СПОСОБ ОТБОРА ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ ФОРМ КОНОПЛИ
METHOD TO SELECT HIGHLY PRODUCTIVE FORMS OF HEMP

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к селекции прядильных перекрестноопыляющихся культур, и может быть использовано для отбора высокопродуктивных форм конопли при массовых селекционных работах, а также в научно-исследовательских целях.
Известен способ отбора высокопродуктивных форм конопли, включающий анализ морфотехнологических признаков и отбор форм с максимальным значением этих признаков (Методические указания по селекции конопли и производственной проверке законченных НИР. - М.: ВАСХНИЛ. - 1980. - 29 с.). Однако данный известный способ сложен, требует значительных затрат труда, времени и материальных средств.
Техническим результатом, достигаемым при реализации настоящего изобретения, является упрощение и ускорение процесса отбора, снижение трудозатрат и затрат материальных средств.
Достигается это тем, что в способе отбора высокопродуктивных форм конопли, включающем анализ морфотехнологических признаков и отбор форм с максимальным значением этих признаков, отличающемся тем, что путем морфотехнологического анализа устанавливают индекс морфотипов растений волокнистого, семенного и универсального направлений использования, при этом в качестве показателя используют отношение величины массы технической части к величине длины технической части, возведенной в квадрат, и отбирают высокопродуктивные формы с оптимальным значением индексов: для семенного направления использования свыше 25,0; волокнистого направления использования - до 15,0; а для универсального направления использования - 15,1-24,9.
Рекомендуется для оценки достоверности выполненного отбора использовать показатель индекса сопряженности композитных признаков, определяемый отношением содержания волокна в стеблях к массе семян с растения: для женоморфных морфотипов семенного направления использования он должен быть до 1,7; для интерморфных морфотипов универсального направления использования - в пределах 1,8-2,4; а для мужеморфных морфотипов волокнистого направления использования свыше - 2,5.
Ниже приведены примеры, иллюстрирующие изобретение.
120
90
90
ПРИМЕР 1. В 2001-2003 гг. на трех питомниках, пространственно изолированных друг от друга и других посевов, определяли частоту появления в популяциях исходных однодомных сортов Фибримон 56, Южносозревающая однодомная 14 (ЮСО-14) и Однодомная бернбургская основных морфотипов растений, а также частоту выраженности у них сопряженных композитных признаков. Высокий агрофон на участках создавали внесением под предпосевную обработку почвы минеральных удобрений из расчета NPK кг/га действующего вещества. Посев семян - ручной, под маркер, площадь питания растений 5×45 см.
p
p
2
Индекс морфотипа растения (Iмр), то есть показатель уровня оптимальной взаимообусловленности морфометрических признаков, вычисляли по формуле: Iмр=m/l, где m - масса технической части растения, г; l - длина технической части растения, м.
c
c
Индекс соразмерности композитных признаков (Iскп), отражающий предельно допустимый уровень взаимоотношений между отрицательно скоррелированными морфометрическими признаками, рассчитывали по формуле: Iскп=f/m, где f - содержание волокна в технической части растения, %; m - масса семян с растения, г.
Отбор и уборку растений проводили при наличии 75% зрелых семян в соцветиях. Отобранные растения отмечали пергаментными этикетками и собирали в снопы диаметром не более 10-12 см. Для устранения потери семян на соцветия надевали марлевые мешочки и перевязывали шпагатом у начала соцветия. После просушки до стандартной влажности 25,0% каждое растение обмолачивали вручную, семена просеивали и ссыпали в отдельные пакеты. Все отобранные и обмолоченные растения регистрировали в журнале.
Морфотехнологический анализ проводили поэтапно: сначала определяли длину технической части растений измерением от корневой шейки до начала соцветия и ее массу, затем содержание волокна путем биологической мочки технической части растений в специальных баках при водном модуле 1:25 и температуре мочильной жидкости 35°С.
Статистическую обработку данных проводили по П.Ф.Рокицкому (1973).
Результаты исследований представлены в таблицах 1-2.
