Молекулярно-ориентированная селекция гибридов томата F1 на основе метода Real-Time Pcr

Глава 1. Обзор литературы
Представлен анализ отечественной и иностранной научной литературы по изучаемым вопросам. Подробно рассмотрены классификация, морфологиче- ские и биологические особенности культуры томата, селекция томата на устой- чивость к патогенам, применение молекулярных маркеров.
Глава 2. Условия, исходный материал и методика проведения исследований
Исходный материал. Для исследования была собрана коллекция гибри- дов томата F1 иностранной и отечественной селекции с заявленной устойчиво- стью к комплексу заболеваний. Особым параметром всех собранных гибридов томата F1 было указание фирмами-оригинаторами наличия устойчивости или толерантности растений к возбудителю мучнистой росы. В качестве контролей были выбраны селекционные линии устойчивые к мучнистой росе, предостав- ленные лабораторией пасленовых культур ООО «НИИ Селекции Овощных Культур». Коллекция гибридов томата была представлена селекционными фирмами Enza Zaden, Seminis, Rijk Zwaan, Syngenta, Поиск и Гавриш.
Условия и методика проведения исследований. Исследования проводи- лись в течение 2016–2020 гг. на базе тепличного комбината «СЦ Гавриш» в Крымском районе. Тепличный комбинат, включает 5,5 га современных полно- стью автоматизированных теплиц типа «Venlo», оборудованных капельным по- ливом, системой вентиляции, датчиками температуры и влажности воздуха, лам- пами ДНАЗ-600, для создания благоприятного светового режима (светокульту- ра). Уровень облучения 9,5–15 тыс. люкс, продолжительность облучения 15 ч в сутки. В качестве грунта используется кокосовый субстрат фирмы Bio Grow.
В остекленной отапливаемой теплице проводили исследования коллекции гибридов F1, с устойчивостью к мучнистой росе, конкурсное сортоиспытание перспективных селекционных комбинаций, полученных в ходе исследований. Исследования и ботанико-морфологическое описание выполнили согласно «Методическим указаниям по селекции сортов и гибридов томата для открыто- го и защищенного грунта» (Москва, 1986) и «Методическим указаниям ВИР по изучению и поддержанию мировой коллекции овощных пасленовых культур (томат, баклажаны, перцы)» (ВИР, 1977). Фенологические и биометрические наблюдения, в частности наблюдения за ростом и развитием растений, выпол- няли систематически, с необходимой точностью по методике государственного сортоиспытания (1983 г.). Искусственное заражение гибридов томата мучни- стой росой (O. lycopersici) проводили в пленочной теплице в летне-осеннем обороте. Растения заражали методом опрыскивания суспензией спор Oïdium lycopersici из ручного пульверизатора. Оценивали материал по шкале пораже- ния от 1 до 4 баллов (Емелина, Горшкова, Игнатова, Терешонкова, 2010). Ис- кусственное заражение и оценку растений возбудителем ВТМ проводили мето-
дом повреждения листовой пластинки и нанесением суспензии по общеприня- той методике (Квасников, Игнатова и др., 1984).
Исследование генотипов растений в лаборатории молекулярной диаг- ностики растений. Сбор растительного материала проводился в разные веге- тационные фазы развития растений. Для сбора растительных проб использова- ли конусовидные пробирки объемом 1,5 мл (SSI-1200-00). Выделение расти- тельной ДНК производили в лаборатории молекулярной диагностик растений по методике предложенной Murray and Thompson (1980), доработанной Bernatzky and Tanksley (1986). Для выделения растительной ДНК использовали химические растворы: LiCl; SiO2; NaI; растворы спирта, раствор хлороформа и Изоамилового спирта (с = 24 : 1).
Амплификация и анализ кривых плавления проводили на приборе LightCycler 480 II, фирмы Roche. В ходе исследования применяли маркерные системы, разработанные селекционно-семеноводческой фирмой «Гавриш». Ус- ловия проведения реакции: денатурация 95 °C в течение 10 мин; амплификация (95 °C –10 с; 62 °C –15 с; 72 °C –5 с) в течение 50 циклов; плавление 95 °C –1 мин; 42 °C –1 мин, далее повышение температуры до 95 °C со снятием флуо- ресценции каждые 0,01 градуса. Результатом эксперимента было получение графика кривой плавления. Для исследования растений томата использовали мар- керы для идентификации генов устойчивости к вирусу табачной мозаики (Tm22), фузариозному увяданию (I2), вертициллезному увяданию (Ve), кладоспориозу (Cf- 9), нематоде (Mi1.2), вирусу бронзовости томата (Sw-5), вирусу желтой курча- вости листьев томата (Ty-3a).
Глава 3. Результаты исследований
3.1 Исследование коллекции гибридов томата F1
В результате фенологических наблюдений, которые проводили ежеднев- но согласно методическим указаниям, были изучены следующие фенологиче- ские показатели коллекции гибридов томата F1: начало цветения, начало созре- вания и начало сбора зрелых плодов. Все полученные данные выражены в ко- личестве дней от посева семян до каждой фазы вегетации, обработаны и указа- ны в таблице 1.
Таблица 1 – Фенологические наблюдения за гибридами томата F1 (Остекленная отапливаемая теплица ООО «НИИСОК», г. Крымск), 2016 г.
