СПОСОБ ОТБОРА ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ ФОРМ СОИ
METHOD OF SELECTION OF HIGH-YIELDING SOYABEAN FORMS

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к селекции растений, а именно к отбору потенциально высокопродуктивных форм сои на ранних этапах селекционного процесса. При определении уровня техники использовались общедоступные сведения, представленные во всех известных источниках информации.
Известны способы отбора высокопродуктивных форм растений (в основном зерновых) по разным признакам растения: по морфологическим, по мощности развития органов, по величине и качеству урожая, по массе колоса, по градиенту сосущей силы в системе корень - соцветие, по массе зерна с колоса, по степени развития губчатой паренхимы, по продолжительности периода от отрастания до соцветия, по длине колосоносного междоузлия, по длине влагалища флатового листа, по максимальному числу и суммарному диаметру проводящих пучков на поперечных срезах междоузлий стебля, по значению отношения массы зерна к массе незерновой части (авторские свидетельства СССР №296530, 665858, 946471, 1060151, 1191029, 1340674, 1380685, 1380686, 1408559, 1410919, 1454323, 1789141, 1828736 соответственно), по содержанию крахмала на срезе корневой шейки растения, по соотношению толщины стебля у корневой шейки к толщине стебля у основания соцветия, по соотношению объема колоса к его массе - по удельной массе колоса, по отношению длины корня к высоте стебля, по длине черешков прикорневых листьев и уровню разветвленности корней, по отношению массы зерна к массе соцветия (патенты РФ №2013043, 2013044, 2031573, 2057638, 2250604 соответственно).
Анализ такого большого количества известных способов отбора высокопродуктивных форм растений показывает большую актуальность проблемы и одновременно недостаточную эффективность каждого способа отдельно.
Известно, что при отборе отдельных растений селекционер сталкивается с очень большой изменчивостью урожая, которая сокращается при выращивании потомства на малых делянках и падает до минимума при испытании того же материала на больших делянках. Основной причиной варьирования урожая отдельных растений являются различия по фактически использованной ими площади в посеве. Основной признак сорта, его урожайность, можно установить только с того времени, когда сорт начинает занимать относительно большую площадь. (Юрьев В.Я. Избранные труды. Селекция и семеноводство полевых культур. Киев. 1971, с.247). Прямой отбор по урожаю с растения при наличии конкуренции мало эффективен. Поэтому эффективный искусственный отбор высокопродуктивных форм растений должен обеспечивать повышение урожая не с растения, а с гектара. Прямая оценка по продуктивности на единицу захваченной площади при отборе отдельных растений в полевых посевах невозможна, поэтому есть один путь - производить браковку по отношению селекционного признака (СП) к фоновому признаку (ФП). Фоновый признак - это такой признак, который чувствителен к комплексу причин изменчивости, вызывающих сдвиги СП, кроме одной - генетической - причины, которая влияет на СП, но к которому ФП не чувствителен.
Известен способ браковки, при проведении искусственного отбора высокопродуктивных форм растений, по отношению СП к ФП, например веса семян к весу вегетативных органов с учетом характера экологической регрессии (А.Б.Дьяков, В.А.Драгавцев, А.Г.Бехтер. «Конкурентоспособность растений в связи с селекцией. Новый принцип анализа дисперсии продуктивности. - Коллективная монография. Теория отбора в популяциях растений. Издательство «НАУКА». Сибирское отделение. Новосибирск, 1976, с.251) - прототип.
Недостатком известного способа отбора высокопродуктивных форм растений, согласно которому браковку растений производят по отношению СП к ФП - веса семян растения к весу его вегетативных органов с учетом характера экологической регрессии, является относительно большая трудоемкость методики учета СП и ФП. Это объясняется тем, что учет массы вегетативных органов растения предусматривает необходимость его выдергивания из почвы или срезание на уровне почвы и взвешивание, что проблематично в полевых условиях. Чтобы учет СП и ФП осуществлять в лабораторных условиях, необходимо упаковать каждое растение отдельно, транспортировать в лабораторию, там распаковать, отделить семена, взвесить. Несомненно, при такой схеме учета СП и ФП неизбежны потери части и вегетативных органов, и семян, что приводит к снижению точности отбора.
