Селекция новых сортов картофеля традиционными методами отбора в сочетании с современной биотехнологией

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2016, том 59, №9-10_

СЕЛЕКЦИЯ

УДК 633.35.632.15

К.Партоев, З.Б.Давлятназарова, член-корреспондент АН Республики Таджикистан К.Алиев

СЕЛЕКЦИЯ НОВЫХ СОРТОВ КАРТОФЕЛЯ ТРАДИЦИОННЫМИ МЕТОДАМИ ОТБОРА В СОЧЕТАНИИ С СОВРЕМЕННОЙ

БИОТЕХНОЛОГИЕЙ

Институт ботаники, физиологии и генетики растений АН Республики Таджикистан

В условиях горной зоны Таджикистана в течение 2005-2015 гг. проведены исследования по изучению коллекционного материала и скрещивания разных сортов картофеля. Полученные гибриды картофеля изучались в марлевых домиках и в открытом грунте на высоте 2700 м над уровнем моря. Среди гибридов выделены ценные генотипы, которые представляют интерес для селекционно-генетических работ. На основе этих исследований при сочетании методов селекции и биотехнологии получены новые сорта картофеля: «Дусти», «Файзабад», «Рашт», «Таджикистан» и «Академии наук-1» («АН-1»), которые по урожайности превышают стандартный сорт «Кардинал» на 20-40%. Особенно высокоурожайным является новый сорт картофеля «Таджикистан», который возделы-вется в различных регионах республики на площади более 1500 га. Характерная особенность этого сорта заключается в том, что его клубни содержат 3-5 мг/% трехвалентное железо, столь необходимый элемент для организма человека.

Ключевые слова: картофель,селекция,биотехнология,сорт,семеноводство, Таджикистан.

Картофель является ценной сельскохозяйственной культурой в Таджикистане, а отрасль картофелеводства играет важную роль в обеспечении продовольственной безопасности страны.

Одним из лимитирующих факторов развития отрасли картофелеводства в республике является отсутствие в производстве высокоурожайных и адаптированных к почвенно-климатическим условиям Таджикистана сортов картофеля. В связи с этим, Правительство республики уделяет особое внимание дальнейшему развитию данной отрасли. В 2012 году в республике была принята Государственная Программа по развитию картофелеводства (2012-2016 гг.), в которой были поставлены задачи перед селекционерами, генетиками, фитопотологами по созданию новых перспективных сортов картофеля.

В процессе создания новых генотипов картофеля одним из наиболее часто применямых приёмов является метод гибридизации с использованием генотипов с комплексом набора определённых генов и признаков[1-4].

Картофель, с точки зрения селекции, имеет ряд особенностей, к которым относятся способ размножения вегетативными органами, гетерозиготность, большая пластичность, стерильность многих сортов и сеянцев [5-7]. Первые три свойства облегчают селекционную работу. Благодаря вегета-

Адрес для корреспонденции: Курбонали Партоев, Зульфия Буриевна Давлятназарова, Курбон Алиев, 734062, Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. Айни, 299/2, Институт ботаники, физиологии и генетики растений АН РТ. E-mail: pkurbonali@mail.ru; zulfiyad@gmail.com; lab.gen@mail.ru

тивному размножению отбор гибридов можно производить в Fi, так как при клубневом размножении расщепление, наблюдаемое у семеноразмножающихся растений, у картофеля почти не встречается. Полученные при клубневом размножении гибриды относительно однородны по морфологическим признакам. Поэтому при селекции картофеля нет необходимости в течение ряда поколений отбирать константные формы, так как по мере перехода на клубневое размножение, растения Fi становятся относительно константными.

Использование метода гибридизации для получения новых генотипов картофеля предусматривает проведение предварительного подбора родительских форм, получение гибридов, изучение их в разных агроэкологических условиях и отбор полезных клонов среди гибридной популяции. Следует ометить, что в одном генотипе сложно добиться сочетания нескольких полезных признаков.