Впервые в практике отечественного коноплеводства зафиксирован факт, что в популяциях однодомных сортов конопли могут появляться морфотипы растений мужеморфной, интерморфной и женоморфной конструкции.
Мужеморфные формы отличаются наибольшей длиной технической части растений (средняя длина 1,68 м) и наименьшей их массой (средняя масса - 28,8 г). Индекс морфотипа растений (Iмр) не превышает 15,0. Они характеризуются высоким содержанием волокнистых веществ (среднее содержание - 26,3%) и низкой семенной продуктивностью (средняя масса семян с растения - 7,9 г). Индекс соразмерности композитных признаков (Iскп) всегда выше 2,5. Следовательно, высокопродуктивные мужеморфные формы, а частота их встречаемости в популяциях достигает 72,0%, вполне могут быть использованы при селекции новых сортов однодомной конопли волокнистого направления использования (fibrosus).
Женоморфные формы имеют более мощный стебель; из табличного материала видно, что при средней длине технической части 1,04 м его масса составляет 37,2 г. Индекс морфотипа растений выше 25,0. Они отличаются низким содержанием волокнистых веществ (среднее содержание - 18,8%), но показывают высокую семенную продуктивность (средняя масса семян с растения - 12,4 г). Поэтому индекс соразмерности композитных признаков в большинстве случаев не превышает 1,7. Следовательно, высокопродуктивные женоморфные формы, а частота их встречаемости в популяциях достигает 81,5-89,3%, вполне могут быть использованы при селекции новых сортов однодомной конопли семенного направления использования (seminalis).
Интерморфные формы являются промежуточной ступенью между вышеописанными морфотипами растений. У них средняя длина технической части равняется 1,44 м, а средняя масса технической части - 34,3 г.Индекс морфотипа растения укладывается в результат 15,1-24,9. У интерморфных форм среднее содержание волокна составляет 22,6%, а средняя масса семян с растения - 9,7 г. Индекс соразмерности композитных признаков укладывается в результат 1,8-2,4. Следовательно, высокопродуктивные интерморфные формы вполне могут быть использованы при селекции новых сортов однодомной конопли универсального направления использования (universalis).
ПРИМЕР 2. В 2004-2006 гг. на трех селекционных питомниках, пространственно изолированных друг от друга и от других посевов, изучали влияние непрерывного методического отбора по признаку «индекс морфотипа растения (ИМТР)» на частоту появления в популяциях селекционных номеров волокнистого направления использования мужеморфных форм, в популяциях селекционных номеров семенного направления использования - женоморфных, а в популяциях селекционных номеров универсального направления использования (волокно и семена) - интерморфных форм.
120
90
90
Высокий агрофон на селекционных питомниках создавали внесением под предпосевную обработку почвы минеральных удобрений из расчета NPK кг/га действующего вещества.
В 2004 г. посев производили: в селекционном питомнике волокнистого направления использования семенами родоначальных растений с индексом морфотипа меньше 15,0; в селекционном питомнике семенного направления использования семенами родоначальных растений с индексом морфотипа больше 25,0; в селекционном питомнике универсального направления использования семенами родоначальных растений, индекс морфотипа которых укладывался в результат 15,1-24,9. Высокопродуктивные родоначальные растения предварительно были отобраны в соответствующих питомниках исходного материала (2003 г.).
Посев семян - ручной, под маркер, площадь питания растений - 5×45 см. Для уничтожения сорняков, а также улучшения водно-воздушного режима почвы проводили рыхление междурядий: первый раз на глубину 5-6 см в период 1-2 пар листьев; второй -на глубину 7-8 см при появлении 3-х пар листьев; третий - через 5-7 дней на глубину 5 см. Проводили также тщательную восьмикратную видовую прополку от растений обычной поскони: первую в фазе начала бутонизации, каждую последующую - через 4-5 дней после предыдущей.