Фирма- До начала До начала со- До начала сбора оригинатор цветения, дн зревания, дн зрелых плодов, дн
Гибрид, F1 12345
F1 Ladoga F1 Manar
F1 Forenza
F1 E15B40 F1 Prunus F1 Taymyr
Rijk Zwaan AXIA
Enza Zaden
Enza Zaden Seminis Rijk Zwaan
51 104 109 51 104 109
53 105 111
50 105 110 53 105 110 51 106 113
7

Продолжение таблицы 1 12345
F1 Managua F1 Fizuma F1 Океан
F1 Коралловый F1 DрRиф2379 F1 Emrero F1 Foronti No 144/14 No 175/14
F1 Т-34
Rijk Zwaan Enza Zaden Поиск Поиск Seminis Syngenta Seminis Линия (контроль) Линия (контроль) Гавриш
52 107 113 51 108 111 50 108 113 52 108 114 50 109 113 51 109 115 52 112 119 53 113 119 59 113 119 58 113 119
Из результатов, представленных в таблице 5, видно, что в среднем у гиб- ридов томата от посева до отдачи первого урожая прошло 113 дн, с более ранней отдачей урожая отмечены гибриды F1 Ladoga, F1 Manar – на 109-й день уже были отмечены полностью зрелые плоды; также были отмечены гибриды с более поздней отдачей урожая F1 Foronti – только на 119-й день плоды томата созрели.
После начала сбора зрелых плодов гибридов томата проводили учет уро- жая согласно методическим указаниям для световой зоны выращивания каждые 8-9 дней. Данные полученные в результате учета урожая указаны в таблице 2.
Таблица 2 – Урожайность гибридов томата F1 (Остекленная отапливаемая теплица ООО «НИИСОК», г. Крымск), 2016 г.
Гибрид, F1
F1 Ladoga
F1 Taymyr
F1 Fizuma
F1 E15B40
F1 Океан
F1 Managua
F1 DR2379
F1 Manar
F1 Forenza
F1 Коралловый риф F1 Foronti
F1 Prunus
F1 Emrero
F1 Т-34
No 144/14
No 175/14
Фирма оригинатор
Rijk Zwaan Rijk Zwaan Enza Zaden Enza Zaden Поиск
Rijk Zwaan Seminis AXIA
Enza Zaden Поиск Seminis Seminis Syngenta Гавриш Линия (контроль) Линия (контроль)
Средняя мас- са плода, г
200
230
171
235
169
161
213
142
200
181
220
96
183
98
199
121
Выход стан- дартной про- дукции, % 83,5 91,0 81,2 85,7 83,8 76,3 89,4 83,6 81,1 84,8 88,2 84,8 88,7 85,6 85,5 70,1
Урожайность, кг/м2
13,29 13,13 11,27 11,17 11,17 11,15 10,98 10,80 10,61 10,57 10,49 9,50 9,11 7,2 7,11 6,84 0,8
НСР05
По результатам учета урожайности гибридов томата наибольшую уро- жайность с м2 показал гибрид F1 Ladoga фирмы Rijk Zwaan, другой гибрид этой фирмы F1 Taymyr показал результат урожайности чуть меньше, но при этом
выход стандартной продукции и средняя масса плода у него выше. Наибольшая средняя масса плода отмечена у гибрида F1 E15B40 – 235 г. Обе контрольные линии показали урожайность меньше чем у гибридов, что в свою очередь дока- зывает преимущество гетерозисных гибридов над сортами томата.
Результаты исследования генотипов коллекции гибридов томата F1
Молекулярную диагностику гибридов томата проводили по 8 генам ус- тойчивости к различным патогенам: вирус табачной мозаики (Tm22), вертицил- лезное увядание (Ve), фузариозное увядание (I2; I3), бурая пятнистость (Cf-9), нематода (Mi 1.2), вирус желтого скручивания листьев томата (Ty-3a), вирус бронзовости томата (Sw-5). В результате исследования во всех образцах отсут- ствовали гены устойчивости Ty-3a, Sw-5 и I3, результаты состояния генов ус- тойчивости по другим генам устойчивости приведены в таблице 8. Условные обозначения, указанные в таблице: R – наличие гена устойчивости в гомозигот- ном состоянии; H – наличие гена устойчивости в гетерозиготном состоянии; S – отсутствие гена устойчивости.
Таблица 3 – Аллельное состояние генов устойчивости у гибридов томата F1 (лаборатория молекулярной диагностики ООО «НИИСОК», г. Крымск), 2016 г.
Rijk Zwaan
I2
Гибрид, F1
Фирма оригинатор
Tm2.2
Ve
Mi1.2
Cf-9
No 144/14
Линия (контроль)
S
No 175/14
Линия (контроль)
R
F1 Taymyr
Rijk Zwaan
R
F1 Managua
R
F1 Ladoga
Rijk Zwaan
Enza Zaden
R
F1 Forenza
Enza Zaden
H
F1 Fizuma
H
F1 Foronti
Seminis
R
F1 E15B40
Enza Zaden
H
F1 DR2379
Seminis
H
F1 Emrero F1Океан
F1 Кораловый риф F1Manar
Syngenta Поиск Поиск AXIA
SRRS RRSS SRSH RRSH HRSH HRHH HRSR HRSR HRSH HRSR
R RRSH HHRSS HHRSR HHHSR RRRRS RHHSS
F1Т-34 Гавриш F1 Prunus Seminis
На основании данных, представленных в таблице 3 можно сделать вывод, во всех гибридах имеются гены устойчивости к вирусу табачной мозаики, фу- зариозному увяданию и вертициллезу, многие гибриды так же имеют ген ус- тойчивости к кладоспориозу. Стоит отметить, что фирмы-оригинаторы, скре- щивая родительские формы, стремятся получить гетерозиготное состояние ге- нов устойчивости. Предположительно это делается для уменьшения различных плейотропных эффектов, которые могут отражаться на фенотипе растения. Так
же замечено, что гибрид F1 Океан не имеет ген устойчивости к кладоспориозу, хотя фирма-оригинатор заявляет, что гибрид устойчив к этому патогену. В остальных случаях результаты генетического анализа подтвердили заявлен- ное описание устойчивостей гибридов.
