CC BY
33
УДК 633.521: 631.52(470.25)
СЕЛЕКЦИОННАЯ ОЦЕНКА ГИБРИДНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ ЛЬНА-ДОЛГУНЦА В ПСКОВСКОМ НИИСХ
Александр Дмитриевич Степин, к. с.-х. н.
Тамара Андреевна Рысева, к. с.-х. н.
Галина Александровна Кострова, к. с.-х. н.
Светлана Владимировна Уткина, ст. науч. сотрудник
Надежда Владимировна Романова, науч. сотрудник
ФГБНУ «Псковский научно-исследовательский институт сельского
хозяйства», Россия, Псковский район, д. Родина
Псковская область - традиционно льноводный край. Агроклиматические условия ее исключительно благоприятны для развития льняного растения. Именно здесь сформировались ценные местные кряжевые льны, ставшие исходным материалом для создания новых сортов льна-долгунца (Ьтит usitatissimum Ь.).
За вековой период псковскими селекционерами был создан 41 сорт льна-долгунца. Только за последние 8 лет включены в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию, 3 раннеспелых сорта льна-долгунца: «Добрыня», «Пересвет», «Квартет».
В статье представлены результаты исследований гибридного материала льна-долгунца с целью получения нового высокопродуктивного сорта, устойчивого к полеганию и фитопатогенам, адаптивного к природно-климатическим условиям Северо-Западного региона.
Испытания гибридов начинались с первого поколения до получения гомозиготных форм в последующих поколениях. При оценке гибридного материала все показатели сравнивались со стандартом - районированным раннеспелым сортом псковской селекции «Восход». В ходе исследований был выделен ряд генотипов, которые могут служить материалом для теоретических исследований и селекции на повышение урожайности и качества продукции.
Важным аспектом является и то, что отобранные образцы характеризуются высокой экологической пластичностью и стабильностью показателей урожайности семян и качества волокна в изменяющихся, неблагоприятных климатических условиях периода исследований.
Среди изученных гибридных комбинаций выделены по комплексу признаков пять образцов (П-4453 ц-6, П-4629 ш-1, П-4382-3-2 ф-3, П-4625-4-8 ш-4, П-4501 ш-3), которые, пройдя испытания в сложных климатических условиях 2015-2017 гг., показали свою экологическую пластичность и высокие урожайные данные. Отобранные сортообразцы отличились и по основным качественным характеристикам волокна.
Ключевые слова: лен-долгунец, сорт, продуктивность, гибриды, селекция, качество волокна.
вались ценные местные кряжевые льны, накоплен богатый опыт их выращивания и переработки.
Псковские кряжевые льны, оказавшие значительное влияние на улучшение селекционного материала, явились первым исходным материалом для селекционной работы. Это направление стало основным для Псковской сельскохозяйственной опытной станции, созданной в 1910 году и ставшей одним из первых научных учреждений в России, занимающихся селекцией льна. На базе опытной станции в 1988 году был создан Псковский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, приоритетным направлением работы которого остается селекция и семеноводство льна-долгунца.
За вековой период псковскими селекционерами был создан 41 сорт льна-долгунца. Только за последние 8 лет включены в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию, 3 раннеспелых сорта льна-долгунца: «Добрыня», «Пересвет», «Квартет».
Псковские сорта льна-долгунца были востребованы и успешно возделывались не только в льноводных регионах России, но и за рубежом - в странах Балтии, Белоруссии, Украине, Польше, Румынии [8].
Важной задачей селекционной работы является создание сортов, сочетающих высокую продуктивность с устойчивостью к полеганию, фитопатогенам, био- и абиофакто-рам среды. Особое значение имеет их адаптивность к природно-
климатическим условиям СевероЗападного региона. Новые селекционные сорта формируют свои адап-ционные возможности соответственно тем природным факторам, в которых они создаются.