Сочетание традиционных методов селекции и современной биотехнологии позволило нам в сотруничестве с Международным центром картофеля (СИП, Перу), Институтом садоводства и овощеводства Таджикской академии сельскохозяйственных наук, Таджикским аграрным университетом им. Ш. Шотемур получить перспективные гибриды и сорта картофеля [8-10].

В связи с этим представляет интерес проведение работ по отбору клонов картофеля, которые характеризуются сочетанием ряда полезных признаков, необходимых в селекционном процессе.

Материал и методы исследований

Материалом для проведения исследований служили элитные и сортовые семенные клубни (I-II-ой семенной репродукции) различных сортов, гибридов и клонов картофеля (Solanum tuberosum L.) из коллекции Института ботаники, физиологии и генетики растений Академии наук Республики Таджикистан (ИБФ и ГР АН РТ), Общественной организации «Тухмипарвар», Института картофельного хозяйства им.А.Г.Лорха Российской Федерации, Всероссийского института растениеводства им.Н.И.Вавилова (ВИР) и селекционный материал в виде пробирочных растений и гибридных семян F1, полученных из Международного центра картофеля (СИП, Перу).

Экспериментальные работы по скрещиванию сортов картофеля и изучению селекционного материала проводились в течение 2005 - 2015 гг. в условиях высокогорья (Джиргитальский район, 2700 м над уровнем моря) и в лаборатории. Среди популяции гибридов F1 проведены клоновые отборы по таким признакам, как компактность гнезда, количество клубней на растение, глубина глазков, размер столонов, окраска клубней, продуктивность кустов, лёгкость отделения клубней от столонов, отсутствие грибных, бактериальных и вирусных болезней на стеблях, листьях и клубнях.

Выделенные клоны изучались в F1 С1 (первое клубневое поколение или питомник изучения гибридов первого года) в сравнении с родительскими формами в условиях Джиргитальского района.

При выращивании гибридов картофеля использовалась общепринятая в данной зоне агротехника. Клубни обычно высаживались в мае, проводились две междурядные обработки, вносились необходимые дозы минеральных удобрений (NPK - 100+180+80 кг/га), растения 2 раза окучивались перед поливом, поливы проводились 8-10 раз в период вегетации. Статистическую обработку данных проводили по Б.А.Доспехову [11].

Результаты исследований и их обсуждение

Проведенные в условиях лаборатории исследований по определению всхожести семян показали, что на 15 и 30- й день после посева количество всходов семян у гибридов Fl картофеля было

значительно выше, чем у исходных родительских форм (табл.1).

Таблица 1

Энергия прорастания (всхожесть) семян сортов и гибридов Fl картофеля

Сорта и гибриды Количество посеянных семян, шт. Всходы семян

15 дней 30 дней

шт. % шт. %

Кардинал 100 0 0.0 18 18.0

Пикассо 100 21 2.0 24 24.0

Кондор 100 2 2.0 26 26.0

(Кардинал х Кондор) 100 26 26.0 84 84.0

(Кардинал х Пикассо) 100 20 20.0 52 52.0

НСР 05 - 7.13 11.7

Как видно из табл. 1, гибриды Fl картофеля на 15 и 30-й день от посева, имеют соответсвенно на 20-24 и 34-58 % больше всходов растений, чем родительские формы. По всей видимости, это связано с проявлением гетерозисного эффекта по данному признаку в этих гибридных комбинациях. Таким образом, всхожесть семян сортов и гибридов картофеля при выращивании в условиях лаборатории, тесно связана с особенностями сортов и гибридов картофеля, и изменяется в пределах от 18 до 84%.

Исследования показали, что частота полезных клоновых отборов среди популяции гибридов Б] картофеля варьирует от 4.76 до 20%. По выходу полезных клоновых отборов среди популяции Fl, особенно отличались гибридные комбинации Файзабад х Пикассо; Клон- 48 х Дусти; Клон -23 х Пикассо; Дусти х Пикассо; Дусти х Кондор; Клон 48 х Кондор; Катадин х Зарина и Клон - 66 х Файзабад. Среди популяции растений этих гибридных комбинации ценные клоновые отборы составили 1020%. По другим гибридным комбинациям клоновые отборы составили от 7.11 до 10% от общего количества растений в популяции.

