Эффективность различных типов изоляторов при репродуцировании самоопыленных линий подсолнечника в звеньях первичного семеноводства

Введение. Семеноводство гибридного подсолнечника на основе ЦМС предусматривает использование сложных генетических систем закрепления стерильности и восстановления фертильности пыльцы, а также контроль стабильности морфобиологических, биохимических показателей и устойчивости к патогенам. Энтомофильный тип опыления подсолнечника накладывает глубокий отпечаток на характер семеноводческой работы и создает существенные затруднения при репродуцировании селекционного материала.

Система первичного семеноводства самоопыленных линий предполагает оценку и отбор лучших растений и семей в питомнике оценки потомств. Весь цикл работ при этом происходит при контролируемом опылении под изоляторами. Материал, из которого они изготовлены, должен отвечать определенным требованиям. С одной стороны, он должен быть непроницаемым для пыльцы подсолнечника, а с другой стороны, обеспечивать создание благоприятных условий в отношении влажности, воздухообмена, освещенности и температуры с целью сохранения жизнеспособности пыльцы изолированного растения и обеспечения благоприятных условий оплодотворения и налива семян. Помимо этого, изоляторы должны быть достаточно прочными, устойчивыми к ветровой нагрузке и повреждению птицами.

Искусственную изоляцию подсолнечника применяют в селекционной практике давно. Обычно изоляторы представляют собой различного размера и формы пакеты или сумочки. Материалом для них могут служить пергаментная или полупергаментная бумага, а также тонкая белая ткань (тюль, батист, густая марля и т.д.).

Для изоляции подсолнечника иногда изготавливают комбинированные изоляторы из марли и пергамента (Иванов А.П., Сизов И.А. [1]). Г.М. Попова [2] считает, что в условиях Средней Азии для изоляции корзинок подсолнечника лучше применять тканевые изоляторы, поскольку при высокой температуре воздуха под пергаментными изоляторами семена практически не завязываются.

Как отмечает в своих исследованиях А.И. Плотников [3], матерчатые изоляторы, помимо того, что являются прочными, значительно меньше нарушают вентиляцию воздуха, в силу чего это менее отрицательно сказывается на завязываемости семянок.

По сообщению В.Г. Вольфа [4], в работах по гибридизации подсолнечника на Харьковской государственной селекционной станции с 1936 года широко применяют пергаментные изоляторы.

Данные опытов С.А. Розова [5] свидетельствуют об успешном использовании марлевых изоляторов в качестве преграды для проникновения насекомых и попадания чужеродной пыльцы. Следует отметить, что в работах перечисленных авторов не приводятся экспериментальные данные по сравнительной эффективности использования различных типов изоляторов и их влиянию на завязываемость семян при самоопылении и получении гибридных семян.

В опытах E.D. Putt [6] установлено, что при самоопылении подсолнечника под бумажными изоляторами средняя завязываемость семян составила 46 штук на одно растение, а под изоляторами из хлопчатобумажной ткани она варьировала от 123 до 728 штук на одно растение (в среднем 425 штук на растение).

В начальный период развития гетерозисной селекции подсолнечника вопрос повышения завязываемости семян при самоопылении подсолнечника стоял достаточно остро. Дело в том, что в качестве исходного материала на этом этапе использовались сорта-популяции, в силу своей генетической природы отличающиеся пониженной автофертильностью. Завязываемость семян под изоляторами при этом варьировала от полной стерильности до высокой фертильности [7, 8, 9, 10, 11].

Первые попытки применения самоопыления к подсолнечнику были сделаны в 1915 г. Е.М. Плачек [11]. Эти работы показали, что подсолнечник, обычно относимый к облигатным пере-крестноопылителям, которым свойственна самостерильность, при самоопылении может давать плодовитое потомство. Плодовитость у изолированных растений была чрезвычайно разнообразной: от полной стерильности до высокой фертильности в первых поколениях инцухта. Была также отмечена «резкая разница между высоким процентом бесплодия у изолированного потомства и таким же высоким процентом плодовитости у не изолированного» [8].

