тех случаях, когда входящие в состав индекса признаки имеют тесную корреляцию между собой, и их изменчивость под влиянием внешних условий имеет приблизительно одинаковый характер.
Физиолого-генетические системы повышающие урожай 1. Система аттракции 2. Микрораспределения 3. Адаптивности 4. Горизонтального иммунитета 5. «Оплаты» лимитирующего фактора почвенного питания 6. Толератности к загущению 7. Генетической вариабильности длин фаз онтогенеза Эти системы нельзя количественно описать абсолютными величинами, они не являются признаками и проявляют себя лишь в определённых признаковых координатах. Поэтому они могут быть изучены в виде индексов.
(по Кочериной Н. В. , 2009)
Основные индексы в селекции на урожайность (по Чекалину, Тищенко, Баташовой, 2009). Название индекса Формула Расшифровка формулы Уборочный индекс НI=WG/WP WG-масса зерна колоса (метёлки), г; WP – масса растения, г. Индекс микрораспределений MDI=WG/WCh WCh-масса половы, г. Мексиканский индекс Mx=WG/H H – высота растения, см Индекс интенсивности SI=WSt/Н WSt – масса стебля, г. Индекс аттракции AI=WS/WSt WS – масса колоса (метёлки) с зерном, г Полтавский индекс PI=WG/AIL AIL-длина верхнего междоузлия
Название индекса Формула Расшифровка формулы Индекс линейной плотности колоса LDS=NG/LS NG-число зёрен в колосе, шт. , LS– длина колоса, см Индекс продуктивного потенциала SPI=WG/WS WG-масса зерна колоса (метёлки), г; WS – масса колоса (метёлки) с зерном, г Урожайность зерна – YG Масса 1000 зёрен – WTG Число колосьев на метр квадратный – NS/m 2
Например, Тищенко В. Н. , Чекалин Н. М. (Полтавская Гос. Аграрная Академия, 2005) установили, что индекс аттракции (притока ассимилированных пластических веществ из стебля и листьев в генеративные органы (колос) с фазы выхода в трубку до налива зерна) может быть использован в селекционном процессе для повышения эффективности отбора высокопродуктивных генотипов озимой пшеницы интенсивного типа. Отбор продуктивных генотипов по АI (индексу аттракции), по сравнению с прямым отбором по продуктивности колоса, будет более эффективным в связи с его высокой наследуемостью (h 2=62, 5… 79, 1%), в то время как наследуемость продуктивности колоса равна 31, 2… 40, 0%. Селекция на повышение массы 1000 зёрен эффективно может осуществляться отбором, как по SPI – индексу продуктивного потенциала (вторичный признак), так и по массе 1000 зёрен (первичный признак), т. к. этот признак хорошо наследуется, и прямой отбор возможен на ранних этапах селекции.
Чекалин Н. М. , Тищенко В. Н. и Баташова М. Е. (2009) показали, что индекс микрораспределений (MDI) определяется, в основном фотосинтетическим потенциалом зелёных частей колоса и отражает степень оттока из них пластических веществ на формирование зерна. Этот индекс имеет тесную корреляцию с массой 1000 зёрен. Поэтому использование на ранних этапах селекции пшеницы непрямого отбора по оптимальному сочетанию в генотипе AI и MDI будет способствовать повышению эффективности селекции на максимальную продуктивность колоса. Полтавский индекс (PI) характеризуется тесной корреляцией с основными признаками и индексами, связанными с продуктивностью колоса, высоким коэффициентом наследуемости, простотой и быстротой измерения, что позволяет оценить большое количество селекционного материала.
Эколого-генетический анализ урожайности Элементарной единицей эколого-генетического анализа количественных признаков, в т. ч. урожайности является модуль-два или более компонентных и один результирующий признаки. Минимальное число признаков в модуле – три. Например, результирующий признак – масса зерна с растения является произведением двух мультипликативных компонентных признаков – числа зёрен на растении и массы одного зерна. Если компонентные признаки не умножаются, а суммируются, то они называются аддитивными. Например, сумма длин междоузлий даёт длину стебля.
Показатели оценки качества зерна пшеницы 1. Стекловидность и другие физические свойства зерна: цвет, выравненность, крупность, выполненность. 2. Содержание белка. 3. Набухаемость муки в кислотах (определение седиментационного числа) 4. Содержание сырой клейковины. 5. Физические свойства клейковины. 6. Физические свойства теста. 7. Лабораторные выпечки (объём хлеба, пористость мякиша, цвет корки и др. ).
Классификационные нормы, используемые ВЦОКС Показатель Сильная пшеница, улучшитель отличны й хороши й удовлетвор ительный Стекловидность, %, не менее 60 60 60 Сод-е белка, %, не менее 16 15 Сод-е клейковины в зерне, %, не менее 32 Сод-е клейковины в муке, %, не менее Наиболее ценная по качеству Пшеницафиллер Слабая пшеница хор. удовл. 50 50 40 - 14 13 12 11 8 30 28 25 24 22 15 36 34 32 29 27 25 20 Качество клейковины, ед. ИДК 45 -75 45 -85 35 -90 20 -100 0 -120 Разжижение теста по фаринографу, е. ф. , не более 30 50 60 80 120 150 Более 150 Валориметрическая оценка, е. вал. , не менее 85 80 70 55 45 30 Менее 30 УРД теста по альвеографу, е. а. , не менее 500 400 280 260 240 180 Менее 180 Упругость теста, мм, не менее 100 90 80 70 60 50 Менее 50 0, 8 -1, 5 8, 0 -1, 5 0, 7 -2, 0 0, 7 -2, 2 0, 5 -2, 4 0, 3 -2, 6 Более 2, 6, менее 0, 3 Объёмный выход хлеба, см 3, не менее 1400 1300 1200 1100 900 800 Менее 800 Общая хл. оц. , балл, не менее 4, 7 4, 6 4, 5 4, 0 3, 5 3, 0 Менее 3, 0 Отношение упругости к растяжимости
Оценка качества зерна ржи Рожь не обладает хорошей эластичной клейковиной, поэтому объём и качество ржаного хлеба завися в основном от состояния углеводно-амилазного комплеса зерна. С повышением активности альфа-амилазы, вызывающей клейстеризацию крахмала (особенно в проросших на корню зёрнах), снижается водопоглотительная способность муки и получается жидкое тесто и хлеб с липким мякишем. Активность альфа амилазы характеризуется числом падения, которое определяется на амилографе. При ЧП < 80, активность альфа амилазы считается высокой, при ЧП=80 -200 – средней и меньше 200 – низкой. Хорошее по качеству зерно ржи должно иметь ЧП не менее 200.