По признаку продуктивности были выделены наиболее перспективные клоны картофеля, которые превосходили другие клоны по этому признаку на 40-80%.

Таблица 2

Продуктивность выделенных клонов среди популяции растений гибридов F1 картофеля

Номера клонов картофеля по каталогу ИБФ и ГР АН РТ Гибридные комбинации Продуктивность, г/растение

131) Кардинал х Пикассо 1500

161) Файзабад х Пикассо 1600

211) Зарина х Дусти 1800

271) Клон-23 х Пикассо 1600

321) Дусти х Кондор 1400

54 1) Клон-48 х Кондор 1500

Как видно из табл. 2 продуктивность клонов, выделенных среди популяции гибридов составляет 1400-1800 г на растение, что в 1.5-2.0 раза больше, чем у клонов, выделенных среди популяций растений из других гибридных комбинаций. Среди гибридов F1 (Клон-48 x Кондор) (54 выделен клон, который имел 130 шт. ягод, вес которых составил 1200 г. Общее количество семян с этого растения составило 21058 шт. Данный клон сформировал 21 шт. клубней с массой 1500 грамм. Выделенные клоны по признакам продуктивности в перспективе могут быть использованы в селекционном процессе.

Заключение

На основе полученных данных можно заключить, что селекционно-семеноводческие работы картофеля могут быть ускорены на основе сочетания методов традиционной селекции и биотехнологии по представленной схеме (рис.).

I. Селекционный отбор здоровых клонов для тестирования на наличие вирусов и др.

II. Оздоровление и ускоренное размножение клонов in vitro -1

у

III. Посадка оздоровленного материала в марлевых домиках (теплицах) и в открытом грунте

xJ7

IV. Проведение гибридизации и получения гибридов картофеля в питомнике

xJ7

V. Изучение и размножение гибридов картофеля в питомниках Р1С0, Р1С1, Р1С2 , F1Cз и т.д., отбор клонов для повторного оздоровления

Рис. Схема ускоренногополучения гибридов и клонов картофеля

Получение гибридов и клонов картофеля состоит из следующих этапов:

• Тестирование, выделенных в горной зоне клонов на отсутствие скрытых вирусов на основе ELISA- теста в условиях лаборатории.

• Получение свободных от вирусов и других заболеваний клонов, с использованием метода кло-нального микроразмножения меристемы (оздоровление и ускоренное размножение клонов) в лаборатории.

• Оздоровленный материал в виде пробирочных растений или микроклубней в последующие годы выращивается в горных условиях на изолированных участках, в марлевых домиках или в открытом грунте.

• В питомнике по гибридизации проводится скрещивание различных генотипов картофеля на основе оздоровленного исходного материала. Гибридизацию можно проводить либо в марлевых домиках, либо в открытом грунте.

• В питомниках изучаются гибриды первого поколения - сеянцы (F1C0), первого - третьего клубневого поколения (F1C1-3), родительские сорта и стандартный сорт, а также проводятся отборы для второго цикла оздоровления и ускоренного размножения селекционного материала методом биотехнологии.

По этой схеме в течение 2005-2015 гг. путём сочетания методов традиционной селекции и биотехнологии нам удалось получить ряд перспективных сортов картофеля, которые сейчас успешно размножаются в картофелеводческих хозяйствах республики. Особенно высокоурожайным является новый сорт картофеля «Таджикистан», урожайность которого достигает 40-50 т/га. Площадь посевов, занятая под этот сорт в хозяйствах горных районов республики в настоящее время достигает более 1500 га.

Таким образом, для повышения эффективности селекционно-семеноводческой работы в будущем особая роль принадлежит выявлению биологических особенностей роста и развития растений картофеля в различных экологических условиях, использованию традиционных методов селекции картофеля в сочетании с методами биотехнологии.

Поступило 01.07.2016 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Росс Х. Селекция картофеля. Проблемы и перспективы. - М.: Агропромиздат, 1989, 184 с.

