Селекционная работа (11716)

Посмотреть архив целиком

10














Селекционная работа

Контрольная работа



Содержание


  1. Классификация методов оценки

  2. Оценка на различных этапах селекционного процесса

  3. Вычисление индекса отбора

  4. Схема селекционной работы с самоопыляющимися культурами

Список литературы



1 КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ


В селекции нельзя ограничиться только полевыми испытаниями. Используют все многообразие и лабораторных методов анализа. Методы оценки подразделяют на три группы: 1) полевые, 2) лабораторные, 3) лабораторно-полевые. Испытания проводят в обычных условиях и на провокационных фонах. Оценку можно давать непосредственно по изучаемым признакам (прямая оценка) и по косвенным признакам или показателям (косвенная оценка).

Полевая оценка. Это главная оценка, сопутствующая всему селекционному процессу. В различных питомниках селекционного материала последовательно изучают и учитывают: особенности роста и развития растений, их устойчивость к болезням и вредителям, к неблагоприятным факторам среды, реакцию на агротехнические приемы, устойчивость к полеганию, пригодность к механизированному возделыванию, продуктивность и урожайность, стабильность этих показателей по годам и др.

Лабораторная оценка. С помощью лабораторных методов выясняют биологические и физиологические особенности растесний, качество продукции, в частности технологические ее свойства, и т.д. Так, при селекции озимой мягкой пшеницы в лаборатории определяют мукомольные качества зерна, содержание белка и клейковины в нем, их специфичность, хлебопекарные качества муки и др., при селекции хлопчатника — все показатели качества волокна: длину, тонину, диаметр, прочность, зрелость, прядильные качества и др. Многие признаки иммунитета растений к болезням и вредителям, устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды также оценивают лабораторными методами. Роль их в селекции возрастает.

Лабораторно-полевые методы оценки. Их применяют, когда полевую оценку селекционных номеров по определенным показателям дополняют лабораторными анализами. Например, при полиплоидизации селекционного материала отбор полиплоидов осуществляют в два этапа. Сначала в полевых условиях их отбирают по ряду внешних признаков: у полиплоидов обычно листья крупнее, шире и толще, цветки больших размеров и т.д. Однако дать окончательную оценку по этим показателям нельзя, она возможна с помощью микроскопического исследования и непосредственного подсчета хромосом, что выполнимо только в условиях лаборатории.

Следует подчеркнуть, что вся современная селекция строится на сочетании полевых и лабораторных методов оценки селекционного материала, которые гармонично дополняют друг друга.

Прямая оценка селекционного материала осуществляется путем непосредственного его осмотра, измерения растений или их органов, подсчета, взвешивания и т.д. Ее проводят по тем признакам, которые можно наблюдать (прохождение фенологических фаз, поражение болезнями и вредителями и др.), подсчитывать (число листьев, колосьев, бобов и т.д.), измерять (высота растения, прикрепления початка и др.), взвешивать (масса растения, зерна).

В ряде случаев об отдельных свойствах растения можно судить не непосредственно, а по косвенным показателям. Например, об устойчивости растений подсолнечника к подсолнечниковой моли можно судить по наличию или отсутствию панцирного слоя в оболочке семени. Засухоустойчивость растений связана с мощностью развития корневой системы, с анатомическим строением листьев и других органов. При использовании косвенного метода оценку растения по интересующему селекционера признаку проводят с учетом другого коррелятивно связанного с ним свойства.

Косвенный метод оценки применяют только в тех случаях, когда прямая оценка или трудноосуществима в данных условиях, или более трудоемка по сравнению с косвенной.

Выявление тесной связи между той или иной парой признаков открывает практически равные возможности для отбора по любому из них. Выгоднее, однако, использовать тот из коррелирующих признаков, который проще и легче учитывать.

Изучение с помощью ЭВМ корреляций между продуктивностью и другими количественными признаками у зерновых колосовых культур показало, что из всех исследованных признаков только один, а именно масса колосьев с растения, находится в тесной функциональной связи с его зерновой продуктивностью. Причем эта связь проявляется у всех сортов в любых условиях выращивания: при различной густоте стояния растений, при орошении и без него, на разных фонах удобрения. На рис. 83 представлены точечные диаграммы и графики регрессии для массы зерна с растения в зависимости от массы колосьев у яровой пшеницы при выращивании без орошения и в условиях полива и при разной площади питания растений.

