Биометрические показатели и оценка посевов
Добавил пользователь Евгений Кузнецов Обновлено: 19.09.2024
Изобретение предназначено для использования в сельском хозяйстве. При обследовании семенных посевов в определенных точках отбирают однодомные растения с преобладанием в соцветиях мужских цветков над женскими, идеальные однодомные растения и растения с преобладанием женских цветков над мужскими в числовом соотношении 3:4:3. При лабораторном сортовом контроле методом количественной газожидскостной хроматографии определяют содержание в отобранном растительном материале тетрагидроканнабинола (ТГК). Этот показатель позволяет оценить типичность форм однодомной конопли. По результатам анализа к типичным относят: у зеленостебельных сортов посевы маточных семян с содержанием ТГК в растениях не более 0,05%, посевы оригинальных семян с содержанием ТГК в растениях не более 0,055%, посевы семян суперэлиты с содержанием ТГК в растениях не более 0,06%, посевы семян элиты с содержанием ТГК в растениях не более 0,065%, посевы репродукционных семян с содержанием ТГК в растениях не более 0,08%; а у желтостебельных сортов, соответственно, с содержанием ТГК в растениях не более 0,06, 0,065, 0,07, 0,075, 0,09%. 1 з.п. ф-лы, 5 табл.
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к полевому обследованию семенных посевов культурной конопли (Cannabis sativa L.), установлению подлинности ее сортов и сортовой типичности растений.
Техническим результатом, достигаемым при реализации настоящего изобретения, является повышение достоверности оценки сортового материала по признакам подлинности и типичности.
Достигается указанный технический результат тем, что в способе оценки сортовой типичности культурной конопли, включающем полевое обследование семенных посевов путем отбора проб однодомных растений и их визуального структурного анализа по признаку однодомности, отбирают три группы однодомных растений: растения с преобладанием в соцветиях мужских цветков над женскими, идеальные однодомные растения и растения с преобладанием женских цветков над мужскими при соотношении количества растений в группах, равном 3:4:3, дополнительно в отобранных группах растений определяют содержание тетрагидроканнабинола и к типичным растениям зеленостебельных сортов относят растения посева маточных семян, растения посева оригинальных семян, растения посева семян суперэлиты, растения посева семян элиты, растения посева репродукционных семян с содержанием тетрагидроканнабинола, соответственно, не более 0,05%, 0,055%, 0,06%, 0,065% и 0,08%, а к типичным растениям желтостебельных сортов относят растения тех же посевов с содержанием тетрагидроканнабинола, соответственно, не более 0,06%, 0,065%, 0,07%, 0,075% и 0,09%.
Рекомендуется содержание тетрагидроканнабинола определять методом газожидкостной хроматографии.
Ниже приведены примеры, иллюстрирующие изобретение.
Пример 1. В 1996-1999 годах провели анализ генетической структуры популяций сортов однодомной конопли среднерусского типа Диана (зеленостебельный) и Ингреда (желтостебельный) по признаку пола. Высокий агрофон на участках производства оригинальных семян, расположенных в 2 км друг от друга, создавали внесением под предпосевную обработку почвы минеральных удобрений из расчета N120P90K90 кг/га действующего вещества. Посев осуществляли сеялкой СОН-4,2 широкорядным способом с междурядьями 70 см при норме высева 0,9 млн всхожих семян на 1 га (12-15 кг/га). Структурный анализ по признаку пола выполняли в фазе начала созревания семян путем прохода участков по наибольшей диагонали и осмотра на корню в пяти точках по 100 растений в каждой.
Результаты исследований приведены в таблице 1. Из таблицы 1 видно, что однодомные сорта конопли среднерусского типа Диана и Ингреда отличаются высокой выравненностью популяций по признаку однодомности: у сорта Диана доля однодомных растений составляет 98,46%, а у сорта Ингреда - 99,40%. Самым существенным и важным для практики является то, что у сорта Диана в популяции числовое соотношение между однодомными растениями с преобладанием мужских цветков над женскими, идеальными однодомными растениями и однодомными растениями с преобладанием женских цветков над мужскими составляет 30,52:35,50:27,86, а у сорта Ингреда - 27,00:37,04:30,64. Следовательно, при апробации и оценке сортовой типичности посевов однодомной конопли необходимо использовать биометрические показатели только вышеуказанной группы растений.
