Способ получения гибридных семян конопли
Владельцы патента RU 2324336:
Государственное научное учреждение Чувашский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ Чувашский НИИСХ Россельхозакадемии) (RU)
Изобретение предназначено для репродуцирования и производственного использования гибридных семян конопли. При получении семян F0 и репродуцировании гибридов F1 в фазе 3-х пар листьев проводят декапитацию всех растений. Затем в начальной стадии бутонизации удаляют с корнем все генеты с полностью андроцейными цветками в метелках и оставляют для однократного кроссбридинга на участках гибридизации генеты с полностью гинецейными, субандроцейными, моноцейными и субгинецейными цветками, а на семенных участках - только генеты с субандроцейными, моноцейными и субгинецейными цветками. Такой отбор оставляемых генет позволяет эффективно формировать половой статус в популяциях родительских форм и гибридов F1, при этом значительно увеличивается выход семян и тем самым ускоряется процесс семеноводческого размножения и производственного использования гибридов конопли. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в селекционно-семеноводческой работе с коноплей.
Известен способ получения гибридных семян конопли, включающий совместное выращивание на пространственно-изолированном участке гибридизации материнской и отцовской родительских форм и создание на основе кроссбридинга семян F0, воспроизведение на пространственно-изолированном семенном участке гибрида F1, увеличение степени гомозиготности родительских форм и гибрида F1 путем удаления из популяций генет с полностью андроцейными цветками [♂] / Сенченко Г.И., Жатов А.И. Использование гетерозиса // Конопля / Под ред. Г.И.Сенченко, И.А.Тимонина. - М.: Колос, 1978. - С.67-69/. Однако данный известный способ не позволяет целенаправленно управлять формированием желаемого полового статуса генет в F1 и максимально увеличить выход гибридных семян.
Техническим результатом, достигаемым при реализации настоящего изобретения, является повышение выхода семян за счет увеличения в популяциях родительских форм и гибридов первого поколения (F1) доли генет с гинецейными цветками.
Достигается это тем, что в начальной стадии бутонизации удаляют все генеты с полностью андроцейными цветками [♂] в метелках и оставляют для однократного кроссбридинга на участках гибридизации генеты с полностью гинецейными [♀], субандроцейными [[♂]>[♀; ♂]], моноцейными [[♂]: [♀; ♂]] и субгинецейными [[♀; ♂]>[♂]] цветками, а на семенных участках - только генеты с субандроцейными [[♂]>[♀; ♂]], моноцейными [[♂]:[♀; ♂]] и субгинецейными [[♀; ♂]>[♂]] цветками.
Целесообразно дополнительно на участках гибридизации и семенных участках в фазе 3-х пар листьев провести декапитацию растений.
Ниже приведен пример, иллюстрирующий изобретение.
Пример. В 2002-2005 годах провели эксперименты по изучению влияния декапитации растений и положительно - ассортированного кроссбридинга на формирование гибридных популяций [F1] с различным половым статусом генет и их продуктивности по семенам.
На двух пространственно-изолированных участках / не менее 2-х км друг от друга/ закладывали питомники гибридизации. В качестве материнской формы использовали диморфный по признаку пола сорт двудомной конопли Кубанский ранний, в популяции которого одновременно содержались генотипически и фенотипически различающиеся генеты с полностью андроцейными [♂] и полностью гинецейными цветками [♀] в соотношении 1:1, а в качестве отцовской - однодомно-полигамные сорта Диана и Юлиана, популяции которых состояли из генет, имеющих на одном экземпляре пространственно-разобщенную смесь гинецейных [♀], гермафродитных [♂] и андроцейных [♂] цветков. Способ посева - широкорядный, площадь питания растений - 5×45 см. Материнские и отцовские рядки чередовали в соотношении 6:1. Посев осуществляли с помощью ручного маркера. На первом участке гибридизации высевали семена сортов Кубанский ранний и Диана, на втором участке - сортов Кубанский ранний и Юлиана. В фазе 3-х пар листьев каждый участок разделили на две равные части и на одной из них проводили декапитацию растений навесной тракторной косилкой КС-2,1. Контроль - без декапитации растений. С момента начала бутонизации на всех рядках материнских и отцовских родительских форм тщательно удаляли все генеты с полностью андроцейными цветками /растения обычной и феминизированной поскони/. Следовательно, положительно-ассортированный кроссбридинг осуществлялся между декапитированными женскими растениями двудомной конопли сорта Кубанский ранний и однодомными растениями сортов Диана и Юлиана. В результате такого селективного оплодотворения между одинаковыми по степени развития морфо- и фенотипами были получены семена F0 гибридов Кубанский ранний × Диана и Кубанский ранний × Юлиана.
