Научная статья на тему 'Динамика генетического полиморфизма мультилинейного сорта проса Квартет в условиях Орловской области за 20 лет возделывания'

Динамика генетического полиморфизма мультилинейного сорта проса Квартет в условиях Орловской области за 20 лет возделывания Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
106
35
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
просо посевное (Panicum miliaceum L.) / сорт / гены устойчивости / расы возбудителя головни / генетический полиморфизм / мультилинейный сорт. / common millet (Panicum miliaceum L.) / varieties / resistance genes / smut pathogen race / genetic polymorphism / multiline variety.

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — С Д. Вилюнов

В условиях Орловской области изучали механизм перераспределения генетических компонент мультилинейного сорта проса Квартет (гены устойчивости к головне Sp1, Sp2, Sp3, Sp4) после 20 летнего периода возделывания в производстве при пересеве семенами без протравливания. За 2016– 2017 гг. наблюдений на мультилинейном сорте Квартет не выявили естественного проявления заражения головней. В 2018 г. намультилинейномсортеКвартетсовместно с неустойчивым сортом проса Благодатное (Sp0), был заложен опыт на жестком инфекционном фоне чистых рас головни (1, 2, 3, 4, 6а, 8, 12) и их смеси (1+6a+8 расы) в 4-х кратной повторности. Путем математической оптимизации с использованием пакета MS Excel «Поиск решения» выявлено изменение мультилинейной композиции линий с генами Sp1, Sp2, Sp3 и Sp4 – c начального соотношения 30:30:30:10 в 1998 г. до 58,0:21,8:1,7:18,5 в 2018 г. соответственно. Дегрессия линии с геном Sp3 с уровня 30 % до 1,7 % может быть вызвана влиянием местной популяцией головни с преобладание расы 1; одновременное возрастание долей линий с генами Sp1 и Sp4 в 1,9 раза – дегрессией линии с геном Sp2 как менее адаптивной к местным условиям. Тесный положительный коэффициент корреляции (r=0,87) между количеством неустойчивых линий в композиции и их реакцией на расу головни характеризует наличие нелинейных взаимодействий, вызывающих повышенную сопротивляемость болезни мультилинейной композиции в линиях. Для определения долевого состава мультилинейной композиции рекомендуем использовать тестирующие расы с одной восприимчивой линией в составе мультилинейного сорта.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Dynamics of Genetic Polymorphism of Multilinear Millet Variety «Kvartet» under Conditions of the Orel Region for 20 Years of Cultivation

Under conditions of the Orel region, the mechanism of redistribution of genetic components of multiline millet variety ‘Kvartet’ (smut resistance genes Sp1, Sp2, Sp3, Sp4) was studied after a 20-year cultivation period in production when seeds were reseeded without a chemical load on the environment by eliminating the seed treatment stage. For 2016–2017 a natural manifestation of the head smut infection was not detected on the variety. In 2018, Kvartet variety together with Blagodatnoe unstable variety of millet (Sp0) was included in the experiment against a hard infectious background of pure smut races (1, 2,3,4,6a,8,12)andtheirmixture(1+6a+8); the replication was four-fold. Using mathematical optimization (MS Excel “Search for a solution”), we revealed a change in the multilinear composition of lines with Sp1, Sp2, Sp3 and Sp4 genes from the initial ratio of 30:30:30:10 in 1998 to 58.0:21.8:1.7:18.5 in 2018, respectively. It was suggested that the degression of the line with Sp3 gene from 30% to 1.7% was caused by the influence of the local smut population with the predominance of race 1; the simultaneous increase in the proportion of lines with Sp1 and Sp4 genes by a factor of 1.9 was caused by the degradation of the line with Sp2 gene as less adaptive to the local conditions. A close positive correlation coefficient (r = 0.87) between the number of unstable lines in the composition and their response to the smut race characterizes the presence of nonlinear interactions that cause an increased disease resistance of the multiline composition in the lines. To determine the fractional composition of the multilinear composition, we recommend using test races with one susceptible line as a part of a multilinear variety.

