Объединенные приемы фракционирования и электрофоретического анализа запасных белков в повышении урожайных свойств семян


Объединенные приемы фракционирования и электрофоретического анализа запасных белков в повышении урожайных свойств семян

Перед учеными все с большей остротой ставится вопрос о новых нетрадиционных приемах, которые выявляли или способствовали бы реализации потенциала урожайности растения. Прием фракционирования семян посредством решет или воздушным потоком позволяет выделить истинно семенную фракцию с повышенными урожайными свойствами, которую предложено считать модальной [6]. Модальная фракция включает семена, которых больше всего во всей совокупности. Она заключает в себе весь биологический потенциал сорта, что обеспечивает пластичность, защиту от экологических стрессов. По результатам исследований выявлено, что высокие показатели элементов продуктивности связаны с модальной фракцией. В ней сосредоточена типичность сорта, высокое генетическое качество семян, и этим подтверждена научная сторона семеноводства.

Цель исследований - изучить совмещение приемов фракционирования и электрофоретического анализа запасных белков для повышения урожайных свойств семян.

Анализ источников. Уже не раз упоминалось, что урожайность сельскохозяйственных культур в значительной мере зависит от качества высеваемых семян. Семя - "материализованный кусочек будущего" - содержит биологическую основу развития последующего поколения. Качество семян сопряжено с их определенными параметрами [1, 12].

Модальная фракция содержит однородные семена по параметрам, массе, выполненности, плотности и соответствует уровню сортовой чистоты. Для большей убедительности в качестве семян, где требуется генетический уровень подтверждения, применяется метод электрофоретического анализа белков [4, 9, 10, 12, 16].

На кафедре селекции и генетики УО БГСХА в рамках сотрудничества с Гомельской областной с. - х. опытной станцией НАН Беларуси ведутся многолетние исследования по изучению генетической структуры сорта, качества семян [2, 10, 12, 15]. Новизна наших исследований состоит в том, что мы объединили прием фракционирования и электрофоретический анализ белков для улучшения качества семян. У генетически сбалансированных целостных сортов модальная фракция представлена на 70-80 % и выше. Все другие фракции удаляются при сортировании. При объединении фракционирования с электрофорезом появляется возможность подтвердить, по каким параметрам семян, а именно по линейным размерам или по удельному весу, следует выделять истинно семенную фракцию. В наших исследованиях установлено, что фракционирование по удельной плотности является эффективным для генетически целостных сбалансированных сортов-шедевров по составу биотипов. Для рядовых сортов фракционирование не оказалось полезным. Причиной этому является популяционность сорта [11, 16, 19].

Ранее считалось, что сорт однолинеен, теперь же методом электрофоретического анализа белков обнаружено, что каждое растение может производить свое разнообразие, представляющее состав биотипов, соответствующий конкретному сорту. Посредством метода доказано, что биотип может воспроизводить весь сорт. Способность восстанавливать состав биотипов означает стабильность по структуре, и, наоборот, нестабильность по структуре связана с невозможностью восстановления биотипов за счет собственной основы, что проявляется у рядовых сортов [2, 8, 10, 12].

У сортов-шедевров присутствует синергизм биотипов, их положительное взаимовлияние друг на друга, и поэтому они не вырождаются в силу их более высокой индивидуальности и популяционной целостности. Популяционная целостность является неистребимым свойством [11, 19]. Синергетические отношения биотипов в структуре сорта встречаются редко и имеют ценный практический эффект в пользу роста урожайности [7, 11].

Структура сорта - это совокупность составляющих и взаимно влияющих друг на друга биотипов. Структура сорта - это такой же фактор урожая, как и технология возделывания. Эффект структуры сорта соизмерим с эффектом агрофона возделывания в формировании урожайности. В связи с этим одной из задач семеноводства является выявление и сохранение всех присущих сорту биотипов, обеспечивающих целостность [11, 12, 14].

Поэтому фракционирование должно сопровождаться методом, подтверждающим генетическое качество семян (состав биотипов и их частота встречаемости). Биотипы, которые лучше всего растут в конкретных условиях хозяйства, и будут составлять модальную фракцию. Метод электрофоретического анализа белков служит для целей обнаружения ценных биотипов в модальной фракции и подтверждает правильность выбора фракций семян для посева. В производстве не требуется выполнять электрофоретический анализ, но мы его применили для того, чтобы подвести научную базу под семеноводство [6].

Методы исследования. Фракционировали семена по линейным размерам, удельной плотности и методом электрофоретического анализа запасных белков устанавливали показатель сохранности структуры сорта. Для выделения семенной фракции (модальной) по линейным размерам использовалась машина типа "Петкус", а по удельной тяжести - машина САД-4. Электрофоретический анализ запасных белков выполнялся по стандартным методикам для пшеницы, ячменя, тритикале, зернобобовых [13, 17, 18]. Материалом для исследований послужили семена перспективных сортообразцов озимой пшеницы Авангардная и Приозерная, проходящих Государственное сортоиспытание, образцы коллекции, селекционного питомника (СП) и контрольного питомника 2-го года (КП 2). Производственные испытания по объединению приемов фракционирования и электрофоретического анализа запасных белков проводились в СПК "Остромечево" Брестской области с изучением качества семян сортов озимой пшеницы сортов Мева, Цетнос, ячменя Атаман, Тереза, Якуб, овса Альф, люпина Ашчадны. Испытание селекционного материала (СП, КП 2) и сортообразцов Авангардная, Приозерная проводились на селекционном поле УО БГСХА. Почва экспериментального участка дерново-палевая-подзолистая, развивающаяся на лессовидном и лессовом отложениях, подстилаемых моренными суглинками около 1 м, глубиной пахотного горизонта 0-26 см. Структура - легкий пылеватый суглинок (содержание частиц < 0,01 мм 20-24,7 % и крупной пыли от 50 до 68 %). Содержание гумуса 1,7 %; подвижных форм фосфора 180 и калия 230 мг/кг почвы. Реакция почвенной среды рН-5,8 [3].

Фон удобрения складывался из осеннего внесения N15P30K60 и весенней подкормки N60. В ходе вегетации средства защиты и ретарданты не применялись. Местный климат умеренно-континентальный. Зима сравнительно мягкая, лето влажное и прохладное, среднегодовая температура воздуха составляет +4,8 єС, в т. ч. июль +17єС, январь -3,8 єС. Среднемноголетнее количество осадков за год составляет 667 мм. В 2002 г. осеннее развитие растений проходило в условиях температур ниже средней на 1-2 ОС и при увлажнении на 200 мм выше нормы. Весенне-летний период оказался сравнительно оптимальным. В 2003 г. осенние условия сложились на фоне недостаточного увлажнения, а лето было холодное. В 2004 г. лето было оптимальное по увлажнению, но прохладное (ниже на 1-3 0С). В 2007 г. лето было жарким. В 2009 г. наблюдались оптимальные условия по температуре, но при засухе от 2-ой половины июня до середины июля. Лето 2010 г. было жарким и сухим. В годы испытаний складывающиеся погодные условия оказались характерными для Горецкого района Могилевской области, что дает основания считать, что опыты проведены в достаточно типичных метеорологических условиях.

Основная часть

В наших исследованиях на конкретных сортах установлено, что модальная фракция представлена основными биотипами, и отсюда обнаружено совпадение эффективности приема фракционирования и метода электрофоретического анализа белков. Совместное применение методов требуется однократно для выяснения эффективности по другим сортам и принятие решения о фракционировании либо воздушным потоком по удельному весу на машинах типа "САД" [1], либо обычным сортированием по линейным размерам на машинах типа "Петкус" [5]. На рис. 1 изображены семена 1 и 2 фракции сортообразца озимой мягкой пшеницы Приозерная, выделенные по удельной плотности. Фракционирование по удельной плотности позволяет выровнять семена и получить фракцию с максимальной массой 1000 зерен (57,2 г, 1-ая фракция).

А Б

Рис. 1. Семенные удельно-тяжелые фракции сортообразца озимой мягкой пшеницы Приозерная: А - первая, масса 1000 зерен 57,2 г; Б - вторая, масса 1000 зерен 41,9 г (2010 г. изучения)

Прием фракционирования семян был применен к оценке образцов коллекции и полученных с их участием гибридов (табл. 1). Была изучена однородность гибридов и их потенциал по сравнению с образцами коллекции. Чем выше содержание семенной фракции, тем выше ценность сортообразца. По результатам исследований установлено, что коллекционные образцы и полученные с их участием гибриды F6 контрольного питомника 2-го года (КП 2) имеют хорошую выравненность (доля фракции < 2,4 мм у гибридов составляет 5,54 %, что лучше, чем у образцов коллекции - 8,44 %).

Таблица 1. Показатели селекционно-ценных признаков семян озимой мягкой пшеницы, 2003-2004 гг.

Группа образцов

Доля фракции

Крупность зародыша, мм

Количество толстых оболочек

> 3 мм

3 < > 2,4 мм

< 2,4 мм

> 2,4 мм

Коллекционные образцы

28,12 %

63,44 %

8,44 %

91,56 %

2,59

4 %

Образцы КП 2

27,09 %

67,37 %

5,54 %

94,46 %

3,11

6 %

Из данных табл. 1 видно, что семенная (модальная) фракция у образцов коллекции представлена в большей степени средними семенами по толщине (3< >2,4 мм) - 63,44 %. В целом модальная фракция составляет 91,56 % (семена >3 мм и 3 < > 2,4 мм). Образцы КП 2 отличаются от коллекционных тем, что у них выше потенциал (модальная фракция - 94,06 %) и выше крупность зародыша - 3,11 мм, что характеризует лучшую биологическую ценность семян по сравнению с коллекцией - 2,59 мм. С целью выяснения важности признака "модальная фракция" для селекции были проведены сравнения показателей у образцов КП 2 и СП (рис. 2, 3). Признак "модальная фракция зерна" показывает выравненность образца и его ценность, если он находится в пределах 97 % и выше, поскольку созданный образец должен быть конкурентоспособным и превосходить стандарт, принятый в Государственном сортоиспытании. Показатели оказываются высокими из-за присутствия гетерозиса на основе нерасщепляющейся гетерозиготности и за счет разреженного посева. По показателям признака следует считать, что большинство образцов КП 2 уже стабильны и имеют завершенный формообразовательный процесс (рис. 2). В отличие от них образцы СП имеют низкое содержание фракции - более 3 (рис. 3), но при этом у всех образцов есть преобладающая фракция 3< >2,4 с частотой встречаемости 80,1-86,9 %. Таким образом, выявляется узкая модальная фракция, что характеризует высокие урожайные свойства семян. Такие образцы являются очень хорошими. Следует отметить, что данный результат был достигнут за счет проведенного отбора лучших растений с хорошо развитым главным колосом. Однако среди образцов данной группы еще отмечается у отдельных значительное присутствие фракций <2,4 (10,4-15,5 %), определяемое наличием нежелательных биотипов. При этом выявлен образец №26, имеющий содержание модальной фракции 97,4 %. Таким образом, уже в СП у отдельных образцов достигнута высокая однородность, что доказывается на основе оценки модальной фракции.

распределение образцов озимой пшеницы контрольного питомника 2-го года (кп 2) по семенным фракциям, составляющим модальную, 2004 г. изучения (номера образцов

Рис. 2. Распределение образцов озимой пшеницы контрольного питомника 2-го года (КП 2) по семенным фракциям, составляющим модальную, 2004 г. изучения (номера образцов: 1-25)

распределение образцов озимой пшеницы селекционного питомника (сп) по семенным фракциям, составляющим модальную, 2002 г. изучения (номера образцов

Рис. 3. Распределение образцов озимой пшеницы селекционного питомника (СП) по семенным фракциям, составляющим модальную, 2002 г. изучения (номера образцов: 26-50)

Оценка фракций образцов КП 2 показывает, что у 14 (56 %) изменчивость по содержанию фракции более 3 мм находится на уровне от 40 до 60 %. Образцы с параметрами фракции семян более 2,4 мм и менее 3 мм по частоте встречаемости находятся на уровне 33-60 % - 21 образец. Выявлены образцы (№18, №19, №24, №25), имеющие встречаемость содержания фракций от 17 до 81 %, т. е. с большим размахом изменчивости (см. рис. 2). В таком случае содержание модальной фракции уменьшается и, как следствие, снижается урожайность. Это связано с несколько худшей наследственностью образцов. Кроме этой причины, могут оказывать влияния условия климата и густота посева. В разреженном посеве содержание крупной фракции (>3 мм) увеличивается. В неблагоприятных условиях изменчивость возрастает, а в благоприятных, наоборот, снижается. Результаты оценки модальной фракции в селекции позволяют судить о завершении формообразовательного процесса у образца и о потенциале продуктивности.

Если одна фракция преобладает, то примесь чужеродных биотипов меньшая, и это может свидетельствовать об узкой специализации любой фракции, характерной для структуры сорта с основными биотипами. Высокие урожайные свойства семян связаны с одной модальной фракцией - это очень хорошие сорта.

К урожайным свойствам относятся истинные посевные качества семян, которые наиболее полно характеризуются силой роста - способности семян к быстрому и дружному прорастанию, ускоренному росту проростка в полевых условиях. Важно отметить, что показатель силы роста выявляет все недостатки не только при выращивании семян, но и при доработке и хранении. фракционирование семя электрофоретический белок

Наибольшей силой роста обладают плотные семена, имеющие больший запас питательных веществ. У сортообразца озимой пшеницы Авангардная отмечен уровень показателя 93 %. На рис. 4 и 5 представлены прорастающие семена 1-ой и 2-ой фракции, составляющие модальную, выделенную по удельной плотности семян. У первой фракции больше проростков растет под оболочкой, что связано с ее увеличенной толщиной. Оболочка семени принимает все воздействия, и, чем она толще, тем выше устойчивость к стрессовым условиям среды, к болезням и тем лучше биологическая ценность сортообразца.

прорастающие семена 1-ой удельно-тяжелой фракции сортообразца озимой мягкой пшеницы авангардная, имеющие силу роста 93 %, количество семян с толстыми оболочками - 11 %

Рис. 4. Прорастающие семена 1-ой удельно-тяжелой фракции сортообразца озимой мягкой пшеницы Авангардная, имеющие силу роста 93 %, количество семян с толстыми оболочками - 11 % (зародыш растет под оболочкой), 2007 г. изучения

прорастающие семена 2-ой удельно-тяжелой фракции сортообразца озимой мягкой пшеницы авангардная, имеющие силу роста 88 %, количество семян с толстыми оболочками - 9 %(зародыш растет под оболочкой)

Рис. 5. Прорастающие семена 2-ой удельно-тяжелой фракции сортообразца озимой мягкой пшеницы Авангардная, имеющие силу роста 88 %, количество семян с толстыми оболочками - 9 %(зародыш растет под оболочкой)

Выявлено, что у прорастающих семян с толстой оболочкой зародыш растет под ней и выходит на поверхность со стороны хохолковой части зерновки, где оболочка менее толстая. Первая фракция имеет выше показатель и большее число крепких зародышевых корешков (см. рис. 4).

Модальная фракция была проверена методом электрофоретического анализа белков. Полученные результаты представлены на электрофореграммах (рис. 6). По ним следует судить, что модальная фракция у ячменя сорта Атаман имеет три типа спектра (биотипа), овса Альф и озимой пшеницы Мева - по два спектра и у люпина Ашчадны - один основной тип. По результатам электрофоретического анализа белков выявлено, что модальная фракция этих сортов содержит основные биотипы, воспроизводящие структуру сорта. Следовательно, биологический потенциал данных сортов высокий и фракционированием он не снижается. Эти сорта устойчивы к экологическим стрессам, обладают пластичностью.

Ячмень Атаман Овес Альф

Озимая пшеница Мева Люпин Ашчадны

Рис. 6. Электрофореграммы запасных белков семян разных культур, выявленные в модальной фракции, в качестве стандарта (St) использована озимая пшеница Авангардная, содержащая наибольшее количество компонентов в электрофоретическом спектре для идентификации позиций в анализируемом образце, 2008-2009 гг.

По результатам представленности модальной фракции у сортов выявлено следующее (табл. 2). У ячменя Якуб наибольшую долю семян составляет 1-ая фракция (89,4 %). Сорт Тереза имеет более мелкие зерновки, и поэтому только 57,2 % пробы отнесены к 1-ой фракции. Сорт Атаман по содержанию 1-ой фракции занимает промежуточное положение. Обращает на себя внимание факт, что легковесных семян 3-ей фракции меньше всего у Якуба. Следовательно, у этого сорта высокая однородность, что является его достоинством, характеризует высокий потенциал продуктивности.

