Создание селекционного материала мягкой озимой пшеницы раннеспелого типа

Размещено на http://www.allbest.ru/

Создание селекционного материала мягкой озимой пшеницы раннеспелого типа

К.В. Коледа,

Е.К. Живлюк,

И.И. Коледа,

Е.А. Бородич

Аннотации

В статье изложены результаты многолетних исследований по селекции раннеспелых сортов мягкой озимой пшеницы в УО "Гродненский государственный аграрный университет". Создан генетически разнообразный новый исходный материал мягкой озимой пшеницы раннеспелого типа, который в агроклиматических условия Гродненской области наряду, со скороспелостью, сочетает в себе высокую зимостойкость, устойчивость к полеганию, продуктивность и качество зерна. селекция пшеница озимый

The article presents results of multi-year research into the selection of early-maturing varieties of soft winter wheat in Grodno state agrarian university. We have created genetically versatile, new initial material of soft winter wheat of early-maturing type, which combines excellent hardiness, resistibility to lodging, productivity and grain quality with early maturing in agro-climatic conditions of Grodno region.

Введение

Важнейшим вопросом агропромышленного комплекса республики является проблема производства зерна. В этой связи в проекте Государственной программы возрождения и развития села на 2010-2015 гг. ставится задача довести производство продовольственного и фуражного зерна в Республике Беларусь до 12 млн. тонн. Планируется до минимума сократить закупки зерна из-за рубежа. Достичь этой цели можно при ежегодном получении высоких и стабильных урожаев зерновых культур, широко используя достижения сельскохозяйственной науки и передового производственного опыта.

Общеизвестно, что пшеница является главной продовольственной культурой. Из ее зерна получают хлеб и многие другие пищевые продукты. Зерно является хорошим компонентом в комбикормах. В последние годы в мировом валовом сборе зерна пшеница прочно вошла в лидеры, на ее зерно резко возросли закупочные цены. И это вполне закономерно, так как зерно этой культуры имеет очень высокий спрос на мировом рынке.

Чтобы полностью обеспечить внутренние потребности в зерне продовольственной пшеницы в ближайшие годы, в Беларуси должны быть увеличены посевные площади этой культуры до 400 тыс. га, обеспечив при этом урожайность на уровне 40-45 ц/га.

В системе мероприятий, направленных на повышение урожайности и качества зерна пшеницы, сорту принадлежит первостепенная роль.

Анализ источников

Современное научно обоснованное сортовое районирование сельскохозяйственных культур, включая и мягкую озимую пшеницу, предполагает обязательное включение в сортовой состав, наряду со средне- и позднеспелыми сортами, раннеспелых сортов. Такая система взаимодополняющих сортов по признаку длины вегетационного периода позволяет снизить напряженность уборочных работ, потери урожая и обеспечивает, как правило, более стабильную и гарантированную урожайность зерна по годам. Скороспелые сорта более эффективно используют зимне-весеннюю влагу из почвы и в засушливые годы чаще всего уходят от засухи и обеспечивают более высокие урожаи зерна, чем средне- и позднеспелые. Скороспелые сорта пшеницы с коротким вегетационным периодом более устойчивы к поражению ржавчиной. В районах, где ржавчина изредка отмечается и уредоспоры переносятся ветром из других районов, скороспелость - это генетическая защита от стеблевой и листовой ржавчины (Я. Лелли, 1980). Необходимо отметить, что каждая конкретная почвенно-климатическая зона предъявляет свои требования к вегетационному периоду, в одних случаях преимущества имеют скороспелые сорта, в других - среднеспелые или позднеспелые, в третьих отмечается отсутствие четкой корреляции между вегетационным периодом и продуктивностью сорта (Б.В. Ригин, 1984).

На момент начала наших исследований, направленных на создание скороспелых форм и сортов мягкой озимой пшеницы, в сортовом районировании в Государственном реестре сортов Республики Беларусь отсутствовали скороспелые сорта этой культуры. Одной из причин, которая сдерживает селекционеров создавать раннеспелые сорта, является тот факт, что у раннеспелых форм существует отрицательная корреляция между семенной продуктивностью и скороспелостью.

