Научный электронный журнал КубГАУ . № 03(11), 2005
УДК 634.75:631.521
МЕЖСОРТОВАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПРИЗНАКОВ КОРНЕВОЙ СИСТЕМЫ ЗЕМЛЯНИКИ
Щеглов С.Н. – к.б. н.
Государственное научное учреждение
Российской академии
сельскохозяйственных наук
Северо-Кавказский зональный НИИ садоводства и виноградарства
Исследованиями показана гетерогенность сортов земляники по продуктивности и признакам, характеризующим корневую систему. Доказана перспективность использования факторного анализа в классификации клонов по их селекционной ценности. С его помощью выделены перспективные высокопродуктивные клоны в сортах Трубадур, Белруби и Львовская ранняя.
На современном уровне развития науки необходимы углубленные теоретические и практические исследования для успешного решения проблем, связанных с биологическими особенностями растений. В связи с этим бесспорна актуальность разработки методов изучения межсортовой изменчивости по комплексу признаков продуктивности с использованием методов многомерного анализа. В данной работе поставлена задача оптимизировать методы оценки межсортовой изменчивости земляники.
Объектами исследования послужили семь сортов земляники: Трубадур, Белруби, Санрайз, Мариева Махерауха, Львовская ранняя, Гера, 50 лет Октября.
Было изучено по 10 растений вышеперечисленных сортов по комплексу из следующих признаков: длина корней (мм); количество корней (шт.); средняя длина корней (мм); общая длина корней (мм); количество ягод (шт.); урожайность (г.).
На первом этапе изучали межсортовую изменчивость признаков корневой системы и признаков компонент продуктивности. Содержание второго этапа было определено общей схемой исследования, которая предполагала выбор наиболее перспективных в селекционном отношении растений с целью закладки от них клонов.
Установлено, что большая часть интродуцированных сортов земляники в неблагоприятные годы отличается слабой адаптацией. Сорта южной селекции наиболее устойчивы к стрессовым факторам среды [1].
Корень и лист – основные органы растений, участвующие в формировании продуктивности и адаптации сортов. В основе приспособительных реакций лежит регуляция водного режима, необходимого для осуществления фотосинтеза и других этапов метаболизма. Поступление и расход воды обусловлены поглотительной способностью корней и транспирационной активностью листьев.
Российскими и зарубежными физиологами открыты цитокинины, синтезирующиеся в кончиках корней и способствующие поступлению ионов и воды в растительные клетки. Теоретически подтверждена важная роль корневой системы в регуляции роста и развитии надземной части растения. Корневые фитогормоны – цитокинины – стимулируют образование белков, нуклеиновых кислот, хлорофилла, задерживают их распад в листьях, индуцируют и ускоряют образование цветков. Они путем стимуляции биосинтеза участвуют в поддержании и увеличении жизнеспособности, то есть обладают неспецифическим защитным действием растений [2].
Исследование межсортовой изменчивости растений земляники проведено с помощью однофакторного дисперсионного анализа. Цель анализа состояла в выявлении структуры их изменчивости.
Сначала изучалась изменчивость признака "длина корней", так как это было можно сделать на полной выборке, не усредняя значения по отдельным кустам. Полученный результат подтвердил межсортовые различия по этому признаку (табл. 1).
Далее, после проведения усреднения по кустам признака "длина корня" в анализ были вовлечены вновь образованные признаки морфометрии корня, такие как "количество корней", "средняя длина корней" и "общая длина корней". Получив переменные, было целесообразно привлечь к анализу данные по признакам компонент продуктивности, которые снимались с тех же кустов. Результаты однофакторного дисперсионного анализа с фактором "сорт" приведены в таблице 2.
Из таблицы 2 видно, что обнаружены статистически достоверные различия между сортами по всем изучаемым признакам. На долю межсортовой изменчивости по признакам морфометрии корневой системы приходится от 12,6 % общей дисперсии (признак "средняя длина корней") до 46,1 % (признак "общая длина корней"). Изменчивость признаков компонентов продуктивности варьирует от 9,9 % (признак "количество ягод") до 31,5 % (признак "урожайность").
