Ознаки продуктивності у зразків льону зі зміненою архітектонікою

дипломна робота

Ознаки продуктивності у зразків льону зі

зміненою архітектонікою

Вступ

Льон — важлива технічна культура у світі. Коли мова йде про рослинні олії, особливу увагу приділяють ненасиченим жирним кислотам і серед них в першу чергу тим, які не можуть бути синтезовані в організмі людини. В олії з льону їх дві - лінолева та ліноленова. Лляне волокно має виключну цінність завдяки високій міцності та гігієнічним властивостям. Лляна олія швидко висихає, тому її використовують для виробництва олійних фарб, оліфи, лінолеумів та інше. Знаходить вона своє застосування і в медицині. Використовують лляну олію і в харчуванні. Після періоду, коли покупця більше всього цікавила енергетична цінність продукту, тепер споживчі пріоритети обумовлені його якістю.

Різноманіття зон вирощування та напрямків використання культури зумовлює необхідність створення сортів льону з різними господарськими та біологічними особливостями. На початку селекційної роботи з льоном основними методами селекції були масовий та індивідуальний добір з місцевих сортів та колекційних зразків. На теперішній час, коли місцеві сорти як джерело селекційного матеріалу в певному ступені вичерпано, основним методом селекції є міжлінійна (міжсортова) гібридизація з наступним індивідуальним добором. Важливе значення мають і нові методи селекції. Той факт, що льон вирощується в світі на площі більш ніж 3,5 млн. га, свідчить про успішність селекційної роботи з цією культурою.

Завданням селекції льону олійного є створення високоврожайних сортів, що забезпечують високий збір олії з гектара.

Успішне вирощування льону олійного насамперед залежить від наявності сортів, адаптованих до умов степових районів України.

Основними напрямами в селекційній роботі з льоном олійним є селекція на врожайність, селекція на олійність насіння, селекція на якість та змінений жирнокислотний склад олії, створення сортів на технічні цілі з вмістом ліноленової кислоти 70% і більше, створення сортів на харчові цілі з підвищеним вмістом олеїнової та лінолевої кислот.

В окремих випадках перспективними напрямами можуть бути селекція льону для двостороннього використання (на олію та волокно), на певну тривалість вегетаційного періоду, на підвищену стійкість до фузаріозного в’янення та інших хвороб.

За останні роки отримано багато сортів льону олійного (Linum humile Mill.) з різними комплексами морфологічних ознак. Як відомо, ефективність селекційної роботи на всіх її етапах обумовлюється рівнем наукових знань у галузі видової генетики рослин. Незважаючи на давнє походження льону олійного, його генетика вивчена ще недостатньо.

Успадкування деяких морфологічних ознак льону було розглянуто в роботах деяких дослідників. Дослідження в цьому напрямку брали до уваги якісні ознаки квітки або кількісні ознаки, що впливають на врожай.

Дані щодо успадкування висоти рослини, представлені в літературі, є достатньо суперечливими. А про прояв інших ознак у Linum humile Mill. мало що можна знайти в літературі, тому що ця тема поки що є мало розробленою.

Саме тому проведення дослідів та вивчення і подальше розроблення даної теми є доцільним та актуальним [4, 6].

Виходячи з вищевказаного, метою нашої роботи було вивчення прояву морфологічних ознак у Linum humile Mill. Та визначення мінливості цих ознак від умов вирощування.

Перед нами були поставлені наступні задачі:

1) Встановити мінливість ознак габітусу у нових ліній льону олійного.

2) Встановити вплив умов вирощування на показники елементів структури врожаю.

3) Визначити перспективні зразки за проявом комплексу ознак.

1 ОГЛЯД НАУКОВОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1.1 Біологічні особливості льону олійного Льон олійний (Linum humile Mill.) — один з основних видів льону, що культивується на Україні. Виведено багато його сортів.

Відноситься до роду льон (Linum L) сімейства льонових (Linaceae).

До цього роду відносяться також більше, ніж 200 видів, 45 з яких ростуть на території СНГ. Серед них є як однорічні, так і багаторічні форми. Найбільше поширені вони в помірних та субтропічних зонах. Багато з них ростуть і в Україні [1, 7].

Вид відрізняється високою поліморфністю.

Коренева система центральна, але слабко розвинута.

Стебло тонке, опушене, довжиною 20−50 см. Розгалужується біля кореня. Листя сидячі, осередні.

Суцвіття верхушкове. Квітка правильна, 5-го типу, вільно пелюсткова. Розміри невеликі. Віночок буває різного кольору, але яскравий.

Льон — самоопилювач, але через яскраве забарвлення квіток 1,25% опилень можуть виконувати комахи.

Плід — 5-гніздна округла коробочка, загострена зверху. Перегородки неповні. В кожному гнізді знаходиться декілька зернин насіння жовтого чи коричневого кольору. Кількість насінин в коробочці - одна з основних ознак в селекції льону олійного. Сорти розрізняються за числом насінин в коробочці, в середньому воно коливається від п’яти до восьми. У сортів льону з крупним насінням число їх в коробочці менше, ніж у середньо — і дрібнонасінних. При доборі рослин враховують кількість коробочок, число насінин в ній, а також крупність насіння [1, 8].

Вегетаційний період. Тривалість вегетаційного періоду у сортів льону олійного змінюється залежно від географічного положення місцевості і метеорологічних умов року. Менша кількість тепла і велика кількість опадів подовжують період вегетації. Тривалість вегетаційного періоду у різних сортів льону коливається в межах 70−110 днів.

Через слабко розвинуту кореневу систему льон олійний достатньо вимогливий до ґрунту, краще росте тільки на чорноземах та каштанових ґрунтах.

На утворення одиниці сухої речовини використовує 400 одиниць води, тому є посухостійкою рослиною.

Світлолюбива рослина, холодостійка. Сходи проростають при + 2? С, а паростки виживають при -4 С.

До вологості повітря не чутлива.

Трапляється переважно на відкритих рівнинних місцях, добре освітлених [9,10].