Результаты исследований приведены в таблицах 2-3.
Данные таблицы 2 подтверждают тот факт, что сорта Диана и Ингреда действительно являются безнаркотическими: содержание каннабиноидов соответствует допустимым нормам. Как известно, порог содержания каннабиноидов устанавливался по наличию ТГК - основного каннабиноида, обладающего психогенной активностью; сначала этот порог ограничивался 0,3 (1973), затем - 0,2 (1980), а в настоящее время - 0,15% (1995). Из табличного материала видно, что содержание ТГК в растениях основных половых типов конопли сорта Диана варьирует от 0,006 до 0,05%, а у сорта Ингреда - от 0,007 до 0,06%.
Экспериментальные данные таблицы 3 приводят к выводу, что объективная характеристика однодомных сортов конопли по содержанию тетрагидроканнабинола (ТГК) вполне возможна, если составить образец для анализа из растений с преобладанием мужских цветков над женскими, идеальных однодомных растений и растений с преобладанием женских цветков над мужскими в числовом их соотношении 3:4:3.
Пример 3. В 2002-2004 годах провели исследования по изучению характера изменения у конопли сорта Диана генетической структуры популяции по признаку пола и содержанию ТГК в растениях в процессе его семеноводческого размножения. Пространственная изоляция между посевами разных репродукций составила не менее 2 км. На всех участках высокий агрофон создавали внесением под предпосевную обработку почвы минеральных удобрений из расчета N120P90K90 кг/га действующего вещества.
Результаты исследований представлены в таблице 4.
Приведенные в таблице данные показывают, что при семеноводческом размножении у сорта Диана имеет место незначительное смещение пола в сторону увеличения в популяции количества растений обычной матерки, однодомной феминезированной и феминизированной поскони за счет уменьшения доли однодомных растений с преобладанием мужских цветков над женскими, идеальных однодомных растений и растений с преобладанием женских цветков над мужскими. Что касается содержания ТГК, то при аналогичной хозяйственной деятельности, если отсутствует надлежащий контроль, его количество в растениях увеличивается с 0,017 до 0,068%. Считаем, что при определении сортовой типичности однодомных сортов конопли среднерусского типа по содержанию тетрагидроканнабинола в растениях следует руководствоваться предлагаемой нами шкалой (таблица 5).
Таким образом, способ согласно изобретению позволяет объективно и надежно оценить сортовую типичность однодомных форм среднерусской конопли, установить степень их генетической подлинности, тем самым сохранить потенциальные возможности сортов на протяжении всего периода их производственного использования.
