Корреляционно-регрессионный анализ количественных признаков у озимой мягкой пшеницы:
Генетические корреляции между количеством междоузлий и другими признаками и индексами у селекционных линий озимой пшеницы

автор:

5. Генетические корреляции между количеством междоузлий и другими признаками и индексами у селекционных линий озимой пшеницы

При разработке моделей сортов и селекционных программ по озимой пшенице крайне важно знать, какое количество междоузлий должен иметь сорт. Изменчивость корреляционно-регрессионных отношений признака «количество междоузлий (КМ)» с другими количественными признаками и индексами у озимой пшеницы изучена очень слабо. Гилл [30] отмечает, что у полукарликового сорта Норин 10 имеется 5 междоузлий, и число последних мало подвержено влиянию средовых факторов. По данным В.Д.Мединца [32], большинство сортов озимой пшеницы 70-х гг ХХ столетия, испытанных в Госсортсети Украины, имели 5 междоузлий, но их количество в сильной степени зависело от времени возобновления весенней вегетации (4В). Так, при позднем 4В КМ сокращалось и, напротив, при раннем 4В оно увеличивалось.

Сорта озимой пшеницы в процессе онтогенеза могут образовывать от 3 до 6 междоузлий, и формирование этого признака зависит как от сортовых особенностей, так и от условий выращивания.

В связи с широким использованием в селекции пшеницы генов карликовости (Rht) возникал вопрос, за счет каких параметров стебля — числа междоузлий или сокращения их длины — будет реализовываться короткостебельность интенсивных сортов. Было установлено, что действие генов Rht заключается в снижении высоты растений за счет сокращения длины междоузлий без изменения их числа. При этом длина колоса может оставаться без изменений, уменьшаться или увеличиваться [33, 34].

В литературе нет сведений об изучении генетического контроля признака «число междоузлий» и его взаимосвязях с другими количественными, в т.ч. и хозяйственно полезными признаками.

Для создания модели сорта и усовершенствования схемы селекционного процесса нам необходимо было изучить корреляционно-регрессионные связи признака КМ с другими количественными признаками (включая и хозяйственно полезные) и индексами, отражающими показатели вегетативных и генеративных органов растения, и определить оптимальное КМ для вновь создаваемых сортов озимой пшеницы. В анализ были включены опыты по срокам посева 2001—2002 г. г., где селекционные линии по крайним пределам вариационного ряда были разделены на 2 группы по высоте растений — высокорослые (ВР) и низкорослые (НР) и по урожайности — высокоурожайные (ВУ) и низкоурожайные (НУ) [35].

В табл. 1.6 приведены основные статистические параметры по КМ, из которой видно, что среди изучаемых линий озимой пшеницы КМ варьировало от 3,8 до 5,7 в различных вариантах эксперимента, а CV% не превышало 7%. Средняя величина КМ у ВР-линий незначительно превышала её у НР-линий (на 0,32 или на 7,1%), а различия между ВУ- и НУ-линиями находились в пределах ошибки опыта.

Таблица №1.6.
Статистические показатели КМ () в зависимости от урожайности (ВУ и НУ) и высоты растений (ВР и НР) у селекционных линий озимой пшеницы.
Группы линийКоличество междоузлий (КМ)
maxminσ²CV%
1ВУ4,63±0,335,64,00,10937,1
2НУ4,52±0,335,73,80,10967,3
3ВР4,81±0,335,74,00,11126,9
4НР4,49±0,335,13,80,09276,8

Во всех 4-х вариантах КМ имеет положительную корреляцию с высотой растения (Н), причем в оба года в СП1 rg был значительно выше, чем в СП2 (табл. 1.7).

