CC BY
12
ISSN pr. 2412-608Х, ISSN on. 2412-6098 Масличные культуры. Вып. 2 (194). 2023
Научная статья
УДК 631.52:633.853.494
DOI: 10.25230/2412-608Х-2023-2-194-34-39
Оценка экологической пластичности и стабильности генотипов рапса ярового в различных зонах возделывания
'Дарья Владимировна Старикова 'Людмила Анатольевна Горлова 2Раиса Сергеевна Полякова 2Галина Николаевна Кузнецова
'ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК
Россия, 350038, г. Краснодар, ул. им. Филатова, д. 17
Тел.: (861) 275-79-10
2Сибирская опытная станция - филиал ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК
Россия, 646025, Омская обл., г. Исилькуль, ул. Строителей, д. 2 Тел.: (38173) 214-13 [email protected]
Аннотация. Целью исследований являлась сравнительная оценка адаптивного потенциала новых сортов и перспективных сортообразцов рапса ярового селекции ЦЭБ (центральная экспериментальная база) ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК. В 2021-2022 гг. проведена экологическая оценка новых сортов: Баланс, Кенар, Таврион, и перспективных сортообразцов: ВН-ПР, ВН-2478, ВН-ДЛ, ВН-417, ВН-Д5065, в полевых севооборотах Краснодарского края, а также в Липецкой, Московской, Омской и Ленинградской областях. Показатели экологической пластичности и стабильности рассчитывали по методике Eberhart S.A., Rassell W.A. в редакции Зыкина В.А. Стрессоустойчивость и среднюю урожайность в контрастных условиях определяли по уравнению Rossille A.A., Hamblin J. в изложении Гончаренко А.А. Выявление потенциальной продуктивности и адаптивности проводили по методике Животкова Л.А. Наиболее благоприятные условия для роста и развития растений рапса ярового складывались в Омской области, средняя урожайность генотипов составила 2,06 т/га, а индекс среды - 4,08. Удовлетворительные условия сложились в Липецкой области
(Ij = 0,14), где была отмечена средняя урожайность 1,66 т/га. Перспективные сортообразцы рапса ярового ВН-ПР и ВН-417 проявили себя как высокопластичные к изменяющимся условиям в регионах возделывания - bi был равен 1,2 и 1,1 соответственно. Сорт Таврион (0,10) и сортообразцы ВН-ПР и ВН-ДЛ (0,27) характеризовались высокой стабильностью, обладали лучшей приспособленностью к ухудшению погодных условий. Высокую устойчивость к стрессу показали сорт Баланс (-0,55) и сортообразец ВН-Д5065 (-0,56). Сорт Баланс (1,79) и сортообразец ВН-417 (1,80) обладали высоким генетическим потенциалом. Наибольшими показателями (выше 100 %) коэффициента адаптивности характеризовались Баланс, ВН-2478, ВН-ДЛ и ВН-417.
Ключевые слова: рапс яровой, сорта, регионы возделывания, пластичность, стабильность, адаптивность, стрессоустойчивость, генетическая гибкость
Для цитирования: Старикова Д.В., Горлова ЛА., Полякова Р.С., Кузнецова Г.Н. Оценка экологической пластичности и стабильности генотипов рапса ярового в различных зонах возделывания // Масличные культуры. 2023. Вып. 2 (194). С. 34-39.