Показатели качества пивоваренного ячменя 1. Содержание белка в зерне (не выше 12 -12, 5 – у нас в стране и не выше 10 -11 – в Западных странах) 2. Дружное прорастание зерна (не менее 92 % зёрен должно прорасти на 5 -й день после закладки на прорастание) 3. Высокое содержание экстрактивных веществ (75 -76% - удовлетворительное, 80 -81% - хорошее) 4. Высокая выровненность и натура зерна. 5. Высокое качество солода.
У 1 -МОК-3 М MOK-1 M
ИДК 3 М Прибор для определения деформации клейковины Анализатор Спектран 119 М Прибор для определения содержаения в зерне влаги, белка, количества клейковины, зольности
Устройство для определения Седиментации
Фаринограф
Фаринограф фирмы BRABENDER предназначен для оценки физических свойств теста по его сопротивлению механическому воздействию лопастей месилки при замесе. В корпусе прибора размещен электродвигатель , вращающий лопасти тестомесилки. Для замеса теста из бюретки вливают необходимое количество воды. Имеется устройство с регистрирующим прибором для измерения механических усилий, затрачиваемых на замес. Фаринограф регистрирует образование и поведение теста в условиях постоянной механической нагрузки. Кривые, полученные в результате испытания теста фаринограммы, - позволяют оценить качество муки по следующим показателям: водопоглотительная способность, время образования и устойчивости теста, сопротивляемость теста, разжижение теста.
Преимущества фаринографа, состоят в наличии резистографа для оценки сопротивляемости пшеничной муки при интенсивном замесе и компьютерной обработки фаринограмм.
Фаринограмма на экране монитора
Альвеоконсистограф 1. Тестомешалка для приготовления теста. 2. Альвеограф для измерения деформации образцов теста. 3. Модуль вывода результатов (манометр или поставляемый дополнительно модуль Альвеолинк).
Альвеограф предназначен для определения реологических свойств теста (упругая и общая деформация теста, удельная работа общей деформации теста, эластичность). Альвео-консистограф представляет собой Альвеограф, имеющий в своем составе месилку. Консистограф, с помощью которой производится определение консистенции (вязкости) замешиваемого теста. Консистограф оборудован датчиком давления. По консистенции теста судят о водопоглотительной способности муки (ВПС) и исходя из этого значения дозируют на замес теста для последующего альвеографического определения такое количество воды, которое приводит к получению теста оптимальной консистенции.
При определении реологических свойств теста с помощью альвеографа на приемный столик укладывается блинок теста, фиксируемый с помощью кольца. На начальном этапе эксперимента при увеличении давления воздуха проба теста проявляет свои упругие свойства. Далее под давлением воздуха тесто раздувается в шар и проявляет свои упруго-пластические свойства. В определенный момент времени происходит разрыв шара, тесто проявляет свои прочностные свойства.
P: упругость (максимальное давление, необходимое для деформации образца) L: растяжимость (длина кривой) W: хлебопекарная способность (площадь кривой) P/L: вид кривой (отношение высоты кривой к ее длине) p: давление в точке, соответствующей разрыву теста Ie: (P 200/P) эластичность (P 200: давление в точке, расположенной в 4 см от начала кривой).
Прибор для определения автолитической активности (числа падения) ИЧП 1 -2
Прибор для определения автолитической активности (числа падения) ИЧП 1 -2 предназначен для оценки хлебопекарных свойств и контроля качества продовольственного зерна ржи и пшеницы, выработанной муки и других крахмалосодержащих продуктов путем определения автолитической активности по "числу падения", характеризующему активность фермента альфа-амилазы. Принцип действия ИЧП 1 -2 основан на реализации метода Хагберга-Пертена по измерению "числа падения" (международные стандарты ICC № 107, ISO № 3093 -82 и ГОСТ 27676). Метод основан на быстрой клейстеризации водной суспензии муки в кипящей водяной бане и последующем ее разжижении под действием амилолитических ферментов.
Степень разжижения зависит от активности фермента альфа-амилазы и от свойств крахмала. Вязкость клейстера определяется по скорости погружения в него шток-мешалки. Продолжительность погружения, измеряемая в секундах, является показателем "числа падения".
