Селекция и семеноводство овса. 2

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«ГРОДНЕНСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕНЫЙ АГРАРНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра растениеводства

Курсовая  работа

по  селекции и семеноводству 

сельскохозяйственных  растений

Тема: Селекция и семеноводство овса

                                                     Выполнил

                              Проверил

                                  Шифр 24

Гродно, 2013 г

СТРУКТУРА КУРСОВОЙ РАБОТЫ

http://neznaniya.net/agronomija/povyshenie-urozhajnosti-i-kachestva-lna-dolgunca/1875-uro 
ВВЕДЕНИЕ

Овес – культура разностороннего  использования. Он является ценной продовольственной и зернофуражной культурой. Зерно овса является хорошим концентрированным кормом для сельскохозяйственных животных. Оно богато белками, жиром, витаминами, углеводами, минеральными веществами, имеющими положительное значение в оценке его питательности. Из зерна овса делают крупу, муку, толокно и т.д.

Продукты, приготовленные из переработанного зерна, отличаются высокой питательностью, легкой усвояемостью и калорийностью. Оно широко используются в диетическом и детском питании.

В мировом производстве овса 78% используется на корм, 16 - 17% в  питании человека и 4% в промышленности, семеноводстве, причем во всех странах Европы и США доля пищевого овса растет. В Республике Беларусь из всего производимого овса около 6 – 9% используется для переработки в крупу, а большая часть идет на производство комбикормов и непосредственно на кормовые цели.

Незначительная часть (около 1,5%) используется в бродильной промышленности для выработки спирта, главным образом в смеси с другими зерновыми культурами и картофелем.

По биохимическим показателям  зерно овса несколько отличается от ячменя. За счет более высокой плёнчатости (22 - 30%) у овса выше содержание клетчатки (8 – 10%) и зольность (3 – 3,5%) и несколько ниже содержание крахмала (40 - 56%). Последний как и у ячменя - главный компонент углеводного комплекса. Другие углеводы представлены в основном сахарами (0,6 – 2,2%).

В сравнении с другими злаками зерно овса содержит значительно больше жира (4 – 6%). Особенно богат им зародыш. В составе жира овса преобладают линолевая и олеиновая кислоты. Жир, содержащийся в зерне овса отличается высокой переваримостью и хорошо усваивается животными. Содержание его в большей мере зависит от видовых и сортовых особенностей, чем от эколого-географических условий возделывания.

Наиболее ценная часть  зерна овса – белок, хотя на его долю и приходится 10 – 15% от общего состава. В зависимости от сорта и условий возделывания содержание сырого протеина в зерне овса колеблется в очень значительных пределах - от 9 до 19,0 %. Больше белка в зерне овса накапливается при жаркой и засушливой погоде.

Белок овса легко усваивается организмом и содержит все незаменимые аминокислоты. По содержанию лизина, аргинина и триптофана они существенно превосходят белки ячменя.

Зерно овса богато органическими  соединениями железа, фосфора, витаминов, особенно группы В. По содержанию витамина В1 (4,5 - 8,0 мг/кг зерна) овес намного превосходит другие зерновые культуры и мало от них отличается по содержанию рибофлавина (витамина В2).

Наименее ценная часть  зерна овса – клетчатка, большая часть которой находится в пленках. Поэтому чем выше плёнчатость зерна овса, тем ниже его кормовое качество.

Овес широко используется при посеве не только в чистом виде, но также в смеси с однолетними бобовыми травами для получения зерна, зеленой массы, силоса и сена. Ценность культуры овса обусловлена ее неприхотливостью возделывания, высокими качественными показателями всех частей произрастающих растений. Его зеленая масса охотно поедается и хорошо силосуется, солома по питательности близка к сену [11,12,16].

1. Селекция овса.

1.1. Достижения  и проблемы селекции овса.

Местные сорта овса уже  давно почти повсеместно вытеснены значительно более урожайными селекционными сортами. Наибольшие площади занимали три сорта отечественной селекции: Льговский 1026, Орел, Падежный и два сорта шведской селекции – Победа и Золотой дождь. Остальные районированные сорта занимали значительно меньшие площади.

