Анотація до роботи:

Міщенко С.В. Селекційно-генетичні основи стійкості ознаки однодомності сучасних сортів конопель. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06. 01. 05 – селекція рослин. – Інститут рослинництва ім. В.Я. Юр’єва УААН, Харків, 2009.

У дисертації наведено результати вивчення особливостей успадкування статі сучасних сортів однодомних конопель при гібридизації однодомної фемінізованої матірки з різними статевими типами. Встановлено ступінь дестабілізації ознаки однодомності ранньостиглою і пізньостиглою плоскінню однодомних конопель, динаміку її бутонізації у гібридів. Обгрунтовано доцільність схрещування однодомної фемінізованої матірки з однодомною фемінізованою матіркою чи справжніми однодомними фемінізованими рослинами та застосування зворотних схрещувань з батьківськими формами. Вперше виявлено варіанти у межах схрещувань дводомні коноплі / однодомні з відсутністю плосконі у F₁.

Наведено особливості зміни статевих типів однодомних конопель у результаті природного запилення (при збереженні просторової ізоляції та при сумісному вирощуванні з дводомними коноплями). Розгорнуто описано при цьому динаміку цвітіння жіночих і чоловічих квіток, кореляції між тривалостями цвітіння квіток і дозрівання насіння, наявність рослин зі зближеними строками зацвітання жіночих і чоловічих квіток, що дозволяє природно зберігати однодомність.

Доведено надійність тканинно-плівкових ізоляторів у забезпеченні чистоти селекційного матеріалу та можливість їх використання в умовах вегетаційного будинку при створенні перспективного вихідного матеріалу.

Розроблено рекомендації для селекційної роботи з удосконалення прийомів стабілізації однодомності конопель.

У дисертації наведене теоретичне узагальнення і вирішення нового наукового завдання, яке полягає в обгрунтуванні селекційно-генетичних основ стійкості ознаки однодомності сучасних сортів конопель. Встановлено шляхи стабілізації за ознакою однодомності популяцій при гібридизації і дії природного запилення. Встановлено особливості успадкування статі гібридами різних статевих типів, на основі чого визначено найбільш оптимальні варіанти схрещування. Доведено необхідність видалення з посівів до цвітіння пізньостиглої плосконі однодомних конопель. Наведено особливості цвітіння сучасних сортів конопель, які дозволяють природно зберігати однодомність. Показано ефективність використання тканинно-плівкових ізоляторів в умовах вегетаційного будинку у забезпеченні чистоти селекційного матеріалу. Результати досліджень мають важливе значення в селекції однодомних конопель.

1. Сорти однодомних конопель характеризуються різноманітністю статевих типів. Основними з них є однодомна фемінізована матірка і справжні однодомні фемінізовані рослини. Стабільність однодомності сортів детермінується, головним чином, особливостями успадкування статі в результаті гібридизації та зміною статевої структури популяції при дії природного запилення.

2. Підтверджено положення теорії генотипового визначення статі конопель (Н.Д. Мигаль, 1986, 1992, 2004) щодо особливостей розщеплення гібридів: у F₁ Єрмаківські місцеві / ЮСО-31 – 99,3% матірки, 0,6% ОФМ, 0,1% плосконі; у F₁ Однодомні 9ЧС / Єрмаківські місцеві – 43,4% матірки, 11,7% ОФМ, 44,9% плосконі; у гібридів зворотніх схрещувань з батьківською формою – 40,6% матірки, 55,0% ОФМ, 3,2% СОФР, 0,6% ОФП, 0,6% плосконі і 48,8% матірки, 2,0% ОФМ, 49,2% плосконі відповідно до вищенаведених схем.