UDC 631.52:633.853.494
Estimation of environmental plasticity and stability of spring rapeseed genotypes in the different zones of cultivation 'Starikova D.V., researcher
'Gorlova L.A., head of the department, leading researcher, PhD in biology
2Polyakova R.S., researcher
2Kuznetsova G.N., head of the lab., PhD in agriculture
'V.S. Pustovoit All-Russian Research Institute of Oil Crops
17 Filatova str., Krasnodar, 350038, Russia
Tel.: (861) 275-79-10
2Siberian experimental station - a branch of the V.S. Pustovoit All-Russian Research Institute of Oil Crops 2, Stroiteley str., Isilkul, Omsk region, 646025, Russia
Tel.: (38173) 214-13 [email protected]
Abstract. The purpose of the research was a comparative estimation of adaptive potential of new culti-vars and promising variety samples of spring rapeseed bred at the V.S. Pustovoit All-Russian Research Institute of Oil Crops, Krasnodar. In 2021-2022, the environmental estimation of the new cultivars Balans, Kenar, and Tavrion and promising variety samples
VN-PR, VN-2478, VN-DL, VN-417, and VN-D5065 was conducted in field crop rotations in the Krasnodar, Lipetsk, Moscow, Omsk, and Leningrad regions. Indicators of the environmental plasticity and stability were calculated due to methods by Eberhart S.A., Rassell W.A. as published by Zykin V.A. The stress resistance and an average yield in contrast conditions were determined due to the equation by Rossille A.A., Hamblin J. as expounded by Goncharenko A.A. The potential productivity and adaptability were determined due to methods by Zhivotkov L.A. The most favorable conditions for growth and development of spring rapeseed plants formed in the Omsk region, an average yield of genotypes was 2.06 t/ha, and an environmental index was 4.08. The satisfactory conditions formed in the Lipetsk region (Ij = 0.14) where the average yield was 1.66 t/ha. The promising variety samples of spring rapeseed VN-PR and VN-417 appeared to be highly flexible to the changing conditions in the cultivation zones - bi was equal to 1.2 and 1.1, respectively. The cultivar Tavrion (0.10) and variety samples BN-PR and VN-DL (0.27) are characterized with the high stability, have the best adaptability to the decline of weather conditions. The cultivar Balans (-0.55) and variety sample VN-D5065 (-0.56) demonstrated the high stress resistance. The cultivar Balans (1.79) and variety sample VN-417 (1.80) possess the high genetic potential. The cultivar Balans and samples VN-2478, VN-DL, and VN-417 were characterized with the highest indicators (higher than 100%) of a coefficient of the adaptability.
Key words: spring rapeseed, cultivars, regions of cultivation, plasticity, stability, adaptability, stress resistance, genetic flexibility
Введение. Рапс яровой в России возделывают практически во всех регионах, в 2022 г. его выращивали на площади 1771 тыс. га. Лидерами по производству рапса ярового являлись Западно-Сибирский и Восточно-Сибирские регионы. В Республике Татарстан этой культурой засевались 143 тыс. га. В Центральном регионе рапс яровой был наиболее популярен в Тульской и Рязанской областях с посевными площадями 82,2 и 69,6 тыс. га соответственно. В Липецкой области рапс яровой занимал 60,3 тыс. га.
Современные сорта рапса ярового имеют высокий потенциал урожайности -около 35-40 ц/га, который реализуется
только наполовину. У рапса ярового имеется большой разброс значений урожайности в основных регионах-производителях, варьируя в 2021 г. от 6,9 ц/га в Республике Татарстан до 22,5 ц/га в Орловской области и в 2022 г. от 11,7 ц/га в Омской области до 22,8 ц/га в Орловской. Природно-климатические условия выращивания являются существенным, но не решающим фактором, определяющим продуктивность рапса. Ведь даже в соседних регионах разница в урожайности культуры может достигать 3,4 ц/га (республики Башкортостан и Татарстан) и даже 8,5 ц/га (республики Татарстан и Мордовия). Большую роль в повышении продуктивности играет использование в производстве передовых технологий, применение современных высокоурожайных сортов [1].
Одни из основных факторов увеличения производства маслосемян рапса в России - это создание и внедрение в сельхозпроизводство новых адаптивных высокопродуктивных и технологичных, безэруковых и низкоглюкозиналатных сортов [2].
Липецкая обл. Ряэанская обл. Иркутская обл. Тульская обл. _ Омская обл. .