Рисунок 1 – График кривых плавления, полученный в результате генетического анализа на наличие гена устойчивости к ВТМ у растений F1 с использованием гибридизационных зондов Real-time PCR: R – наличие гена устойчивости в гомозиготном состоянии;
H – наличие гена устойчивости в гетерозиготном состоянии;
S – отсутствие гена устойчивости
Результаты исследования коллекции гибридов томата F1 на устойчивость к мучнистой росе методом искусственного заражения
Исследование коллекции гибридов томата F1 на устойчивость к мучни- стой росе проводили в пленочной отапливаемой теплице. Растения заражали методом опрыскивания суспензией спор Oïdium lycopersici. Растения были про- тестированы по шкале поражения (1–4 баллов) (Емелинаиа М. Н., Горшко- ва И. С, Игнатова С. И., Терешонкова Т. А., 2010). Оценку проводили спустя 18 дн после инокуляции. Растения оценивали следующим образом: 1 балл – нет видимого спороношения (здоровые растения); 2 балла – очень малое количест- во пятен, (споруляция приостановлена); 3 балла – умеренное количество пятен (умеренная споруляция); 4 балла – очень большое число пятен (сильное споро- ношение).
Растения, получившие балл 0 или 1 были рассмотрены как устойчивые и растения, получившие балл 2 или 3, восприимчивы. (Moretti A., Caranta C., 2000).
Искусственное заражение провели успешно, на что указали контрольные линии, посаженные между испытуемыми гибридами томата. Неустойчивая кон-
трольная линия No 175/14 набрала максимальный бал поражения, устойчивая кон- трольная линия No 144/14 набрала минимальный балл. Все испытуемые гибриды томата F1 разделились на 2 основных группы: у первой группы, получившей оценку 1 балл (гибриды F1 Т-34, F1 Prunus, F1 Foronti, F1 E15B40, F1 DR2379), ли- ния No 144/14), за весь период наблюдений на листьях отмечали образование толь- ко некрозных точек; у второй группы, получившей оценку 2 балла (гибриды: F1 Taymyr, F1 Коралловый риф, F1 Managua, F1 Ladoga, F1 Forenza, F1 Fizuma), кроме некрозных точек, также отмечали редкие пятна белого спороношения, которые переходили в некрозные пятна. Два гибрида томата F1 Океан и F1 Manar получили оценку 3 балла, на листьях растений постоянно отмечали белое спороношение, которое занимало более 20–30 % листовой поверхности.
3.2 Апробация молекулярного маркера гена устойчивости к вирусу табачной мозаики у культуры томата
Для проверки достоверности данных, полученных при генетическом ана- лизе, был заложен опыт с искусственным заражением растений томата вирусом табачной мозаики (Tomato mosaic tobamovirus).
Искусственное заражение растений проводили в рассадном отделении свежеприготовленным инокулюмом. Растения заражали методом повреждения листовой пластинки и нанесением суспензии. Оценку устойчивости образцов томата к ВТМ проводили на искусственном инфекционном фоне по общепри- нятой методике (Квасников, Игнатова и др., 1984)
В опыте исследовали 8 гибридов томата F1 и 2 линии, используемые в каче- стве контроля. По результатам генетического анализа с применением маркера гена устойчивости к ВТМ было выявлено, что все гибриды и одна контрольная линия No 175/14 имеют в своем генотипе ген устойчивости, также анализ точно показал аллельное состояние гена. Отсутствие гена устойчивости в контрольной линии No 144/14 было подтверждено. Все результаты представлены в таблице 4.
Таблица 4 – Результаты генетической и визуальной оценки гибридов томата F1 (ООО «НИИСОК», г. Крымск), 2016 г.
Гибрид, F1
No 144/14
No 175/14 F1 Taymyr F1 Managua F1 Forenza F1 Fizuma F1 Foronti F1 E15B40 F1 DR2379 F1 Emrero
Фирма оригинатор
Линия (контроль) Линия (контроль) Rijk Zwaan Rijk Zwaan Enza Zaden Enza Zaden Seminis Enza Zaden Seminis Syngenta
Результат генетиче-
Результат искусствен- ного заражения Неустойчив Устойчив Устойчив Устойчив Устойчив Устойчив Устойчив Устойчив Устойчив Устойчив
ского
анализа S
R
R
R H H R H H R
11

Анализируя результаты, полученные в ходе исследования коллекционных гибридов томата F1, были отобраны 3 гибрида с гетерозиготным состоянием ге- на устойчивости: F1 Fizuma (Enza Zaden), F1 E15B40 (Enza Zaden), F1 DR2379 (Seminis), 2 гибрида – в гомозиготном состоянии: F1 Taymyr (Rijk Zwaan), F1 Foronti (Seminis) и 2 контрольных линии. C индивидуально отобранных расте- ний были получены семена второго поколения.
