Анотація до роботи:

Горлачова О.В. Створення вихідного матеріалу для селекції проса на продуктивність та якість зерна в умовах східного Лісостепу України. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.05 – селекція рослин. - Інститут рослинництва ім. В.Я. Юр’єва УААН, Харків, 2004.

Викладено результати експериментальних досліджень, за узагальненням яких визначено цінний вихідний матеріал для адаптивної селекції проса за основними господарськими ознаками. Встановлено особливості успадкування ознак продуктивності та її структурних елементів, біохімічних показників та технологічних властивостей зерна проса, стійкості до ураження меланозом та створення на цій основі нового адаптивного вихідного матеріалу з підвищеним рівнем продуктивності рослин, якості зерна і стійкості до меланозу.

Визначено ступінь кореляції між вмістом каротиноїдів в зерні проса та основними господарсько-цінними ознаками. Доведено, що між продуктивністю і вмістом провітаміну А існує позитивна кореляція, а між вмістом білка і вмістом каротиноїдів – негативний зв’язок, який підвищується в вологі роки. Встановлено, що посушливі погодні умови погіршують яскравість ядра в результаті швидкого протікання процесів окислення на його поверхні.

Виявлено, що ефекти загальної комбінаційної здатності кількісних ознак проса батьківських форм змінюються в залежності від лімітуючих факторів навколишнього середовища. Але виділено зразки з високими донорськими властивостями за продуктивностю та її структурними елементами, біохімічними показниками та технологічними властивостями зерна, стійкостю до ураження меланозом.

Встановлено закономірності мінливості і характер успадкування кількісних ознак проса. Вперше визначено, що вміст каротиноїдів детерміновано системою, в якій рецесивні алелі підвищують його прояв. Встановлено принципи прогнозування появи позитивної трансгресії в гібридних популяціях за основними господарсько-цінними ознаками. Визначено, що ступінь появи позитивних трансгресій пов’язана з високою комбінаційною здатністю батьківських форм, а частота появи найбільш цінних гібридів не завжди відповідає донорським властивостям материнської плазми.

Виділено константні лінії проса 03-2290, 03-2404, 03-2348, 03-2150, 03-2367, 03-2494, які характеризуються комплексом господарсько-цінних ознак і представляють практичний інтерес для подальшої селекції проса на адаптивність.

1. В дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення важливої наукової задачі з підвищення ефективності селекційного процесу на адаптивність проса в умовах східного Лісостепу України за основними господарсько-цінними ознаками (урожайністю, продуктивністю та її структурними елементами, загальним вмістом білка і каротиноїдів, яскравістю та склоподібністю ядра, виходом пшона і плівчастістю зерна, стійкістю до меланозу) шляхом встановлення ступеню кореляції між цими ознаками, виявлення закономірностей фенотипового прояву та успадкування основних господарсько-цінних ознак у гібридів першого покоління, які було отримано від схрещування сортозразків з різним проявом ознак. На основі цього визначено принципи добору та прогнозування трансгресії кількісних ознак проса і створено цінний вихідний матеріал, що має істотне значення в селекції на адаптивність проса до умов східного Лісостепу України.

2. Встановлено міжсортове варіювання основних господарсько-цінних ознак проса. Середніми коефіцієнтами варіації характеризувалися ознаки “урожайність” (V=21,03-26,19%), “продуктивність рослин” (V=26,70-36,50%), “висота рослин” (V=11,80-21,20%), “ширина волоті” (V=24,70-32,00%), “кількість зерен з волоті” (V=22,30-35,70%). Низька різноякісність генофонду проса спостерігалась за ознаками “довжина волоті” (V=14,30-17,70%) і “маса 1000 зерен” (V=8,70-11,20%). Варіабельність значень загального вмісту білка була незначною (V=7,49-9,20%) на відміну від загального вмісту каротиноїдів, який виявив високу дисперсію значень (V=22,90-49,27%). Ознаки “вихід крупи” та “ураження меланозом пшона” показали невисоку варіабельність (відповідно V=2,81-3,41%, V=9,77-11,14%) в умовах східного Лісостепу України.

3. Встановлено динаміку прояву кореляції між господарсько-цінними ознаками в залежності від впливу на неї погодних умов. Виявлено тісний зв’язок між продуктивністю та масою 1000 зерен (r=0,33-0,67), а також кількістю зерен з волоті рослини (r=0,79-0,85). У вивченому наборі зразків проса ступінь кореляції між продуктивністю і вмістом білка, а також вмістом каротиноїдів була незначна, що свідчить про можливість ведення селекції з використанням цих сортозразків з метою поєднання високого значення цінних ознак в одному генотипі. Визначено, що між вмістом білка та технологічними властивостями зерна (склоподібність і яскравість ядра) існує зворотний зв’язок (r = - 0,09-0,46). Незначну негативну кореляцію від (r = -0,10 до r = -0,16) між вмістом білка і вмістом каротиноїдів було відмічено у посушливі роки, але у вологі роки спостерігалася сильна негативна залежність (r = - 0,51). Між вмістом білка та ураженням меланозом пшона середня кореляція була тільки у 2001 р.

4. Встановлено слабку позитивну кореляцію (r = 0,02-0,16) між вмістом каротиноїдів в зерні та склоподібністю. Але, яскравість пшона сильно впливала на вміст каротиноїдів в зерні проса тільки у вологому 2000 році. Ми вважаємо, що в посушливі роки в зовнішньому шарі пшона бистріше відбувається руйнування каротиноїдів, ніж у внутрішньому, і тому яскравість ядра погіршується. В результаті цього не спостерігається тісного зв’язку між вмістом каротиноїдів і яскравістю пшона. На балову оцінку яскравості ядра мають сильний вплив суб’єктивні фактори. Тому, в селекції на високий вміст каротиноїдів рекомендується використовувати візуальну оцінку яскравості зерна тільки в сприятливих погодних умовах.

5. Встановлено, що ураження зерна меланозом не впливає на вміст провітаміну А (r=-0,06-(-0,15). Ця хвороба негативно корелювала лише з показниками склоподібності та яскравістю пшона. Між плівчастістю і вмістом каротиноїдів існує слабка позитивна залежність (r=-0,31-0,06).

6. Визначено, що загальна комбінаційна здатність і константа специфічної комбінаційної здатності за продуктивністю та її структурними елементами змінюється залежно від лімітуючих факторів середовища. Але, для адаптивної селекції за продуктивністю, довжиною волоті, масою 1000 зерен, кількістю зерен з волоті було виділено донори цих ознак, які стабільно проявляли високий рівень ефектів ЗКЗ. Виділено найбільш перспективні гібридні комбінації проса для подальшої селекційної роботи.

7. Визначено, що за біохімічними властивостями зерна (вміст білка і каротиноїдів), виходом пшона та плівчастістю зерна, стійкістю до ураження меланозом батьківські форми стабільно зберігають оцінку ефектів ЗКЗ.

8. Виявлено типи успадкування основних елементів структури урожайності у гібридів першого покоління проса. Генетичні параметри ознаки “довжина волоті” стабільно відповідають комплементарному епістазу, а характер успадкування ознаки “ширина волоті” змінюється в залежності від погодних умов року (2000 р. - комплементарний епістаз, 2001 р. – наддомінування). Тип успадкування ознаки “крупність зерна” проса за роки досліджень залишався постійним, і його можна кваліфікувати як неповне домінування. Успадкування ознаки “кількість зерен” обумовлено комплементарним епістазом.

9. Встановлено відсутність спрямованого домінування вмісту білка, що свідчить про регуляцію цієї ознаки як домінантними, так і рецесивними алелями, або різною експресією генів. Спостерігались два типи успадкування білка: наддомінування та неповне домінування. Визначено, що генотиповий прояв високого вмісту каротиноїдів контролюється рецесивними алелями, що дозволяє проводити ефективний добір вже у другому поколінні. Характер успадкування цієї ознаки змінювався в лімітуючих погодних умовах від неповного домінування до наддомінування.

10. Встановлено, що основні типи успадкування ознак “вихід крупи” і "стійкість до меланозу” відповідають неповному домінуванню або комплементарному епістазу. При цьому виявлено, що для ознаки “вихід крупи” спостерігали спрямоване домінування, а регуляція високої стійкості до хвороби відбувається рецесивними детермінантами.

11. Встановлено закономірності прогнозування позитивних параметрів трансгресії в другому поколінні гібридів проса для ознак “продуктивність”, “довжина волоті”, “маса 1000 зерен”, “кількість зерен з волоті”, “вихід крупи” та “стійкість до меланозу”. Коливання частоти і ступеню позитивної трансгресії залежить від генотипових властивостей батьківських форм в комбінації схрещування, від ступеню домінування в першому поколінні та зміни погодних умов. Відмічено, що якщо в першому поколінні успадкування ознаки йде за типом наддомінування, то, як правило, в наступному поколінні підвищуються параметри позитивної трансгресії. Виявлено, що параметри трансгресії гібридних комбінацій за біохімічними ознаками якості зерна (вміст білка і каротиноїдів) більше залежали від впливу лімітуючих факторів середовища, ніж від ЗКЗ батьківських форм та типу успадкування ознаки в першому поколінні.

12. Встановлено, що найбільш цінні трансгресії за ознакою продуктивності з’являються у наступних комбінаціях схрещування: “високопродуктивний / високопродуктивний”, “високопродуктивний / середньопродуктивний” або “середньопродуктивний / середньопродуктивний”. Якщо за одну з батьківських форм узято низькопродуктивний сортозразок, то в F₁, як правило, проявляється депресія, а в наступних поколіннях – негативна трансгресія. Найбільший інтерес в селекції на високий вміст білка представляють комбінації схрещування генотипів “високобілковий / високобілковий”, “високобілковий / середньобілковий” або “середньобілковий / середньобілковий”, у яких в послідуючих поколіннях зафіксовано високу частоту позитивних трансгресій.

13. На основі встановлених закономірностей виділено вихідний матеріал проса для селекції на адаптивність за урожайністю, вмістом білка і каротиноїдів, виходом пшона та стійкістю до меланозу.

14. Встановлені коефіцієнти кореляції між основними господарсько-цінними ознаками проса, закономірності успадкування та прогнозування появи позитивних трансгресій дали можливість створити перспективні лінії проса, які є цінним вихідним матеріалом для селекції і можуть використовуватися для створення сортів нового покоління.