Вміст олії в насінні льону олійного варіює від 39 до 50%. Олія міститься у всіх частинах насіння льону. За нашими даними олійність окремих зразків складала до 56% і істотно змінювалась залежно від умов року. У посушливі роки вона різко знижується. Проте місце сорту за цією ознакою серед інших сортів і сорту — контролю зберігається.

У більшості сортів йодне число складає 175−180 одиниць. У сортів, насіння яких відрізняється жовтим забарвленням, йодне число олії частіше на 11−20 одиниць вище, ніж у коричневонасінних.

Жирнокислотний склад олії. До складу льняної олії входять 5 жирних кислот — пальмітинова, стеаринова, олеїнова, лінолева і ліноленова. Зазвичай насичені пальмітинова і стеаринова разом складають не більше 10%, олеїнова — 20−25%, лінолева — 10−15%, решта — ліноленова кислота, їх співвідношення визначає напрям використання олії. Так, технічна олія повинна містити максимальну кількість ліноленової кислоти і мати високе йодне число. Харчова олія навпаки має містити якомога більше олеїнової та лінолевої кислот [8, 11].

1.2 Історія культури та її значення Проведені розкопки свідчать про те, що льон як прядивна культура був відомий вже європейцям кам’яного віку та єгиптянам. З четвертого сторіччя до нашої ери його культивацією займалися слов’янські племена.

Вже давно в культурі льону визначилися два напрями — на пряжу та на насіння, для отримання олії. Насьогодні Linum humile Mill входить до числа 10 основних олійних культур та займає одне з перших місць як прядильна культура. В останні роки робиться значний акцент на різноманітних біологічно активних речовинах льону для використання в медицині та харчуванні людини та тварин.

Ареал вирощування льону, особливо на насіння, дуже широкий, що говорить про його високу пластичність. Його вирощують в Китаї то Індії, Канаді та Аргентині, в Європі [3, 10].

Серед всіх сортів льону особливе місце займає льон олійний, куддряш або льон низький (Linum humile Mill.) — рослина висотою 20−50 см., зазвичай вище середини або майже біля основи розгалужений, більше ніж з 12 квітками. Чашолистики трохи коротші більш крупніших коробочок.

Економічні умови останніх років сприяють скороченню «життя» сортів. Особливо це помітно у малопоширених культур, до яких поки відноситься і льон олійний. За спостереженнями при переході на ринкові відносини змінюються такі сталі насінницькі поняття як сортозаміна та сортооновлення. Як визнають і інші дослідники, сучасний ринок насіння вимагає прискореної сортозаміни, що спричиняє і прискорення процесу розмноження нових сортів. Проте з огляду на те, що льон олійний в Україні відноситься поки до малопоширених культур, то поняття «сортозаміна» застосовувати в даному випадку не зовсім доречно. Освоєння нових площ і нових регіонів вирощування відбувається саме за рахунок новіших сортів, проте сорти, що створені раніше, продовжують вирощуватись. Таким чином, відбувається збільшення площ за рахунок «молодших» сортів з покращеними урожайними якостями, з великим вмістом олії і його покращеним жирнокислотним складом.

У насінництві вже зареєстрованих сортів льону дуже важливим є проведення сортооновлення. Правильна організація та своєчасне проведення сортооновлення всіх сортів льону олійного, які вирощуються у виробництві, є дуже важливим завданням, особливо на даному етапі розповсюдження культури. На великий жаль, ще в багатьох господарствах у якості насіннєвого матеріалу використовують насіння навіть нижче 3-ї репродукції, яке по суті вже є товарним льоном. При цьому не береться до уваги погіршення ознак сорту та суттєве зниження через це рентабельності вирощування культури. Як відомо, сортове насіння з високими посівними та урожайними якостями можна отримувати тільки при високій культурі землеробства, застосовуючи комплекс обґрунтованих і перевірених агрозаходів [4, 12].

Для підтримки оригінальності та підвищення комерційності сортів льону олійного первинне та репродукційне насінництво повинне проводитись селекціонером або під його контролем.

Узагальнюючи вищесказане, зрозуміло, що рівень наукового забезпечення насінництва на сьогодні повинен надавати можливість своєчасно реагувати на запити ринку насіння, вести необхідну корекцію в сортовій структурі посівів так, щоб швидше і повніше забезпечити віддачу від досягнень селекції льону. В умовах зростання комерціалізації селекції, а разом з нею насінництва, незмінним правилом повинно залишатися головне: подовження життя сорту через первинне насінництво повинен здійснювати тільки селекціонер, оригінатор. Вирощування репродукційного насіння необхідно проводити тільки на договірних умовах з оригінатором сорту і під його контролем. Це сприяє підвищенню комерційної цінності сортів, яка полягає якраз у тому, щоб досягати високого рівня їх типовості, найменшої механічної і біологічної засміченості, кондиційності насіння [4, 13].

Льон — важлива технічна культура у світі. Лляне волокно має виключну цінність завдяки високій міцності та гігієнічним властивостям. Лляна олія швидко висихає, тому її використовують для виробництва олійних фарб, оліфи, лінолеумів та інше. Знаходить вона своє застосування і в медицині. Використовують лляну олію і в харчуванні. Після періоду, коли покупця більше всього цікавила енергетична цінність продукту, тепер споживчі пріоритети обумовлені його якістю. Коли мова йде про рослинні олії, особливу увагу приділяють ненасиченим жирним кислотам і серед них тим, які не можуть бути синтезовані в організмі людини. В Linum humile Mill. їх дві. Тому ця рослина грає доволі велику роль в житті людини.

1.3 Теоретичні основи селекції льону На початку селекційної роботи з льоном основними методами селекції були масовий та індивідуальний добір з місцевих сортів та колекційних зразків. На теперішній час, коли місцеві сорти як джерело селекційного матеріалу в певному ступені вичерпано, основним методом селекції є міжлінійна (міжсортова) гібридизація з наступним індивідуальним добором. Важливе значення мають і нові методи селекції. Той факт, що льон вирощується в світі на площі більш ніж 3,5 млн. га, свідчить про успішність селекційної роботи з цією культурою.

1.3.1 Напрями і завдання селекції льону олійного Успішне вирощування льону олійного насамперед залежить від наявності сортів, адаптованих до умов степових районів України. Інститут олійних культур УААН (м. Запоріжжя) — провідна наукова установа з селекції льону олійного в Україні.

Завданням селекції льону олійного є створення високоврожайних сортів, що забезпечують високий збір олії з гектара.

Основними напрямами в селекційній роботі з льоном олійним є:

селекція на врожайність;

селекція на олійність насіння;

селекція на якість та змінений жирнокислотний склад олії:

створення сортів на технічні цілі з вмістом ліноленової

кислоти 70% і більше;

створення сортів на харчові цілі з підвищеним вмістом

олеїнової та лінолевої кислот.

В окремих випадках перспективними напрямами можуть бути селекція льону для двостороннього використання (на олію та волокно), на певну тривалість вегетаційного періоду, на підвищену стійкість до фузаріозного в’янення та інших хвороб ін [1, 4].

Особливості передачі спадкової інформації у Linum humile Mill.:

1) Ознаки габітусу «висота рослини», «кількість бічних стебел» та «кількість бічних пагонів» є кількісними і контролюються значною кількістю генів.

2) Достатньо високі показники коефіцієнтів успадкування висоти рослини вказують на можливість успішної селекції льону олійного за цією ознакою.

3) Ознака «висота рослини» в льону олійного контролюється переважно генами з адитивною дією і має проміжне успадкування, тоді як прояв і генетичний контроль ознак галуження стебла значно залежить від комбінації батьківських форм. Збільшена кількість бічних стебел та бічних пагонів скоріш за все є рецесивними ознаками і потребують подальшого їх вивчення.

1.3.2 Використання маркерних ознак в насінництві

У насінництві льону олійного достатньо гостро стоїть завдання сортової чистоти посівного матеріалу. Через високий коефіцієнт розмноження льону швидко виявляються наслідки як механічного, так і біологічного засмічення.

До недавнього часу різниця між окремими сортами льону олійного за апробаційними ознаками була незначною. На сьогоднішній день завдяки спрямованій селекційній роботі створено нові сорти льону олійного, які відрізняються за різними морфологічними ознаками. Ці ознаки мають назву маркерних. У льону маркерними ознаками є забарвлення віночку і забарвлення пиляків, форма та розмір квітки, колір насіння, хлорофільна недостатність рослин [6, 14].

Огляд за ознаками забарвлення та форми квітки проводять на стадії цвітіння, але у зв 'язку з такою біологічною особливістю льону, як короткий період цвітіння, він не завжди є достатньо ефективним. Тому в якості маркерної ознаки використовують також і забарвлення насіння, як більш стабільну характеристику. Насіння льону має різноманітне забарвлення від коричневого до жовтого, з різноманітними відтінками. Так, означені характерні візуальні відмінності мають сорти Айсберг і Славний. Вони різняться формою та забарвленням квітки та кольором насіння. А сорт Золотистий має одразу три маркерні ознаки — біле забарвлення віночку, жовте насіння та хлорофільну недостатність верхівки рослин, яка зберігається протягом всього вегетаційного періоду (табл. 1.1). Остання ознака характерна тільки для одного сорту і дає змогу проводити сортопрочистки ще у фазі «ялинки» .

Наявність у нових сортів візуальних особливостей значно полегшує процес проведення сортопрочисток і насінництва в цілому [4, 15].

Таблиця 1.1 Візуальні відмітні особливості сортів льону олійного селекції Інституту олійних культур

Примітка. * - Сорти з чітко визначеними маркерними ознаками

Досліджено успадкування ознак висоти рослини, кількості бічних пагонів та кількості бічних стебел у льону олійного (Linum humile Mill) в польових умовах. Обчислено коефіцієнти успадкування ознак у широкому сенсі та ступені домінування. Показано, що висота рослини та ознаки галуження стебла є кількісними ознаками з безперервним варіюванням та полігенним успадкуванням. Висота рослин льону знаходиться під переважним контролем генів з адитивною дією, тоді як збільшена кількість бічних пагонів та стебел є скоріш за все рецесивною ознакою, що значною мірою залежить від комбінації батьківських форм.

Успадкування морфологічних ознак льону було розглянуто в роботах деяких дослідників, проте ці та інші відомі дослідження в цьому напрямку брали до уваги якісні ознаки квітки або кількісні ознаки, що впливають на врожай.

Дані щодо успадкування висоти рослини, представлені в літературі, є достатньо суперечливими. Так, за результатами досліджень В.R. Мurty, ознака висоти льону контролюється генами з неадитивною дією, а Л. В. Хотильова та Л. М. Половецька наводять дані щодо адитивно-домінантної системи контролю. Згідно з іншою думкою, збільшена висота є частково домінантною ознакою в льону, тоді як за результатами досліджень А. Н. Марченкова домінує ознака низькорослості [6, 16].

1.3.3 Методи створення вихідного матеріалу Основним методом створення вихідного матеріалу є гібридизація. Крім простих схрещувань застосовуються багатоступеневі за участю декількох сортів, ліній і кращих гібридів.

Селекційний матеріал, стійкий до фузаріозного в’янення, одержують шляхом залучення в схрещування фузаріозостійких сортів і ліній, а також використовуючи метод пересівання на фузаріозному фоні високопродуктивних сортів з подальшим індивідуальним добором і оцінкою за потомством на тому ж фоні. Для закріплення потрібної ознаки проводять зворотні або насичуючі схрещування з батьківською формою, яка несе дану ознаку.

Крім загальноприйнятих методів створення вихідного матеріалу льону олійного можна успішно використовувати ряд інших менш поширених в селекційній практиці [17, 18].

Для розширення генетичного різноманіття льону успішно застосовується метод індукованого мутагенезу.

Для отримання експериментальних мутантів використовують гамма-промені. Повітряно-сухе насіння обробляють гамма-променями у дозах 400 і 700 гр. Частота та спектр одержаних мутацій суттєво перевищують спонтанну мутабільність вихідних ліній. Добір мутацій проводять у поколінні М2 та М3. При опроміненні дозами гамма-променів 400 гр. у порівнянні з 700 гр. з’являється значно більша кількість типів мутацій. При опроміненні радіомутантів для підвищення частоти та розширення спектру мутацій використовують більш жорсткі дози (700 гр.).

Серед індукованих гамма-променями мутантних типів найчастіше зустрічаються мутації забарвлення пелюсток віночку і хлорофільні зміни. Поряд зі зміною морфологи рослин гамма-опромінення призводить до появи мутацій на біохімічному рівні, в тому числі з підвищеним вмістом олії в насінні та її зміненим жирнокислотним складом.

З хімічних мутагенів можна застосовувати етилметансульфонат (ЕМС). Повітряно-сухе насіння в марлевих, вільно зав’язаних торбинках, замочується в розчинах ЕМС -0,01, 0,05, 0,1 і 0,5%. Розчин мутагену повинен перевищувати за об'ємом кількість насіння в 10 разів. Експозиція насіння в розчині мутагену складає 18 годин. Після обробки його промивають протягом 30 хвилин в проточній холодній воді й відразу висівають в грунт.

При виборі оптимальних доз і концентрацій фізичних і хімічних мутагенів необхідно враховувати чинники, які впливають на чутливість насіння до мутагену і вихід корисних мутацій. Слід пам’ятати, що різні генотипи льону неоднаково реагують на дію різних мутагенів [19, 20].

Розроблені методи пилкової оцінки та добору (методи гаметної селекції) дозволяють оцінювати запліднюючу здатність пилку та проводити добір цінних в господарському відношенні генотипів на ранніх етапах селекційного процесу.

Добір холодостійких генотипів льону на стадії зрілого пилкового зерна заснований на диференціальній чутливості чоловічого гаметофіту до зниженої температури. Для проведення добору можна використовувати гібридні рослини, батьківські форми яких суттєво відрізняються за холодостійкістю. Кастрація бутонів і збір пилку проводяться за загальноприйнятою методикою. Зібраний пилок моношаром розміщується на предметному склі й в чашках Петрі зберігається в холодильнику при температурі 3−7 °С протягом 7-и діб, після чого використовується для запилення. В результаті в запиленні беруть участь головним чином холодостійкі гаплоїдні генотипи льону (пилок), що зберегли свою життєздатність та здатність до запліднення при витримці на холоді [21, 22].

За багаторічними експериментальними даними запропоновано спосіб підвищення посухостійкості льону олійного, заснований на доборі пилку, стійкого до підвищеної температури. Як вихідний матеріал можуть використовуватися міжсортові гібриди, батьківські форми яких істотно відрізняються за стійкістю до посухи. Збір пилку проводять вранці. За допомогою препарувальної голки пилок з пиляків витрушують на предметне скло, після чого його рівномірно розподіляють по поверхні моношаром. Потім скло з пилком поміщають в термостат і прогрівають при температурі 35 °C протягом 1−2 годин. Прогрівання пилку при вищій температурі небажано, оскільки вже при 45 °C протягом короткого часу пилок повністю втрачає свою життєздатність. Після прогрівання пилок використовують для запилення. Пропонований спосіб дозволяє значно підвищувати посухостійкість популяцій спорофітів, що розщеплюються, збільшуючи у декілька разів в них в порівнянні із звичайним запиленням свіжозібраним пилком кількість толерантних до посухи генотипів.

У основі способу відбору ранньоквітучих генотипів льону олійного лежить створення таких умов, коли в заплідненні беруть участь лише найбільш швидкорослі пилкові трубки. У льону це досягається видаленням приблизно половини стовпчика через 40 хв. після запилення при температурі в період росту пилкових трубок в тканинах стовпчика 20−25 °С. У ряді робіт з селекції льону олійного на скоростиглість показана ефективність використання в схрещуваннях форм з коротким періодом «сходи-цвітіння». Через це, методичний прийом, заснований на існуванні позитивного зв’язку між швидкістю росту пилкових трубок і коротким періодом «сходи-цвітіння» дозволяє вести цілеспрямований відбір ранньоквітучих генотипів в чоловічому гаметофітному поколінні.

Існування позитивної кореляції між стійкістю гаметофіту і спорофіту до різних стресових факторів, у тому числі і до підвищеної температури, робить можливим проведення відбору генотипів за вказаними ознаками на стадії гамет [23, 24].

На теперішній час розроблено ряд біотехнологічних методів, які можуть з успіхом використовуватися в селекційному процесі льону олійного. З метою скорочення тривалості отримання гомозиготного (лінійного) матеріалу розроблено та апробовано на практиці метод отримання подвоєних гаплоїдів через культуру пиляків. Схема отримання подвоєних гаплоїдів льону олійного з використанням культури пиляків вміщує: вирощування донорних рослин за оптимальних для культури умов, збір бутонів завтовшки 2,0−2,5 мм та витримування їх протягом 1−2 діб при зниженій температурі, культивування пиляків при 20−25°С, культивування калусу, який утворився на пиляках на середовищах для індукції органогенезу, культивування на спеціальних середовищах регенерованих пагонів для подовження, укорінення подовжених пагонів, диплощизацію за допомогою колхіцину гаплоїдних рослин, адаптацію пагонів, які дали коріння, до природніх умов. Використання даного методичного підходу дозволяє в декілька разів скорочувати тривалість процесу отримання цінного вихідного селекційного матеріалу.

При гібридизації, особливо міжвидовій, у льону з’являється необхідність у збереженні зародків, що елімінують на різних стадіях розвитку. Для цього використовують метод дорощування незрілих зародків (ембріокультуру). З цією метою через декілька днів після запилення (в залежності від комбінації схрещування) зародки виділяють та розміщують на спеціально підібрані поживні середовища.

При застосуванні методу злектрофорезу з’являється принципова можливість розділення запасних білків насіння льону для ідентифікації зразків культурного і дикого льону, а також комерційних сортів. Дана методика дозволяє визначати кількість і положення білкових зон і смуг на електрофореграмах.

Подальший розвиток цього методу дасть можливість визначення походження і оригінальності сорту, оцінки на генетичну однорідність і константність, а реєстрація і документація сортів у вигляді «білкових формул» якісно змінять в кращу сторону сортовипробування.

Використання вищезазначених методичних підходів дозволило створити набір високопродуктивних сортів льону олійного, адаптивних до умов південного степу України [4, 26].

1.4 Отримання нових ліній у льону Вихідний матеріал для селекції льону олійного включає зразки колекцій, селекційні сорти, лінії, виділені з популяцій, що розщеплюються, різних поколінь, а також гібриди різних поколінь. У вихідному матеріалі повинні бути представлені різні екотипи за стійкістю до посухи, вимогливістю до тепла, тривалістю вегетаційного періоду, стійкістю до хвороб, продуктивністю та інших ознак. Вихідний матеріал використовують для доборів і проведення схрещувань.

Одним з основних методів створення вихідного матеріалу є гібридизація окремих еколого-географічних форм, вирощування гібридів на високому агрофоні з подальшим індивідуальним добором рослин за комплексом господарських ознак і оцінкою їх по потомству у ряді поколінь. Успіх гібридизації залежить перш за все від вдалого підбору батьківських пар, а також від чіткого виконання методики і техніки схрещувань. При схрещуваннях необхідно використовувати матеріал, різноманітний за походженням, морфологічними, фізіологічними і біохімічними ознаками. Це дозволяє одержувати у гібридів вдалі поєднання генів і результатом цього є поява ряду корисних новоутворень.

Прискоренню селекційного процесу сприяє обмін селекційним матеріалом між науково-дослідними установами, а також розширення екологічного випробування нових перспективних сортів.

Ефективність селекції може бути підвищена в результаті розширення об'єму селекційного матеріалу, що вивчається, особливо на початкових ланках селекційного процесу, подальшого вдосконалення методики польових оцінок [13, 16].

Одним із способів прискорення створення нових сортів є скорочення однієї або декількох ланок селекційної схеми. Так, особливо видатні лінії селекційного розсадника другого року вивчення можна передавати в конкурсне сортовипробування минувши розсадник попереднього випробування.

В метою прискорення селекційного процесу льону олійного для проведення гібридизаційних робіт, вирощування гібридів першого і другого поколінь, оцінки селекційного матеріалу на стійкість до фузаріозного в’янення та інших грибних хвороб доцільно використовувати кліматичні теплиці, камери штучного клімату, одержуючи таким чином два покоління за один рік.

Для отримання надійних результатів необхідно при закладанні дослідів дотримуватися методики з вибору та розташування ділянок. Попередники повинні бути кращими для льону (пар, озимі зернові) і ґрунт добре оброблений (зяб, передпосівна культивація та боронування). Перед посівом поле, призначене для розміщення розсадників, маркують вздовж і поперек тракторним маркером з розстановкою зубів через 70 см. Така маркіровка значно спрощує подальше розбиття і розміщення розсадників.

Матеріал, який є у розпорядженні селекціонера, необхідно оцінити за тими ознаками і властивостями, на які ведеться селекція. Для цієї мети закладають польові досліди, а також проводять лабораторну оцінку кількості й якості продукції.

Розсадник вихідного матеріалу. У розсаднику вихідного матеріалу висівають зразки різного еколого-географічного походження, зразки колекції, сорти, кращі зразки різних років вивчення, мутантні форми та ін. При створенні вихідного матеріалу можливо використовувати як загально прийняті методи так і ті, що не знайшли ще широкого застосування. Розсадник закладають без повторень на ділянках площею 0,49 м² (0,7×0,7). Площу ділянок допускається змінювати (зменшувати або збільшувати) залежно від наявності насіння і цінності матеріалу, ширина міжрядь 35 см, стояння рослин в рядку розріджене. Контроль висівають через 20 номерів. При вивченні матеріалу в даному розсаднику враховують продуктивність, тривалість вегетаційного періоду, висоту рослини, гіллястість стебла, масу 1000 насінин, стійкість коробочок до розтріскування, форму куща, вміст жиру і білка в насінні, а також стійкість до грибних та інших хвороб. При селекції на стійкість до фузаріозу вихідний матеріал перевіряють на штучному інфекційному фузаріозному фоні.

У гібридних розсадниках проводять схрещування і розмноження гібридів першого і другого поколінь для залучення їх в селекційний процес.

Розсадник гібридизації формують зі спеціально добраних материнських і батьківських форм, запланованих для комбінацій схрещування. Для кожної гібридної комбінації їх висівають на однорядкових (сусідніх) ділянках. Задля зручності проведення гібридизації відстань між рядками бажано залишати 35−40 см. У журналі записують номер ділянки і комбінацію схрещування, дату запилення.

Кастрацію здійснюють вранці (о 6°°- 11°° годині) у фазі забарвленого конуса бутона. Потрібно брати до уваги, що бутон має більш насичений колір, ніж квітка, що розкрилася. Так, блакитна квітка має синій бутон, блідо-голуба — блакитний, світло-фіолетова — фіолетовий.

Запилення здійснюють відразу ж після кастрації, використовуючи властивість протерогінії, коли приймочка маточки готова прийняти пилок раніше (приблизно на добу), ніж він (пилок) дозріває. На кастрований бутон навішують маленьку паперову етикетку розміром 1,5×1,5 см. Запилення проводять пилком з 3−5 квіток батьківської форми, які збирають в підписані чашки Петрі, або з вкладеною етикеткою. Ці чашки необхідно зберігати в тіні.

Незначний відсоток перехресного запилення дозволяє проводити гібридизацію без ізоляції запилених бутонів.

Етикетки на кастрованих квітках зберігають до збирання. За ними під час збирання знаходять гібридні коробочки. Зрізають їх ножицями і прибирають в паперовий пакет, який відповідає даній комбінації схрещування. На пакеті обов’язково вказують номер ділянки і комбінацію схрещування. У лабораторії підраховують число гібридних коробочок і насіння по кожній комбінації і при необхідності встановлюють відсоток успіху схрещувань [17, 23, 28].

Гібридний розсадник. Гібриди випробовують в гібридному розсаднику, частіше на однорядкових ділянках, які розміщують блоками. У кожний блок включають контроль-сорт-стандарт, батьківські форми та їх гібриди. Посів проводиться вручну. Застосовуючи розріджений посів, можна одержувати максимальну кількість гібридного насіння з однієї рослини. Ретельні спостереження і посів за схемою «мати — F1 — батько» дають можливість своєчасно і безпомилково усунути допущені при гібридизації помилки. У даному розсаднику досліджують гібриди, одержані від схрещування селекційне цінного матеріалу, а також проводять генетичний аналіз з метою вивчення характеру успадковування різних ознак.

Гібридний розсадник F2. Гібриди другого покоління висівають вручну за тією ж схемою. Площа ділянок в цьому розсаднику змінюється залежно від наявності й селекційної цінності даної гібридної комбінації. В даному розсаднику відбирають кращі рослини, які будуть висіяні в селекційному розсаднику першого року. Добір елітних рослин проводять у фазі повної стиглості за комплексом господарське цінних ознак. Відбирають кращі, не уражені хворобами рослини, що мають компактну китицю. У лабораторних умовах визначають висоту рослин, кількість коробочок, масу насіння та інші важливі ознаки.

Виділений елітний селекційний матеріал вивчають послідовно у всіх селекційних розсадниках і щорічно оцінюють за багатьма ознаками.

Селекційний розсадник першого року вивчення (СР-1). Відібрані для селекційного розсадника першого року елітні рослини комплектують за походженням і схожістю біологічних і господарських ознак у блоки. Сорт-контроль розміщують через кожні 9 ділянок. Розсадник закладають без повторень на однорядкових ділянках довжиною 2,1 м при ширині міжрядь 35 см. Якщо практично це виконати складно, то весь матеріал групують в декілька блоків, кожний з яких висівають в один день без розриву. У кожен блок включають матеріал, згрупований за окремими ознаками. Наприклад, група високоолійних номерів, група скоростиглих номерів і т.д.

У цьому розсаднику висівають не менше 1 тис. номерів. У ньому проводять первинну оцінку і добір кращих потомств елітних рослин за основними господарське цінними ознаками, перш за все за біохімічними показниками. У цьому розсаднику проводять жорстке бракування матеріалу в період всієї вегетації, особливо при дозріванні, і видаляють сім'ї, що мають ті або інші недоліки [20, 28, 29].

Слід відмітити, що добори індивідуальних рослин проводять не тільки в F2, а й в більш пізніх поколіннях. Для розміщення популяцій F4 — F5 використовують частину площі селекційного розсаднику першого року вивчення. На цих ділянках, а також на окремих ділянках СР-1, що розщеплюються (F3), продовжують проводити добори. Насіння відібраних елітних рослин в наступному році висівають в СР-1 для подальшого вивчення відповідних потомств.

Розсадник 2-го року вивчення (СР-2) закладають насінням кращих номерів (ліній) розсадника п вивчення. Матеріал групують так само як і в розсаднику першого року і висівають без розриву в один день. Ділянки в розсаднику шестирядкові площею 1,8 м², повторення дво-чотириразові. Сорт-контроль висівають через 9 ділянок. Селекційний матеріал бажано розміщувати блоками, аналогічними селекційному розсаднику першого року. Вивчення кожного селекційного зразка в даному розсаднику проходить 2−3 роки. Щорічна кількість зразків в розсаднику 45−50. Зразки вивчають за біохімічними показниками і врожайністю [16, 20].

Попереднє сортовипробування (ПСВ) вміщує кращі селекційні номери, виділені в розсаднику 2-го року вивчення, які проходять тут детальне випробування за комплексом господарське цінних ознак протягом 1−2 років, їх висівають в один день на одинадцятирядкових ділянках в трьох-чотириразових повтореннях з розміщенням контролю через 4 ділянки. Норми висіву в цьому і наступному розсадниках розраховують індивідуально для кожного селекційного номера, виходячи з рекомендованої для даної зони, з урахуванням схожості і маси 1000 насінин. Облікова площа ділянки 3,3 м². Посів проводять суцільним рядковим способом з шириною міжрядь 15 см. Число зразків в розсаднику не менше 15. У даному розсаднику обов’язково проводиться механічний обмолот урожаю, його облік, а також цикл лабораторних аналізів, що включають масу 1000 насінин, вміст жиру, ЖКС олії, з обов’язковою математичною обробкою одержаних експериментальних даних. Кращі лінії, які за рядом показників істотно перевищують контроль на протязі декількох років, переводять в наступний розсадник [4, 13, 21].

Конкурсне сортовипробування (КСВ) проводиться за типом державного сортовипробування. Формується КСВ з кращих номерів попереднього випробування. Тут зразки льону олійного одержують остаточну оцінку за комплексом господарське цінних ознак протягом двох-трьох років. Розсадник закладається суцільним рядковим способом в чотириразовому повторенні. Висівається в один день. Облікова площа ділянок 24,8 м². Контроль висівають через 4 ділянки. Бажано проводити механізований посів. Зразки цього розсадника аналізують на вміст жиру, ЖКС олії, в лабораторних умовах визначають масу 1000 насінин, їх забарвлення, схожість та інш. Дані урожаю обробляють статистичне методом дисперсійного аналізу.

Збирання КСВ, ПСВ, СР-2 проводять малогабаритним селекційним комбайном.

За трирічними даними кращі номери льону, виділені у КСВ, передають до державного сортовипробування.

Основні ознаки, за якими ведеться селекція льону олійного, наступні: врожайність, олійність насіння, йодне число олії, жирнокислотний склад олії, дружне дозрівання, висота і довжина технічної частини стебла, стійкість до фузаріозу та інших хвороб, посухостійкість, розмір і виповненість насіння, компактність суцвіття, стійкість до вилягання.

Врожайність насіння льону олійного визначається кількістю коробочок на рослині, числом насінин в коробочці, їх розміром і числом рослин на одиницю площі.

Кількість коробочок на рослині є дуже важливим, але важким для селекції елементом врожайності. Ця ознака змінюється сильніше за інші елементи врожайності льону по роках. У одному і тому ж році число коробочок може суттєво змінюватися залежно від площі живлення.

Кількість насінин в коробочці - одна з основних ознак в селекції льону олійного. Сорти розрізняються за числом насінин в коробочці, в середньому воно коливається від п’яти до восьми. У сортів льону з крупним насінням число їх в коробочці менше, ніж у середньо — і дрібнонасінних. При доборі рослин враховують кількість коробочок, число насінин в ній, а також крупність насіння.

Вміст олії в насінні льону олійного варіює від 39 до 50%. Олія міститься у всіх частинах насіння льону. За нашими даними олійність окремих зразків складала до 56% і істотно змінювалась залежно від умов року. У посушливі роки вона різко знижується. Проте місце сорту за цією ознакою серед інших сортів і сорту — контролю зберігається.

У гібридів першого і другого покоління, згідно з літературними даними, олійність успадковується за проміжним типом [4, 6, 14, 20].

Добір і бракування матеріалу за вмістом олії в насінні починається з селекційного розсадника першого року вивчення.

Йодне число олії. Цінною властивістю лляної олії є її здатність швидко висихати. Ця її особливість обумовлена значним вмістом ненасичених кислот з двома і трьома подвійними зв’язками. Показником вмісту в льняній олії ненасичених кислот є йодне число, яке контролюється генетичною системою, але суттєво залежить від умов вирощування. Суха і спекотна погода негативно впливає на якість олії. Між йодним числом і олійністю існує прямий кореляційний зв’язок. Йодне число масла пов’язане із забарвленням насіння: у жовтонасінних зразків воно вище, ніж у темнозабарвлених. У більшості сортів йодне число складає 175−180 одиниць. У сортів, насіння яких відрізняється жовтим забарвленням, йодне число олії частіше на 11−20 одиниць вище, ніж у коричневонасінних.

Жирнокислотний склад олії. До складу льняної олії входять 5 жирних кислот — пальмітинова, стеаринова, олеїнова, лінолева і ліноленова. Зазвичай насичені пальмітинова і стеаринова разом складають не більше 10%, олеїнова — 20−25%, лінолева — 10−15%, решта — ліноленова кислота, їх співвідношення визначає напрям використання олії. Так, технічна олія повинна містити максимальну кількість ліноленової кислоти і мати високе йодне число. Харчова олія навпаки має містити якомога більше олеїнової та лінолевої кислот [8, 10, 28].

Вегетаційний період. Тривалість вегетаційного періоду у сортів льону олійного змінюється залежно від географічного положення місцевості і метеорологічних умов року. Менша кількість тепла і велика кількість опадів подовжують період вегетації. Тривалість вегетаційного періоду у різних сортів льону коливається в межах 70−110 днів.

2 Матеріали та методи дослідження

2.1 Обробка вихідного матеріалу Матеріал, який є у розпорядженні селекціонера, необхідно оцінити за тими ознаками і властивостями, на які ведеться селекція. Для цієї мети закладають польові досліди, а також проводять лабораторну оцінку кількості й якості продукції.

2.1.1 Методика оцінки господарсько цінних ознак Урожайність. У всіх категоріях розсадників урожай враховують шляхом суцільного збирання та обмолоту рослин з облікової частини ділянок, виключаючи вимочки, механічні пошкодження, фузаріозні плями. Слідом за зрізанням рослини зв’язують шпагатом у снопи діаметром 20−25 см і складають в бабки.

У селекційних розсадниках першого і другого років вивчення, в ПСВ і в розсаднику вихідного матеріалу рослини збирають, зрізаючи серпом, зв’язують шпагатом з підписаною етикеткою в один або декілька снопів. Снопи обмолочують вручну.

Зважування врожаю проводиться разом з очищенням. У конкурсному і попередньому сортовипробуванні в двох повтореннях (зазвичай в 1-ій і 3-й) відбирають проби насіння для визначення вологості (по 2 проби в бюкси) і з кожної ділянки — в пергаментні пакети по 300−400 г насіння для лабораторних аналізів.

2.1.2 Фони добору У селекції льону олійного необхідно приділяти увагу фонам, на яких проводиться оцінка та добір. Добір на стійкість до несприятливих умов середовища проводять на спеціальних провокаційних фонах.

Для добору можна застосовувати наступні фони розкладання популяцій:

— способи посіву (розріджені, загущені, широкорядні);

зміна звичайного строку посіву.

2.2 Спостереження та обліки Фенологічні спостереження. У льону олійного при фенологічних спостереженнях визначають: дату посіву, повні сходи (75%), цвітіння (50%), повне дозрівання (75%) і дату збирання. Початок настання фаз не визначають, оскільки різниця між початком і повним настанням фази незначна — один-два дні. В період цвітіння в журналі фенологічних спостережень відзначають забарвлення квітки і пиляків, форму квітки.

Густоту стояння рослин враховують в конкурсному і попередньому сортовипробуванні на пробних майданчиках, що виділяються на обліковій частині ділянок у всіх повтореннях. Підрахунок рослин на майданчиках проводять двічі за вегетацію — після повних сходів і перед збиранням. Всі рослини на пробних майданчиках перед збиранням виривають і об'єднують в один сніп. Пробні снопи використовують для лабораторних аналізів. У решти розсадників густоту стояння рослин на ділянках оцінюють візуально у фазі повних сходів і перед збиранням. Оцінку всього селекційного матеріалу проводять за п’ятибальною шкалою: балом 5 оцінюють ділянки з нормальною густотою стояння рослин, бал 1 одержують ділянки Під час оцінок вибраковують селекційні номери, у яких рослини хворі, маловрожайні, пізньостиглі (з сильним відростанням), а також ділянки, що вилягають.

2.2.2 Біометрія У конкурсному і попередньому сортовипробуваннях при лабораторному аналізі снопу у всіх рослин вимірюють висоту рослин і довжину технічної частини стебла (від кореневої шийки до першої гілки суцвіття), підраховують число коробочок на рослині.

Висоту рослин визначають вимірюванням рослин від кореневої шийки до останньої коробочки або квітки.

2.3 Документація, запис, обробка експериментальних даних Для правильного розуміння і наукового пояснення результатів досліджень, зберігання і публікації експериментальних даних необхідно ретельно вести первинну документацію.