Первое место по посевным площадям занимал высокоурожайный  сорт Льговский 1026, выведенный на Льговской  опытно-селекционной станции С. С. Зеленским  и районированный в 1954 г. Он широко был  распространен во многих областях, краях и республиках СССР.

Большие площади занимали шведские сорта Победа и Золотой  дождь, районированные в 1929 г., селекция которых была начата на Свалефской опытной станции в конце прошлого века.

Устойчивый к полеганию  сорт Орел, выведенный во Всесоюзном научно-исследовательском институте растениеводства имени Н. И. Вавилова, был районирован в 1950 г. и возделывался на больших площадях в центральных и северо-западных областях, в Волго-Вятском районе, на Урале, в Западной и Восточной Сибири.

Значительные площади в Белорусской ССР, Украинской ССР, в ряде областей Нечерноземной зоны занимает сорт Надежный Пуховичского сортоучастка Минской области.

Районированы сорта  опытных учреждений Прибалтийских  республик: Стендский желтый Стендской  опытно-селекционной станции (Латвийская ССР); Йыгева Хямарик Йыгеваской опытно-селекционной станции (Эстонская ССР).

В суровых условиях Иркутской  области возделывались сорта  Байкал и Сибиряк Тулунской селекционной станции, а скороспелый сорт Якутский Якутского научно-исследовательского института сельского хозяйства – в Якутской АССР. В последние годы районированы сорта: Орловский Орловской сельскохозяйственной опытной станции; Черниговский 83 Черниговской сельскохозяйственной опытной станции; Льговский 78 Льговской опытно-селекционной станции; Синелъниковский 14 Всесоюзного научно-исследовательского института кукурузы; устойчивые к полеганию сорта Астор и Кондор из Нидерландов; очень скороспелый сорт Патмен из США, Сельма из Швеции, Геркулес Научно-исследовательского института сельского хозяйства Центральных районов Нечерноземной зоны.

Селекция овса  в  Беларуси имела нерегулярный характер,  поэтому, кроме  сорта  Надежный,  выведенного на Пуховичском госсортоучастке, длительное время основные площади под этой культурой занимали  сорта иностранной селекции Эрбграф,  Эндспурт, Кондор. После возобновления селекции   этой   культуры   в   БелНИИЗК   группой    селекционеров (Н.Г. Быстренко, С.П. Халецкий, Гриб С.И., М.С. Кадырова,  М.П. Шишлов и др.) создан высокопродуктивный сорт Буг,  районированный по всем областям  РБ  с 1986  года,  затем  сорта  Асилак  (1992),  Полонез (1996),  Богач и Стралец (1999). Успешно  ведется  селекция  овса  на  голозерность. Первыми   районированными  сортами  явились  Белорусский  голозерный (1997) и Вандровник (1998). Голозерные сорта по  урожайности уступают  пленчатым на 25...30 % ,  но в пересчете на голое зерно при вычете 24-30%  пленок они приближаются  к  ним.  Тем более, что новый голозерный сорт Вандровник за три года испытаний в среднем превысил Белорусский голозерный на  4,3  ц/га,  максимальная его  урожайность  на  Щучинском  ГСУ  в 1997 году достигла 54,7 ц/га голого  зерна,  что  указывает  на  имеющиеся  большие   возможности повышения этого главного показателя при селекции на голозерность.

На 2012 г. в Государственный реестр Республики Беларусь включено 16 сортов овса, 12 из которых созданы в НПЦ НАН Беларуси по земледелию в лаборатории овса [8,20].

1.2. Селекция овса на урожайность, длину вегетационного периода. Модель сорта овса.

Селекцию овса ведут  по четырем основным направлениям его  использования: кормовое зерновое, пищевое зерновое, кормовое укосное, на выпас. Ряд признаков, по которым проводят отбор, общий для всех направлений: высокая урожайность зерна, низкий процент пленок, двойных и пустых зерен, стойкость к осыпанию зерна и полеганию соломы, устойчивость к болезням. Для кормового зернового направления, кроме указанных, очень важные признаки – высокое содержание белка и жира в зерне; для пищевого направления – крупное, полное, выровненное, легко обрушиваемое зерно с высоким содержанием белка и низким – жира; для кормового укосного направления – высокая урожайность зеленой массы с большим количеством белка в ней, мелкое зерно; для использования на выпас требуются сорта, хорошо выносящие вытаптывание скотом и быстро отрастающие после выпаса.