Настоящим изобретением решается задача повышения точности отбора высокопродуктивных форм сои на начальном этапе селекции при одновременном упрощении способа отбора, а также расширения перечня используемых ФП.
Техническим результатом при использовании предлагаемого способа является значительное сокращение продолжительности процесса учета ФП, обеспечение достоверности измерения ФП за счет использования другого признака в качестве фонового и за счет обеспечения возможности проведения учета ФП в полевых условиях - без транспортировки всего растения в лабораторию.
Технический результат достигается за счет того, что в способе отбора высокопродуктивных форм растений, который предусматривает выращивание в поле в составе популяции индивидуальных растений и их браковку (отбор) по отношению селекционного признака к фоновому (СП/ФП) с учетом характера экологической регрессии, при этом в качестве СП используют массу семян растения, согласно изобретению в качестве фонового признака берут массу отрезка нижней части главного побега растения в фазе полного созревания, при этом длину отрезка нижней части главного побега растения берут равной 7-10 см, начиная от корневой шейки, получение этого отрезка осуществляют в полевых условиях, а массу семян растения определяют путем обрывания плодов растения в поле, последующего обмолота и взвешивания полученных семян в лабораторных условиях.
Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ отличается от прототипа условиями осуществления действий по браковке растений, а именно используемым для браковки фоновым признаком (в прототипе в качестве фонового признака используют вес (массу) вегетативных органов растения, а в заявляемом техническом решении - массу отрезка нижней части главного побега растения). Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию патентоспособности «НОВИЗНА».
Исследуя уровень техники в процессе проведения патентного поиска по всем видам сведений, общедоступных в печати, мы обнаружили, что способ отбора высокопродуктивных форм растений, включающий заявленную совокупность признаков, для специалиста в области селекции явным образом не следует из известного на сегодня существующего уровня техники. Нашими исследованиями выявлена эффективность отбора ценотически продуктивных растений в популяциях на основе использования массы отрезка нижней части главного побега растения в качестве фонового признака. На основании этого можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию патентоспособности «ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЙ УРОВЕНЬ».
Заявляемое техническое решение соответствует и критерию патентоспособности «ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ», так как оно может быть использовано в сельском хозяйстве и, кроме того, в описании изобретения представлены средства и методы, с помощью которых возможно осуществление технического решения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения.
Способ осуществляют следующим образом. В полевых условиях в популяции в фазе полного созревания с растения, намеченного к отбору, собирают все бобы в пакет, затем растение срезают на уровне корневой шейки, от него отрезают нижнюю часть (отрезок) и кладут в тот же пакет. В лабораторных условиях бобы обмолачивают и определяют массу семян с растения, отрезок главного побега взвешивают - определяют массу отрезка. На основании анализа всей выборки растений строят график экологической регрессии по отношению массы семян с растения к массе отрезка нижней части его главного побега. Выбор потенциально (ценотически) продуктивных растений осуществляют по наибольшему положительному отклонению их значений от линии экологической регрессии.
Пример 1. В полевых условиях 2010 г.и 2011 г. в фазе полного созревания было отобрано по 50 растений 3-х сортов сои Вилана, Альба и Лира, различающихся по продолжительности вегетационного периода. В лабораторных условиях определили массу вегетативных органов каждого растения, а также массу отрезков главного побега длиной 15, 10, 7, 5, 3 см. Вычислили коэффициенты корреляции массы вегетативных органов с массой отрезков разной длины (табл.1). Анализ полученных данных показал высокую положительную корреляцию между известным ФП (масса вегетативных органов растения) и предлагаемым в качестве такового (масса отрезка нижней части главного побега растения). При этом наиболее высокая положительная (близкая к функциональной) корреляция была выявлена при длине отрезков, равной 7 и 10 см. Следовательно, при использовании в качестве ФП массы отрезка нижней части главного побега растения длину отрезка следует брать в диапазоне от 7 до 10 см.
