47) Полиплоидия и гетерозис в селекции ржи.

Полиплоидия

Перевод диплоидной ржи на полиплоидный (обычно тетраплоидный 2n=28) уровень. Для этого обычно используется обработка семян, проростков или колосьев колхицином, а также т. н. валентные скрещивания (2n×4n). Полиплоидия у ржи сопровождается увеличением клеток в 1,5-3 раза, что приводит к изменению ряда значимых признаков. Увеличение размеров листьев вызывает увеличению выхода зеленой массы, превосходящей по питательной ценности массу диплоидной ржи; увеличение мощности соломины обуславливает большую устойчивость к полеганию. Тетраплоидная рожь превосходит диплоидную по крупности зерна и содержанию в нем белка, меньше склонна к осыпанию зерна и прорастанию на корню. В то же время, тетраплоидная рожь менее морозостойка, обладает пониженной продуктивной кустистостью, а также склонна к череззернице. Череззерница – это основной недостаток тетраплоидной ржи, возникающий из-за меньшей летучести пыльцевых зерен и повышенной частоты гамет с неправильным числом хромосом.

Указанные недостатки могут быть устранены при увеличении генетического разнообразия тетраплоидной ржи, гибридизации лучших форм и последующих отборов.

Гетерозис

Гетерозис у озимой ржи проявляется в повышении энергии прорастания и полевой всхожести семян, повышении зимостойкости, засухоустойчивости, продуктивной кустистости, укрупнении колоса, увеличении его озерненности и улучшении качества зерна. В каждом отдельном случае эти показатели находятся в различном сочетании: в некоторых случаях гибриды превышают родительские формы по продуктивности до 60%, в других такого превышения не отмечается или даже проявляется депрессия.

Использование гетерозисных сортосмесей при свободном переопылении не нашло широкого применения вследствие довольно низкого гетерозисного эффекта. Основные причины этого - отсутствие гетерозиса при скрещивании близкородственных сортов и недостаточное взаимное переопыление. При подборе компонентов для получения гибридных гетерозисных семян необходимо использовать сорта, наиболее дифференцированные в генетическом отношении и обладающие высокой комбинационной способностью. Такие сорта или линии подбирают с использованием методов поликросса, топкросса (ОКС), диаллельных скрещиваний (СКС).

Одним из наиболее перспективных методов в создании гибридной гетерозисной ржи считается использование цитоплазматической мужской стерильности. У диплоидной ржи существует два типа ЦМС:

1) пыльники содержат в различной степени дегенерированную пыльцу,

2) пыльца отсутствует.

49) Причины низкой продуктивности растений гречихи и пути решения этой проблемы.

Гречиха обладает высокой потенциальной плодовитостью (образуется много цветков), однако реализуется она очень слабо, так как на подавляющем большинстве цветков плоды не завязываются. В полевых условиях у растений гречихи завязываемость плодов обычно не превышает 5-20%. Низкая продуктивность гречихи объясняется энтомофильным способом ее опыления. В холодную или сырую погоду из-за отсутствия насекомых – опылителей часть цветков не опыляется и отмирает, а на другой части происходит самоопыление, в результате которого завязываются нежизнеспособные плоды. Кроме того, часть цветков гречихи отмирает еще в фазу бутонов.

На растениях гречихи в один и тот же период происходят 3 процесса – интенсивный вегетативный рост, цветение (очень растянутое по времени) и плодоношение, благодаря чему каждый из этих процессов не обеспечен питанием в должной мере. Снижению притока пластических веществ способствует низкая облиственность и слаборазвитость корневой системы гречихи. Недостаток питания приводит к гибели части цветков и плодов; нормально развиваются обычно только те завязи, которые образовались в начале периода цветения.

При выведении новых сортов гречихи основное внимание следует обратить на растения с высокой озерненностью. Для повышения урожайности требуется увеличивать не общее, а продуктивное цветение. Один из путей повышения продуктивности цветения – увеличение периода цветения и плодоношения, обеспечивающее более равномерное и полноценное поступление питательных веществ к цветкам и плодам. Для этого необходимо отбирать формы с ранним цветением, обладающих в то же время высокой продуктивностью.