Кемеровская обл. _ ■ 2022 г.
Республика Т атар стан _ " г.
Новосибирская обл.
Алтайский край Кр аснояр ский кр ай . |
0 50 100 150 200 250
Посевныеплощяди, тыс. га
Рисунок 2 - ТОП-10 регионов РФ по посевным площадям рапса ярового в 2021-2022 гг. (данные Росстат)
Главная особенность селекции рапса ярового на адаптивность - это контроль экологической пластичности и стабильности создаваемых сортов. Экологическая пластичность - реакция генотипа на из-
менение условии среды, проявляющаяся в фенотипической изменчивости; стабильность - это способность генотипа поддерживать определенный фенотип в различных условиях среды [3; 4].
Целью наших исследований являлась сравнительная оценка адаптивного потенциала новых сортов и перспективных сортообразцов рапса ярового селекции ЦЭБ ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК на основе показателей адаптивности, стабильности, пластичности, стрессоустойчивости и генетической гибкости в различных зонах возделывания.
Материалы и методы. В 2021-2022 гг. проведена экологическая оценка новых сортов: Таврион, Баланс, Кенар, и перспективных сортообразцов: ВН-ПР, ВН-2478, ВН-ДЛ, ВН-417, ВН-Д5065, рапса ярового селекции ВНИИМК в различных почвенно-климатических зонах возделывания. Исследования проводили в полевых севооборотах Краснодарского края, а также в Липецкой, Московской, Омской и Ленинградской областях. Посев, фенологические наблюдения, учёты, уборку проводили по методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур [5].
Показатели экологической пластичности и стабильности рассчитывали по методике Eberhart S.A., Rassell W.A. в редакции Зыкина В.А. Методика основана на вычислении коэффициента линейной регрессии bi (экологическая пластичность) и среднего квадратическо-го отклонения от линии регрессии (Si2). Для вычисления коэффициента линейной регрессии определяли индексы условий среды (Ij), характеризующие изменчивость условий, в которых выращивали сорт [6]. Стрессоустойчивость и среднюю урожайность в контрастных условиях определяли по уравнению Rossille A.A., Hamblin J. в изложении Гончаренко А.А. [7]. Методика выявления потенциальной продуктивности и адаптивности основана
на сравнении общей видовой адаптивной реакции на конкретные условия вегетации, которая реализована и отнесена к средней для сравниваемых сортов урожайности [8].
Результаты и обсуждение. Результаты экологического сортоиспытания в различных зонах возделывания показали, что урожайность рапса ярового в зависимости от сорта и региона возделывания варьировала от 1,19 т/га (Кенар в условиях Краснодарского края) до 2,15 т/га (ВН-417 в условиях Омской области) (табл. 1).
Таблица 1
Урожайность, экологическая пластичность и стабильность генотипов рапса ярового селекции ЦЭБ ВНИИМК в различных зонах возделывания, 2021-2022 гг.