Диафаноскоп ДСЗ-2 М для определения стекловидности зерна
Принцип действия диафаноскопа основан на неодинаковой способности стекловидных и мучнистых зерен пропускать световой поток, т. е. в различии их оптических свойств. В основе метода – зрительное восприятие структур зерновки: у стекловидного эндосперма крахмальные зерна плотно связаны между собой и промежуточным веществом, содержащим азот, что делает зерновку прозрачной; у мучнистого эндосперма зерновка на разрезе непрозрачна. Состоит из корпуса, кассеты на 100 зерен, механизма перемещения кассеты, позволяющего одновременно просматривать 10 зерен; источника света - лампы накаливания, которая находится под углом 50° в кассете, что обеспечивает поступление на нее рассеянного света; линзы с увеличением 1, 43. Для изоляции глаз лаборанта и линзы от попадания постороннего света предусмотрена маска из темного полимерного материала.
Микропурка для определения натуры зерна на начальных этапах селекции
Система оценки качества Год Питомник Количество зерна для анализа Вид анализа 1 -й Питомник гибридизации – – 2 -й Гибридный 5 г Седиментация 3 -й Селекционный 1– 2 г Седиментация 4 -й Контрольный 500 г Анализ физических свойств зерна, содержания и качества клейковины, физических свойств теста (микроальвеограф). Выпечка хлеба стандартным методом. То же, только выпечка хлеба из 50 г муки 200 г 5 -й и 6 -й Конкурсное сортоиспытание Зональное экологическое испытание 7 -й Государственное сортоиспытание 1 кг То же, только физические свойства оценивают на альвеографе и фаринографе. Выпечка хлеба стандартным методом (100 г на 1 хлебец) То же
Проведение фенологических наблюдений в селекции Для всходов и колошения оценивают начало и полную фазу. Для кущения – начало фазы. Для остальных – полную фазу. Начало фазы отмечают, когда она наблюдается у 10 -15% растений, полную фазу определяют по соответствующим для неё признакам, которые фиксируются у 75% растений.
Этапы органогенеза пшеницы (по Ф. М. Куперман) I – недифференцированный конус нарастания; II – дифференциация зачаточного стебля на узлы и междоузлия (начало формирования влагалищ стеблевых листьев); III – сегментация нижней части конуса нарастания и формирование зачаточных кроющих листьев (брактей); IV – начало формирования колосковых бугорков; V – формирование цветков в колосках; VI – формирование пыльников (микроспорогенез) и пестика (мегаспорогенез); VII – формирование половых клеток (гаметогенез), рост в длину члеников колосового стержня, покровных органов колосков и цветков; VIII – выколашивание;
IX – цветение, оплодотворение, образование зиготы (зиготогенез); X – формирование зерновки; XI – молочная спелость (накопление питательных веществ); XII – восковая спелость (перевод питательных веществ в запасные) и созревание семян; a, б, в, г, д, е, ж – последовательное формирование колоска; з, и, к – последовательное формирование пыльцы.
Значение фона для селекционной оценки и отбора Выбор фона и его создание имеет принципиально важную роль при селекции на устойчивость к болезням и вредителям, жаростойкость, холодоустойчивость, отзывчивость на применение удобрений и других физиолого-биохимических показателей. При селекции на адаптивность проблема фона, способного выявлять изменчивость по данному признаку, приобретает еще большее значение.
Эффективность отбора из гибридной популяции и в селекционных питомниках во многом зависит от условий среды, в которых выполняется селекционный процесс. Нельзя или почти невозможно, если исключить случайности, создать сорт устойчивый к засухе, температурным стрессам, болезням, высокоурожайный, отзывчивый на агрофон и т. д. , проводя селекцию в неадекватных условиях. Поэтому в селекции придается большое значение фону, на котором проводится отбор (Мичурин И. В. , 1955; Frey K. J. , 1964; Драгавцев В. А. и др. , 1984; Жученко А. А. , 2001; Драгавцев В. А. , 2005).
Классификация селекционных фонов 1. Провокационный 2. Инфекционный 3. Инвазионный 4. Селективный (оптимально благоприятный) 5. Дифференцирующий (анализирующий)
Сущность испытания на провокационных фонах состоит в том, что изучаемый селекционный материал в любой год подвергают воздействию того условия, оценку на устойчивость к которому хотят дать. Неблагоприятные условия при использовании этого метода создают искусственно в том случае, когда они отсутствуют в естественной природной обстановке при обычном испытании селекционного материала полевым методом. Оценка на провокационном фоне не заменяет основной оценки в обычных условиях, а дополняет её. Преимущество провокационного метода оценки в том, что его использование позволяет регулировать воздействие на растения того или иного неблагоприятного условия в соответствии с задачами работы.
Например, при испытании сортов на морозостойкость путём искусственного промораживания растений в холодильных камерах можно регулировать температуру и продолжительность её воздействия в любых заданных режимах. В некоторых случаях при испытании сортов на устойчивость к тому или иному неблагоприятному условию на провокационном фоне растения не могут проявить всех своих возможностей, как при полевом методе. Например, при оценке устойчивости к воздушной засухе растения высевают в небольших сосудах, которые в нужное время посещают в суховейную установку. Степень засухоустойчивости выявляется в данном случае лишь относительно, вследствие того, что корневая система в сосудах развивается слабее.
Современная техника позволяет совмещать преимущества полевого и провокационного методов путём использования ростовых и вегетационных камер. Использование таких камер позволяет регулировать условия по желанию селекционера и получать несколько урожаев, тем самым ускоряя селекционный процесс.
Климатические камеры
Фитотроны
Методы создания провокационного фона для оценки засухоустойчивости 1. Метод засушников Литвинова. 2. Метод завядания. 3. Проращивание семян в растворах сахарозы с высоким осмотическим давлением. 4. Прогревание семян. 5. Испытание растений на устойчивость к атмосферной засухе в суховейных установках (метод Красносельской. Максимовой).
