Математические модели и инструментальные методы в селекции. Рубрика в журнале - Сельскохозяйственная биология
Статья научная
Чтобы удовлетворить потребность в качественных продуктах для населения (прежде всего детей и пожилых людей), в кормах для домашних животных, а также в сырье, пригодном для промышленной переработки (производство полуфабрикатов и готовой продукции), необходимо отобрать инбредные линии кукурузы с функционально эффективным и обогащенным пигментным комплексом, с высокими пищевыми достоинствами. В настоящей работы мы изучили физиологические, биохимические, биофизические свойства у элитных инбредных линий кукурузы и их гибридов, специально оценив эффективность фотосинтеза, продуктивность и пригодность образцов для широкого использования, питательную ценность зерна и содержание в нем эссенциальных биогенных веществ, в частности пигментов, проявляющих антиоксидантные свойства. В этой работе объектом изучения были высокоурожайные гибриды кукурузы ( Zea mays L.) ZP 633, ZP 735 и ZP 737 и исходные инбредные линии ZPPL 146 и ZPPL 159 (линии и гибриды являются собственностью Maize Research Institute, Zemun Polje - Института кукурузы «Земун Поле», г. Белград, Сербия). Изученные линии и гибриды имеют габитус, соответствующий модели эффективного фотосинтеза (вертикально стоящие листья с углом наклона 1-3-го надпочаточных листьев примерно 15-20°). С помощью рамановской спектроскопии интактных листьев выявлены изменения в состоянии каротиноидов. На основании определения интенсивности замедленной флуоресценции хлорофилла в зависимости от температуры, критических температур фазовых переходов и энергии активации хлорофилла (экспериментальные данные и линеаризация в соответствии с критерием Аррениуса) образцы оценены как устойчивые в условиях повышенных температур и засухи, что подтверждено испытанием в полевых опытах на участках, расположенных в разных зонах как в Сербии, так и в других странах Юго-Восточной Европы. Анализ химического состава зерна у элитных инбредных линий выявил обогащенный пигментный комплекс. Так, у линий содержание желтых пигменты - 18-19 μg βCE/g d.m, каротиноидов - 21-27 мг/кг, у гибридов - соответственно 31-33 μg βCE/g d.m и 27-32 мг/кг. Гибриды имеют продолжительный период вегетации, обладают stay-green фенотипом, проявляют высокую урожайность (60-80 т/га на силос и 7-12 т/га по зерну), устойчивость к полеганию, болезням и засухе. У них более чем на 10 % увеличена доля зародыша в зерне, что особенно важно для повышения его питательной ценности и качества продуктов переработки. Приведена полная характеристика основных селекционно ценных признаков у элитных инбредных линий ZPPL 146 и ZPPL 159 как родительских форм создаваемых гибридов с программируемыми свойствами.
Бесплатно
Оценка взаимодействия генотипов привоя и подвоя яблони с использованием биометрических методов
Статья научная
Известно, что у плодовых растений, размножающихся вегетативно, привой и подвой оказывают взаимное влияние во вновь образованной привойно-подвойной комбинации. При современных интенсивных технологиях, основанных на максимальной реализации биологического потенциала привитых плодовых растений, получение точных знаний о количественных признаках, характеризующих урожайность и биометрические параметры плодовых растений, очень актуально. С целью прогнозирования урожайности у яблони ( Malus domestica Borkh.) мы исследовали возможность математического моделирования закономерностей влияния привоя и подвоя плодового дерева на формирование количественных признаков привитого растения по формулам, предложенным биометрической генетикой для аналогичных показателей родителей и их гибридов F 1, Для анализа использовали данные, полученные в Прикубанской зоне Краснодарского края в 1982-2003 годах (всего 22 года). Изучали привойно-подвойные комбинации (ППК), созданные на основе четырех сортов (привоев) яблони (Айдаред, Голден Делишес, Джонатан, Корей) и семи подвоев (I-48-1, I-47-55, I-48-46, М2, М3, М4, М7). Учитывали урожайность, ширину кроны в направлениях с севера на юг и с запада на восток, высоту деревьев, диаметр штамба. С помощью методов математической статистики было доказано влияние года исследований, генотипа сорта (привоя), генотипа подвоя и их взаимодействия во всех сочетаниях на урожайность привойно-подвойных комбинаций. Установлено, что наибольший эффект имеют условия года (37 % от общей дисперсии). Определено, что проявление силы влияния сорта привоя на урожайность ППК характеризуется периодичностью с выраженными интервалами в несколько лет. Доли влияния подвоя и совокупного влияния сорта и подвоя примерно равнозначны. Впервые при работе с биологическими объектами, для которых характерны нелинейные взаимосвязи признаков, выявлено, что при построении модели прогнозирования урожайности ППК более эффективен множественный линейный регрессионный анализ с линеаризованной моделью, который представляется перспективным методическим подходом, учитывающим неадекватность ранее рассмотренных линейных моделей. С помощью построения гистограммы остатков (histogram of residual) доказано, что их распределение соответствует нормальному, что необходимо для корректного применения регрессионного анализа. Это дает основание для построения адекватной нелинейной (квадратичной) модели, описывающей зависимость урожайности деревьев привойно-подвойных комбинаций от морфоанатомических особенностей привитых деревьев. Проведенный теоретический анализ и впервые разработанные подходы к моделированию закономерностей, характеризующих влияние генотипов привоя и подвоя на формирование количественных признаков привитого растения (прежде всего его урожайности), позволят более обоснованно управлять стабильностью и эффективностью продукционного процесса у многолетних сельскохозяйственных культур.
Бесплатно