Схема селекционного процесса льна-долгунца состоит из 6 этапов:
1. Создание исходного материала (изучение коллекции, скрещивания), его оценка;
2. Закладка новых сортов в гибридных питомниках отбора 1 -го года селекции (луночный и рядовой посев);
3. Испытания новых селекционных номеров в питомниках отбора
2-го года селекции (луночный посев);
4. Испытания новых селекционных номеров в питомниках отбора
3-го года селекции (рядовой посев);
5. Отбор лучших селекционных номеров в контрольном питомнике с учетом оценок в питомниках провокационно-инфекционном и параллельного размножения (4-й год селекции);
6. Селекционное сортоиспытание - конкурсная оценка новых сортов льна-долгунца с элементами технологической оценки качества волокна (5-й год селекции) [2, 3].
В данном питомнике образцы испытываются в течение 3-летнего периода.
Предыдущие исследования показывали, что погодные условия влияли на количественные показатели волокна в стеблях. А ряд других авторов отмечают, что погодные условия года оказывали решающее влияние на показатели качества во-
локна [9]. Поэтому важно оценить пластичность вновь создаваемых генотипов по комплексу признаков.
Целью данной работы являлась оценка гибридных популяций льна-долгунца в питомниках испытания 3-5 годов селекции, выявление лучшего образца с более высокими продуктивными характеристиками для передачи на Государственное сортоиспытание.
Материал и методы
Работа проводилась на опытном участке Псковского НИИСХ в 6-польном льняном севообороте отдела селекции и семеноводства льна-долгунца в течение 2015-2017 годов. Предшественник: многолетние травы. Почва опытного участка дерново-слабоподзолистая, легкосуглинистая на карбонатной морене со следующими агрохимическими показателями: рНсол. - 5,0-5,2, содержание подвижного фосфора (Р2О5) -30,4-36,6 мг/100 г почвы, обменного калия (К2О) - 11,2-14,6 мг/100 г почвы, гумуса - 2,2-2,3%.
Погодные условия вегетационного периода 2015 года были относительно благоприятными для льна. Май характеризовался достаточно теплой погодой, где среднемесячная температура воздуха составила 11,4 оС, но на 0,7 °С ниже сред-немноголетних значений. Основное количество осадков выпало во второй и в третьей декаде мая, а сумма за май составила 55 мм или 100% от нормы.
Июнь оказался достаточно холодным, отмечено понижение температуры до +1,8 °С, а ее среднеме-
сячный показатель составил +15,4 °С, что на 0,4 °С ниже средне-многолетней. Осадков выпало 36 мм, что составляло всего 39% от нормы. Июль также был холоднее средне-многолетних данных на 1,3 °С. Средняя температура месяца +17 °С. Осадков выпало 101 мм, что составило 133% нормы.
Условия периода вегетации в 2016 году можно характеризовать как неблагоприятные для роста и развития растений льна-долгунца. Фактическая температура мая +14,6 °С. Отклонение от нормы: +2,4 °С. Осадков выпало 27 мм, что составляет 49% от нормы. Ливневые дожди на протяжении всего периода вегетации привели к полеганию посевов. Осадков в июне выпало 110 мм, что в два раза больше средних многолетних значений. Большая часть осадков (106 мм) выпала во второй и третьей декадах июня, что совпало с фазой быстрого роста и бутонизацией у растений льна-долгунца и оказало существенное влияние на количественные показатели волокна в стеблях. Июль также был дождливым. В целом за месяц выпало 129 мм осадков, что существенно (в среднем на 10 дней) задержало процесс созревания льна-долгунца. В августе выпало за месяц 137 мм, что составило 170% нормы. Избыточное количество осадков в августе стало причиной увеличения продолжительности и трудоемкости периода уборки, ухудшения качества волокна и потери семян.
Климатические условия вегетационного периода 2017 года характеризовались недостатком осад-
ков в период с мая по август и пониженным температурным режимом (в пределах 7-18,3 °С). Те осадки, которые выпадали в июне и июле, имели ливневый характер, что привело к частичному полеганию посевов. В третьей декаде августа осадки превысили норму на 388% и составили 100 мм. Всего за месяц выпало 148 мм (195% нормы).
На всех этапах селекции индивидуальный отбор осуществлялся методом педигри (родословных), который позволяет изучить потомство каждого отобранного растения, начиная с первого поколения. Отбор проводился до получения гомозиготных форм в третьем и последующих поколениях. Количество изучаемых образцов в питомниках испытания ежегодно составляло: в питомнике 3-го года селекции -130-160 образцов, в контрольном питомнике - 20-25, конкурсном сортоиспытании - 8-10.