Потомство гибридов первого поколения, у которых было диагностирова- но гомозиготное состояние гена устойчивости к вирусу табачной мозаики, были посеяны с расчетом 50 растений к высадке; образцы с гетерозиготным состоя- нием гена устойчивости – по 100 растений.
Диагностика растений второго поколения была проведена в стадии семя- долей (14 дней после посева). Результаты ПЦР-анализа второго поколения гиб- ридов томата показали, что потомство гибридов F1 Fizuma, F1 E15B40, F1 DR2379 разделилось на устойчивые гомозиготы, неустойчивые гомозиготы и гетерозиготы, что доказало точность первичного результата анализа на стадии F1. Результаты других взятых образцов были однородные.
Таблица 5 – Результаты исследования генотипа гибридов томата поколения F2 (ООО «НИИСОК», г. Крымск), 2017 г.
Результат генетического анализа, растений
Название генотипа
Фирма-оригинатор
Линия (контроль)
RHS
Всего растений
No 144/14
0
50
No 175/14
Линия (контроль)
0
50
F2 Taymyr
Rijk Zwaan
0
50
F2 Fizuma
Enza Zaden
48
100
F2 Foronti
Seminis
0
50
F2 E15B40
Enza Zaden
54
100
F2 DR2379
Seminis
48
100
Установлено, что наследование гена устойчивости к вирусу табачной мо- заики у растений второго поколения у каждого исследуемого образца стреми- лось к пропорции 1:2:1, основываясь законами Г. Менделя, подтверждено, что состояние гена устойчивости в гибридах первого поколения было гетерозигот- ным. Гомозиготное состояние гена было унаследовано растениями второго по- коления в том же состоянии, что и у родительских форм.
После искусственного заражения всех растений в рассадном отделении, была проведена визуальная оценка в теплице. Результаты оценки представлены в таблице 6.
Из таблицы 6 видно, что в потомстве неустойчивой линии поразились все растения, в то время как, растения устойчивой линии и гибридов F2 Taymyr, F2 Foronti не поразились патогеном. В свою очередь на делянках с растениями F2 Fizuma, F2 E15B40, F2 DR2379 было отмечено, что отношение числа устойчивых растений к числу неустойчивых стремится к пропорции 3:1, что характерно для наследования доминантного гена у поколения F2.
Таблица 6 – Визуальная оценка искусственного заражения растений томата второго поколения (ООО «НИИСОК», г. Крымск), 2017 г.
Результат визуальной оценки, растений
Гибрид, F1
Фирма оригинатор
устойчивые
неустойчивые
всего
50
No 144/14
Линия (контроль)
50
50
No 175/14
Линия (контроль)
0
50
F2 Taymyr
Rijk Zwaan
0
100
F2 Fizuma
Enza Zaden
21
50
F2 Foronti
Seminis
0
100
F2 E15B40
Enza Zaden
24
100
F2 DR2379
Seminis
28
Анализируя полученные данные, сделан вывод, что результаты искусст- венного заражения подтвердили результаты, полученные при ПЦР-анализе. При этом с помощью генетического исследования можно быстро и точно опре- делить аллельное состояние гена в растении, что является невозможным при традиционном искусственном заражении, так как между растениями с гетеро- зиготным и гомозиготным состоянием гена визуальных отличий найдено не было. Созданный маркер и методику ПЦР-анализа можно рекомендовать для широкого применения в селекционном процессе культуры томата.
3.3 Модель современного гибрида томата F1 для выращивания в зимних остекленных теплицах
В ходе изучения коллекционных гибридов томата F1 было установлено, что современная модель гибрида томата F1 для выращивания в зимних остек- ленных теплицах должна обладать следующими признаками: полувегетативный тип роста со сближенными междоузлиями, раннего и среднего срока созрева- ния, простой тип соцветия с 4–5 плодами, если плоды средней массой больше 200 г; с 6–7 плодами массой до 180 г для сбора кистями. Необходима высокая прочность плодов с отсутствием концентрического и радиального растрескива- ний, подходящих для транспортировок на дальние расстояния. В генотипе со- временной модели гибрида кроме устойчивости к мучнистой росе томата (Oidium lycopersici) необходимо наличие комплекса генов устойчивостей к та- ким заболеваниям, как вирус табачной мозаики (Tomato mosaic tobamovirus), фузариозное увядание томата (Fusarium oxysporum), вертициллезное увядание томата (Verticillium albo-atrum), бурая пятнистость томата (Cladosporium fulvum). Также желательно наличие гена устойчивости к вирусу желтой курча- вости листьев томата (Tomato yellow leaf curl virus) и галловой нематоде (Meloidogyne incognita).
3.4 Результаты исследования растений второго поколения, полученных из коллекционного материала
Изучение поколения F2 с помощью молекулярно-генетического анализа
Проанализировав данные полученные при учете фенологических и био- метрических показателей, а также полученных данных из лаборатории молеку- лярной диагностики растений и искусственного заражения растений, для даль- нейшей работы были отобраны генотипы F1 Taymyr (Rijk Zwaan), F1 Managua (Rijk Zwaan), F1 Ladoga (Rijk Zwaan), F1 Foronti (Seminis), F1 Коралловый риф (Поиск).
Был проведен общий сбор плодов с испытуемых делянок и заготовлены семена для исследования поколения F2. В рассадном отделении было посеяно по 300 семян образцов F2 Ladoga и F2 Коралловый риф, так как у них было ди- агностировано по 2 интересующих гена устойчивости в гетерозиготном состоя- нии; по 200 семян F2 Taymyr, F2 Managua, F2 Foronti – образцы с 1 интересую- щим геном устойчивости в гетерозиготном состоянии. Посеянный материал от- личался неравномерной всхожестью семян: F2 Taymyr и F2 Managua – 96 %, F2 Ladoga – 93 %, F2 Foronti – 90 %, F2 Коралловый риф – 88 %.
С каждого взошедшего сеянца на стадии семядольных листьев был ото- бран растительный материал для ПЦР-анализа, при этом каждое растение было пронумеровано для последующей отбраковки.
Таблица 7 – Результаты молекулярно-генетического анализа поколения F2 изучаемых образцов томата (лаборатория молекулярной диагностики растений ООО «НИИСОК» г. Крымск), 2017 г.
Ген Tm2
Ve
Cf-9 I2
Аллельное состояние
S, % S, % S, % S, %
Taymyr Ladoga 0,0 0,0 100,0 27,1 22,4 19,7 0,0 0,0
Образец F2 Managua Foronti
0,0 0,0
0,0 22,2 27,7 0,0 0,0 0,0
Коралловый риф 27,3
22,3
0,0
0,0
H, %
0,0
0,0
0,0
0,0
49,2
R, %
100,0
100,0
100,0
100,0
23,5
H, %
0,0
47,1
0,0
48,9
51,9
R, %
0,0
25,8
100,0
28,9
25,8
H, %
52,6
53,4
43,2
0,0
0,0
R, %
25,0
26,9
29,1
100,0
100,0
H, %
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
R, %
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
Молекулярно-генетический анализ поколения F2 подтвердил результаты анализов, проведенных на гибридах F1. Расщепление в образцах всех генов ус- тойчивостей, которые были диагностированы в гетерозиготном состоянии, стремилось к пропорции 1:2:1.
После анализа полученных данных для дальнейшего исследования были отобраны растения с гомозиготным состоянием интересующего гена устойчи- вости. Таким образом для высадки в теплицу было отобрано 48 растений об- разца F2 Taymyr, 56 растений – F2 Managua, 52 растения – F2 Foronti, 56 расте- ний – F2 Ladoga, 51 растение – F2 Коралловый риф.
Изучение поколения F2 на устойчивость к мучнистой росе методом искусственного заражения
Исследование растений поколения F2 проводили по методике, которую применяли во время исследования коллекции гибридов томата F1 на устойчи- вость к мучнистой росе, опыт заложили в пленочной отапливаемой теплице. Растения заражали методом опрыскивания суспензией спор Oïdium lycopersici. Растения были протестированы по шкале поражения (1–4 баллов).
Таблица 8 – Исследование растений поколения F2 на устойчивость к мучнистой росе (пленочная теплица ООО «НИИСОК»), 2018 г.
Название
F2 Taymyr
F2 Коралловый риф F2 Managua
F2 Ladoga
F2 Foronti ОБЩЕЕ
Всего вы- сажено растений
48
51
56
56
52
263
Пораженных растений
Количество отобранных растений
1 балл 0
0
0 45 45
2 балла 16 15 18 16
65
3–4 балла
32 7 36 8 38 11 40 9
7 23 153 58
По результатам искусственного заражения было сделано 58 отборов рас- тений, которые показали визуальную устойчивость к заражению мучнистой ро- сой, а также обладали хозяйственно-ценные признаками.
Было отмечено, что потомство гибрида F1 Foronti (Seminis) имеет устойчи- вость к мучнистой росе отличную от других образцов. На устойчивых растениях этого генотипа отмечались лишь редко встречаемые некрозные пятна, в то время как на устойчивых растениях других генотипов, отмечались единичные белые пятна, которые быстро переходили в некроз. Исходя из того, что в поколении F2 было больше устойчивых растений, автором было предположено, что ген устой- чивости к мучнистой росе у гибрида F1 Foronti (Seminis) доминантный.
После получения семян, каждый отбор был посеян в количестве 40 шт., для определения состояния гена устойчивости к мучнистой росе. В результате было выделено и рекомендовано для гибридизации 4 отбора F2 Taymyr, 3 отбо- ра F2 Коралловый риф, 6 отборов F2 Managua, 4 отбора F2 Ladoga и 6 отборов F2 Foronti. Полученные образцы являются ценным исходным материалом при соз- дании гибридов томата для выращивания в остекленных теплицах Российской Федерации.
3.5 Создание новых перспективных комбинаций
Для создания новых перспективных комбинаций была разработана гиб- ридизационная сетка, которая включала полученные ранее новые линии, обла- дающие комплексом генов устойчивостей к патогенам. Всего было создано 253 селекционные комбинации, которые были высажены на участке первичного сортоиспытания, для визуальной оценки хозяйственно-ценных признаков. Для направления крупноплодного гибрида томата было выделено 11 селекци- онных комбинаций, для кистевого гибрида – 7 комбинаций.
3.6 Конкурсное сортоиспытание выделившихся селекционных комбинаций в остекленной теплице
Конкурсное сортоиспытание проводили в зимней остекленной теплице на базе ООО «НИИСОК» г. Крымск в 2019 г. Стандартом для крупноплодных гибридов томата были взяты гибриды F1 Forenza (Enza Zaden), F1 Foronti (Seminis); для кистевых гибридов – F1 Manar (AXIA).
