Морфометричні особливості міжвидових гібридів картоплі та їх вплив на показники продуктивності

Abstract

Дисертаційна робота присвячена науковому обґрунтуванню ролі морфометричних ознак у формуванні продуктивності міжвидових гібридів картоплі, а також визначенню селекційної цінності досліджуваного матеріалу за комплексом морфологічних, морфо-продуктивних і якісних показників. Актуальність теми зумовлена необхідністю підвищення ефективності селекційної оцінки картоплі та пошуку генотипів, здатних формувати високий рівень продуктивності, оптимальну структуру бульбового гнізда, достатню товарність, бажану середню масу бульби та стабільний прояв господарсько-цінних ознак. Метою дисертаційної роботи було визначити вплив морфометричних особливостей міжвидових гібридів картоплі на формування продуктивності, виявити кореляційні залежності між основними морфометричними та морфо-продуктивними ознаками, а також встановити особливості формування врожаю у досліджуваного матеріалу. Для досягнення поставленої мети передбачалося встановити здатність залучених у дослідження міжвидових гібридів до утворення паростків і стебел; визначити продуктивність гібридів, її складові та зв’язок із морфологічними й морфо-продуктивними ознаками; виявити особливості прояву морфометричних показників у різних за стиглістю і продуктивністю форм; визначити вплив морфометричних ознак на рівень продуктивності міжвидових гібридів залежно від умов року; виділити перспективні форми для подальшого селекційного використання. Об’єктом дослідження були різні за продуктивністю і стиглістю міжвидові гібриди картоплі. Предметом дослідження були морфометричні особливості міжвидових гібридів картоплі, їх вплив на формування продуктивного процесу, структуру бульбового гнізда, товарність, середню масу бульби та інші господарсько-цінні показники. Експериментальні дослідження проводили в умовах Сумського національного аграрного університету впродовж 2023–2025 років. Досліджуваний матеріал було згруповано за групами стиглості: ранньостигла, середньорання, середньостигла та середньопізня. У межах кожної групи оцінювання проводили порівняно зі стандартними сортами відповідної групи стиглості. До ранньостиглої групи були включені гібриди П1, П2 і П3 зі стандартом Тирас; до середньоранньої – Г4, Г6, Г9, Г15, Г20, Г42 зі стандартом Явір; до середньостиглої – Г18, Г22, Г31, Г32, Г33, Г34, Г36, Г37, Г41, Г43, Г44 зі стандартом Княгиня; до середньопізньої – Г1, Г2, Г3, Г5, Г7, Г10, Г11, Г16, Г19, Г25, Г38, Г45 зі стандартом Случ. Дослідження проводилися за загальноприйнятими методиками. У роботі застосовано комплекс методів дослідження: польові – для проведення обліків, спостережень, визначення морфометричних і морфо-продуктивних показників; лабораторні та технологічні – для оцінювання окремих якісних показників; статистичні – для встановлення закономірностей мінливості ознак, групування досліджуваного матеріалу, проведення кореляційного та кластерного аналізу, регресійного моделювання. Оцінювали висоту рослин, кількість стебел, обхват стебел, габітус куща, площу листкової поверхні, кількість листків, загальну кількість бульб у гнізді, кількість товарних і нетоварних бульб, масу бульб з гнізда, середню масу однієї бульби, товарність, вміст крохмалю та стабільність прояву окремих ознак за роками досліджень. До основних методичних прийомів дослідження віднесено групування рослин за рівнем прояву морфометричних і продуктивних ознак. У першому розділі дисертації узагальнено теоретичні основи оцінки морфометричних ознак і продуктивності міжвидових гібридів картоплі. Розкрито селекційне значення міжвидових гібридів як джерела генетичної, морфологічної та продуктивної мінливості. Показано, що залучення диких і культурних видів роду Solanum дає змогу розширити спадкову основу селекційного матеріалу, інтрогресувати ознаки стійкості, адаптивності, якості бульб і різноманіття архітектоніки куща. Окрему увагу приділено ролі морфологічної архітектоніки рослини картоплі у формуванні продуктивності, зокрема значенню стеблового апарату, листкової поверхні, габітусу куща та системи «джерело–акцептор» у процесі накопичення асимілянтів і їх спрямування до бульбового