Таблица №1.7
Генетические корреляции (rg) признака КМ с другими количественными признаками в зависимости от высоты растения (ВР- и НР-линий) озимой пшеницы.
Варианты опытаrg между КМ и признаками
Высота растения НПродук-тивность колоса М1Число зерен в колосе ЧЗМасса 1000 зерен МТЗУрожай с единицы площади У
101СП1 в т.ч..61*.04-.11.31*.16
2— “ — ВР.56*-.23-.33-.08-.11
3— “ — НР-.10.06.15.13.20
401СП2 в т.ч..22*-.00-.04.01.03
5— “ — ВР.42*.02-.07.21-.15
6— “ — НР.13-.13-.10-.21-.14
702СП1 в т.ч..58*-.32*-.15-.39*.25*
8— “ — ВР.59*-.41*-.34-.31-.09
9— “ — НР-.13-.53*-.22-.57*.65*
1002СП2 в т.ч..31*.14.15.03.11
11— “ — ВР.53*-.23-.29.14-.01
12— “ — НР-.31.48*.51*-.01.23
* — коэффициент корреляции достоверный

При анализе отдельно ВР- и НР-линий картина меняется. Если у группы ВР-линий во всех 4-х вариантах наблюдается средняя положительная корреляция между КМ и Н, то у группы НР отмечена почти противоположная тенденция, а именно, ни в одном случае не было достоверной положительной корреляции или наблюдалась тенденция к отрицательным связям. Следует отметить, что НР-линии представляют наибольший интерес для селекции, т.к. их высота является оптимальной для создаваемой нами модели интенсивного сорта озимой пшеницы для условий Лесостепи Украины.

Далее более подробно рассматриваются корреляционно-регрессионные связи КМ с отдельными хозяйственно полезными признаками и индексами изучаемого материала озимой пшеницы.

Продуктивность колоса — М1. В 2001 году (01) ни в одном варианте не зафиксировано достоверных корреляций между М1 и КМ. Однако при регрессионном анализе (рис.1.1—А и В) линии регрессии у ВР и НР имеют слегка противоположное направление: у НР наблюдается положительная регрессия в отличие от ВР-линий в 01СП1 и 01СП2. Среди ВР в 01СП1 наибольшую продуктивность показали линии с КМ 4,8 и 5,3; в 01СП2 — 4,7; 4,8 и 4,9. Среди НР, соответственно, 4,4 и 4,8 в 01СП1 и 4,0 и 4,6 в 01СП2.

В 2002 году (02) зафиксированы резкие различия между вариантами СП1 и СП2 по направлению корреляций и регрессий. Так в СП1 (рис.1.1 С) М1 у ВР и НР-линий резко уменьшается с увеличением КМ, а лучшие генотипы отмечены: у ВР с КМ 4,7, у НР 4,4. В 02СП2 наблюдается более значительная и достоверная, чем в 01 альтернативная корреляционно-регрессионная связь между М1 и КМ у ВР и НР-линий (рис.1.1 D). У ВР наибольшая М1 отмечена при КМ = 4,2, у НP = 4,7. В табл. 1.8 приведена величина КМ у линий пшеницы с наибольшей М1. В итоге для ВР-линий оптимальное КМ = 4,6, для НР-линий 4,5.

Таблица №1.8
Величина КМ у линий озимой пшеницы с наибольшей продуктивностью колоса.
Варианты опытаВР-линииНР-линии
20012002Средн.20012002Средн.
1СП14,84,74,754,44,44,4
2СП24,74,24,54,64,74,65
Итого4,754,454,64,54,554,5

Из полученных данных можно сделать заключение о том, что КМ значительно влияет на проявление одного из основных признаков озимой пшеницы — продуктивность колоса, который наряду с числом колосьев на ед. площади и определяет урожайность. На основании вышеприведенных данных можно полагать, что отклонение КМ от оптимального уровня в сторону его увеличения или уменьшения приведет к снижению продуктивности колоса. Вновь созданные сорта озимой пшеницы в Полтавской аграрной академии имеют следующие показатели по КМ: среднерослый сорт полуинтенсивного типа Украинка полтавская — 4,7; низкорослый сорт интенсивного типа Левада — 4,9.