Засушник Литвинова для оценки засухоустойчивости
Автоматический засушник
Стационарный засушник (rain-out shelter) в университете Арканзас (США) для испытания трав на засухоустойчивость (овсяница)
При появлении первых симптомов почвенной засухи растения ксерофитного и мезофитного типа усиливают рост корневой системы в более глубокие, более влажные слои почвы, тем самым отсрочивая опасное уменьшение гидратуры протопластов. И лишь в случае невозможности реализации данной защитной тенденции избегания неблагоприятного действия засухи проявляется следующий уровень защиты растений, а именно засухоустойчивость, позволяющая растениям некоторое время поддерживать жизнеспособность на фоне нарастающего процесса обезвоживания и перегрева растительных тканей. Шарошкин Н. М. ; Рыбакова М. И. ; Афанасьев М. Н. ; Рудакова В. В. (НИИСХЦРНЗ) в 1997 г. предложили способ определения устойчивости растений к почвенной засухе с помощью засушника отличающийся от способа Литвинова.
1 -й вариант. Слой почвы, полностью изолирован от почвенной влаги, почва глубиной 50 см, представляющая собой модель почвы ограничивающей рост корневой системы в более глубокие слои почвы, заключена в бетонный короб, что позволяет оценить засуховыносливость тестируемых сортообразцов. 2 -й вариант. Оценку засухоизбегания осуществляют в почвенном слое, изолированном от почвенной влаги только в вертикальной плоскости на глубину 2 м. Возникновение вертикального градиента по влажности почвы дает возможность растениям реализовать их потенциальные возможности по засухоизбеганию путем роста корневой системы в более глубокие и влажные слои почвы.
Изоляцию от атмосферных осадков осуществляют пленочным покрытием. Крепление пленки проводится к деревянным брускам, соединенным с продольными элементами конструкции, при помощи болтов. С целью предотвращения перегрева растений нижняя часть пленочного покрытия мобильна и имеет возможность крепления к фиксирующим столбикам, давая в этом положении возможность циркуляции воздуха в засушнике. Кроме этого, надземная часть засушника удлинена на 3 м и не закрыта в торцевой части пленки, что так же способствует циркуляции воздуха над растениями.
При оценке селекционного материала в засушнике наиболее объективная оценка засухоустойчивости получается при учёте двух показателей – физиологической засухоустойчивости (в % к контролю) и абсолютной зерновой продуктивности в условиях засухи (засушник). Чтобы одновременно анализировать оба показателя, можно использовать систему координат. По оси абсцисс откладывается величина физиологической засухоустойчивости сортов, а по оси ординат – их урожайность в условиях засухи. Наибольший интерес для селекции на засухоустойчивость представляют сорта, которые по обоим показателям имеют самые высокие значения (В. И. Ковтун, 2003).
Физиологическая засухоустойчивость и урожайность в условиях засухи (засушник) у 10 разных сортов пшеницы
Балльная система оценки засухоустойчивости с использованием засушника Засухоустойчивость % Балл По классификатору ВИР 90, 1– 100, 0 80, 1– 90, 0 70, 1– 80, 0 60, 1– 70, 0 50, 1– 60, 0 5 4 3 2 1 9 7 5 3 1
Суховейная установка института физиологии растений РАН
Полевая оценка засухоустойчивости Шкала Н. Л. Удольской: 0 – нет признаков страдания от засухи; 1 – падение тургора у нижних листьев, 2 – падение тургора у средних листьев; 3 – пожелтение прикорневых листьев; 4 – пожелтение прикорневых и нижних листьев; 5 – подсыхание прикорневых и нижних листьев; 6 – пожелтение концов средних листьев; 7 – начало отмирания боковых побегов; 8 – подсыхание средних листьев.
Признаки, связанные с высокой засухоустойчивостью 1. Высокая выполненность зерна, озернённость колоса и масса 1000 зёрен в условиях засухи 2. Грубые, сильно расходящиеся, длительно функционирующие ости 3. Удлинённое верхнее междоузлие стебля 4. Многопочатковость кукурузы 5. Высокий уровень накопления сухих веществ 6. Хорошо развитая корневая система, быстрое прорастание зерновки 7. Более глубокая закладка узла кущения, ранее образование вторичных корней, умеренное синхронное кущение 8. Повышенная холодостойкость всходов
9. Развитые опушение листа, восковой налёт и эпидермис 10. Блестящая, глянцевая поверхность листа 11. Высокое содержание «связанной» воды в растениях 12. Медленный темп роста в первой фазе – у среднепоздних сортов Западно-Сибирского экотипа пшеницы.
Методы создания провокационного фона для оценки зимостойкости 1. Искусственное создание бесснежья, значительного снежного покрова и ледяной корки. 2. Посев на склонах. 3. Посев в районах с более суровыми зимами. 4. Метод монолитов (промораживание растений). 5. Промораживание семян, проростков. 6. Посев в посевные ящики (метод В. Ю. Юрьева) 7. Оценка морозостойкости на стеллажах.
Морозильная камера для промораживания растений, проростков и семян
Результаты промораживания растений разных сортов озимого ячменя в шкафу холодильной установки при температуре -15 градусов: 1 -Красный дар; 2 – Одесский 17; 3 – Паллидум 14/14; 4 – Паллидум 14/8.
Ящики с различными сортами пшеницы после выпадения первого снега
Методы учёта перезимовавших растений 1. Глазомерная оценка перезимовки (5 – не отмечается заметной гибели растений, 4 – незначительное повреждение, 3 – количество растений погибших за зиму, приближается к половине, 2 – количество погибших растений больше половины, 1 – незначительная часть растений осталась живой) 2. Безенчукский метод (делянка осматривается по частям (до 20 квадратов) и каждой части ставиться свой балл) 3. Метод подсчёта растений (на концевых защитных полосах всех повторений каждого сорта выделяют по три пробных площадки размером 1/6 кв. м. Ширина пробной лощадки – два рядка, длина – в зависимости от ширины междурядий. Растения выкапывают с площадок и подсчитывают число живых и погибших, затем вычисляют процент перезимовавших растений. )
В случае подсчёта растений зимостойкость можно оценивать по девятибалльной шкале: 1 – крайне низкая (менее 21%); 3 – низкая (31 -40%); 5 – средняя (51 -60%); 7 – высокая (71 -80%); 9 – крайне высокая (более 90%). При выпревании отмечают три градации: 1 – слабое, 3 – среднее, 5 – сильное.
Признаки, связанные с повышенной зимостойкостью 1. Более стабильное и повышенное содержание сахаров (сахарозы и олигосахаридов) в начале, середине и конце перезимовки. 2. Более сильное набухание митохондрий в изотоническом растворе КСl после промораживания. 3. Увеличенное содержание по окончании перезимовки макроэргического фосфора (АТФ) и быстая активация энергетического обмена. 4. Повышенная величина электросопротивления (ЭС) проростков после их закаливания (метод ВСГИ). 5. Некоторые молекулярные и белковые маркеры связаны с морозостойкостью (метод электрофореза). 6. У устойчивых к низким температурам форм зачаточный колос в ранневесенний период развивается более медленно.
7. Более зимостойкие формы формируют развалистый куст и более глубоко залегающий узел кущения.
Наиболее морозостойкими являются сорта пшеницы, глиадин которых представлен аллелями Gld 1 А 1 или Gld 1 A 2, Gld 1 B 2 или Gld 1 B 1, Gld 1 D 5, Gld 6 A 3, Gld 6 B 2, Gld 6 D 2. Одесские генетики показали, что гипотетический сорт озимой пшеницы должен иметь формулу глиадина 1. 2. 5. 3. 2. 2. Высокой зимостойкостью обладают также сорта с формулами глиадина 2. 1. 5. 3. 2. 2; 1. 1. 5. 3. 2. 2 и 2. 2. 5. 3. 2. 2. Экстенсивные сорта типа Ульяновки и Одесской 16 уникальны по морозостойкости, так как обладают пятью эффективными аллелями глиадина (2. 1. 5. 3. 1. 2 и 1 + 2. 1. 5. 3. 2. 1). У Мироновской 808 комплекс хозяйственных признаков сочетается с высокой морозостойкостью благодаря наличию четырёх эффективных аллелей глиадина – 1 В 1, 1 D 5, 6 A 3, 6 D 2.
Система оценки зимостойкости В селекцентре НИИ сельского хозяйства ЦРНЗ М. И. Рыбакова разработала систему оценок зимостойкости озимых культур. Она включает различные методы: прямые с промораживанием в камерах, использование провокационных фонов с пониженными и повышенными температурами почвы, экспресс-оценки и комплекс физиологических показателей, характеризующих норму реакции сорта или номера по ряду физиологических признаков (регенерация, ростовые процессы, состояние фотосинтетического аппарата и др. ). этой системой могут охватываться все этапы селекционного процесса или определённая их часть.
Полевые методы оценки устойчивости к полеганию 1. Глазомерный (5 – полегание отсутствует, 4 – слабое полегание, стебли слегка наклонены, 3 – среднее полегание, наклон стеблей к поверхности почвы под углом 45 градусов, 2 – сильное полегание, 1 – очень сильное полегание, механизированная уборка невозможна) 2. С помощью индекса 3. С помощью динамометра Формула И. Рагастиса M – показатель устойчивости, х – высота полёгшего стеблестоя, Н – высота растения, см.
Методы создания провокационного фона для оценки устойчивости к полеганию 1. Внесение высоких доз азотных удобрений 2. Применение полива 3. Использование аэродинамической трубы
Лабораторные методы оценки устойчивости к полеганию 1. Определение величины сопротивления стебля к излому с помощью прибора АФИ. 2. Метод отрезков И. А. Коростелёва – определение прочности соломины по весу её 1 см. 3. Морфологический метод – об устойчивости к полеганию судят по строению соломины (длине и диаметру, отношению высоты стебля к его диаметру в нижнем междоузлии). 4. Оценка устойчивости к полеганию по анатомическому строению стебля (устойчивые сорта имеют больший диаметр сосудистых пучков и большее их число, большую толщину механической ткани стебля)
5. Оценка устойчивости по корневой системе (устойчивые к полеганию сорта отличаются большим количеством вторичных узловых корней, большим диаметром корня и его центрального цилиндра, более радиальным расположением корней)
Прибор АФИ для оценки прочности соломины: 1 – кронштейн; 2 – ось; 3 – коромысло; 4 – противовес; 5 – передняя рама с отверстиями для соломины; 6 – нажимная рамка с лезвием бритвы или планкой; 7 – стрелка; 8 – шкала; 9 – рукоятка.
Поперечный срез стеблей сортов пшеницы: 1 – полегающего; 2 – неполегающего; А – эпидермис; Б – склеренхима; В – проводящие пучки; Г – основная паренхима
Поперечный разрез стебля устойчивого (слева) и неустойчивого (справа) к полеганию сортов озимой пшеницы: а – кольцо механической ткани; б – сосудисто-волокнистый пучок.
Поперечный разрез стебля, на котором указаны места (а, б, в) для измерения толщины кольца механической ткани (Д).
