CC BY
37
УДК 575.222.7:575.8533
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПЛЕНЧАТОЙ И ГОЛОЗЕРНОЙ ПОЛБЫ В УСЛОВИЯХ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ
Н.А. СУРИН, доктор сельскохозяйственных наук, академик РАН, главный научный сотрудник (e-mail: [email protected])
Н.М. ПОПОВА, научный сотрудник Красноярский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, просп. Свободный, 66, Красноярск, 660041, Российская Федерация
Резюме. В статье приведены результаты полевой оценки 18 образцов пленчатой и голозерной полбы из мировой коллекции ВИР им. Н.И. Вавилова. Дано краткое описание по происхождению и направлениям селекции 5 образцов пленчатой полбы (Белка, К-7508, К-24482, К-33153, Руно); 4 - голозерной полбы (Л-133*Белка, Л-196/3*Л-13, Л-133*Пкк, Д-733), созданных в результате насыщающих скрещиваний сорта твердой пшеницы Светлана с сортом яровой полбы Белка; 7 голозерных образцов (Л68/10, Л69/10, Л70/10, Л71/10, Л72/10, Л73/10, Л74/10), полученных путем двойного беккросса сорта пленчатой полбы стародавней селекции Л-9934 с линией твердой пшеницы Хайй 46/17; сорта твердой пшеницы Ракета, созданного с участием Забайкальской полбы; стандартного сорта Омская степная. По результатам проведенной оценки выделены генетические источники полбы: по продуктивному кущению - пленчатые образцы Руно (2,8 шт.), К-7508(2,7 шт.), К-33153(2,6 шт.); массе зерна c растения - голозерные формы Л 69/10 (2,19 г), Л 71/10 (2,01 г), Л74/10(2,01 г); коэффициенту хозяйственной эффективности - голозерные образцы Д-733 (53,9%), Л-133*Пкк (52,9%), сорт твердой пшеницы Ракета (52,3%), Л72/10(48,3%,), Л-133*Белка (48,0%,); урожайности - пленчатые образцы Белка (385 г/м2), Руно (381 г/м2); содержанию белка - пленчатые образцы К-7508 (17,19%), К-24482 (17,06%), Белка (16,88%); валовому сбору белка - Белка (65 г/м2), Руно (64 г/м2), К-24482 (59 г/м2). В сравнении с используемым в качестве стандарта сортом твердой пшеницы Омская степная, содержание белка у которого составляет 14,68%, к числу высокобелковых отнесены голозерные образцы Л68/10(16,73%), Л 73/10 (16,16%), Л 74/10 (15,96%). Все перечисленные образцы - ценные компоненты для скрещивания с мягкой и твердой пшеницей. Ключевые слова: полба пленчатая, полба голозерная, элементы структуры урожая, урожайность, содержание белка, вегетационный период.
Для цитирования: Сурин Н.А., Попова Н.М. Биологические особенности пленчатой и голозерной полбы в условиях Красноярского края // Достижения науки и техники АПК. 2016. Т.30. №6. С. 15-17.
На протяжении многих веков человек использует пшеницу в пищу. Известны многочисленные разновидности каждого вида этой культуры, и, помимо того, селекционеры непрерывно создают все новые ее разновидности. Основное направление селекционной работы - создание новых сортов с высоким потенциалом урожайности, приспособленных к местным условиям с повышенной устойчивостью к болезням и вредителям.
Для увеличения устойчивости растений к различным патогенам и диетической ценности зерна внимание ученых все чаще привлекают древние источники окультуренных злаковых растений [1].
На заре человеческой цивилизации довольно широко распространенной зерновой культурой была полба. Ее возделывали в Вавилоне, Малой Азии, Сирии, Южной Аравии [2].
В России наибольшие площади посевов этой культуры приходятся на XVIII в. В XIX в. в связи с индустриализацией производства зерна ее посевы резко сократились,
что, по нашему мнению, связано с невысокой урожайностью, ломкостью колоса и пленчатостью зерна.
В последние годы интерес к полбе увеличился в связи с диетической ценностью ее зерна, которое используют при изготовлении высококачественных крупяных продуктов для пациентов, страдающих диабетом и сердечно-сосудистыми заболеваниями [3].
Одно из ценнейших свойств культуры - неприхотливость к условиям произрастания, пластичность, высокая засухоустойчивость и холодостойкость в начальный период развития, что очень важно для условий Сибири. Кроме того, она отличается скороспелостью, устойчивостью к листовым и колосовым болезням. Все перечисленные качества полбы делают ее ценным исходным материалом для скрещивания с мягкой и, особенно, твердой пшеницей в качестве генетического источника хозяйственно-ценных признаков [4].