Рис. 1.1. Распределение линий озимой пшеницы по массе зерна с колоса М1 (линии регрессии М1 по КМ; линия абсцисс — количество междоузлий (КМ), по линии ординат М1; сплошная линия — НР, пунктирная — ВР; A — вариант 01СП1, B — 01СП2, C — 02СП1, D — 02СП2)

Число зерен с колоса (ЧЗ). Признак ЧЗ во всех вариантах эксперимента имел тесную корреляцию с М1 (rg=.87—.93), в связи с чем закономерности изменчивости корреляций ЧЗ с КМ почти аналогичны М1 —КМ (рис.1.2 — A,B,C,D). На корреляционном поле НР-линии расположены слева, где по оси абсцисс обозначены минимальные КМ, а большинство ВР-линий — справа с максимальным КМ. В двух вариантах — 01СП1 и 02СП2-линии регрессии ВР и НР имеют противоположное направление, а в двух других — 01СП2 и 02СП1 — одинаковое, где с увеличением КМ уменьшается ЧЗ.

Линии с наибольшим ЧЗ имели следующее КМ: в 01СП1 у ВР 4,8 междоузлий, у НР — 4,9; в 01СП2, соответственно, 4,7 и 4,0; в 02СП1 — 4,7 и 4,4; в 02СП2 — 4,2 у ВР и НР-линий. В среднем наибольшее ЧЗ отмечено у ВР при 4,6 КМ и у НР при 4,4.

Масса 1000 зерен (МТЗ) — один из важнейших элементарных признаков продуктивности, средне- или тесно коррелирующий с продуктивностью колоса в зависимости от сложившихся условий взаимодействия «генотип — среда» в фазе налива зерна. Между МТЗ и КМ в большинстве вариантов не получено достоверных rg, или они были слабыми, средними и в сильной степени зависимыми от срока посева и года испытания (рис. 1.3 — A,B,C.D). Так, в варианте 01СП1 в целом по 107 линиям отмечен слабый положительный rg между МТЗ и КМ; наибольшая МТЗ у ВС была при КМ= 5,4; у НС =4,4.

В 01СП2 в целом по всем линиям не наблюдалось корреляции между МТЗ и КМ, а направление линий регрессии у ВР и НР было противоположным: + у ВР и — у НР. Соответственно, и лучшие линии озимой пшеницы по МТЗ имели КМ: у ВС 5,4 и 4,7; у НС 4,2.

В 02СП1 картина с МТЗ напоминает связи КМ с М1 и ЧЗ, только наблюдается еще большая разница между ВР- и НР-линиями. В этом варианте корреляционно-регрессионные связи между МТЗ и КМ достоверно отрицательные, а генотипы с наибольшей МТЗ у ВР и НР имели КМ = 4,4. Следует подчеркнуть, что из 4 вариантов 02СП1 самый высокоурожайный, а 01СП1 — самый низкоурожайный, из чего можно сделать предварительный вывод о том, что с увеличением урожайности при комфортных условиях произрастания увеличиваются отрицательные связи признаков продуктивности колоса с КМ. В 02СП2 взаимосвязи между МТЗ и КМ были слабо выражены.

5.1. Индексы HI, AI, Mic, SPI и IPPL.

Вышеперечисленные индексы, в основном, отражают отношение генеративных органов растения пшеницы к вегетативным и используются нами для непрямого (косвенного) отбора по урожайности зерна. Наиболее широко в селекции озимой пшеницы и других зерновых культур используется уборочный индекс (НІ), отражающий долю зерна в общей массе растения. НІ у НР- линий в 3-х вариантах из 4-х не имел достоверной корреляции с КМ и только 02СП2 имел положительную величину rg (табл.1.9). У ВР-линий корреляции и регрессии НІ с КМ были отрицательными.