Отбор селекционной элиты проводили в два этапа: на первом этапе в полевых условиях в период созревания 75% семян в соцветиях путем визуального осмотра в популяциях селекционных номеров волокнистого направления использования выбирали высокорослые мужеморфные формы, в популяциях селекционных номеров семенного направления использования - женоморфные формы, а в популяциях селекционных номеров универсального направления использования - интермофные формы. На все растения с указанными признаками привязывали пергаментные этикетки; на втором этапе в камеральных условиях проводили структурный анализ отобранной элиты по длине и массе технической части растений, а также массе семян с растения и содержанию волокна в технической части стебля. Данные структурного анализа записывали в журнал. Для посева в следующем году в селекционном питомнике волокнистого направления использования отобрали семена с растений с индексом морфотипа меньше 15,0; в селекционном питомнике семенного направления использования - с индексом морфотипа больше 25,0; а в селекционном питомнике универсального направления использования - с индексом морфотипа 15,1-24,9.
Так продолжали до тех пор, пока не получали перспективный по селектируемому признаку материал.
Результаты исследований приведены в таблицах 3-8.
Табличный материал показывает, что признак «индекс морфотипа растения», как любой другой жизненно важный, в процессе методического отбора может приобрести то или иное значение: например, в популяциях морфотипов мужеморфной конструкции (таблица 3), в результате активного включения в популяцию особей с длинной технической частью растений (16,1-34,0%) и меньшей их массой (12,9-21,2%) он приобретает как бы отрицательное значение (10,7-8,9), а в популяциях морфотипов женоморфной конструкции (таблица 5), наоборот, в результате включения в популяцию новых особей с короткой длиной (55,7-57,3%) и наибольшей массой (29,1-29,7%) технической части растений приобретает положительное значение (31,9-36,8).
Заслуживает внимания то, что направленный методический отбор при размножении обеспечивает преимущество в популяциях морфотипов мужеморфной конструкции формам с наибольшей длиной технической части растений (70,2-92,1%), в популяциях морфотипов женоморфной конструкции - с наибольшей массой технической части растений (89,8-90,7%), а в популяциях интерморфных форм - как с наибольшей длиной технической части растений (74,3-77,8%), так и с наибольшей их массой (68,7-71,1%), то есть в данном случае отбор стабилизирует популяцию.
Для селекционной практики важно то, что индекс морфотипа растения (Iмр) достаточно точно характеризует морфотип растения и может быть использован для отбора высокопродуктивных генотипов различного направления использования: точность прогноза (степень вероятности выделения высокопродуктивных форм волокнистого, семенного и универсального направлений использования) составляет 71,1-92,1%. Следовательно, признак «индекс морфотипа растения» может служить критерием для отбора. Для проверки достоверности результатов отбора по предлагаемому способу рекомендуем использовать показатель индекса сопряженности композитных признаков.
Логический анализ подсказывает, что таблица 9 может быть широко использована селекционерами как шкала для отбора высокопродуктивных форм конопли волокнистого, семенного и универсального направлений использования, а также для определения достоверности произведенного отбора, тем самым упрощена и в 1,5 раза повышена эффективность селекционного процесса за счет сокращения объема анализируемых форм.
120
90
90
ПРИМЕР 3. В 2007-2009 гг. провели экспериментальную проверку предлагаемого способа. Высокий агрофон для закладки оценочного питомника создавали внесением под предпосевную обработку почвы минеральных удобрений из расчета NPK кг/га действующего вещества. Для посева использовали семена перспективных селекционных номеров различного направления использования. Посев семян - ручной, под маркер, площадь питания растений - 5×45 см. Статистическую обработку результатов морфотехнологического анализа растений проводили по П.Ф.Рокицкому (1973).
Результаты работы представлены в таблице 10.
Как видно, растения перспективных селекционных номеров, в зависимости от направления использования, отличаются наиболее оптимальной архитектоникой. Например, морфотипы волокнистого направления использования высокорослые, с длинной технической частью стеблей, лучшим показателем сбега стебля и высоким содержанием волокнистых веществ. Следовательно, предлагаемый нами признак «индекс морфотипа растения» вполне может быть использован при решении генетико-селекционных задач по созданию перспективного исходного материала.
