CC BY
34
DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10311 УДК 575.12:633.854.78:633.18 (470.61)
Новые сорта риса селекции АНЦ «Донской»
A. В. АЛАБУШЕВ, доктор сельскохозяйственных наук, академик РАН, директор
П. И. КОСТЫЛЕВ, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник (e-mail: [email protected])
Е. В. КРАСНОВА, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник
Аграрный научный центр «Донской», пос. Научный городок, 3, Зерноград, 347740, Российская Федерация
Резюме. В статье представлены результаты селекционной работы в Аграрном научном центре «Донской» за 2001-2017гг., в процессе которой были созданы и переданы на государственное испытание новые урожайные сорта риса Вирасан и Пируэт, хорошо адаптированные к климату и почве южной зоны Ростовской области. Раннеспелый сорт риса Вирасан создан в результате скрещивания раннеспелого сорта Вираж и среднеспелого энергично растущего сорта Кубань 3. Продолжительность вегетационного периода нового сорта составляет 110 дней. Растения низкорослые - 76 см, компактные прямостоячие метелки длиной 14 см несут в среднем 112 зерен длиной 7,5 мм и шириной 4,0 мм. Масса 1000зерен - 31,4 г. В конкурсном испытании средняя урожайность за 3 года (2015-2017гг.) сорта Вирасан составила 6,66 т/га, что на 0,50 т/га выше стандарта Контакт. Среднеспелый сорт Пируэт выведен в результате скрещивания гибридов C101-A-51 х Боярин и C101-Lac х Вираж. С помощью маркерной селекции удалось создать формы, несущие три гена устойчивости растений к пирикуляриозу Pi-1, Pi-2, Pi-33 в гомозиготном состоянии. Продолжительность вегетационного периода от посева до созревания у сорта Пируэт составляет 124 дня. Сорт среднерослый, высота растений 88 см. Метелка длиной
17.5 см формирует в среднем 162 зерна овальной формы длиной 8,9 мм и шириной 3,7 мм. Масса 1000 зерен в среднем
31.6 г. Урожайность сорта Пируэт составила в конкурсном сортоиспытании (2015-2017 гг.) в среднем 9,57 т/га, превысив стандарт Южанин, на 1,13 т/га.
Ключевые слова: рис, сорт, количественные признаки, урожайность, устойчивость к пирикуляриозу, конкурсное сортоиспытание.
Дляцитирования:АлабушевА. В., КостылевП. И., КрасноваЕ.
B. Новые сорта риса селекции АНЦ «Донской» //Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 3. С. 45-47. DOI: 10.24411/02352451-2019-10311.
Рис - важнейшая продовольственная культура. Основной регион его выращивания в России - Краснодарский край, второе место по объемам производства занимает Ростовская область [1]. Валовой сбор зерна этой культуры можно увеличить повышением урожайности. Для достижения этой цели нужно выводить и внедрять в сельскохозяйственное производство новые продуктивные сорта устойчивые к стрессорам и патогенам.
В ходе селекционной работы в Аграрном научном центре «Донской» созданы новые среднеспелые и раннеспелые сорта Вираж, Контакт, Светлый, Боярин, Южанин, Командор, Кубояр, Акустик. Наряду со множеством достоинств, некоторые из них отличаются такими недостатками, как склонность к полеганию, низкая устойчивость к пирикуляриозу.
Пирикуляриоз вызывает гриб Мадпарог^е огугае. Благодаря традиционной селекции и использованию ДНК-маркеров в мире было создано много устойчивых к заболеванию сортов, адаптированных к различным регионам выращивания риса [2, 3, 4]. Тем не менее актуальность таких исследований сохраняется и сегодня.
Цель нашей работы - создание новых продуктивных сортов риса разных групп спелости, устойчивых к пири-
куляриозу, с высокими технологическими качествами зерна, хорошо адаптированных к условиям СевероКавказского региона.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили на базе опытной станции «Пролетарская» (Проле-тарск, Ростовская область) в 2001-2017 гг. Почва темно-каштановая, тяжелосуглинистая, солонцеватая, малогу-мусная, в комплексе с солонцами до 25 %. Содержание гумуса (по Тюрину) не превышает 3 %, общего азота (по Кьельдалю) - 0,2 %, фосфора (по Лебедянцеву) - 0,14 %, калия (кобальтнитритным методом) - 2,4 %.
Исходным материалом при выведении сорта Вирасан послужили сорта из разных эколого-географических групп: Вираж (раннеспелый, низкорослый) и Кубань-3 (среднеспелый, высокорослый) с генами повышенной энергии начального роста. Родительскими формами сорта Пируэт были сорта различных подвидов и эколого-географических групп: Боярин, Вираж - подвид japónica и C101-A-51 (Pi-2), C101-Lac (Pi-1 + Pi-33) - подвид indica, несущие гены устойчивости к пирикулярии.
Селекционные методы - гибридизация, индивидуальный отбор растений из гибридных популяций, испытание лучших линий на продуктивность. В лабораторных и полевых условиях изучали рекомбинантные гибридные формы риса по основным биологическим признакам и свойствам. Отбирали растения, которые совмещали лучшие признаки и показывали высокую продуктивность. Фенологические наблюдения, полевые учеты, оценки растений на поражение болезнями, степень полегания и осыпания зерна проводили по методике государственной комиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур [5]. Селекционную работу вели согласно методам селекции, семеноводства и сортовой агротехники риса. Растения выращивали в соответствии с зональной системой земледелия [6].
Ежегодный объем работы в гибридном и селекционном питомниках составлял около 7000 делянок площадью 0,6 м2. В контрольном питомнике высевали по 120 образцов на делянках площадью 25 м2, в 2-кратной повтор-ности, в конкурсном сортоиспытании - по 40 образцов на делянках площадью 50 м2 в 4-кратной повторности. Для раннеспелых образцов стандартом выступал сорт Контакт, для среднеспелых - Южанин.
Агрометеорологические условия в годы конкурсного сортоиспытания складывались благоприятно для роста и развития риса.
Май 2015-2016 гг. был близок по температуре воздуха к среднемноголетним величинам -16,7 °С, в 2017 г. - на 1 °С ниже. Осадков в 2015 г. выпало 89 % от нормы, в 2016 г. - в 2 раза больше, в 2017 г. - в 2 раза меньше нормы. Всходы появлялись дружно, их гибель была незначительной.
Лето было очень жарким. Июнь характеризовался повышенным температурным режимом: в 2015 г. - на 3 °С выше нормы, в 2016 г. - на 2,1 °С, в 2017 г. - на 1 °С выше нормы. Во все годы отмечен пониженный уровень осадков, при норме 62 мм он составил в 2015 г. - 64 %, в 2016 г. - 52 %, в 2017 г. - 64 % от нормы, что способствовало хорошему освещению и лучшему развитию посевов риса в чеках.
Для июля также была характерна высокая температура: в 2015 г. - 24,8 °С, что на 2,3 °С выше нормы, в
2016 г. - на 1,8 °С, в 2017 г. - на 2,7 °С выше нормы. Сумма осадков в 2015 г. (57,3 мм) была близка к норме, в 2016 г. превысила ее практически в два раза, в 2017 г. составила всего 40 % от среднемноголетнего уровня.
Температура августа во все годы сортоиспытания была значительно выше нормы: в 2015 г. - на 3,6 °С, в 2016 г. - на 4,3 °С, в 2017 г. - на 5,2 °С. Дожди в этом месяце в 2015 г. почти отсутствовали, количество осадков составило всего 3,3 мм при норме 49 мм. В 2016 г. осадков выпало 65 % от нормы, в 2017 г. - в пределах нормы.
Сентябрь был благоприятным для уборки риса в 2015 и 2017 гг. Среднемесячная температура в 2015 г. (21,7 °С) была на 5,2 °С выше нормы, в 2016 г. - на 0,4 °С ниже, в
2017 г. - на 3,8 °С выше нормы. Осадков в 2015 г. выпало в пределах нормы, но дожди прошли в начале месяца. В 2016 г. выпало 54,4 мм осадков во 2-3 декаде сентября, что затрудняло уборку. В 2017 г. выпало 8,3 мм осадков в начале месяца, что позволило провести уборку в благоприятных условиях.
В ходе гибридизации и отбора наличие доминантных аллелей генов устойчивости к пирикуляриозу у гибридных растений и селекционных образцов ежегодно в 20042017 гг. контролировали с помощью тесно сцепленных молекулярных маркеров, с применением ПЦР-анализа, в лаборатории биотехнологии и молекулярной биологии ВНИИ риса на отобранных отрезках листьев. Формы, в генотипах которых не было доминантных аллелей устойчивости, выбраковывали [7].
Математическую обработку данных осуществляли методом дисперсионного анализа при помощи программ Statistica 8.0 и Microsoft Excel.
Результаты и обсуждение. Для создания раннеспелого сорта была проведена серия скрещиваний, в которых один или оба родительских партнера рано зацветали и созревали. За основу взяли районированный урожайный сорт Вираж. Его недостатками были относительно мелкое зерно (масса 1000 зерен - 26 г, тогда как в производстве должно быть не менее 28 г) и низкая энергия начального роста, что вызывало из-реживание посевов. В одной из комбинаций в 2001 г. он был скрещен с сортом Кубань 3. Этот старый сорт отличается высокими темпами роста на начальных этапах онтогенеза, однако при созревании часто полегает. Задача состояла в получении раннеспелых, энергично растущих форм со средней зерновкой. Элитное растение выделили в 2010 г., а в конкурсном испытании этот раннеспелый образец риса Дон 8178 изучали в 2015-2017 гг. В 2017 г. его передали на государственное сортоиспытание под названием Вирасан.
Новый сорт раннеспелый - продолжительность вегетационного периода от залива почвы водой до созревания составляет 110 дней (табл. 1), как и у
Таблица 1. Характеристика нового сорта риса Вирасан (среднее за 2015-2017 гг.)
Признак Контакт (st.) Вирасан нср05
Урожайность зерна, т/га 6,16 6,66 0,45
Продолжительность веге-
тационного периода, дни 110 110 2,1
Высота растений, см 85 76 6,7
Длина метелки, см 13,5 14,0 1,1
Количество колосков
в метелке, шт. 102 112 9,2
Масса 1000 семян, г 29,2 31,4 2,0
Пленчатость, % 21,3 20,7 1,4
Выход крупы, % 67,3 71,5 2,5
Доля целого ядра, % 78,5 80,7 2,7
Стекловидность, % 92,4 90,5 3,4
стандарта Контакт. Разновидность - zeravshanica. Цветковые чешуи двухцветные - ребра желтые, грани бурые. Сорт имеет вертикальное расположение листьев и метелок. Растения высотой 76 см, что на
9 см ниже стандарта Контакт. Метелки компактные, прямостоячие, длиной 14,0 см, что на 0,5 см больше, чем у стандарта. На метелке формируется в среднем 112 колосков. Зерновки овальные, средние по величине, длина - 7,5 мм, ширина - 4,0 мм. Масса 1000 зерен - в среднем 31,4 г. Зерновка белая, стекловидная (90,5 %). Пленчатость зерна - 20,7 %, выход крупы -71,5 %, целого ядра - 80,7 %. Растения устойчивы к осыпанию и полеганию, а также к пирикуляриозу в большей степени, чем у стандарта (5 баллов у Вира-сана, 4 балла у Контакта).
Благодаря крупной метелке, несущей в среднем на
10 колосков больше, чем Контакт, и высокой интенсивности начального роста, сорт Вирасан формирует большую урожайность. В среднем за три года конкурсного испытания (2015-2017 гг.) она составила 6,66 т/га, что на 0,50 т/га выше, чем у стандарта. В производственном испытании в ОС «Пролетарская» Ростовской области в 2017 г. на площади 500 м2 новый сорт обеспечил сбор 290 кг зерна, в пересчете на 1,0 га урожайность составила 5,80 т/га. Производственные испытания свидетельствуют о технологичности сорта Вирасан и возможности прямой уборки комбайном.
В АНЦ «Донской» на основе использования технологии маркерной селекции был осуществлен перенос трех генов устойчивости к пирикуляриозу в сорта, приспособленные к климатическим условиям южной части России. Многолетняя гибридизация позволила создать формы риса, несущие в своем генотипе гены устойчивости к пирикуляриозу: РМ, Р1-2, Р1-33.
В 2005 г. были получены гибриды сортов Боярин и Вираж с донорами устойчивости к пирикулярии, несущие гены РИ+Р1-33 и Р1-2. С использованием результатов ПЦР-анализа были выделены гомозиготные по доминантным аллелям формы. На втором этапе после скрещивания между собой гибридов С101-А-51 (Р1-2) х Боярин и С101^ас (РМ+33) х Вираж удалось получить формы, имеющие все 3 гена повышенной резистентности риса к пирикуляриозу [8]. Элитное растение выделили в 2010 г. В конкурсном испытании линию изучали в 2015-2017 гг., а в 2017 г. ее передали на государственное сортоиспытание под названием Пируэт (Дон 7786).
Таблица 2. Характеристика нового сорта риса Пируэт (среднее за 2015-2017 гг.)
Признак Южанин (st.) Пируэт НСР05
Урожайность зерна, т/га 8,44 9,57 0,52
Продолжительность вегета-
ционного периода, дни 122 124 2,4
Высота растений, см 98,0 88,0 6,9
Длина метелки, см 19,0 17,5 1,5
Количество колосков в ме-
телке, шт. 136 162 13,2
Масса 1000 семян, г 29,2 31,6 2,1
Пленчатость, % 21,3 21,3 1,6
Выход крупы, % 67,3 72,2 2,6
Доля целого ядра, % 78,5 78,7 2,8
Стекловидность, % 92,3 94,3 3,2
Сорт Пируэт среднеспелый - продолжительность вегетационного периода от посева до созревания - 124 дня (табл. 2), как и у стандарта Южанин. Разновидность nigro-ар'юиШа. Цветковые чешуи соломенно-желтые с черным кончиком. Листья и метелки расположены вертикально. Средняя высота растений составляет 88 см, что на 10 см
Таблица 3. Экономическая эффективность от внедрения сортов риса Ви-расан и Пируэт
Сорт Урожайность, т/га Затраты, руб./ га Прибыль, руб./га Рентабельность, % Годовой экономический эффект, руб./га
Контакт (st.) 6,16 50000 54720 109 —
Вирасан 6,66 50500 62720 124 8000
Южанин (st.) 8,44 58250 85230 146,3 —
Пируэт 9,57 60750 101940 167,8 16710
ниже стандарта. Метелка компактная, вертикальная, ее длина 17,5 см, на 1,5 см короче, чем у Южанина.
Формирует в среднем 162 колоска, что на 26 шт. больше, чем у стандарта Южанин, центральные метелки несут до 250 зерен. Зерновки овальной формы, среднего размера, их длина - 8,9 мм, ширина - 3,7 мм, толщина - 2,4 мм. Масса 1000 зерен в среднем составляет 31,6 г. Крупа белая, стекловидная (94,3 %). Пленчатость зерна - 21,3 %, выход крупы - 72,2 %, целого ядра - 78,7 %. Сорт устойчив к пирикуляриозу, полеганию и осыпанию. В конкурсном испытании урожайность сорта Пируэт составила в среднем за три года 9,57 т/га, что выше стандарта на 1,13 т/га. Повышенная урожайность нового сорта обусловлена в значительной степени большей озерненностью метелки, по сравнению со стандартом, и способности формировать хороший продуктивный стеблестой.
В производственном испытании на ОС «Пролетарская» Ростовской области в 2017 г. на площади 0,05 га сорт сформировал урожайность 7,80 т/га.
Сорт Вирасан предлагается к использованию в производстве в Северо-Кавказском, Нижневолжском и Дальневосточном регионах РФ, Пируэт - в СевероКавказском и Нижневолжском регионах для выращивания по обычной технологии, а также получения всходов по естественным запасам влаги или из под слоя воды.
Оценка экономической эффективности от внедрения нового сорта риса Вирасан показывает значительную прибавку к стандарту условно чистого дохода, которая достигает 8000 руб./га при цене товарного зерна 17 руб./кг. Рентабельность нового сорта составила 124 %, что на 15 % больше, чем у Контакта.
Годовой экономический эффект от внедрения сорта Пируэт, при сравнении со стандартом Южанин, составил 16710 руб./га. Рентабельность - 167,8 %, что на 21,5 % выше, чем у стандарта Южанин (табл. 3).
При этом для сорта Вирасан снизятся затраты на сушку зерна после ранней уборки в теплый сухой период, а для сорта Пируэт уменьшатся затраты на обработку фунгицидами.
Выводы. Раннеспелый сорт риса Вирасан (Дон 8178) выведен путем индивидуального отбора из гибридной популяции Вираж х Кубань 3. Его средняя урожайность в КСИ составила 6,66 т/га, что выше, чем у сорта Контакт, на 0,50 т/га. Среднеспелый сорт риса Пируэт (Дон 7786), несущий гены устойчивости к пирикуляриозу, (РМ, Р1-2, Р1-33), создан методом индивидуального отбора из гибридной популяции (С101-А-51 х Боярин) х (С101^ас х Вираж). Средняя урожайность в КСИ составила 9,57 т/га, что выше, чем у стандарта Южанин, на 1,13 т/га.
Качество крупы новых сортов - на уровне или выше стандартов. У сорта Вирасан пленчатость зерна - 20,7 %, выход крупы - 71,5 %, целого ядра - 80,7 %, стекловидность -90,5 %. У сорта Пируэт величины этих показателей составляют 21,3%, 72,2 %, 78,7 %, 94,3 % соответственно.
При выращивании сорта Вирасан рентабельность находится на уровне 124 %, сорта Пируэт -167,8 %.
Литература.
1. Зеленский Г. Л. Рис: биологические основы селекции и агротехники: монография// Краснодар: КубГАУ, 2016. С. 80.
2. Blast resistance in rice: a review of conventional breeding to molecular approaches / G. Miah, M. Y. Rafii, M. R. Ismail et al. // Mol. Biol. Rep. 2013. Vol. 40. No. 3. Pp. 2369-2388.
3. Wen S., Gao B. Introgressing blast resistant gene Pi-9(t) into elite rice restorer Luhui 17 by marker-assisted selection // Rice Genomics Genet. 2011. Vol. 2. No. 4. Pp. 31-36.
4. Introgression of the rice blast resistance genes Pi1, Pi2 and Pi33 into Russian rice varieties by marker-assisted selection / A. V. Usatov, P. I. Kostylev, K. V. Azarin et al.// Indian Journal of Genetics and Plant Breeding. 2016. Vol. 76. No. 1. Pp. 18-23.
5. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур / под общ. ред. М. А. Федина. Москва, 1985. Вып. 1. 269 с.
6. Зональные системы земледелия Ростовской области на 2013-2020 годы. Ростов-на-Дону: тип. ООО «Донской издательский дом», 2013. Ч. II. 272 с.
7. Объединение генов устойчивости риса к пирикуляриозу в генотипах российских сортов с использованием маркерной селекции / П. И. Костылев, Е. В. Краснова, А. А. Редькин и др. // Экологическая генетика. 2017. Т. 15. № 3. С. 54-63.
8. Костылев П. И., Шилов И. А., Мухина Ж. М. Перенос пяти генов устойчивости риса к пирикуляриозу с помощью ДНК-маркеров // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2014. № 2. С. 33-34.
New Rice Varieties, Developed in Agricultural Scientific Center "Donskoy"
A. V. Alabushev, P. I. Kostylev, E. V. Krasnova
Agrarian Scientific Center "Donskoj", pos. Nauchnyi gorodok, 3, Zernograd, 347740, Russian Federation
Abstract. The article presents the results of breeding work in Agricultural Scientific Center "Donskoy" over 2001-2017, as a result of which new productive rice varieties 'Virasan' and 'Piruet', well adapted to the climate and soil of the south of the Rostov region, were developed and handed over for the State Variety Testing. The early ripening rice 'Virasan' was developed from the hybridization of early ripening variety 'Virazh' and average ripening, vigorously growing variety 'Kuban 3'. The vegetation period of the variety is 110 days. The plants are of low height (76 cm) with compact erected 14 cm tall panicles. In each panicle there are on average 112 kernels 7.5 mm long and 4.0 mm wide. The weight of 1000 kernels is 31.4 g. In the competitive testing, the average productivity of 'Virasan' during 3 years was 6.66 t/ha, which was higher by 0.50 t/ha than that of the standard variety 'Kontakt'. The mid-season variety 'Piruet' was developed from the crossing of hybrids 'S101-A-51'x 'Boyarin' and 'S101-Lac' x 'Virage'. With the help of marker breeding, it was possible to obtain forms having three blast resistant genes Pi-1, Pi-2, Pi-33 in the homozygous state. The vegetation period from sowing to maturation is 124 days for 'Piruet'. The variety is of medium height (88 cm). A panicle is 17.5 cm in length, forms on average 162 oval kernels 8.9 mm long and 3.7 mm wide. The weight of 1000 kernels is 31.6 g. The productivity of 'Piruet' was 9.57 t/ha in the competitive variety testing, which exceeded the productivity of the standard variety 'Yuzhanin' on 1.13 t/ha. Keywords: rice; variety; quantitative traits; productivity; blast resistance; competitive variety testing.
Author Details: A. V. Alabushev, D. Sc. (Agr.), member of the RAS, director; P. I. Kostylev, D. Sc. (Agr.), chief research fellow (e-mail: [email protected]); E. V. Krasnova, Cand. Sc. (Agr.), leading research fellow.
For citation: Alabushev A. V., Kostylev P. I., Krasnova E. V. New Rice Varieties, Developed in Agricultural Scientific Center "Donskoy". Dostizheniya naukii tekhnikiAPK. 2019. Vol. 33. No. 3. Pp. 45-47 (in Russ.). DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10311.