Текст научной работы на тему «Динамика генетического полиморфизма мультилинейного сорта проса Квартет в условиях Орловской области за 20 лет возделывания»

001: 10.24411/0044-3913-2019-10408 УДК 633.17: 632.451:631.524.86

Динамика генетического полиморфизма мультилинейного сорта проса Квартет в условиях Орловской области за 20 лет возделывания

С. Д. ВИЛЮНОВ,

научный сотрудник (e-mail:

[email protected])

Федеральный научный центр зернобобовых и крупяных культур, ул. Молодёжная, 10, к. 1, пос. Стрелецкий, Орловский р-н., Орловская обл., 302502, Российская Федерация

В условиях Орловской области изучали механизм перераспределения генетических компонент мультилинейного сорта проса Квартет (гены устойчивости к головне Sp 1, Sp2, Sp3, Sp4) после 20 летнего периода возделывания в производстве при пересеве семенами без протравливания. За 20162017 гг. наблюдений на мультилинейном сорте Квартет не выявили естественного проявления заражения головней. В 2018 г. на мультилинейном сорте Квартет совместно с неустойчивым сортом проса Благодатное (Sp0), был заложен опыт на жестком инфекционном фоне чистых рас головни (1, 2, 3, 4, 6а, 8, 12) и их смеси (1+6a+8 расы) в 4-х кратной повторности. Путем математической оптимизации с использованием пакета MS Excel «Поискрешения» выявлено изменение мультилинейной композиции линий с генами Sp1, Sp2, Sp3 и Sp4 - c начального соотношения 30:30:30:10 в 1998г. до 58,0:21,8:1,7:18,5в2018г. соответственно. Дегрессия линии с геном Sp3 с уровня 30 % до 1,7 % может быть вызвана влиянием местной популяцией головни с преобладание расы 1; одновременное возрастание долей линий с генами Sp1 и Sp4 в 1,9 раза - дегрессией линии с геном Sp2 как менее адаптивной к местным условиям. Тесный положительный коэффициент корреляции (r=0,87) между количеством неустойчивых линий в композиции и их реакцией на расу головни характеризует наличие нелинейных взаимодействий, вызывающих повышенную сопротивляемость болезни мультилинейной композиции в линиях. Для определения долевого состава мультилинейной композиции рекомендуем использовать тестирующие расы с одной восприимчивой линией в составе мульти-линейного сорта.

Ключевые слова: просо посевное (Panicum milaceum L.), сорт, гены устойчивости, расы возбудителя головни, генетический полиморфизм, мультилинейный сорт.

Для цитирования: Вилюнов С. Д. Динамика генетического полиморфизма мульти-линейного сорта проса Квартет в условиях Орловской области за 20 лет возделывания // Земледелие. 2019. № 4. С. 33-36. DOI: 10.24411/0044-3913-2019-10408.

Культура проса насчитывает не менее 4...5 тыс. лет [1]. Она обладает высокой устойчивой урожайностью, что обусловлено биологическими особенностями этого вида. При норме высева 25.. .30 кг/га сбор семян нового урожая может достигать 4.6 т/га. Сегодня основные производители проса 5 стран: Россия, Индия, Китай, США и Украина. В России сосредоточено более 30 % от мирового производства проса посевного, в Индии - 24 %, США -14 %, Китае - 13 %, Украине - 10 % [2]. В то же время в годы эпифитотий-ного развития болезней потери урожая культуры могут достигать 50...60 %. Посевы проса поражают головня, бактериальные болезни, семена - меланоз. В Центральном федеральном округе, Алтайском крае посевы в сильной степени особенно во влажные годы могут поражаться полосатым бактериозом. Особенно вредоносна для проса посевного Panicum miliaceum L. головня Sporisorium destruens (Schlecht) Yanky. Основной источник инфекции - заспо-ренные семена. Почвенная инфекция проявляется лишь в повторных посевах проса [3].