С развитием селекционных работ с гибридным подсолнечником и развертыванием широкомасштабных селекционных программ было начато использование разнообразных конструкций изоляторов со встроенными элементами для нанесения пыльцы на рыльца пестиков, так называемые полинезаторы. Процесс изготовления таких приспособлений был сложным, связанным с большими затратами труда и средств. В то же время это была необходимая ступень на пути перехода от использования самостерильного материала к созданию на его основе автофертильных форм.

В последующем, на рубеже 80-х годов прошлого века использование изоляторов со встроенными полинезаторами было полностью прекращено в связи с появлением обширных коллекций автофертильных линий и исходного селекционного материала на их основе. Постепенно уменьшилось употребление и бумажных изоляторов, а в практике селекционно-семеноводческих работ с гибридным подсолнечником все большее распространение получили изоляторы из воздухопрони- цаемых материалов типа хлопчатобумажной и синтетической ткани, марли и капроновой сетки с различной плотностью расположения нитей [12] .

В ходе этого процесса остался не выясненным вопрос о проницаемости новых материалов для пыльцы подсолнечника, а следовательно, и их надежности с точки зрения сохранения генетической чистоты селекционного материала при его репродуцировании. Изучение типов изоляторов, применяемых в первичном семеноводстве гибридного подсолнечника, таким образом, является актуальной задачей в связи с использованием новых материалов, а также генетически разнородных самоопыленных линий, отличающихся по своей реакции на условия внешней среды.

Материал и методы. Исследования проводили в 2008-2009 гг. на ЦЭБ ВНИИМК (г. Краснодар). В качестве исходного материала использовали константные самоопыленные линии (фертильные формы) и их ЦМС-аналоги ВК 678, ВК 276 и ВК 680, имеющие различное происхождение и отличающиеся по продолжительности периода вегетации, высоте растений и другим селекционным признакам. В опыте изучали 4 типа изоляторов: из полупергаментной бумаги, хлопчатобумажной ткани, спанбонда и капроновой сетки (ГОСТ 4403-91). По каждому варианту изолировали по 15 растений перед началом цветения. Фертильные формы самоопыленных линий использовали для сопоставительного анализа завязываемости семянок при самоопылении под изоляторами различного типа, а ЦМС-аналоги – для изучения проницаемости различных материалов для пыльцы подсолнечника. По данным лаборатории иммунитета и электрофореза ВНИИМК, размер пыльцевых зерен у самоопыленных линий составлял 35-40 мкм, размер ячеек у капроновой сетки – 500-520 мкм. В спанбонде встречались отдельные ячейки с диаметром 60-70 мкм.

Результаты и обсуждение. Представленные в таблице 1 данные показывают, что при самоопылении растений изученных линий подсолнечника под изоляторами из различных материалов наибольшее количество выполненных семянок отмечено на вариантах с использованием капроновой сетки. В зависимости от исходного материала оно варьировало от 223 у линии ВК 678 до 576 у линии ВК 680. Минимальное количество выполненных семянок оказалось под изоляторами из полупергаментной бумаги (от 12 у линии ВК 678 до 105 у линии ВК 680). Изоляторы из хлопчатобумажной ткани и спанбонда занимали промежуточное положение между этими крайними вариантами и обладали примерно равной эффективностью в отношении завязываемости семян.

Отмеченная закономерность характерна для всех изученных самоопыленных линий. Таким образом, при определении их автофертильности можно сопоставлять данные, полученные с использованием любого из представленных типов изоляторов.

По отношению к числу выполненных семянок при свободном цветении показатель автофертильности у изученных самоопыленных линий варьировал от 1,7 до 14,0 % при использовании изоляторов из полупергаментной бумаги, от 16,5 до 55,5 % – из хлопчатобумажной ткани, от 16,6 до 55,1 % – из спанбонда и от 29,2 до 76,8 % – из капроновой сетки (см. табл. 1). Самоопыленные линии ВК 678 и ВК 276 отличались пониженной автофертильностью (1,7-31,6 и 3,7-29,2 % соответственно в зависимости от типа изоляторов), а линия ВК 680 обладала повышенной завязывае-мостью семянок при самоопылении (14,0-76,8 %).