| Таблица 1 | ||||||
| Генетическая структура популяций однодомных сортов конопли среднерусского типа по признаку пола (участок производства оригинальных семян, в среднем за 1996-1999 гг.) | ||||||
| Порядковый номер точки для анализа растении | Половой тип растения, % | |||||
| Обычная матерка | однодомное | Однодомная феминизированная посконь | Феминизированная посконь | |||
| с преобладанием мужских цветков над женскими | идеальное | с преобладанием женских цветков над мужскими | ||||
| Сорт Диана | ||||||
| 1 | 2.1 | 32.0 | 34.0 | 26.7 | 3.5 | 1.7 |
| 2 | 1.7 | 32.4 | 33.3 | 27.8 | 3.4 | 1.4 |
| 3 | 0.9 | 28.1 | 38.1 | 31.1 | 1.0 | 0.8 |
| 4 | 1.2 | 30.1 | 37.3 | 24.3 | 5.3 | 1.8 |
| 5 | 1.8 | 30.0 | 34.8 | 29.4 | 3.0 | 1.0 |
| среднее | 1.54 | 30.52 | 35.50 | 27.86 | 3.24 | 1.34 |
| Сорт Ингреда | ||||||
| 1 | 0.9 | 25.8 | 39.4 | 28.4 | 4.4 | 1.1 |
| 2 | 0.2 | 26.9 | 35.6 | 32.1 | 4.1 | 1.1 |
| 3 | 0.1 | 26.7 | 38.3 | 30.4 | 3.8 | 0.7 |
| 4 | 0.7 | 28.8 | 35.4 | 31.8 | 2.9 | 0.4 |
| 5 | 1.1 | 26.8 | 36.5 | 30.5 | 4.2 | 0.9 |
| среднее | 0.60 | 27.00 | 37.04 | 30.64 | 3.88 | 0.84 |
| Таблица 2 | ||||||
| Содержание каннабиноидных соединений в растениях основных половых типов однодомных сортов конопли среднерусского типа (в среднем за 1996-1999 гг.) | ||||||
| Каннабиноидное соединение | Содержание каннабиноидных соединений в растения, % | |||||
| Обычная матерка | Однодомно | Однодомная феминизированная посконь | Феминизированная посконь | |||
| с преобладанием мужских цветков над женскими | идеальное | с преобладанием женских цветков над мужскими | ||||
| Сорт Диана | ||||||
| Каннабидиол (КБД) | 1.300 | 0.431 | 0.497 | 0.596 | 0.385 | 0.375 |
| Тетрагидроканнабинол (ТГК) | 0.050 | 0.013 | 0.015 | 0.018 | 0.010 | 0.006 |
| Каннабинол (КБН) | 0.030 | 0.006 | 0.007 | 0.008 | 0.003 | 0.003 |
| Сорт Ингреда | ||||||
| Каннабидиол (КБД) | 1.392 | 0.554 | 0.620 | 0.688 | 0.425 | 0.380 |
| Тетрагидроканнабинол (ТГК) | 0.060 | 0.020 | 0.025 | 0.030 | 0.010 | 0.007 |
| Каннабинол (КБН) | 0.045 | 0.008 | 0.010 | 0.011 | 0.006 | 0.006 |
| Таблица 4 | |||||||
| Характер изменения генетической структуры популяций по признаку пола и содержанию ТГК у однодомной конопли сорта Диана в процессе семенного воспроизводства (среднее за 2002-2004 гг.), в % | |||||||
| Репродукция посева | Обычная матерка | Однодомное | Однодомная феминизированная посконь | Феминизированная посконь | Содержание ТГК | ||
| С преобладанием мужских цветков над женскими | Идеальное | С преобладанием женских цветков над мужскими | |||||
| Родоначальные | 1.7 | 32.4 | 33.7 | 27.8 | 3.4 | 1.0 | 0.017 |
| Оригинальные | 1.8 | 31.8 | 33.0 | 28.8 | 3.5 | 1.1 | 0.028 |
| Элитные | 2.0 | 30.3 | 30.2 | 28.3 | 7.0 | 2.2 | 0.046 |
| Репродукционные | 2.2 | 29.4 | 30.7 | 26.8 | 7.8 | 3.1 | 0.068 |
| Таблица 5 | |||||||
| Шкала определения сортовой типичности однодомных сортов конопли среднерусского типа по содержанию тетрагидроканнабинола в растениях | |||||||
| Форма конопли по цвету стебля | Максимально допустимое содержание ТГК в растениях разных репродукций, % | ||||||
| Маточных | Оригинальных | Суперэлиты | Элиты | Репродукционных | |||
| Категории | |||||||
| 1 | 2 | 3 | |||||
| Зеленостебельная | 0,050 | 0,055 | 0,060 | 0,065 | 0,070 | 0,075 | 0,080 |
| Желтостебельная | 0,060 | 0,065 | 0,070 | 0,075 | 0,080 | 0,085 | 0,090 |
1. Способ оценки сортовой типичности культурной конопли, включающий полевое обследование семенных посевов путем отбора проб однодомных растений и их визуального структурного анализа по признаку однодомности, отличающийся тем, что отбирают три группы однодомных растений: растения с преобладанием в соцветиях мужских цветков над женскими, идеальные однодомные растения и растения с преобладанием женских цветков над мужскими при соотношении количества растений в группах, равном 3:4:3, дополнительно в отобранных группах растений определяют содержание тетрагидроканнабинола и к типичным растениям зеленостебельных сортов относят растения посева маточных семян, растения посева оригинальных семян, растения посева семян суперэлиты, растения посева семян элиты, растения посева репродукционных семян с содержанием тетрагидроканнабинола соответственно не более 0,05%, 0,055%, 0,06%, 0,065% и 0,08%, а к типичным растениям желтостебельных сортов относят растения тех же посевов с содержанием тетрагидроканнабинола соответственно не более 0,06%, 0,065%, 0,07%, 0,075% и 0,09%.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание тетрагидроканнабинола определяют методом газожидкостной хроматографии.
Биометрическая генетика в селекции растений нацелена на оптимизацию (повышение эффективности, надежности, ускорение и удешевление) процесса выведения сортов сельскохозяйственных культур и подбору оптимальных условий для их выращивания.
Достигается это путем построения математических моделей изменчивости хозяйственно ценных признаков для отдельных растений, их групп, популяций или целых агрофитоценозов.
Затем проводится проверка моделей на данных экспериментов. Для этого, а также для дальнейшего использования лучших моделей применяют методы математической статистики.
В результате появляется возможность заранее, с помощью выбранных моделей сравнить возможные варианты селекционных воздействий (подобрать лучшие родительские пары, схемы скрещиваний, отбора, выбрать наиболее перспективные среди селекционных образцов и т.д.).
Основой любого биометрико-генетического метода служит математическая модель, в которой упрощенно описаны предположения о влиянии на признак наследственных и средовых факторов, их взаимодействий, а также возможные эффекты целенаправленных воздействий человека на эти факторы.
В данной статье рассматривается селекция сортов риса, но подход может быть с успехом применен и к другим сельскохозяйственным культурам.
Постановка задачи
Имеются данные по селекции 400 растений риса. Фрагмент таблицы с данными смотрите ниже.
Изучается влияние трех факторов: густота стояния растения, способ посева, сорт (см. первые три столбца в таблице) на 11 биометрических показателей растения:
Высота растения, см;
Общая кустистость, шт./растение;
Продуктивная кустистость, шт./растение;
Длина метёлки, мм;
Число зёрен на растении, шт;
Масса зерна с растения, г;
Коэффициент хозяйственной эффективности фотосинтеза;
Масса 1000 зерен, г;
Биологическая продуктивность растения, г;
Все три фактора – категориальные признаки и могут принимать 2 значения (условно закодированы кодами 1 и 2).
Цель исследования: Требуется определить, какие именно факторы оказывают влияние на перечисленные выше биометрические показатели.
Решение в системе STATISICA
Для исследования влияния факторов на биометрические показатели (например, Масса 1000 зерен) используем параметрический t-критерий Стьюдента. t-критерий Стьюдента подразумевает сравнение двух групп по непрерывному признаку. В данном случае группы определяются согласно значению фактора (1 или 2).
Попытаемся ответить на вопрос: различаются средние значения массы 1000 зерен по группам или нет?
Для начала построим диаграммы размаха (Графика/2М Графики/Диаграмма размаха)
На диаграммах размаха диапазоны или характеристики распределения значений выбранной переменной (или переменных) изображаются отдельно для групп наблюдений, заданных значениями категориальной переменной.
Для каждой группы наблюдений вычисляется центральное значение (например, медиана или среднее) и вариационные статистики или статистики диапазона (например, квартили, стандартные ошибки или стандартные отклонения), и выбранные значения изображаются на диаграмме размаха выбранного типа.
Рассмотрим, например, диаграмму размаха признака Масса 1000 зерен по фактору Сорт.
Медиана означает, что половина от общего числа наблюдений расположена ниже этого значения, а другая половина - выше.
Высота прямоугольника есть интервал, в который попадает 50% наблюдений (от 25% и выше до 75% и ниже).
Далее идет зона размаха без выбросов, затем зона выбросов и, наконец, зона крайних точек.
Мы видим, что согласно этим значениям Сорт 1 дает существенно большее значение массы 1000 зерен, чем Сорт 2. По факторам густоты стояния растения и способа посева визуально выделить данную особенность нельзя.
Напомним, что t-критерий - параметрический критерий, поэтому для его использования необходимо убедиться в нормальности распределения признака по группам. Для этого построим гистограмму (Графика/Гистограммы). В том же меню на вкладке Дополнительно рассчитаем статистики Шапиро-Уилка для проверки гипотезы о нормальности распределения.
Гистограмма состоит из столбцов, высота которых определят количество наблюдений попавший соответствующий диапазон. Красная кривая подгонки показывает кривую нормального распределения, для данного количества наблюдений, среднего и разброса.
На построенной гистограмме мы видим, что распределение не нормальное, т.к. есть два часто встречающихся значения. Скорее всего, на подобную неоднородность повлиял фактор Сорта растения. Мы помним, что первый сорт дает более высокое значение массы 1000 зерен, чем второй.
Необходимо отметить, что с увеличением густоты наблюдается увеличение роста растений. Влияние фактора площади питания на величину высоты отмечено и между способами посева. В сплошном показатель выше на 5,6—8,6 см. Кроме того, свое влияние оказали и сложившиеся условия конкретного года исследований. Так, в 1995 г. при сплошном способе увеличение роста растений наблюдалось до нормы 750 тыс./га и достигло 110,9 см, что выше среднего за период исследований на 19,8 см. Параллельно с нарастанием высоты растений сои увеличивается высота прикрепления нижних бобов. При максимальном росте стеблей в 1995 г. бобы сформировались на высоте 21,2 см, что выше среднего за предшествующие годы наблюдений на 11,5 см (рис. 6.5).
На высоту завязывания продуктивных бобов повлияла и загущенность посевов. Из-за повышения степени уплотненности при увеличении норм высева произошло увеличение высоты прикрепления нижних бобов, достигнув при широкорядном способе до 11,1 см и сплошном — до 12,6 см (табл. 6.7).
Показатель массы растений между способами сева сравнялся при густоте 850 тыс./га, снизившись до 14,4 см. Уплотнение посевов повлекло также за собой уменьшение ветвления растений сои в сплошном варианте сева с 2,0 до 1,0 шт., в широкорядном — с 3,4 до 1,8 шт. Причем, последний имел преимущество на 0,5—1,4 ветви больше. Ветвление сои зависело и от химических обработок, и от сложившихся специфических условий года. Так, в 1993 г. этот показатель составлял 0,1—0,8 шт., а в 1994 г. — 1,9—4,5 шт. Это касается и высоты прикрепления нижних бобов, которая была в 1993 г. от 4,9 до 6,7 см, в 1994 г. — от 14,1 до 24,4 см.
Вместе с тем, варианты с более высокими показателями подавления сорняков имели меньшую угнетаемость сои сорной растительностью, что в свою очередь обеспечило более низкую высоту узла прикрепления бобов. Так, прослеживается закономерность, что при наиболее эффективной обработке поаст + базагран эта величина равнялась 9,3 см, при обработке одним поастом — 9,7 см. Сходное действие оказал харнес и трефлан. Если, при использовании гербицида в чистом виде значение показателя — 10,3, а затем — 10,0 и, наконец, в лучшем варианте по урожайности — 9,7 см. В случае с ручной прополкой расположение нижнего яруса прикрепления достигало всего 8,9 см.
Высота растений также варьировала в зависимости от условий года с 70,5 и 89,5 см в 1993 г., до 84,4 и 124,6 см — в 1994 г. Применение трефлана и харнеса также способствовало большей высоте каждого растения — 90,8—97,4 см и 90,8—98,7 см, поаста и фуроресупера — 91,2—92,4 см и 87,7—92,2 см.