Средняя урожайность семян по регионам, т/га
Генотип Краснодарский край Липецкая область Московская область Омская область Ленинградская область ZYi Yi bi Si3
Таврион 1,45 1,55 1,54 2,02 1,36 7,91 1,58 1,0 0,10
Баланс 1,62 1,60 1,63 2,06 1,51 8,42 1,68 0,8 0,50
Кенар 1,19 1,49 1,82 2,00 1,59 8,07 1,61 0,9 6,27
ВН-ПР 1,45 1,70 1,63 2,10 1,32 8,18 1,64 1,2 0,27
ВН-2478 1,57 1,85 1,66 2,05 1,36 8,48 1,70 1,0 1,22
ВН-ДЛ 1,62 1,74 1,65 2,11 1,44 8,55 1,71 1,0 0,27
ВН-417 1,63 1,80 1,58 2,15 1,45 8,60 1,72 1,1 0,64
ВН-Д5065 1,44 1,58 1,34 1,98 1,42 7,75 1,55 1,0 1,29
lYj 11,95 13,3 12,82 16,46 11,43 65,95 - - -
Yj 1,49 1,66 1,60 2,06 1,43 - 1,65 - -
Ij -1,56 0,14 -0,46 4,08 -2,2 - - - -
Примечание: YJYi - сумма урожайности по регионам и генотипам; Yi - средняя урожайность по регионам и генотипам; bi - коэффициент регрессии (пластичность); Si2 - стабильность; I - индекс среды
Для определения реакции сортов и сортообразцов рапса ярового на условия регионов возделывания был рассчитан индекс условий среды (1), который представляет собой отношения среднего урожая по генотипам в конкретном регионе возделывания к среднему урожаю по сортам по всем регионам. Этот показатель
может быть как отрицательным, так и положительным. Если индекс среды положительный, то сорт или сортообразец более полно может реализовать свой генетический потенциал в конкретном регионе возделывания, а если коэффициент отрицательный, то генотип не имеет достаточно возможностей для демонстрации адаптивного потенциала. Чем выше данный показатель, тем более благоприятные условия возделывания рапса ярового отмечаются в конкретном регионе.
Наиболее благоприятные условия для роста и развития растений рапса ярового складывались в Омской области, средняя урожайность генотипов составила 2,06 т/га, а индекс среды равнялся 4,08. Удовлетворительные условия сложились в Липецкой области (I = 0,14), где отмечена средняя урожайность 1,66 т/га. Условия таких регионов возделывания, как Краснодарский край и Ленинградская область, можно характеризовать как не удовлетворительные за период 2021-2022 гг., поскольку индекс среды был отрицательным (1 = -1,56 и -2,2), средняя урожайность составила 1,49 и 1,43 т/га соответственно. Снижение урожайности в условиях Краснодарского края происходило по причине высокого поражения посевов рапса ярового капустной молью. Не совсем благоприятные условия возделывания генотипов рапса ярового сложились в Московской области (1 = -0,46), урожайность семян в этом регионе не превысила 1,60 т/га.
Изучив индекс условий среды по каждому региону возделывания рапса ярового, можно рассчитать коэффициенты экологической пластичности (Ь) и стабильности Коэффициент экологической пластичности генотипа или коэффициент регрессии урожаев генотипов на изменение условий показывает, насколько отзывчив генотип на улучшение условий произрастания. Также этот
коэффициент может быть как отрицательным, так и положительным.
Расчет коэффициента линейной регрессии показал, что перспективные сортооб-разцы рапса ярового ВН-ПР и ВН-417 высокопластичны к изменяющимся условиям роста в регионах возделывания, так как Ь равен 1,2 и 1,1 соответственно. У сортов Таврион, Баланс, Кенар и сорто-образцов ВН-2478, ВН-ДЛ и ВН-Д5065 показатель нормы реакции Ь близок к единице и варьировал в пределах от 0,8 до 1. Эти генотипы относятся к нейтральному типу, и изменение урожайности соответствует изменениям условий выращивания.
Второй показатель - экологическая стабильность то есть отклонение
фактического урожая от теоретического, рассчитанного на основе средней урожайности и индекса среды. Чем выше этот показатель, тем более не стабилен сорт. Из изученных генотипов рапса ярового самым нестабильным по урожайности был сорт Кенар (Б? = 6,27), который относится к нейтральному типу. Самый низкий показатель Бр отмечен у сорта Та-врион (0,10) и сортообразцов ВН-ПР и ВН-ДЛ (0,27); можно предположить, что данные сортообразцы обладают лучшей приспособленностью к ухудшению погодных условий.
