Селекция льна-долгунца

1. Хозяйственно полезные признаки  льна- долгунца. Основные направления  селекции.

Лен-долгунец- исконно российская прядильная культура комплексного использования. Основная его ценность заключается прежде всего, в уникальных свойствах волокна – исходного сырья для производства одежды, бытовых и технических товаров, промышленного текстиля и промышленных материалов. Лен обладает антибактериальными свойствами, защищает от радиации. В процессе вегетации растение льна очищают почву от тяжелых металлов. Семена льна и получаемое из него масло обладают лекарственными свойствами. По содержанию ненасыщенных жирных кислот льняное масло в два раза превосходит рыбий жир. Отходы, образующиеся при обмолоте и переработке льносемян (жмых, мякина) – ценный корм для животных.

Основной задачей селекции льна-долгунца является создание и внедрение  в  производство новых высокопродуктивных сортов, отвечающих современным требованиям  сельскохозяйственного производства и перерабатывающей промышленности. Новые сорта должны обладать полным комплексом хозяйственно полезных признаков и свойств.

Наиболее ценные признаки:

• раннеспелость;
• высокая продуктивность;
• высокая волокнистость;
• устойчивость к болезням (ржавчине и фузариозу);
• устойчивость к полеганию;
• хорошее качество волокна.

Селекцию льна-долгунца ведут на урожай волокна и его качество. К числу показателей, прямо связанных  с урожаем волокна, относятся  урожай соломы, высота растений, техническая  длина стебля, процентный выход волокна. Из показателей качества волокна  особенно важна гибкость, так как  прочность волокна у современных  сортов достаточно высокая.

 Большое значение имеет продолжительность  вегетационного периода сортов. Важной задачей селекции является  создание раннеспелых и среднеспелых  сортов, не уступающих по урожайности  и другим хозяйственным показателям  стандартам, но созревающих раньше  их. Скороспелый сорт позволяет  успешно вырастить культуру и  избежать проблем, возникающих  в ходе вылежки.

Одним из важных задач селекции остается создание сортов, устойчивых к наиболее опасным патогенам. С такими заболеваниями льна, как ржавчина и фузариозное увядание, нет удовлетворительных химических средств защиты, а поражаемость посевов антракнозом наиболее эффективно снижает протравливание семян, полиспорозом и пасмо – обработка посевов фунгицидами. В условиях осложняющейся фитосанитарной обстановки  сорта должны быть высокоустойчивыми, чтобы обеспечить не только получение урожаев высокого качества, но и снизить пестицидную нагрузку на окружающую среду.

Лен часто сильно полегает. Машинная уборка льна выдвинула на одно из первых мест требование устойчивости сортов к полеганию. Очень важно добиться сочетания скороспелости и устойчивости к полеганию.

 Из других признаков, обеспечивающих  технологичность уборки, следует  указать на несцепляемость головок соуветия и нерастрескиваемость коробочек, что исключает осыпание семян. Селекция на крупносемянность также имеет определенное значение: крупные семена обеспечивают более высокую полевую всхожесть.

Хотя масло льна-долгунца – побочная продукция, ведется селекция на содержание жира в семенах и его качество. Ведется создание сортов с синхронным созреванием биологической и технической части стебля, что существенно улучшает качество получаемой продукции.

Неблагоприятные почвенно- климатические условия на территории России (неравномерное выпадение осадков, перепад температур, засуха, высокая кислотность почв и др.) вызывают необходимость создание адаптивных сортов, что обеспечивает получение стабильно высоких урожаев.

2. Закономерности наследования хозяйственно  полезных признаков.

Лен культурный имеет в диплоидном наборе 30 хромосом. Считается, что это  природный тетраплоид. Поскольку хромосомы льна очень мелкие, кариотип его изучен слабо. Наиболее яркий маркерный признак – окраска лепестков. Он имеет сложную генетическую природу и зависит от 17 числа генов, часть которых влияет на поверхность лепестков, их форму, цвет пыльников и оболочки семян. Голубая окраска лепестков доминирует над остальными, гладкая поверхность лепестков – над гофрированной, коричневая окраска семян – над другими ее видами.

Опушенность полуперегородок, разделяющих гнезда в коробочке льна, - доминантный монофакториальный признак. Он связан с важным в хозяйственном отношении признаком – нерастрескиваемостью коробочек - значительное снижение потери семян.

Важнейшие хозяйственно-биологические  свойства – высота растений, содержание волокна, устойчивость к полеганию контролируются полигенно и наследуются в F₁ по промежуточному типу. В последующих поколениях возможно трансгрессивное расщепление.