Таким образом, способ согласно изобретению позволяет упростить процесс отбора, сократить затраты труда, времени и материальных средств, в конечном итоге сократить селекционный процесс по созданию новых селекционных сортов различного направления использования.
Таблица 1
Частота появления основных морфотипов растений в популяциях однодомных сортов конопли (питомник исходного материала, 2001-2003 гг.)
Классы варьирования
Доля морфотипов растений в популяции
ЮСО-14 (К=499)
Фибримон 56 (К=452)
Однодомная бернбургская (К=220)
шт.
%
шт.
%
шт.
%
По длине технической части растений, м
До 0,7
-
-
7
2,6
15
4,6
0,71-1,00
-
-
16
5,9
178
55,0
1,01-1,30
7
2,3
36
13,3
67
20,7
1,31-1,60
78
25,7
141
52.4
44
13,6
1,61-1,90
164
54,2
46
17,0
17
5,2
Свыше 1,90
54
17,8
24
8,8
3
0,9
Ср. длина
1,68
1,44
1,04
По массе технической части растений, г
До 21,0
19
6,3
2
0,7
3
0,9
21,1-27,0
71
23,4
27
10,0
15
4,6
27,1-33,0
170
56,2
52
19,2
17
5,2
33,1-39,0
38
12,5
153
56,9
176
54,5
39,1-45,0
5
1,6
32
11,8
94
29,0
Свыше 45,1
-
-
4
1,4
19
5,8
Ср. масса
28,8
34,3
37,2
Iмр
10,2
16,6
34,4
Примечание. Iмр - индекс морфотипа растения.
Таблица 2
Частота выраженности сопряженных композитных признаков у растений однодомных сортов конопли (питомник исходного материала, 2001-2003 гг.)
Классы варьирования
Доля морфотипов растений в популяции сорта
ЮСО-14 (К-499)
Фибримон 56 (К=452)
Однодомная бернбургская (К=220)
шт.
%
шт.
%
шт.
%
Содержание волокна в технической части стебля, %
До 15,0
-
-
-
-
3
0,9
15,1-18,4
-
-
16
5,9
132
40,7
18,5-21,8
-
-
46
17,0
174
53,8
21,9-25,2
85
28,0
201
74,5
15
4,6
25,3-28,6
164
54,2
7
2,6
-
-
Свыше 28,7
54
17,8
-
-
-
-
Среднее содержание волокна
26,3
22,6
18,8
Масса семян с растения, г
До 4,0
13
4,3
-
-
-
-
4,1-7,4
88
29,0
52
19,2
3
0,9
7,5-10,8
195
64,4
129
47,9
57
17,6
10,9-14,2
7
2,3
76
28.1
212
65,5
14,3-17,6
-
-
13
4,8
47
14,5
Свыше 17,7
-
-
-
-
5
1,5
Ср. масса
7,9
9,7
12,4
Iскп
3,32
2,32
1,51
Примечание. Iскп - индекс соразмерности композитных признаков.
Таблица 3
Влияние методического отбора по признаку «индекс морфотипа растения» на частоту появления мужеморфных форм в популяциях селекционных номеров конопли волокнистого направления использования (селекционный питомник)
Классы варьирования
Доля морфотипов растений в популяциях селекционных номеров
2004 г.
2005 г.
2006 г.
шт.
%
шт.
%
шт.