На двух пространственно-изолированных площадях (не менее 2-х км друг от друга) закладывали семенные участки гибридов F1 Кубанский ранний × Диана и Кубанский ранний × Юлиана. Высокий агрофон создавали внесением под предпосевную обработку почвы минеральных удобрений из расчета N120P90K90 кг/га действующего вещества. Посев осуществляли сеялкой СО - 4,2 на глубину 3-4 см широкорядным способом с междурядьями 70 см при норме высева 0,9 млн. всхожих семян на 1 га. 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. В фазе 3-х пар листьев каждый участок разделили на две равные части и на одной из них перед рыхлением междурядий выполнили декапитацию растений навесной тракторной косилкой КС - 2.1. Контроль - без декапитации растений. С момента начала бутонизации на всех участках тщательно удаляли все генеты с полностью андроцейными цветками [♂], поэтому положительно-ассортированный кроссбридинг происходил между генетами с субандроцейными ([♂]>[♀; ♂]), моноцейными ([♂]: [♀; ♂]) и субгинецейными ([♀; ♂]>[♂]) цветками в метелках.
В контрольном питомнике посев выращенных гибридных семян и исходных родительских форм проводили сеялкой СН - 16. Площадь опытной делянки - 30 м2, учетной - 25 м2, повторность - четырехкратная. Делянки гибридов F1 и родительских форм размещали по схеме: материнская форма-гибрид F1 - отцовская форма. Способ посева - широкорядный с междурядьями 45 см, норма высева - 0,9 млн. всхожих семян на 1 га. Половой статус растений в популяциях гибридов и родительских форм устанавливали путем подсчета формировавшихся в метелках гинецейных [♀], гермафродитных [♂] и андроцейных [♂] цветков, при этом с каждой полиморфной популяции для структурного анализа отбирали по 100 растений.
Результаты исследований приведены в таблицах 1-2.
Из данных таблицы 1 видно, что двудомный сорт Кубанский ранний, действительно, представляет собой диэцийную форму конопли, поскольку в популяции содержит в равных количествах только два типа разных по признаку пола растений - с полностью андроцейными [♂] и полностью гинецейными [♀] цветками в метелках. Естественно, нами в питомниках гибридизации в период бутонизации все растения с полностью андроцейными цветками в метелках /47,3-48,1%/ были удалены.
Что касается сортов Диана и Юлиана, то они являются однодомно-полигамными формами, так как в их популяциях одновременно присутствуют растения с различным половым статусом: полностью андроцейными [♂] и полностью гинецейными [♀] цветками в метелках, а также со смешанным типом цветков в метелках - субандроцейные [[♂]>[♀; ♂]], моноцейные [[♂]: [♀; ♂]] и субгинецейные [[♀; ♂]>[♂]]. Нами в питомниках гибридизации в период бутонизации растений были удалены все особи с полностью андроцейными цветками в метелках /0,5-2,1%/.
Заслуживает внимания то, что в результате положительно-ассортированного кроссбридинга между однополыми женскими растениями с полностью гинецейными цветками в метелках /материнская форма/ и однодомными растениями со смешанным типом цветков в метелках /отцовская форма/ возникают унисексуальные гибридные популяции /F1/ с частотой генет с полностью гинецейными цветками в метелках 94,5-95,3%.
Табличный материал подтверждает также высокую эффективность применения декапитации как приема ухода за растениями: число гинецейных цветков в декапитированных популяциях родительских форм и гибридов, в сравнении с контрольными вариантами, возрастает от 0,7 до 4,8 процентов за счет адекватного уменьшения доли андроцейных.
Данные, приведенные в таблице 2, показывают, что путем декапитации и положительно-ассортированного кроссбридинга удается увеличить в F1 унисексуальных гибридов число продуктивных веток в 3,4-3,5 раза, совокупную длину метелок - 3,3-3,5 раза, а семенную продуктивность растений - в 3,3-3,5 раза.
