Файл: Создание государственной сети по испытанию сортов сельскохозяйственных структур.docx
Добавлен: 17.03.2024
Просмотров: 21
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
, прежде всего, необходимо обеспечить типичность и точность опыта, соблюдение принципов единственного различия по генотипу сравниваемых сортов и гибридов и тождества всех условий проведения опыта; достоверность опыта по существу; а также наличие документации.
Типичность – важнейшая характеристика полевого опыта - соответствие особенностей проведения опыта конкретным природным и производственным условиям. Типичность опыта, как понятие, состоит из двух взаимосвязанных условий: типичности природных условий опытного участка и типичности агротехники культур. Репрезентативность агротехнических условий заключается в соответствии видов, количества, качественных и количественных параметров технологического процесса возделывания культуры на опытном участке общепринятой технологии возделывания в регионе проведения опытов.
В понятие типичность входит требование проводить исследование с типичными для данной зоны культурами и только районированными (или перспективными) сортами. Для соблюдения типичности опыта необходимо:
- проводить сортоиспытание в таких условиях, которые приняты при возделывании данной культуры в производстве (не выращивать бананы на северном полюсе), необходимо учитывать непрерывное совершенствование технологии возделывания сельскохозяйственных культур;
- испытание селекционного материала вести в течение нескольких лет, по возможности как в благоприятные, так и в неблагоприятные для данной культуры годы и в разных географических пунктах.
Типичными должны быть также предшественники, нормы и способы посева, виды и способы применения микро- и макроудобрений, механизация возделывания. Требование к типичности агротехнических условий опыта в разных полевых опытах выполняется по-разному. Однако есть агротехнические требования, которые в плане типичности должны выполняться обязательно во всех опытах. К ним относятся:
а) районированные сорта;
б) типичные для данной зоны севообороты и технологии обработки почв;
в) типичные для культур предшественники;
г) высокий уровень агротехники на опытном участке (обобщающий показатель урожай на контрольном варианте).
Обязательное требование к качеству полевого опыта - точность количественных результатов. Полученные в опыте количественные результаты (урожайность по вариантам и повторностям, показатели качества культур) являются лишь приближенным значением истинного результата. Чем меньше разница между результатами, полученными в опыте, и истинными, тем выше точность опыта и тем меньше его ошибка. Точность опыта повышается при правильном выборе участка, его подготовки перед проведением исследований, установлением соответствующих форм и размеров делянки, применением более точных методов учета урожая [3].
На точность опыта влияют факторы:
1) пестрота плодородия почвы. Устранению его должно быть уделено особое внимание. Этого можно достигнуть разными приемами, в частности: уравнительными посевами, внесением высоких доз органических и минеральных удобрений, длительным применением чистого пара;
2) различия качества семян (всхожесть, энергия прорастания). Чтобы устранить эти факторы, используют для испытания семена, полученные и хранившиеся в одинаковых условиях, имеющие одинаковую всхожесть;
3) неравномерное повреждение посевов вредителями и болезнями;
4) ошибки экспериментатора (неправильные записи наблюдений и учетов в полевых журналах, неравномерное распределение семян и удобрений по площади, неодинаковый уход за растениями, потери при уборке). Подобные ошибки можно полностью устранить, тщательно выполняя все работы в сортоиспытании;
5) повторность опыта. Практика показывает, что при всей тщательности выбора участка и выполнении перечисленных выше требований точность опыта часто бывает низкой, если не соблюдается еще одно важнейшее условие – применение повторности. Она может быть двух-, трех-, четырех-, пятикратной. Повторность – это одновременный высев испытываемых сортов в нескольких местах участка сортоиспытания. Целесообразность применения повторностей заключается в том, что при одновременном высеве сортов в разных местах участка можно свести к минимуму случайные причины, обусловленные микроусловиями. Без этого отдельные сорта могут случайно оказаться на делянке, лучшей или худшей по рельефу, удобренности [4].