В целом по корреляционным связям с КМ между индексами большой разницы не наблюдалось. Если проанализировать их вместе, то открывается следующая картина: у НР-линий из 20 случаев в 15 достоверного rg не отмечено и только в 5 случаях в варианте 02СП2 отмечена средняя положительная корреляция (.41—.48). У ВР-линий соответственно во всех 20 случаях зафиксирован отрицательный rg между индексами и КМ.

Таблица №1.9
Генетические корреляции (rg) признака КМ с индексами у низкорослых (НР) и высокорослых (ВР) линий озимой пшеницы.
ИндексыНР-линииВР-линии
01СП101СП202СП102СП201СП101СП202СП102СП2
HI.11-.11-.18.48*-.29-.18-.59*-.24
Mic.19.04-.09.46*-.05.05-.43*-.21
AI.19-.03-.20.41*-.41*-.37*-.66*-.46*
SPI.14.00-.10.46*-.05.10-.45*-.29
IPPL.20-.05-.23.56*-.29-.05-.39*-.29
* — rg достоверно

Анализ этих связей в среднем привел к тем же результатам, какие получены по продуктивности колоса: генотипы с наибольшей величиной любого из 5 индексов имели в среднем у ВР 4,6, у НР — 4,5 КМ (табл.1.10).

Урожайность с ед. площади (У) только в одном случае из 8 — в 02СП1 у НР-линий достоверно положительно коррелировала с КМ (r = .65*), а, как видно на рис.1.4 (А,B,C,D), наиболее урожайные линии пшеницы имели следующее КМ: у ВР — 4,4; 4,6; 4,7; 5,1; у НР — 4,4 и 4,9.

Таблица №1.10
Количество междоузлий у селекционных линий озимой пшеницы с максимальными показателями по индексам HI, Mic, AI, SPI, IPPL
ИндексыСроки посева (СП)ВР-линииНР-линии
20012002Среднее за 2 года20012002Среднее за 2 года
1HI СП14,64,24,44,54,54,5
СП24,94,44,64,34,64,5
2AI СП14,84,54,64,84,54,6
СП25,74,55,14,44,14,3
3Mic СП14,64,84,74,44,64,5
СП25,04,84,94,64,64,6
4SPI СП15,44,44,94,44,54,5
СП25,04,84,94,64,64,6
5IPPLСП14,84,74,84,44,44,4
СП24,74,84,84,44,24,3




Рис. 1.2. Распределение линий озимой пшеницы по числу зерен с колоса — ЧЗ ( линии регрессии ЧЗ по КМ в группах ВР и НР; по линии абсцисс КМ, по линии ординат ЧЗ)




Рис. 1.3. Распределение линий озимой пшеницы по массе 1000 семян — МТС ( линии регрессии МТС по КМ в группах ВР и НР; линия абсцисс — КМ, линия ординат — МТС)

На корреляционных полях, когда на оси абсцисс нанесено КМ, а на оси ординат другие хозяйственно полезные признаки (ХПП) и индексы, в т.ч. и урожайность, лучшие селекционные линии и сорта располагаются в средней части поля с КМ от 4,4 до 5,0. Всякое отклонение от этих величин в сторону увеличения числа междоузлий или их уменьшения ведет к резкому снижению величины ХПП и урожайности.





Рис. 1.4. Распределение линий озимой пшеницы по урожаю — У ( линии регрессии У по КМ в группах ВР и НР; линия абсцисс КМ, линия ординат У)

На основании полученных результатов можно полагать, что на экспрессию генетических корреляционных связей КМ с рядом количественных признаков и индексов у селекционных линий озимой пшеницы большое влияние оказывают такие абиотические факторы, как сроки посева (сверхранние и среднепоздние) и годы испытания, а также генотипические особенности испытуемых линий и сортов. Изменчивость rg вплоть до смены + на - или, наоборот, в данном случае между КМ и другими признаками и индексами диктует определенные «правила» при разработке моделей сортов и селекционных программ по озимой пшенице.

Поделиться:

Содержание даной главы: