Морфологические и биологические особенности

КЛАССИФИКАЦИЯ

ЛУК

ЛУКОВЫЕ РАСТЕНИЯ

Тема: Особенности селекции луков и изучение варьирования признаков

Лабораторная работа №14

Контрольные вопросы и задания

I. В чем заключаются преимущества гибридов F1 по сравнению с обычными сортами?

2. Какие особенности строения и функций цветков используют при массовом производстве гибридных семян овощных растений?

3. Как определить генотип растения с мужской стерильностью?

4. В работе с какими овощными растениями возможно использование цитоплазматической мужской стерильности

5. Что такое женский тип цветения растений огурца и других представителей семейства Тыквенные?

6. Что такое самонесовместимость и в селекции гибридов каких культур ее используют? 7. Охарактеризуйте роль инбридинга в селекции гибридов F1

8. Расскажите о способах оценки комбинационной способности линий. 9. В чем состоят преимущества трех- и четырехлинейной схемы получе­ния гибридных семян по сравнению с двухлинейной?

Цель занятия: Ознакомится с основными направлениями селекции луковичных культур и изучить варьирование признаков растений.

Материалы и оборудование:

1.Схемы,плакаты.

2.Материалы по выполнению лабораторной работы.

Выполнение работы:

1. Ознакомится и записать в тетрадь основные положения по селекции культуры.

2.Записать основные селекционные и морфологические признаки.

3.Изучить схему и особенности этапов селекционного процесса.

4. Ответить на вопросы

Из большого разнообразия видов лука преимущественное распространение получил лук репчатый. Другие виды лука (шалот, порей, батун, шнитт, многоярусный, душистый и некоторые другие) выращивают в ограниченном количестве и не везде. Широкое распространение получил и чеснок. Для зеленых органов всех видов лука характерно высокое содержание аскорбиновой кислоты (100-120 мг% и более), что в 5-6 раз больше, чем в запасающих луковицах. Луки богаты углеводами. В луковицах репчатого лука северных сортов накапливается до 10-12 % сахаров, в зубках чеснока - 30-38 % полисахаридов (инулин и др.). Луки содержат также ценные аминокислоты (лизин, валин, метионин и др.). Доказано благотворное действие лука при авитаминозе, атеросклерозе, лечении гипертонической и других болезней. В медицине используют 10-12 препаратов, изготовляемых из лука и чеснока.

В нашей стране лук возделывают во всех земледельческих районах. В центральных и северных районах распространены преимущественно острые сорта репчатого лука, на юге - сладкие и полусладкие.

Все луки относятся к семейству Аlliасеае (Луковые) и роду.Allum (лук). Представители системы Allium. L. отличаются большим полиморфизмом, что вызвано широким ареалом - от северных широт до тропиков, а также особенностями эволюции Iотдельных органов, особенно вегетативных. В системе Аllium. насчитывается от 500 до 600 видов (П. Вендельбо).

На территории СНГ произрастает около 230 видов, из которых около 150 сосредоточено в равнинной и горной части Средней Азии (А. И. Введенский). В горных районах Средней Азии произрастают и дикие сородичи репчатого лука - лук Ошанина (А. oshanini О.), лук Вавилова (А. vavilovii.), лук смешанный (А. praemixtum), а также сородич культурного чеснока - лук длинноостроконечный (А.longcuspus.). Произрастание здесь и в смежных районах Афганистана диких форм репчатого лука и чеснока указывает на то, что среднеазиатский центр является первичным очагом формирования культурного лука и чеснока (Н. И. Вавилов).

Для всех луков характерно единое строение соответствующих органов, однако степень выраженности каждого из них для разных видов различна. В результате изучения биологии различных видов лука представляется возможным в пределах системы Аllium выделить две основные группы жизненных форм, морфо- логические показатели которых хорошо согласуются с их экологической принадлежностью (В. А. Комиссаров).

К первой группе отнесены эфемероидные луки, которые преимущественно распространены в областях аридного и близкого к нему климата (Средняя Азия и др.). Этим лукам присущи: сильно развитая запасающая луковица, слабо выраженный однолетний стебель - донце, который по массе может уступать собственной луковице в 100 раз и более (лук Суворова), почти одновременная и быстрая сменяемость корневой системы и надземной части, короткий период весеннего роста и сравнительно продолжительный период летнего покоя. Для них характерна геофилия и для многих из них - вивипария, а также способность формирования столоновидных стеблей с придаточными луковичками. К этой группе относятся чеснок культурный, лук-порей и многие дикорастущие луки.

У корневищных луков хорошо выражен многолетний стебель (корневище) и небольшая луковица (ее масса обычно равна или меньше массы стебля). Этим лукам присущи: отсутствие покоя, продолжительный период активного роста, постепенная сменяемость органов подземной и надземной частей растения, редкая вивипария и ослабленная геофилия. К этой группе можно отнести лук-батун (А.fistuljsum.), шнитг-лук (А. schjenorasum.), слизун (A.. nutans.), лук душистый (А. оdorum.) и некоторые другие. Филогенетически корневищные луки наиболее древние.

Лук репчатый (А. сера.) представлен огромным мировым разнообразием (в коллекции ВИР насчитывается свыше 2 тыс. сортов более чем из 50 стран). Велико разнообразие его и в нашей стране. Вследствие этого внутривидовая классификация его достаточно сложна.

В нашей стране и за рубежом предпринималось немало попыток дать внутривидовую классификацию репчатого лука. Среди них классификация А. А. Казаковой, согласно которой А. серa. представлен тремя подвидами: типичный (западный) - subsp сера, южный - subsp australe. и восточный - subsp orientale. Каждый подвид имеет разновидности, а последние - сорю типы.

Для сортов репчатого лука, распространенных на территории СНГ можно придерживаться классификации А. В. Кузнецова и Н. X. Трофимец. Эта классификация определяет место каждого сорта на основе ряда биологических и хозяйственных при знаков с учетом разнообразия почвенно-климатических условий, истории и особенностей культуры. По данной классификации лук репчатый - А. сера. - представлен двумя подвидами: среднерусским и южным.

Среднерусский подвид -subsp. medio rossium- объединяет три географические группы сортотипов (ростовская, московская, курская). Лук выращивается в двух-трехлетней культуре преимущественно средне- и многогнездный. Луковица с острым вкусом.

Южный подвид - subsp.australe - имеет четыре географические группы сортотипов (испанская, кавказская, южноукраинская, среднеазиатская). Для сортов этой группы характерна малогнездность и крупные размеры луковиц со сладким и полу острым вкусом. Культура двулетняя.

Стебель. Представлен в сильно укороченном виде (донце), на котором формируются все вегетативные и генеративные органы От донца отходят листья, причем каждый очередной лист выходит из полости предыдущего, образуя ложный стебель. В пазуха листьев закладываются почки.

Корневая система. Мочковатая, располагается в почве на глубине 40-60 см. Отличаясь слабой разветвленностыо, корни лук густо покрыты волосками, отчего всасывающая поверхность корневой системы резко возрастает (особенно при недостатке почвенной влаги).

Листья. Трубчатые, полые, имеют восковой налет различают интенсивности. Наряду с зелеными листьями имеются бесхлорофилльные низовые листья, которые и представляют собственно луковицу. Таким образом, морфологически луковица имеет листовую природу.

Луковица. Состоит из укороченного стебля, сухих кроющих ] сочных чешуи (открытых и закрытых). При этом у луковиц выращенных из семян, стебель представлен в виде однолетнее образования - донца (лук-севок, лук-репка или маточный лук при однолетней культуре), а у выращенных из лука-севка стебель -двулетнее образование и состоит из донца и пятки. Часть открытых сочных чешуи по мере вызревания 1 хранения луковицы постепенно становятся сухими, выполняя защитную функцию. Плотно сложенные в верхней части луковицы, они образуют так называемую шейку. По окраске, которая зависит от содержания в сухих чешуях кверцетина (до 30 %) луковицы разных сортов сильно варьируют (от белой и соломисто-желтой до розовой и темно-фиолетовой).

Закрытые сочные чешуи располагаются в центре луковицы: представляют собой периферийную часть пазушных дочерних почек. Процесс заложения пазушных почек в основании луковицы им называется ветвлением, это важное биологическое свойств лука.

По числу почек судят о зачатковости сортов лука. Различают малозачатковые (1-2 почки), среднезачатковые (3-4 почки) и многозачатковые сорта (5 почек и более). Следствием зачатковости является гнездность лука, т. е. число луковиц в одном гнезде, расположенных на одном стебле. Различают мало- (1-2), средне- (2-3) и многогнездные сорта лука (4-5 и более).

Зачатковость и гнездность - важные сортовые признаки, однако они могут изменяться под влиянием условий выращивания и хранения (продолжительность светового дня, площади питания, количество и виды удобрений и т. д.). Увеличению числа зачатков в

Рис.1. Строение луковицы:

малозачатковые (1—2 почки), среднезачатковые (3—4 почки) и многозачатковые сорта (5 почек и более). Следствием зачатко-вости является гнездность лука, т. е. число луковиц в одном гнезде, расположенных на одном стебле. Различают мало- (1—2), средне- (2—3) и многогнездные сорта лука (4—5 и более).

луковице способствуют продолжительный световой день, большая площадь питания растений, теплый способ хранения посадочного материала и т. д. В пределах сорта зачатковость возрастает по мере увеличения размера и массы лука-севка и лука-матки.

Форма луковицы - сортовой признак. У разных сортов форма изменяется от плоской до сигаровидной, однако она может варьировать и в пределах сорта. Глубина заделки семян и посадки луковиц, площадь питания растений, приемы агротехники суще-ственно влияют на изменчивость этого признака. Например, заглубленная посадка или загущенность растений ведут к удлинению формы луковицы. Наиболее точно выражение формы луковицы определяется индексом - отношением ее высоты к диаметру (I= Н/П). Он изменяется от значений 0,3-0,4 (плоские формы) до 1,5-3,0 и более (сигаровидные формы).

Луковица оценивается также и по плотности сложения сочных чешуи. Для определения формы и плотности луковицы существуют специальные шкалы.

По вкусу различают сладкие, полусладкие и острые сорта лука. Чем больше сухих веществ и эфирных масел в луковице, тем острее ее вкус и продолжительнее лежкость. Этими качествами обладают северные сорта репчатого лука (Ростовский репчатый, Арзамасский, Бессоновский и др.).

Цветонос. Цветочная стрелка высотой 0,8-1,6 м и более формируется обычно на второй-третий год жизни, что зависит от способа выращивания лука. На юге при посеве лука в летние и раннеосенние сроки он зацветает на следующий год (озимая культура). Стрелка заканчивается шаровидным соцветием - ложным зонтиком, содержащим 200-800 цветков. В раннем возрасте соцветие покрыто пленчатой оберткой, которая по мере разрастания зонтика разрывается. Стрелка и обертка соцветия выполняют ассимилирующую роль. Ее крупные размеры и значительное содержание углеводов и других веществ указывают на высокую приспособительную способность лука, гарантирующую цветение и плодоношение в условиях продолжительного недостатка влаги. Луку свойственна ксерофитная структура.

Цветки. Шестилепестковые, белые или бледно-зеленоватые, обоеполые. Тычинок 6. Пестик с длинным столбиком и коротким рыльцем. Пыльники четырехгранные, желтые или зеленые. Пыльца тяжелая, клейкая. Завязь верхняя, у ее основания скрыты нектарники.

Плод. Трехгранная коробочка, в зависимости от условий оплодотворения содержит от 2-3 до 5-6 семян.

Семена. Трехгранные, покрыты твердой морщинистой оболочкой (кожурой). Эндосперм содержит крахмальные и алейроновые зерна, капельки масла. Масса 1000 семян 2,7-4,0 г. В 1 кг насчитывается 200-275 тыс. семян.

Лук - перекрестноопыляющееся растение. Лучшие опылители - пчелы. Цветки в соцветии распускаются неодновременно, от его вершины к основанию. В естественных условиях возможно и самоопыление. Созревают пыльники неодновременно: спус-П1 10-14 ч после раскрытия цветка созревает пыльца периферийных тычинок, а через 14-28 ч - трех внутренних. Для лука характерна протерандрия. Процесс опыления определяется наличием созревшей пыльцы и готовностью рыльца пестика к ее приему. Жизнеспособнее пыльца бывает в первый день цветения и II первые часы раскрытия пыльников. Наиболее активное раскрытие цветков зонтика наблюдается с 7-8 до 12-14 ч (на севере этот период короче, на юге продолжительнее).

Продолжительность цветения зонтика зависит от климатических и погодных условий. Например, в северных районах (Ленинградская область) она не менее 15-25 дней, на юге (Узбекистан) - 6-10. В средней полосе нашей страны в жаркую погоду (24-26 °С) цветение начинается на 5-7 дней раньше, чем при умеренной температуре (18-20 °С). Цветение отдельного цветка продолжается обычно от 2-3 до 5-6 дней. Семенной куст цветет 30-50 дней, что зависит от сорта, места выращивания и погодных условий.

Сорта репчатого лука легко скрещиваются с луком-шалотом. Репчатый лук скрещивается также со своими дикими родичами - луком Ошанина и луком Вавилова, значительно труднее - с луком-батуном и алтайским и не скрещивается с луком-пореем.

Процесс последовательного формирования органов растения от семени укладывается в 12 этапов органогенеза, принципиальная схема которых была предложена Ф. М. Куперман и выполнена на примере лука Е. Г. Гринберг. Знание процессов новообразования органов в жизненном цикле лука позволяет использовать этот метод биологического контроля при семеноводстве.