Основным методом подавления головневых грибов, обладающих высокой вредоносностью, по-прежнему остается протравливание семенного материала, что свидетельствует о недооценке экологической опасности фунгицидов и возможностей генетического метода защиты. Взаимоотношения проса посевного и возбудителя головни среди аналогичных систем «хозяин-патоген» изучены и реализованы в селекционной работе достаточно полно в НИИСХ Юго-Востока - идентифицировано на вирулентность 17 рас головни, выявлено более 10 патотипов и 7 генов устойчивости проса к ней [4]. Широко распространены расы 1, 2, 5, 8 и 9. Остальные патотипы (3, 4А, 6, 7, 7А, 10, 11 и 12) имеют локальное значение [5]. В результате многолетних исследований установлено, что на одном пораженном растении проса паразитирует только одна раса, независимо от их числа в изучаемом спорообразце-популяции; идентифицированные расы возбудителя головни проса обладают поразительной стабильностью индивидуальных

патогенных свойств (новых «гибридных» патотипов гриба не выявлено) [4].

Ограниченное число генов резистентности к «главной» болезни проса (прежде всего - обеспечивающих устойчивость к максимальному числу широко распространенных рас паразита) обязывает исследователей к рациональному и продуманному применению каждого из них. Принадлежность Эр-факторов к одной группе сцепления в транс-состоянии обусловливает специфичность и сложность работы по созданию сортообразцов с конвергентной устойчивостью к болезни (обнаруженные дигенные формы Эр1,3- и Эр1,4-комбинации на сегодня хорошо изучены и их используют в селекционной работе) [6].

Менее затратно и более «естественно» - создание мультилинейных сортов на устойчивость к головне, так как интенсификация сельскохозяйственного производства привела к большой фенотипической выровненности и генетической гомогенности сортов, к возделыванию их в выровненной монокультуре, обеднению генетического полиморфизма по устойчивости кголовне [7]. Существует зависимость между уровнем заболеваний и интенсивностью селекционной работы над просом. Средняя поражаемость посевов в 1941-1945 гг находилась на уровне

I,25 %,в 1946-1951 гг - 0,58 %, а в 19561960 гг возросла до 1,77 %, кроме того, в 1958-1959 гг в отдельных хозяйствах отмечали поражение на уровне 40...50 % и даже до 80 % [8, 9].

Накопленные знания о системе взаимодействия «просо-головня» оформились в мультилинейном сорте Квартет (дата регистрации патента № 1206: 24.12.2001), совмещающем разные гены устойчивости к головне и перекрывающем максимально возможный естественный расовый состав популяций возбудителя болезни [10,

II, 12]. Использование этого сорта при пересеве семенами собственного производства без протравливания гарантирует высокую полевую устойчивость и активное подавление местной популяции головни в сочетании с урожайностью до 7 т/га (причем в нетипичных для культуры зонах - Пермская область 6,7 т/га, Беларусь - 6,9 т/ га, Швейцария - 7,1 т/га) [2].

За 20 лет наблюдения за этим сортом зарегистрированы только единичные ы случаи поражения головней отдельных е растений в естественных условиях. л Можно предположить, что совмещение Д сбалансированного генетического по- л лиморфизма по устойчивости к патогену е в мультилинейном сорте не может быть 2 постоянным, так как ежегодно в случае 4 проявления болезни должно проис- м ходить изменение мультилинейной 1 композиции в сторону уменьшения доли

неустойчивого компонента и увеличение устойчивого.

Цель работы - выявить перераспределение мультилинейной композиции сорта Квартет (линии с неидентичными генами резистентности Бр1, Бр2, Бр3, Бр4 в базовых соотношениях 3:3:3:1) в естественных условиях многолетнего экологически безопасного производства проса в Орловской области.

Для выявления фактического соотношения отдельных линий мультилиней-ного сорта на жестком инфекционном фоне различных тестирующих рас патогена с учетом уровня поражения другого, полностью неустойчивого к головне сорта в тех же условиях использовали метод математической оптимизации.

Сорт Квартет создан на основе сорта Благодатное из линий-аналогов (№№ 1950, 2007, 1965, 1963) с неидентичными генами (Бр1, Бр2, Бр3, Бр4) резистентности к расам головни и совмещен в морфологически однородную мультилинейную композицию в базовом составе 3:3:3:1. Изначально такая композиция была выбрана для максимального перекрытия устойчивыми компонентами (линиями)всевозможного расового состава головни (табл. 1).

Экспериментальные посевы размещали на полях севооборота селекционного центра (Орловская обл.) в 2016-2018 гг Микрорельеф участка выровненный. Почва темно-серая лесная тяжелосуглинистая по гранулометрическому составу с содержанием гумуса (по данным агрохимического обследования ФГБУ «Центр химизации и сельскохозяйственной радиологии «Орловский») 5,44 %; подвижного фосфора и калия -17,6 мг/100 г и 12,3 мг/100 г почвы соответсвенно; рНсол - 5,0. В целом по основным физико-химическим показателям почва типичная для природно-экономической зоны.

Метеоусловия в период роста и развития растений за годы исследований были различными. Если вегетационный период 2018 г. можно считать недо-

статочно увлажненным (ГТК=0,79), то в 2016 г и 2017 г наблюдали избыточное увлажнение (ГТК=1,59 и 1,68 соответственно).

Для исследования использовали семена проса сорта Квартет из ОПХ «Стрелецкое» урожая 2015 г. (в хозяйстве сорт ежегодно пересевали собственными семенами с 1998 с, без протравливания, средняя многолетняя урожайность - 3,1 т/га).

В 2016-2017 гг. наблюдения проводили на базе многолетнего стационарного полевого опыта. Посев осуществляли семенами урожая предыдущего года (всхожесть 92...93 %) без протравливания. Визуальное обследование проявления головни в посевах проводили на всей площади делянок в фазы кущение, вымётывание и налив. Число площадок в варианте - 8, размер делянки - 120 м2. Целью наблюдений было выявить проявление поражения головней отдельных растений сорта Квартет в естественных условиях.

В 2018 г опыт закладывали в полевых условиях на инфекционном фоне, высевая по 200 семян урожая предыдущего года (всхожесть 93 %) на делянку площадью 10 м2. Исследования проводили в сравнении с полностью неустойчивым к головне сортом Благодатное (Бр0).

Повторность в опыте четырехкратная на фоне заражения семью расами (1, 2, 3, 4, 6а, 8, 12) и равномерной смесью из трех рас (1, 6а, 8) головни в концентрации 2 %, согласно методическим рекомендациям по оценке сортов проса посевного на расоспецифическую устойчивость к головне.

Посев с прикатыванием осуществляли в III декада мая, подсчет зараженных растений - в фазе вымётывания. Основным признаком пораженного растения считали наличие на нём соруса головни. Степень поражённости рассчитывали по формуле:

Р = 100 х-

си

CL

+ 0>

1. Базовое соотношение общего иммунного компонента в мультилинейном сорте проса Квартет к различным расам головни согласно ключа для идентификации рас Sporisorium destruens (Schlecht) Yanky

О) о

N

Ш s

Ф

n

Ф ^

2

Ш M

Раса головни Доля иммунной линий с геном Sp Доля общего иммунного компонента, %

Sp1, 30 % I Sp2, 30 % Sp3, 30 % Sp4, 10 %

1 30 30 0 10 70

2 0 30 0 10 40

2H 0 30 0 10 40

3 0 0 30 0 30

4 30 0 0 0 30

4A 30 0 0 0 30

5 30 30 0 0 60

5A 30 30 0 0 60

6 30 30 30 0 90

6А 30 30 30 0 90

7 30 0 30 0 60

7A 30 0 30 0 60

8 30 0 30 10 70

9 30 30 0 10 70

10 30 30 0 0 60

11 30 0 0 10 40

12 0 30 0 0 30

где Р - степень поражённости (%),Обольных - количество больных растений, Оздоровых - количество здоровых растений.

Достоверность различий оценивали методом дисперсионного анализа.

Для моделирования и оптимизации использовали средние значения по повторениям каждого варианта. В основу расчета фактического соотношения отдельных линий в мультилинейном сорте Квартет брали матрицу базового соотношения общего иммунного компонента (см. табл. 1). В качестве уровня влияния на неустойчивые компоненты мультилинейной смеси известного состава, но в неизвестных пропорциях, использовали уровень фактического поражения полностью неустойчивого сорта в варианте по тестирующей расе, в нашем случае это сорт проса Благодатное (Бр0). Таким образом, состав мультилинейной композиции делили на устойчивый (Ор) и неустойчивый (йБ) компонент:

й=1 - й,;

й = р /р

Б БрХ' 8р0!

где Р - фактическое поражение

Sp0

мультилинейной композиции, P, фактическое поражение полностью неустойчивого сорта.

Это позволяет исключить влияние уровня жизнеспособности и степени агрессивности расы головни в случае одинаковых почвенно-климатических условий. Для подбора наиболее близкого к оптимальному решению из всех имеющихся по долевому составу мультилинейной композиции использовали встроенную в MS Excel функцию «Поиск решения» с минима-лизацией погрешности (целевая ячейка) между разницей фактической доли неустойчивой части мультилинейной композиции и вычисляемой.

Наблюдения 2016-2017 гг в условиях полевого стационара не выявили ни одного пораженного растения в естественных условиях, что свидетельствует о подавлении местной популяции головни мультилинейным сортом Квартет.

Результаты опыта на инфекционном фоне в 2018 г подтвердили перестройку долевого состава компонент изначальной мультилинейной композиции (табл. 2). Во всех вариантах опыта отмечены существенные различия, характеризующие сорт Квартет как более устойчивый к головне на фоне разнообразия расового состава головни, по сравнению с сортом не имеющим генетической защиты.

Анализ результатов моделирования свидетельствует, что наименьшая погрешность достигается в случае участия в расчетах вариантов с единственным неустойчивым компонентом. По мере снижения комплексной устойчивости всех линий к расе головни - растет и погрешность (см. рисунок).

2. Фактические результаты опыта по заражению различными расами головни неустойчивого сорта проса Благодатное (Sp0) и мультилинейного сорта Квартет (Sp1, Sp2, Sp3, Sp4), 2018 г.

Параметр Заражение расами головни (концентрация 2 %)

1 3 1 8 12 6а 4 2 1+6a+8

Фактическое поражение сорта Благодатное,Р3р0 % 24,70 62,72 74,45 56,89 66,67 57,53 74,66 71,25

Фактическое поражение сорта Квартет, Р3рХ % 0,43 23,36 16,24 18,16 12,30 18,42 35,65 10,71

нср05 14,40 7,32 15,36 13,05 8,53 11,13 14,53 8,83

Фактически устойчивая часть композиции сорта Квартет, % Фактически неустойчивая часть композиции сорта Квартет, й3 % 98,27 62,76 78,19 68,08 81,56 67,98 52,25 84,97

1,73 37,24 21,81 31,92 18,44 32,02 47,75 15,03

Линия Расчетная доля линии, % Расчетная доля восприимчивых линий в составе сорта Квартет при заражении

тестирующими расами головни

Бр1 58,02 0,00 58,02 0 58,02 0,00 0 58,02 0,00

Бр2 21,81 0,00 21,81 21,81 0,00 0,00 21,81 0,00 21,81

Бр3 1,73 1,73 0,00 0,00 1,73 0,00 1,73 1,73 1,73

Бр4 18,44 0,00 18,44 0,00 18,44 18,44 18,44 0,00 18,44

Расчетная неустойчивая часть композиции сорта Квартет, й3 % 1,73 98,27 21,81 78,19 18,44 41,99 59,74 41,99