2. Джонгиров Д О. Биологические особенности диких видов, межвидовых гибридов и сортов картофеля в горных условиях Западного Памира: Автореф. дис... к.б.н. - Душанбе, 1995, 25 с.

3. Carli C., Khalikov D., Yuldashev F., Partoev K., Melikov K., Naimov S. - In: Abstracts Global Potato Conference, Delhi, 2008, pp. 31-32.

4. Алиев К.А. Биотехнология растений: клеточно-молекулярные основы. - Душанбе, 2012, 173 с.

5. Ермишин А.П. Генетические основы селекции картофеля на гетерозис. - Минск: Технология, 1998, 183 с.

6. Киру С.Д. Итоги и перспективы исследований мировой коллекции картофеля. - Сб. докл. межд. конф. «Генетические ресурсы культурных растений в XX веке». - СПб, 2009, с. 233-238.

7. Симаков Е.А. Генетические и методологические основы повышения эффективности селекционного процесса картофеля: Автореф. дисс...д. с.-х. н. - М., 2010, 48 с.

8. Муминджанов Х.А. Физиолого-биотехнологический подход в селекции и семеноводстве картофеля. - Душанбе, 2003, 126 с.

9. Партоев К. Селекция и семеноводство картофеля в условиях Таджикистана. - Душанбе, 2013, 190 с.

10. Партоев К., Салимов А.Ф., Каримов Б. Картошка ва парвариши он дар Точикистон. - Душанбе, 2014, 180 с.

11. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Колос,1985, 334 с.

^.Партоев, З.Б.Давлятназарова, Алиев

СЕЛЕКЦИЯИ НАВЪДОИ НАВИ КАРТОШКА БО УСУЛ^ОИ АНЪАНАВЙ ЯК^ОЯ БО БИОТЕХНОЛОГИЯИ МУОСИР

Институти ботаника, физиология ва генетикаи растании АИ Цумхурии Тоцикистон

Дар шароити кудистони Точикистон дар муддати солдои 2005-2015 омузиши намунадои коллексионй ва дурагакунии навъдои гуногуни картошка гузаронида шуд. Аз байни дурагадо генотипдои ояндадор чудо карда шудаанд, ки ондо барои кордои селекционнй- генетикй дар оянда адамияти хоса доранд. Дар асоси ин тадк;ик;отдо бо истифодаи якчояи усулдои анъанавии селекция ва биотехнология навъдои нави картошка: «Дустй», «Файзобод», «Рашт», «Точикистон» ва «Академияи илмдо-1» («АИ-1») ба даст оварда шуданд, ки ондо нисбат ба на-въи стандартии «Кардинал» 20-40 % сердосил мебошанд. Хусусан, навъи нави картошкаи «Точикистон», нисбат ба дигар навъдо сердосил буда, дар нодиядои гуногуни чумдурй дар май-дони бештар аз 1500 га кишт карда мешавад.

Калима^ои калиди: картошка, селексия, биотехнология, навъ, тухмипарварй, Тоцикистон.

K.Partoev, Z.B.Davlyatnazarova, K.Aliev

COMBINATION OF THE TRADITIONAL BREEDING METHODS OF THE POTATO WITH MODERN BIOTECHNOLOGY

Institute of Botany, Plant Physiology and Genetics, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan

In the conditions of mountain zone of Tajikistan within 2005-2015 were study potato hybrids and crossings of different varieties. The received hybrids were studied in the net house and in open ground at height 2700 m above sea level. Among hybrids selected valuable genotypes which have interest for selection - genetic works in the future. On the basis of these researches on combination of methods of traditional breeding and biotechnology received new varieties of potato: "Dusti","Fajzabad","Rasht","Tajikistan" and «Academies of Sciences-1» («AN-1»), which on productivity exceed a standard variety "Cardinal" in 20-40%.

The new variety of potato "Tajikistan", which planting in different areas of the Republic on the area more than 1500 hectares is especially high-yielding. Features of this new variety unlike other varieties of a potato is tubers containing of 3-5мг / % the three valency iron, that is necessary element for human body. Key words: potato, breeding, biothecnology, seed growing, variety, Tajikistan.