Таким образом, способ согласно изобретению позволяет эффективно управлять формированием полового статуса в популяциях родительских форм и гибридов F1 в направлении повышения доли генет с полностью гинецейными цветками [♀] в метелках, тем самым резко увеличить семенную продуктивность растений, что немаловажно для решения проблем ускорения селекционно-семеноводческого процесса у конопли.
| Таблица 1 | ||||||
| Влияние декапитации растений и положительно-ассортированного кроссбридинга на степень полиморфизма сортов и гибридов конопли по половому статусу генет (2003-2005 г.) | ||||||
| Сорт, гибрид | Условия репродукции растений | Типы генет, % | ||||
| С андроцейными цветками [♂] | С гинецейными цветками [♀] | Со смешанным типом цветков | ||||
| Субандроцейные [♂]>[♀;♂] | Моноцейные [♂]:[♀♂] | Субгинецейные [♀;♂]>[♂] | ||||
| Кубанский ранний | Без декапитации | 48,1 | 51,9 | - | - | - |
| С декапитацией | 47,3 | 52,7 | - | - | - | |
| Кубанский ранний × Диана | Без декапитации | 3,9 | 94,5 | 1,6 | - | - |
| С декапитацией | 3,0 | 95,3 | 1,7 | - | - | |
| Кубанский ранний × Юлиана | Без декапитации | 3,3 | 94,5 | 2,2 | - | - |
| С декапитацией | 2,7 | 95,2 | 2,1 | - | - | |
| Диана | Без декапитации | 2,1 | 1,7 | 33,0 | 32,8 | 30,4 |
| С декапитацией | 1,2 | 1,9 | 32,0 | 33,7 | 31,2 | |
| Юлиана | Без декапитации | 2,0 | 1,8 | 32,6 | 33,2 | 30,4 |
| С декапитацией | 0,5 | 1,9 | 32,1 | 34,5 | 31,0 |
| Таблица 2 | |||||
| Влияние декапитации и положительно-ассортированного кроссбридинга на продуктивность растений сортов и гибридов конопли (2003-2005 г.) | |||||
| Сорт, гибрид | Генетическое обозначение | Условия репродукции растений | Количество веток на растении, шт. | Длина соцветий (суммарно), см | Масса семян с растения, г |
| Кубанский ранний | ♀ | Без декапитации | 1,0±0,0 | 70,8±3,3 | 3,2±0,2 |
| С декапитацией | 2,3±0,2 | 108,7±3,6 | 7,4±0,3 | ||
| Кубанский ранний × Диана | F1 | Без декапитации | 1,0±0,0 | 71,2±3,3 | 7,5±0,3 |
| С декапитацией | 3,4±0,0 | 166,5±4,6 | 24,5±1,9 | ||
| Кубанский ранний × Юлиана | F1 | Без декапитации | 1,0±0,0 | 73,4±3,4 | 8,2±0,3 |
| С декапитацией | 3,5±0,3 | 185,4±5,1 | 28,7±2,2 | ||
| Диана | ♂ | Без декапитации | 1,0±0,0 | 75,5±3,5 | 8,1±0,3 |
| С декапитацией | 3,0±0,2 | 157,2±4,6 | 16,3±1,0 | ||
| Юлиана | ♂ | Без декапитации | 1,0±0,0 | 77,4±3,6 | 8,3±0,3 |
| С декапитацией | 3,0±0,2 | 161,4±4,5 | 16,9±1,0 |
1. Способ получения гибридных семян конопли, включающий выращивание растений на участках гибридизации и на семенных участках, получение семян нулевого поколения и репродукцию гибридов первого поколения, отличающийся тем, что на участках гибридизации в начальной стадии бутонизации удаляют все генеты с полностью андроцейными цветками в метелках и оставляют генеты с полностью гинецейными, субандроцейными, моноцейными и субгинецейными цветками, а на семенных участках удаляют генеты с полностью андроцейными цветками и оставляют только генеты с субандроцейными, моноцейными и субгинецейными цветками.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в фазе трех пар листьев осуществляют декапитацию всех выращиваемых растений.
