Zea mays L. - Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych

Zea mays L. - Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych

ZESZYTY PROBLEMOWE POSTĘPÓW NAUK ROLNICZYCH 2007 z. 517: 355-360
ZMIENNOŚĆ I ODZIEDZICZALNOŚĆ
CECH UśYTKOWYCH
LINII WSOBNYCH KUKURYDZY (Zea mays L.)
Władysław Kadłubiec, Sylwia Lewandowska, Rafał Kuriata
Katedra Hodowli Roślin i Nasiennictwa, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu
Wstęp
Wielu hodowców uwaŜa, Ŝe zmienność genetyczna materiałów
hodowlanych kukurydzy, uŜywanych w praktycznej hodowli, ulega powolnemu,
lecz stałemu zmniejszaniu się [BROWN 1975; KRÓLIKOWSKI 1979]. A zatem nasuwa się
pytanie, czy zmienność genetyczna materiałów hodowlanych kukurydzy,
będących w dyspozycji polskich hodowców, jest wystarczająca? Odpowiedź
negatywna na to pytanie wynika z analizy formuł mieszańców kukurydzy
wpisywanych do Rejestru Odmian (RO). OtóŜ w końcu lat 80. wszystkie
mieszańce wpisywane do RO, to mieszańce wyhodowane we współpracy z
firmami zagranicznymi [KRÓLIKOWSKI i in. 1994]. Był to sygnał, Ŝe zmienność
genetyczna krajowych mieszańców hodowlanych nie była wystarczająca do
samodzielnego utworzenia formuł mieszańców [ADAMCZYK i in. 2003].
Zdaniem ADAMCZYKA i KRÓLIKOWSKIEGO [1997] współpraca z zagranicą ma
i będzie mieć duŜe znaczenie, bo jest to cenne uzupełnienie zmienności genetycznej krajowych materiałów hodowlanych. Niewątpliwie zmiana tej sytuacji nie
jest sprawą łatwą i będzie wymagać śmielszego, a jednocześnie rozwaŜnego
sięgania po inne, istniejące źródła plazmy zarodkowej oraz tworzenia nowych
materiałów wyjściowych przy zastosowaniu nowoczesnych metod hodowli.
Konieczność zwiększenia zmienności genetycznej materiałów wyjściowych do
hodowli kukurydzy jest zadaniem powszechnie akceptowanym przez hodowców
tej rośliny na całym świecie: BRANDOLINI [1968], BROWN [1968, 1975, 1984], TROYER i
HALLAUER [1968], EBERHART [1971], ZUBER [1975], DHILLON i SINGH [1977], KRÓLIKOWSKI
[1979], TROYER i LARKINS [1985]. Zadanie to moŜna realizować wykorzystując ist-
niejące lub tworząc nowe materiały wyjściowe. Dokładna waloryzacja
istniejących źródeł materiałów wyjściowych wydaje się być zadaniem
pierwszoplanowym [ADAMCZYK 1999].
Poznanie genetycznej zmienności cech uŜytkowych linii wsobnych
kukurydzy ma zarówno cel poznawczy, jak i praktyczny. W kolekcji linii
wsobnych moŜna wybrać najlepszy materiał wyjściowy do krzyŜowań w celu
uzyskania największego efektu heterozji.
Celem badań było poznanie zmienności fenotypowej linii wsobnych kukurydzy oraz ich zróŜnicowania pod względem cech uŜytkowych.
356
W. Kadłubiec, S. Lewandowska, R. Kuriata
Materiał i metody
Doświadczenie przeprowadzono w roku 2004 i 2005 na polu doświadczalnym Hodowli Roślin Rolniczych „Nasiona Kobierzyc” w Kobierzycach. Dzięki
prowadzonemu zmianowaniu i jednorodności warunków glebowych na polu,
doświadczenie załoŜono w układzie całkowicie losowym, w trzech
powtórzeniach, na czarnej ziemi. Siew punktowy został przeprowadzony 23
2
kwietnia na poletkach o powierzchni 5 m , w rozstawie rzędów 75 cm. Przed
siewem nasion zastosowano nawoŜenie mineralne w wysokości: N - 140
-1
-1
-1
kg⋅ha , P - 34,9 kg⋅ha , K - 99,6 kg⋅ha . Po wschodach dokonano przerywki,
pozostawiając w punkcie po jednej roślinie, tzn. 18 roślin w rządku, co dawało
rozstawę 75 × 18,6 cm. Zwalczanie chwastów przeprowadzono chemicznie,
3
-1
stosując herbicydy: Primextera Gold 720FS 3 dm ⋅ha + Gesaprim 90WP 0,3
-1
kg⋅ha .