Таблица 9 – Урожайность крупноплодных гибридов томата F1 (Остекленная отапливаемая теплица ООО «НИИСОК», г. Крымск), 2019 г.
Выход стан- дартной про- дукции, %
Общая урожай- ность, кг/м2
Материнская линия
Отцовская линия
Средняя мас- са плода, г
Гибрид, F1
St F1 Forenza
Enza Zaden
St F1 Foronti
Seminis
93,6
23,13
К-398/16
Фора-15
Балу-133
91,8
26,52
К-1352/17
Martа 6381
Тайм-32
92,4
24,84
К-407/16
Фора-15
Гайяна-51
90,2
23,66
К-387/16
БОИНГ-11
Фора-331
93,4
23,39
К-49/17
Martа 411
Фора-321
94,9
23,30
К-2051/16
Фора-31
Martа 331
90,9
23,06
К-431/16
Фора-165
Балу-1211
90,2
21,98
К-2248/16 К-1991/16 К-2262/16
Тайм-112 Martа 72 Фора-32 Martа 71
Фора-15 229 93,2 Фора-162 198 94,1 Тор 313 225 92,9 Фора-141 216 93,8
21,75 21,38 20,55 20,23
Анализируя данные, представленные в таблице 9, была выделена комби- нация 398/16, которая дала наибольший урожай с 1 м2 – 26,52 кг. Также была выделена комбинация 387/16, у которой отмечен самый высокий показатель средней массы плода – 245 г. Отмечен факт, что выход стандартной продукции у всех селекционных комбинаций был выше 90 %.
198
90,8
К-1264/17
24,53

Таблица 10 –Урожайность кистевых гибридов томата F1 (Остекленная отапливаемая теплица ООО «НИИСОК», г. Крымск), 2019 г.
Гибрид, F1
Материнская линия
Средняя масса плода, г
Выход стан- дартной про- дукции, %
Общая урожай- ность, кг/м2
Отцовская линия
St F1 Manar
AXIA
83,1
24,24
Cometa-1
Фора-2711
К-235/18
83,4
28,29
Мерелис-131
Tайм-21111
К-2411/16
81,4
25,28
Lada-7
Фора-233-51
К-660/18
86,8
24,74
Мерелис-2111
DIAM-122
К-1419/17
88,4
23,41
Lada-911
Кора-1121111
К-1407/17
89,2
23,31
Фора-23
MERELI-41
К-235/17
82,3
23,08
Кора-264111
Мерелис-321
К-255/17
81,3
23,06
По результатам учета урожайности лучший показатель был у комбинации 235/18 – 28,29 кг/м2. Комбинации 2411/16 и 660/18 имели показатель урожайно- сти выше стандарта, при этом средняя масса плода у этих комбинаций была выше стандарта. Выход стандартной продукции у селекционных комбинаций был на уровне стандарта.
3.7 Конкурсное сортоиспытание выделившихся селекционных комбинаций в условиях искусственного досвечивания (светокультуры)
В результате фенологических наблюдений было исследовано влияние ис- кусственного досвечивания на сроки цветения и созревания, биометрические показатели и урожайность гибридов томата F1. Установлено, что некоторые гибриды более отзывчивы к интенсивному свету, другие, менее отзывчивы и в свою очередь, не способны усваивать дополнительное искусственное освеще- ние для преобразования его в прирост к урожайности.
Скороспелость является одним из важных сельскохозяйственных призна- ков для аграриев. Первым признаком, который изучали было влияние искусст- венного досвечивания на вегетационный период у растений томата. Наблюде- ния за цветением и созреванием плодов проводили каждый день. Анализируя полученные данные, был сделан вывод, что искусственный свет благоприятно влияет вегетацию растений всех исследуемых гибридов томата F1.
В таблице 11 представлены результаты исследования крупноплодных гибридов F1. Наиболее отзывчивым оказался гибрид F1 К-1991/16, который под влиянием искусственного освещения начал цвести на 10 дней раньше, а созре- вать – на 23 дня, чем при естественном освещении. В теплице с искусственным досвечиванием гибриды К-2262/16, К-49/17, К-431/16 зацвели на 11 и 9 суток раньше, чем в остекленной теплице без искусственного досвечивания. Образцы К-398/16, К-407/16, К-2262/16 созревали на 22 дня раньше, такая же разница отмечена у стандарта F1 Foronti (Seminis).
Таблица 11 – Влияние искусственного досвечивания на сроки цветения и созревания крупноплодных гибридов томата F1, (ООО «НИИСОК», г. Крымск) 2019 г.
Гибрид, F1
St F1 Foronti
К-1991/16
К-398/16
К-407/16
К-2248/16 К-1380/17 К-2051/16 К-1264/17 К-1352/17
Количество до начала цветения 1 соцветия
дней от посева
до начала созревания плодов
без со све- света том
56 49
57 47 53 46 53 47 60 49 57 48 57 50 55 46 55 47 54 47 56 49 54 47 55 48
разни- %к без со све-
разница, %к
дн St
ца,дн St
света том
7 100 121
10 143 117 7 100 116 6 86 116
11 157 121 9 129 119
99 22
94 23 94 22 94 22 99 22
10 0
10
5 10
0 10
0 10
К-2262/16
К-49/17
К-387/16
К-431/16
98 121 101
0 21 95
20 90 20 90 20 90 19 86 18 82 18 82 17 77
7 100
9 129 115 8 114 116 7 100 117 7 100 117 7 100 116 7 100 117
96
99
100
Среднеплодные гибриды томата F1, также положительно отзываются на применение искусственного досвечивания и при этом наблюдали ускорение ве- гетационного развития растений. Среди образцов данной группы выделили гибрид F1 к-660/18, цветение которого под влиянием искусственного досвечи- вания началось на 9 дней раньше, а плоды начали созревать на 21 день раньше. Все полученные данные представлены в таблице 12.
Таблица 12 – Влияние искусственного досвечивания на сроки цветения и созревания среднеплодных гибридов томата F1, (ООО «НИИСОК», г. Крымск) 2019 г.
Количество дней от посева до
Гибрид, F1
St F1 Manar
К-660/18 К-1407/17 К-235/18 К-1419/17 К-2411/16 К-235/17 К-255/17
начала цветения 1 соцветия
без со све- разница, света том дн
54 47 7
57 48 9 53 47 6 54 46 8 54 48 6 55 49 6 58 48 10 56 48 8
начала созревания плодов 1 соцветия
%к без света St
100 112
129 115 86 112 114 111 86 112 86 113 143 114 114 112
сосве- разница, том дн
93 19
94 21 94 18 93 18 94 18 96 17 97 17 97 15
% к St
111
95
90
79
18

Основным сельскохозяйственно-важным показателем гибрида томата F1 является его потенциальная урожайность, поэтому изучению влияния искусст- венного досвечивания на этот показатель уделяли особое внимание.
В таблице 13 представлены данные по учету урожайности крупноплод- ных гибридов. В условиях искусственного досвечивания у всех гибридов F1, кроме К-387/16, наблюдалось уменьшение средней массы плода. Средняя масса К-387/16 была стабильной в разных условиях освещения.
Стандартность плодов гибридов F1 К-2262/16, К-2248/16, К-431/16, К-407/16, К-2051/16 в условиях искусственного досвечивания возросла, у ос- тальных гибридов данный показатель находился в пределах ошибки опыта.
Таблица 13 – Влияние искусственного досвечивания на урожайность крупноплодных гибридов томата F1, (ООО «НИИСОК», г. Крымск) 2019 г.
Гибрид, F1
К-49/17
К-1991/16 К-1352/17 К-2248/16 К-1264/17 К-398/16 К-431/16 К-407/16 К-2051/16 НСР05
без света
274
268
304
246
278
227
сосве- том
281
221
237
218
234
205
раз- ница
–58
7 –77 –47 –55 –67 –71 –28 –64 –44 –32 –22 –22 11,8
без света
98,9
99,5 96,6 94,4 95,2 96,8 97,2 96,0 96,9 96,3 93,5 93,5 90,6
сосве- том
97,0
100,0 97,2 100,0 97,9 97,9 97,7 100,0 99,0 94,4 98,1 96,7 94,2
раз- без сосве- ница света том
–1,9 2,61 4,5
0,5 2,84 5,9
0,6 3,61 6,5
5,6 3,00 4,6 +1,6 84 2,7 3,29 4,8 +1,5 79 1,1 4,37 5,5 +1,1 58 0,5 4,51 5,2 +0,7 37 4,0 4,44 4,6 +0,2 11 2,1 4,94 5,0 +0,1 5
–1,9 4,87 4,7 –0,2 0 4,6 4,90 3,7 –1,2 0 3,2 5,20 3,9 –1,3 0 3,6 6,07 4,3 –1,8 0
2,75 1,5
Средняя масса плода, г
Стандартность плодов, Урожайность, кг/м2 %
раз- ница
% к St
St F1 Foronti
+1,9 100
К-387/16
+3,1 163 +2,9 152
К-1380/17
К-2262/16
Прирост урожайности гибридов F1 под действием искусственного досве- чивания отметили у четырех исследуемых крупноплодных гибридов и стандар- та. Наибольший прирост урожайности у образцов К-387/16, К-1380/17 и состав- ляет +3,1 кг/м2 и +2,9 кг/м2 соответственно. Урожайность образца К-2051/16 стала ниже, чем без искусственного досвечивания, что свидетельствует о неце- лесообразности выращивания данного гибрида в теплицах с искусственным досвечиванием. У остальных гибридов изменения показателя урожайности на- ходились в пределах ошибки опыта.
Таблица 14 – Влияние искусственного досвечивания на урожайность среднеплодных гибридов томата F1, (ООО «НИИСОК», г. Крымск) 2019 г.
Гибрид, F1
К-235/17
К-1419/17 К-235/18 НСР05
без света
162
141
151
138
со све- том
152
147
143
117
раз- ница
–10 –17 6 1 –8 5 –21 4,1
без све- та
86,7
87,3 85,1 85,9 82,4 91,8 86,4 84,3
со све- том
раз- без ница света
со све- том
5,7
6,6 6,1 5,0 5,5 5,0 5,5 6,0
раз- %
Средняя масса плода, г
Стандартность пло- Урожайность, кг/м2 дов, %
ница к St
St F1 Manar
К-660/18
К-2411/16
90,9 4,2
77,1 –10,2 80,4 –4,7 83,3 –2,6 81,9 –0,5 88,4 –3,4 74,5 –11,9 82,2 –2,1
3,1
5,49
4,89 5,07 4,47 4,96 4,57 5,13 6,51
+0,2 100
+1,7 850 +1,0 500 +0,5 250 +0,5 250 +0,4 200 +0,4 200 –0,5 0
0,7
К-255/17
К-1407/17
Анализируя результаты учета урожайности среднеплодных гибридов, представленные в таблице 14, отмечено, что средняя масса плода в условиях искусственного досвечивания изменялась незначительно как в положительную, так и в отрицательную сторону. Максимальное изменение средней массы плода 21 г наблюдали у гибрида F1 К-235/18.
Стандартность плодов только у стандарта F1 Manar незначительно увели- чилась, стандартность плодов гибридов F1 К-660/18, К-1419/17 стала на 10,2 % и 11,9 % меньше, а стандартность плодов остальных образцов варьировала в пределах НСР05.
Урожайность практически всех исследуемых среднеплодных гибридов находилась в пределах ошибки опыта, только урожайность гибридов F1 К- 660/18 и К-2411/16 оказалась достоверно больше в условиях искусственного досвечивания, чем без него.
По результатам конкурсного испытания было решено передать в «Госу- дарственную комиссию Российской Федерации по испытанию и охране селек- ционных достижений» для внесения в «Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию» две крупноплодные комбинации 387/16 (F1 Крещендо) и 398/16 (F1 Аркаим), две кистевые комбинации 235/18 (F1 Болид) и 660/18 (F1 Бэтмен).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1.В результате проделанной работы в 2016–2019 гг. были изучены 14образцов гибридов томата F1 зарубежной и отечественной селекции, с заявленной фирмами-оригинаторами устойчивостью к мучнистой росе томата. С помощью методики искусственного заражения устойчивость к патогену была подтверждена в 11 образцах, 3 образца определены как неустойчивые.
2. Генотипы коллекционных образцов были оценены при помощи метода ПЦР-анализа в реальном времени, проведенного на амплификаторах LightCycler 480 II. Результат анализа показал, что во всех исследованных гибридах имеются гены устойчивости к вирусу табачной мозаики, фузариозному увяданию и вертициллезу, во многих гибридах также присутствует ген устойчивости к бурой пятнистости. Гены устойчивости чаще обнаружены в гетерозиготном состоянии, но также встречались устойчивые гомозиготы.
3. На основании результатов оценки коллекционного материала была создана современная модель перспективного гибрида F1 для выращивания в зимних остекленных теплицах, характеризующаяся следующими параметрами: полувегетативный тип роста со сближенными междоузлиями, раннего и среднего срока созревания, простой тип соцветия с 4–5 плодами, если плоды средней массой больше 200 г; с 6–7 плодами массой до 180 г для сбора кистями. В генотипе современной модели гибрида необходимы гены устойчивости к мучнистой росе, вирусу табачной мозаики, фузариозному и вертициллезному увяданиям, бурой пятнистости.
4. Коллекционный материал был оценен по фенологическим, биометрическим параметрам, а также с помощью метода ПЦР-анализа в реальном времени, за короткий период были отобраны образцы с комплексом генов устойчивости к заболеваниям в гомозиготном состоянии, что позволило выделить 23 перспективных образца томата, которые были использованы в получении новых гибридных комбинаций.
5. Проведено конкурсное сортоиспытание в зимних остекленных теплицах для сравнения полученных перспективных селекционных комбинаций с иностранными гибридами. По итогам было выделено 8 гибридных комбинаций: 5 крупноплодных (К-398/16, К-1352/17, К-407/16, К-387/16, К-49/17) и 3 кистевых (К-235/18, К-2411/16, К-660/18), которые были размножены и переданы на Производственное испытание в тепличные комбинаты.
6. По результатам конкурсного испытания на участке с применением искусственного досвечивания сделаны выводы, что применение этого метода в теплицах ускоряет сроки наступления фенологических фаз у гибридов томата F1; способствует уменьшению длины листа, соцветий и междоузлий, но при этом наблюдается увеличение прироста стебля ежедневно; влияние на урожайность гибридов томата неодинаково, отмечена высокая прибавка к урожайности у гибридов F1 К-387/16 и F1 К-660/18.
7. По итогам производственных сортоиспытаний в Государственную комиссию переданы 2 крупноплодных комбинации К-398/16, К-387/16 и 2 кистевые комбинации К-235/18, К-660/18. Селекционным комбинациям присвоены следующие названия К-387/16 (F1 Крещендо) и К-398/16 (F1 Аркаим) К-235/18 (F1 Болид), К-660/18 (F1 Бэтмен).
Рекомендации селекционным учреждениям и производству
1. При создании высокопродуктивных гетерозисных гибридов томата F1 рекомендуется использование метода молекулярной диагностики растений Real-Time PCR, с применением олигонуклеотидных праймеров. Это позволит ускорить селекционный процесс и определять с высокой точностью наличие генов устойчивостей или других генов, интересующих селекционера.
2. В целях повышения урожайности рекомендовать к выращиванию в ос- текленных теплицах России крупноплодные гибриды томата индетерминантно- го типа роста F1 Крещендо и F1 Аркаим и среднеплодные кистевые гибриды томата индетерминантного типа роста F1 Бэтмен и F1 Болид.
3. К выращиванию с применением искусственного досвечивания реко- мендуются крупноплодный гибриды F1 Аркаим и среднеплодный гибрид F1 Бэтмен.