Общепринятый способ индивидуального отбора в селекции зерновых культур на продуктивность предусматривает следующий порядок работы: 1) отбор лучших растений в поле или из снопов в лаборатории; 2) обмолот отобранных растений, ссыпание семян в индивидуальную тару, их взвешивание, этикетирование; 3) браковка по зерну; 4) ссыпание отобранных семян в пакеты с надписанными номерами линий. Этот способ очень трудоемок, поскольку индивидуальному обмолоту подлежат все отобранные растения, из которых уже на следующем этапе выбраковывается до 95% и более.

Выявление указанной связи позволяет отказаться от способа отбора на зерновую продуктивность зерновых колосовых культур по массе зерна с растения, применение которого связано со значительной потерей времени на обмолот и другие операции, и заменить его отбором по массе колосьев с растения (без снижения точности отбора), обеспечивающим многократное ускорение этого процесса, что эквивалентно увеличивает эффективность селекции данных культур: пшеницы, тритикале, ржи. Отбор высокопродуктивных растений по массе колосьев с растения или главного колоса дает возможность еще до проведения обмолота отобранных в поле растений выбраковывать весь малопродуктивный материал, обеспечив снижение затрат труда на обмолот, написание этикеток и браковку по зерну. После отбора по массе колосьев с растения или по массе главного колоса обмолоту будет подлежать только действительно самый продуктивный материал.


Масса колосьев с растения, г

Рис. 83. Точечные диаграммы и графики регрессии массы зерна с растения на массу колосьев у сорта яровой пшеницы Сонора 64 при выращивании растений без орошения {вверху) и при двукратном поливе (внизу); размещение растений 15 х 5 см (А, В) и 15 х 1 см (Б, Г)


Описываемый способ обладает тем преимуществом, что позволяет резко сократить затраты труда, связанные с обмолотом элитных растений, их этикетированием, размещением по пакетам и просмотром всего отобранного материала. По подсчетам автора, рекомендуемый способ позволяет в 5—6 раз увеличить объем анализируемого материала и соответственно повысить эффективность работы (Ю.Л. Гужов, 1983: Авторское свидетельство № 1060151).

В селекции перекрестноопыляющихся зерновых колосовых культур, в частности ржи, где в схемах селекционного процесса предусмотрены элементы массового отбора, данный метод будет особенно эффективным.

При мутационной селекции и при улучшающем семеноводстве, применяемом в ряде стран, процесс отбора на продуктивность может целиком основываться на определении массы главного колоса или массы колосьев с растения без их предварительного обмолота. Данный способ отбора можно с успехом применять не только при работе с зерновыми колосовыми культурами, но, очевидно, и в селекции метельчатых зерновых культур, в частности риса, овса и др.

Оценка на провокационном фоне. При оценке селекционного материала на устойчивость к неблагоприятным условиям, например: к засухе, пониженным температурам, болезням, некоторым вредителям, необходимо наличие этих факторов. Однако засуха или суровая зима, эпифитотии различных болезней не бывают ежегодно, распространение опасных вредителей также колеблется по годам. И чтобы объективно оценить селекционный материал по этим показателям, приходится искусственно создавать такие неблагоприятные условия, т.е. проводить оценку на провокационном фоне. При селекции растений на повышение устойчивости к основным болезням и вредителям, засухоустойчивость, зимостойкость, устойчивость зерновых к полеганию указанный метод стал неотъемлемой частью селекционного процесса. Значение его огромно, в частности, основной метод фитопатологической оценки — это испытание селекционного материала и сортов на инфекционном фоне, что обеспечивает нужную величину «инфекционной нагрузки», условия, способствующие заражению и развитию болезни, а также расовый состав возбудителя, различающийся по вирулентности. Для определения устойчивости зерновых культур к таким болезням, как ржавчина, мучнистая роса, головня и др., применяют искусственное заражение изучаемых растений. Устойчивость к засолению изучают, выращивая растения в вегетационных сосудах с почвой при разной концентрации определенных солей. Устойчивость к полеганию зерновых культур выявляют на фоне орошения и внесения высоких доз азотных удобрений. Для оценки зимостойкости озимых культур используют экологическое испытание, размещают посевы на открытых площадках, с которых удаляют снег в зимний период, применяют холодильные и климатические камеры, фитотроны и т.д. Таким образом, варианты оценки селекционного материала на провокационном фоне могут быть разнообразными.


2 ОЦЕНКА НА РАЗЛИЧНЫХ ЭТАПАХ СЕЛЕКЦИОННОГО ПРОЦЕССА


В проведении оценки селекционного материала существует определенная последовательность. На первом этапе работы, когда стоит задача из большого количества разнообразнейших форм выделить лучшие растения, оценку растений проводят только по основным признакам, часто глазомерно.