%
Длина технической части растений, м
До 1,00
5
0,7
1
0,1
-
-
1,01-1,30
13
1,9
8
1,1
2
0,3
1,31-1,60
183
27,2
121
17,1
56
7,6
1,61-1,90
363
54,1
393
55,6
426
58,1
Свыше 1,91
108
16,1
185
26,1
250
34,0
Ср. длина
1,67
1,73
1,78
Масса технической части растений, г
До 21,0
47
6,9
48
6,8
74
10,1
21,1-27,0
87
12,9
100
14,1
156
21,2
27,1-33,0
391
58,4
425
60,1
465
63,4
33,1-39,0
134
19,9
129
18,2
39
5,3
Свыше 39,1
13
1,9
6
0,8
-
-
Ср. масса
29,9
29,7
28,1
Iмр
10,7
9,9
8,9
Таблица 4
Влияние методического отбора по признаку «индекс морфотипа растения» на частоту появления в популяциях селекционных номеров конопли волокнистого направления использования мужеморфных растений с разной выраженностью сопряженных композитных признаков (селекционный питомник)
Классы варьирования
Доля морфотипов растений в популяциях селекционных номеров
2004 г.
2005 г.
2006 г.
шт.
%
шт.
%
шт.
%
Содержание волокна в технической части стебля, %
До 25,2
183
27,2
142
20,0
125
17,0
25,3-28,6
368
54,8
421
59,6
441
60,1
Свыше 28,7
121
18,0
145
20,4
168
22,9
Среднее содержание волокна
26,8
26,9
27,0
Масса семян с растения, г
До 4,0
22
3,3
27
3,8
32
4,3
4,1-7,4
204
30,3
228
32,2
251
34,2
7,5-10,8
434
64,6
444
62,7
445
60,7
Свыше 10,9
12
1,8
9
1,3
6
0,8
Ср. масса
7,9
7,8
7,7
Iскп
3,39
3,45
3,50
Таблица 5
Влияние методического отбора по признаку «индекс морфотипа растения» на частоту появления женоморфных форм в популяциях селекционных номеров конопли семенного направления использования (селекционный питомник)
Классы варьирования
Доля морфотипов растений в популяциях селекционных номеров
2004 г.
2005 г.
2006 г.
шт.
%
шт.
%
шт.
%
Длина технической части растений, м
До 0,7
39
4,7
37
4,9
35
5,1
0,71-1,00
465
55,7
430
56,7
391
57,3
1,01-1,30
175
21,0
163
21,5
152
22,2
1,31-1,60
108
13,0
93
12,3
80
11,7
1,61-1,90
41
4,8
30
4,0
22
3,2
Свыше 1,91
7
0,8
5
0,6
3
0,5
Ср. длина
1,08
1,02
1,01
Масса технической части растений, г
До 21,0
5
0,6
3
0,4
2
0,3
21,1-27,0
26
3,1
20
2,7
16
2,3
27,1-33,0
54
6,5
50
6,6
46
6,7
33,1-39,0
459
54,9
417
55,0
375
55,0
39,1-45,0
243
29,1
223
29,4
203
29,7
Свыше 45,1
48
5,8
45
5,9
41
6,0
Ср. масса
37,4
37,5
37,6
Iмр
31,9
36,0
36,8
Таблица 6
Влияние методического отбора по признаку «индекс морфотипа растения» на частоту появления в популяциях селекционных номеров конопли семенного направления использования женоморфных растений с разной выраженностью сопряженных композитных признаков (селекционный питомник)
Классы варьирования
Доля растений с разной выраженностью сопряженных композитных признаков
2004 г.
2005 г.
2006 г.
шт.
%
шт.
%
шт.
%
Содержание волокна в технической части стебля, %
До 15,0
11
1,3
11
1,4
11
1,6
15,1-18,4
349
41,8
336
44,3
307
44,9
18,5-21,8
448
53,7
391
51,7
351
51,4
Свыше 21,9
27
3,2
20
2,6
14
2,1
Среднее содержание волокна
18,7
18,6
18,5
Масса семян с растения, г
До 7,4
4
0,5
3
0,4
2
0,3
7,5-10,8
127
15,2
114
15,0
102
15,0
10,9-14,2
549
65,8
496
65,5
445
65,0
14,3-17,6
138
16,5
129
17,0
119
17,5
Свыше 17,7
17
2,0
16
2,1
15
2,2
Ср. масса
12,6
12,6
12,7
Iскп
1,48
1,47
1,45
Таблица 7
Влияние методического отбора по признаку «индекс морфотипа растения» на частоту появления интерморфных форм в популяциях селекционных номеров конопли универсального направления использования (селекционный питомник)
Классы варьирования
Доля морфотипов растений в популяциях селекционных номеров
2004 г.