Таблица 1 – Завязываемость семянок у самоопыленных линий подсолнечника при использовании различных типов изоляторов

Краснодар, 2008-2009 гг.

Материал для изготовления изоляторов	Количество выполненных семянок
	ВК 678		ВК 276		ВК 680
	шт./раст.	в % к контролю	шт./раст.	в % к контролю	шт./раст.	в % к контролю
Свободное опыление (контроль)	707 ± 23	-	899 ± 39	-	750 ± 26	-
Полупергамент	12 ± 6	1,7	33 ± 11	3,7	105 ± 40	14,0
Хлопчатобумажная ткань	157 ± 45	22,2	148 ± 26	16,5	416 ± 61	55,5
Спанбонд	125 ± 44	17,7	149 ± 25	16,6	413 ± 58	55,1
Капроновая сетка	223 ±45	31,6	262 ± 48	29,2	576 ± 83	76,8

Таким образом, вариант с использованием капроновой сетки для изготовления изоляторов выглядит наиболее привлекательным с точки зрения коэффициента размножения селекционного материала. Однако проверка разных типов изоляторов на проницаемость для пыльцы подсолнеч- ника показала, что полную гарантию сохранения генетической чистоты можно получить лишь при использовании изоляторов из полупергаментной бумаги (табл. 2).

Таблица 2 – Проницаемость различных типов изоляторов для пыльцы подсолнечника при изоляции ЦМС-аналогов самоопыленных линий

Краснодар, 2008-2009 гг.

Показатели	Материал для изготовления изоляторов	ЦМС ВК 678	ЦМС ВК 276	ЦМС ВК 680
Доля растений с выполненными семянками, %	Полупергамент	0,0	0,0	0,0
	Х/б ткань	54,0	23,0	46,6
	Спанбонд	36,3	33,1	50,0
	Капроновая сетка	100,0	89,8	96,6
Среднее количество выполненных семянок, шт./раст.	Полупергамент	0,0	0,0	0,0
	Х/б ткань	2,3 ± 0,1	3,6 ± 1,6	2,5 ± 1,2
	Спанбонд	1,7 ± 0,1	4,8 ± 2,6	2,7 ± 0,8
	Капроновая сетка	20,0 ± 7,0	5,8 ± 1,8	16,5 ± 7,2

Результаты данного модельного опыта могут стать поводом для более тщательного подбора материала при изготовлении изоляторов, используемых в первичном семеноводстве самоопылен-ных линий подсолнечника.

Следует отметить, что воспроизведенная ситуация никогда не встречается в практике селекционно-семеноводческих работ с гибридным подсолнечником, поскольку изоляция ЦМС-аналогов всегда сопровождается нанесением пыльцы. Несмотря на это, изоляторы из капроновой сетки с диаметром отверстий большим, чем размеры пыльцевых зерен у подсолнечника, должны быть признаны однозначно ненадежными при репродуцировании селекционного материала в звеньях первичного семеноводства.

Что касается таких материалов, как х/б ткань и спанбонд, то они могут и должны применяться в первичном семеноводстве самоопыленных линий подсолнечника, поскольку при изоляции ЦМС-аналогов линий без нанесения пыльцы на растениях завязываются единичные семянки.

Выводы. 1. При репродуцировании самоопыленных линий подсолнечника ВК 678, ВК 276 и ВК 680 в звеньях первичного семеноводства минимальная завязываемость семянок отмечена при использовании изоляторов из полупергаментной бумаги (12-105 шт./раст.), максимальная – у изоляторов из капроновой сетки (105-576 шт./раст.). Изоляторы из хлопчатобумажной ткани и спан-бонда занимали промежуточное положение между этими крайними вариантами и обладали примерно равной эффективностью в отношении завязываемости семян (148-416 и 125-413 шт./раст. соответственно).

• 2.    Капроновая сетка с диаметром отверстий 500-520 мкм не является надежным препятствием для проникновения пыльцы подсолнечника и не должна использоваться при изготовлении изоляторов.

• 3.    Отмечена различная реакция самоопыленных линий в отношении завязываемости семянок при самоопылении под изоляторами из различных материалов.