гнізда. Обґрунтовано, що морфопродуктивні показники бульбового гнізда є важливими критеріями селекційної оцінки картоплі. Маса бульб із гнізда характеризує інтегральний прояв індивідуальної продуктивності рослини, загальна кількість бульб – інтенсивність бульбоутворення, кількість товарних бульб – якість реалізації продуктивного потенціалу, товарність – господарську придатність урожаю, середня маса бульби – крупнобульбовість і ефективність ростових процесів, а вміст крохмалю – технологічну та якісну цінність матеріалу. Підкреслено, що окрема ознака не може повністю характеризувати селекційну цінність генотипу, тому оцінювання має ґрунтуватися на комплексному підході. У другому розділі наведено умови проведення дослідів, характеристику місця закладання польових досліджень, агрокліматичні умови років досліджень, особливості ґрунтового покриву та методику оцінювання досліджуваного матеріалу. Дослідження проводили на дослідній ділянці з чорноземом типовим глибоким малогумусним середньосуглинковим великопилуватим. Агрохімічний стан ґрунту був загалом сприятливим для вирощування картоплі та проведення досліджень, пов’язаних з оцінюванням продуктивності сортів і міжвидових гібридів. У межах досліду було забезпечено порівняння гібридів у межах біологічно близьких груп стиглості, що дало змогу уникнути некоректного зіставлення ранніх і пізніших форм та точніше визначити селекційну цінність кожного генотипу. Кліматичні умови років досліджень були різноманітними: від сприятливого (2025 рік) до несприятливого (2024 рік). У третьому розділі проаналізовано особливості формування продуктивності міжвидових гібридів картоплі. Встановлено значну диференціацію досліджуваного матеріалу за рівнем індивідуальної продуктивності. Маса бульб у гнізді змінювалася від дуже низького рівня у гібрида Г25 до максимального значення у гібрида П2. Такий діапазон засвідчив широку мінливість реалізації врожайного потенціалу в досліджуваній популяції. За середніми показниками продуктивності найбільшу частку становили помірно продуктивні гібриди, тоді як високопродуктивна група була представлена лише окремими формами. Це свідчить про те, що в досліджуваній популяції переважали генотипи із середнім рівнем реалізації продуктивного потенціалу, а форми з дуже високою масою бульб у гнізді мали особливу селекційну цінність. Найбільш перспективними за рівнем маси бульб у гнізді були гібриди П2, Г32, Г34, Г10, Г19 і Г16. У ранньостиглій групі особливо виділявся гібрид П2, який істотно перевищував стандарт Тирас і може розглядатися як цінне джерело поєднання скоростиглості та високої індивідуальної продуктивності. У середньоранній групі жоден із гібридів не перевищив стандарт Явір, однак найближчим до нього був Г15, що дозволяє розглядати його як перспективну форму цієї групи. У середньостиглій групі найбільшу селекційну цінність мали гібриди Г32 і Г34, які характеризувалися підвищеним рівнем продуктивності та наближеністю до стандарту Княгиня. У середньопізній групі селекційний інтерес становили Г10, Г19 і Г16, здатні формувати потужне бульбове гніздо. Окрему увагу приділено оцінюванню вмісту крохмалю та стабільності його прояву за роками. Встановлено, що високий рівень крохмалистості не завжди є достатнім критерієм селекційної цінності. Найбільш важливими є гібриди, які поєднують підвищений або високий уміст крохмалю зі стабільністю прояву цієї ознаки. За комплексною оцінкою особливо цінними є П1, П3 і Г32, які можуть бути використані як джерела прогнозованої якості та стабільного накопичення крохмалю. Таким чином, селекційна оцінка міжвидових гібридів має ґрунтуватися не лише на абсолютному рівні маси бульб або вмісту крохмалю, а й на комплексному поєднанні продуктивності, групи стиглості, стабільності прояву ознак і напряму можливого використання. У четвертому розділі досліджено морфо-продуктивні та архітектонічні особливості формування продуктивності міжвидових гібридів картоплі. Проведено аналіз кількості бульб, співвідношення товарної й нетоварної фракцій, середньої маси бульби, товарності та типу формування бульбового гнізда. Встановлено, що бульбове гніздо формується за кількома принципово різними типами, які відображають особливості реалізації продуктивного потенціалу рослин. У роботі запропоновано авторський підхід до типологізації бульбового гнізда міжвидових гібридів картоплі за співвідношенням товарних і нетоварних бульб. На цій основі було виділено продуктивно-збалансований, кількісно-орієнтований типи, тип з обмеженим бульбоутворенням і нестабільний тип гнізда. Продуктивно-збалансований тип характеризується приблизно однаковою кількістю товарних і нетоварних бульб або переважанням товарної фракції. До нього віднесено П2, П3, Г36 і Г19. Ці гібриди мають найбільшу селекційну цінність, оскільки в них інтенсивність бульбоутворення узгоджується з ростом бульб і формуванням товарної частини врожаю. Кількісно-орієнтований тип був найпоширенішим у досліджуваній популяції та охоплював понад половину гібридів. Для нього характерне переважання нетоварної фракції, що свідчить про інтенсивне закладання бульб, але недостатнє забезпечення їхнього росту. Гібриди з обмеженим бульбоутворенням мали низький потенціал формування врожаю, а нестабільний тип відображав значну залежність структури гнізда від умов року. Показано, що найбільший селекційний інтерес становлять форми, які поєднують достатню або високу кількість бульб, підвищену середню масу однієї бульби, помірну чи високу товарність і здатність зберігати ці ознаки в різні роки досліджень. Узагальнення результатів розділу засвідчило, що селекційна оцінка міжвидових гібридів картоплі за морфо-продуктивними показниками має ґрунтуватися на комплексному підході. Окрема ознака – кількість бульб, середня маса бульби або товарність — не може повною мірою характеризувати цінність генотипу. Найбільш обґрунтованим є добір форм із продуктивно-збалансованим типом гнізда, у яких інтенсивність бульбоутворення узгоджується з ростом бульб, формуванням товарної фракції та стабільністю прояву основних ознак. У п’ятому розділі розкрито морфометричні особливості надземної частини міжвидових гібридів картоплі та їх зв’язок із продуктивністю. Досліджено особливості формування стеблостою, висоту рослин, кількість і обхват стебел, листкову поверхню, кількість листків, габітус куща та їх взаємозв’язок із масою і кількістю бульб у гнізді. Показано, що стеблоутворення є однією з важливих морфологічних ознак рослини картоплі, оскільки воно визначає архітектоніку куща, розвиток надземної маси, потенціал формування асиміляційної поверхні та опосередковано впливає на закладання бульбового гнізда. Кореляційний аналіз засвідчив складний характер зв’язку між морфометричними ознаками рослин і продуктивністю. У загальній вибірці сила зв’язків часто була слабкою або помірною, що пояснюється наявністю в досліджуваній популяції різних типів формування врожаю: багатобульбових, великобульбових, дрібнофракційних, високотоварних або нестабільних форм. Більш інформативним виявився аналіз окремих продуктивних груп, зокрема низькопродуктивних і високопродуктивних гібридів, а також контрастних груп із крайнім проявом продуктивності. Такий підхід дозволив краще розмежувати ознаки, які обмежують формування врожаю, і ознаки, що супроводжують високу реалізацію продуктивного потенціалу. У низькопродуктивних гібридів маса бульб була тісніше пов’язана з обхватом стебел і площею листків, що свідчить про обмежувальну роль недостатньо розвиненої надземної частини. Для високопродуктивних форм сильних парних зв’язків між окремими морфометричними показниками та масою бульб не виявлено, що свідчить про комплексний характер реалізації продуктивного потенціалу. Аналіз контрастних груп показав, що крайні за продуктивністю форми краще розкривають роль морфометричних ознак у переході від низького до високого рівня формування врожаю. Для глибшого аналізу було використано регресійне моделювання. У моделях функцією виступали маса бульб у гнізді або кількість бульб, а аргументами – висота рослин, кількість стебел, обхват стебел, площа листків та кількість листків. Регресійний аналіз підтвердив, що продуктивність картоплі формується не під впливом однієї ознаки, а через комплекс взаємопов’язаних параметрів. Найбільшу пояснювальну цінність мали моделі, у яких враховувалися показники, що характеризують як стебловий апарат, так і листкову поверхню. Це свідчить про важливість асиміляційного потенціалу рослини та його зв’язку з формуванням бульбового гнізда. Отримані результати дали змогу уточнити підходи до оцінювання міжвидових гібридів картоплі за структурою бульбового гнізда. Зокрема, за співвідношенням товарних і нетоварних бульб, середньою масою бульби та рівнем бульбоутворення було виділено продуктивно-збалансований, кількісно-орієнтований, обмежений і нестабільний типи формування гнізда, що дозволило глибше охарактеризувати селекційну цінність досліджуваного матеріалу. Встановлено, що маса бульб у гнізді, кількість бульб, товарність, середня маса бульби та вміст крохмалю формуються не під впливом однієї окремої ознаки, а внаслідок комплексної взаємодії параметрів стеблового апарату, листкової поверхні та типу бульбоутворення. Уперше для досліджуваної сукупності міжвидових гібридів картоплі проведено комплексне групування за характером формування бульбового гнізда, що дозволило виділити різні морфо-продуктивні типи та перейти від простої оцінки врожайності до з’ясування механізмів її формування. Уточнено характер кореляційних залежностей між морфометричними показниками рослин і продуктивністю. Показано, що в загальній вибірці зв’язки між ознаками послаблюються через наявність різних типів формування врожаю, тоді як аналіз окремих продуктивних і контрастних груп є більш інформативним для виявлення ознак, які обмежують або супроводжують реалізацію продуктивного потенціалу. Набули подальшого розвитку методичні підходи до оцінювання міжвидових гібридів картоплі на основі поєднання морфометричного аналізу, групування за продуктивністю, кореляційного аналізу та регресійного моделювання. Обґрунтовано доцільність використання висоти рослин, кількості й обхвату стебел, площі листкової поверхні та кількості листків як допоміжних показників для пояснення формування маси й кількості бульб у гнізді. Практичне значення одержаних результатів полягає у можливості використання встановлених морфометричних закономірностей як додаткових критеріїв селекційної оцінки сортів і міжвидових гібридів картоплі. Визначені зв’язки між параметрами стеблостою, листкової поверхні та показниками бульбоутворення дають змогу прогнозувати продуктивний потенціал рослин, виділяти перспективні форми з оптимальною архітектонікою куща та обґрунтовувати напрями подальшого селекційного добору. Для подальшого селекційного опрацювання доцільно використовувати гібрид П2 як цінне джерело високої продуктивності, інтенсивного бульбоутворення та високої товарності бульб, особливо у селекції ранньостиглих форм картоплі. Гібриди Г32 і Г34 рекомендовано залучати до селекційного процесу як перспективні форми середньостиглої групи, що поєднують підвищений рівень продуктивності з відносно стабільною реалізацією ознаки за роками досліджень. Гібриди Г10, Г19 і Г16 доцільно використовувати як вихідний матеріал для створення середньопізніх форм із підвищеним рівнем продуктивності та здатністю формувати потужне бульбове гніздо. Гібриди П1, П3 і Г32 мають цінність як джерела стабільного підвищеного вмісту крохмалю. Результати дослідження можуть бути використані у науково-дослідних установах, селекційних центрах, сортовипробувальних станціях, а також у практиці господарств, що спеціалізуються на вирощуванні картоплі. Запропоновані підходи дозволяють підвищити ефективність оцінювання вихідного матеріалу, уточнити напрями добору, виділити перспективні форми за комплексом продуктивних, морфо-продуктивних і морфометричних ознак, а також оптимізувати подальше використання міжвидових гібридів у селекційних програмах. Узагальнення результатів дисертаційної роботи свідчить, що міжвидові гібриди картоплі є цінним джерелом морфологічної та продуктивної мінливості, однак їх селекційна оцінка має ґрунтуватися на комплексному аналізі. Найбільш інформативними критеріями добору є не лише маса бульб у гнізді, а й тип формування бульбового гнізда, товарність, середня маса бульби, стабільність прояву продуктивних ознак, вміст крохмалю, параметри стеблостою та листкової поверхні. Такий підхід дозволяє глибше зрозуміти механізми формування продуктивності та підвищити ефективність селекційного добору перспективного матеріалу картоплі.