2005 г.
2006 г.
шт.
%
шт.
%
шт.
%
Длина технической части растений, м
До 0,7
13
1,9
13
1,7
11
1,3
0.71-1,00
56
8,6
66
8,8
65
7,9
1,01-1,30
99
15,2
112
15,0
119
13,0
1,31-1,60
355
54,7
405
54,7
480
60,6
1,61-1,90
88
13,5
104
13,9
99
12,1
Свыше 1,91
40
6,1
44
5,9
42
5,1
Ср. длина
1,41
1,40
1,40
Масса технической части растений, г
До 21,0
4
0,6
2
0,3
2
0,2
21,1-27,0
60
9,2
52
6,9
39
4,8
27,1-33,0
140
21,5
173
23,2
195
23,9
33,1-39,0
375
57,7
432
58,2
485
59,5
39,1-45,0
70
10,7
82
П.,0
91
11,1
Свыше 45,1
2
0,3
3
0,4
4
0,5
Ср. масса
34,2
34,4
34,7
Iмр
17,3
17,6
17,7
Таблица 8
Влияние методического отбора по признаку «индекс морфотипа растения» на частоту появления в популяциях селекционных номеров конопли универсального направления использования интерморфных растений с разной выраженностью сопряженных композитных признаков (селекционный питомник)
Классы варьирования
Доля растений с разной выраженностью сопряженных композитных признаков
2004 г.
2005 г.
2006 г.
шт.
%
шт.
%
шт.
%
Содержание волокна в технической части стебля, %
До 18,4
40
6,1
43
5,8
38
4,7
18,5-21,8
161
24,7
191
25,7
192
23,6
21,9-25,2
363
55,9
421
56,5
502
61,4
25,3-28,6
81
12,4
85
11,4
82
10,0
Свыше 28,7
6
0,9
4
0,6
2
0,3
Среднее содержание волокна
22,8
22,7
22,8
Масса семян с растения, г
До 7,4
40
6,1
38
5,1
31
3,8
7,5-10,8
363
55,8
409
55,1
449
54,9
10,9-14,2
185
28,4
223
29,9
254
31,2
Свыше 14,3
63
9,7
74
9,9
82
10,1
Ср. масса
10,5
10,5
10,6
Iскп
2,17
2,12
2,14
Таблица 9
Шкала отбора растений конопли по индексам их морфотипа и сопряженности композитных признаков в зависимости от направления использования
Направление использования
Индекс морфотипа растения
Индекс соразмерности композитных признаков
Волокнистое
До 15,0
Свыше 2,5
Универсальное
15,1-25,0
1,8-2,4
Семенное
Свыше 25,1
До 1,7
Таблица 10
Биометрическая характеристика растений перспективных селекционных номеров различного направления использования (оценочный питомник, 2007-2009 гг.)
Признаки
Направление использования растений
волокнистое
универсальное
семенное
Общая высота растения, см
228,0±1,63
207,8±1,49
195,6±1,40
Длина соцветия, см
46,1±2,16
64,8±3,04
96,8±3,22
Длина технической части стебля, см
181,9±2,32
143,0±1,83
98,8±1,81
Масса технической части стебля, г
27,9±0,93
34,8±0,98
37,8±1,04
Индекс морфотипа растений
8,5
17,0
38,6
Толщина стебля, мм: у корневой шейки
10,4±0,51
11,5±0,57
12,6±0,53
у основания соцветия
4,5±0,27
6,3±0,31
9,4±0,47
Сбег стебля
2,31±0,01
1,82±0,02
1,34±0,04
Содержание волокна в стебле, %
27,9±0,17
23,0±0,14
18,4±0,11
Масса семян с растения, г
7,24±0,27
11,2±0,43
13,1±0,81
Индекс соразмерности композитных признаков
3,85
2,05
1,40