Badano 17 linii wsobnych (K335, K352, K254, K247, K233, K285, K299,
K369, K354, K370, K112, K324, K231, K154, K296, K376, K382) o bardzo
zróŜnicowanym pochodzeniu. Linie wyprowadzono z następujących
mieszańców: amerykańskiego, francuskiego, niemieckiego i węgierskiego oraz
z mieszańców pojedynczych i międzyliniowych polskiego pochodzenia. Z
badanych 17 linii, 13 linii to formy kukurydzy zębokształtnej (dent), a cztery
pozostałe to formy kukurydzy szklistej (flint). Wybrano losowo po 5 roślin z
kaŜdej linii, na których dokonano pomiarów następujących cech: długość i
grubość kolby, liczba rzędów ziarn na kolbie, masa kolby i ziarna z kolby oraz
liczba ziarn z kolby. Wyniki opracowano statystycznie. Przeprowadzono analizę
wariancji metodą kompletnej randomizacji dla klasyfikacji krzyŜowej dla dwóch
czynników. Do oceny podobieństwa linii zastosowano analizę skupień metodą
pojedynczych wiązań na podstawie odległości euklidesowych.
Wyniki
Badane linie nie były zróŜnicowane pod względem badanych cech.
Stwierdzono istotną interakcję dla linii i lat dla masy kolby. Świadczy to o róŜnej
reakcji badanych linii na zmienne warunki klimatyczne. Nieistotna interakcja linii
z latami dla pozostałych cech wskazuje, Ŝe badane cechy nie są wraŜliwe na
warunki pogodowe (tab. 1).
Współczynniki zmienności dla grubości kolby (1,78% do 13,42%) i liczby
rzędów ziarn na kolbie (4,8% do 17,45%) są niskie, co świadczy o małej zmienności cech w obrębie badanych linii. Dla długości kolby współczynniki
zmienności równieŜ przyjmują wartości niskie, jedynie dla linii K352 i K285
wartości wysokie (22,1 i 30,12%), świadczące o wpływie warunków
pogodowych na tę cechę u tych linii. Dla pozostałych cech współczynniki
zmienności przyjmują wartości średnie, co wskazuje na małą stabilność
badanych cech w latach. Współczynniki odziedziczalności przyjmowały wartości
od 9 do 45%. Dla grubości kolby współczynnik odziedziczalności osiągnął
najwyŜszą wartość 45%. Natomiast dla pozostałych cech współczynniki
odziedziczalności były niskie, co wskazuje na małą skuteczność selekcji na
badane cechy (tab. 2). Analiza skupień zróŜnicowała linie wsobne pod
względem badanych cech. Z rys. 1 wynika, Ŝe badane linie zostały podzielone
na kilka grup ze względu na pochodzenie. Najbardziej zróŜnicowane morfologicznie są linie K154 i grupa K112, K231, K335. KrzyŜowanie linii z grup
ZMIENNOŚĆ I ODZIEDZICZALNOŚĆ CECH UśYTKOWYCH ...
357
odległych od siebie prawdopodobnie poszerzy zmienność w potomstwie F2.
Pozostałe linie podzielono na grupy skupiające po dwie lub trzy linie wsobne
Tabela 1; Table 1
Średnie kwadraty odchyleń dla badanych cech kukurydzy
The mean squares of deviations for studied traits of maize
Źródło
zmienności
Source of
variation
Średni kwadrat; Mean square
Liczba
stopni
swobody
Degrees
of freedom
długość
liczba rzęmasa
masa
liczba
grubość
kolby (cm) kolby (cm) dów ziarn
kolby (g)
ziarna z
ziarn z
cob length cob thicna kolbie
cob
kolby (g); kolby (szt.)
kness
(szt.); num- weight (g)
(cm)
grain
number of
(cm)
ber of grain
weight
grain per
rows per
per cob
cob
cob
(g)
Lata; Years
1
5,44
0,82
Linie; Lines
16
2,84
Interakcja
linie × lata
Interaction
lines × years
16
1,67
Błąd; Error
34
4,69
*
**
4652,12**
123,39
22621,42
4,08
381,21
301,48
8231,93
1,62
646,24*
352,5
6090,19
3,04
267,71
237,56
6806,92
istotne na poziomie α = 0,05; significant at α = 0.05
istotne na poziomie α = 0,01; significant at α = 0.01
Rys. 1.
Fig. 1.
Diagram podobieństwa linii wsobnych kukurydzy
Diagram of similarity of inbred maize lines
358
W. Kadłubiec, S. Lewandowska, R. Kuriata
ZMIENNOŚĆ I ODZIEDZICZALNOŚĆ CECH UśYTKOWYCH ...
359
Wnioski
1.
Badane cechy linii wsobnych nie są wraŜliwe na warunki pogodowe. Jedynie masa kolby reaguje na zmienne warunki środowiskowe.
2.
Grubość kolby oraz liczba rzędów ziarn na kolbie wykazały małą zmienność w obrębie badanych linii.
3.
Analiza skupień zróŜnicowała linie wsobne pod względem badanych cech.
MoŜna sądzić, Ŝe krzyŜując linię K154 z liniami grupy K112, K231, K335 ,
w pokoleniu F2 uzyska się wartościowy materiał wyjściowy do dalszej hodowli.
Literatura
ADAMCZYK J. 1999. Oszacowanie wartości hodowlanej odmian populacyjnych
i syntetycznych kukurydzy (Zea mays L.). Biuletyn IHAR 209: 223-245.
