Особенности опыления подсолнечника при свободном цветении и в условиях сетчатого изолятора

Центральная экспериментальная база ВНИИМК расположена в центральной части Краснодарского края, относящейся к зоне неустойчивого увлажнения. Поэтому здесь основным абиотическим фактором, лимитирующим продуктивность подсолнечника, является дефицит влаги.

Рисунок 5 - Количество осадков, выпавших с марта по август 2011г. в г. Краснодар

В период вегетации растений подсолнечника часто наблюдаются засухи. Это можно пронаблюдать на рисунке 6, на котором показывается количество и дни выпадения осадков в самый засушливый месяц периода вегетации подсолнечника на 2011г. - июль.

Рисунок 6 - Количество осадков, выпавших в июле 2011г. в г. Краснодар

Хотя подсолнечник считается засухоустойчивой культурой в фазы вегетативного роста, однако он чувствителен к недостатку влаги в период цветения и налива семян. При сильной засухе в период цветения большое число заложившихся цветков, особенно в центральной части корзинки, не расцветает. Следовательно, для наилучшего развития растений подсолнечника желательно глубокое промачивание почвы в предпосевной период, умеренные осадки в течение вегетационного периода до начала налива семян, а также отсутствие осадков и низкая относительная влажность воздуха в конце периода налива семян.

2.2 Материалы и методы исследований

Пространственный изолятор. Учет опылителей проводился 7, 11 и 13 июля 2011 г. на 37-ом пространственном изоляторе (рисунок 7), который является участком размножения Б-формы.

Здесь применялась пространственная изоляция при производстве гибридных семян подсолнечника, когда семеноводческие посевы размещают на определенном расстоянии, например, от товарных посевов в соответствии с рекомендованными нормами пространственной изоляции. Эти нормы в разных странах и их регионах разные. Причем каждая селекционно-семеноводческая фирма имеет свои собственные нормы пространственной изоляции от зарослей дикорастущего однолетнего подсолнечника.

Изоляция не всегда может быть обеспечена, в результате этого получение чистого семенного материала превращается в труднейшую задачу. Получение чистого семенного материала самоопыленных линий подсолнечника - одно из основных условий конкурентоспособности гибридного посевного материала [Новые российские патенты … , 2011].

Расстояние от 37-изолятора до ближайшего поля подсолнечника (рисунок 8) - 1 км. Важно отметить, что между 37-ым пространственным изолятором и ближайшим полем подсолнечника проходит трасса, по которой активно движется транспорт, и две лесополосы, что является препятствием для опылителей, которые могут принести на участок размножения гибрида «чужеродную» пыльцу.

В последующем семена, полученные на 37-ом пространственном изоляторе изучили на генетическую чистоту: определили состав токоферолов 100 семянок. В результате проведенных опытов было выяснено, что все 100 семянок образовались от собственного опыления, т. е. были типичными для линии. Следовательно, все правила пространственной изоляции были соблюдены.

Размеры 37-ого изолятора - 100 м на 30 м: 0,3 га. Это участок гибридизации линии ВК 876. Среднее количество растений на поле - 8000. Условия: свободное цветение при пространственной изоляции.

Исследования проводились маршрутным методом, основанным на методике Фасулати. Этот метод наиболее рационален. При этом способе наблюдатель в течение 30 минут двигается по площадке и учитывает всех замеченных опылителей [Фасулати, 1971].

Наша методика заключалась в следующем: через поле проходят два человека - один ведет запись, второй диктует. Ведется учет опылителей, сидящих в конкретный момент на корзинке подсолнечника. Записываются данные 100 корзинок, которые находятся на втором-четвертом дне цветения, причем растения выбираются с тем учетом того, чтобы пройти все поле.

Учитывается количество и состав опылителей, для определения которые были собраны. До определения, для удобства, опылителям дали обозначения, в соответствии с их морфологическими признаками. Также учитывались время (10-11часов), облачность и температура воздуха (приложение А).

Сбор насекомых осуществлялся энтомологическим сачком, который изготавливается самостоятельно и состоит из обруча, мешка и ручки. Пойманную пчелу целесообразно извлекать пробиркой, так как ее укусы болезненны. Пробирку с насекомым закрывают ваткой, смоченной в эфире, и переворачивают вверх дном. Когда пчела достаточно обездвижена, ее помещают в морилку. Морилка представляет собой небольшую стеклянную банку. Для поглощения влаги на дно морилки помещается 2-3 кружочка фильтровальной бумаги по диаметру дна, а внутрь - до 10 полосок сложенной мелкой гармошкой фильтровальной бумаги размером 100 на 10 мм. Стеклянная емкость плотно прикрывается пробкой. К внутренней стороне пробки прикрепляется небольшой комочек ватки и марли, которые смачиваются эфиром [Голиков, 2009].

Групповой cетчатый изолятор. Также исследования проводились в групповом сетчатом изоляторе, который представляет собой металлическую конструкцию, обтянутую специальной сеткой (рисунок 9). Размер исследуемого изолятора - 30 м на 5 м: 150 . Это участок гибридизации гибрида Окси. Между собой скрещивается мать - ВК176 и отец - ВК195.

Предназначение сетчатого изолятора заключается в том, чтобы не допустить попадание внутрь ни одного насекомого, способного переносить пыльцу. Могут допускаться лишь те насекомые, которые изначально были внутри сетчатого изолятора, так как они будут переносить пыльцу с растений на растения внутри него самого, а не с растений, находящихся за его приделами. Но это только теоретически. На практике же главные опылители подсолнечника - пчелиные не живут в таких изоляторах, из-за другого температурного режима и т. д. Из этого следует то, что должен вестись очень строгий контроль за целостностью сетчатого изолятора.

Для опыления подсолнечника в сетчатом изоляторе существует определенная порода пчел. Но так как это требует больших экономических затрат и соблюдения строжайших правил их размещения и «чистоты» опылителей. Такой способ применяется крайне редко.

На данном участке гибридизации скрещивается мать - А-форма и отец - Rf (восстановитель фертильности). Как можно видеть на рисунке 9, расположение мужских и женских линий производится следующим образом по рядам: растения женские, мужские, женские, женские, мужские, женские. Растений мужской линии значительно меньше, так как они ветвистые, и такое соотношение считается оптимальным.

В сетчатом изоляторе опыление производится вручную путем либо сбора пыльцы с растений мужской линии и нанесения ее на растения женской, либо при помощи наклона и соприкосновения корзинки матери к корзинке отца. При входе человека в сетчатый изолятор должны быть предусмотрены следующие правила: на одежде и руках не должно быть «чужеродной» пыльцы; при открытии изолятора в него не должны попасть насекомые из вне.

3. Особенности опыления подсолнечника при свободном цветении и в условиях сетчатого изолятора

3.1 Свободное цветение на пространственно-изолированном участке

В результате исследований были определены семейства собранных насекомых, которых на 37-ом пространственном изоляторе, на момент исследований, было собрано 7 видов (в соответствии с таблицей 4). Они представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Представители насекомых, собранных на 37-ом изоляторе

При подсчетах и осреднении собранного материала оказалось, что на долю медоносной пчелы (A. mellifera) из всех опылителей, присутствующих на 37-ом пространственном изоляторе, приходится 61%. Следовательно остальных опылителей - 39%, в числе которых Prosopis sp. - 7%, Halictidus sp. - 27%, Aglais - 4%, B. terrestris L. - 0,3%, S. ribesi - 0,3%, A. flavipes - 0,3% (рисунок 10).

Из вышесказанного видно, что главным опылителем подсолнечника является медоносная пчела (A. melliferа). Далее по значимости для опыления подсолнечника следуют одиночные пчелы (Prosopis sp., Halictidus sp., A. flavipes). После одиночных пчел конкретно на 37-ом пространственном изоляторе следуют B. terrestris; Aglais sp. и S. ribesi.

Ведение учета опылителей - их количество и представители семейств, показаны в таблице 4:

Таблица 4 - Учет опылителей на 37-ом изоляторе

7 июля 2011 г. 11 июля 2011 г. 13 июля 2011 г.

ясно ясно ясно (ветрено)

27-28°С 28°С 28°С

Примечание: № - номер корзинки;1 - Apis mellifera L.; 2 - Prosopis sp.; 3 - Halictidus sp.; 4 - Aglais sp.; 5 - Bombus terrestris L; 6 - Syrphus ribesi L.; 7 - Andrena flavipes Pz.

Рисунок 11 хорошо иллюстрирует отличие медоносной пчелы от одиночных. Медоносная пчела в основном питается нектаром, следствием чего является крупный хоботок. Одиночные пчелы питаются в основном пыльцой, для переноса которой у них имеются специальные корзиночки. Нектар нужен им для создания «хлебца», соотношение пыльцы и нектара которого варьирует у разных видов.

Рисунок 10 - Соотношение опылителей на 37-ом изоляторе

3.2 Цветение под групповыми сетчатыми изоляторами

В групповом сетчатом изоляторе опыление подсолнечника производилось вручную. Это связано прежде всего с неблагоприятным микроклиматом, из-за которого пчелы в нем существовать не могут, так как главным лимитирующим фактором их опылительной активности является температура, которая в свою очередь в групповом сетчатом изоляторе выше. Ветер как опылитель здесь тоже играет очень небольшую роль вследствие наличия сетки.

Следовательно, без человеческого участия в опылении подсолнечника, находящегося в групповом сетчатом изоляторе, не обойтись (рисунок 12). С помощью такого опыления выполненость семян в корзинке удалось увеличить до 70-75%, что приближено к значению этого показателя при свободном цветении (80-85%). Без участия человека в опылении подсолнечника, находящегося в сетчатом изоляторе, этот показатель был бы приближен к 1.

Опыление в сетчатом изоляторе проводилось через день. Также велся строжайший контроль за целостностью изолятора, во избежание попадания «чужеродной» пыльцы.

Впоследствии опыления вручную подсолнечника, цветущего в групповом сетчатом изоляторе, выполненость семян в корзинках оказалась хорошей - примерно 70%. Как показал определенный на 100 семян состав токоферолов, «чужеродной» пыльцы обнаружено не было. Это говорит о том, что все правила размножения гибрида при помощи сетчатого изолятора были соблюдены.

Заключение

В данной работе были рассмотрены особенности опыления подсолнечника при свободном цветении и в условиях группового сетчатого изолятора. Эти вопросы важны в селекции подсолнечника, основной целью которой является улучшение сортов-популяций и гибридов подсолнечника для увеличения производства растительного масла.

Селекция подсолнечника бывает двух направлений: создание сортов-популяций и гибридов. При свободном цветении подсолнечника, будь это выращивание сортов-популяций или гибрида, решающую роль в опылении играют пчелиные, наиболее многочисленными из которых является медоносная пчела (Apis mellifera L.), процент которой на исследуемом поле составил 61% от всех опылителей.

Также большой вклад в опыление подсолнечника вносят одиночные пчелы, процент которых на исследуемом поле составил 35 % от всех опылителей. Но их небольшое по сравнению с медоносной пчелой количество объясняется ограничением дальности их полетов (примерно 200-300 м).

Для получения большего количества семян, обладающих высокой генетической чистотой, в селекции используют групповые сетчатые изоляторы. Они предотвращают попадание пыльцы с других растений, переносимой насекомыми - прежде всего пчелами, а также ветром.

Относительно опыления в условиях сетчатого изолятора, все иначе. Пчелиные там обитать не могут из-за неблагоприятного микроклимата в изоляторе, в основном - высокой температуры. Есть только определенные породы, которые способны обитать в этих условиях, но это требует немалых экономических затрат и соблюдения строгих правил. Поэтому опыление происходит при помощи человека путем сбора пыльцы с растений мужских линий и нанесения ее на рыльца материнских растений. Конечно, это требует определенных трудозатрат, но этот способ является самым оптимальным.

Так как сетчатый изолятор является участком гибридизации, необходимо следить за целостностью изолятора и исключать попадание в него насекомых из вне. Также необходимо исключить попадание в изолятор «чужеродной» пыльцы с человеком, входящим в изолятор.

Список используемых источников

Арнольдова О.Н. К биологии цветения подсолнечника в связи с техникой его скрещивания // Журнал опытной агрономии Юго-Востока. 1982. Т. 2. Вып. 1. С. 18.

Богоявленский С.Г. Пчелы и подсолнух. Записки Воронежского с.-х. института. Воронеж, 1935. Т. 1. 237 с.

Володарский Н.И, Газенко А.И. О стадийной неоднородности тканей у подсолнечника // Ботан. журн. 1960. Т. 45. №5. С. 743.

Гаврилова В.А. Анисимова И.Н. Генетика культурных растений. Подсолнечник. СПб., 2003. 209 с.

Голиков В.И. Экологические особенности опыления подсолнечника пчелиными // Масличные культуры. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Краснодар, 2008. Вып. № 2. С. 27-29.

Голиков В.И. Фауна Кубани: одиночные пчелы. Краснодар, 2009. 192 с.

Голиков В.И. Экологические основы опыления некоторых полевых и плодовых культур пчелиными в Западном Предкавказье. Краснодар, 2000. 192 с.

Горьковая Е.Г. Влияние автофертильности исходного материала на завязываемость в первых поколениях инбредных линий // Сборник материалов 6-ой международной конференции молодых ученых и специалистов. Краснодар, 2011. С. 61-64.

Дубинин Н.П. Общая генетика. М., 1986. 560 с.

Дьяков А.Б. Физиология подсолнечника. Краснодар, 2004. 76 с.

Зайцев А.Н. Перспективный исходный материал для селекции гибридов подсолнечника на автофертильность и пчелопосещаемость // Масличные культуры. Научно-технический бюллетень ГНУ ВНИИ масличных культур. Краснодар, 2009. №1 (140). С. 5.

Инге-Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции. М., 1989. 591 с.

Кириченко В.В. Селекция и семеноводство подсолнечника (Helianthus annuus L.). Харьков, 2005. 385 с.

Кривошлыков К.М. Анализ сложившегося состояния и перспектив производства масличного сырья в Российской Федерации // Сб. докладов 3-й международной конференции молодых ученых и специалистов «Актуальные вопросы селекции, технологии и переработки масличных культур». Краснодар, 2005.119 с.

Лебедев В.И., Билаш Н.Г. Биология медоносной пчелы. М., 1991. 239 с.

Малюга Н.Г., Квашин А.А., Загорулько А.В. Подсолнечник. Биология и агротехника выращивания на юге России: монография. Краснодар, 2011. 302 с.

Масличные культуры. Подсолнечник [Электронный ресурс]. URL: http://www.meedov.ru/plantnectar/field/1.html (дата обращения 6.06.12).

Научный отчет ВНИИМК 1934-1935 гг. по группе подсолнечника сектора селекции. Краснодар, 1936. 169 с.

Никитчин Д.И. Подсолнечник. Биохимия, селекция, возделывание. Пологи, 2002. 494 с.

Новые российские патенты (полные тексты). Способ получения генетически чистых семян материнской формы для гибрида подсолнечника [Электронный ресурс]. URL: http://partkom.com/patent/ru2370948/ (дата обращения 19.06.12).

О селекции гибридов и их преимуществах. Селекционно-семенноводческая фирма «Российская гибридная индустрия» [Электронный ресурс]. URL: http://rhifinal.narod.ru/preim.htm (дата обращения 5.06.12).

О селекции сортов и их недостатках. Селекционно-семенноводческая фирма «Российская гибридная индустрия» [Электронный ресурс]. URL: http://rhifinal.narod.ru/nedost.htm (дата обращения 5.06.12).

Определитель насекомых Европейской части СССР. Т. 3 (1) / под ред. Медведева Г.С. СПб., 1978. 584 с.

Плачек Е.М. Формообразовательные процессы у подсолнечника под влиянием гибридизации и инцухта // Тр. всес. съезда по генетике, селекции, семеноводству и животноводству. М., 1930. Т. 2. С. 395.

Погода и климат // Погода в Краснодаре [Электронный ресурс]. URL: http://www.pogoda.ru.net/monitor.php?id=34927&month=3&year=2011 (дата обращения 17.06.12).

Полевая работа пчел // Сайт воронежского пчеловодства [Электронный ресурс]. URL: http://medovyi.spas9.ru/s_18.htm (дата обращения 18.06.12).

Подсолнечник. Достижения селекции // Селекция полевых культур. Создание высокоурожайных сортов [Электронный ресурс]. URL: http://selekcija.ru/podsolnechnik-dostizheniya-selekcii.html (дата обращения 17.06.12).

Подсолнечник / под ред. В.С. Пустовойт. М., 1975. 592 с.

Подсолнечник / под ред. И.А Минкевич, Т.Т. Демиденко, В.С. Пустовойт. Краснодар, 1940. 310 с.

Поправке С. А. Растения и пчелы. М., 1985. 240 с.

Постарнак Ю.А. Правила выполнения и оформления выпускной квалификационной работы. Краснодар, 2009. 104 с.

Пустовойт В.С. Масличный подсолнечник. М., 1928. 305 с.

Пустовойт В.С. Руководство по селекции и семеноводству масличных культур. М., 1967. 235 с.

Пчелы // Энциклопедия Кругосвет [Электронный ресурс]. URL: http://www.krugosvet.ru/node/38410?page=0,2#part-7 (дата обращения 15.06.12).

Радченко В.Г. Биология пчел (Hymenoptera, Apoidea). СПб, 1994. 350 с.

Словарь генетических терминов. М., 2007. 508 с.

Строение рабочей пчелы [Электронный ресурс]. URL: http://www.krugosvet.ru/images/1000175_1560_002.gif (дата обращения 18.06.12).

Фасулати К.К. Полевое изучение наземных беспозвоночных. М., 1971. 424 с.

Фрувирт К. Подсолнечник (H. annuus L.). Селекция кукурузы, кормовой свеклы и др. корнеплодов, масличных растений и кормовых злаков. СПб., 1914. 270 с.

Ченикалова Е.В. Пчелиные (Hymenoptera, Apopidea) Центрального Предкавказья, их эколого-биоценотическое значение в агроландшафтах. СПб., 2005. 35 с.

Размещено на Allbest.ru