Как и при работе с  другими культурами, отбираемые растения, линии, гибридные потомства оценивают  по комплексу признаков, на которые ведется селекция.

Селекция на высокую  урожайность. Урожайность овса зависит  от продуктивной кустистости, среднего числа зерен в метелке и веса 1000 зерен.

Продуктивная кустистость (число плодоносящих стеблей на растение) в обычном посеве равна 1–1,2. В селекционном питомнике (при редком посеве) она увеличивается в среднем до двух. При очень большой площади питания, на высоком агрофоне растения могут развивать по семь и более продуктивных стеблей. У них период выметывания и созревания растянут, метелки созревают неравномерно. Лучше отбирать растения с двумя-тремя сильными метелками, чем растения с большим числом метелок, не выровненных по созреванию и размерам.

Число зерен в метелке  зависит от числа колосков в ней  и числа зерен в колоске. В  хорошей метелке при обычном посеве и урожае 20-25 ц с 1 га имеется 35-45 колосков, в селекционном питомнике при площади питания 60 см² – по 50-60 колосков, на высоком агрофоне, при хорошем уходе число колосков в метелке увеличивается до 100-120.

В колоске развивается 1-2 или 3 зерна. Для некоторых сортов характерно большое количество однозерных колосков в метелке (Шатиловский 56), для других – преобладание трех зерен (Тулунский 86/5). У распространенных сортов Льговский 1026, Орел, Победа преобладают двузерные колоски, но имеются и трехзерные, что указывает на хорошее развитие метелки. В трехзерных колосках вес вторых зерен выше, чем в двузерных.

Вес 1000 зерен сильно изменяется под влиянием условий выращивания. Несмотря на большую изменчивость веса 1000 зерен, это признак сортовой. Он варьирует у распространенных сортов от 25 до 40 г. Сорта, районированные в зоне достаточного увлажнения (Льговский 1026, Победа, Фаленский 1 и др.), имеют высокий вес 1000 зерен (32-38 г); у сорта Советский в более южных районах он на 3-4 г меньше, чем у сорта Победа; засухоустойчивый сорт степной зоны Артемовский 107 имеет мелкое зерно (23-28 г).

Высокий вес 1000 зерен  не всегда показатель большей продуктивности метелки, которая определяется также  числом зерен в ней. Однако это  важный признак, так как у крупных зерновок вес эндосперма и зародыша по отношению к весу околоплодника (менее ценной части зерновки) выше, чем у мелких зерновок.

Селекция на низкую пленчатость  зерна. При селекции овса стремятся  снизить содержание пленок (цветковых чешуй), так как их питательные качества низки. Пленчатость зерна овса варьирует от 20 до 50%. У районированных сортов она колеблется от 25 до 30%. При повышении веса 1000 зерен пленчатость снижается.

При всей изменчивости пленчатость – сортовой признак. Наиболее тонкие пленки имеют местные и некоторые селекционные сорта северных районов (Сибиряк, Якутский, Онохойский 547). У распространенных крупнозерных сортов низинной экологической группы (Льговский 1026, Орел) пленчатость средняя пли повышенная. Для определения пленчатости с зерен двух проб по 5 г каждая снимают пленки, взвешивают их и вычисляют процент пленок к весу всего зерна. Расхождение между двумя определениями допускается не выше 1%.

Двойное зерно образуется из двухцветкового колоска, в котором не развита или слабо развита зерновка первого цветка. При этом его внешняя цветковая чешуя охватывает второе зерно, которое оказывается как бы вложенным в цветковые чешуи первого цветка. Следовательно, в двойном зерне имеется одна зерновка (второго цветка) и четыре цветковые чешуи (две первого и две второго цветка).

Количество двойных  зерен изменяется в зависимости  от внешних условий: при благоприятной погоде и хорошей агротехнике уменьшается, при плохих условиях – увеличивается. Признак этот наследственный. У некоторых линий количество двойных зерен по годам сильно колеблется, у других в эти же годы их образуется мало.