3. Вперше виявлено варіанти схрещування дводомні коноплі / однодомні, зокрема Глухівські 10 / Глера, Глухівські 10 / ЮСО-31, Глухівські 10 / Глухівські однодомні 18, ЮС-8 / ЮСО-31, ЮС-8 / Глухівські однодомні 18, ЮС-22 / Глухівські однодомні 18, без плосконі у F₁. Виявлена менша кількість плосконі у F₁ Єрмаківські місцеві / ЮСО-31 (0,1%) та ВС₁ Єрмаківські місцеві / ЮСО-31 // ЮСО-31 (0,6% без добору сімей з відсутністю плосконі та 0% з добором), виявлено збільшення сімей з відсутністю плосконі взагалі. Цьому сприяла стабілізація однодомності сортів та обрана в якості батьківської форми однодомна фемінізована матірка, а не різні однодомні статеві типи.

4. Добір сімей з неактивним геном-мутатором алелей однодомності в алелі плосконі може сприяти не зменшенню кількості плосконі у потомстві, а взагалі її відсутності.

5. Плоскінь однодомних конопель вищеплюється у гібридів Однодомні 9ЧС / ЮСО-31 та Однодомні 9ЧС / ЮСО-31 // ЮСО-31, отриманих від схрещування однодомної фемінізованої матірки зі статевими типами фемінізованого ряду, хоча і у різній кількості (від 0,2% до 0,6% у F₁ та 0,1–0,2 % у ВС₁). Не виявлено стійких за ознакою однодомності статевих типів, джерелом плосконі однодомних конопель можуть бути усі статеві типи, які мають різний ступінь гетерозиготності за ознаками жіночої, чоловічої та однодомної статі. Найбільший вміст однодомної фемінізованої матірки (до 83,2%) та мінімальний вміст плосконі однодомних конопель виявлено у гібридів F₁ ОФМ / ОФМ, ОФМ / СОФР, ВС₁ ОФМ / ОФМ // ОФМ, ОФМ / СОФР // СОФР. У гібридів F₂ і ВС₂ ці особливості зберігаються.

6. Доведено, що запилення ранньостиглою та пізньостиглою плоскінню однодомних конопель в значній мірі веде до масової появи чоловічих рослин у потомстві. Причому пізньостигла плоскінь дає у середньому в F₁ менше на 2,0%, а у ВС₁ менше на 5,7% чоловічих рослин, порівняно з ранньостиглою. Запилення ранньостиглою плоскінню викликає появу у потомстві ранньостиглої плосконі, а запилення пізньостиглою – як ранньостиглу, так і пізньостиглу.

7. На прикладі сучасних селекційних сортів встановлено послідовність у зацвітанні перших жіночих та чоловічих квіток на різних статевих типах, тривалість їх цвітіння, послідовність появи першої зрілої насінини та тривалість дозрівання. Різні сорти однодомних конопель характеризуються неоднаковою динамікою цвітіння жіночих і чоловічих квіток та дозрівання насіння статевих типів, яка в значній мірі визначає особливості зміни статевого складу в результаті природного запилення в межах популяції.

8. Середній і сильний негативний взаємозв’язок існує між тривалістю цвітіння жіночих і чоловічих квіток (від r = –0,55 до r = –0,85). Середній і сильний позитивний взаємозв’язок існує між тривалістю цвітіння жіночих квіток і дозрівання насіння (від r = 0,53 до r = 0,87). Між тривалістю цвітіння чоловічих квіток і дозрівання насіння існує, в основному, середній негативний взаємозв’язок (від r = –0,41 до r = –0,68; у сорту Глухівські 58 r = –0,85). Визначення кореляції між тривалостями цвітіння і дозрівання насіння, коефіцієнтів варіації цих ознак дозволяє визначити цінність сортів для подальшого використання.

9. Зближені строки цвітіння жіночих і чоловічих квіток однодомної фемінізованої матірки сприяють збереженню однодомності, оскільки зменшується ймовірність запилення пилком плосконі однодомних конопель та іншими небажаними статевими типами. Рослини з такою особливістю є у всіх сортів, але в різній кількості (від 47,8% до 93,8%). Найбільш зближені строки цвітіння квіток обох статей на однодомній фемінізованій матірці у сортів ЮСО-31, Глухівські 58, Глухівські 46, Глера, Глухівські 33, Золотоніські ЮСО-11 (близько 70% і більше). У сорту ЮСО-31 без проведення доборів у процесі вирощування кількість рослин цього статевого типу зі зближеними строками цвітіння зменшується з 73,3% до 60,0% у ІІ репродукції.

10. Зменшення одних і поява інших статевих типів у популяціях в процесі репродукування є наслідком різних процесів, важливим з яких є вільне перезапилення статевих типів у популяції. У процесі репродукування кількість однодомної фемінізованої матірки зменшується, а збільшується кількість фемінізованої плосконі і, в основному, однодомної фемінізованої плосконі. Плоскінь однодомних конопель з’являється у невеликій кількості, починаючи з ІІ репродукції (у 2005р. – 0,8%, у 2006 р. – 0,4%, у 2007 р. – 0%).

11. Серед досліджуваних популяцій не виявлено жодної, стійкої до чужезапилення. Різні сорти не в однаковій мірі піддаються чужезапиленню, що доцільно враховувати при ізоляції розсадників. При сумісному вирощуванні сортів однодомних і дводомних конопель у потомстві однодомних конопель збільшується кількість плосконі (до 40,5% у сорті Глера) і матірки (до 30,0% у сорті Гляна), а зменшується вміст однодомних статевих типів. У потомствах від розсадника розмноження сімей до ІІ репродукції сорту ЮСО-31, які піддавалися дії чужезапилення, спостерігається збільшення дводомних статевих типів.

12. Статеві типи сучасних сортів однодомних конопель характеризуються мінливістю селекційних ознак. Підтверджено, що в селекційних цілях доцільно добирати однодомну фемінізовану матірку.

13. Доведено, що схрещування на рівні окремих рослин, а не популяцій, під комбінованими ізоляторами з метою створення продуктивного вихідного селекційного матеріалу є ефективним. У гібрида Однодомні 9ЧС / ЮСО-31 і Однодомні 9ЧС / ЮСО-31 // ЮСО-31 за високими показниками морфологічних ознак, зокрема загальною та технічною довжиною, а також за масою стебел і волокна, виділяються рослини варіантів схрещування ОФМ / ОФМ, ОФМ / ОФП, ОФМ / ФП, ОФМ / ОФМ // ОФМ, за вмістом волокна – ОФМ / ОФМ // ОФМ, за масою насіння з однієї рослини – ОФМ / ОФМ, ОФМ / ОФМ // ОФМ, ОФМ / ПОК рання // ПОК рання. Враховуючи те, що рослини варіантів схрещування ОФМ / ОФМ і ОФМ / ОФМ // ОФМ мають стабільну за ознакою однодомності популяцію, вони мають найбільшу селекційну цінність.

Публікації автора:

1. Міщенко С. В. Успадкування статі однодомних конопель при гібридизації / С. В. Міщенко // Збірник наукових праць Національного наукового центру “Інститут землеробства УААН”. – К., 2006. – Вип. 3–4. – С. 114–120.

2. Сучасна колекція конопель (Cannabis sativa L.) як невичерпне джерело вихідного матеріалу для селекції / В. Г. Вировець, І. М. Лайко, Г. І. Кириченко, І. І. Щербань, Л. Г. Онупрієнко, С. В. Міщенко // Збірник наукових праць Інституту луб’яних культур УААН. – Глухів, 2007. – (Спец. вип.). – С. 11–28 (авторство складає 20%, включає написання частини статті про створення однодомних конопель).

3. Міщенко С. В. Особливості успадкування ознак статі однодомних конопель у потомстві гібридів / С. В. Міщенко, В. Г. Вировець // Збірник наукових праць Інституту луб’яних культур УААН. – Глухів, 2007. – Вип. 4. – С. 103–110 (авторство складає 80%, включає проведення досліджень, аналіз і узагальнення одержаних даних).

4. Міщенко С. В. Успадкування ознак статі гібридами дводомних і однодомних конопель / С. В. Міщенко // Збірник наукових праць Національного наукового центру “Інститут землеробства УААН”. – К., 2007. – Вип. 3–4. – С. 138–145.

5. Міщенко С. В. Оцінка перспективних сортів конопель (Cannabis sativa L.) за особливостями цвітіння як джерел стабільності однодомності / С. В. Міщенко, В. Г. Вировець, Г. І. Кириченко // Генетичні ресурси рослин. – 2008. – №5. – С. 114– 120 (авторство складає 80%, включає проведення досліджень, аналіз і узагальнення одержаних даних).

6. Міщенко С. В. Успадкування ознак статі у беккросів статевих типів однодомних конопель як детермінант продуктивності та стабільності популяції / С. В. Міщенко // Збірник наукових праць Уманського державного аграрного університету. – Умань, 2008. – С. 488–494.

7. Міщенко С. В. Підвищення ступеня стійкості ознаки однодомності у конопель / С. В. Міщенко // Збірник наукових праць національного наукового центру “Інститут землеробства УААН” – К., 2008. – Вип. 1. – С. 102–106.

8. Пат. № 23782 UA, МПК А01Н1/04. Спосіб тестування сортів однодомних конопель на стабільність ознаки однодомності / Вировець В. Г., Міщенко С. В., Ситник В. П., Лайко І. М., Кириченко Г. І.; заявник і патентовласник Інститут луб’яних культур УААН. – № 200700078; заявл. 02.01.07.; опубл. 11.06.07, Бюл. №8 (авторство складає 30%, включає окремі наукові ідеї, проведення досліджень, аналіз і узагальнення одержаних даних).

9. Вировець В. Г. Основні історичні аспекти створення одночасно дозріваючих та однодомних конопель / В. Г. Вировець, С. В. Міщенко // Нові наукові дослідження у льонарстві та коноплярстві України : наук.-техн. конф. молодих вчених, 23 лист. 2005 р. – Суми, 2006. – С. 14–21 (авторство складає 80%, включає аналіз і узагальнення літературних даних).

10. Міщенко С. В. Вплив сумісного вирощування однодомних і дводомних сортів конопель на стабільність ознаки однодомності в аспекті еволюції статі / С. В. Міщенко, В. Г. Вировець // Актуальні питання розвитку галузей льонарства та коноплярства : наук.-техн. конф. молодих вчених, 7 груд. 2006 р. – Суми, 2007. – С. 31–38 (авторство складає 80%, включає проведення досліджень, аналіз і узагальнення одержаних даних).

11. Високопродуктивні статеві типи як вихідний матеріал для селекції однодомних конопель / С. В. Міщенко, В. Г. Вировець, І. І. Щербань, Л. Г. Онупрієнко // Досягнення і проблеми генетики, селекції та біотехнології : зб. наук. праць / гол. ред. В. А. Кунах / НАН України, УААН [та ін.]. – К.: Логос, 2007. – Т. 2. – С. 134–139 (авторство складає 80%, включає проведення досліджень, аналіз і узагальнення одержаних даних).

12. Міщенко С. В. Насіннєва продуктивність однодомної фемінізованої матірки різних репродукцій конопель / С. В. Міщенко // Наука и образование – 2007 : V международ. науч.-прак. конф., 3–15 янв. 2007 г. – Днепропетровск, 2007. – Т. 3. – С. 29–31.

13. Міщенко С. В. Деякі біологічні аспекти стабілізації однодомності та підвищення вмісту волокна в стеблах сучасних сортів конопель / С. В. Міщенко, Л. Г. Онупрієнко // Аграрний форум – 2008 : міжнарод. наук.-прак. конф., 15–18 жовт. 2008 р. – Суми, 2008. – С. 37–38 (авторство складає 60%, включає проведення досліджень, аналіз і узагальнення одержаних даних зі стабілізації однодомності, написання тез).