Анатомическое строение вторичных узловых корней в устойчивых (слева) и неустойчивых (справа) к полеганию растений: а – центральный цилиндр; б – склерифицированная часть первичной коры
По В. С. Рубец, О. С. Кислицкая (2003) МСХА им. К. А. Тимирязева
Корневая система озимой пшеницы в период кущения: а – типичная; б – нетипичная То же – в период спелости
Признаки связанные с высокой устойчивостью к полеганию 1. Более мощная склеренхимная ткань (толстостенные клетки механической ткани между флоэмой и метаксилемой) 2. Большее количество и более прочные проводящие сосудистые пучки. 3. Большая толщина междоузлий, первые два междузлия укорочены. 4. Утолщённые листовые влагалища. 5. Более высокое содержание окиси кремния в стебле. 6. Более толстые и прочные корни, располагающиеся радиально. 7. Хорошо развитая вторичная корневая система 8. Большое количество узловых корней, растущих из нижнего узла.
Методы оценки устойчивости к осыпанию 1. Изучение степени сопротивляемости колосковой чешуи отрыву или отгибу от стержня колоса. 2. Изучение морфологического строения чешуи и способа её прикрепления к стержню колоса. 3. Определение лёгкости удаления зерна из колосковой чешуи при сотрясении колоса или всего растения с помощью «Классификатора обмолачиваемости» . 4. Определение осыпаемости путём уборки в разные сроки пробных площадок или линейных метров. 5. Определение усилия, приложенного на отрыв семени от створки боба у зернобобовых культур.
Признаки, связанные с устойчивостью к осыпанию у зерновых культур 1. Устойчивые формы имеют жёсткие, грубые чешуи с широким основанием в месте их прикрепления к стержню колоса. 2. Форма места прикрепления чешуи должна иметь вид части окружности, а не прямой линии. 3. Киль и жилкование у чешуй должны быть выражены более резко. 4. Степень осыпаемости зависит от размера колосковой чешуи, по сравнению с цветочными чешуями и зерном между ними. 5. Форма и глубина бороздки зерна также влияют на степень его осыпаемости.
«Классификатор обмолачиваемости» - прибор для оценки сортов на устойчивость к осыпанию: 1 – корпус; 2 – рычаг; 4 – стакан; 5 – гребёнка; 6 – штанга для зажима колоса; 7 – пружина.
Создание инфекционного фона Искусственное заражение спорами ржавчины позволяет проводить оценку ржавчиноустойчивости селекционных материалов в любой год. В питомниках искусственного заражения как можно раньше высевают сильно поражаемые сорта и среди них размещают селекционные номера, которые планируют испытать на устойчивость к ржавчине. Если в нужное время осадки не выпадают, то испытываемый материал заражают путём опрыскивания суспензией спор, собираемых с поражённых сортов. Суспензию спор готовят за 2 -3 часа до опрыскивания. Для повышения влажности воздуха инфицированные растения на 1 -2 сутки помещают по ящики из полиэтиленовой плёнки. Вместо суспензии можно использовать смесь спор с тальком (1 г. спор и 100 г. талька).
Способы искусственного заражения пшеницы и ячменя пыльной головнёй 1. Заражение пучками колосьев. 2. Индивидуальное заражение отдельных цветков. 3. Вакуумный метод заражения с помощью прибора Кривченко. Устойчивость к твёрдой головне оценивают путём заражения семян. На 100 г семян берут 1 г спор и всё перемешивают в стеклянной ёмкости. Кроме того, можно погружать семена в суспензию спор. Заражение семян твёрдой головнёй усиливается при раннем посеве и особенно при более глубокой их заделке.
Приборы для заражения пшеницы и ячменя пыльной головнёй и для заражения кукурузы пузырчатой головнёй: 1 – вакуум-насос; 2 – вакуум-резервуар с манометром; 3 и 3 а – инфекционная камера.
Устройство аппарата для инокуляции пшеницы и ячменя возбудителями пыльной головни (по В. И. Кривченко и др. ): 1 – стеклянный цилиндр; 2 – трубка для откачивания воздуха; 3 – вакуумная зажимная пробка; 4 – шланг для подачи и спуска суспензии спор; 5 – сосуд для суспензии спор; 6 – насос; 7 – резиновое кольцо
Искусственное заражение спорами пыльной головни отдельных цветков с помощью кисточки Искусственное заражение спорами пыльной головни отдельных цветков с помощью пинцета и пустыря
Искусственное заражение отдельного колоса пыльной головнёй цилиндровым методом
Инфекционные участки для оценки устойчивости к корневой гнили создают путём внесения в почву растительных остатков с наиболее заражённых посевов. А дальнейшем при монокультуре на таком заражённом участке количество патогенного начала быстро возрастает и создаётся высокая инфекционная нагрузка. Для оценки устойчивости к мучнистой росе через определённое число рядков изучаемых линий высевают сильно восприимчивый сорт. Также проводят осенний посев селекционных номеров в теплице для самозаражения. Для искусственного заражения изучаемых сортов размножают мицелий гриба с поражённых листьев при температуре 17 -20 градусов на фильтровальном бумаге в чашках Петри. Образующиеся конидии используют для приготовления суспензии и опрыскивания всходов.
Для оценки ячменя к полосатой пятнистости (гельминтоспориозу) заражают семена или цветущие колосья. В первом случае семена посыпают сверху перемолотыми листьями, поражёнными грибницей, во втором заражают их с помощью вакуум-метода: конидии в виде водной суспензии вводят в колос, на котором при разреженном давлении вакуум-камеры раскрываются цветковые плёнки. Хороший фон для отбора высокоустойчивых к снежной плесени форм создаётся при посеве в ранние сроки по худшим предшественникам, например пшеницы по пшенице, и внесении высоких доз азотных удобрений перед посевом и в осеннюю подкормку. Перед уходом под зиму растения покрывают плёнкой и слоем снега, и выдерживают в таком виде 3 месяца.
Для оценки пшеницы и ячменя к вирусным болезням высевают какой-либо сорт в сверхранние сроки (для озимых 10 августа). Селекционный материал сеют между полосами этого сорта в оптимальные сроки. Контролем служат те же сортообразцы, удалённые от источника заражения не менее, чем на 200 м. Для оценки картофеля к фитофторе инокулируют суспензией зооспор целые растения или отдельные листья, заражают проростки в лабораторных условиях. Для оценки подсолнечника к заразихе вместе с семенами изучаемых образцов в каждую лунку вносят семена заразихи (на 1 кг песка или почвы от 1 до 5 7 семян заразихи).
Шкалы для учёта развития болезней Шкала В. И. Кривченко для оценки степени поражения твёрдой головнёй 0% - высокоустойчивые; 0, 1 -5, 0 – практически устойчивые; 5, 1 -25, 0 – слабовосприимчивые; 25, 1 -50, 0 – средневосприимчивые; 50% поражённых растений и больше – сильно восприимчивые.
Шкала Прескотта-Саери для оценки степени поражения мучнистой росой
Шкала Прескотта-Саери для оценок устойчивости зерновых к мучнистой росе Поражение поверхности растения в % Характер проявления болезни Балл устойчи вости Степень устойчивостивосприимчивости 0 - 10 От отсутствия инфекции до слабого поражения нижней трети растения, нижние листья поражены умеренно 9 -8 устойчивый 11 - 25 Растение поражено от основания до середины: нижние листья – сильно, а вышерасположенные – умеренно и слабо 7 -6 среднеустойчивы й 26 - 40 Значительная инфекция на нижней трети растения, умеренная на средних листьях, слабая инфекция на листьях, расположенных выше середины растения 5 средневосприимч ивый 41 - 65 Растение поражено до флагового листа: листья нижнего яруса очень сильно и наблюдается их гибель, листья среднего яруса – умеренно или сильно, флаговый лист - слабо 4 -3 восприимчивый 66 - 100 Поражено всё растение: до предфлагового листа сильно; флаговый лист – умеренно или сильно, наблюдается гибель листьев в нижних и средних ярусах, инфекция на колосковых чешуях и остях 2 -1 сильновосприимч ивый
Шкала ВИРа для оценки степени поражения бурой ржавчиной
Шкала Майнса-Джексона для учёта поражения бурой ржавчиной зерновых колосовых культур Балл иммунности Тип поражения Реакция растения на внедрение паразита 0 -0; Иммунный и высокоустойчивый Уредоподушечки не образуются (0); мелкие хлоротичные и некротические пятна более или менее обильны (0) 1 Высокоустойчивый Пустулы очень мелкие, изолированные, расположены на резко некротических больших пятнах; наблюдаются большие некротические пятна без пустул 2 Среднеустойчивый Пустулы разбросанные, небольшого или среднего размера; некроз в виде венчиков или кружков; пустулы обычно на зелёных, слегка хлоротических островках 3 Средневосприимчивый Пустулы среднего размера, сливаются редко; развитие ржавчины ниже нормального, некроз отсутствует, хлороз может быть, особенно при неблагоприятных условиях развития 4 Сильновосприимчивый Пустулы большие, сливающиеся; некроз совершенно отсутствует, но хлороз при неблагоприятных условиях может быть Х Неопределённый по устойчивости Уредопустулы разнообразны как по размерам, так и по типу инфекции на одном и том же месте
Шкала для оценки степени поражения стеблевой ржавчиной
Шкала Джеймса для оценки степени поражения септориозом
Признаки, связанные с устойчивостью растений к болезням 1. Растения с низкой каплеудерживающей способностью меньше поражаются болезнями (бурой и стеблевой ржавчинами). 2. Устойчивые к ржавчине растения имеют восковой налёт, более толстые стенки эпидермиса, меньшее число устьиц на единицу поверхности листа. 3. Закрытоцветущие сорта пшеницы и сорта у которых период цветения приходится на жаркий период, меньше поражаются пыльной головнёй. 4. Более скороспелые сорта меньше поражаются ржавчиной, так как вегетация у таких сортов завершается до массового распространения болезни. 5. Корневая гниль меньше вредит тем растениям, которые способны интенсивно образовывать новые корни.
Создание инвазионных фонов для оценки устойчивости к вредным насекомым Для оценки устойчивости к вредным насекомым применяют обычные полевые и лабораторнополевые методы. Для оценки сортов яровой пшеницы на устойчивость к шведской мухе на специально изолированном участке рано осенью высевают озимую пшеницу длинными полосами с чередующимися промежутками. Она служит местом предварительной концентрации вредителя. Весной в незасеянные промежутки высевают селекционный материал яровой пшеницы. Вредитель с посевов озимой пшеницы переходит на яровую.
Образцы пшеницы и ячменя оценивают к шведской мухе также при поздних сроках посева в разреженных рядках. Отбор устойчивых к шведской мухе сортов и форм овса проводят по ускоренному их росту в первый период после всходов. Для оценки устойчивости селекционного материала его можно заражать в инсектариях или на отдельных хорошо изолированных от других посевов площадках.