Число восприимчивых линий в сорте Квартет, шт. 1 3 1 3 1 3 2 3

Погрешность, % 0,00 22,52 0,00 21,01 0,00 6,73 5,58 23,64

Тесный положительный коэффициент корреляции (г=0,87) между количеством неустойчивых линий в композиции и их реакцией на расу головни свидетельствует о том, что при возрастании числа неустойчивых (восприимчивых) мультилинейных компонентов к расе головни - увеличивается погрешность вычислений. Это также связано с ростом устойчивости всего сорта в целом (примерно на уровень погрешности), вызванной нелинейными взаимодействиями прорастающих мультилинейных компонентов ( полиморфизм ) в начальные моменты инфицирования головнёй в почве.

В результате расчетов в составе мультилинейного сорта проса посевного Квартет выявлена дегрессия линии с геном Бр3 с уровня 30 % до 1,5 % (предположительно это влияние наличия патогенна головни расы 1 в естественных природных условиях Орловской области). Кроме того, отмечено снижение доли линии с геном Бр2 с 30 % до 20 %, вероятно, из-за меньшей адаптации к местным условиям. Это вызвало одно-

временное увеличение (в 1,9 раз) доли линий с Бр1 с 30 % до 58 % и Бр4 с 10 % до 19 %, как более приспособленных к местным условиям.

Таким образом, в ходе исследования установлено, что для выявления более точного компонентного состава мультилинейного сорта следует использовать тестирующие расы с единственно восприимчивой линией в составе композиции (в нашем случае для линий с генами Бр1, Бр2, Бр3, Бр4 патогенны расы 1, 8, 6а).

Обнаружена дополнительная нелинейная устойчивость за счет комплексного взаимодействия разных линий в составе мультилинейного сорта проса имеющих различные гены устойчивости к расам головни.

Мультилинейный сорт самостоятельно адаптируется путем перераспределения долевого состава линий с разными генами устойчивости, в сторону максимальной устойчивости к местной расе головни, сохраняя в своем составе заложенный генетический полиморфизм.

Литература.

1. Пильникова Е. М. Просо. Новосибирск: Книжное изд-во, 1955. 31 с.

2. Сидоренко В. С. Новые сорта проса -реальный ресурс для производства кормов // Земледелие. 2010. № 5. С. 25-24.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

3. Методические рекомендации / В. И. Зотиков, В. С. Сидоренко, З.И. Глазова и др. Перспективная ресурсосберегающая технология производства проса М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2010. 52 с.

4. Тихонов Н. П., Тихонова Т. В., Милкин А. А. Идентификация сортов проса по устойчивости к головне // Зернобобовые и крупяные культуры. 2018. № 3. С. 71-77.

5. Тихонов Н. П. Исходный материал в селекции проса на устойчивость к головне в Поволжье: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. М., 1995. 16 с.

6. Тихонов Н. П., Генетические основы, результаты и проблемы селекции проса посевного на устойчивость к головне / Зональные особенности научного обеспечения сельскохозяйственного производства: мат. II региональной научно-практической конференции Саратов: ГНУ НИИ Юго-Востока РАСХН, 2010. C. 135-141.

7. Сидоренко В. С., Вилюнов С. Д. История селекции проса в России / Развитие научных идей академика Петра Ивановича Лисицына. М.: ВНИИМП, 2003. 363 с.

8. Ладыгин И. Я., Могилева А. М. Просо. М: Сельхозгиз, 1938. 62 с.

9. Леонтьева Ю. С., Герасимов Б. С. Болезни и вредители проса / За высокие урожаи проса. Куйбышев: Куйбышевское книжное издательство, 1962. С. 53-59.

