СПОСОБ ОТБОРА ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ ФОРМ СОИ
METHOD TO SELECT HIGHLY PRODUCTIVE FORMS OF SOYA BEANS

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 флагового 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 малоэффективен. 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 расширении 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 величину диаметра нижнего междоузлия главного побега растения в фазе полного созревания, при этом указанный диаметр измеряют в полевых условиях с помощью, например, штангенциркуля или другого инструмента или устройства, 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 - величину диаметра нижнего междоузлия 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 известен способ отбора продуктивных форм ячменя, основанный на оценке растений по косвенному морфологическому признаку, в качестве которого используют диаметр нижнего междоузлия и при максимальном его значении отбирают формы как продуктивные (Голова Т.Г., Горшкова В.А. Способ отбора продуктивных форм ячменя, а.с. СССР №1762812 А1). По нашему мнению способ имеет следующий существенный недостаток. Использование диаметра нижнего междоузлия в качестве критерия отбора высокоурожайных растений основано на экологической связи его с продуктивностью колоса, следовательно, отобранные по увеличенному диаметру нижнего междоузлия растения будут иметь повышенную массу семян, но только при их индивидуальном выращивании в составе популяций. Между тем известно, что продуктивность индивидуального растения и урожайность этого же генотипа с единицы площади, при выращивании его в ценозе, имеют слабую связь или отсутствие таковой. Отмеченный недостаток находит подтверждение в описании к указанному а.с. СССР в таблице 2, где приведены лишь данные об уровнях признаков индивидуальных растений и нет сведений о ценотических урожаях, полученных с единицы площади. Следовательно, непосредственное использование признака «диаметр нижнего междоузлия» при отборе высокопродуктивных (в ценозе) форм растений неэффективно. Нашими исследованиями выявлена эффективность отбора ценотически продуктивных растений в популяциях на основе использования диаметра нижнего междоузлия 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 на растении, намеченном к отбору, с помощью штангенциркуля, другого инструмента или устройства измеряют диаметр нижнего междоузлия главного побега и собирают все бобы с растения в пакет. В лабораторных условиях бобы обмолачивают и определяют массу семян с растения. На основании анализа всей выборки растений строят график экологической регрессии по отношению массы семян с растения к диаметру побега. Выбор потенциально (ценотически) продуктивных растений осуществляют по наибольшему положительному отклонению их значений от линии экологической регрессии.
Пример. 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 предварительным измерением диаметра нижнего междоузлия главного побега. В лабораторных условиях бобы были обмолочены, а полученные семена взвешены. Данные анализа растений использовали для построения графика экологической регрессии (отношение массы семян с растения к диаметру 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» и только «диаметр побега».
Анализ полученных данных показал (табл.), что предлагаемый способ (изобретение) обеспечил более высокую результативность отбора по значению отклонения значений растений от линии экологической регрессии: селекционный признак (масса семян растения) на фоновый (диаметр нижнего междоузлия главного побега растения). При его использовании в экспериментальной популяции было выделено 29 истинно высокопродуктивных растений сорта Вилана и всего 8 растений низкоурожайного сорта д-09-191. Следовательно, предлагаемый способ позволяет с высокой вероятностью делить популяцию на высокоурожайную и низкоурожайную составляющие.
Использование же в качестве критериев отбора высокопродуктивных растений только массы семян с растения и только диаметра побега показало их низкую эффективность в сравнении 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.
Число растений (шт.), выделенных в популяции при использовании разных способов отбора (интенсивность отбора 25%)
n=200
Способ
Критерий отбора
масса семян с растения, г
диаметр побега, мм
Регрессия массы семян с растения на диаметр главного побега (предлагаемое изобретение)
Вилана (высокоурожайный)
6
11
29
Л-191 (низкоурожайный)
28
22
8
5 среднеурожайных сортов
16
17
13
Использование в качестве фонового признака (ФП) величины диаметра нижнего междоузлия 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 (измерить диаметр стебля 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.