Особенно широкое развитие работ по скрещиванию было развернуто в США. В частности американские селекционеры установили ценность полбы как источника устойчивости к ржавчине. В этом отношении большой интерес представляли индийская полба (Khapli) и Ярославская полба (Vernal). Селекционер Мак-Фадден от скрещивания полбы Khapli с сортом яровой мягкой пшеницы получил новые устойчивые к патогену сорта Hope и H-44, которые широко использовали в дальнейшей селекции. В СССР с участием полбы созданы такие сорта яровой твердой пшеницы, как Харьковская-46, Ракета, мягкой - Цезиум-94, Тулун-197. То есть селекционеры широко используют ценные признаки этой культуры для улучшения современных высокопродуктивных сортов пшеницы [5].
Цель наших исследований - изучить биологические особенности голозерных и пленчатых форм полбы по отдельным элементам продуктивности, размерам урожая и его качеству для использования в скрещиваниях с мягкой и твердой пшеницой.
Условия, материалы и методы. Объект исследований - 2 образца твердой пшеницы, 5 образцов пленчатой и 11 образцов голозерной полбы из мировой коллекции ВНИИР им. Н.И. Вавилова (Triticumdicoccum (Schrank) Schuebl):
яровая твердая пшеница - Омская степная (разновидность hordeiforme, сорт среднеранний, вегетационный период 80-91 дн., слабо восприимчив к засухе и полеганию, вынослив к абиотическим факторам, отличается высоким качеством зерна, устойчив к бурой ржавчине, мучнистой росе и пыльной головне), Ракета (разновидность leucurum, сорт среднеспелый, вегетационный период 80-85 дн., устойчив к полеганию и пыльной головне);
яровая пленчатая полба - К-64738 Руно (разновидность aeruginosum, среднеспелый, вегетационный период 77-92 дн., засухоустойчив, устойчив к твердой и пыльной головне, бурой, желтой и стеблевым ржавчинам, мучнистой росе, фузариозу колоса), К-64408 Белка (разновидность diccocum, среднеспелый, вегетационный период 78-90 дн. засухоустойчив, устойчив к пыльной и твердой головне, мучнистой росе), К-7508 (разновидность volgense, среднеспелый, вегетационный период
77-90 дн., устойчив к мучнистой росе и фузариозу колоса), К-24482 (разновидность ввгЫаит, среднеспелый, вегетационный период 78-92 дн., устойчив к пыльной и твердой головне), К-33153 (разновидность volgense, среднеспелый, вегетационный период 77-92 дн., засухоустойчив, устойчив бурой желтой и листовой ржавчине). Средняя урожайность этих образцов в различных районах страны колеблется от 22 до 32 ц/га;
голозерные образцы полбы Л-133, Л-196/3, Л-133Пкк, Л-733, полученные в результате насыщающих скрещиваний сорта твердой пшеницы Светлана с сортом яровой полбы Белка на голозерность;
голозерные образцы полбы Л 69/10, Л 70/10, Л 71/10, Л 72/10, Л 73/10, Л 68/10, Л 74/10, созданные путем двойного беккросса сорта стародавней селекции Л-9934 с линией твердой пшеницы ХаRD 46/17 в целях получения голозерных форм, обладающих высокой продуктивностью и устойчивостью к полеганию.
Почва опытного участка в селекционном севообороте Красноярского НИИСХ представлена обыкновенным маломощным черноземом со следующими агрохимическими характеристиками: содержание гумуса - среднее (4,2%), фосфора (Р205) - повышенное (4,0 мг/100 г), калия (К20) - очень высокое (24,9 мг/100 г), азота - среднее (8-10 мг/100 г почвы), реакция почвенного раствора - нейтральная (рН - 6,2).
Метеоусловия 2011-2014 гг. отличались от средне-многолетних. В 2011 г. 1-я и 2-я декады июня были достаточно жаркими, в этот период наблюдали угнетение растений, однако в 3-ей декаде выпала месячная норма осадков, что позволило растениям выправиться и пройти фазу выхода в трубку в достаточно благоприятных условиях. Жаркая погода июня ускорила прохождение фаз развития кущение - выход в трубку - колошение. Вы-колашивание началось раньше, чем в другие годы. Июль и август были дождливыми и прохладными (ГТК-1,64).
В 2012 г. условия вегетации были нетипичными. Межфазный период всходы - кущение характеризовался недостаточной влагообеспеченностью и повышенной теплообеспеченностью. В период кущение -цветение тепло- и влагообеспеченность были близки
к среднемноголетней норме. Это пополнило запасы почвенной влаги и обеспечило хорошее развитие элементов структуры урожая (ГТК-0,84).
В 2013 г. весна была прохладной, поэтому период посев - всходы затянулся до 14 дн. Температурный режим в августе был на среднемноголетнем уровне, а по количеству осадков этот месяц выдался избыточно увлажненным. В сентябре наступили более благоприятные условия для созревания культуры и уборки урожая (ГТК-2,20).
Метеоусловия 2014 г. можно характеризовать, как избыточно влажные (ГТК-2,11).
Определение элементов структуры урожая проводили в конце вегетации по методике ВНИИР [6]. Сорта и линии полбы высевали на делянках площадью 1 м2, в четырехкратной повторности, с нормой высева 500 зерен на 1 м2, через каждые 10 делянок размещали стандартный сорт твердой пшеницы Омская степная. Полученные результаты обрабатывали методом дисперсионного анализа с использованием программы Excel 2007 [7].
Результаты и обсуждение. Программу по созданию легкообмолачиваемых форм полбы с использованием различных методов селекции впервые разработали ученые ВНИИР им. Н.И. Вавилова. Для сравнительного изучения были привлечены 4 линии, полученные доктором сельскохозяйственных наук А.Ф. Мережко путем насыщающих скрещиваний сорта твердой пшеницы Светлана с сортом полбы Белка, и 7 голозерных линий, созданных доктором сельскохозяйственных наук В.Д. Кобылянским путем двойного беккросса украинского сорта стародавней селекции К-9934 с донором признака короткостебельности твердой пшеницы ХаRD 46/17 с последующим скрещиванием с местным стародавним сортом из Испании К-20638. Одновременно с ними изучали 5 образцов пленчатой полбы из коллекции ВНИИР из разных регионов нашей страны (Свердловская, Пермская, Ленинградская обл., Республика Чувашия, Краснодарский край).
Важный селекционный признак - скороспелость. Пленчатые образцы полбы созревали на 2-3 дн. раньше стандартного сорта твердой пшеницы (см. табл.).
Таблица. Характеристика образцов полбы по отдельным селекционным признакам в условиях Красноярской лесостепи, 2011-2014 гг.
Продук- Число зерен главного колоса, шт. Урожай-
Вегетационный период, дн. тивная Масса 1000 Масса зер- ность Содержание белка, % КХЭ,
Название кустистость, шт. зерен, г на 1-го растения, г чистого зерна, г/ м2 %
X Cv,% X Cv,% X Cv,% X Cv,% X Cv,% X Cv,% х 1 Cv,% х
Омская степ-
ная (стандарт) 85 3,9 1,8 4,5 32,9 9,10 37,4 3,7 2,15 16,9 232 13,5 14,68 2,2 42,9
Белка 82 5,8 2,4 37,3 26,0 2,80 29,8 22,8 1,64 41,4 385 23,4 16,88 15,1 43,6
К-7508 82 6,3 2,7 18,2 19,6 7,10 33,8 17,5 1,35 28,7 302 18,4 17,19 9,4 35,8
К-24482 83 3,9 2,5 18,2 19,0 11,4 37,6 12,7 1,36 28,8 349 21,5 17,06 14,2 37,5
К-33153 83 4,9 2,6 20,6 18,3 15,4 33,3 20,3 1,19 22,9 301 17,5 16,57 11,1 47,2
Руно 83 3,3 2,8 26,5 20,6 15,7 35,4 12,8 1,52 41,8 381 22,1 16,93 14,9 44,9
Л-133хБелка 84 6,3 2,2 20,4 27,0 10,4 32,9 7,2 1,56 33,3 241 32,5 14,63 3,9 48,0
Л-196/3хЛ-13 84 5,7 1,8 13,9 26,1 7,10 35,2 12,4 1,43 14,8 276 26,1 15,57 4,3 45,1
Л-133*Пкк 85 5,3 2,1 14,8 23,8 13,7 34,5 8,9 1,46 27,7 245 35,8 15,14 9,7 52,9
Д-733 84 5,4 2,0 20,0 25,4 7,90 33,1 14,6 1,51 20,0 212 32,9 15,64 8,4 53,9
Ракета 83 1,7 2,0 21,3 28,1 24,4 38,5 19,9 1,98 33,8 236 36,2 16,45 9,1 52,3