В селекционной практике на первых этапах испытания, когда семенной материал еще не размножен и нужно выбраковать резко отрицательные номера из большой массы, применяют малое число повторностей (две-три). На более поздних этапах (в конкурсном и экологическом испытаниях), где требуется наиболее высокая точность, как правило, повторность шестикратная. При этом, большое внимание необходимо уделять размещению делянок в повторении. Нужно добиваться, чтобы делянки возможно полнее охватывали разности почвы и пестроту плодородия. Применяют способы размещения сортов по повторениям:
- стандартный (парный) метод. Используют чаще при малом количестве семян, когда применение повторности невозможно или затруднено, например, при изучении большого числа сортов. Сущность стандартного метода заключается в том, что каждый испытуемый сорт высевают рядом со стандартным сортом, с которым его должны сравнивать. Для снижения погрешности опыта от пестроты почвенного плодородия применяют узкие и длинные делянки;
- систематический метод предполагает строго определенную последовательность размещения сортов в повторении. При этом расположение делянок в повторении зависит от расположения самих повторностей;
- метод случайного, рендомизированного размещения сортов в повторениях. В этом случае последовательность расположения сортов в повторении определяют путем рендомизации, т. е. размещения их внутри каждого повторения случайно в системе случайных чисел, когда каждый селекционный номер или сорт имеют равную вероятность, равный шанс попасть на любую делянки [4].
При оценке достоверности опыта по существу проводят критический анализ его материалов; т.е. разбор и проверку методики и программы опыта на соответствие их методическим требованиям, анализируют данные сопутствующих наблюдений и учетов и урожайные данные на предмет их соответствия. Могут быть случаи нарушения основных методических требований: типичности (нерайонированные сорта, севообороты, обработка почвы); или неправильно составленные схемы опыта (с нарушением принципа единственного различия); или несоответствие данных сопутствующих наблюдений и исследований и урожайных данных. В таких случаях опыт признается недостоверным по существу и выбраковывается. Проведение математической обработки данных в данном случае не имеет смысла [4].
Соблюдение принципа единственного различия или тождества всех условий, кроме изучаемого, является обязательным условием правильно поставленного опыта. Принцип единственного различия заключается в том, что при испытании сортов и селекционных материалов все агротехнические условия должны быть для них совершенно одинаковыми (почвенное плодородие, норма высева и глубина посева семян, способ обработки почвы). Единственное различие в любом таком опыте - это норма реакции генотипа сортов или гибридов на одинаковые производственно-агротехнические условия. Иначе говоря, все варианты полевого опыта должны различаться лишь по одному изучаемому фактору или по определенным сочетаниям нескольких факторов.
Равенство всех условий, за исключением одного, достигается применением одних и тех же видов и норм удобрений, путем размещения опыта по единому предшественнику, одинаковой обработкой, уборкой урожая одной машиной.
Схема полевого опыта всегда должна содержать два варианта, которые отличаются только одним фактором - исследуемым в опыте. Все другие факторы и условия должны быть одинаковыми (тождественными). Например, в опыте с дозами фосфорных удобрений (Р30 и Р60) единственным различием по вариантам являются дозы фосфорных удобрений. Все другие условия должны быть одинаковыми во всех вариантах (формы, сроки и способы внесения удобрений, агротехнические приемы). Если принцип тождества всех условий не будет соблюден - варианты нельзя будет сравнивать между собой. Невозможно будет установить за счет чего получен тот или иной эффект в опыте [4].
Кроме того, обязательным требованием является наличие полной и объективной документации. По каждому опыту необходимо иметь дневник полевых работ и журнал полевого опыта. Дневник полевых работ является первичной документацией, где в хронологическом порядке регистрируются все выполняемые в опыте агротехнические мероприятия (с указанием доз, срока и качества выполняемых работ); записываются результаты фенологических наблюдений за развитием растений, данные измерений в опыте.
Журнал полевого опыта является сводным документом, содержит все сведения по характеристике опытного участка, методике опыта (схемы, расчет доз удобрений, нормы высева семян), результаты лабораторных исследований, материалы статистической обработки результатов. Дается полная информация обо всех методах и результатах исследований [4].
3. Полиплоидия: значение и перспективы использования в селекции
Полиплоидией называют изменчивость, связанную с кратным увеличением основного числа хромосом в клетках организма.
Для полиплоидов характерно более мощное развитие вегетативных и репродуктивных органов, что вызвано увеличением у них размеров клеток. Полиплоидия играет большую роль в эволюции культурных растений. Большинство родов покрытосеменных растений включают полиплоидные виды (1/3 от всех изученных видов). Ряд важнейших сельскохозяйственных культур представляют собой полиплоидные формы. Обычно более ценными оказываются формы с большим числом хромосом [5].
Доказано, что увеличение количества хромосом повышает стойкость растений к патогенным микроорганизмам и некоторым другим неблагоприятным факторам внешней среды, в частности, к радиации. Это объясняется тем, что при повреждении одной или двух гомологичных хромосом остальные такие же остаются нетронутыми. Таким образом, полиплоидные организмы жизнеспособнее диплоидных.
В селекции растений полиплоидию как практический приём стали применять после открытия А. Блексли в 1937 году направленного полиплоиди-зирующего действия колхицина на делящиеся клетки растений. Колхицин – это алкалоид, выделенный из семян и клубнелуковиц безвременника осеннего.
В селекции используют два типа полиплоидов: аутополиплоиды и аллополиплоиды.
Аутополиплоиды получают путём кратного увеличения в клетках наборов хромосом одного и того же вида (АА>АААА).
Аллополиплоиды – соединением в одном геноме хромосомных наборов разных видов с последующим удвоением числа хромосом у гибридов типа:
F1 (АА х ВВ = F1 AB > AABB) [6].
Полиплоиды, которые имеют нечетный набор хромосом, являются стерильными из-за того, что их половые клетки с неполным набором хромосом, не кратным гаплоидному, не делятся. Потомства они не дают. Основные различия между аутополиплоидами и аллополиплоидами:
а) Фертильность наиболее сильно снижается у аутополиплоидов, что связано с нарушениями процесса мейоза, особенно у культур, возделываемых на семена. У аллополиплоидов хромосомы каждого типа представлены парами, поэтому мейоз протекает нормально и плодовитость снижается меньше, чем у аутополиплоидов;
б) Морфологически аутополиплоид сходен с родительской формой, а аллополиплоид занимает промежуточное положение между родительскими видами и похож на гибрид между ними.
Экспериментальная полиплоидия позволяет решать следующие проблемы селекции и генетики растений:
- повышение продуктивности;
- преодоление самонесовместимости;
- преодоление межродовой и межвидовой нескрещиваемости;
- восстановление плодовитости у отдалённых гибридов.
- закрепление гетерозиса;
- проведение синтеза и ресинтеза видов;
- установление групп сцепления при генетическом анализе [7].
К полезным изменениям при полиплоидии относят увеличение размеров органов и самих растений, повышение их продуктивности, содержания некоторых полезных веществ, устойчивости к полеганию и др.
К нежелательным изменениям относится, прежде всего, снижение плодовитости аутополиплоидов. Они часто более позднеспелы, содержат больше воды в вегетативной массе. Характер наследования у аутополиплоидов сложнее, чем у диплоидов. Требуется больше времени для получения гомозиготного материала. С другой стороны, возможность поддержания селекционного материала полиплоидов в течение длительного времени в гетерозиготном состоянии можно использовать в селекции на гетерозис [7].
При селекции полиплоидов важно иметь большой исходный материал, разнообразный в генетическом отношении. У самоопылителей целесообразно вовлекать в работу возможно большее количество линий при небольшом числе растений от каждой линии. У перекрёстников можно брать меньше семей, но с большим количеством растений в каждой семье.
У вегетативно размножающихся растений и у тех растений, где бессемянность желательна, стерильность оказывается выгодной, поэтому в селекции этих культур полиплоидия оказывается перспективной. Например, полиплоидия
Типичность – важнейшая характеристика полевого опыта - соответствие особенностей проведения опыта конкретным природным и производственным условиям. Типичность опыта, как понятие, состоит из двух взаимосвязанных условий: типичности природных условий опытного участка и типичности агротехники культур. Репрезентативность агротехнических условий заключается в соответствии видов, количества, качественных и количественных параметров технологического процесса возделывания культуры на опытном участке общепринятой технологии возделывания в регионе проведения опытов.
В понятие типичность входит требование проводить исследование с типичными для данной зоны культурами и только районированными (или перспективными) сортами. Для соблюдения типичности опыта необходимо:
- проводить сортоиспытание в таких условиях, которые приняты при возделывании данной культуры в производстве (не выращивать бананы на северном полюсе), необходимо учитывать непрерывное совершенствование технологии возделывания сельскохозяйственных культур;
- испытание селекционного материала вести в течение нескольких лет, по возможности как в благоприятные, так и в неблагоприятные для данной культуры годы и в разных географических пунктах.
Типичными должны быть также предшественники, нормы и способы посева, виды и способы применения микро- и макроудобрений, механизация возделывания. Требование к типичности агротехнических условий опыта в разных полевых опытах выполняется по-разному. Однако есть агротехнические требования, которые в плане типичности должны выполняться обязательно во всех опытах. К ним относятся:
а) районированные сорта;
б) типичные для данной зоны севообороты и технологии обработки почв;
в) типичные для культур предшественники;
г) высокий уровень агротехники на опытном участке (обобщающий показатель урожай на контрольном варианте).
Обязательное требование к качеству полевого опыта - точность количественных результатов. Полученные в опыте количественные результаты (урожайность по вариантам и повторностям, показатели качества культур) являются лишь приближенным значением истинного результата. Чем меньше разница между результатами, полученными в опыте, и истинными, тем выше точность опыта и тем меньше его ошибка. Точность опыта повышается при правильном выборе участка, его подготовки перед проведением исследований, установлением соответствующих форм и размеров делянки, применением более точных методов учета урожая [3].
На точность опыта влияют факторы:
1) пестрота плодородия почвы. Устранению его должно быть уделено особое внимание. Этого можно достигнуть разными приемами, в частности: уравнительными посевами, внесением высоких доз органических и минеральных удобрений, длительным применением чистого пара;
2) различия качества семян (всхожесть, энергия прорастания). Чтобы устранить эти факторы, используют для испытания семена, полученные и хранившиеся в одинаковых условиях, имеющие одинаковую всхожесть;
3) неравномерное повреждение посевов вредителями и болезнями;
4) ошибки экспериментатора (неправильные записи наблюдений и учетов в полевых журналах, неравномерное распределение семян и удобрений по площади, неодинаковый уход за растениями, потери при уборке). Подобные ошибки можно полностью устранить, тщательно выполняя все работы в сортоиспытании;
5) повторность опыта. Практика показывает, что при всей тщательности выбора участка и выполнении перечисленных выше требований точность опыта часто бывает низкой, если не соблюдается еще одно важнейшее условие – применение повторности. Она может быть двух-, трех-, четырех-, пятикратной. Повторность – это одновременный высев испытываемых сортов в нескольких местах участка сортоиспытания. Целесообразность применения повторностей заключается в том, что при одновременном высеве сортов в разных местах участка можно свести к минимуму случайные причины, обусловленные микроусловиями. Без этого отдельные сорта могут случайно оказаться на делянке, лучшей или худшей по рельефу, удобренности [4].
В селекционной практике на первых этапах испытания, когда семенной материал еще не размножен и нужно выбраковать резко отрицательные номера из большой массы, применяют малое число повторностей (две-три). На более поздних этапах (в конкурсном и экологическом испытаниях), где требуется наиболее высокая точность, как правило, повторность шестикратная. При этом, большое внимание необходимо уделять размещению делянок в повторении. Нужно добиваться, чтобы делянки возможно полнее охватывали разности почвы и пестроту плодородия. Применяют способы размещения сортов по повторениям:
- стандартный (парный) метод. Используют чаще при малом количестве семян, когда применение повторности невозможно или затруднено, например, при изучении большого числа сортов. Сущность стандартного метода заключается в том, что каждый испытуемый сорт высевают рядом со стандартным сортом, с которым его должны сравнивать. Для снижения погрешности опыта от пестроты почвенного плодородия применяют узкие и длинные делянки;
- систематический метод предполагает строго определенную последовательность размещения сортов в повторении. При этом расположение делянок в повторении зависит от расположения самих повторностей;
- метод случайного, рендомизированного размещения сортов в повторениях. В этом случае последовательность расположения сортов в повторении определяют путем рендомизации, т. е. размещения их внутри каждого повторения случайно в системе случайных чисел, когда каждый селекционный номер или сорт имеют равную вероятность, равный шанс попасть на любую делянки [4].
При оценке достоверности опыта по существу проводят критический анализ его материалов; т.е. разбор и проверку методики и программы опыта на соответствие их методическим требованиям, анализируют данные сопутствующих наблюдений и учетов и урожайные данные на предмет их соответствия. Могут быть случаи нарушения основных методических требований: типичности (нерайонированные сорта, севообороты, обработка почвы); или неправильно составленные схемы опыта (с нарушением принципа единственного различия); или несоответствие данных сопутствующих наблюдений и исследований и урожайных данных. В таких случаях опыт признается недостоверным по существу и выбраковывается. Проведение математической обработки данных в данном случае не имеет смысла [4].
Соблюдение принципа единственного различия или тождества всех условий, кроме изучаемого, является обязательным условием правильно поставленного опыта. Принцип единственного различия заключается в том, что при испытании сортов и селекционных материалов все агротехнические условия должны быть для них совершенно одинаковыми (почвенное плодородие, норма высева и глубина посева семян, способ обработки почвы). Единственное различие в любом таком опыте - это норма реакции генотипа сортов или гибридов на одинаковые производственно-агротехнические условия. Иначе говоря, все варианты полевого опыта должны различаться лишь по одному изучаемому фактору или по определенным сочетаниям нескольких факторов.
Равенство всех условий, за исключением одного, достигается применением одних и тех же видов и норм удобрений, путем размещения опыта по единому предшественнику, одинаковой обработкой, уборкой урожая одной машиной.
Схема полевого опыта всегда должна содержать два варианта, которые отличаются только одним фактором - исследуемым в опыте. Все другие факторы и условия должны быть одинаковыми (тождественными). Например, в опыте с дозами фосфорных удобрений (Р30 и Р60) единственным различием по вариантам являются дозы фосфорных удобрений. Все другие условия должны быть одинаковыми во всех вариантах (формы, сроки и способы внесения удобрений, агротехнические приемы). Если принцип тождества всех условий не будет соблюден - варианты нельзя будет сравнивать между собой. Невозможно будет установить за счет чего получен тот или иной эффект в опыте [4].
Кроме того, обязательным требованием является наличие полной и объективной документации. По каждому опыту необходимо иметь дневник полевых работ и журнал полевого опыта. Дневник полевых работ является первичной документацией, где в хронологическом порядке регистрируются все выполняемые в опыте агротехнические мероприятия (с указанием доз, срока и качества выполняемых работ); записываются результаты фенологических наблюдений за развитием растений, данные измерений в опыте.
Журнал полевого опыта является сводным документом, содержит все сведения по характеристике опытного участка, методике опыта (схемы, расчет доз удобрений, нормы высева семян), результаты лабораторных исследований, материалы статистической обработки результатов. Дается полная информация обо всех методах и результатах исследований [4].
3. Полиплоидия: значение и перспективы использования в селекции
Полиплоидией называют изменчивость, связанную с кратным увеличением основного числа хромосом в клетках организма.
Для полиплоидов характерно более мощное развитие вегетативных и репродуктивных органов, что вызвано увеличением у них размеров клеток. Полиплоидия играет большую роль в эволюции культурных растений. Большинство родов покрытосеменных растений включают полиплоидные виды (1/3 от всех изученных видов). Ряд важнейших сельскохозяйственных культур представляют собой полиплоидные формы. Обычно более ценными оказываются формы с большим числом хромосом [5].
Доказано, что увеличение количества хромосом повышает стойкость растений к патогенным микроорганизмам и некоторым другим неблагоприятным факторам внешней среды, в частности, к радиации. Это объясняется тем, что при повреждении одной или двух гомологичных хромосом остальные такие же остаются нетронутыми. Таким образом, полиплоидные организмы жизнеспособнее диплоидных.
В селекции растений полиплоидию как практический приём стали применять после открытия А. Блексли в 1937 году направленного полиплоиди-зирующего действия колхицина на делящиеся клетки растений. Колхицин – это алкалоид, выделенный из семян и клубнелуковиц безвременника осеннего.
В селекции используют два типа полиплоидов: аутополиплоиды и аллополиплоиды.
Аутополиплоиды получают путём кратного увеличения в клетках наборов хромосом одного и того же вида (АА>АААА).
Аллополиплоиды – соединением в одном геноме хромосомных наборов разных видов с последующим удвоением числа хромосом у гибридов типа:
F1 (АА х ВВ = F1 AB > AABB) [6].
Полиплоиды, которые имеют нечетный набор хромосом, являются стерильными из-за того, что их половые клетки с неполным набором хромосом, не кратным гаплоидному, не делятся. Потомства они не дают. Основные различия между аутополиплоидами и аллополиплоидами:
а) Фертильность наиболее сильно снижается у аутополиплоидов, что связано с нарушениями процесса мейоза, особенно у культур, возделываемых на семена. У аллополиплоидов хромосомы каждого типа представлены парами, поэтому мейоз протекает нормально и плодовитость снижается меньше, чем у аутополиплоидов;
б) Морфологически аутополиплоид сходен с родительской формой, а аллополиплоид занимает промежуточное положение между родительскими видами и похож на гибрид между ними.
Экспериментальная полиплоидия позволяет решать следующие проблемы селекции и генетики растений:
- повышение продуктивности;
- преодоление самонесовместимости;
- преодоление межродовой и межвидовой нескрещиваемости;
- восстановление плодовитости у отдалённых гибридов.
- закрепление гетерозиса;
- проведение синтеза и ресинтеза видов;
- установление групп сцепления при генетическом анализе [7].
К полезным изменениям при полиплоидии относят увеличение размеров органов и самих растений, повышение их продуктивности, содержания некоторых полезных веществ, устойчивости к полеганию и др.
К нежелательным изменениям относится, прежде всего, снижение плодовитости аутополиплоидов. Они часто более позднеспелы, содержат больше воды в вегетативной массе. Характер наследования у аутополиплоидов сложнее, чем у диплоидов. Требуется больше времени для получения гомозиготного материала. С другой стороны, возможность поддержания селекционного материала полиплоидов в течение длительного времени в гетерозиготном состоянии можно использовать в селекции на гетерозис [7].
При селекции полиплоидов важно иметь большой исходный материал, разнообразный в генетическом отношении. У самоопылителей целесообразно вовлекать в работу возможно большее количество линий при небольшом числе растений от каждой линии. У перекрёстников можно брать меньше семей, но с большим количеством растений в каждой семье.
У вегетативно размножающихся растений и у тех растений, где бессемянность желательна, стерильность оказывается выгодной, поэтому в селекции этих культур полиплоидия оказывается перспективной. Например, полиплоидия