Переносные изоляторы при оценке повреждаемости гессенской мухой
Изолированный участок для искусственного заражения сортов гессенской мухой
Учёт повреждения селекционного материала вредными насекомыми Устойчивость к вредным насекомым оценивают по семибалльной шкале: 1 – крайне слабая; 3 – слабая; 5 – средняя; 7 – сильная. Степень устойчивости сортов определяют путём подсчёта среднего числа повреждённых растений (стеблей) или количества вредных насекомых, приходящихся на единицу площади (1 м кв. ). Для оценки повреждаемости скрытостебельными вредителями (шведской и гессенской мухами, зеленоглазкой, стеблевой блохой и др. ) проводят лабораторный анализ взятых в поле растений. При этом определяют общее число повреждённых растений, а также отдельно главных и боковых стеблей у них.
Признаки, связанные с устойчивостью растений к вредителям 1. Шведской мухой и хлебной блохой меньше повреждаются сорта с ускоренным начальным развитием, раньше и обильнее кустящиеся. 2. Сорта яровой пшеницы и ячменя, у которых быстро проходят фазы всходов и кущения и завершаются до откладки яиц гессенской и шведской мухами, меньше страдают от этих вредителей. 3. Густое опушение растений мешает проникновению личинок шведской мухи к точке роста, кроме того к данному вредителю устойчивы сорта, имеющие более мелкие с одревесневшими оболочками клетки эпидермиса влагалищ листьев. 4. Колорадский жук не поедает виды картофеля содержащие алкалоид демиссин. 5. Подсолнечник с панцирным слоем в околоплоднике семян меньше поражается личинками подсолнечниковой моли.
Селективные фоны В плохих условиях можно выявить устойчивые формы, но трудно обнаружить особи с высоким потенциалом продуктивности. Селективный фон должен быть высоким, оптимально благоприятным, т. е. соответствовать условиям среды и агротехники, в которых будет выращиваться сорт. Например, П. Л. Гончаров обнаружил, что на достаточно обеспеченном серой фоне люцерна развивает мощную корневую систему и наращивает большую надземную биомассу. Применив серосодержащие удобрения, удалось выявить популяции растений, отличающиеся высокой продуктивностью биомассы, хорошей облиственностью и повышенным содержанием протеина. Т. о. провокационные, инфекционные и инвазионные фоны выявляют более устойчивые генотипы, а селективные – более продуктивные.
Фоны, выявляющие изменчивость селекционного материала По способности выявлять изменчивость Е. Н. Синская (1963) подразделила фоны на три группы: 1) анализирующий, или способствующий проявлению изменчивости; 2) стабилизирующий, в котором полиморфизм не проявляется, но происходит закрепление достигнутых отбором изменений на предыдущем фоне; 3) нивелирующий фон – угнетающий жизнеспособность всех биотипов в популяции, или нивелирующий различия между ними по другим причинам. На основании этих идей белорусскими учеными (Кильчевский А. В. , Хотылева Л. В. , 1985; Кильчевский А. В. , 1986) разработаны математические методы оценки селекционных фонов или способы их классификации.
Анализирующий фон Наиболее важной, определяющей степень и границы применимости фона, является его дифференцирующая способность. Относительная дифференцирующая способность SEj позволяет сравнить среды по их способности выявлять полиморфизм популяции или набора исследуемых генотипов, поскольку анализируемая совокупность может быть фенотипически однородной в одной среде и вариабельной в другой. Для одних признаков все фоны могут быть нивелирующими, а для других только отдельные фоны являются нивелирующими. Существуют фоны которые для большинства признаков являются анализирующими.
Относительная дифференцирующая способность фона в селекции перца Среда SEj Продолжительность вегетационного периода, сут. Воронеж, открытый грунт 88, 09 Воронеж, защищенный грунт 35, 34 Москва, защищенный грунт Ранний урожай, кг/м 2 Воронеж, открытый грунт Воронеж, защищенный грунт Москва, защищенный грунт Общий урожай, кг/м 2 Воронеж, открытый грунт Воронеж, защищенный грунт Москва, защищенный грунт 33, 29 9, 76 11, 42 0, 08 9, 74 15, 32 19, 95
Средняя масса плода, г Воронеж, открытый грунт Воронеж, защищенный грунт Москва, защищенный грунт 71, 25 37, 1 38, 6 Количество плодов на растении, шт Воронеж, открытый грунт Воронеж, защищенный грунт Москва, защищенный грунт 33, 5 30, 39 24, 71 Толщина стенки плода, мм. Воронеж, открытый грунт Воронеж, защищенный грунт Москва, защищенный грунт 11, 7 6, 34 6, 35
Для признаков «ранний урожай» и «толщина стенки плода» все изученные фоны, а для признака «общий товарный урожай» условия открытого грунта в Воронежской области оказались нивелирующими. Все остальные условия, в которых проводили оценку, следует считать анализирующими по большинству признаков. Максимальный уровень проявления дифференцирующей способности среды (SEj = 88, 09) отмечен в условиях открытого грунта в Воронежской области. Дифференцирующая способность среды определяется по методу классификации сред разработанному А. В. Кильчевским и Л. В. Хотылёвой.
Относительная дифференцирующая способность среды - корень из величины ; - общая средняя всей совокупности генотипов; - эффект j - й среды. Дифференцирующая способность среды
– число генотипов; - эффект i-го генотипа; - эффект взаимодействия i-го генотипа с j-й средой; - дисперсия ошибки; - средний квадрат ошибки; - число повторений.
- число сред; - значение признака у сортообразцов в данной среде; - сумма всех фенотипов i-го генотипа; - сумма всех фенотипов в j-й среде; - общая сумма всех фенотипов.
Отбор и оценка селекционного материала.ppt