CC BY
13
УДК 575.12:633.854.78:633.18 (470.61) doi: 10.30766/2072-9081.2018.64.3.44-48
Новые сорта риса Вирасан и Пируэт П.И. Костылев, Е.В. Краснова
ФГБНУ «Аграрный научный центр «Донской», г. Зерноград, Российская Федерация
В статье представлены результаты селекционной работы в ФГБНУ «Аграрный научный центр «Донской», 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 получен от скрещивания раннеспелого сорта Вираж и среднеспелого, энергично растущего сорта Кубань 3. Вегетационный период сорта составляет 110 дней. Растения низкорослые, высотой 76 см. Компактные, прямостоячие метелки длиной 14 см несут в среднем 112 зерен длиной 7,5 мм, шириной 4,0 мм. Масса 1000 зерен - 31,4 г. В конкурсном испытании средняя за 3 года урожайность сорта Вирасан составила 6,66 т/га, что на 0,50 т/га выше стандарта Контакт Среднеспелый сорт Пируэт выведен в результате скрещивания между собой гибридов С101-А-51 х Боярин и C101-Lac х Вираж. С помощью маркерной селекции получены формы, имеющие три гена устойчивости растений к пирикуляриозу: Pi-1, Pi-2, Pi-ЗЗ в гомозиготном состоянии. Вегетационный период от посева до созревания - 124 дня Сорт среднерослый, высота растений составляет 88 см Метелка длиной 17,5 см формирует в среднем 162 зерна овальной формы длиной - 8,9 мм, шириной - 3,7 мм. Масса 1000 зерен в среднем 31,6 г. Урожайность сорта Пируэт в конкурсном сортоиспытании в среднем составила 9,57 т/га, превысив на 1,13 т/га стандарт Южанин.
Ключевые слова: рис, сорт, количественные признаки, урожайность, устойчивость к пирикуляриозу, конкурсное сортоиспытание
Рис - важнейшая продовольственная культура. Основным регионом выращивания риса в России является Краснодарский край. Второе место по объемам производства занимает Ростовская область. Валовой сбор зерна этой ценной крупяной культуры в нашей стране можно увеличить путем повышения урожайности. Для достижения этой задачи нужно постоянно выводить и внедрять в сельскохозяйственное производство новые продуктивные сорта, устойчивые к стрессорам, в т.ч. патогенам. В ходе селекционной работы по рису в ФГБНУ «Аграрный научный центр «Донской» создан ряд новых среднеспелых и раннеспелых сортов: Вираж, Контакт, Светлый, Боярин, Южанин, Командор, Кубояр, Акустик. Наряду с достоинствами, некоторые из них имеют ряд недостатков, таких как склонность к полеганию, низкая устойчивость к пирикуляриозу. Болезнь пирикуляриоз, вызванная грибковым патогеном Ма^паропНе огугае, является наиболее тяжелым заболеванием риса. Благодаря традиционной селекции и использованию молекулярных маркеров на основе ДНК в мире было создано много устойчивых к пирикуляриозу сортов, адаптированных к различным регионам выращивания риса [1, 2, 3]. В связи с этим селекция новых сортов является весьма актуальной.
Цель исследований - создать и передать на государственное испытание новые продуктивные, ранне- и среднеспелые сорта риса, устойчивые к пирикуляриозу, с высокими технологическими качествами зерна, хорошо
адаптированные к местному климату и почве.
Материал и методы. 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-географиче-ских групп: Боярин, Вираж (подвид japónica) и С101-А-51 (Pi 2), C101-Lac (Pi 1+Pi 33) (подвид indica), несущие гены устойчивости к пирику-лярии, от скрещивания которых получены гибриды, а из них путем индивидуального отбора выделены элитные продуктивные растения.
Селекционными методами, использованными в работе, были 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 имели высокую продуктивность. Наблюдения, полевые учеты, оценки растений на поражение болезнями, степень полегания и осыпания зерна проводили по методике государственной комиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур [4]. Селекционная работа проведена согласно методам селекции, семеноводства и сортовой агротехники риса и зональной системе земледелия [5] на базе Опытной станции «Пролетарская» Ростовской области. ПЦР-анализ осуществляли
в лаборатории биотехнологии и молекулярной биологии ФГБНУ «ВНИИ риса». Для статистической обработки данных использовали программу Statistica 8.0 и пакет прикладных программ Microsoft Excel.
Результаты и их обсуждение. Для создания раннеспелого сорта была проведена серия скрещиваний, в которых одна или обе родительские формы рано зацветали и созревали. За основу был взят районированный урожайный сорт Вираж. Его недостатком было относительно мелкое зерно (масса 1000 зерен - 26 г), тогда как в производстве должно быть не менее 28 г. Кроме того, он имел низ-
кую энергию начального роста, что вызывало изреживание посевов. В одной из комбинаций в 2001 году 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 массой зерновки. Элитное растение было выделено в 2010 году. В конкурсном испытании этот раннеспелый образец риса (Дон 8178) изучался в 2015-2017 годах и по результатам исследований передан на государственное сортоиспытание под названием Вирасан (рис. 1).
Общая характеристика: сорт раннеспелый, вегетационный период от залива почвы водой до созревания составляет 110 дней (табл. 1), как и у стандартов Контакт и Новатор. Разновидность - гегауяИатса. Цветковые чешуи двухцветные: ребра желтые, грани бурые. Сорт имеет вертикальное расположение листьев и метелок. Растения высотой 76 см, что на 9 см ниже стандарта. Метелки компактные, прямостоячие, длиной 14,0 см, что на 0,5 см больше, чем у стандартного сорта. На метелке формируется в среднем 112 колосков. Зерновки овальные, средние по величине, длина 7,5 мм, ширина 4,0 мм. Масса 1000 зерен составила в среднем 31,4 г. Соотношение длины и ширины - 1,9. Зерновка белая, стекловидная (90,5%). Пленчатость зерна - 20,7%, выход крупы 71,5%, целого ядра 79,5%. Растения сорта устойчивы к осыпанию и полеганию, а также к пирикуляриозу в большей степени, чем у стандарта.
Сорт Вирасан предлагается к использованию в производстве в Северо-Кавказском, Нижневолжском и Дальневосточном регионах Российской Федерации для выращивания по
Рис. 1. Метелки и зерновки риса сорта Вирасан
обычной технологии, а также получения всходов по естественным запасам влаги или из под слоя воды.
Таблица 1
Характеристика нового сорта риса Вирасан (Пролетарск, 2015-2017 гг.)
Признак Контакт (ст.) Вирасан
Урожайность зерна, т/га 6,16 6,66
± к стандарту, т/га 0,00 0,50
Вегетационный период, дни 110 110
Высота растений, см 85 76
Длина метелки, см 13,5 14,0
Количество колосков в метелке, шт. 102 112
Масса 1000 семян, г 29,2 31,4
Пленчатость, % 21,3 22,1
Выход крупы, % 67,3 71,4
Доля целого ядра, % 78,5 80,7
Стскловидность, % 92,4 90,5
Создание резистентных к пирикуляриозу сортов риса и использование их в сельском хозяйстве представляет собой наилучший способ борьбы с этим патогеном. Но это - сложная задача, так как микроорганизмы постоянно мутируют и размножаются в больших количествах. Объединение в одном генотипе нескольких генов с устойчивостью на основе районированных местных сортов представляет собой эффективную стратегию селекции на длительную резистентность к изменчивым грибным штаммам. На основе использования технологии маркерной селекции с применением ДНК-маркеров был осуществлен перенос 3-х генов устойчивости к пирикуляриозу в российские сорта риса, приспособленные к климатическим условиям южной части России. Многолетняя гибридизация позволила создать формы риса, несущие в своем генотипе гены устойчивости к пирикуляриозу: Pi-1, Pi-2, Pi-33. В ходе гибридизации и отбора наличие доминантных аллелей этих генов у потомков контролировали в лаборатории молекулярной биологии и биотехнологии ВНИИ риса с помощью тесно сцепленных молекулярных маркеров с использованием ПЦР-анализа и тесно сцепленных маркеров. Формы, в генотипах которых не было аллелей устойчивости, выбраковывали [6].