Двойные зерна имеют  очень низкие посевные и кормовые качества, поэтому растения и линии с двойными зернами следует браковать.

Селекция на продолжительность вегетационного периода. Продолжительность вегетационного периода у овса – сортовой признак, он сильно изменяется в зависимости от географических и погодных условий. В одном и том же пункте у самых скороспелых образцов коллекции ВИР период всходы – начало выметывания продолжается 45 дней, у позднеспелых – 77 дней, а весь вегетационный период соответственно 70 и 113 дней. Следовательно, при посеве в одном и том же пункте и в один и тот же год скороспелые образцы созревают на полтора месяца раньше позднеспелых. У районированных сортов различия меньше – на 10-12 дней.

При селекции на скороспелость  очень важно, чтобы родители различались не только по длине вегетационного  периода,  но  и  по  его структуре, по  характеру  прохождения  отдельных фенологических фаз. Только в таком случае можно ожидать у гибридов не только  наследования признаков лучшего родителя, но и проявления трансгрессий по этому признаку за счет совмещения более короткого периода  до  цветения от одного родителя и быстрое прохождение фазы цветение-созревание от второго родителя или за счет перекомбинации неаллельных генов,  если данный признак обусловлен полимерными генами.

Общеизвестными и признанными  принципами  скрещивания  являются подбор пар  по  различию элементов  структуры урожайности,  по эколого-географической отдаленности, по различиям устойчивости к вредителям и болезням, по структуре вегетационного периода [5,8,12,20].

Таблица 1. Модель сорта  овса на 2020 г [3].

1.3.Создание исходного материала для селекции овса методом отдаленной гибридизации.

Как и при работе с  другими культурами, исходным материалом для селекции овса служат коллекции местных и селекционных сортов, гибриды, мутанты и дикие формы.

Раньше широко использовали для отборов старые (аборигенные) формы овса, выращиваемые крестьянами. Они были хорошо приспособлены к местным условиям и, представляя собой пестрые популяции, давали ценный материал для отборов и скрещиваний. Однако имели ряд недостатков: мелкое зерно, малопродуктивную метелку, полегающую соломину и давали (в сравнимых условиях) меньший урожай, чем лучшие селекционные сорта.

Старые местные формы  почти повсюду вытеснены селекционными  сортами или их переродами. Мало осталось в производстве и сортов, выведенных отбором из местных. Среди районированных отбором из местных сортов выведены только два: Онохойский 547 и Сахалинский 1. Возделывают их на севере и северо-востоке нашей страны – в районах с суровым климатом.

В качестве исходного  материала для селекции овса широко используют инорайонные сорта. Среди них нередки пластичные формы, которые на хорошем агрофоне дают высокие урожаи в самых разнообразных экологических и географических условиях, поэтому отбор у овса может быть успешным при использовании материалов из районов, значительно различающихся по своим условиям.

В качестве исходного  материала для отбора могут служить  и селекционные сорта.

В ВИР собрана и  периодически пересевается огромная коллекция  образцов овса. В нее входят местные и селекционные сорта, сорно-полевые и дикие формы. Селекционно-опытные учреждения широко используют эти материалы для селекции.

Родительские пары для  скрещиваний подбирают теми же методами, что и в работе с другими  культурами.

Широко используют скрещивания  экологически и географически отдаленных форм. Так, сорт Орел, занимавший большие площади, выведен путем скрещивания сорта Победа (низинная европейская экологическая группа) с немецким сортом Лоховский, относящимся к европейской желтозерной экологической группе.

Пары для скрещиваний подбирают также по элементам продуктивности растений (по структуре урожая). При этом скрещивают сорта, дополняющие друг друга по ряду признаков и свойств. Техника скрещивания следующая. Для кастрации выбирают метелки, у которых из листового влагалища показалось несколько колосков. Метелку осторожно вынимают из влагалища, оставляют 10-15 хорошо развитых колосков, остальные обрезают ножницами. Затем из оставшихся колосков пинцетом удаляют второй и третий цветки. Кастрируют нижние (первые) цветки с зелеными или желтовато-зелеными пыльниками; лопасти рыльца в это время еще сомкнуты, не перистые. На кастрированную метелку надевают изолятор. Чтобы произвести опыление, его снимают, затем надевают вновь и оставляют на метелке до уборки.