Между тем даже по результатам предварительной оценки можно уже на самых ранних этапах селекционного процесса исключить из дальнейшего изучения значительную часть материала, явно непригодного.

Несмотря на все сложности анализа, на раннем этапе селекции необходимо как можно раньше и возможно полнее оценить селекционный материал, чтобы избавить себя от бесполезной работы с малоценными номерами и сосредоточить основное внимание на изучении перспективных форм. Этому способствуют разработанные в последнее время многочисленные экспресс-методы, позволяющие проводить оценку очень быстро и с достаточной точностью.

По мере уменьшения количества селекционных номеров в результате выбраковки малоценных образцов и увеличения количества семян работа по оценке усложняется: возрастает число учитываемых и изучаемых признаков, усиливается глубина проработки материала, применяются все более сложные методы оценки, осуществляется испытание на урожайность с единицы площади. И наконец, на завершающем этапе селекционного процесса остаются единичные, но самые лучшие и перспективные селекционные номера, которые подвергают наиболее полной и всесторонней оценке по комплексу хозяйственно важных признаков и свойств, и в первую очередь по урожайности. Те из них, которые достоверно превосходят стандарт, передают в качестве перспективных сортов или гибридов в государственное сортоиспытание.

Таким образом, по мере прохождения селекционного материала по схеме селекционного процесса от его начала до завершения число селекционных номеров последовательно уменьшается от нескольких тысяч до нескольких образцов, выпускаемых в качестве перспективных форм. И параллельно с этим интенсивность проработки материала, наоборот, последовательно усиливается и становится все более полной и всесторонней.


3 ВЫЧИСЛЕНИЕ ИНДЕКСА ОТБОРА


При одновременном отборе по нескольким признакам помимо более простых и менее эффективных критериев селекции используют индекс отбора, который позволяет на основе математической оптимизации получить наиболее выгодные сочетания признаков у будущего сорта.

Для вычисления индекса отбора, как правило, необходимы следующие показатели:

фенотипическая варианта для каждого признака, на который ведется отбор (Vpir)',

фенотипическая коварианса для каждой пары признаков (Covph);

генотипическая вариаиса для каждого признака

генотипическая коварианса пар признаков

факторы экономического значения признаков, определяемые селекционером на основе цели селекции (этот критерий часто заменяют показателем ожидаемого сдвига при отборе).

Индекс отбора может быть представлен в следующей общей форме:


/ = Ь\ХХ + Ь2х2 + ... + Ьпхп ,(12.24)


где xi, X2, ..., xh — фенотипические значения признаков, на которые ведется отбор; Ь[, Ъъ •■-, Ъп — коэффициенты признаков.

Фенотипические значения Х\ ... хп измеряются при проведении отбора, а коэффициенты Ь\ ... Ъп следует вычислить математическим путем, в чем и заключается задача определения индекса отбора. Для вычисления коэффициента каждого признака составляют систему независимых друг от друга нормальных уравнений, в которой столько членов, сколько признаков, учитываемых одновременно при отборе.

В приводимом ниже примере описан ход вычисления индекса отбора, проводимого по двум признакам. При проведении отбора по трем и более признакам одновременно ход вычисления принципиально не отличается. Однако в этом случае предпочтительнее решать систему уравнений матричным способом.

Одновременный отбор должен проводиться на признаки х\, *2- Это могут быть: урожай зеленой массы и число початков кукурузы или урожай хлопка-сырца и длина волокна хлопчатника. В данном случае система нормальных уравнений принимает следующий вид:


V ., \b{+Cov ,( \b2 = V' , \а, + Cov.I \a2 (уравнение I);

ph (xi) 'ph \xKx2) lA \x{] 'A \xKx2) l

Cov ,i \b, +V,( \b2 = Cova ( \a\ + У л ( \а2 (уравнение II).

ph {x2xi) > ph [x2) lA \x2x{] l Л (x2j l


В представленных выше уравнениях приняты следующие обозначения: Vph i \ — фенотипическая варианса /-го признака;

УА(Х/\ — аддитивная варианса /-го признака; Covphixx\ нотипическая ко варианса /-го и у-го признаков; Cov.

Л аддитивная коварианса; а,- — фактор экономического значения /-го признака; Ъ\ — искомый коэффициент /-го признака.

В таблице 17 приведены параметры признаков, по которым ведется отбор, предварительно определенные в исходной популяции.

1-й шаг расчета.

Составляют нормальные уравнения I и II:

2003,680/?! + 12,34662 = 981,730 (10) + 3,208 (3);(I)

12,346/?! + 178,730£2 = 3,208 (10) + 108,120 (3).(И)

17. Параметры признаков для вычисления индекса отбора


Признак

vph

Уа

Со»рк[хххг)

C0VA{xlX2)

х{

Х2

2003,68 178,73

981,73 108,12

12,346

3,208

Примечание. Для показателя aj (желательный сдвиг) выбрано значение 10, для иг — 3.


2-й шаг расчета.

Решают правую сторону уравнений:

2003,680/?! + 12,346*2 = 9826,926; 12,346/?! + 178,730^ = 356,440.

(Г) (IP)

3-й шаг расчета.

В соответствии с правилом решения двух уравнений с двумя неизвестными уравнение (I') делят на 12,346, а уравнение (IP) на 178,730. Получают следующие уравнения:

162,294/?! + Ь2 = 795,960; 0,069/?i + 62= 1,994.

(I") (И")

4-й шаг расчета.

Уравнение (И") вычитают из уравнения (I"). Получают искомое значение коэффициента Ь\\

162,294Z?! 0,069/?i

/?, =

162,225/?i 793,966

162,225

= 795,960 = 1,994

793,966

= 4,894.

5-й шаг расчета.

Значение Ь\ подставляют в уравнение (Р) или (II") и определяют значение Ь2.

382Глава 12. Биометрика-генетический анализ в селекции

2003,680 (4,894) + \2,346Ь2 = 9826,924;

12,34662 = 20,914; Ь2 = 1,694.

Таким образом, индекс отбора приобретает следующее значение:

/ = 4,894Х1 + 1,694Х2.


4 СХЕМА СЕЛЕКЦИОННОЙ РАБОТЫ С САМООПЫЛЯЮЩИМИСЯ КУЛЬТУРАМИ


Цель селекции самоопыляющихся культур состоит в отборе гомозиготных высокопродуктивных растений, оценке их потомств Питомники исходного материала служат основным источником генетического разнообразия, из которого отбирают нужные формы растений для последующей работы. В этих питомниках изучают коллекционный материал, мутантные, полиплоидные и другие формы, осуществляют скрещивания.

Коллекционный питомник. Здесь проводят первоначальное изучение исходного материала — лучших сортов отечественной и зарубежной селекции, а также других ценных для селекции образцов в целях выделения наиболее перспективных форм для дальнейшего изучения и сравнения на следующем этапе селекционной работы (в селекционном питомнике). Кроме того, в коллекционном питомнике пересевают образцы коллекции для поддержания всхожести семенного материала. Пересев проводят через 2—3 года, в зависимости от длительности сохранения всхожести семян конкретной культуры. Здесь можно также высевать многие самоопыляющиеся растения для скрещивания. Но для удобства работы с такими культурами, как рис, арахис и др., закладывают специальный родительский питомник.

Таким образом, основное назначение коллекционного питомника — выделение биологически и хозяйственно ценных форм для селекционного питомника, а также отбор растений для скрещивания, обработки мутагенами и др. Число образцов в этом питомнике может составлять от 300 до 2000 и более. Зерновые высевают по 100—200 зерен каждого образца на делянках с длиной рядков 1—2 м. Площадь питания обычно варьирует от 5 х 20 до 10 х 30 см. Стандарт размещают через 20—30 изучаемых номеров (иногда через 10—20). Повторность отсутствует.

В коллекционном питомнике лучшие образцы убирают со всей делянки фронтальными вертикальными сноповязалками или вручную по 50—100 лучших колосьев с каждой делянки, а также отдельные элитные растения.

Гибридный питомник. В этом питомнике высевают все генерации гибридов от F\ до F5—F6, а иногда и более поздних поколений. Используют сажальные аппараты, обеспечивающие площадь питания растений 5 х 20, иногда 10 х 20 или даже 10 х 30 см (Мироновский НИИ селекции и семеноводства пшеницы). Стандарт размещают через 20—30 номеров (иногда через 10—20). Размер делянок определяется количеством семян и гибридным поколением (обычно не превышает 10 м2). Число рядков зависит от количества зерен в F\ и в отобранных элитных растениях Fi и i^, а число делянок — от масштабов скрещивания и от числа отборов. Для гибридов F\ наиболее удобна длина рядков 2 м, для Fi и ^з — 6 м.

В гибридном питомнике убирают: а) отдельные элитные растения, выделенные по тем или иным признакам; б) лучшие колосья с отобранных растений (по два—три); в) лучшие семьи старших поколений.

По обоим рассмотренным выше питомникам указывают номер делянки, номер отбора, происхождение (комбинация скрещивания), высоту растения, количество продуктивных стеблей, ботаническую разновидность, форму колоса. После обмолота растений индивидуального отбора или отобранных семей проводят браковку по зерну: окраске, выполненности, массе 1000 зерен и т.д.

Специальные питомники. В связи с использованием в селекции метода мутагенеза, полиплоидии, культуры тканей и клеток возникает необходимость в специальных питомниках для выращивания мутантных форм или полиплоидов, анеуплоидов, гаплоидов и др.

В группу специальных питомников можно отнести и питомник родительских форм, закладываемый в соответствии с потребностями скрещивания.

Селекционный питомник. В него поступает семенной материал всех элитных растений, отобранных в питомниках исходного материала для изучения и оценки их потомств. Сюда попадают все линии и семьи элитных растений, колосьев и образцов, линии повторных отборов из расщепляющихся семей в селекционном питомнике предыдущих лет посева и другие материалы. Общее их число в крупных селекционных центрах достигает 5—10 тыс. Посев производят с междурядьями от 15 до 30 см в зависимости от условий зоны и других факторов. Размер делянок определяется количеством зерен исходных растений. При этом стремятся к сохранению одинаковой длины рядков, варьируя их число. Семена отдельных растений или колосьев обычно высевают ручными сеялками на делянках длиной 1 м, 3—5 или 6—8 м при размещении на 1 м 10—20—30—40 семян. На делянке может быть от одного до четырех рядков. Иногда практикуют посев в начале и в конце каждой комбинации родительских форм и стандартов.

Семена линий и семей высевают также сеялками (ССФК-7 и др.) на делянках длиной 3—5 м с размещением 30—40 семян на 1 м. Число рядков зависит от количества семян.

Таким образом, размеры делянок в селекционном питомнике для отдельных номеров могут быть разными, т.е. с различным числом рядков, длина же самих рядков должна быть одинаковой. В результате группа делянок определенной структуры (с одинаковой длиной, числом рядков и числом высеянных семян в рядке) образует обособленную часть питомника, в пределах которой сравнивают номера один с другим и со стандартом, размещаемым через 10—20—40 испытуемых номеров.

Селекционный питомник закладывают без повторностей. В нем в период вегетации проводят фенологические наблюдения. Осуществляют тщательный просмотр и браковку худших семей на корню в поле перед началом фазы полной спелости и после обмолота — по зерну. По многолетним данным Мироновского НИИ селекции и семеноводства пшеницы, выбраковывают до 65—70% высеянных семей. Для посева в контрольном питомнике здесь отбирают только те семьи, которые по урожайности превысили стандарт не менее чем на 25% и оказались устойчивыми к полеганию и к поражению грибными болезнями.

В наиболее ценных семьях, не выравненных морфологически, проводят индивидуальные отборы для повторного посева в селекционном питомнике. Выделенные лучшие семьи убирают по комбинациям. После их обмолота в лаборатории ведут браковку по продуктивности и выравненное™ зерна. После обмолота зерно взвешивают, определяют массу 1000 зерен, а у лучших линий — содержание белка, сырой клейковины и с помощью микрометодов — технологические показатели зерна. Лучшие потомства передают в следующий питомник.

Контрольный питомник. Сюда поступают все лучшие номера, отобранные в селекционном питомнике. Количество семенного материала здесь уже достаточное и позволяет перейти к оценке и сравнению испытуемого материала с единицы площади. В связи с этим размер делянки возрастает до 2—10 м2 и более. Кроме того, вводят повторность опыта. Обычно используют стандартный, или парный, метод сравнения, разработанный П.Н. Константиновым, когда стандарт размещают через каждые два номера. Урожайность номера сравнивают с расположенным рядом стандартом, выражая в процентах к нему.

В зависимости от количества семенного материала номера распределяют на группы и для каждой устанавливают свой размер делянки и повторность.

Посев проводят сеялкой ССФК-7 или навесной СН-16П в двукратной повторности. Норму высева для каждого сорта устанавливают из расчета 3,5—4 млн зерен на 1 га с учетом массы 1000 зерен, распределяя семьи по этому показателю на 5—6 групп с разницей 2—3 г. Размер учетной площади делянки обычно 10 м2. Всего в контрольном питомнике высевают от 100 до 500 образцов, а иногда и больше.

Испытуемые номера оценивают как по отдельным признакам, так и по их совокупности, главный среди которых — урожайность.. Дополнительно учитывают продуктивность стеблестоя на метровых отрезках двух соседних рядков на каждой делянке и высоту растений в трех местах.


Случайные файлы

Файл
174779.rtf
160529.rtf
73564.rtf
ГОСТ 6629-88.doc
6652-1.rtf