У озимой пшеницы сорта Мева преобладающая доля семян отнесена к 1-ой фракции - 82,2 %, и это составляет более высокий показатель в сравнении с другими сортами. На основании этого следует считать, что сорт Мева является более сбалансированным по структуре и обладает более высоким потенциалом продуктивности. Это выразительно проявляется в содержании легковесной фракции - наименьший процент у Мевы (1,2 %) в сравнении с Центосом (3,3 %).

У овса сорта Альф 80 % семян относятся ко 2-ой фракции, поскольку 1-ая у овса не выражена. Удельно-тяжелые семена этой культуры могут относиться только ко 2-ой фракции. Сорт Альф является выровненным, обладает целостностью, так как процент модальной фракции высокий (80 %).

Таблица 2. Масса (г) и содержание (%) выделенных семенных фракций, составляющих модальную у сортов зерновых культур 2009 г. изучения (анализируемые пробы имели вес 10 кг), СПК "Остромечево" Брестского района Брестской области

№ пробы

Культура, сорт

Фракции

I

II

III

Г

%

Г

%

Г

%

Ячмень

1

Якуб

8940

89,4

900

9

160

1,6

2

Атаман

7760

77,6

1900

19

340

3,4

3

Тереза

5720

57,2

3950

39,5

330

3,3

Озимая пшеница

4

Центос

6950

69,5

2720

27,2

330

3,3

5

Мева

8220

82,2

1660

16,6

120

1,2

Овес

6

Альф

1120

11,2

8000

80

880

8,8

Представлялось важным изучить по линейным размерам отсортированные семена на машине "Петкус" (табл. 3). В качестве контроля служила общая проба, отобранная от подготовленной партии, без выделения фракций.

Таблица 3. Оценка фракционированных семян элиты, выделенных по линейным параметрам и массе 1000 зерен (М 1000) у сортов зерновых и зернобобовых культур 2009 г. изучения, СПК "Остромечево" Брестского района Брестской области

Культура, сорт

Показатели

Фракции семян

Контроль

I

II

III

IV

Ячмень

Атаман

М 1000

43,9

50,0

40,4

30,7

18,5

Длина семени, мм

8,30

8,54

7,79

7,72

7,38

Ширина семени, мм

3,36

3,64

3,44

3,30

2,70

Толщина семени, мм

2,86

2,92

2,73

2,22

1,94

Тереза

М 1000

41,6

48,3

38,4

30,5

24,6

Длина семени, мм

9,74

10,24

9,32

9,28

9,16

Ширина семени, мм

3,18

3,46

3,11

2,92

2,67

Толщина семени, мм

2,32

2,92

2,68

2,13

1,75

Якуб

М 1000

38,5

50,9

41,0

31,4

19,0

Длина семени, мм

8,26

8,38

8,07

7,86

7,78

Ширина семени, мм

3,76

3,92

3,38

3,10

2,78

Толщина семени, мм

2,78

3,32

2,64

2,22

1,41

Озимая пшеница

Центос

М 1000

31,1

41,3

34,9

25,2

17,1

Длина семени, мм

6,67

6,68

6,36

6,22

5,88

Ширина семени, мм

3,26

3,00

2,64

2,21

2,16

Толщина семени, мм

2,60

2,92

2,68

2,24

1,86

Мева

М 1000

45,3

47,4

33,7

24,5

15,0

Длина семени, мм

6,50

6,54

6,39

6,04

5,68

Ширина семени, мм

3,06

3,16

2,74

2,42

2,08

Толщина семени, мм

2,55

2,93

2,62

2,26

2,02

Овес

Альф

М 1000

37,4

46,8

36,0

29,5

17,6

Длина семени, мм

7,93

8,40

7,92

7,44

7,20

Ширина семени, мм

2,87

3,00

2,86

2,32

2,20

Толщина семени, мм

2,36

2,94

2,74

2,25

1,84

Люпин

Ашчадны

М 1000

182,1

240,4

201,6

179,5

142,4

Длина семени, мм

7,59

8,04

7,61

7,04

7,0

Ширина семени, мм

5,78

6,56

6,03

5,69

5,49

Толщина семени, мм

4,98

5,86

5,13

4,82

4,53

Все показатели линейных размеров (длины, ширины, толщины семени) уменьшаются от 1-ой фракции к 4-ой. Это же относится и к массе 1000 зерен как физическому показателю качества семян. Сравнение I-ой фракции с 4-ой у сорта Атаман по массе 1000 зерен показало различие в степени преобладания крупной фракции в 2,7 раза, или 270 %, сорта Тереза - 1,96 и у Якуба - в 2,68 раза. У озимой пшеницы более значительная разница по этому показателю выявляется у сорта Мева - масса 1000 зерен 1-ой фракции превышает 4-ю в 3,16 раза, а у Центоса - только в 2,42.