Л 68/10 89 4,7 3,7 24,6 26,8 16,8 39,7 3,7 1,53 48,2 210 47,8 16,73 15,0 40,6
Л 69/10 89 4,7 1,9 30,1 28,4 25,4 40,4 12,4 2,19 49,2 202 41,4 15,71 16,4 47,1
Л 70/10 89 4,4 1,7 28,9 25,6 23,3 41,4 10,9 1,84 81,8 221 48,9 15,81 15,6 47,9
Л 71/10 90 4,5 1,8 31,6 26,7 15,5 41,3 12,6 2,01 64,7 236 43,8 15,52 14,6 47,4
Л 72/10 90 4,9 1,9 27,9 26,6 22,5 41,0 15,9 1,96 50,3 223 46,5 15,61 12,6 48,3
Л 73/10 90 5,0 1,9 39,5 26,4 27,7 41,1 11,8 1,89 58,3 224 39,4 16,16 13,6 44,5
Л 74/10 94 9,8 1,8 31,4 27,3 27,7 40,9 12,9 2,01 73,4 249 30,7 15,96 1,43 46,5
НСР05 1,9 0,54 4,9 3,8 0,84 1,6
Продуктивная кустистость изучаемых образцов находилась на уровне 1,9-2,8 продуктивных стеблей на растение. По величине этого показателя голозерные образцы несколько уступали пленчатым. Самая высокая кустистость отмечена у сорта пленчатой полбы Руно.
По числу зерен в главном колосе изучаемые образцы полбы уступали стандарту. Наибольшее число зерен сформировали Л 74/10, Л-133хБелка, Л-196/3хЛ-13, Белка (26,0-27,3 шт.). Один из наиболее важных элементов структуры урожая злаковых культур - масса 1000 семян. К числу крупнозерных мы отнесли образцы голозерной полбы Л 70/10 и Л 71/10, у которых она составила 41,3-41,4 г.
Самая высокая продуктивность одного растения отмечена у образцов голозерной полбы Л 69/10, Л 74/10 (2,01 г). Проведенный анализ структуры урожая показал, что голозерные формы имеют некоторое преимущество перед пленчатыми по числу зерен главного колоса, массе 1000 зерен и массе зерна с 1 растения, что выдвигает их на первое место в селекции по этим признакам.
Урожайность - интегрированный показатель, включающий в себя все элементы структуры урожая. По общей урожайности голозерные образцы (202-276 г/м2) значительно уступали пленчатым полбам (301-385 г/м2), при этом большинство из них, также как и пленчатые, превзошли стандартный сорт твердой пшеницы (232 г/м2). Максимальный в опыте сбор зерна отмечен у образца пленчатой полбы Руно (381 г/м2). Несмотря на средние показатели элементов продуктивности, такая урожай-
ность обусловлена лучшей сохранностью растений к уборке.
Среднее содержание белка в зерне пленчатых образцов составило 16,57-17,19%, голозерных -14,63-16,73%. Среди пленчатых образцов повышенная величина этого показателя выявлена у К-7508 (17,19%), К-24482 (17,06%), у голозерных полб -Л 68/10 (16,73%), Л 73/10 (16,16%).
Хозяйственный коэффициент (КХЭ) - один из важнейших показателей в селекционном процессе при создании сортов на повышение продуктивности. Как правило, преимущество по его величине имеют высокопродуктивные формы [8]. У таких образцов голозерной полбы как Д-733, Л-133хПкк, сорт Ракета коэффициент хозяйственной эффективности (52,3-53,9) был выше, чем у стандарта (42,9), у пленчатых образцов величина этого показателя находилась на уровне сорта Омская степная (35,8-47,2).
Выводы. В результате изучения биологических особенностей пленчатой и голозерной полбы по элементам продуктивности мы выделили следующие образцы: Руно (продуктивное кущение, валовый сбор белка), Л 74/10, Л-133хБелка, Л-196/3хЛ-13 (число зерен главного колоса), Л 70/10, Л 71/10 (масса 1000 зерен), Д-733 (коэффициент хозяйственной эффективности), Белка (урожайность, число зерен главного колоса, валовой сбор белка), К-7508, К-24482, Л 68/10, Л 73/10 (содержание белка). Все они могут быть ценными компонентами для скрещивания с мягкой и твердой пшеницей.
Литература.