Для оценки уровня межиндивидуальной изменчивости внутри сортов был проведен дисперсионный анализ по признаку "длина корня" отдельно по каждому сорту с фактором "куст" (табл. 3).
Из таблицы 3 видно, что все изученные сорта земляники показали статистически достоверные различия между кустами по признаку "длина корней".
С целью установления связи между признаками корневой системы и признаками продуктивности был проведен корреляционный анализ. В анализ вовлечены все исследуемые сорта земляники для получения более достоверного результата. Установлена достоверная положительная корреляция между признаками корневой системы и продуктивностью сортов земляники. С увеличением количества и общей длины корней увеличивается урожайность.
Факторный анализ позволяет объединить признаки в группы по критерию сходства уровня и направления их изменчивости. Когда признаки варьируют сопряженно, что выявляется в факторном анализе, необходимо видеть в этой сопряженности общую причину их изменчивости. Если такая причина становится очевидной, то группы объединяемых в факторные плеяды признаков, как и сами факторы, можно интерпретировать в биологических понятиях. Факторы – линейные комбинации признаков – представляют собой оси нового ортогонального пространства, переход в которое из исходного пространства признаков и представляет основное содержание метода.
Каждый из признаков входит в фактор со своим коэффициентом (вкладом), те признаки, для которых эти вклады оказываются значительными и определяют биологический смысл фактора. В таблице 4 приведены вклады учтенных признаков.
Из таблицы 4 видно, что существенными вкладами в первый фактор (от 0,98 до 0,93) отличаются первый и третий признаки: количество корней и суммарная длина корня. Все они относятся к признакам корневой системы, отсюда и сам первый фактор может быть назван фактором корневой системы. Остальные признаки в первом факторе отличаются меньшими вкладами. Зато во втором факторе нагрузки четвертого и пятого признаков – продуктивности, напротив, велики (0,97–0,95).
В рамках факторного анализа может быть решена и другая задача – классификация самих клонов. В пространстве факторов можно оценить характеристики клонов по комплексам коррелируемых признаков. В этом пространстве каждому из клонов отвечает точка с координатами, равными значениям факторов. Эти координаты можно вычислить, подставив численные значения учтенных признаков в фактор – линейную комбинацию. Из сказанного выше о биологическом смысле двух выделенных факторов ясно, что по значению первого из них (по абсциссе) клоны сортов будут разделяться по величине корневой системы, по значению второго (ординате) – по признакам продуктивности.
Исследование распределения клонов в пространстве факторов решает задачу выбора клонов с оптимальными характеристиками. Так, например, клоны 5, 6, 7 сорта Трубадур относятся к категории высокопродуктивных с хорошо развитой корневой системой. Клоны 13, 26, 29 сорта Белруби и клон 57 сорта Львовская ранняя также высокопродуктивны, несмотря на слабо развитую корневую систему.
В итоге можно сделать следующие выводы:
1) сорта земляники Трубадур, Белруби, Санрайз, Мариева Махерауха, Львовская ранняя, 50 лет Октября, Гера генетически гетерогенны и могут составить исходный материал для клоновой селекции;
2) признаки корневой системы и признаки – компоненты продуктивности образуют две хорошо различимые факторные плеяды. Ортогональное пространство этих двух факторов предлагается использовать для классификации клонов по их селекционной ценности;
3) по результатам анализа распределения клонов в пространстве факторов выделено три высокопродуктивных клона (5, 6, 7) сорта Трубадур и три высокопродуктивных, со слабой корневой системой клона (13, 26, 29) сорта Белруби и один клон (57) сорта Львовская ранняя.
Список литературы
1. Зубов А.А. Генетические особенности и селекция земляники. – Мичуринск, 1990. – 81 с.
2. Киртбая Е.К. Клоновая селекция земляники // Селекция плодовых культур. – Новочеркасск, 1984. – С. 56–66.
Научный электронный журнал КубГАУ . № 03(11), 2005