ADAMCZYK J., CYGERT H., CZAJCZYŃSKI J. 2003. 50 lat hodowli kukurydzy mieszańcowej w Polsce - dorobek i perspektywy. Biuletyn IHAR 230: 423-431.
ADAMCZYK J., KRÓLIKOWSKI Z. 1997. U progu 45-lecia polskiej hodowli mieszańców
kukurydzy – dorobek i perspektywy. Materiały I Krajowej Konferencji „Hodowla
Roślin”. Poznań, 19-20 XI 1997: 61-64.
BRANDOLINI A., MARIANI G. 1968. II germoplasmo Italiano nella fase attuale del
miglioramento genetico del mais. Genet. Agr. 2: 189-206.
BROWN W.L. 1968. Trends in hybrid corn breeding and production. Crops Soils 8:
7.
BROWN W.L. 1975. A broader germplasm base in corn and sorghum. Corn and
Sorghum Res. Conf. Proc. 30: 81-89.
BROWN W.L. 1984. The coming debate over ownership of plant germplasm. Proc.
Ann. Corn and Sorghum Industry Research Conf. 39: 44-51.
DHILLON B.S., SINGH J. 1977. Combining ability and heterosis in diallel crosses of
maize. Theoret. Appl. Genet. 3: 117-122.
EBERHART S.A. 1971. Regional maize diallels with U.S. and semi-exotic varieties.
Crop Sci. 11: 911-914.
KRÓLIKOWSKI Z. 1979. Hodowla kukurydzy – zagadnienia wybrane. Biuletyn IHAR
136: 13-20.
KRÓLIKOWSKI Z., ADAMCZYK J., KURCZYCH Z. 1994. Czterdzieści lat hodowli
kukurydzy mieszańcowej w Polsce – dorobek i perspektywy. Biuletyn IHAR 191:
11-23.
TROYER A.F., HALLAUER A.R. 1968. Analysis of diallel set of early flint varieties of
maize. Crop Sci. 8: 581-584.
TROYER A.F., LARKINS J.R. 1985. Selection for early flowering in corn: 10 late
synthetics. Crop Sci. 25: 695-697.
ZUBER M.S. 1975. Corn germ plasm in the U.S. – is it narrowing, widening or
static? Proc. Ann. Corn Sorghum Res. Conf. 30: 277-286.
Słowa kluczowe: kukurydza, linie wsobne, analiza skupień, współczynnik
zmienności, współczynnik odziedziczalności
W. Kadłubiec, S. Lewandowska, R. Kuriata
360
Streszczenie
Badano 17 linii wsobnych (K335, K352, K254, K247, K233, K285, K299,
K369, K354, K370, K112, K324, K231, K154, K296, K376, K382) o bardzo
zróŜnicowanym pochodzeniu. Linie wyprowadzono z następujących
mieszańców: amerykańskiego, francuskiego, niemieckiego i węgierskiego oraz
z mieszańców pojedynczych i międzyliniowych polskiego pochodzenia.
Wybrano losowo po 5 roślin z kaŜdej linii, na których dokonano pomiarów
następujących cech: długości i grubości kolby, liczby rzędów ziarn na kolbie,
masy kolby i ziarna z kolby oraz liczby ziaren z kolby. Wyniki opracowano
statystycznie. Przeprowadzono analizę wariancji metodą klasyfikacji krzyŜowej
dla dwóch czynników. Do oceny podobieństwa linii zastosowano analizę
skupień metodą pojedynczych wiązań na podstawie odległości euklidesowych.
Analizowane linie zostały podzielone na grupy ze względu na pochodzenie.
VARIABILITY AND HERITABILITY OF AGRONOMIC TRAITS
IN INBRED LINES OF MAIZE (Zea mays L.)
Władysław Kadłubiec, Sylwia Lewandowska, Rafał Kuriata
Department of Plant Breeding and Seed Production,
University of Environmental and Life Sciences, Wrocław
Key words:
maize, inbred lines, cluster analysis, coefficient of variation,
coefficient of heritability
Summary
17 inbred lines of maize (K335, K352, K254, K247, K233, K285, K299,
K369, K354, K370, K112, K324, K231, K154, K296, K376, K382) of different origin were tested. The lines came from American, French, German, Hungarian
hybrids; and also from single and interlines hybrids of Polish origin. 5 plants of
each line were chosen randomly. The following traits were measured: length
and thickness of cob, number of grain rows per cob, cob weight, grain weight,
number of grains per cob. The results were statistically analyzed. Analysis of
variance by cross classification method for two factors was conducted. Cluster
analysis of cluster single method based on Euclidian distance was used to
estimate the association of lines. The analyzed lines were divided into groups
according to their origin.
Dr hab. Władysław Kadłubiec, prof. UP
Katedra Hodowli Roślin i Nasiennictwa
Uniwersytet Przyrodniczy
Pl. Grunwaldzki 24 A
50-363 WROCŁAW
e-mail: [email protected]
ZMIENNOŚĆ I ODZIEDZICZALNOŚĆ CECH UśYTKOWYCH ...
361