Посівні відомості складають при підготовці до сівби на всі селекційні розсадники. В них занотовують порядковий номер зразка, його походження і номер, під яким він відмічений в журналі. Порядкові номери селекційних зразків записують наростаючим підсумком від «старших» розсадників до «молодших». Таке розміщення їх дає можливість швидко знайти номер, а також дізнатися, де він висівався в попередньому році. Така ж закономірність в записі селекційних номерів дотримується і в інших первинних документах.

Журнал фенологічних спостережень призначений для спостереження за фазами розвитку рослин льону. Прийнято відзначати дати сходів, цвітіння, дозрівання. Крім того, в цьому журналі враховують і відмічають тривалість вегетаційного періоду, забарвлення квіток, вилягання рослин.

Польовий журнал є первинним допоміжним документом. У цьому журналі на підставі візуальної оцінки селекційних зразків дають короткий опис основних позитивних якостей найцікавіших номерів і проводять оцінку їх в балах. У КСВ і ПСВ такий опис дається кожному номеру. Ця інформація використовується при формуванні селекційних розсадників.

Оброблені дані використовують для добору і формування розсадників, а також для складання звітів і підготовки друкованих робіт.

3 ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА Метою наших досліджень було вивчити прояв морфологічних ознак у рослин льону олійного висота рослини, кількість бічних пагонів" і кількість бічних стебел у льону олійного та виявити серед представлених зразків ті, що мають цінні господарські ознаки. Вивчалися такі ознаки, як кількість коробочок на рослині, кількість насінин в коробочці, маса тисячі насінин та маса насіння, зібраного з 1 квадратного метру. Проводилась порівняльна характеристика врожайності при різних схемах посіву.

Об'єктом досліджень були нові лінії льону кудряша, створені методом індивідуального добору з гібридних комбінацій (табл. 3.1.) При створенні цих ліній основними селекційними ознаками були багатостебловість та багатопагоневість.

Таблиця 3.1 — Відмінності ознак зразків, що вивчались

Досліди закладали згідно з принципом єдиної відмінності, а саме: посів в один день на одній ділянці землі, у двох повтореннях з чередуванням систематичним методом. Завдяки цьому всі зразки були в однакових умовах, що зводить до мінімуму можливість похибки результатів через різного роду кліматичні, погодні, ґрунтові чи інші фактори, що могли б вплинути на ріст та розвиток рослин, і, як наслідок, на результати експерименту.

Догляд за рослинами та збирання проводили за загальноприйнятою методикою. Отримані результати наведені в таблиці 3.2. та 3.3.

Таблиця 3.2 — Прояв ознак продуктивності у нових ліній льону олійного (Linum humile Mill.) при посіві через 35 см

Таблиця 3.3 — Прояв ознак продуктивності у нових ліній льону олійного (Linum humile Mill.) при посіві через 15 см

З даних таблиці 3.2 та 3.3 при посіві через 35 см та 15 см видно, що за висотою зразки дещо різняться. Зразки СВ-1 та СП-1 мають висоту більше контролю, а зразки СК-1 та СК-2 суттєво нижче контрольного сорту.

Щодо кількості бічних стебел, то всі нові зразки суттєво перевищують контроль за цією ознакою. Найбільша кількість стебел відзначена у зразків СП-1 (3,0) та СК-1 (3,1). Ці зразки мають й найбільшу кількість коробочок на 1 рослині, що складає в середньому 51,2 та 67,3 для СП-1 та 44,5 і 64,5 при посіві через 35 см та 15 см відповідно. Залежність кількості бічних стебел від росту рослини не простежується, вірогідно галуження залежить від інших факторів.

Ознаки кількість бічних стебел, кількість коробочок на одній рослині та кількість насіння на одній рослині знаходяться в прямому кореляційному взаємозв'язку, саме тому найвищі показники має зразок СП-1. А загалом за цими ознаками всі зразки перевищують сорт-контроль.

При посіві через 15 см. в порівнянні з посівом з міжряддями 35 см простежується збільшення висоти рослин та довжини технічної частини стебла у зразків СВ-1 та СП-1, причому збільшення висоти призводить до зменшення висоти технічної частини стебла відносно загальної висоти рослини. Кількість бічних стебел, кількість коробочок та кількість насіння на одній рослині зростає при посіві з міжряддями 15 см.

Це можна пояснити збільшенням відстані між рослинами в рядку при посіві на 15 см (трохи більше 2 см проти 1), що оптимізує площу живлення рослини (наближує її до квадрату).

Показник маси тисячі насінин знаходиться на одному рівні при обох схемах посіву, тому можна зробити висновок, що дана ознака мало залежить від умов вирощування, а є генотиповою. За цим показником суттєво переважають зразки СК-1 та СК-2. З таблиці 3.3 видно, що маса насіння, зібраного з 1 квадратного метру площі найбільша у зразка СК-1, а з таблиці 3.2 вона знаходиться на рівні зі зразком СП-1. Всі зразки за цією ознакою перевищують сорт-контроль.

Кількість насіння на рослині залежить від кількості коробочок. Простежується коливання кількості насінин в коробочці від 6 у зразка СК-2 до 7,4 у зразка СВ-1 при схемі посіву з міжряддями 15 см. Зразок СК-1, що має найбільшу продуктивність з 1 м², за цим показником знаходиться на середньому рівні. Це пояснюється тим, що у експериментальних зразків велика кількість насінин в коробочці може приводити до зменшення їх маси і, як наслідок, до зниження маси насіння, що збирається з 1 м² (рис. 3.3). Контрольний зразок має цінність завдяки стабільно великій масі насіння.

Рисунок 3.3 — Зниження маси насіння льону олійного при збільшенні кількості насінин в коробочці

Проаналізувавши отримані дані щодо доцільності використання різних схем посіву робимо висновок про те, що більш оптимальним для отримання максимального врожаю є посів льону олійного з міжрядковими інтервалами 15 см, який є рекомендованим при вирощуванні цієї культури, тому що маса зібраного насіння, посіяного за цією схемою більше ніж у 2,5 рази перевищувала ту, яку мала експериментальна схема з міжрядковими інтервалами 35 см. Тому при оцінці впливу кількісних ознак на врожайність ми будемо спиратись на дані, отримані з ділянки посіву льону з міжрядковими інтервалами в 15 см.