Повышение эффективности селекционного процесса при использовании физиологически активных соединений

Использование физиологически активных веществ для повышения эффективности селекционного процесса в виноградарстве Кологривая, Раиса Викторовна

Диссертация, – 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат – бесплатно , доставка 10 минут , круглосуточно, без выходных и праздников

Кологривая, Раиса Викторовна. Использование физиологически активных веществ для повышения эффективности селекционного процесса в виноградарстве : диссертация . кандидата сельскохозяйственных наук : 06.01.05 / Кологривая Раиса Викторовна; [Место защиты: Сев.-Кавказ. зон. науч.-исслед. ин-т садоводства и виноградарства].- Краснодар, 2011.- 169 с.: ил. РГБ ОД, 61 12-6/20

Введение к работе

Актуальность исследований. Виноградарство перспективно в зонах Северо-Кавказского региона России. Однако сортимент зон не всегда отвечает современным требованиям производства – экологачности, низкой энергоемкости производства в сочетании с высоким качеством урожая. В связи с этим селекция винограда на устойчивость к биотическим и абиотическим условиям среды, наряду с высокой продуктивностью и качеством особенно актуальны в настоящее время. Вместе с тем создание сорта занимает около 15 лет, и одной из причин является низкая всхожесть семян и длительность ювенильного периода.

Повышение всхожести семян – направление исследований, требующее особого внимания, так как часто наблюдается очень низкая всхожесть, или отсутствует совсем, что сводит на нет усилия селекционеров. Необходима предпосевная обработка семян различными способами, в том числе и химическими соединениями.

В связи с распространением филлоксеры на селекционных участках научных учреждений, сеянцы погибают в гибридном питомнике на 2-3 год, не вступив в плодоношение. Использование физиологически активных веществ (ФАВ) позволит в сжатые сроки преодолеть сеянцами ювенильный период и сократить сроки нахождения в школке сеянцев

В настоящее время к применению в сельском хозяйстве на территории Российской Федерации разрешено 81 наименование регулирующих рост веществ. Из этих препаратов ни один не рекомендован для применения в селекционном процессе. В то же время, в России и за рубежом учеными разработаны препараты (Свит, Мивал, Крезацин, Бигус, Лариксин и др.), имеющие ряд неоспоримых преимуществ при выращивании плодовых и овощных культур. Однако в виноградарстве многие из данных препаратов не испытывались. В связи с этим необходимость применения биостимуляторов роста нового поколения в селекции является актуальным направлением в совершенствовании современного селекционного процесса.

Цель исследований – разработать методы применения ФАВ на всех этапах селекционного процесса от гибридизации до создания привитого гибридного питомника, что будет способствовать повышению его эффективности.

Для достижения поставленной цели решались задачи:

установить эффективность действия ФАВ на генеративные органы винограда, активность опыления и выход гибридных семян;

изучить влияние ФАВ на всхожесть гибридных семян;

определить степень влияния используемых регуляторов на жизнеспособность и развитие сеянцев, получение зелёных побегов, пригодных для производства зелёных прививок при переносе гибридного питомника на привитую основу;

на основе обобщений многолетних наблюдений за ростом и развитием обработанных ФАВ насаждений, сделать заключение о последействии регуляторов роста;

определить экономический эффект использования регуляторов роста в селекционном процессе от гибридизации до перевода гибридного питомника на привитую основу и вступления сеянцев в плодоношение.

Объект исследований – гибридные семена винограда различных комбинаций скрещивания, соцветия сортов и гибридных форм винограда, более 300 сеянцев межвидового происхождения, физиологически активные вещества.

Предмет исследований — формирование и всхожесть семян, сила роста и развитие сеянцев винограда под воздействием физиологически активных веществ.

Научная новизна исследований:

впервые дано научное обоснование реакции растений различных гибридных комбинаций на применение ФАВ в экологических условиях Нижнего Придонья:

получены результаты по стабильному положительному изменению итогов гибридизации с применением физиологически активных веществ;

разработаны, экспериментально апробированы технологические приемы, способствующие активизации роста и развития сеянцев, их переноса в привитой гибридный питомник в первый год жизни;

– выявлено последействие применяемых препаратов на биометрические показатели привитых кустов.

Практическая значимость работы.

Предложенные методы выращивания сеянцев позволяют более целенаправленно и с меньшими затратами труда и времени вести селекционную работу в виноградарстве. Разработана технология применения новых регуляторов роста для использования в селекции и выращивания гибридных сеянцев винограда.

Применение ФАВ позволяет перенести сеянцы методом зеленой прививки на взрослые подвойные кусты в первый год жизни, что позволяет ускорить вступление сеянцев в плодоношение и спасти гибридный фонд от гибели в условиях заражения филлоксерой. Предложенные методы выращивания сеянцев позволяют более целенаправленно и с меньшими затратами труда и времени вести селекционную работу в виноградарстве.

На защиту выносятся следующие положения:

результаты оценки влияния ФАВ на эффективность опыления, выход семян и жизнеспособность сеянцев;

повышение всхожести семян и жизнеспособности сеянцев в результате применения физиологически активных веществ;

обоснование влияния ФАВ на этапе направленного выращивания сеянцев в первый год жизни;

экономическое обоснование применения изучаемых препаратов, как наиболее эффективных по выходу семенного материала, жизнеспособности, росту и развитию гибридных сеянцев.

Реализация результатов исследований. Разработанные в диссертации положения и методы применения ФАВ внедрены в ГНУ ВНИИВиВ им. Я. И. Потапенко Россельхозакадемии, используются при выращивании саженцев в школке в ООО «Дионис», ООО «Южно-Цимлянское» Ростовской области.

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертационной работы ежегодно докладывались на заседаниях ученого совета ВНИИВиВ им. Я. И. Потапенко (2004-2007 гг.), на конференциях Ростовского отделения общества генетиков и селекционеров (Ростов-на-Дону 2004, 2006, 2009 гг.), школе молодых ученых и специалистов «Адаптивное ведение виноградарства (селекция, питомниководство, технология возделывания, виноделие)» (Новочеркасск, 2004), на шестой региональной научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2004), «Экологическая генетика культурных растений» (Краснодарский край, п. Криница, 2005 г.), на конференции «Физиология растений – фундаментальная основа современной фитобиотехнологии» (Годичное собрание общества физиологии растений России), (Ростов – на Дону, 2006 г.), на научно-практической конференции «Критерии и принципы формирования высокопродуктивного виноградарства» (Анапа, 2007 г.), на международной научно-практической конференции «Фитосанитарное обеспечение устойчивого развития агроэкосистем» (Орел, 2008 г.), на международной научно-практической конференции «Мобилизация и сохранение генетических ресурсов винограда, совершенствование методов селекционного процесса» (Новочеркасск, 2008 г.), на международной научно-практической конференции «Генетические ресурсы и селекционное обеспечение современного виноградарства» (Новочеркасск, 2011).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 11 научных статей, одна из которых в журнале, определенном ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Работа изложена на 169 страницах компьютерного текста, состоит из введения, трех глав, выводов и рекомендаций производству, списка литературы, включающего 202 наименования, в том числе 19 зарубежных авторов и 12 приложений. В основной части работы диссертация содержится 22 таблицы и 29 рисунков.

Использование физиологически активных веществ для повышения эффективности селекционного процесса в виноградарстве

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА
1.1 Основные направления в селекции винограда
1.2 Основные проблемы при выращивании гибридных сеянцев
винограда
1.3 Селекционный процесс и способы его ускорения
1.4 Практическое применение физиологически активных веществ в
виноградарстве
2. МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Предмет, объект и место выполнения исследований
2.2 Почвенно-климатические условия района проведения
исследований
2.3 Метеорологические условия в годы наблюдений
2.4 Методика проведения исследований
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Получение гибридных семян винограда с использованием ФАВ
3.2 Повышение всхожести семян с использованием ФАВ
3.3 Применение ФАВ на этапе выращивания гибридных сеянцев в
питомнике открытого грунта
3.4 Влияние ФАВ на устойчивость сеянцев к грибным
болезням
3.5 Закладка привитого гибридного питомника
3.6 Экономический эффект от внедрения новых методов ускорения
селекционного процесса в виноградарстве
ВЫВОДЫ
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ И НАУЧНЫМ УЧРЕЖДЕНИЯМ
ЗАНИМАЮЩИМСЯ СЕЛЕКЦИЕЙ ВИНОГРАДА
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы диссертационного исследования. Виноградарство наиболее эффективно в зонах Северо-Кавказского региона России. Однако сортимент зон не отвечает современным направлениям производства – экологичности, снижения энергоемкости производства, уровню и качеству урожая. В связи с этим проблема селекции винограда на устойчивость к биотическим и абиотическим условиям среды, наряду с высокой продуктивностью и качеством особенно актуальны в настоящее время и в ближайшей перспективе. На создание нового сорта виншрада уходит много лет, в результате чего затрачиваются значительные средства. Методы ускорения селекционного процесса направлены на получение наибольшего количества сеянцев и ускоренное вступление их в плодоношение. Из-за сплошного заражения филлоксерой виноградников выращивание корнесобственного гибридного питомника винограда затруднено, сеянцьк погибают на 2-3 год, не вступив в плодоношение.
Исследования многих ученых России – Смирнова К.В., Айвазяна П.К, Захаровой Е.И., Потапенко Я:И., Кострикина И. А.; Болгарии – Стоева К., Занкова И., Славчева Т., Христова X.; Германии – Вейна Р., Вабера М.; Венгрии – Чиз-.( мазия И. и Козьма Пала были направлены на ускорение и совершенствование’ селекционного процесса в виноградарстве.
Работы, в основном, велись и ведутся в двух направлениях:
– повышение всхожести семян;
– сокращение ювенильного периода развития сеянцев.
Повышение всхожести семян актуальная задача, так как часто при,посеве наблюдается очень низкий процент всхожести семян, а некоторые комбинации скрещивания не дают всхожих семян, что сводит на нет усилия селекционеров. Необходима обработка семян различными химическими соединениями, механическими способами, воздействием электромагнитных излучений и так далее.
В настоящее время большое значение имеет физиологически активные вещества (ФАВ) – регуляторы роста и развития растений (РРР) в сельском хо-
зяйствс. В нашей стране и за рубежом накоплен большой материал, характеризующий многоплановое влияние экзогенных физиологически активных веществ на виноградное растение (М. X. Чайлахян, М. Н. Перепелицина, М. К. Манан-ков, К. В. Смирнов и др.). Получены положительные результаты в получении бессемянных ягод в Японии (Kishi, Tasaki, 1960), США (Clore, 1965), Индии (Prasad, 1967), но только с использованием гибберелина.
Повышение всхожести не всегда становиться залогом успеха селекционной работы, немаловажную роль играет и направленное выращивание, призванное сократить ювенильный период сеянцев. При обычных условиях выращивания сеянцы винограда начинают плодоносить примерно через 15 лет [131]. Этот период может быть сокращен с помощью направленного выращивания: путем усиления вегетативного роста за счет интенсивной агротехники: обрезки, стимулирующей развитие плодоносных почек, усиленного питания, выращивания в теплицах [8].
Регуляторы роста в селекционном процессе используют для повышения1 степени всхожести и качества семян, что позволяет усиливать или ослаблять признаки и свойства растений в пределах нормы реакции, определяемой генотипом, наследственностью [187].
Цель исследований – разработать методы применения ФАВ на всех этапах селекции от гибридизации до создания привитого гибридного питомника, что предусматривает повышение эффективности селекционного процесса в виноградарстве.
Для достижения этой цели были поставлены и решены задачи:
– установить эффективность действия ФАВ на генеративные органы винограда, активность опыления и выход гибридных семян;
– изучить влияние ФАВ на всхожесть гибридных семян;
– определить степень влияния используемых стимуляторов на жизнеспособность и развитие сеянцев: получение зелёных побегов, пригодных для использования в качестве привоя для производства зелёных прививок при переносе гибридного питомника на привитую основу;

имеющий около 70 аналогов, среди которых ведущее место занимает гибберел-ловая кислота [18].
Использование ФАВ на винограднике для управления ростом и качеством ягод винограда изучалось в течение многих лет. В Японии известно несколько регуляторов роста, применяемых для улучшения виноградной продукции. Гиберелловая кислота (ГК) используется, начиная с пятидесятых годов прошлого столетия, чтобы вырастить бессемянный виноград и увеличить размер ягоды. Наблюдался эффект ГК по ускорению созревания ягоды и удлинению грозди винограда. Раствор ГогсЫогРепигоп (1-(2-сЫого-4-рупбу1). -3-рЬепу1игеа) также был использован для увеличения размера ягоды и предотвращения осыпания завязи. Стрептомицин эффективен для образования бессемянного винограда и стимуляции созревания ягод [18].
Литературные источники о применении стимуляторов роста (в т.н..и гиб-береллинов) на винограде в плане обработки соцветий чаще встречаются лишь с целью получения крупных и выровненных или бессемянных ягод [6,64,187]. Для решения нашей проблемы, наоборот, необходимо повысить количество и размеры семян, жизнеспособность зародыша семени.
Опрыскивание растворами физиологически активных веществ с криопро-текторными свойствами (Мивал, Крезацин) положительно сказывается на распускании глазков и развитии побегов после обрезки. Такие физиологические вещества как ауксины и некоторые аминокислоты оказывают влияние на терморезистентность растений [64,136].
В настоящее время регуляторы роста в виноградарстве чаще применяются в питомниководетве при производстве привитого и корнесобственного посадочного материала в целях стимулирования корне – и каллусообразования и срастания прививочных компонентов. Для улучшения корнеобразования черенков рекомендуется применять в первую очередь ауксиноподобные стимуляторы корнеобразования, в основном применяют гетероауксин [34,121,137].
В Государственном научном учреждении Всероссийском научно-исследовательском институте виноградарства и виноделия имени Я.И. Потапенко Россельхозакадемии в последние годы с целью повышения укореняемо-

Повышение эффективности селекционного процесса при использовании физиологически активных соединений

С.И. Красохина
ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт виноградарства и виноделия им. Я.И. Потапенко» Россельхозакадемии. г. Новочеркасск

Освещаются результаты многолетних исследований применения регуляторов роста растений (Гиббереллин, Гибберсиб, Завязь и Бутон) для обработки соцветий столового сорта с функционально-женским типом цветка селекции ВНИИВиВ им.Я.И. Потапенко Талисман, даны рекомендации по их применению.

Одним из направлений промышленного виноградарства является производство столового винограда. Большая часть винограда выращивается для переработки на вино, однако и процент насаждений столового направления использования в мире довольно существенен (не менее 15 %). На глобальном рынке одними из самых важных производителей столового винограда являются страны Латинской Америки (Чили и Бразилия), ЮАР, Австралия, Турция; из европейских стран – Италия, Испания и Греция.
Основные современные цели при селекции столового винограда – бессемянность, крупный размер ягод, наличие в ягодах мускатного аромата в комбинации с такими производственными характеристиками, как высокая и стабильная урожайность и оптимальный срок созревания. Спрос на бессемянные сорта винограда на рынке столового винограда неуклонно растет. В настоящее время, по данным зарубежных маркетологов, предпочтения, преобладающие на мировом рынке в области столового винограда, можно отразить в обобщенном виде так: наиболее популярны бессемянные сорта винограда розового цвета, с мускатным ароматом и гонкой кожицей, с крупными округлыми или овальными ягодами, обладающие высокой транспортабельностью. Селекционным методом пока не получены бессемянные сорта с ягодами крупнее 5-6 г. Самый крупноягодный современный бессемянный сорт – Гибрид VI-4 болгарской селекции – имеет среднюю массу ягоды 5,4 г. Поэтому реальная возможность получить бессемянные ягоды массой более 7 г — это разработать специальную технологию обработки регуляторами роста столовых сортов с функционально-женским типом цветка.
В течение семи лет на базе нашего института проводились исследования по изучению влияния различных регуляторов роста (гиб-береллина и его современных аналогов) на образование бессемянных ягод у нового столового сорта сложного межвидового происхождения селекции ВНИИВиВ им. Я.И. Потапенко Талисман (Фрумоаса албэ × Восторг), переданного в 2002 году на сортоиспытание в ГСИ РФ.
Этот сорт характеризуется следующими признаками: в условиях г. Новочеркасска Ростовской области созревает 20-25 августа, средняя масса грозди 586 г, некоторые грозди достигают 1 кг и более, средняя масса ягоды 9,8 г, отдельные ягоды достигают 18-20 г. Кусты очень сильнорослые. Ягоды овальные, белые с загаром, мякоть мясисто-сочная, вкус гармоничный с легким мускатом. Дегустационная оценка свежего винограда 8,2 балла. Устойчивость к морозу – минус 25°С. к милдью – 2,5-3,0 балла. Сорт возделывается в привитой неукрывной культуре с применением одной-двух профилактических обработок против милдью и оидиума. По многолетним данным, процент распускания почек в неукрывной культуре 56,5 %, коэффициент плодоношения 1,3, расчетная урожайность 133 ц/га. Сорт характеризуется наличием в грозди разнокалиберных ягод, однако пользуется большой популярностью у потребителей за размерные характеристики гроздей и ягод, хорошие вкусовые качества, высокую зимостойкость и устойчивость к грибным болезням.

В исследованиях использовали следующие регуляторы роста растений:
Гиббереллин (д.в. – гиббереллин А3) в концентрациях 10, 50, 100 и 150 мг/л;
Гибберсиб (д.в. – комплекс натриевых солей высокоактивных гиббереллинов А3, А7, изо-А3, изо-А7);
Завязь универсальная (д.в. гиббереллиновых кислот натриевые соли 5,5 г/кг);
Бутон (д.в. – гиббереллиновых кислот натриевые соли 20 г/кг, гуматы, микроэлементы).
Нами изучалось действие однократного применения вышеуказанных препаратов в различные сроки прохождения фенологической фазы: в начале, в период массового цветения и в конце цветения. Концентрация была выбрана согласно инструкциям по применению.
Было установлено, что применение препаратов Завязь и Бутон приводит к увеличению количества семян по сравнению с контрольными вариантами. Заявленные как аналоги гиббереллина препараты Завязь и Бутон никакого влияния на образование бессемянных ягод не оказывают. Более того, при использовании этих препаратов увеличивалось число горошащихся ягод в грозди, в результате чего ухудшался товарный вид; были отмечены случаи увеличения развития серой гнили.
Положительное влияние препарата Гибберсиб на образование бессемянных ягод у сорта Талисман установлено не было, однако применение этого препарата приводило к увеличению на 1,5-2% в сравнении с контрольным вариантом сахаристости при одинаковой кислотности сока ягод. Таким образом, необходимо отметить, что высокий процент бессемянных ягод у сорта Талисман был получен только при применении гиббереллина, причем количество бессемянных ягод напрямую зависит от концентрации этого препарата (рис. 1).

Рис. 1. Влияние гиббереллина на образование бессемянных ягод у сорта Талисман, среднее за 2001-2007 гг.

С целью получения бессемянных ягод у сорта Талисман рекомендуется применять гиббереллин однократно в период массового цветения или в его конце в концентрации 100 мг/л. Обработка только соцветий более эффективна, чем опрыскивание кустов винограда полностью, так как это позволяет использовать большие концентрации гиббереллина без отрицательных последствий для растения. За годы исследований применения гиббереллина для обработки соцветий этого сорта не было установлено таких отрицательных последствий использования данного препарата, как снижение зимостойкости, уменьшение на следующий год процента распустившихся глазков и плодоносности побегов.
Применение гиббереллина у сорта Талисман повышает общий товарный вид, убирает торошение ягод, приводит к образованию от 65 до 85 % бессемянных ягод в грозди (в зависимости от метеорологических условий цветения), увеличивается средняя масса грозди по сравнению с контролем за счет увеличения нормально развитых ягод в грозди. Помимо этого, использование гиббереллина также приводит к небольшому уменьшению массы ягоды, однако ягоды становятся однородными и выравненными.
Обработка соцветий сорта Талисман гиббереллином позволяет повысить товарный вид гроздей за счет снижения горошения и выравнивания ягод по размеру. Также применение этого регулятора роста приводит к повышению урожайности, увеличению на 1,5-2 % массовой концентрации сахаров и снижению кислотности в соке ягод. Отзывчивость данного сорта на обработку гиббереллином в сочетании с другими хозяйственно-ценными признаками и свойствами делает его весьма перспективным для возделывания в неукрывной промышленной культуре.

Широкое использование в производстве таких сортов с функционально-женским типом цветка, как Талисман, позволит снизить количество обработок пестицидами, что, в свою очередь, снизит и себестоимость при увеличении экологической чистоты производства. Высокое качество получаемого урожая уменьшает затраты и вносит свой вклад в увеличение и стабильность урожайности столового виноградарства.

Источник: Мобилизация и сохранение генетических ресурсов винограда, совершенствование методов селекционного процесса: сборник научных статей / ГНУ Всероссийского НИИ виноградарства и виноделия им. Я.И. Потапенко Россельхозакадемии. – Новочеркасск: Издательнство ГНУ ВНИИВиВ им. Я.И. Потапенко, 2008.

Источники:

http://www.dslib.net/semeno-vodstvo/ispolzovanie-fiziologicheski-aktivnyh-vewestv-dlja-povyshenija-jeffektivnosti.html
http://freereferats.ru/product_info.php?products_id=413740
http://vinograd.info/stati/stati/povyshenie-effektivnosti-selekcionnogo-processa-pri-ispolzovanii-fiziologicheski-aktivnyh-soedineniy.html