Селекция ярового ячменя в Западной Сибири

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

06.01.05 Селекция и семеноводство

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

СЕЛЕКЦИЯ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ В ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Аниськов Н.И.

Омск 2009

Работа выполнена в Государственном научном учреждении "Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Сибирского отделения Российской академии сельскохозяйственных наук"

Научный консультант доктор сельскохозяйственных наук, академик РАСХН Сурин Николай Александрович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик РАСХН Глуховцев Владимир Всеволодович;

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Логинов Юрий Павлович;

доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Полюдина Ревмира Ивановна

Ведущая организация Государственное научное учреждение "Сибирский научно-исследовательский институт растениеводства и селекции

Сибирского отделения Российской академии сельскохозяйственных наук"

Защита диссертации состоится 10 декабря 2009 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.050.01 при Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Омский государственный аграрный университет" по адресу: 644008, г. Омск8, Институтская площадь, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Омский государственный аграрный университет".

Автореферат разослан 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета В.П. Пьянов

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Ячмень одна из ведущих зерновых культур в Российской Федерации, занимающая 9 млн.га земли. В Сибири сосредоточено 3 млн.га его посевных площадей, в том числе 360 тыс.га в Омской области. Пестрота климатических, эдафических, биотических факторов сельскохозяйственных районов Западной Сибири обусловливает высокую изменчивость продуктивности возделываемых культур. Из всех слагаемых условий получения высокой урожайности зерна соответствующего качества (минеральные удобрения, пестициды, средства механизации и т.д.) в настоящее время остался доступным только сорт. Вклад селекции в повышение урожайности за последние 30 лет составляет 3040 %. Имеются все основания считать, что в обозримом будущем роль биологической составляющей, в первую очередь селекционного улучшения сортов, гибридов, в повышение величины и качества урожая будет непрерывно возрастать. Ячмень является универсальной культурой, которая используется на кормовые и пищевые цели, а также в качестве сырья для пивоваренной промышленности, поэтому стратегия селекции в Западно-Сибирском регионе должна предусматривать создание пленчатых и голозерных сортов различного направления использования.

Цель исследований создание приспособленных к местным условиям новых сортов ярового ячменя кормового, крупяного и пивоваренного назначения, обладающих высокой и стабильной урожайностью зерна.

Задачи исследований:

изучить коллекцию ячменя из генофонда ВИР по основным биологическим свойствам и хозяйственно-ценным признакам и выделить наиболее эффективные источники и доноры для создания новых сортов;

выявить сорта доноры, обладающие высокой комбинационной способностью;

провести селекционно-генетическую оценку сортов и гибридов голозерного и пленчатого ячменя по основным элементам продуктивности растений, качеству зерна и создать исходный материал для селекции высокопродуктивных сортов;

сравнить методы оценки адаптивности сортов и выявить эффективную методику эколого-статистического анализа определения их стабильности в ходе селекционного процесса;

обосновать путем математического анализа оценку стабильности сортов на заключительном этапе селекционного процесса;

изучить возможности улучшения качества зерна у пленчатых и голозерных сортов ячменя;

провести изучение селекционного материала на всех этапах селекционного процесса;

создать новые высокопродуктивные сорта кормового, крупяного и пивоваренного использования, обладающие засухоустойчивостью, иммунитетом к распространенным болезням, устойчивостью к полеганию и стабильной урожайностью зерна высокого качества;

дать экономическую оценку использования новых сортов.

Научная новизна работы. На основе 30-летних исследований показана эффективность комплексного подхода к решению проблемы создания для условий Западной Сибири нового поколения пленчатых и голозерных сортов ячменя различного направления использования (кормового, крупяного и пивоваренного).

В результате изучения более 2,5 тыс. образцов ярового ячменя из 30 стран мира выделены доноры и источники хозяйственно-ценных признаков, использование которых позволило создать разнообразный исходный материал.

