Изучение исходного материала озимой пшеницы и его использование в селекции Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 633.11"324":431.52

Ю. Н. КАШУБА Р. И. РУТЦ Н. А. ПОПОЛЗУХИНА

Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства

ИЗУЧЕНИЕ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В СЕЛЕКЦИИ

Изучены выделившиеся образцы озимой пшеницы различного эколого-географическо-го происхождения. По результатам исследований дана оценка сортов и выделены образцы по комплексу ценных признаков, рекомендованных как исходный материал для селекции. Показана эффективность использования коллекционных образцов в селекционном процессе.

В последние годы в Западной Сибири стал заметен недостаток посевных площадей озимых культур. Они могут занимать 15...20% площади пашни в регионе, причем агротехника их возделывания достаточно хорошо отработана. Основным преимуществом озимой пшеницы перед яровой является более высокая урожайность. Кроме того, она созревает на месяц раньше яровой, что позволяет оптимально организовать уборочные работы. Ранняя уборка дает возможность своевременно и качественно подготовить почву под урожай будущего года и более тщательно вести борьбу с сорняками после уборки озимых культур.

Весьма значимы исследования по созданию сортов озимой пшеницы для суровых условий региона. Неоднократно предпринимались попытки создания сортов озимой пшеницы с высокой зимостойкостью. Разработанная нами программа по использованию сочетания мутационной и комбинационной изменчивости в селекции озимой пшеницы успешно реализуется в последние годы [1]. Она позволила создать сорта, адаптированные к специфическим условиям региона. В Государственный реестр селекционных достижений РФ включено 5 сортов озимой пшеницы нашей селекции, созданных путем отбора из мутантных или мутантно-сортовых популяций с привлечением мирового генофонда. Это направление селекции озимой пшеницы является весьма эффективным. Сорта Омская озимая [2], Сибирская нива [3), Омская 4 (4), Жатва Алтая [5], Омская 5 [6] широко используются в хозяйствах региона. На государственное сортоиспытание передан сорт Омская 6. К настоящему времени сформулированы основные концептуальные подходы и сделаны весьма значительные предпосылки для успешного освоения культуры озимой пшеницы в регионе. По-прежнему селекционные аспекты выдвигаются на одно из первых приоритетных направлений исследований.

Включенные в Государственный реестр селекционных достижений РФ и допущенные к использованию по 10-му Западно-Сибирскому региону сорта озимой пшеницы не отвечают в полной мере требованиям производства. Это касается, прежде всего, уровня зимостойкости и устойчивости к абиотическим факторам среды, качества зерна. Поэтому ведется поиск генотипов озимой пшеницы с основными

параметрами, близкими параметрам озимой ржи. Весьма актуальным является создание генотипов растений озимой пшеницы, сочетающих высокий потенциал зимостойкости и продуктивности. Все это в совокупности позволит выявить источники и доноры зимостойкости из мирового генофонда и создать необходимый исходный материал для дальнейшей селекции. Настоящее исследование посвящено изучению мирового генофонда и эффективному использованию его в селекции озимой пшеницы для условий Сибирского региона.

Методика и условия проведения исследований

Образцы озимой пшеницы мировой коллекции ВИР изучали на полях лаборатории селекции озимых культур СибНИИСХ в условиях высокого агрофона по кулисному пару. Опыт закладывался в коллекционном питомнике и питомнике конкурсного сортоиспытания. За годы исследований в коллекционном питомнике (2002-2003, 2003-2004, 2004-2005) число сортообразцов различного эколого-географи-ческого происхождения составило 127. Из всего разнообразия этих сортообразцов по комплексу хозяйственно ценных признаков был выделен и изучен в конкурсном сортоиспытании 31 образец (2004 — 2005, 2005 — 2006 гг.). Все учеты и анализы выполняли в соответствии с методическими рекомендациями ВИР [7]. Стандартом служил сорт Омская 4. Оценку образцов на устойчивость к бурой ржавчине и мучнистой росе проводили в лаборатории иммунитета СибНИИСХ.

Метеорологические условия в годы проведения опытов были контрастными и достаточно отражали особенности климата региона.

Вегетационный период 2004 — 2005 гт. явился по своим условиям оптимальным для роста и развития растений. Осень была достаточно увлажненной, снег выпал в первых числах ноября. В зимний период температура в зоне узла кущения не опускалась ниже — 12— 14 °С. Весной сильных перепадов температур не наблюдалось, растения возобновили вегетацию 20-24 апреля. Май и начало июня сопровождались засухой. Последующие месяцы отличались достаточным увлажнением.

Зимостойкость образцов озимой пшеницы, %

Название сортообразца Происхождение 2004-2005 гг. 2005-2006 гг. Среднее ±к стандарту

Омская 4, ст. Омск 57,5 48,0 52,8 -

Лютесценс 4 Новосибирск 72,5 50,0 61,3 + 8,5

Зимдар Краснодар 72,5 48,0 60,3 + 7,5

Заря Москва 70,0 51,0 60,5 + 7,7

Крымская 4 Украина 81,3 50,0 65,6 + 12,8

В среднем по опьггу 63,9 44,3 54,1

НСР,И 11,7 8,3 6,8 -

Вегетационный период 2005-2006 гг. явился по своим условиям удовлетворительным для роста и развития растений озимой пшеницы. Осень была теплой с недобором осадков, что положительно повлияло на закалку растений. Прекращение вегетации наблюдалось 21 — 23 октября, позднее обычного на 11 — 16дней. Снег выпал во второй декаде ноября. Зимой температура в зоне узла кущения не опускалась ниже — 9 — 11 °С. Весной наблюдались перепады температур. Вег етация возобновилась 16 апреля, но из-за понижения температуры она прекратилась и вторично возобновилась только 4 мая. Налив и созревание зерна проходили при умеренной температуре и достаточном увлажнении.

Результаты и обсуждение

Наиболее конкурентоспособными по комплексу хозяйственно ценных признаков оказались образцы отечественной селекции (Алтай, Белгород, Владимир, Воронеж, Казань, Краснодар, Москва, Новосибирск, Ростов, Саратов, Ульяновск, Тамбов), а также стран СНГ (Казахстан, Молдова, Украина), Восточной Европы (Венгрия, Румыния, Югославия) и Канады.

Вегетационный период является одним из могущественных средств приспособления растений к условиям среды. С ним связаны многие хозяйственно-биологические признаки и свойства сорта, и в конечном итоге — его урожайность. Важным является не только его общая изменчивость, обусловленная факторами среды, но также ритм и темп прохождения отдельных фаз [8]. В среднем за два года проведения опытов у стандарта Омская 4 вегетационный период составил 321 сутки. Более укороченным он оказался у образцов Крымская 4 (Украина) — 317 суток; Белгородская опушенная (Белгород), Чер-ноземка212 (Воронеж), Богарная 56 (Казахстан) — 319; Зимдар (Краснодар), Мироновская 62 и Фантазия (Украина) — 320 суток.

Сорта озимой пшеницы должны обладать устойчивостью к неблагоприятным абиотическим (зимостойкость, устойчивость к полеганию) и биотическим (резистентность к бурой ржавчине и мучнистой росе) факторам среды.

Для сортов озимой пшеницы, возделываемых в южной лесостепи Западной Сибири, зимостойкость является одним из главных свойств, гарантирующих стабильность урожая. Перезимовка растений значительно колебалась в зависимости от сорта и года проведения опытов. Зимостойкость сортов находилась в пределах 28,0...88,3%. В целом за годы проведения исследований период 2004 — 2005 гт. был более бла-

гоприятным для перезимовки озимой пшеницы (табл. 1).

В среднем за годы проведения исследований по зимостойкости достоверно превзошли стандарт следующие сортообразцы: Лютесценс 4 (Новосибирск), Зимдар (Краснодар), Заря (Москва) и Крымская 4 (Украина). Превышение над стандартом по этому показателю составило 7,5— 12,8%. А образцы Южная заря и Мироновская 62 (Украина) имели достоверно низкую перезимовку. У остальных изучаемых в конкурсном сортоиспытании сортообразцов зимостойкость находилась на уровне стандартного сорта Омская 4.

Устойчивость сортов к основным заболеваниям Западной Сибири определяли как в полевых, так и в лабораторных условиях. Резистентность образцов к бурой ржавчине устанавливали к популяциям и отдельным ее биотипам (раса 12 и биотипы 77/1 и 77/2). Оценка позволила выявить образцы с нерасо-специфической устойчивостью — \Z\iW 71919 (Швеция) и Бригантина (Украина), а также с полигенной резистентностью — Колошева 5 и Южная заря (Украина) . При оценке на устойчивость к мучнистой росе образцы Донская интенсивная (Ростов), Лютесценс 4 (Новосибирск) и Лютесценс 43 (Алтай) характеризовались средней резистентностью в полевых условиях.

Оценка сортообразцов по устойчивости к стеблевому полеганию проводилась глазомерно и морфологическим методом. При морфологическом исследовании стебля были определены его длина от основания до колоса, длина и диаметр двух нижних междоузлий, толщина узлов, отношение длины стебля к диаметру первого надземного междоузлия, масса 1 см стебля, состоящая из двух нижних междоузлий и соединяющего их узла. Анализ корреляционных зависимостей в среднем за годы проведения исследований выявил ряд закономерностей. Наблюдалась высокая отрицательная связь устойчивости к полеганию с длиной стебля ( — 0,70), высотой растения ( — 0,75) и отношением длины стебля к диаметру первого междоузлия (— 0,76); средняя отрицательная — с длин°й первого ( — 0,50), второго ( — 0,54) и верхнего междоузлий ( — 0,65); средняя положительная связь — сдиа-метром второго междоузлия (0,39) и диаметром первого узла (0,40). Это указывает, что сорта с наибольшей выраженностью этих признаков будут обладать высокой устойчивостью к полеганию.

Высокой и стабильной продуктивностью в годы проведения опытов отличались в основном сорта отечественной селекции и ближнего зарубежья (табл. 2).

В годы проведения опытов более благоприятными для формирования высокой продуктивности расте-

Урожайность образцов озимой пшеницы, т/га

Название сортообразца Происхождение 2004-2005 гг. 2005-2006 гг. Среднее _+. к стандарту

Омская 4, ст. Омск 3,02 2,02 2,52 -

Черноземка 212 Воронеж 3,93 3,56 3,74 + 1,22

Мешинская 2 Казань 4,23 1,87 3,05 + 0,53

Зимдар Краснодар 3,73 2,66 3,19 + 0,67

Омская 6 Омск 3,23 3,49 3,36 + 0,84

УСХИ 293 Ульяновск 4,29 1,84 3,07 + 0,55

Богарная 56 Казахстан 3,86 2,36 3,11 + 0,59

Колошева 5 Украина 4,78 1,50 3,14 + 0,62

Крымская 4 Украина 5,00 2,66 3,83 + 1,31

К 21 Югославия 4,43 1,95 3,19 + 0,67

В среднем по опыту 3,53 2,08 2,80 -

НСРИ 0,68 0,51 0,50 -

ний были 2004-й и 2005-й годы. Достоверно превзошли стандарт Омская 4, как отдельно по годам, так и в среднем за годы изучения, следующие сортооб-разцы: Черноземка 212 (Воронеж), Зимдар (Краснодар) и Крымская 4 (Украина). Остальные образцы, представленные в табл. 2, достоверно превзошли стандартный сорт отдельно по одному году, и это нашло отражение в средней величине. Достоверно низкую среднюю продуктивность растений имели образцы Харьковская 75 и Южная заря (Украина).

Выделенные продуктивные сорта имели высокую зимостойкость. Анализ элементов структуры урожая и изучения корреляционных зависимостей позволил установить, что продуктивность растений положительно коррелировала с массой зерна с растения (0,35) и массой 1000 зерен (0,34). Связь средней силы была получена с продуктивной кустистостью (0,45), числом колосков в колосе (0,32), числом зерен в колосе (0,56) и массой зерна с колоса (0,52). Продуктивность колоса в средней степени коррелировала с продуктивной кустистостью (— 0,36) и числом колосков в колосе (0,34); высокозначимая положительная связь отмечалась с числом зерен в колосе (0,75).

Поэтому при селекции на высокую урожайность необходимо отбирать сортообразцы с высокой зимостойкостью и продуктивностью колоса, выделяя растения с хорошо озерненным колосом.

На основании проведенных ранее исследований из коллекционного питомника нами были выделены образцы Краснодарский карлик (Краснодар) и Одесская 1 б (Украина). Методом многократного индивидуального отбора из гибридной популяции от скрещивания этих сортообразцов получен новый сорт озимой пшеницы Омская 6. Авторы сорта: Р. И. Рутц, П.Л. Гончаров, А.Н. Ковтуненко, Е.Г. Мухордов, Ю.В. Колмаков, П.В. Поползухин, Ю.Н. Кашуба.

Сорт Омская б среднеспелый, вегетационный период 327 дней. Созревает на 4 —5 дней раньше стандарта Кулундинка. Новый сорт высокозимостоек: перезимовка составляет 91,4% (на 4% больше, чем у стандарта). Сорт Омская б имеет более короткую соломину (89 — 94 см), чем стандарт Кулундинка. Это обуславливает большую устойчивость к полеганию (стандарт уступает на 0,9 балла). Сорт формирует урожайность 4,12т/га (на 1,00т/гавыше стандарта).

По.натуре зерна, стекловидности, содержанию клейковины и белка, валориметрической оценке и общей оценке хлебопекарных качеств новый сорт находится на уровне стандартного сорта, но превосходит его по пористости хлеба (на 0,1 балла). По совокупности признаков новый сорт формирует качество зерна на уровне ценных и сильных пшениц.

Проведенный детальный анализ основных параметров нового сорта позволил передать сорт на государственное испытание по 9,10 и 11 регионам России с 2005 года.

Таким образом, оценка выделившихся сортообразцов различного эколого-географического происхождения по комплексу признаков позволила выделить источники скороспелости, высокой зимостойкости, продуктивности растений и устойчивости к болезням. Анализ корреляционных связей между устойчивостью к полеганию и элементами морфологического строения стебля, а также между продуктивностью растений и ее структурными элементами позволил определить направление отбора устойчивых и высокопродуктивных генотипов озимой пшеницы. Подтверждением эффективности использования образцов коллекции ВИР в селекционном процессе явилось создание нового сорта озимой пшеницы Омская б, переданного на государственное сортоиспытание с 2005 года.

Библиографический список

1. Рутц Р. И. Генетический потенциал озимых форм в селекции яровой и озимой пшеницы Западной Сибири / Р.И. Рутц // Дисс... д. с.-х. н. в форме научного доклада. — Новосибирск, 1995. - 54 с.

2. A.C. 4921. Сорт озимой мягкой пшеницы Омская озимая / P.M. Рутц, Л.И. Суркова, В.Р. Борадулин, Г.Г. Долгушин, К.Г. Ази-ев, В.А. Борадулина, B.C. Веревкин, Н С. Чугунова. - Заявка №8501572; дата приоритета 20.03.1984 г.; зарегистр. в Гос. реестре селекционных достижений 03.08.1989 г.

3. A.C. 29652. Сорт озимой мягкой пшеницы Сибирская нива / Р.И. Рутц, В.Р. Борадулин, С.С. Синицын, В.А. Борадулина, П.Г. Борисенко, Г.Г. Долгушин, Г.А. Волченко. - Заявка №8602719; дата приоритета 19.12.1985 г.: зарегистр. в Гос. реестре селекционных достижений 17.11.1992 г.

4. A.C. 29652. Сорт озимой мягкой пшеницы Омская 4/ Р.И. Рутц, В.Р. Борадулин, Е.В. Веревкин, Ю.Д. Максимов, Е.Г. Мухордов, П.В. Поползухин, С.С. Синицын. - Заявка № 9606530; дата приоритета 13.03,1996 г.; зарегистр. в Гос. реестре селекционных достижений 31.01.2001 г.

5. A.C. 29125. Сорт озимой мягкой пшеницы Жатва Алтая/ Р.И. Рутц, В.Р. Борадулин, В.А. Борадулина, Е.В. Веревкин. — Заявка №9601287; дата приоритета 29.11.1995 г.; зарегистр. в Гос. реестре селекционных достижений 25.01.2002 г.

6. A.C. № 35385. Сорт озимой мягкой пшеницы Омская 5/ Р.И. Рутц, Е.В. Веревкин, А.Н. Ковтуненко, Н.П. Кулишкин, Н.Г. Мазепа, Е.Г. Мухордов, Г.И. Хохолкова. — Заявка №9810117; дата приоритета 29.01.2001 г.; зарегистр. в Гос. реестре селекционных достижений 26.12.2003 г.

7. Изучение мировой коллекции пшеницы: Метод, указания / Сост.: О Д. Градчанинова, A.A. Филатенко, М.И. Ру-денко. - Л.: ВИР, 1984. - 26 с.

8. Вавилов Н.И. Теоретические основы селекции / Н.И. Вавилов. - М: Наука, 1987. - 512 с.

КАШУБА Юрий Николаевич, младший научный сотрудник СибНИИСХ.

РУТЦ Рейнгольд Иванович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий селекционным центром, ведущий научный сотрудник Сибирского научно-исследовательского института сельского хозяйства (СибНИИСХ), член-корреспондент РАСХН.

ПОПОЛЗУХИНА Нина Алексеевна, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, старший научный сотрудник СибНИИСХ, профессор кафедры экологии и биологии ОмГАУ.

Статья поступила в редакцию 05.12.06 г. © Рутц Р.И., Кашуба Ю.Н., Поползухина H.A.

УДК 635.34/.36:635.18 Т.Б.СМИРНОВА

Омский государственный аграрный университет

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СЕМЯН И СТРУЧКОВ КАПУСТЫ БЕЛОКОЧАННОЙ И ИЗМЕНЕНИЯ В НЕМ

ПОД ВЛИЯНИЕМ УДОБРЕНИЙ_

В работе приведены сведения о химическом составе репродуктивных органов капусты белокочанной, полученной в полевых опытах с микроудобрениями.

Условия питания оказывают воздействие на развитие как вегетативных, так и репродуктивных органов растений (Г.Г.Антонова, 1969). Нами в четырёхлетних исследованиях получены данные о влиянии бор- и цинксодержащих удобрений на концентрацию азота, фосфора, калия, протеина и жира в семенах и стручках капусты белокочанной Сибирячка 60.

Капуста выращивалась в полевых опытах с микроэлементами (опыты № 1 — 4) на лугово-чернозем-ной среднемощной среднегумусовой тяжелосуглинистой почве с низким содержанием нитратного азота и обменного цинка. Бор в дозах 0,5; 1 кг/га, цинк — 2; 4 кг/га д. вещества вносили в почву в виде борной кислоты и сульфата цинка по фону К^Р^К^ перед высадкой семенников капусты в поле. После уборки и дозаривания растений в стручках и семенах капусты определяли нитратный азот, неорганический фосфор, свободный калий по методике К.П. Магницкого в модификации Ю.И. Ермохина с использованием 2% СН^СООН. Сухой растительный материал подвергали мокрому озолению по Гинзбург и Щегловой. Валовые ЫРК определяли: азот — по Кьель-далю, фосфор — по Де-Ниже в модификации Малюгина и Хреновой, калий — на пламенном фотометре. Содержание жира в семенах учитывали методом обезжиренного остатка на аппарате Сокслета, цинка — методом атомной абсорбции в ИПА г. Новосибирска.

Результаты химического анализа растительных образцов показали, что в фазу хозяйственной зрелости семян капусты наибольшая концентрация общего азота и фосфора характерна для семян, калия — для стручков культуры (рис. 1).

Доля нитратного азота от общего его количества в семенах составляет0,20 — 0,40, а минерального фосфора — 7 —8%. В стручках на нитратный азот приходится 4 — 6, минеральный фосфор — 25 — 39%. Следовательно, азот и фосфор в репродуктивных органах капусты находятся, главным образом, в форме органических соединений.

Исследования показали, что в валовом содержании NPK в репродуктивных органах капусты возможны колебания по годам, однако вышеуказанный порядок распределения элементов питания между стручками и семенами сохраняется.

Для практических целей наибольший интерес представляет химический состав семян. Он позволяет судить об их качестве и, как следствие, периоде сохранения семенами кондиционной всхожести. Полученные в опытах семена характеризовались значительными запасами азота (lim 3,64 — 5,25%), в 6 —8 раз меньшей концентрацией фосфора (lim 0,5 — 0,76%) и в 4 —6 раз меньшим содержанием калия (lim 0,9-0,96%).

Использование в опытах удобрений, согласно обобщённым данным, не приводило к ярко выраженным