CC BY
12в
естник АПК
Ставрополья
УДК 633.11«324»:631.527
№ 2(2), 2011
Растениеводство
3
А. И. Войсковой, А. А. Кривенко, М. Ю. Балацкий
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОГО МУТАГЕНЕЗА И ГИБРИДИЗАЦИИ В СЕЛЕКЦИИ ОЗИМОЙ ТВЕРДОЙ ПШЕНИЦЫ
Представлены новые сорта озимой твердой пшеницы, выделенные из сложных гибридных популяций, полученных в диаллельных скрещиваниях сортов различного экологогеографического происхождения и их мутантов, и отличающиеся высокой урожайностью, адаптивностью и качеством зерна. Обсуждается селекционная ценность химических мутантов при включении в программу гибридизации.
Ключевые слова: озимая твердая пшеница, химический мутагенез, гибридизация, урожайность, качество зерна, зимостойкость, сорт, адаптивность, мутант, селекция.
The new grades of winter hard wheat allocated from difficult hybrid populations, received in diallel crossings of grades of various ecological geographical origin and their mutants, differ with high productivity, adaptability and quality of grain. Selection value of chemical mutants is discussed at inclusion in the hybridization program.
Keywords: winter hard wheat, chemical mutagenesis, hybridization, productivity, quality of grain, winter hardiness, a grade, adaptability, mutant, selection.
Зерно твердой пшеницы является незаменимым сырьем для макаронной, крупяной и кондитерской промышленности. На Северном Кавказе до середины ХХ столетия в посевах зерновых культур видное место занимала яровая твердая пшеница, высококачественное зерно которой было востребовано на внутреннем и внешнем рынках. Но она была вытеснена более зимостойкой и урожайной, но уступающей ей по качеству зерна озимой мягкой пшеницей [5]. Создание зимостойких сортов озимой твердой пшеницы с урожайностью зерна на уровне сортов озимой мягкой пшеницы создало предпосылки для возвращения в производство этой ценной культуры. Агроклиматические условия Центрального Предкавказья позволяют успешно возделывать озимую твердую пшеницу, но увеличение площадей этой культуры сдерживается недостаточной адаптивностью и технологическим качеством зерна существующих сортов. Решение этой проблемы может обеспечить сочетание внутривидовой гибридизации и мутагенеза, позволяющее формировать новые блоки адаптивных генов, определяющих успех селекции озимой твердой пшеницы.
Александр Иванович Войсковой -
доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой селекции, семеноводства, технологии и хранения продукции растениеводства им. профессора Ф. И. Бобрышева ФГОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет»
Тел. (8652) 71-67-99.
E-mail: [email protected]
Алла Александровна Кривенко - кандидат биологических наук, доцент, профессор кафедры селекции, семеноводства, технологии и хранения продукции растениеводства им. профессора Ф. И. Бобрышева ФГОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет»
Тел. (8652) 71-67-99.
E-mail: [email protected]
Михаил Юрьевич Балацкий - кандидат сельскохозяйственных наук, ассистент кафедры селекции, семеноводства, технологии и хранения продукции растениеводства им. профессора Ф. И. Бобрышева ФГОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет»
Тел. (8652) 71-67-99.
E-mail: [email protected]
Материалом исследований служили 9 оригинальных сортов озимой твердой пшеницы, полученных в Ставропольском государственном аграрном университете» (табл.1).
Таблица 1 - Происхождение новых сортов озимой твердой пшеницы
Сорт Родословная Разновидность
Багряница (МАО х МН3) х (МН3 х DF-410) Italicum
ТП 3-07 (АО х DF-410) х (МАО х МГ-12) Caerulescens
ТП 4-07 (АО х DF-410) х (Н3 х DF-114) Valenciae
ТП 5-07 (АО х DF-410) х (МН3 х DF-410) Leucurum
ТП 7-07 (АО х МГ-12) х (МАО х МН3) Caerulescens
ТП 8-07 (АО х МГ-12) х (МАО х МГ-12) Leucurum
ТП 9-07 (АО х МГ-12) х (Н3 х DF-114) Hordeiforme
ТП 11-07 (АО х МГ-12) х (DF-410 х МГ-12) Leucurum
ТП 12-07 (МАО х МН3) х (МАО х МГ-12) Hordeiforme
Ежеквартальный
4 научно-практический К Ставрополья
журнал
Для создания исходного материала в качестве родителей в первом диаллельном скрещивании были использованы 4 сорта и 3 мутанта озимой твердой пшеницы: Айсберг одесский (АО), его мутант МАО, Новинка 3 (Н-3), его мутант МН-3, сорта румынской селекции DF-114, DF-410, мутант сорта Гордейформе 12 МГ-12 [3]. Семь гибридных линий, отобранных из гибридных популяций, полученных в первом диаллельном скрещивании, были использованы во втором диаллельном скрещивании [2,3]. Родоначальные растения новых сортов были выделены методом индивидуального отбора из гибридных популяций F5.
В 2007-2009 сельскохозяйственных гг новые сорта озимой твердой пшеницы изучались в конкурсном сортоиспытании на черноземе обыкновенном на опытном участке Александровского ГСУ, расположенном в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края. Повторность вариантов в опыте трехкратная, размещение вариантов систематическое, норма высева 5 млн всхожих семян на гектар, предшественник черный пар, показатели качества зерна определяли в соответствии с действующими ГОСТами. Экспериментальные данные обрабатывались методом дисперсионного анализа.
Целью работы явилась оценка на продуктивность, адаптивность и технологические качества зерна новых сортов озимой твердой пшеницы сложного гибридного происхождения, полученных с участием сортов различного экологогеографического происхождения и оригинальных химических мутантов.
Погодные условия в период вегетации озимой твердой пшеницы в годы проведения опытов в целом были довольно благоприятные. Вместе с тем весной 2009 г. пониженный температурный режим с заморозками во второй половине апреля на фоне избыточного содержа-
ния почвенной влаги у ряда сортов обусловили снижение зерновой продуктивности растений и, как следствие, урожайности зерна по сравнению с первым годом опытов.
В соответствии с продолжительностью вегетационного периода новые сорта озимой твердой пшеницы, как и стандарт Прикумская 124 (272 дня), относятся к среднеспелым, хотя и созревают на 2-8 дней позже (табл. 2).
Среди признаков, обеспечивающих адаптивность сортов озимой твердой пшеницы, зимостойкость является определяющим, так как в геноме Triticum durum Desf. гены зимостойкости изначально отсутствовали [2]. Зимостойкость сортов озимой твердой пшеницы детерминируют интрогрессивные гены озимой мягкой пшеницы. В связи с этим качественное повышение зимостойкости сортов озимой твердой пшеницы наиболее эффективно за счет включения в генотип мутантных генов. Новые сорта озимой твердой пшеницы, в родословную которых включены мутанты озимой твердой пшеницы, выделились высокой зимостойкостью. В среднем за три года опытов у них перезимовало 90...93,8 %, для сравнения у стандарта Прикумская 124 - 87,8 %, а у сорта ТП 4-07, в родословной которого представлены только сорта озимой твердой пшеницы, - 88,5 % растений. Мутантные гены зимостойкости от МН3 и МГ-12 в сочетании с МАО обеспечивают высокую и стабильную зимостойкость у сортов Багряница (93,8 %), ТП 3-07(92,5 %), ТП 8-07 (93,3 %), ТП 12-07 (93,4 %). Для оценки стабильности зимостойкости сортов озимой твердой пшеницы предлагается использовать отклонение наименьшего значения по варианту от средней за годы исследований (ОНВ). Из сравнения ОНВ (-2,3...-3,3 %) и среднего за годы опытов значения показателя следует, что наименьшая зимостойкость у этих сортов превышала 90 %, т. е. и в
Таблица 2 - Агробиологические особенности новых сортов озимой твердой пшеницы, среднее за 2007-2009 сельскохозяйственные годы
Сорт Вегетационный период,дни Зимостойкость* Высота растений, см Устойчивость к полеганию, балл
Количество перезимовавших растений, % ОНВ**
Прикумская 124 (стандарт) 272 87,8 -3,3 85 4
Багряница 279 93,8 -2,5 88 5
ТП 3-07 278 92,5 -2,3 93 4
ТП 4-07 277 88,5 -0,7 91 4,5
ТП 5-07 279 91,7 -2,2 85 5
ТП 7-07 280 90,4 -1,2 95 3,5
ТП 8-07 279 93,3 -3,2 97 4
ТП 9-07 274 90,6 -6,1 97 5
ТП 11-07 279 90,9 -4,3 96 5
ТП 12-07 280 93,4 -3,3 93 4,5
* Приведены средние данные за 2007-2010 сельскохозяйственные годы.
** Здесь и далее: отклонение наименьшего значения по варианту от среднего за годы опытов.
Вестник АПК
Ставрополья
-----№ 2(2), 2011 =
менее благоприятных условиях была отличной. Наименьшее значение ОНВ и, следовательно, меньшую стабильность при перезимовке в годы исследований имели сорта ТП 9-07 (-6,1 %) и ТП 11-07 (-4,3 %). Очевидно, это определяется их генетическими особенностями: зимостойкость у этих сортов определяется мутантными генами МГ-12 в сочетании с генами родительских сортов.
Новые сорта озимой твердой пшеницы (8597 см), как и стандарт Прикумская 124 (85 см), относятся к среднерослым сортам, но, за исключением сорта ТП 5-07, превышают его по высоте растений. Однако за счет более прочной соломины даже в стрессовых условиях: ливневые осадки с сильным ветром, которые отмечались в годы опытов, сорта Багряница, ТП 9-07, ТП 11-07, ТП 5-07 отличались высокой устойчивостью к полеганию (5 баллов). У стандарта Прикумская 124 она была хорошей (4 балла).
Урожайность зерна является итоговым результатом взаимодействия генотипа сорта и условий онтогенеза и характеризует адаптивную ценность сорта в конкретных условиях выращивания. Погодные условия в годы опытов в целом были благоприятны для формирования урожайности зерна озимой твердой пшеницы. Это подтверждается стабильно высокой урожайностью - зерна стандарта Прикумская 124: при средней урожайности за два года опытов 58,5 ц/га ОНВ составило всего -0,5 ц/га (табл. 3). Новые сорта озимой твердой пшеницы при возделывании по черному пару на черноземе обыкновенном проявили высокие урожайные качества. Но вместе с тем сорта по-разному реагировали на складывающиеся условия вегетации. Это нашло свое отражение в величине урожайности зерна как в отдельные годы, так и в среднем за два года опытов. В 2008 г. по урожайности зерна выделился сорт Багряница (68,6 ц/га), который на существенную величину (9,6 ц/га) превысил стандарт Прикум-
Растениеводство
ская 124 (59,0 ц/га), а также другие новые сорта, НСР05 = 5,1 ц/га. Остальные сорта, за исключением ТП 11-07 (52,0 ц/га, или -7,0 ц/га к стандарту), сформировали урожайность зерна на уровне стандарта. В 2009 г. сорт Багряница (64,4 ц/га) сохранил лидирующее положение, хотя и снизил урожайность зерна по сравнению с предыдущим годом, что явилось реакцией на пониженный температурный режим и на переувлажнение почвы в период весенней вегетации.
В этих условиях выделился сорт ТП 5-07 (62,5 ц/га), урожайность которого на 5,4 ц/га была выше, чем в предыдущем году. Эти сорта на существенную величину превысили стандарт Прикумская 124 (58,0 ц/га), НСР05 = 4,2 ц/га. Значительно снизил урожайность зерна сорт ТП 12-07 (-5,5 ц/га к предыдущему году), который уступил (-4,4 ц/га) стандарту. Заметное снижение урожайности отмечалось и у сорта ТП 9-07 (-6,3 ц/га), но высокий потенциал урожайности зерна позволил ему сохранить уровень стандартного сорта. Остальные новые сорта отличались в годы опытов стабильной урожайностью зерна (ОНВ равна -0,2...-0,1 ц/га) и устойчиво входили во II группу отличий от стандарта.
К зерну озимой твердой пшеницы предъявляются жесткие требования по стекловидности и натуре, что связано с его целевым назначением. Натура зерна у всех новых сортов, как и у стандарта Прикумская 124, была высокой (более 770 г/л) и соответствовала требованиям, предъявляемым к 1 классу (ГОСТ 10840-64). В среднем за два года наибольшей натура зерна была у сортов Багряница (791 г/л) и ТП 1107 (796 г/л), у которого ее значение в оба года опытов (ОНВ равно -5 г/л) превышало уровень 790 г/л, что было обусловлено высокой массой и крупностью зерновок (табл. 4). В благоприятных условиях уровень 790 г/л превышали стандарт Прикумская 124 и сорта ТП 3-07 (797 г/л), ТП 8-07 (793 г/л), ТП 9-07 (796 г/л), а сорта Багряница и ТП 11-07 (801 г/л) формировали
Таблица 3 - Урожайность зерна новых сортов озимой твердой пшеницы, ц/га
Сорт 2008 г. 2009 г. Среднее за два года ± к стандарту ОНВ
ц/га %
Прикумская 124 (стандарт) 59,0 58,0 58,5 - - -0,5
Багряница 68,6 64,4 66,5 8,0 13,6 -2,1
ТП 3-07 59,1 57,6 58,4 -0,1 -0,2 -0,8
ТП 4-07 58,8 57,3 58,1 -0,4 -0,7 -0,8
ТП 5-07 57,1 62,5 59,8 1,3 2,2 -2,7
ТП 7-07 55,0 55,8 55,4 -3,1 -5,3 -0,4
ТП 8-07 54,3 54,7 54,5 -4,0 -8,9 -0,2
ТП 9-07 60,4 54,1 57,3 -1,2 -2,1 -3,2
ТП 11-07 52,0 54,7 53,4 -5,1 -8,7 -1,4
ТП 12-07 59,1 53,6 56,4 -2,1 -3,6 -2,8
НСР05, ц/га 5,1 4,2 - - - -
6
Др Ставрополья
научно-практическии журнал
Таблица 4 - Технологические показатели качества зерна новых сортов озимой твердой пшеницы, 2007-2009 сельскохозяйственные гг
Сорт Натура, г/л Стекловидность, % Массовая доля сырой клейковины,% Массовая доля белка, %
Среднее ОНВ Среднее ОНВ Среднее ОНВ Среднее ОНВ
Прикумская 124 (стандарт) 787 -8 86 -1 28,4 -0,8 14,1 -0,1
Багряница 791 -10 88 -2 28,8 -0,3 13,7 -0,2
ТП 3-07 787 -10 84 -4 30,3 -2,2 14,6 -0,3
ТП 4-07 783 -7 87 -1 30,2 -0,9 13,3 -0,3
ТП 5-07 784 -5 85 -2 29,8 -2,7 14,4 -0,4
ТП 7-07 785 -5 88 -2 27,9 -1,7 14,2 -0,1
ТП 8-07 784 -9 89 -1 31,0 -0,8 13,9 -0,4
ТП 9-07 787 -9 84 -5 27,5 -1,3 12,8 -0,6
ТП 11-07 796 -5 87 -2 28,9 -0,6 13,9 -0,5
ТП 12-07 784 -6 87 - 29,6 -0,5 12,9 -0,1
высокую натуру зерна (более 800 г/л). Стекло-видность зерна у новых сортов, за исключением ТП 3-07 (84 %), ТП 9-07 (84 %), как и у стандарта Прикумская 124, была высокой (85 % и более), что соответствует 1 классу. При этом, учитывая величину ОНВ, сорт ТП 5-07 (-2 %) не способен стабильно формировать высокую стекловид-ность зерна на уровне 1-2 класса. Новые сорта озимой твердой пшеницы способны формировать высокую массовую долю клейковины в зерне (28 % и более) на уровне 1 класса. Сорта ТП 8-07 (31,0 %), ТП 3-07 (30,3 %), ТП 4-07 (30,2 %), ТП 12-07 (29,6 %), ТП 11-07 (28,9 %), Багряница (28,8 %) по величине показателя в среднем за два года не только превышали стандарт Прикумская 124 (28,4 %) но даже в менее благоприятных условиях, судя по значению ОНВ, превышали уровень 1 класса зерна. Исходя из той же оценки стандарт Прикумская 124 и сорта ТП 5-07, ТП 7-07, ТП 9-07 могут формировать зерно с высоким количеством сырой клейковины (более 28 %) в благоприятные годы, а в менее благоприятных условиях величина показателя у них отвечает требованиям 2 класса (не менее 25 %).
Содержание белка в зерне твердых пшениц, определяющее питательную ценность продуктов его переработки, является основным показателем качества. Новые сорта характеризуются как средне- и высокобелковые. Стабильно высокое содержание белка в зерне (на уровне 1 класса - более 13,5 %) было у стандарта Прикумская 124 и новых сортов Багряница, ТП 3-07, ТП 5-07, ТП 7-07, ТП 8-07. Зерно сортов ТП 4-07, ТП 9-07, ТП 12-07 соответствовало 2 классу.
Сочетание при гибридизации химических мутантов и сортов озимой твердой пшеницы различного эколого-географического происхождения обусловило высокую селекционную ценность сложных гибридных популяций, определяющую эффективность отбора высо-
копродуктивных генотипов с высокими адаптивными свойствами и качеством зерна.
Стабильно высокая зимостойкость новых сортов озимой твердой пшеницы Багряница, ТП 1207, ТП 8-07, у которых в среднем за два года опытов перезимовка растений составила 93,3 -93,8 % (у стандарта Прикумская 124 - 87,8 %), детерминирована сочетанием мутантных генов, полученных от химических мутантов, производных из сортов Айсберг одесский (МАО), Гордей-форме 12 (МГ-12), Новинка 3 (МН3).
Высокой урожайностью зерна (66,5 ц/га + + 8 ц/га, или 13,6 % к стандарту Прикумская 124) в годы опытов выделился сорт Багряница, родословная которого включает сорт DF-410. Стабильной урожайностью зерна на уровне стандарта отличаются сорта ТП 3-07, ТП 4-07, ТП 5-07, в создании которых также участвовал этот сорт.
Зерно новых сортов озимой твердой пшеницы по совокупной оценке показателей, за редким исключением, соответствует 1 или 2 классу. Это свидетельствует о благоприятном сочетании генов родительских форм: химических мутантов и сортов, на формирование генетических систем, определяющих качество зерна.
Сорт озимой твердой пшеницы Багряница, который в годы опытов выделился по комплексу хозяйственно-биологических признаков, в 2010 г принят в Государственное сортоиспытание.
Список литературы
1. Бобрышев, Ф. И. Хозяйственно-биологические свойства гибридных линий озимой твердой пшеницы / Ф. И. Бобрышев, А. Ю. Крыловский, А. И. Войсковой, А. Г Марюхина // Пути повышения урожайности сельскохозяйственных культур в современных условиях : сб. науч. тр. / СГСХА. - Ставрополь, 1999. -С. 96-99.
Вестник АПК
Ставрополья
-----№ 2(2), 2011 =
2. Кириченко, Ф. Г Краткие итоги селекции озимой твердой пшеницы для степи СССР / Ф. Г Кириченко, В. М. Пыльнев, А. И. Паламарчук // Селекция пшеницы на Украине : сб. науч. тр. / ВСГИ.- Одесса, 1980. - С. 40-52.
3. Мамедов, А. Б. Оценка некоторых мутантных линий твердой озимой пшеницы на продуктивность / А. Б. Мамедов // Новое в селекции и семеноводстве полевых и кормовых культур : сб. науч. тр. / ССХИ. -Ставрополь, 1991.- С. 36-41.
4. Пандит, Д. Хозяйственно-биологическая характеристика, комбинационная способность и наследование признаков сортов и мутантных линий озимой твердой пшеницы : автореф. дис. ... канд. с.-х. наук / Пандит Д. - Ставрополь, 1994. - 48 с.
5. Петров, Г И. Твердые пшеницы в степи Ставрополья / Г. И. Петров, П. И. Безгин // ОНО ПОСС. - Буденновск, 1993. - 24 с.