При отборе на высокую плодовитость предпочтение нужно отдавать растениям с детерминантным ростом, у которых рост побега и развитие вегетативных органов закапчиваются с образованием верхушечной кисти. Кроме того, необходимо вести отбор на повышенную выполненность зерна, поскольку щуплые зерна при сортировании отходят в полову, что приводит к большому недобору урожая.

Одним из путей решения проблемы зависимости процесса опыления— оплодотворения от внешних факторовможет быть увеличение склонности гречихи к самоопылению. Это свойство может быть заимствовано от самоопыляющегося вида гречихи татарской.

Большой интерес для селекции представляют формы гречихи с зелеными цветками. Использование этих форм позволит улучшить снабжение формирующегося зародыша питательными веществами. Зеленоцветковые формы встречаются в посевах гречихи и могут быть наследственно закреплены.

51) Проблемы в селекции озимой ржи и пути их решения.

1) Селекция на качество зерна. Улучшение технологических свойств и питательной ценности зерна – приоритетная задача, однако интенсивной селекции в этом направлении пока не ведется. Основная причина этого – отсутствие точных и объективных методов оценки качественных показателей и приборов, позволяющих определять их с высокой точностью. Биохимические особенности, определяющие качество зерна ржи, изучены слабо. Рожь содержит больше незаменимой аминокислоты лизина, чем пшеница, но содержание метионина и триптофана в ней еще ниже. В то же время, между содержанием белка и лизина в зерне ржи существует сильная положительная корреляция, что позволяет вести одновременный отбор по обоим ценным признакам. Между урожайностью, крупностью зерна и содержанием белка у ржи существует отрицательная корреляция, однако она слабая и позволяет создавать урожайные сорта с крупным зерном высокого качества. Особенность ржи, часто приводящая к значительному снижению качества зерна, - склонность к прорастанию зерна в колосе. В настоящее время создание сортов, устойчивых к прорастанию зерна в колосе, ведется достаточно активно.

2) Селекция сортов ржи на зеленый корм. Несмотря на ряд преимуществ (ранний стабильный урожай зеленой массы), использование ржи в качестве зеленого корма сдерживается отсутствием специальных кормовых сортов с пониженным содержанием антипитательных веществ (пентозаны и 5-алкилрезорцины) в зеленой массе. Кроме того, кормовые сорта должны быть короткостебельными, иметь вертикальные листья и многоцветковый колос; этим свойствам наиболее полно отвечают тетраплоидные формы ржи.

3) Селекция на устойчивость. В настоящее время сортов ржи, полностью устойчивых к наиболее распространенным грибным заболеваниям (спорынья, стеблевая, бурая и желтая ржавчины, твердая головня, корневая и стеблевая гнили), не существует. Особенно сильное поражение болезнями испытывают короткостебельные сорта интенсивного типа. Не решена проблема устойчивости ржи к снежной плесени. Культурные источники иммунитета у ржи практически отсутствуют. Для выведения сортов необходимо проводить гибридизацию с относительно устойчивыми сортами, насыщающие и конвергентные скрещивания, а отбор вести на провокационных фонах.

4) Зимостойкость. Несмотря на то, что рожь является самой зимостойкой зерновой культурой, проблема гарантированной перезимовки посевов еще не решена. Необходимые погодные условия для отбора морозостойких сортов создаются не каждую зиму, поэтому применяются отборы по морфологическим (распластанная розеточная форма куста, узкие короткие листья, мелкоклеточность тканей, толстый эпидермис, глубокое залегание узла кущения) и биохимическим (повышенная концентрация клеточного сока) признакам. Для создания провокационного фона могут применяться осенние подкормки азотом, снижающие зимостойкость растений.

Одна из основных причин отставания в селекции ржи – длительное применение прямых методов отбора из ограниченного исходного материала, из-за чего большинство современных сортов ржи связано узкой степенью родства с немногими исходными сортами. Новые, более эффективные методы селекции – внутривидовая и межвидовая гибридизация с привлечением лучших форм и сортов культурной ржи и диких сородичей, а также более широкое применение полиплоидии и мутагенеза.