При свободном опылении овса, сорт-опылитель высевают вокруг небольшой делянки материнского сорта. Хорошо развитые цветки материнского сорта кастрируют, некастрированные удаляют. Кастрированные цветки свободно опыляются пыльцой отцовского сорта. Результативность этих скрещиваний низка.

Межвидовые гибриды. Скрещивания  между видами овса с 42 хромосомами, культурными и дикими, удаются довольно хорошо. Гибридные семена от таких скрещиваний всхожи, растения первого поколения фертильны, однако имеют повышенное количество стерильных цветков в метелке.

Ценным компонентом  в скрещиваниях с овсом посевным является овес византийский благодаря  его повышенной устойчивости к болезням, засухоустойчивости и солевыносливости. Особенно широко проводится гибридизация между ними в США, Канаде, Аргентине, Австралии, в районах, где овес особенно сильно поражается ржавчиной, а также в сухих местностях с мягкими зимами.

В СССР к межвидовым гибридам относится самый распространенный в стране сорт Льговский 1026, полученный путем скрещивания сорта Победа с межвидовым гибридом между овсом византийским и сортом овса посевного Гигант.

Овсюг для практической селекции используют в США, Канаде, Австралии, Англии. В США имеются сорта, полученные от межвидового скрещивания овса византийского с овсюгом обыкновенным, например Рапид и Мейза. Оба они универсального назначения – на зерно, сено и пастбищный корм, устойчивы к наиболее распространенным расам корончатой и стеблевой ржавчины.

Сложным межвидовым гибридом посевного овса с двойным участием овсюга является английский сорт Марвелес. Этот сорт высевается с осени, имеет длительный период покоя семян, стоек к низким температурам.

Скрещивания гексаплоидных  видов (2n=42) с тетраплоидными (2 n = 28), например овса посевного с абиссинским, а также тетраплоидного с диплоидным (2 n = 14) – абиссинского с песчаным, удаются с трудом, т. е., чтобы получить хотя бы немного гибридных семян, нужно кастрировать и опылить большое количество цветков материнской формы. Плодовитость растений первого поколения от таких скрещиваний низка.

Скрещивания гексаплоидных  видов (посевного и византийского) с диплоидными (песчаный овес) почти не удаются. Вместе с тем скрещивание овса посевного с песчаным представляет практический интерес, так как овес песчаный высокоустойчив к грибным заболеваниям. Для такого скрещивания пытаются использовать метод посредника – гибрид овса абиссинского (2 n  = 28) с песчаным (2 n = 14). Растения посредника имеют в соматических клетках 21 хромосому и почти стерильны. Семена этого гибрида были обработаны колхицином. В результате получили частично плодовитый амфидоплоид с 42 хромосомами в соматических клетках. Его использовали для скрещивания с овсом посевным. Однако эти скрещивания практических результатов еще не дали [1,6,9,19,20].

1.4. Индивидуальный двухкратный отбор в селекции овса.

При использовании любого исходного материала в нем  обязательно проводят отбор. Это основа селекционной работы. При селекции овса используют главным образом индивидуальный отбор, редко – массовый. При селекционной работе с коллекционным материалом проводят обычно однократный отбор; при работе с гибридами – многократный.

Отбор начинают обычно со второго или третьего поколения. В некоторых опытных учреждениях используют метод пересева, т. е. отбор начинают в старших поколениях, когда в гибридной популяции имеется уже много константных форм.

Основная суть  метода  индивидуального  отбора заключается  в том, что качество отобранных растений  определяется  путем  индивидуальной, т.е. раздельной оценки их потомств.  При индивидуальном отборе в отличие от массового отбора семена отобранных растений  после  раздельного обмолота не смешиваются,  а высеваются отдельно по семьям на отдельных делянках для оценки их по качеству потомств.  Благодаря этому осуществляется  отбор не только по фенотипу, но и генотипу (рис.1).