Данные, приведенные в табл. 3, позволяют произвести сравнение изменений линейных размеров и массы 1000 зерен от фракции к фракции у сортов (рис. 7-9).

относительное изменение массы 1000 зерен и линейных размеров зерновок по фракциям семян сорта ярового ячменя якуб, %

Рис. 7. Относительное изменение массы 1000 зерен и линейных размеров зерновок по фракциям семян сорта ярового ячменя Якуб, %

На рис. 7 для сравнения показано изменение линейных размеров и массы 1000 зерен у сорта ячменя Якуб. Наибольшие различия по фракциям выявляются по массе 1000 зерен, затем в порядке убывания располагаются другие показатели по признакам: толщина семени, ширина и длина семени.

Обнаружена общая тенденция: у большинства сортов ячменя, пшеницы, овса и тритикале наибольшие различия фракций связаны с крупностью семян. Исключение составляет сорт озимой пшеницы Мева, у которой параметры по ширине семени варьируют от фракции к фракции в больших пределах, нежели по толщине семени.

сравнение сортов ячменей по изменению массы 1000 зерен в зависимости от фракции (масса 1000 зерен первой фракции принята за 100 %)

Рис. 8. Сравнение сортов ячменей по изменению массы 1000 зерен в зависимости от фракции (масса 1000 зерен первой фракции принята за 100 %)

Поскольку наиболее варьирующим показателем является масса 1000 зерен, нами было проведено дальнейшее сравнение сортов отдельных культур по данному признаку. На рис. 8 представлен график, наглядно показывающий сортовые отличия по степени изменения массы 1000 зерен 4-ой фракции по сравнению с 1-ой фракцией. Наибольшее содержание 1-ой фракции было обнаружено у Якуба, наименьшее - у сорта Тереза. У Якуба масса 1000 зерен легковесной фракции составляет 37,3 % от массы удельно-тяжелой фракции; у Терезы - 50,9 %.

сравнение сортов озимой пшеницы по изменению массы 1000 зерен в зависимости от фракции (масса 1000 зерен первой фракции принята за 100 %)

Рис. 9. Сравнение сортов озимой пшеницы по изменению массы 1000 зерен в зависимости от фракции (масса 1000 зерен первой фракции принята за 100 %)

Аналогичные изменения характерны для сортов озимой пшеницы (рис. 9). Сорт Мева с большей долей модальной фракции имеет больший разрыв по массе 1000 зерен между фракциями, чем сорт Центос.

Таким образом, ячмень Якуб и озимая пшеница Мева с повышенным содержанием первой фракции имеют больший разрыв по массе 1000 зерен между легковесными и удельно-тяжелыми семенами. Такое является характерным для сортов, имеющих сбалансированную структуру, обладающих целостностью. В наибольшей степени подобное проявляется у сортов-шедевров. Следовательно, данные сорта приближены по этому качеству к сортам-шедеврам.

Заключение

Выводы по проявлению урожайных свойств разными фракциями семян:

    1. Урожайные свойства семян снижаются с уменьшением удельной плотности. Оптимальное сочетание показателей элементов структуры урожая отмечается у растений, выращенных от семян 1-ой фракции. 2. Ячмень Якуб и озимая пшеница Мева с повышенным содержанием первой фракции имеют больший разрыв по массе 1000 зерен между легковесными и удельно-тяжелыми семенами, что характеризует сбалансированность их структуры по составу биотипов на уровне 1-ой фракции. 3. Самые крупные семена, выделенные по линейным размерам, оказались приближенными ко 2-ой, удельно-тяжелой фракции. Отсюда следует, что самые крупные семена обладают неустойчивыми свойствами урожайности и соответственно не относятся к лучшей семенной фракции. Поэтому рекомендуется при сортировании отбирать среднюю фракцию семян, которая будет модальной, наиболее представленной от всей совокупности. 4. Внедрение объединенных приемов фракционирования и электрофоретического анализа запасных белков, как выявлено в опытных вариантах, основано на выделении модальной, истинно семенной фракции с повышенными урожайными качествами. 5. Высокие урожайные свойства семян связаны с одной модальной фракцией, что отмечается у хороших сортообразцов и сортов. 6. Первая удельно-тяжелая фракция сортообразца Авангардная имеет выше силу роста (93 %) и толще оболочку семени (11 % зародышей растет под оболочкой) по сравнению со 2-ой - 88 % и 9 % соответственно. Оболочка семени принимает все воздействия, и, чем она толще, тем лучше биологическая ценность сортообразца. 7. Селекционные образцы имеют более высокий показатель крупности зародыша (3,11 мм), что характеризует лучшую биологическую ценность семян по сравнению с образцами коллекции (2,59 мм).

Выводы по экономической эффективности применения объединенных методов:

    1. Высев кондиционных семян 1-ой и 2-ой фракций, имеющих высокие урожайные свойства и показатели сортового качества, позволяет получить рост чистой прибыли, составляющий 30,7-35,7 % по ячменю, 34,5-37,7 % по овсу, 35,5-42,8 % по пшенице, 32,5 % по люпину по данным 2009 г. 2. Объединение приемов фракционирования и электрофоретического анализа позволяет улучшить качество семян и соответственно повысить урожайность за счет потенциала сорта без проведения каких-либо дополнительных агротехнических приемов.

Выводы по анализу фракционированных партий семян методом электрофоретического анализа запасных белков:

    1. Модальная фракция содержит основные биотипы, воспроизводящие структуру сорта. Ячмень Атаман имеет три биотипа электрофоретического спектра, овес Альф и озимая пшеница Мева - по два спектра и люпин Ашчадны - один основной тип. Фракционирование семян по линейным размерам или по удельной плотности сохраняет биологический потенциал этих сортов и, следовательно, улучшает урожайные свойства семян. 2. Введено понятие "модальная фракция семян", которая является истинно семенной, слагаемой из 1-ой и 2-ой фракции семян по удельной плотности либо по линейным размерам семян и заключающая высокие урожайные свойства, всю полноту биологической ценности сорта. У большинства сортов она находится в пределах выше 70 %. У селекционных образцов она выявляется на уровне 97 % и выше за счет гетерозиса и разреженного посева. В производственных условиях наиболее высокие показатели содержания модальной фракции среди проанализированных сортов выявлены у ячменя Якуб - 89,4 %, озимой пшеницы Мева - 82,2 %, что определяет высокие достоинства сортов по однородности и урожайности. 3. Отмечено, что метод электрофоретического анализа запасных белков служит для целей обнаружения основных биотипов модальной фракции и подтверждения правильности выбора фракций семян для посева, выделяемых или по удельной плотности, или по линейным размерам. 4. Выявлены линейные размеры по каждой семенной фракции для подбора решет при сортировании. Показаны различия между фракциями по показателям: массе 1000 зерен, толщине, ширине и длине семени в зависимости от сорта и культуры. Выход более крупных семян должен согласовываться в каждом конкретном случае, исходя из данных расчетного анализа с хозяйственно возможными и экономически обоснованными соображениями.

Литература

    1. "Алмаз" - для отличного урожая // Новые технологии АПК: рекламно-информационный журнал. 2009. №3. С. 11-12. 2. Генетико-биохимическое маркирование генотипов озимой пшеницы для разработки методов адаптивной селекции и семеноводства: отчет о работе по научно-исследовательской теме МСХиП Республики Беларусь. Горки, 1998. 60 с. №ГР 19972589. 3. Горкунов, В. А. Структура почвенного покрова пахотных земель северо-восточной части Беларуси и их оптимальное использование: монография / В. А. Горкунов; под научн. ред. Н. И. Смеяна. Могилев: МГУ им. Кулешова, 2007. 256 с. 4. Конарев, В. Г. Белки пшеницы / В. Г. Конарев. М.: Колос, 1980. 350 с. 5. Ларионов, Ю. С. Вопросы семеноводства зерновых культур / Ю. С. Ларионов. Курган: Изд. - полигр. предприятие "Зауралье", 1992 (1993). 160 с. 6. Метод фракционирования семян посредством электрофоретического анализа белков с целью повышения сортовой чистоты семенного материала, урожайности зерновых и зернобобовых культур: отчет о НИР. Горки, 2009. 146 с. 7. Петрова, Н. Н. Биотипы сорта и внутрисортовые скрещивания у озимой пшеницы / Н. Н. Петрова, Т. В. Кардис, С. В. Егоров // Вестник БГСХА. 2009. №3. С. 54-59. 8. Петрова, Н. Н. Использование электрофореза белков в первичном семеноводстве ярового ячменя для повышения эффективности отборов в условиях Гомельской области / Н. Н. Петрова, Р. А. Лапушкова // Биологическая продуктивность растений и пути ее повышения: сб. науч. трудов БГСХА. Горки: БГСХА, 1999. С. 47-51. 9. Петрова, Н. Н. Использование электрофоретического анализа белков в сортовом контроле / Н. Н. Петрова // Проблемы и пути повышения эффективности растениеводства в Беларуси: материалы междунар. конф. Минск, 2007. С. 127-130. 10. Петрова, Н. Н. Метод электрофоретического анализа белков для целей селекции и сортового контроля / Н. Н. Петрова, Т. В. Кардис, С. В. Егоров, М. П. Акулич // Земляробства i ахова раслiн, 2008. №3. С. 8-13. 11. Петрова, Н. Н. Популяционные отношения сортов озимой пшеницы / Н. Н. Петрова, С. В. Егоров // Селекция и семеноводство озимых хлебов - результаты, методы, проблемы и пути их решения: материалы Междунар. науч.-практ. конф. Ульяновск: ГСХА, 2007. С. 48-52. 12. Петрова, Н. Н. Применение электрофореза белков для оценки генетического качества сортовых семян в семеноводстве / Н. Н. Петрова, Л. И. Галкова // Международный аграрный журнал. 1999. №3. С. 29-30. 13. Петрова, Н. Н. Семена бобовых. Определение сортовой принадлежности, сортовой чистоты и генетического качества методом электрофоретического анализа запасных белков. Методика определения / Н. Н. Петрова, С. В. Егоров. Минск, 2009. 22 с. 14. Применение метода белковых маркеров в семеноводстве и сортовом контроле: метод. Рекомендации / БГСХА; сост. Н. Н. Петрова, Т. В. Кардис, Л. В. Макей. Горки: БГСХА, 2005. 84 с. 15. Разработать и внедрить генетическое маркирование сортов озимой пшеницы и ярового ячменя по обеспечению эффективного семеноводства в условиях Гомельской области: отчет по хоздоговорной теме №110. Горки, 1997. 49 с. 16. Рекомендации по использованию белковых маркеров в сортоиспытании, семеноводстве и семенном контроле / под ред. В. Г. Конарева. М. - Л.: ВИР, 1998. 20 с. 17. Семена пшеницы и тритикале. Определение сортовой принадлежности, сортовой чистоты и генетического качества методом электрофоретического анализа запасных белков: методика определения и краткий каталог спектров глиадина / сост. Н. Н. Петрова, С. В. Егоров. Утверждено Научно-техническим советом секции главного управления растениеводства Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь. Протокол №15 от 30.06.2009 г. Горки: БГСХА, 2009. 40 с. 18. Семена ячменя. Определение сортовой принадлежности и оценка сортовой чистоты методом электрофоретического анализа запасных белков: методика определения и краткий каталог спектров гордеина / сост. Н. Н. Петрова, С. В. Егоров. Утверждено Научно-техническим советом секции главного управления растениеводства Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь. Протокол №15 от 30.06.2009 г. Горки: БГСХА, 2009. 33 с. 19. Dodig Dejan. Population structure in a core collection of wheat and association study on a grain yield under different water regimes / Dejan Dodig, Miroslav Zoriж, Borislav Kobiljski, Vesna Kanndiж // 8Th international wheat conference: Abstracts of oral and poster presentations 1-4 June 2010. St. Petersburg, Russia P. 434.

Похожие статьи




Объединенные приемы фракционирования и электрофоретического анализа запасных белков в повышении урожайных свойств семян

Предыдущая | Следующая