1.Xie Q., Mayes S., Sparkes D.L. Spelt as a genetic resource for yield component improvement in bread weat // Crop science. Springer-VerlagGmbH. Vol.55. №6. 2015. Pp. 2753-2765.
2. Культурная флора СССР/В.Ф. Дорофеев, А.А. Филатенко, Э.Ф. Мигунова, Р.А. Удачин, М.М. Якубцинер. Л.: «Колос», 1979/ С. 324.
3. Исследование внутривидового разнообразия тетраплоидной пшеницы Triticum dicoccum (Schrank.) Schuebl с помощью метода дифференциального окрашивания хромосом / О.С. Дедкова, Е.Д. Бадяева, О.П. Митрофанова, Е.Н. Бименская, В.А. Пухальский// Генетика. 2007. Т. 43. № 11. С. 1517-1533.
4. Юков В.В. Волжская полба и продукты её переработки //Пищевая технология. 2005. № 1. С. 23-26.
5. Дорофеев В.Ф. Пшеницы мира. Л.: «Колос», 1976. с. 4.
6. Лоскутов И.Г., Ковалева О.Н., Блинова Е.В. Методические указания по изучению и сохранению мировой коллекции ячменя и овса. С-Пб.: ГНУ ВИР Россельхозакадемии, 2012. 64 с.
7. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
8. Гафиятуллина, А.М., Асхадуллин А.М., Блохин В.И. Интегральные морфофизиологические показатели фотосинтетической деятельности растений ярового ячменя в селекции на продуктивность //Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2009. Т. 11. № 1. С. 106-109.
BIOLOGICAL FEATURES OF HULLED SPELT AND HULLESS SPELT UNDER THE CONDITIONS
OF KRASNOYARSK REGION
N.A. Surin, N.M. Popova
Krasnoyarsk Research Institute on Agriculture of Russian Academy of Agrarian Sciences, prosp. Svobodny, 66, Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation
Summary. The article presents the results of the field evaluation of 18 samples of hulled spelt and hulless spelt of world collection of N. I. Vavilov All-Russian Institute. The five samples of hulled spelt (Belka, K-7508, K-24482, K-33153, Runo); the four samples of hulless spelt (L-133*Belka, L-196/3*L-13, L-133*Pkk, D-733), created as a result of saturating crosses between Svetlana variety of durum wheat and Belka variety of spring spelt; the seven samples of hulless spelt (L68/10, L69/10, L70/10, L71/10, L72/10, L73/10, L74/10), obtained by double backcrossing of age-old breeding L-9934 variety of hulled spelt with XaRD 46/17 line of durum wheat; Raketa variety of durum wheat, created with the participation of Zabajkal'skaja variety of spelt; Omskaja stepnaja standard variety were described by origin and breeding directions concisely. According to the results of the evaluation valuable genetic sources of spelt were revealed. Runo (2.8 pcs.), K-7508 (2.7 pcs.), K-33153 (2.6 pcs.) samples were revealed on the trait of productive tillering. L69/10(2.19 g), L74/10 (2.01 g), L 71/10 (2.01 g) hulless samples were the best in mass of grain per plant. D-733 (53.9%), L-133*Pkk (52.9%) hulless samples, Raketa variety of durum wheat (52.3%), L72/10 (48.3%), L-133*Belka (48.0%) were selected as the best in coefficient of crop efficiency. Belka (385 g/m2), Runo (381 g/m2) samples of hulled spelt were revealed on yield. K-7508 (17.19%), K-24482 (17.06%), Belka (16.88%) samples of hulled spelt were better in protein content. Belka (65 g/m2), Runo (64 g/m2), K-24482 (59 g/m2) were revealed on gross output of protein harvest. In compared to standard of durum wheat Omskaja stepnaja variety (protein content was 14.68%), L 68/10 (16.73%), L 73/10 (16.16%), L 74/10 (15.96%) samples of hulless spelt were classified as high-protein. All listed samples are valuable components for crossing with soft wheat and durum wheat.
Keywords: hulled spelt and hulless spelt, structure elements of productivity, yield, protein content, vegetative period.
Author Details: N.A. Surin, D. Sc. (Agr.), member of the RAS, chief research fellow (e-mail: [email protected]); N.M. Popova,
research fellow.
For citation: Surin N.A., Popova N.M. Biological Features of Hulled Spelt and Hulless Spelt under the Conditions of Krasnoyarsk Region. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2016. V.30. No. 6. Pp. 15-17 (in Russ.).