Важным показателем, характеризующим адаптивный потенциал, является устойчивость к стрессовым условиям среды, которая определяется отклонением урожайности. Этот параметр (Утт - Ymax) имеет отрицательное значение, и чем он меньше, тем выше стрессоустойчивость сорта. В нашем опыте высокую устойчивость к стрессу показали сорт Баланс (-0,55) и сортообразец ВН-Д5065 (-0,56). Показатели устойчивости к стрессам у сортов Таврион, Кенар и сортообразцов ВН-ПР, ВН-2478, ВН-ДЛ и ВН-417 были
ниже и находились в диапазоне от -0,66 до -0,81 (табл. 2).
Таблица 2
Стрессоустойчивость и генетическая гибкость генотипов рапса ярового селекции ВНИИМК в различных зонах возделывания, 2021-2022 гг.
Генетическая гибкость сорта - это компенсаторная способность, которая отражает среднюю урожайность сорта в контрастных условиях. Чем выше степень соответствия между генотипом сорта и факторами среды, тем выше эта величина. В наших исследованиях этот показатель возрастал от 1,59 до 1,80. Следовательно, сорт Баланс (1,79) и сортообразец ВН-417 (1,80) обладают высоким генетическим потенциалом.
Для получения объективной информации об адаптивности сортов рапса ярового был рассчитан коэффициент адаптивности (КА) по методу Животкова Л.А. [8]. Средний КА показывает продуктивные возможности сорта. В наших исследованиях он варьировал от 94 до 104 % (рис. 2). За период 2021-2022 гг. по различным регионам возделывания у сорта Баланс и сортообразцов ВН-2478, ВН-ДЛ и ВН-417 коэффициент адаптивности превысил 100 %. Наибольший показатель адаптивности отмечается у сортообразца рапса ярового ВН-417 - 104 %. 38
#104
| 102 I 100
Таврион Баланс Кенар ВН-ПР BH-247S ВН-ДЛ ВН-417 ВН-Д.'О 63 Сорт, сортообразец
Рисунок 2 - Коэффициент адаптивности
изучаемых генотипов рапса ярового селекции ВНИИМК в различных зонах возделывания, 2021-2022 гг.
Заключение. Результаты проведенных исследований за 2021-2022 гг. показали, что наиболее благоприятным регионом для возделывания рапса ярового в соответствии с индексом среды является Омская область - 4,08.
Самыми пластичными и стабильными в условиях различных регионов возделывания оказались сортообразцы ВН-ПР и ВН-417 с показателями экологической пластичности 1,2 и 1,1 и стабильности 0,27 и 0,64 соответственно. Эти сортообразцы обладают лучшей приспособленностью к ухудшению погодных условий произрастания.
Высокую устойчивость к стрессу показали сорт Баланс (-0,55) и сортообразец ВН-Д5065 (-0,56). Наибольшей компенсаторной способностью обладали сорт рапса ярового Баланс (1,79) и сортообразец ВН-417 (1,80). Наибольшим показателем коэффициента адаптивности характеризовались Баланс, ВН-2478, ВН-ДЛ и ВН-417.
Список литературы
1. Бушнев А.С., Орехов Г.И., Горлова Л.А. Потенциал производства рапса озимого на юге России // Агрофорум. -2020. - № 5. - С. 31-34.
2. Горшков В.И., Карпачев В.В. Адаптивные свойства сортов ярового рапса в условиях ЦЧР России // Селекщя i насш-ництво. - 2012. - № 102. - 79-84 с.
Генотип Урожайность, т/га Стрессоустойчивость, (Y2 - Y,) Генетическая гибкость, (Y2 + Yi)/2
max (Y>) min (Y2)
Таврион 2,02 1,36 -0,66 1,69
Баланс 2,06 1,51 -0,55 1,79
Кенар 2,00 1,19 -0,81 1,59
ВН-ПР 2,10 1,32 -0,78 1,71
ВН-2478 2,05 1,36 -0,69 1,71
ВН-ДЛ 2,11 1,44 -0,67 1,77
ВН-417 2,15 1,45 -0,71 1,80
ВН-Д5065 1,98 1,42 -0,56 1,70
3. Кильчевский А.В., Хотылева Л.В. Экологическая селекция растений. -Минск: Тэхналогия, 1997. - 372 с.