Ставится задача создать высокопродуктивные сорта озимой пшеницы интенсивного типа, которые созревали бы на 5_10 дней раньше сорта Капылянка, имели повышенную зимостойкость и благоприятное сочетание других хозяйственно ценных признаков. Ее успешное решение в значительной мере зависит от наличия разнообразного исходного материала, хорошо изученного в агрономическом и генетическом отношении. Этому вопросу и посвящена тема выполненных исследований, что определяет ее актуальность.

Цель наших исследований заключалась в выделении нового исходного материала для селекции мягкой озимой пшеницы на скороспелость и определении путей его наиболее эффективного использования.

Методы исследования

Исследования проводились на опытном поле УО СПК "Путришки" Гродненского района в специализированном селекционно-семеноводческом севообороте в 2004-2011 гг. Агротехника на опытном участке интенсивная и соответствовала требованиям возделывания пшеницы в условиях данного региона.

Ежегодно в коллекционном питомнике в наших исследованиях изучалось более 90 сортов и образцов мягкой озимой пшеницы.

Оценку их проводили по методикам ВИР. Испытываемые сорта и образцы высевали на делянках площадью 1м 2 с междурядьями 15 см по 50 зерен в рядок в трехкратной повторности. Гибридный питомник высевался в однометровые рядки по 20 зерен в рядок на расстоянии 5 см, ширина междурядий составляла 15 см. В качестве стандарта для среднеспелой группы использовали районированный в Республике Беларусь сорт озимой пшеницы Капылянка, размещая его через 10 номеров.

Методика и техника получения гибридных семян при гибридизации общепринятая: при опылении кастрированных растений применялось ограниченно свободное опыление с использованием как прямых, так и обратных скрещиваний. Проводился учет на степень завязываемости гибридных семян, а в гибридных популяциях изучался характер наследования растениями важнейших признаков и свойств (морозо- и зимостойкости, высоты растений, наступление основных фаз развития, устойчивости к болезням и полеганию). Проводилась работа по отбору константных форм из гибридных популяций селекционного питомника.

В контрольном и предварительном сортоиспытании проводилась комплексная оценка изучаемых сортов и образцов. Фенологические наблюдения за ростом и развитием растений с определением зимостойкости, устойчивости к полеганию, выживаемости, продолжительности фаз роста и развития, общая и продуктивная кустистость и др. на посевах проводились с использованием методики государственного сортоиспытания.

В условиях лаборатории по существующим методикам определялась структура урожая, всхожесть, энергия прорастания семян, их крупность и выравненность, стекловидность, содержание клейковины и протеина в зерне, объемная масса зерна и хлебопекарные качества муки.

Уборка проводилась с помощью селекционного комбайна Хеге-140 и раздельно с последующим обмолотом снопов на селекционных молотилках типа МК-400.

Основные показатели и урожайные данные обрабатывались по методу дисперсионного анализа и вариационной статистике.

Метеорологические условия 2004-2011 гг. для роста и развития озимой пшеницы были не всегда благоприятными. В зимний период 2005 г. отмечался значительный снежный покров, который образовался на талой почве с 17 января и удерживался до третьей декады марта (более 60 дней), что привело к сильному выпреванию озимых. В итоге была отмечена дифференциация изучаемых сортов и образцов на устойчивость их растений к выпреванию. Особенно низкая температура воздуха и почвы наблюдалась в зимний период 2006 г. и 2011 г., во второй и третьей декаде января. В отдельные сутки она составляла от -25°С до -29°С. При небольшом снежном покрове (5,0-10,0 см) глубина промерзания почвы доходила до 40-70 см и более. По этой причине наблюдалась гибель посевов озимых от вымерзания.

В результате проведенных нами исследований в 2004_2011 гг. по выявлению генетических источников скороспелости из мировой коллекции ВИР было установлено, что в данной почвенно-климатической зоне вегетационный период озимой пшеницы колебался от 296 до 328 дней (о длине вегетационного периода мы судили по двум показателям: период от всходов до колошения и период от всходов до восковой спелости). По данным критериям оценки нами были отобраны сорта и формы озимой пшеницы, различающиеся по срокам созревания на 2-3 недели и имеющие самый короткий период всходы - колошение, всходы - созревание. Так, среди мирового разнообразия озимой пшеницы наиболее скороспелыми сортами и образцами в наших исследованиях оказались: Русалка (Болгария), Донская остистая, Ермак, Дар Зернограда (Россия), К-54075 (Румыния), К-57389 (Япония), К-51820 (США) и др. Однако в процессе исследований было установлено, что в основном из-за слабой зимостойкости отобранные сорта уступали по продуктивности среднеспелым и среднепоздним сортам. В связи с этим на втором этапе наших исследований ставилась задача создать качественно новый исходный материал мягкой озимой пшеницы, который бы сочетал скороспелость с хорошей зимостойкостью и отличался высоким качеством зерна, продуктивностью и пластичностью.

Для этих целей мы широко использовали внутривидовую гибридизацию отдаленных в экологическом отношении скороспелых сортов и форм озимой пшеницы различного происхождения. Для определения селекционной ценности источников скороспелости при подборе родительских пар для скрещивания в гибридизацию наряду со скороспелыми источниками включались средне- и позднеспелые формы и сорта (Мироновская 808, Центос, Веда и др.). Предполагалось, что путем вовлечения в гибридизацию сортов различных зон, которые имеют неодинаковые генотипы, удастся получить полезные в практическом отношении скороспелые трансгрессии и выявить доноры скороспелости.

Для оценки селекционной ценности взятых в исследование источников скороспелости мы в своих опытах изучали наследование сроков колошения гибридами F1, характер расщепления популяций F2, степень и частоту трансгрессий.

По данным Н.В. Андрияша (1989), сроки выколашивания в значительной мере определяют приспособленность сорта к агроклиматическим условиям конкретного региона. Изучение характера наследования продолжительности периода всходы - колошение при скрещивании скороспелых сортов мягкой озимой пшеницы различного экологического происхождения позволяет получить информацию о генетических различиях этих образцов, а также выделить источники скороспелости.

Согласно исследованиям многих авторов, характер наследования темпов развития растений пшеницы до колошения контролируется многими генами с различными эффектами их взаимодействия. Выявлены случаи доминирования и сверхдоминирования более скороспелого родителя, промежуточного характера наследования признака скороспелости, плюс- и минус-гетерозиса (П.П. Лукьяненко, 1969; G.M. Bhatt, 1972).

Необходимо отметить, что в настоящее время наиболее изучены две генетические системы, контролирующие темпы развития мягкой пшеницы: 1) отзывчивость на яровизацию - Vrn- гены и 2) отзывчивость на фотопериод - Ppd- гены. При этом считается, что они обуславливают основную часть генетической вариабельности признака.

Нами установлено, что сорта озимой пшеницы в почвенно-климатических условиях Гродненской области полностью заканчивают яровизацию до возобновления весенней вегетации. В связи с этим со значительной степенью вероятности можно предположить, что генетические различия родительских форм связаны главным образом с их различиями в фотопериодической реакции и требовательности к теплу.

В наших исследованиях в большинстве случаев при скрещивании двух скороспелых сортов у гибридов первого поколения (ЕрмакЧ4/1; МиланаЧДар Зернограда) наблюдалось полное доминирование скороспелости (табл. 1). В комбинациях прямых скрещиваний скороспелых сортов со среднеспелыми (Мироновская 808ЧДонская остистая; ЕрмакЧДонская полукарликовая и др.) наблюдалось частичное доминирование скороспелого родителя. В обратных же комбинациях (ОфелияЧЕрмак; ЕрмакЧОфелия) наблюдался в основном промежуточный тип наследования.

Таблица 1. Характеристика гибридов F1 и их родительских форм по продолжительности периода всходы _ созревание

Анализ гибридов первого поколения показал, что раньше созревали гибриды, у которых в качестве материнской формы использовался более скороспелый сорт. Похожая закономерность отмечалась и в гибридных популяциях F2 этих комбинаций. У гибридов второго поколения в результате расщепления появились позднеспелые трансгрессивные формы. Наибольшее их количество отмечалось в комбинациях скрещиваний скороспелых сортов со средне- и позднеспелыми; трансгрессивные по скороспелости формы в F2 практически не выщеплялись.

Начиная со второго и последующих расщепляющихся поколений мы вели целенаправленный отбор лучших растений, сочетающих скороспелость, зимостойкость и высокую продуктивность зерна. При этом, как показали наши исследования, наибольшее количество лучших семей было отобрано из тех гибридных популяций, где в качестве одной из родительских форм использовали скороспелые сорта озимой пшеницы: ЕрмакЧ4/1, МиланаЧДар Зернограда, ОфелияЧДонская остистая.

С участием этих и других сортов в результате внутривидовой гибридизации получен ряд константных скороспелых селекционных сортообразцов, которые по предварительным данным превосходят по зимостойкости, качеству зерна и продуктивности не только родительские формы, но и районированные сорта озимой пшеницы (табл. 2.). Так, скороспелые сортообразцы гибрида №23-06 Л 10- (ЕрмакЧ4/1) и №23-06 Л 1-(ЕрмакЧ4/1) в контрольном питомнике в 2010_2011 гг. обеспечили урожайность высококачественного зерна на уровне 77,6_89,1 ц/га. Новые сортообразцы №23-06 Л 1-(ЕрмакЧ4/1), № 8-06 (МиланаЧДар Зернограда) созревали на 9_14 дней раньше среднеспелого контрольного сорта Капылянка.

Таблица 2. Характеристика сортообразцов мягкой озимой пшеницы, созданных на основе источников скороспелости (2010_2011 гг.)

НСР 0,05 2,0-2,4

Проведенная нами пробная выпечка хлеба из муки изучаемых сортообразцов озимой пшеницы показала, что по сумме хлебопекарных свойств при средней оценке по пятибалльной шкале лучшими по хлебопекарным качествам в исследованиях оказались: №23-06 Л 1-(ЕрмакЧ4/1) - 4,5 балла, №23-06 Л 10-(ЕрмакЧ4/1) - 4,4 балла. Величина этого показателя у сорта Капылянка (контр.) составила 4,0 балла.

Заключение

Таким образом, в результате многолетних исследований создан генетически разнообразный новый исходный материал мягкой озимой пшеницы раннеспелого типа, который в агроклиматических условия Гродненской области наряду со скороспелостью сочетает в себе высокую зимостойкость, устойчивость к полеганию, продуктивность и качество зерна.

Литература

1. Андрияш, Н.В. Наследование продолжительности периода всходы-колошение гибридами F2 при скрещивании ультроскороспелых образцов озимой мягкой пшеницы / Н.В. Андрияш // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. - Л.: ВИР, 1989. - Т. 127. - С. 26-31.

2. Коледа, К.В. Генофонд и результаты селекции мягкой озимой пшеницы в западном регионе Беларуси / К.В. Коледа. - Гродно, 1999. - 144 с.

3. Лели, Я. Селекция пшеницы / Я. Лели. - М.: Колос, 1980. - 363 с.

4. Лели, Я. Селекция пшеницы. Теория и практика / Я. Лели. - М.: Колос, 1980. - 383 с.

5. Лукьяненко, П.П. Гибридизация отдаленных эколого-географических форм озимой пшеницы / П.П. Лукьяненко // Селекция самоопыляющихся культур: труды советско-шведского симпозиума. - М., 1969. - С. 21.

6. Танкевич, С.С. Государственный реестр сортов и древесно-кустарниковых пород / С.С. Танкевич // М-во сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь, ГУ "Государственная инспекция по испытанию и охране сортов растений". - Минск: УП "ИВЦ Минфина", 2010. - 190 с.

7. Bhatt, G.M. Inheritance of heading date, plant height and Kernel weight in two spring wheat crosses / G.M. Bhatt. - Crop Sci., 1972. - V. 12. - № 1. - P. 95-98.

8. Коледа, К.В. Озимая мягкая пшеница: методы селекции, технология возделывания: монография / К.В. Коледа. - Гродно, 2004. - 244 с.

Размещено на Allbest.ru