10. Сидоренко В. С., Вилюнов С. Д. Обоснование модели мультилинейных сортов проса / Научные основы создания моделей агроэкотипов сортов и зональных техноло- 3 гий возделывания зернобобовыхи крупяных е культур для различных регионов России. | Сб. ст. науч.-метод. координац. совещ. Орел: (D Орелиздат, 1997. С. 195-198. O

11. Sidorenko V. S., Kotlyar A. I., Zotikov V. и I. Multiline cultivars of proso millet as a way of O manufacture of non-polluting production // XII Z International eco-conference. Serbia: Novi Sad, . 2008. Pp. 171-176. 0

12. Sidorenko V. S., Konov S. A. Influense 2 of Genetic Factors on the Protein Content in <0

Рисунок. Увеличение погрешности вычислений и устойчивости мультилинейного сорта проса за счет нелинейного взаимодействия компонентов при росте количества неустойчивых к расе головни линий: □ — погрешность; □ — восприимчивость.

О) о

N

ш

и

^

ш

д

ш ^

2

ш м

Grain of Proso Millet // Advances in Broomcorn Millet Research. Proceedings of the 1st International Symposium on Broomcorn Millet. Northwest A&F University (NWSUAF).Yangling: Shaanxi People's Republic of China, 2012. Pp. 285-290.

Dynamics of Genetic Polymorphism of Multilinear Millet Variety «Kvartet» under Conditions of the Orel Region for 20 Years of Cultivation

S. D. Vilyunov

Federal Scientific Center of Legumes and Groat Crops, ul. Molodezhnaya, 10, k. 1, pos. Streletskii, Orlovskii r-n., Orlovskaya obl., 302502, Russian Federation

Abstract. Under conditions of the Orel region, the mechanism of redistribution of genetic components of multiline millet variety 'Kvartet' (smut resistance genes Sp1, Sp2, Sp3, Sp4) was studied after a 20-year cultivation period in production when seeds were reseeded without a chemical load on the environment by eliminating the seed treatment stage. For 2016-2017 a natural manifestation of the head smut infection was not detected on the variety. In 2018, Kvartet variety together with Blagodatnoe unstable variety of millet (Sp0) was included in the experiment against a hard infectious background of pure smut races (1, 2, 3,4, 6a, 8, 12) and their mixture (1 + 6a + 8); the replication was four-fold. Using mathematical optimization (MS Excel "Search for a solution"), we revealed a change in the multilinear composition of lines with Sp1, Sp2, Sp3 and Sp4 genes from the initial ratio of30:30:30:10 in 1998 to58.0:21.8:1.7:18.5in2018, respectively. It was suggested that the degression of the line with Sp3 gene from 30% to 1.7% was caused by the influence of the local smut population with the predominance of race 1; the simultaneous increase in the proportion of lines with Sp1 and Sp4 genes by a factor of 1.9 was caused by the degradation of the line with Sp2 gene as less adaptive to the local conditions. A close positive correlation coefficient (r = 0.87) between the number of unstable lines in the composition and their response to the smut race characterizes the presence of nonlinear interactions that cause an increased disease resistance of the multiline composition in the lines. To determine the fractional composition of the multilinear composition, we recommend using test races with one susceptible line as a part of a multilinear variety.

Keywords: common millet (Panicum miliaceum L.); varieties; resistance genes; smut pathogen race; genetic polymorphism; multiline variety.

Author Details: Vilyunov S. D., research fellow (e-mail: [email protected]).

For citation: Vilyunov S. D. Dynamics of Genetic Polymorphism of Multilinear Millet Variety 'Kvartet' under Conditions of the Orel Region for 20 Years of Cultivation. Zemledelije. 2019. No. 4. Pp. 33-36(in Russ.). DOI: 10.24411/00443913-2019-10408.