4. Пономарёва С.В. Оценка урожайности, экологической пластичности и стабильности сортообразцов гороха в условиях Нижегородской области // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований сельскохозяйственные науки. - 2018. - № 12. - С. 293-297.
5. Методика проведения полевых агротехнических опытов с масличными культурами / Под ред. В.М. Лукомца. -Краснодар, 2010. - 327 с.
6. Зыкин В.А., Белан И.А., Юсов В.С., Корнева С.П. Методики расчёта экологической пластичности сельскохозяйственных растений по дисциплине «Экологическая генетика». - Омск. -2008. - 36 с.
7. Гончаренко А.А. Об адаптивности и экологической устойчивости сортов зерновых культур // Вестник РАСХН. - 2005. -№ 6. - С. 49-53.
8. Животков Л.А. Морозова З.А., Се-катуева Л.И. Методика выявления потенциальной продуктивности и адаптивности сортов и селекционных форм озимой пшеницы по показателю «урожайность» // Селекция и семеноводство. -1994. - № 2. - С. 3-6.
References
1. Bushnev A.S., Orekhov G.I., Gorlova L.A. Potentsial proizvodstva rapsa ozimogo na yuge Rossii // Agroforum. - 2020. - № 5. -S. 31-34.
2. Gorshkov V.I., Karpachev V.V. Adap-tivnye svoystva sortov yarovogo rapsa v usloviyakh TsChR Rossii // Selektsiya i na-sinnitstvo. - 2012. - № 102. - S. 79-84.
3. Kil'chevskiy A.V., Khotyleva L.V. Ekologicheskaya selektsiya rasteniy. -Minsk: Tekhnalogiya, 1997. - 372 s.
4. Ponomareva S.V. Otsenka urozhaynosti, ekologicheskoy plastichnosti i stabil'nosti sortoobraztsov gorokha v usloviyakh Nizhegorodskoy oblasti //
Mezhdunarodnyy zhumal prikladnykh i fundamental'nykh issledovaniy sel'skokho-zyaystvennye nauki. - 2018. - № 12. - S. 293-297.
5. Metodika provedeniya polevykh agrotekhnicheskikh opytov s maslichnymi kul'turami / Pod red. V.M. Lukomtsa. -Krasnodar, 2010. - 327 s.
6. Zykin V.A., Belan I.A., Yusov V.S., Korneva S.P. Metodiki rascheta ekologicheskoy plastichnosti sel'skokho-zyaystvennykh rasteniy po distsipline «Ekologicheskaya genetika». - Omsk. -2008. - 36 s.
7. Goncharenko A.A. Ob adaptivnosti i ekologicheskoy ustoychivosti sortov zerno-vykh kul'tur // Vestnik RASKhN. - 2005. -№ 6. - S. 49-53.
8. Zhivotkov L.A. Morozova Z.A., Sekatueva L.I. Metodika vyyavleniya potentsial'noy produktivnosti i adaptivnosti sortov i selektsionnykh form ozimoy pshe-nitsy po pokazatelyu «urozhaynost'» // Sel-ektsiya i semenovodstvo. - 1994. - № 2. - S. 3-6.
Сведения об авторах
Д.В. Старикова, науч. сотр.
Л.А. Горлова, зав. отд., вед. науч. сотр., канд. биол. наук Р.С. Полякова, зав. лаб., науч. сотр. Г.Н. Кузнецова, зав. лаб., канд. с.-х. наук
Получено/Received 05.04.2023
Получено после рецензии/Manuscript peer-reviewed 12.04.2023
Получено после доработки/Manuscript revised 13.04.2023 Принято/Accepted
26.04.2023 Manuscript on-line 30.06.2023