В начале работы в АНЦ «Донской» в 2005 году были получены гибриды сортов Боярин и Вираж с донорами устойчивости к пири-кулярии, содержащими гены Pi-l+Pi-ЗЗ и Pi-2. После ПЦР-анализа выделили гомозиготные формы по доминантным аллелям. На втором этапе после скрещивания между собой гибридов С101-А-51 (Pi-2) х Боярин и C101-Lac (Pi-1+ЗЗ) х Вираж получили формы, имеющие все 3 гена повышенной резистентности риса к пирикуляриозу [7]. Элитное растение выделили в 2010 году. В конкурсном испытании перспективный сорт Дон 7786 изучали в 2015-2017 годах. По результатам КСИ, сорт передали на государственное сортоиспытание под названием Пируэт. В названии есть часть слова пирику-лярия, чтобы подчеркнуть устойчивость сорта к этому патогену. Авторы сорта: П.И. Костылев, Е.В. Краснова, A.A. Редькин, Ю.П. Калиевская, H.H. Вожжова, Ж.М. Мухина, Е.В. Дубина.
Общая характеристика: сорт среднеспелый, вегетационный период от посева до созревания - 124 дня (табл. 2), т.е. на одном уровне со стандартом Южанин. Разновидность - nigro-apiculata. Цветковые чешуи соломенно-желтые с черным кончиком. Листья и метелки расположены на растении вертикально. Средняя высота растений составляет 88 см, что
на 10 см ниже стандарта. Метелка компактная, вертикальная, длиной 17,5 см (рис. 2), на 1,5 см короче, чем у сорта Южанин. Формирует в среднем 162 колоска, т.е. на 26 штук больше 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 составила в среднем 31,6 г. Соотношение длины зерновки к ширине 2,4. Крупа белая, стекловидная (92,3%). Пленчатость зерна - 21,3%, выход крупы - 72,2%, целого ядра - 78,7%. Сорт устойчив к пирикуляриозу, полеганию и осыпанию. В конкурсном испытании на ОС «Пролетарская» урожайность сорта Пируэт составила в среднем 9,57 т/га, что превышает Южанин на 1,13 т/га. Повышенная урожайность этого сорта обусловлена в значительной степени повышенной озерненностью метелки по сравнению со стандартом и способности создавать хороший продуктивный стеблестой.
Таблица 2
Характеристика нового сорта риса Пируэт (Пролетарск, 2015-2017 гг.)
Признак Южанин (ст.) Пируэт
Урожайность зерна, т/га 8,44 9,57
± к стандарту, т/га 0,00 1,13
Вегетационный период, дни 122 124
Высота растений, см 98,0 88,0
Длина метелки, см 19,0 17,5
Количество колосков 136 162
в метелке, шт.
Масса 1000 семян, г 29,2 31,6
Пленчатость, % 21,3 21,3
Выход крупы, % 61,Ъ 72,2
Доля целого ядра, % 78,5 78,7
Стекловидность, % 92,3 94,3
В производственном испытании 2017 года на ОС «Пролетарская» Ростовской области на площади 0,05 га сорт сформировал урожайность 7,80 т/га. Производственные испытания свидетельствуют о высокой технологичности сорта Пируэт, неполегаемости и возможности прямого комбайнирования.
Зона возделывания: сорт предлагается к использованию в производстве в Северо-Кавказском и Нижневолжском регионах Российской Федерации для выращивания по обычной технологии, а также получения всходов по естественным запасам влаги или из под слоя воды.
рис Пируэт
Рис. 2. Метелки и зерновки риса сорта Пируэт
Оценка экономической эффективности от внедрения нового сорта риса Вирасан, как завершающего этапа научных исследований, показывает существенную прибавку к стандарту условно чистого дохода, которая достигает 8000 руб./га, рентабельность составила
124%, что на 15% больше, чем у сорта Контакт (табл. 3). Годовой экономический эффект от внедрения нового сорта риса Пируэт при сравнении со стандартом Южанин составил 16710 руб./га, рентабельность - 167,8%, что на 21,5% выше, чем у стандарта Южанин.
Таблица 3
Экономическая эффективность от внедрения сортов риса Вирасан и Пируэт
Сорт Средняя урожайность, т/га Затраты, руб./га Прибыль, руб. га Рентабельность, % Годовой экономический эффект, руб./га
Вирасан
Контакт, стандарт 6,16 50000 54720 109 -
Вирасан 6,66 50500 62720 124 8000
Пируэт
Южанин, стандарт 8,44 58250 85230 146,3 -
Пируэт 9,57 60750 101940 167,8 16710
Использование новых сортов Вирасан и Пируэт в сельскохозяйственном производстве позволит дополнительно произвести около одной тысячи тонн зерна риса с каждой тысячи гектаров на сумму 8-17 млн рублей.
Выводы. 1. По результатам исследований созданы и переданы на государственное испытание новые сорта риса. Раннеспелый сорт риса Вирасан (Дон 8178) создан путем индивидуального отбора из гибридной популяции Вираж х Кубань 3. Средняя урожайность в КСИ составила 6,66 т/га, что выше на 0,50 т/га, чем у сорта Контакт.
2. Среднеспелый сорт риса Пируэт (Дон 7786), несущий гены устойчивости к пирику-ляриозу (Р1 1, Р1 2, Р1 33), создан методом индивидуального отбора из гибридной популяции (С101-А-51 х Боярин) х (С101-Ьас х Вираж). Средняя урожайность в КСИ составила 9,57 т/га, что выше на 1,13 т/га, чем у сорта Южанин.
3. Внедрение новых сортов в с.-х. производство Северо-Кавказского, Нижневолжского и Дальневосточного регионов позволит дополнительно произвести от 500 до 1000 тонн зерна риса с каждой тысячи гектаров на сумму 8-17 млн рублей.
Список литературы
1. Miah G., Rafii М. Y., Ismail M R., Puteh A.B., Rahim H.A., Asfaliza R, Latif M.A. Blast resistance in rice: a review of conventional breeding to molecular approaches // Mol Biol Rep., 2013. 40(3). P. 2369-2388. DOI: 10.1007/sl 1033-012-2318-0.
2. 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. 2(4). P. 31-36. DOI: 10.5376/rgg.2011.02.0004
3. Fu C., Wu Т., Liu W., Wang F., Li J., Zhu X., Huang H., Liu Z.R., Liao Y„ Zhu M„ Chen J., Huang Y. Genetic improvement of resistance to blast and bacterial blight of the elite maintainer line Rongfeng В in hybrid rice (Oryza sativa L.) by using marker-assisted selec-
tion. Afr J Biotechnol. 2012. 11(67). P. 13104-13124. DOI: 10.5897/AJB12.1465
4. Методика Государственной комиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур. М.: Сельхозиздат, 1985. 243 с.
5. Зональные системы земледелия Ростовской области на 2013-2020 годы. Ростов н/Д, 2013.411.272 с.
6. Костылев П.И., КрасноваЕ.В., Редькин A.A., Дубина Е.В., Мухина Ж.М. Объединение генов
устойчивости риса к пирикуляриозу в генотипах российских сортов с использованием маркерной селекции // Экологическая генетика. 2017. Т. 15. №3. С. 54-63.
7. Костылев П.И., Редькин A.A., Краснова Е.В., Мухина Ж.М., Дубина Е.В. Создание устойчивых к пирикуляриозу сортов риса с помощью ДНК-маркеров // Вестник Российской академии с.-х. наук. 2014. №1. С. 26-28.
Сведения об авторах:
Костылев Павел Иванович, доктор с.-х. наук, профессор, гл. научный сотрудник, e-mail: [email protected], Краснова Елена Викторовна, кандидат с-х. наук, вед. научный сотрудник
ФГБНУ «Аграрный научный центр «Донской», Научный городок, д. 3, г. Зерноград, Зерно градский район, Ростовская область, Российская Федерация, 347740, e-mail:[email protected]
Agrarnava nauka Evro-Scvcro-Vostoka. 2018. Vol. 64. no. 3. pp. 44-48.
doi: 10.30766/2072-9081.2018.64.3.44-48
The new rice varieties Virasan and Piruet P.I. Kostylev, E.V. Krasnova
FSB SI Agricultural Research Center 'Donskoy', ZernogracL, Russia
The article provides the results of breeding work fulfilled by the FSB SI Agricultural Research Center "Donskoy", in the course of which the new productive varieties Virasan and Piruet well adapted to the climate and soil of the south of the Rostov Region were successfully developed and handed over for the State Variety Testing. The early ripening rice variety Virasan was developed from the hybridization of the early ripening variety Virazh and the average ripening, energetically growing variety Kuban 3. The vegetation period of the variety is 110 days. The plants are of low height (76 cm). The compact erected panicles are 14 cm of height with 112 kernels of 7.5 mm length and 4.0 mm width on average. 1000 kernels weight is 31.4 g. In the competitive testing, the average productivity of Virasan during 3 years was 6.66 t/ha, which is 0.50 t/ha more than the standard variety Kontakt. The medium-ripening variety Piruet is developed from the crossing of the hybrids C101-A-51x Boyarin and ClOl-Lac x Virage. With the help of marker selection, 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. The variety is of medium height with 88 cm. A panicle of 17.5 cm length forms 162 oval kernels of 8.9 mm length and 3.7 mm width on average. 1000 kernels weight is 31.6 g on average. The productivity of the variety 'Piruet' was 9.57 t/ha in the competitive variety testing on average, which exceeded productivity of the standard variety Yuzhanin by 1.13 t/ha.
Key words: rice, variety, quantitative traits, productivity, blast tolerance (,resistancej, competitive variety testing
References
1. Miah G., Rafii M.Y., Ismail M.R., Puteh A.B., Rahim H.A., Asfaliza R., Latif M.A. Blast resistance in rice: a review of conventional breeding to molecular approaches. Mol Biol Rep. 2013. Vol. 40(3). pp. 2369-2388. DOI: 10.1007/sll033-012-2318-0.
2. 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. no. 2(4). pp. 31-36. doi: 10.5376/rgg.2011.02.0004.
3. Fu C., Wu T., Liu W., Wang F., Li J., Zhu X., Huang H., Liu Z.R., Liao Y., Zhu M., Chen J., Huang Y. Genetic improvement of resistance to blast and bacterial blight of the elite maintainer line Rongfeng B in hybrid rice (Oryza sativa L.) by using marker-assisted selection. Afr J Biotechnol. 2012. Vol. 11(67). pp. 13104-13124. doi: 10.5897/AJB 12.1465.
4. Metodika Gosudarstvennoy komissii po sor-toispytaniyu sel 'skokhozyaystvennykh kul 'tur. [Method-
ology of the Governmental Committee on crop varieties testing], Moscow: Sel'khozizdat, 1985. 243 p.
5. Zonal'nye sistemy zemledeliya Rostovskoy oblasti na 2013-2020 gody. [Regional systems of agriculture of the Rostov region in 2013-2020]. Ros-tov-na-Donu, 2013. Part. II. 272 p.
6. Kostylev P.I., Krasnova E.V, Red'kin A.A., Dubina E.V, Mukhina Zh.M. Ob"edinenie genov us-toychivosti risa k pirikulyariozu v genotipakh rossiy-skikh sortov s ispol 'zovaniem markernoy selektsii. [The consolidation of rice blast resistant genes in genotypes of Russian varieties with the use of markers' breeding], Ekologicheskayagenetika. 2017. Vol.15, no. 3. pp. 54-63.
7. Kostylev P.I., Red'kin A.A., Krasnova E.V., Mukhina Zh.M., Dubina E.V. Sozdanie ustoychivykh k pirikulyariozu sortov risa s pomoshch 'yu DNK-markerov. [The development of rice blast resistant varieties with DNA-markers]. Vestnik Rossiyskoy akademii s.-kh. nauk. 2014. no. 1. pp. 26-28.
Information about the authors:
P.I. Kostylev, DSc in Agriculture, professor, chief scientific officer, e-mail: [email protected], E.V. Krasnova, PhD in Agriculture, leading researcher
State Scientific Establishment «Agricultural research center «Donskoy», Scientific town, 3, Zernograd, Zernogradsky district, Rostov region, Russian Federation, 347740, e-mail:[email protected]