Таблица 1
Корреляция массы несеменной надземной части растения (вегетативных органов) с массой отрезка нижней части главного побега
Год
Коэффициент корреляции (г) массы несеменной надземной части растения с массой отрезка стебля
3 см
5 см
7 см
10 см
15 см
2010
0,940
0,940
0,943
0,946
0,946
2011
0,906
0,948
0,962
0,967
0,967
Критическое значение γ на 1%-ном уровне значимости = 0,372
Пример 2. В полевых условиях 2010 г. выращивали искусственно сформированную популяцию, состоящую из 7 сортов сои, равных по продолжительности вегетационного периода. В популяцию были включены высокопродуктивный сорт Вилана (сорт-лидер в сельскохозяйственном производстве) и низкоурожайный сорт д-09-191. Оба сорта обладали маркерными признаками, позволившими идентифицировать их в смеси. В фазе полного созревания в популяции провели отбор 50 растений сорта Вилана, 50 растений сорта д-09-191 и 100 растений остальных 5 сортов. Отбор провели путем обрывания бобов с каждого растения с последующим срезанием его на уровне корневой шейки и отрезанием нижней части его главного побега длиной 7 см. Бобы и отрезок побега помещали в отдельный пакет. В лабораторных условиях бобы были обмолочены, полученные семена взвешены, также были взвешены и отрезки главных побегов растений. Данные анализа растений использовали для построения графика экологической регрессии (отношение массы семян с растения к массе отрезка нижней части его главного побега). В качестве критерия отбора использовали наибольшее положительное отклонение значений растений от линии экологической регрессии. Для сравнения с заявляемым способом условно были выделены «ценные» растения при использовании критерия отбора только «масса семян с растения».
Анализ полученных данных показал (табл.2), что предлагаемый способ обеспечил более высокую результативность отбора по значению отклонения значений растений от линии экологической регрессии: селекционный признак (масса семян растения) на фоновый (масса отрезка нижней части главного побега растения). При его использовании в экспериментальной популяции было выделено 31 истинно высокопродуктивное растение сорта Вилана и всего 9 растений низкоурожайного сорта д-09-191. Следовательно, предлагаемый способ позволяет с высокой вероятностью делить популяцию на высокоурожайную и низкоурожайную составляющие.
Таблица 2
Число растений (шт.), выделенных в популяции при использовании разных способов отбора (интенсивность отбора 25%) n=200
Способ
Критерий отбора
Масса семян с растения, г
Регрессия массы семян с растения на массу отрезка нижней части главного побега (1=7 см)
Вилана (высокоурожайный)
6
31
д-09-191 (низкоурожайный)
28
9
5 среднеурожайных сортов
16
10
Использование же в качестве критериев отбора высокопродуктивных растений только массы семян с растения показало низкую эффективность в сравнении с предлагаемым способом по точности отбора, так как в популяции было выделено значительно меньше истинно высокопродуктивных растений сорта Вилана, при этом большую часть выбранных «высокопродуктивных» растений составили растения низкоурожайного сорта д-09-191.
Использование в качестве фонового признака (ФП) массы отрезка нижней части главного побега растения в фазе его полного созревания вместо «веса вегетативных его органов» значительно сокращает продолжительность самого процесса учета ФП, обеспечивает достоверность и простоту измерения ФП, так как определить массу отрезка нижней части главного побега растения в поле намного проще и достовернее, чем определить массу вегетативных органов растения, срезав его в поле, упаковав в отдельную тару или сноп, оттранспортировав в лабораторию, там отделив семена от растения и, наконец, взвесив оставшуюся его часть и при этом при всем не потеряв никакие части растения, т.е. повышает точность отбора высокопродуктивных форм сои.
Итак, заявляемая совокупность признаков обеспечивает достижение поставленной цели (технического результата) и решение поставленной задачи.