При скрещивании льна-долгунца и  межеумка отмечено доминирование скороспелости, высокого содержания волокна, устойчивости к полеганию. Также при скрещивании льна по материнской линии передавались высокорослость, высокое содержание волокна, его гибкость и прочность.

Устойчивость к болезням в большинстве  случаев носит полигенный характер. Устойчивость в фузариозу определяется особенностями родительских форм и наследуется как количественный признак. Но устойчивость к различным расам ржавчины контролируется моногенно или двумя доминантными генами. Исследования генетики устойчивости к грибу Melampsora lini проводились в основном на образцах масличного льна.

Для льна-долгунца характерен ряд  генетических корреляций, которые осложняют  его селекцию. Так, высокий урожай соломы связан с низким содержанием  волокна. Высокое содержание волокна  плохо совмещается с хорошим  его качеством и семенной продуктивностью. Устойчивость к полеганию влечет за собой позднеспелость. Два важнейших показателя качества волокна – гибкость и прочность – коррелируют отрицательно. Устойчивость к фузариозу сочетается с низким содержанием волокна.

3. Генетическая модель сорта.

Планируется получение нового сорта  льна с сочетанием следующих полезных признаков:

• раннеспелость
• устойчивость к ржавчинным заболеваниям
• коробочки с опушенными перегородками

Er - er – раннеспелость-позднеспелость;

Me - me – устойчивость к ржавчине – восприимчивость к ржавчине;

Ha - ha – коробочка с опушенными перегородками – неопушенные перегородки.

Генотип нового сорта «Костромич» : ErEr MeMe HaHa

 

 

 

4. Выбор родительских форм.

Успех селекционной работы в значительной степени зависит от исходного  материала и его генетического  разнообразия. Национальная коллекция русского льна во ВНИИ льна – 6300 образцов.

Томский 16 – сорт раннеспелый, выведен  на Томской государственной областной  сельскохозяйственной опытной станции. Урожайный по волокну (18-20 ц/га), высоковолокнистый, содержание волокна 24,8-25% (максимальное 32,2%). Прядильные свойства волокна хорошие. Сильно восприимчив к фузариозу и ржавчине, среднеустойчив к полеганию. Голубоцветковый. Включен в Госреестр по Западно-Сибирскому региону с 1990 г.

Генотип сорта Томски 16 : ErEr meme haha

Русич – сорт среднеспелый, выведен псковским научно-исследовательским институтом сельского хозяйства. Средняя урожайность соломы 41,8 ц/га, семян – 4,1 ц/га. Содержание всего волокна 28,5%, выход длинного 18,2 %. Комплексно устойчив к ржавчине и фузариозу. Устойчив к полеганию и осыпанию семян. Голубоцветковый. Включен в Госреестр по Северо-западному и Волго-Вятскому регионам с 1999 г.

Генотип сорта Русич : еrеr MeMe HaHa

5. Выбор скрещивания.

Основной метод селекции льна-долгунца – внутривидовая гибридизация с  последующим индивидуальным отбором  из гибридных поколений. Будем проводить однократное тригибридное скрещивание двух известных родительских форм. Лен – довольно строгий самоопылитель.

Сорт льна – это обычно потомство  одного растения. Отборы ведут из F₂ и более поздних поколений. Для достижения константности их применяют повторно. Поскольку отборы проводят из гибридного материала, не исключено генетическое разнообразие внутри отселектированных сортов. Это подтверждается успешными внутрисортовыми отборами.

 

 

 

 

 

6. Получение гибридов первого и второго поколения.

Схема скрещивания:

Р: ♀ ErEr meme haha  × ♂ еrеr MeMe HaHa

G :        Er me ha                     еr Me Ha

F₁ :        Erеr Meme Haha

P: ♀ Erеr Meme Haha  × ♂ Erеr Meme Haha

G:

♂ ♀	ErMeHa	ErMe ha	Er me Ha	Er me ha	еr Me Ha	еr Me ha	еr me Ha	еr me ha
ErMeHa	ЕrЕr MeMe HaHa	ErEr MeMe Haha	ErEr Meme HaHa	ErEr Meme Haha	Erеr MeMe HaHa	Erеr MeMe Haha	Erеr Meme HaHa	Erеr Meme Haha
ErMe ha	ErEr MeMe Haha	ErEr MeMe haha	ErEr Meme Haha	ErEr Meme haha	Erеr MeMe Haha	Erеr MeMe haha	Erеr Meme Haha	Erеr Meme haha
Er me Ha	ErEr MeMe HaHa	ErEr Meme Haha	ErEr meme HaHa	Erеr meme Haha	Erеr Meme HaHa	Erеr Meme Haha	Erеr meme HaHa	ErEr meme Haha
Er me ha	ErEr Meme Haha	ErEr Meme haha	ErEr meme Haha	ErEr meme haha	Erеr Meme Haha	erеr Meme haha	Erеr meme Haha	Erеr meme haha
еr Me Ha	Erеr MeMe HaHa	Erеr Meme Haha	Erеr Meme HaHa	Erеr Meme Haha	erеr MeMe HaHa	erеr MeMe Haha	erеr Meme HaHa	erеr Meme Haha
еr Me ha	Erеr MeMe Haha	Erеr MeMe haha	Erеr Meme Haha	Erеr Meme haha	erеr MeMe Haha	erеr MeMe haha	erеr Meme Haha	erеr Meme haha
еr me Ha	Erеr Meme HaHa	Erеr Meme Haha	Erеr meme HaHa	Erеr meme Haha	erеr Meme HaHa	erеr Meme Haha	erеr meme HaHa	erеr meme Haha
еr me ha	Erеr Meme Haha	Erеr Meme haha	Erеr meme Haha	Erеr meme haha	erеr Meme Haha	erеr Meme haha	erеr meme Haha	erеr meme haha

 

При скрещивании выбранных родительских форм мы получили гетерозиготы (раннеспелые, устойчивые к ржавчине, с нерастрескивающимися коробочками). Для получения растений с нужным генотипом необходимо скрестить полученные гибриды. При тригибридном скрещивании расщепление в F2 по фенотипу дает 8 различных классов особей в соотношении 27:9:9:9:3:3:3:1,а расщепление по генотипу дает 27 различных классов. Мы получили растения с интересующими нас признаками – они составляют 27/64 от всех гибридов второго поколения, но гомозиготными растения, которые не дадут в будущем расщепления, будут лишь 1/64 часть от всех гибридов второго поколения.

Для выделения чистых линий среди гибридов необходимо провести индивидуальный отбор необходимых фенотипических форм с проведением селекционных посевов и селекционную оценку.

Техника гибридизации

В соцветии оставляют пять-шесть  наиболее крупных бутонов. Их кастрируют накануне дня цветения. Пинцетом захватывают  верхушку и удаляют лепестки, затем  тычинки. Изолируют кастрированные цветки ватой: комочек ее раскатывают  в пластинку и обертывают цветок. Оптимальный срок для кастрации- между 13 и 19 ч, для опыления – между 7 и 9 ч на следующий день. Опыляют кисточкой или водят пыльниками сорванного цветка по рыльцу кастрированного. Процент удачи обычно очень высокий (до 100%).

Гибриды F₁ выращивают в вегетационных 5 литровых сосудах. При оптимальной влагообеспеченности (60% ППВ) в каждый сосуд высевают по 25 семян F₁ одной гибридной комбинации. Пониженная влагообеспеченность создается в фазу «елочка». После прохождения фазы бутонизации, гибриды, выращиваемые в вегетационных сосудах, переводят на режим оптимальной влагообеспеченности. Гибриды второго и последующих поколений выращивают в полевых условиях, где проводится отбор селекционно-ценных линий.

7. Проведение индивидуального отбора.

Отбор среди гибридов второго поколения  будем проводить по следующим  признакам: более раннее цветение (раннее созревание), устойчивость к ржавчинным заболеваниям и цельность коробочки  в фазе полной спелости.

Растения, зацветшие ранее всех остальных гибридов, имеют в генотипе доминантный ген скороспелости. Поздно зацветшие растения удаляют  с селекционного посева.

Для оценки гибридов F₂ на устойчивость к ржавчине проводят искусственное заражение гибридов опылением смесью уредоспор ржавчины с тальком в наиболее восприимчивую фазу развития.

Для выявления опушенности перегородок оценивают сохранность коробочки при полной спелости растений. Растения с треснутыми коробочками выбраковывают.

Одновременно проводят оценку отобранных гибридов по другим хозяйственно полезным признакам, наследуемым полигенно: высота растений, устойчивость к другим заболеваниям, устойчивость к полеганию (изогнутость стебля у основания), количество коробочек и семян на растении, содержание волокна в стебле. Важное условие – получение положительных трансгрессий и снижение отрицательных корреляций. Неудовлетворительные растения также выбраковывают.