Из проведенных наблюдений можно сделать следующее заключение, что рядовой способ посева способствовал большему росту стебля растений и меньшей ветвистости. А также повлиял на повышение наиболее интересующего нас фактора уровня закладки нижнего яруса бобов при нормах высева 750 и 850 тыс. семян/га на 0,6 и 1,5 см. Влияние гербицидных обработок, в первую очередь с применением поаста и базаграна, базаграна и блазера и в аналогичных вариантах харнеса и трефлана, привело в целом к снижению высоты стебля и закладки нижних бобов до 9,3 см, что является вполне приемлемым для комбайновой уборки сои.
Необходимо отметить, что с увеличением густоты наблюдается увеличение роста растений. Влияние фактора площади питания на величину высоты отмечено и между способами посева. В сплошном показатель выше на 5,6—8,6 см. Кроме того, свое влияние оказали и сложившиеся условия конкретного года исследований. Так, в 1995 г. при сплошном способе увеличение роста растений наблюдалось до нормы 750 тыс./га и достигло 110,9 см, что выше среднего за период исследований на 19,8 см. Параллельно с нарастанием высоты растений сои увеличивается высота прикрепления нижних бобов. При максимальном росте стеблей в 1995 г. бобы сформировались на высоте 21,2 см, что выше среднего за предшествующие годы наблюдений на 11,5 см (рис. 6.5).
На высоту завязывания продуктивных бобов повлияла и загущенность посевов. Из-за повышения степени уплотненности при увеличении норм высева произошло увеличение высоты прикрепления нижних бобов, достигнув при широкорядном способе до 11,1 см и сплошном — до 12,6 см (табл. 6.7).
Показатель массы растений между способами сева сравнялся при густоте 850 тыс./га, снизившись до 14,4 см. Уплотнение посевов повлекло также за собой уменьшение ветвления растений сои в сплошном варианте сева с 2,0 до 1,0 шт., в широкорядном — с 3,4 до 1,8 шт. Причем, последний имел преимущество на 0,5—1,4 ветви больше. Ветвление сои зависело и от химических обработок, и от сложившихся специфических условий года. Так, в 1993 г. этот показатель составлял 0,1—0,8 шт., а в 1994 г. — 1,9—4,5 шт. Это касается и высоты прикрепления нижних бобов, которая была в 1993 г. от 4,9 до 6,7 см, в 1994 г. — от 14,1 до 24,4 см.
Вместе с тем, варианты с более высокими показателями подавления сорняков имели меньшую угнетаемость сои сорной растительностью, что в свою очередь обеспечило более низкую высоту узла прикрепления бобов. Так, прослеживается закономерность, что при наиболее эффективной обработке поаст + базагран эта величина равнялась 9,3 см, при обработке одним поастом — 9,7 см. Сходное действие оказал харнес и трефлан. Если, при использовании гербицида в чистом виде значение показателя — 10,3, а затем — 10,0 и, наконец, в лучшем варианте по урожайности — 9,7 см. В случае с ручной прополкой расположение нижнего яруса прикрепления достигало всего 8,9 см.
Высота растений также варьировала в зависимости от условий года с 70,5 и 89,5 см в 1993 г., до 84,4 и 124,6 см — в 1994 г. Применение трефлана и харнеса также способствовало большей высоте каждого растения — 90,8—97,4 см и 90,8—98,7 см, поаста и фуроресупера — 91,2—92,4 см и 87,7—92,2 см.
Из проведенных наблюдений можно сделать следующее заключение, что рядовой способ посева способствовал большему росту стебля растений и меньшей ветвистости. А также повлиял на повышение наиболее интересующего нас фактора уровня закладки нижнего яруса бобов при нормах высева 750 и 850 тыс. семян/га на 0,6 и 1,5 см. Влияние гербицидных обработок, в первую очередь с применением поаста и базаграна, базаграна и блазера и в аналогичных вариантах харнеса и трефлана, привело в целом к снижению высоты стебля и закладки нижних бобов до 9,3 см, что является вполне приемлемым для комбайновой уборки сои.
Читайте также: