Вариабельность и наследуемость реакции перспективных линий томата к высоким температурам

Автор: Михня Надежда Ильинична, Лупашку Галина Алексеевна, Кристя Николай Иванович, Кошалык Кристина Валерьевна

Журнал: Овощи России @vegetables

Рубрика: Селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

Статья в выпуске: 6 (56), 2020 года.

Бесплатный доступ

Актуальность. В Республике Молдова в последние годы во время цветения томата температура воздуха достигает 35°С и выше, что значительно снижает завязываемость плодов, урожайность и качество продукции, поэтому особое значение приобретает создание сортов, устойчивых к температурному стрессу. Актуальность проведенных исследований обусловлена необходимостью идентификации генотипов томата, устойчивых к высоким температурам, выявления генетической природы вариабельности и степени наследуемости органов роста томата при взаимодействии с разными температурными режимами. Цель исследований - определить влияние стрессовых температур на органы роста и развития растений томата на раннем этапе онтогенеза и на степень генетической, фенотипической изменчивости и наследуемости признаков. Материалы и методы. Материалом для исследований служили 5 перспективных линий томата с высокими хозяйственно ценными признаками. В качестве стандарта использовали районированный сорт Mary Gratefully. Были использованы четыре уровня температур - оптимальная (25°С) и стрессовые (38, 40 и 42°С). Измеряли длину зародышевого корня и стебелька 7дневных растений. Опыт закладывали в 3-х повторностях. Были исследованы: генетическая и фенотипическая варианса, коэффициент наследуемости, фенотипический и генотипический коэффициенты вариации, генетический прогресс. Данные была обработаны в пакете программ STATISTICA 7. Результаты. В результате проведенных исследований выявлена существенная дифференциация реакции генотипов томата на температурный стресс. Установлено значительное влияние температуры на генетические и фенотипические вариансы признаков роста и развития растений томата, наследуемость в широком смысле, генотипический и фенотипический коэффициент вариации, генетический прогресс. Большой интерес для дальнейших исследований представляют генотипы Mary Gratefully, L 304, L 306, обладающие высокой устойчивостью по изученным признакам.

Еще

Томат, температура, устойчивость, вариабельность, наследуемость

Короткий адрес: https://sciup.org/140250351

IDR: 140250351   |   DOI: 10.18619/2072-9146-2020-6-47-50

Текст научной статьи Вариабельность и наследуемость реакции перспективных линий томата к высоким температурам

Оригинальные статьи / Original articles УДК 635.64:581.1

В последнее время всё большее значение приобретает воздействие высоких температур на рост и развитие сельскохозяйственных растений, включая и овощные культуры. Поэтому устойчивость их генотипов к жаре стала актуальной темой фундаментальных и прикладных исследований [6, 7, 8, 9, 13].

Большинство сельскохозяйственных культур подвер- гаются высокотемпературному стрессу на определенных стадиях развития, и в последнее время это явление становится более частым [14]. Благоприятные температуры для выращивания томата (Solanum lycopersicum L.) составляют от 25 до 30°C днем и 20°C ночью. Средние глобальные температуры увеличиваются примерно на 0,3°C за десятилетие. Повышение на 2…4°C по сравнению с оптимальной (25°C) температурой отрицательно влияет на рост растений, цветение, развитие гамет, развитие эмбрионов и прорастание семян; подавляет способность опыленных цветов развиваться в плодах; препятствует созреванию плодов и снижает урожайность. Засуха, вызванная недостаточным количеством осадков и/или изменением структуры осадков, является еще одним важным фактором климатического стресса для томатов, часто сопровождаемым относительно высокой температурой, при которой нарушается суммарное испарение и снижается кинетика фотосинтеза и продуктивность сельскохозяйственных культур [15]. Температура выше оптимальной может вызвать серьезные физиологические нарушения у растений томата, что приведет к сокращению вегетационного периода, ускорению цветения и созревания плодов [4] или неравномерному протеканию этих процессов [3, 12].

Селекция на устойчивость к высоким температурам становится приоритетом для Республики Молдова, так как в период цветения томатов часто поддерживаются высокие температуры воздуха (35-42°C), что значительно снижает завязывание плодов и урожайность. Поэтому создание генотипов томатов, устойчивых к экстремальным факторам окружающей среды, наряду с высокими показателями продуктивности и качества плодов, является серьезной проблемой в наших условиях [10, 11].

Известно, что генетические методы во многом ускоряют селекционный процесс. Исследованием генетической изменчивости признаков урожайности и качества у 20 генотипов томата выявлена высокая наследственность данных признаков. Это наблюдалось в характере роста растений, соотношения размеров корней и побегов, количества первичных ветвей на растение, количества цветков на кисть, количества плодов на растение, длины и ширины плода, продуктивности одного растения, содержания аскорбиновой кислоты, ликопина, хлорофилла и др. в сочетании с высоким генетическим прогрессом. Всё это указывает на аддитивное действие генов при формировании признаков. На основании полученных данных сделан вывод о том, что направленный отбор для указанных признаков может быть эффективным для их желаемого генетического улучшения [16].

Целью наших исследований было определить влияние стрессовых температур на органы роста и развития растений томата на раннем этапе онтогенеза, cтепень генетической, фенотипической изменчивости и наследуемости признаков.

Материалы и методы

Материалом для исследований служили 6 генотипов томата с высокими хозяйственно ценными признаками: линии L 302, L 303, L 304, L 305 и L 306, которые были получены из следующих гибридных комбинаций: F 14 Поток x F 1 (Грунтовый грибовский x L. chilense ), F 7 (Маестро x Иришка), F 12 (Новичок x Юлиана), F 7 (Маестро x Иришка) x

Маестро, F 8 (Mihaela x Dwarf Moneymaker), F 4 (Katerina x Дикая роза). В качестве стандарта использовали районированный сорт Mary Gratefully. Опыты проводились в лабораторных условиях. Трехдневные растения подвергали воздействию высоких температур в течение 6 часов. Измеряли длину зародышевого корня, стебелька и проростка у 7-дневных растений [1]. Были использованы четыре уровня температур: оптимальная – 25°С и стрессовые: 38, 40 и 42°С.

Для анализа наследуемости, вариабельности и генетического прогресса количественных признаков роста томата при взаимодействии разных температур применяли следующие формулы:

  • σ 2g = (MSS – MSE)/r;

  • σ 2ph = σ 2e + σ 2G;

  • h2= σ 2 g / σ 2 ph x 100%;

PCV = 100 x √ σ 2 ph / X;

GCV = 100 x √σ 2 g / X;

  • GA = K x ( σ P) x h2;

GA,% = 100 x K x h2 x σ ph / X, в которых:

σ 2 g – генетическая варианса ( genetic variance ); σ 2 ph – фенотипическая варианса ( рhenotypic variance ); σ 2e – ошибка дисперсии (error variance), или VE = MSE; MSS – средняя сумма квадратов ( average sum of the squares ); h2 – коэффициент наследуемости в широком смысле слова ( heritability in broad sense ); PCV,% – фенотипический коэффициент вариации ( рhenotypic coefficients of variation ); GCV,% – генотипический коэффициент вариации ( genotypic coefficients of variation ); GA,% – генетический прогресс ( genetic advance ) [2, 5].

Полученные данные обрабатывали в пакете программ STATISTICA 7.

Список литературы Вариабельность и наследуемость реакции перспективных линий томата к высоким температурам

  • Ивакин А. Определение жаростойкости овощных культур по ростовой реакции проростков после прогревания их при высокой температуре (томаты). Методические указания. Ленинград, 1979. 9 с.
  • Adeniji O.T. Genetic variation and heritability for foliage yield and yield component traits in edible Amaranthus cruentus [L.] genotypes. Bangladesh J. Agril. Res. 2018;43(3):513-524.
  • Adams S.R., Valdes V.M. The effect of periods of high temperature and manipulating fruit load on the pattern of tomato yields. J. of Hortic. Sci. and Biotech. 2002;(77):461-466.
  • Ansary S.H. Breeding Tomato (Lycopersicum esculentum Mill.) tolerant to high temperature stress. PhD Thesis, Bidhan Chandra Krishi Viswavidyalaya, West Bengal, India. 2006; 147.
  • Balkan A. Genetic variability, heritability and genetic advance for yield and quality traits in M2-4 generations of bread wheat (Triticum aestivum L.) genotypes. Turkish J. of Field Crops. 2018;(23):173-179.
  • Bita C.E. et al. Temperature stress differentially modulates transcription in meiotic anthers of heat-tolerant and heat-sensitive tomato plants. BMC Genomics. 2011;(12):384.
  • DOI: 10.1186/1471-2164-12-384
  • Bowen J. et al. The heat shock response is involved in thermotolerance in suspension-cultured apple fruit cells. J. of Plant Physiol. 2002;(159):599-606.
  • Harndahl U., Sundby C. Does the chloroplast small heat shock protein protect photosystem II during heat stress in vitro? Physiol. Plantarum. 2001;(111):273-275.
  • Hazra P. et al. Breeding Tomato (Lycopersicon esculentum Mill.) Resistant to High Temperature Stress. Int. J. of Plant Breed. 2007;1(1):31-40.
  • Mihnea N., Lupascu G. Heritability of the tomato genotypes resistance to the high temperatures of air. International Conference "Agriculture for Life, Life for Agriclture". Holticulture Bucuresti. 2018;(LXII):339-343.
  • Mihnea N., Botnari V., Lupascu G. Tomato Varieties with High Indices of Productivity and Resistance to Environmental Factors. Ekin J. of Crop Breed. and Genet. 2016;2(1):15-22.
  • Mulholland B.J. et al. Effects of hight temperature on tomato summer fruit quality. J. of Hort. Sci. and Biotechn. 2003;(78):365-374.
  • Park S.M, Hong C.B. Class I small heat-shock protein gives thermotolerance in tobacco. J. of Plant Physiol. 2002;(159):25-30.
  • Sato S., Peet M.M., Thomas J.F. Physiological factors limit fruit set of tomato (Lycopersicon esculentum Mill.) under chronic, mild heat stress. Plant, Cell and Env. 2000;(23):719-726.
  • Solankey S.S., Singh R.K., Baranwal D.K., Singh D.K. Genetic Expression of Tomato for Heat and Drought Stress Tolerance: An Overview. International Journal of Vegetable Science. 2015;21(5):496-515.
  • Somraj B., Reddy RVSK, Reddy R., Saidaiah P., Reddy M.T. Genetic variability, heritability and genetic advance for yield and quality attributes in heat tolerant exotic lines of tomato (Solanum lycopersicum L.). Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry. 2017;6(4):1956-1960.
Еще
Статья научная