В качестве стандарта при оценке гибридов применялся раннеспелый сорт Восход псковской селекции.
Питомник 3-го года селекции, в котором проводились испытания селекционных номеров льна-долгунца в полевых условиях при рядовом посеве с междурядьями 10,0 см, располагался на делянках 1,0 м в однократном повторении (фото 1).
Контрольный питомник высевался вручную с междурядьями 10,0 см, площадь делянки - 7 м2, учетная - 5 м2, повторность 3-кратная, с нормой высева 21 млн всхожих семян на 1 га, что
примерно соответствует фактической норме высева 100 кг/га. Стандартом служил районированный раннеспелый сорт «Восход». Все наблюдения в контрольном питомнике проводили по методике Государственного сортоиспытания [2]. В полевых условиях измерялась общая высота растений, оценивалась устойчивость к полеганию и болезням, длина вегетационного периода (фото 2). Параллельно контрольному питомнику проводилось размножение наиболее ценных образцов широкорядным посевом (15 см) на площади до 15 м2.
В конкурсном сортоиспытании проводилось изучение образцов в условиях, максимально приближенных к производственным: подго-товк а почвы, посев, химпрополка полностью механизированы. Образцы высевались селекционной сеялкой «Saxonia» в четырёхкратной повторности, учётная площадь делянки - 25 м2, норма высева семян -21 млн всхожих семян на 1 га (фото 3).
Все наблюдения и учёты проводились по методике полевого опыта ВНИИЛ [3] и методике Государственного сортоиспытания [2]. По результатам испытания наиболее перспективные образцы оценивались в данном питомнике в течение 3-летнего периода. Параллельно перспективные образцы размножались с нормой высева 60-65 кг/га. По результатам испытаний селекционный образец, превысивший показатели стандартного сорта, готовится к передаче в Государственное сортоиспытание РФ.
Фото 1 - Селекционный питомник Фото 2 - Контрольный питомник
3-го года (2015 год) (2016 год)
Фото 3 - Конкурсное сортоиспытание (2017 год)
За годы исследований в период вегетации проводились: фенологические наблюдения, фитопатоло-гический анализ растений [4], одновременно с отбором - жёсткая браковка растений по общей высоте в фазу ранней желтой спелости, полеганию. В лабораторных условиях методом тепловой мочки определялось содержание волокна [5, 6]. Урожайные данные обработаны методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову [1] с использованием компьютерной программы Excel.
На последнем этапе селекции для оценки качества волокна (орга-нолептической, инструментальной и технологической) образцы соломы (массой каждого по 6 кг) питомника
конкурсного сортоиспытания были направлены в лабораторию Всероссийского научно-исследовательского института льна. В результате лабораторных исследований получены данные качественной характеристики волокна.
Результаты и обсуждение
Основным результатом многолетнего изучения селекционных линий льна-долгунца явилось выявление внутривидового разнообразия по признакам, сопряженным с урожайностью и качеством волокна. В ходе исследований был выделен ряд генотипов, которые могут служить материалом для теоретических исследований и селекции на повы-
шение урожайности и качества продукции.
Важным аспектом является и то, что отобранные образцы характеризуются высокой экологической пластичностью и стабильностью показателей урожайности семян и волокна в изменяющихся, неблагоприятных климатических условиях периода исследований.
В 2015 году в питомнике 3-го года селекции (рядовой посев) испы-тывалось 133 образца, параллельно ему для получения большего количества семян в размножении находилось ещё 70 образцов.
По результатам фенологических наблюдений и оценки растений льна-долгунца в полевых условиях отобрано 86 образцов: в т.ч. 85 образцов, устойчивых к полеганию (5 баллов), 58 - устойчивых к болезням (фузариозу).