DOI: 10.24411/0044-3913-2019-10409 УДК 633.12:631.526.32

Морфобиологические особенности основных морфотипов гречихи, возделываемых в России

А. Н. ФЕСЕНКО, доктор биологических наук, зав. лабораторией (e-mail: [email protected]) О. В. БИРЮКОВА, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник И. Н. ФЕСЕНКО, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Федеральный научный центр зернобобовых и крупяных культур, ул. Молодёжная, 10, к. 1, пос. Стрелецкий, Орловский р-н. Орловская обл., 302502, Российская Федерация

В полевых условиях в 2012-2015 гг. изучали архитектонику вегетативной сферы растений 2 местных сортов гречихи, а также 26 селекционных сортов, включающих традиционный индетерминантный, «краснострелецкий», индетерминантный ограниченноветвящийся, а также детер-минантный морфотипы. Посев - рядовой, норма высева - 3 млн всхожих семян/га, площадь делянки - 10 м2. Определяли продолжительность вегетативного, генеративного и вегетационного периодов, подсчитывали число вегетативных узлов на стебле и на ветвях первого порядка. Сорта традиционного индетерминатного морфотипа достоверно не отличались по архитектонике вегетативной и генеративной сферы от местных сортов. Для сортов «краснострелецкого» морфотипа характерно снижение числа соцветий и цветков на растении (на 19,4...20,9 % и 31,5...38,0 % соответственно), сопровождающееся сокращением продолжительности вегетационного периода в среднем на 4,7.4,8 сут. Отмечена близость архитектоники вегетативной и генеративной сферы растений сортов «краснострелец-кого» морфотипа, созданных в селекционных учреждениях, расположенных в Средне-Волжском и Уральском регионах. Сорта ограниченноветвящегося мор-фотипа характеризуются увеличением числа вегетативных узлов на растениях в среднем на 2,5 шт. при сохранении продолжительности вегетационного периода на уровне сортов традиционного морфо-типа. Для сортов детерминантного морфотипа характерно значительное увеличение среднего числа вегетативных узлов на 3,8 шт. при одновременном снижении числа соцветий и цветков на растениях (на 43,3 % и 13,4 % соответственно), что обеспечивает сохранение продолжитель -ности вегетационного периода на уровне сортов традиционного морфотипа. Сорта «краснострелецкого» и детерминантного

морфотипов отличаются достоверно меньшей высотой растений (на 6,6 % и 5,7 % соответственно), обеспечивающей повышенную технологичность их возделывания и широкое распространение в производстве. Все селекционные сорта характеризуются растянутым периодом цветения и семяобразования. По сравнению с местными сортами, его продолжительность сократилась лишь на 0,5.2,3 сут.

Ключевые слова: гречиха (Еадоругит esculentum Moench.), сорт, морфотип, архитектоника растения, вегетационный период.

Для цитирования: Фесенко А. Н., Бирюкова О. В., Фесенко И. Н. Морфобиологические особенности основных морфотипов гречихи, возделываемых в России // Земледелие. 2019. № 4. С. 36-39. йО!: 10.24411/0044-3913-2019-10409.

Селекционная работа с гречихой в России была начата на Шатиловской опытной станции в начале XX века [1]. На первом этапе основным методом создания сортов был отбор из местных популяций, однако в дальнейшем акцент был сделан на селекции сортов с измененной архитектоникой растений [2]. В результате такой работы в последней четверти прошлого - начале нынешнего века была создана серия сортов новых морфотипов: ограни-ченноветвящегося, детерминантного и так называемого «краснострелецкого» [3, 4, 5]. До сих пор их комплексное сравнение не проводили.

Цель исследования - изучение особенностей архитектоники вегетативной и генеративной сферы растений сортов основных возделываемых в России морфотипов гречихи.

Исследования выполняли в 20122015 гг. в севообороте лаборатории селекции крупяных культур ВНИИ зернобобовых и крупяных культур (г. Орел).

Предшественник - пар. Почва -тёмно-серая лесная, среднесу-глинистая, среднеокультуренная с содержанием гумуса (по Тюрину) -4,89 %, легкогидролизуемого азота (по Кононовой) - 125 мг/кг почвы, подвижного фосфора и калия (по Кирсанову) - 17,0 мг/100 г почвы, и 13,5 мг/100 г почвы соответственно, рНсол (ГОСТ 26483-85)- 5,3 ед., гидролитическая кислотность (ГОСТ 26212-84) - 4,5 мэкв/100 г почвы.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.