Для проведения оценки по  методу  индивидуального  отбора  лучшие растения с  желаемыми  признаками отбираются из различных видов исходного материала.  За высеянными семьями  в  селекционных питомниках в течение всего вегетационного периода проводятся фенологические наблюдения,  осуществляются учеты и анализы по выравненности  и однородности растений  в  пределах каждой семьи.  Окончательная оценка лучших константных семей завершается после сравнения их между собой, а так же по отношению к исходным сортам и стандарту,  которые равномерно размещаются в питомнике через каждые 10-20 семей.

Рис. 1. Схема многократного индивидуального  отбора.

Семена выделенных  семей  используются  в дальнейшем для закладки контрольного питомника, а при достаточном количестве и в предварительном испытании. На этом заканчивается однократный индивидуальный отбор. Остальные семьи подлежат выбраковке. Однако, в большинстве случаев ос­тавшиеся неоднородные  семьи представляют ценный исходный материал для повторного индивидуального отбора. Часто отдельные выщепившиеся растения целесообразно  отбирать  для  селекционного питомника из номеров и образцов контрольного питомника,  предварительного и конкурсного испытания.

На протяжении селекционного  процесса накапливается  обширная  информация о характеристике исходных форм, отбираемых растений для индивидуального изучения качества и потомства в СП-1,  СП-2,  КП, ПИ, КСИ, ГСИ, звеньях  первичного семеноводства и результатах производственного использования создаваемых сортов [5,14].

1.5. Оценка селекционного  материала овса по элементам  структуры урожайности, длине вегетационного периода.

Оценку элитных растений, отбираемых среди гибридных популяций  с достаточно густым и равномерным  стеблестоем, проводят по высоте и прочности стебля, форме и озерненности метелки, количеству колосков в ней, равномерности созревания, достаточной скороспелости и устойчивости к болезням. Предпочтение отдается растениям с непоникающей метелкой полусжатой формы, которая чаще соответствует высокопродуктивным сортам интенсивного типа, и с прочным стеблем, укороченным до 75-80 см за счет нижних междоузлий.

Дальнейшая селекция на урожайность должна базироваться на повышении интенсивности фотосинтеза. Наряду с площадью листовой поверхности одним из внешних признаков повышенной фотосинтетической активности является вертикальное расположение листьев, что также учитывается при оценке отбираемых элитных растений.

В лабораторных условиях проводят браковку по количеству зерна  в расчете на растение и метелку, озерненности колоска (предпочтительны двузерные формы), крупности, выравненности, выполненности и типу зерна, наличию двойных зерен.

В питомниках оценку селекционного  материала на урожайность, устойчивость к полеганию, болезням и сельскохозяйственным вредителям, засухоустойчивость, осыпаемость зерна проводят по методике Государственной комиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур. Начиная со второго селекционного питомника определяют вес 1000 зерен, натуру, пленчатость и выравненность зерна, содержание белка в нем. Семьи, в которых обнаружены фатуоиды и двойные зерна, выбраковывают.

Оценка изучаемых растений на продуктивность проводится в полевых  условиях. При этом учитываются такие  элементы структуры урожайности, как  число растений на единице площади, продуктивная кустистость, число и масса зерен в мтелке, масса 1000 семян. В полевых лабораториях измеряется высота стеблей, длина главного и дополнительных колосьев, подсчета числа зерен в метелке и с растения, определения массы зерен с метелки и растения. Тщательный анализ параметров каждого элемента необходим для подбора пар для скрещивания с целью создания новых более ценных сортов за счет сочетания лучших показателей различных компонентов при гибридизации и отборе.

Продолжительность вегетационного периода и его частей устанавливают путем фенологических наблюдений. Применительно к задачам селекции под фенологическими наблюдениями понимают регистрацию дат наступления фенологических фаз (фенофаз), а также дат посева и уборки. Каждая фенологическая фаза характеризуется ясно различимыми морфологическими изменениями растений: появление всходов, выметывание и т. д. Принято отмечать начало фазы – вступление в нее 10-15% растений – и полную фазу, когда не менее 75% растений приобретает черты, свойственные ей. Начало фазы проявляется отчетливее, поэтому его можно отметить более точно. Кроме того, полное кущение у злаков может вообще не наступить, и эта фаза будет зафиксирована только как ее начало. Периоды между датами наступления фаз называются межфазными. Из них складывается вегетационный период.