Таблица 1 - Показатели продуктивности перспективных гибридов льна-долгунца в питомнике 3 года селекции (2015 г.)_
Номер Вегета- Общая Урожайность Содер- Устой-
образца цион- высота, соломы семян дер- чи-
ный см в % к в % жание вость к
период, сут. ц/га ст. Восход ц/га к ст. Восход волокна, % болезням, %
П-4501 ш-3 72 75±0,51 62,5* 108,7 16,7* 132,5 33,5 95
П-4382-3-2 ф-3 72 66±2,51 65,0* 113,0 10,1 80,2 34,7 95
П-4625-4-8 ш-4 73 71±1,86 54,7 95,2 15,2* 120,6 35,2 100
П-4629 ш-1 72 78±1,24 67,5* 117,4 14,6* 115,9 38,8 97
П-4649-1-4 ш-2 71 71±1,04 65,1* 113,3 8,5 67,5 39,0 97
П-4453 ц-6 77 76±1,23 68,3* 118,8 13,3 105,7 37,5 100
ст. Восход 71 73±1,03 57,5 12,6 32,1 90
НСР05 ц/га 5,2 1,8
По урожайности соломы (превышение над стандартом на 14-25%) выделено 34 образца. Лучшие из них по данному показателю представлены в таблице 1: П-4453 ц-6 -68,3 ц/га, П-4629 ш-1 - 67,5 ц/га и др.
По урожайности семян 15 образцов превосходили стандарт Восход (12,6 ц/га). Лучшие образцы превышали стандарт по семенной продуктивности на 15-32%: П-4501 ш-3 (16,7 ц/га), П-4625-4-8 ш-4 (15,2 ц/га), П-4629 ш-1 (14,6 ц/га).
Из представленных в таблице номеров три образца превышали стандарт Восход (73±1,03 см) по общей высоте растений: П-4629 ш-1 (78±1,24 см), П-4453 ц-6 ( 76±1,23 см) и П-4501 ш-3 (75±0,51 см).
Повышенное содержание волокна в образцах играет особую роль в селекционном процессе и дальнейшем продвижении по схеме отбора. В данном питомнике было отобрано 6 образцов с повышенным содержанием волокна. Из них следует отметить 3 образца, у которых анализируемый показатель выше 37%: П-4649-1-4 ш-2 (39,0%), П-4629 ш-1 (38,8%), П-4453 ц-6 (37,5%).
В результате проведенных исследований из 133 выделены 14 образцов с высокими показателями хозяйственно-ценных признаков и были переведены для дальнейшего испытания в контрольный питомник. В 2016 году после испытаний в полевых условиях из этих 14 образцов выделены 6 с наиболее высокими урожайными показателя-
ми (таблица 2). Достоверное превышение по урожайности соломы над стандартом Восход (51,5 ц/га) отмечено у 5 образцов. Наибольшая достоверная продуктивность (на 12%) установлена у номеров П-4453 ц-6 и П-4382-3-2 ф-3 (57,7 ц/га). Также у 5 генотипов зафиксирована высокая урожайность семян: П-4625-4-8 ш - 4 - 8,1 ц/га; П-4453 ц-6 - 7,2 ц/га; П-4501 ш-3 - 6,4 ц/га; П-4629 ш-1 -6,3 ц/га, достоверно превышающая стандарт Восход на 14-59%.
По общей высоте растений только один образец (П-4453 ц-6) отмечен на уровне стандарта Восход - 80±0,91 см, а по таким признакам, как устойчивость к болезням и полеганию, следует отметить 5 образцов, характеризующихся более высокими значениями показателя в сравнении со стандартом.
Таблица 2 - Результаты испытания селекционных образцов льна-долгунца в контрольном питомнике в 2016 году_
Номер Веге- Общая Урожайность Содер- Устой-
образца таци- высота, соломы семян дер- чивость
онный см ц/га в % к ц/га в % к жание к бо-
пери- ст. ст. волок- лезням,
од, Вос- Вос- на, %
сут. ход ход %
П-4501 ш-3 73 76±1,67 54,7 106,2 6,4* 125,5 35,1 98
П-4382-3-2 ф-3 77 78±1,17 57,7* 112,0 5,8* 113,7 35,5 96
П-4625-4-8 ш-4 76 74±1,91 55,3* 107,4 8,1* 158,8 36,1 82
П-4629 ш-1 73 71±0,94 49,3 95,7 6,3* 123,5 38,5 91
П-4649-1-4 ш-2 77 74±1,04 54,4* 105,6 5,5 107,8 38,6 96
П-4453 ц-6 79 80±0,88 57,7 112,0 7,2* 141,2 35,6 99
ст. Восход 79 80±0,91 51,5 5,1 33,3 89
НСР05 ц/га 2,4 0,6
В 2017 году на заключительном этапе селекционного процесса (5-й год) вышеназванные генотипы вошли в число изучаемых сортооб-разцов. Отобрано после полевой браковки 5 генотипов (таблица 3).
Одним из основных признаков, формирующих урожай соломы и волокна, является высота растений. По данному признаку изучаемые сортообразцы не превысили стандарт Восход (89±1,15 см), а находились примерно в одном диапазоне 85-89 см.
Продолжительность вегетационного периода является одним из основных биологических признаков, который определяет возможность получения высокого урожая в конкретных климатических условиях и своевременную его уборку. При сравнении с раннеспелым стандартом у исследуемых образцов про-
должительность вегетационного периода варьировала в пределах 83-88 суток. Вегетационный период раннеспелого стандарта сорта Восход составил 83 дня, такой же показатель отмечен у образца П-4501 ш-3, два сортообразца созревали на два дня позже: П-4453 ц-6 и П-4629 ш-1 и два образца на 5 дней опаздывали с развитием.
По урожайности семян три образца достоверно превысили стандарт Восход (6,0 ц/га): П-4629 ш-1 (7,2 ц/га), П-4453 ц-6 (7,1 ц/га) и П-4501 ш-3 (7,0 ц/га).
По результатам лабораторных анализов повышенное содержание волокна выявлено только в 4 селекционных образцах. У лучших из них этот показатель был в пределах 36,0-39,3% (П-4629 ш-1, П-4382-3-2 ф-3, П-4625-4-8 ш-4, П-4453 ц-6). У стандарта Восход - 34,7%.
Таблица 3 - Результаты конкурсного сортоиспытания за 2017 год
Номер образца Веге-таци- Общая высота, Устойчи- Урожайность Содер- Устойчи-
соломы семян
он- см вость к ц/га в % ц/га в % к жание вость к
ный поле- к ст. ст. во- болез-
пе- ганию, Вос- Вос- локна, ням,
риод, балл ход ход % %
сут.
П-4501 ш-3 83 85±1,01 5 60,7 91 7,0* 101 34,5 98
П-4382-3-2 ф-3 88 89±1,23 3 57,2 86 4,7 68 38,7 97
П-4625-4-8 ш-4 88 86±1,43 4 57,6 87 6,7 97 37,6 91
П-4629 ш-1 85 87±1,55 5 60,7 91 7,2* 104 39,3 98
П-4453 ц-6 85 88±0,94 5 59,8 90 7,1* 103 36,0 94
ст. Восход 83 89±1,15 3 63,7 96 6,0 87 34,7 100
НСР05 ц/га 3,6 0,9
Все отобранные образцы в 2017 году подверглись воздействию неблагоприятных метеоусловий (ливни и ветер), поэтому устойчивость к полеганию оценена как удовлетворительная - 2,4-3,9 балла. Устойчивость к заболеваниям достаточно высокая - 91-98%. Далее эти отобранные сортообразцы проверялись по основным качественным характеристикам волокна в технологической лаборатории Всероссийского научно-исследовательского института льна (г. Торжок). Получены данные качественной характеристики волокна (таблица 4).
Одним из основных показателей прядильных качеств волокна является его гибкость [7]. Среди данной комбинации генотипов лучшими оказались П-4629 ш-1 (61 мм) и П-4453 ц-6 (60 мм). У стандарта Восход в данном случае гибкость была значительно ниже - 49 мм.
Важным показателем продуктивности льна-долгунца является
процентный выход волокна из тресты. Здесь все пять образцов превзошли стандарт Восход (37,4%). Лучшим из данных образцов был П-4629 ш-1 (42,6%).
Льняное волокно славится своей прочностью, показателем которой служит разрывная нагрузка. В данном случае также отличился образец П-4629 ш-1 - 8 кгс.
Еще одним признаком, влияющим на качество льняного волокна, является его линейная плотность, измеряемая в тексах (1 текс= 1 г/1000 м). Наиболее качественным считается волокно с низкой плотностью. Помимо стандарта Восход (2,2 текс), данным свойством обладали ещё три генотипа: П-4453 ц-6, П-4501 ш-3 и П-4382-3-2 ф-3.
Одним из обобщающих показателей качества волокна является средний номер чесаного волокна, определяемый органолептически. По данному признаку лучшим являлся образец П-4629 ш-1 - 23 номер.
Таблица 4 - Результаты технологической оценки образцов конкурсного
испытания, урожай 2017 года
№ Об- Выход № № че- Качество волокна
образца щая вы- волокна от тресты, % длинного санного 2 м о я г с§ И метрический номер я ,ь н ^ 5 и
сота, см длинного всего волокна волокна гибкость, н, нв ,ак ыз Л §3 & р аг н линейна плотност текс асч те/ а /с р г X К Ра РО ан
П-4501 ш-3 84 25,2 38,8 11,1 19 52 6 461 2,2 14,5
П-4382-3-2 ф-3 87 28,7 42,0 12,7 22 56 6 446 2,2 14,7
П-4629 ш-1 81 31,8 42,6 13,2 23 61 8 410 2,4 15,1
П-4625-4-8 ш-4 86 28,0 42,0 12,6 22 57 7 294 3,4 13,0
П-4453 ц-6 85 27,3 40,2 9,5 17 60 7 448 2,2 15,3
ст. Восход 81 25,7 37,4 10,5 18 49 7 448 2,2 14,2
ОРНр (относительная разрывная нагрузка расчетная) вычисляется исходя из разрывной нагрузки, гибкости и номера волокна и является комплексным показателем качества. По данному показателю в лидеры вышел номер П-4453 ц-6 -15,3 гс/текс.
Выводы
В результате исследований получены новые перспективные генотипы с высокими показателями уро-
жайности и качества льноволокна, которые могут служить материалом для теоретических исследований и селекции на повышение урожайности и качества продукции.
Среди изучаемых гибридных комбинаций четко выделялись по комплексу признаков пять образцов, которые, пройдя испытания в сложных климатических условиях трех лет, показали свою пластичность и высокие урожайные данные.
Библиографический список
1. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта / Б.А. Доспехов. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.
2. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур / Государственная комиссия по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур при Министерстве сельского хозяйства СССР. Вып. 3: Масличные эфирномасличные и технические культуры, шелковица, тутовый шелкопряд / под ред. К.С. Назаренко и П.Е. Маринич. - М.: Колос, -1972. - 240 с.
3. Методика полевого опыта / ВНИИЛ. - Торжок, 1978. - 72 с.
4. Методика фитопатологической оценки устойчивости льна к болезням / ВНИИЛ. -Торжок, 2000. - 52 с.
5. Методические указания по селекции льна-долгунца / ВНИИЛ. - Торжок, 1987. - 40 с.
6. Методические указания. Изучение коллекции льна / под ред. канд. с.-х. наук Н.К. Лемешева. - Л., 1988. - 28 с.
7. Разнообразие признаков льна, связанных с формированием волокна, и влияние условий выращивания на их проявление / Н.Б. Брач, И.Я. Шаров, А.В. Павлов и др. // Экологическая генетика. - 2010. - Том 8, №1. - С.29-30.
8. Рысев М.Н. Основные направления и результаты селекции льна-долгунца в условиях Северо-Запада России / М.Н. Рысев, М.Л. Никандрова, Т.А. Рысева // Селекция льна-долгунца - важнейший фактор повышения конкурентоспособности продукции льноводства: сб. материалов науч.-практ. конф. к 95-летию селекции льна на СЗ РФ. - Псков, 2005. - С.14.
9. Determining the physical properties of flax fibre for industrial applications: the influence of agronomic practice [Электронный ресурс]. / A.J. Norton, S.J. Bennett, M. Hughes et al. // Annuals of applied biology. - 2006. - Vol. 149. - P.15-25. - Режим доступа: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j .1744-7348.2006.00066.x, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус.
E-mail: [email protected]
180559 Псковская область, Псковский р-н, д. Родина, ул. Мира, д. 1, ФГБНУ «Псковский НИИСХ»
Тел.: (8112) 67-31-10
