doi: 10.15389/agrobiology.2019.1.38rus
УДК 614.14:631.52:575.222.6
Исследования выполнены при поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 17-44-500827.
СЕЛЕКЦИЯ ИНБРЕДНЫХ ЛИНИЙ ОЗИМОЙ РЖИ (Secale cereale L.)
НА ОБЩУЮ И СПЕЦИФИЧЕСКУЮ КОМБИНАЦИОННУЮ
СПОСОБНОСТЬ И ЕЕ СВЯЗЬ С СЕЛЕКЦИОННЫМИ ПРИЗНАКАМИ
А.А. ГОНЧАРЕНКО, А.В. МАКАРОВ, С.А. ЕРМАКОВ, Т.В. СЕМЕНОВА,
В.Н. ТОЧИЛИН, Н.В. ЦЫГАНКОВА, О.А. КРАХМАЛЕВА
Получение гетерозисных гибридов F1 взамен сортов-популяций — одно из значительных достижений в селекции XX века. Рожь (Secale cereale L.) как строго перекрестно-опыляемая культура весьма перспективна для гетерозисной селекции. Успешность гибридной селекции ржи зависит от наличия гомозиготных линий с высокой комбинационной способностью. Скрещивание линий по схеме топкросса позволяет эффективно выявлять и использовать для синтеза высокогетерозисных гибридов только лучшие генотипы. В представленной работе впервые охарактеризованы уникальные высокогомозиготные инбредные линии озимой ржи, полученные на основе трех российских генопулов, и выявлены линии с высокой комбинационной способностью, перспективные для селекции на продуктивность и качество. Цель наших исследований заключалась в оценке общей и специфическую комбинационной способности инбредных линий озимой ржи с помощью метода полных топкроссов. Тестовые скрещивания по этой схеме провели в 2016 году на изолированных участках, где материнской формой послужили 5 стерильных линий с цитоплазмой типа Пампа (Н-649, Н-577, Н-842, Н-1058 и Н-1185), а отцовской — 4 мужски фертильные линии (Н-451, Н-1011, Н-1247 и Н-1071), которые были тестерами. Всего получили 20 простых межлинейных гибридов F1. Их испытание провели в 2017 году на делянках площадью 8,0 м2 в 3 повторениях при норме высева 500 зерен на 1 м2. Урожайность гибридов F1 варьировала от 5,02 до 7,90 т/га при аналогичном показателе у популяционного сорта Валдай 6,50 т/га. Наиболее продуктивным оказался гибрид F1 (Н-649 × Н-1011), который при урожайности 7,9 т/га превысил стандарт Валдай на 21,5 % (Р ≥ 0,95). В целом по опыту частота гибридов F1 с достоверно высоким конкурсным гетерозисом составила 7 из 20 (или 35 %). Основной причиной варьирования урожайности у гибридов F1 стали различия их родительских форм по комбинационной способности. В дисперсию признака урожайности существенный вклад вносили как общая (ОКС), так и специфическая (СКС) комбинационная способность линий, однако на долю эффектов ОКС приходилось 91,1 % всей изменчивости урожайности, а на СКС — только 7,7 %. Из этого следует, что основной компонент генотипической вариансы признака урожайности — аддитивное взаимодействие генов, но не внутрилокусное доминирование. В то же время высокое соотношение варианс ОКС/СКС указывает на весьма значительную генетическую дивергенцию инбредных линий, взятых для скрещивания. Достоверно высокую ОКС имели стерильные аналоги линий Н-1185 и Н-649, а также отцовская линия-тестер Н-1011. Существенно более низкой общей комбинационной способностью обладали короткостебельные линии Н-577 и Н-1071. Высокие эффекты СКС показали стерильные линии Н-1058 и Н-649, а также тестеры Н-1071 и Н-451. Выявлена положительная корреляция между оценками ОКС линий и высотой растений (r= 0,85±0,10), массой 1000 зерен (r = 0,80±0,13) и массой зерна с колоса (r = 0,64±0,21). Полученные результаты свидетельствуют о важном значении селекции инбредных линий озимой ржи на высокую продуктивность и положительную сочетаемость признаков крупнозерности и короткостебельности.
Ключевые слова: озимая рожь, цитоплазматическая мужская стерильность, ЦМС, тестер, гомозиготная линия, F1 гибриды, общая и специфическая комбинационная способность, ОКС и СКС, урожайность, масса 1000 зерен, масса зерна с колоса, короткостебельность.
A.A. Goncharenko, А.V. Makarov, S.A. Ermakov, T.V. Semenova,
V.N. Tochilin, N.V. Tsygankova, O.A. Krahmaleva
Creation of F1 heterosis hybrids instead of population varieties is an advanced breeding technology since XX century. The rye as a strictly cross-pollinated culture is rather perspective for heterotic breeding. The success depends on the use of rye homozygous lines with high combining ability. The topcrossing allows effective estimates of the best genotypes to be used in synthesis of high heterotic hybrids. This paper is the first characterization of the authors' winter rye unique high-homozygous inbred lines, which are based on three Russian gene pools, with high combining ability intended for breeding programs. The purpose of our researches was to estimate by topcrossing method the general and specific combining ability of winter rye inbred lines. Test crossings in 2016 involved five sterile lines with type Pampas cytoplasm (Н-649, Н-577, Н-842, Н-1058, and Н-1185), and four male fertile lines (Н-451, Н-1011, Н-1247, and Н-1071) as testers. In total, 20 simple F1 interlinear hybrids were selected. In 2017, the hybrids were studied in plot tests (8 m2 plots, 3 replications, and 500 grains per 1 m2). F1 hybrid yields varied from 5.02 up to 7.90 t/ha vs. 6.50 t/ha yield of population variety Valdai. The highest yield had F1 (Н-649 × Н-1011, i.e. 7.9 t/ha that is 21.5 % higher compared to the standard Valdai variety. As a whole, the frequency of F1 hybrids with high competitive heterosis is 7 of 20 (or 35 %). Variation of F1 productivity is mainly due to different combining ability of their parents.Note, both general and specific combining abilities (GCA and SCA) contribute to a dispersion of productivity trait, thought GCA effects account to 91.1 % while SCA only 7.7 %. Thence, additive gene effects but not intralocus dominance are the basic genotypic components of productivity trait variance. The obtained GCA/SCA values specify on high enough genetic divergence of the inbred lines used. Sterile analogues of lines Н-1185 and Н-649, and also of paternal line-tester Н-1011 possess high GCA effects. The dwarf lines Н-577 and Н-1071 show lower general combining ability. High SCA effects are characteristic of the sterile lines Н-1058 and Н-649, and also the testers Н-1071 and Н-451. It was revealed that GCA of the used rye lines positively correlates with plant height (r = 0.85±0.10), 1000-grain weight (r = 0.80±0.13) and grain weight per ear (r = 0.64±0.21). These data emphasize the importance of inbred lines’ selection for high own performance and combining of high 1000-grain weight and a dwarfism.
Keywords: Secale cereale L.,winter rye, cytoplasmic male sterility, CMS, tester, homozygous inbred line, F1 hybrids, general combining ability, GCA, specific combining ability (SCA), yield, 1000-grain weight, grain weight per ear, dwarfism.
ФГБНУ ФИЦ «Немчиновка», |
Поступила в редакцию |