Впервые в условиях Западной Сибири определена экологическая пластичность и гомеостатичность нового поколения сортов ярового ячменя, предложена эффективная методика эколого-статического анализа определения их стабильности на заключительных этапах селекционного процесса. Созданы сорта ячменя различного направления использования, сочетающие высокую урожайность с устойчивостью к полеганию, болезням и высокими технологическими качествами зерна.

Получено 15 авторских свидетельств и 12 патентов на сорта ярового ячменя: Сибирский 2, Новоомский, Омский 80, Омский 85, Омский 86, Омский 87, Омский 88, Омский 89, Омский 90, Омский 91, Омский голозерный 1, Никита, Омский 95, Омский голозерный 2, Омский 96. Три сорта ячменя: Сибирский авангард, Вариант и Саша проходят государственное испытание.

Основные положения, выносимые на защиту: новое для условий Западной Сибири направление в селекции ярового ячменя создание голозерных сортов; селекционно-генетические аспекты создания исходного материала для селекции голозерного и пленчатого ячменя; эффективность комплексного подхода к решению проблемы селекции ярового ячменя на высокую продуктивность, качество зерна, иммунитет на основе оценки адаптивности сортов.

Практическая значимость и реализация результатов исследований. Выделенные источники, а также созданные межсортовые гибриды и полученные на их основе сорта и образцы ярового ячменя с ценными в хозяйственном отношении признаками используются в различных программах скрещивания для решения региональных проблем селекции на устойчивость к полеганию, болезням, экологическую пластичность, повышение качества зерна и продуктивность при создании сортов различных типов использования.

Ряд сортов и гибридов передан для использования в Алтайском, Кемеровском, Ставропольском, Красноярском, Пензенском НИИСХ, НИИСХ Северного Зауралья, Северо-Западном НПЦ сельского хозяйства Республики Казахстан (г. Кокчетав), Казахском НПЦ зернового хозяйства (г. Шортанды). В результате совместной работы только в последние годы создано 4 сорта: Омский 85, Никита, Вариант и Сибирский авангард.

Установленные закономерности изменчивости и характера наследования хозяйственно-ценных признаков ярового ячменя используются в селекционной практике для получения более продуктивных голозерных и пленчатых форм.

Выявленные реакции сортов на изменение условий выращивания способствуют научно обоснованной оценке на различных этапах селекционного процесса при создании экологически стабильных сортов.

Создан ценный селекционный материал (12-15 тыс. линий), который ежегодно изучается в различных звеньях селекционного процесса. Выведено и передано в государственное сортоиспытание 18 сортов, из них 15 внесены в Российский государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию: кормовых двурядных - 8, кормовых многорядных - 2, пивоваренных - 3, голозерных - 2. Три сорта (Сибирский авангард - кормовой двурядный, Вариант - многорядный кормовой и Саша - двурядный кормовой) находятся в Государственном сортоиспытании РФ и показывают отличные результаты. Четыре сорта (Омский 80, Омский 87, Омский 88, Омский 90) районированы в Республике Казахстан.

Площадь посева под сортами ячменя селекции 1977-2008 гг. по Уральскому, Западно-Сибирскому регионам и прилегающим к ним районам Республики Казахстан составляет 800-900 тыс. га ежегодно, причем в Омской области площадь посева под сортами ячменя селекции СибНИИСХ составляет 98,2% от сортовых посевов этой культуры.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены: на НТС селекционного центра СибНИИСХ (1980, 1985, 1987, 1990, 1994, 2000, 2002, 2004, 2006, 2008 гг.); на региональных совещанияхсеминарах РНПС "Сибирские семена" (19842008 гг., Омск); на Всесоюзных методических совещаниях (Новосибирск, 1986, 1989 гг.); на Сибирско-Шведском симпозиуме (Новосибирск, 1992 г.); на пятом съезде Всесоюзного общества генетиков и селекционеров (Москва, 1997 г.); на научно-методических конференциях (Красноярск, 1987, 1993, 2000, 2005 гг.); на Всесоюзном научно-методическом совещании в Среднем Поволжье (Самара, 1989 г.); на международных научно-производственных конференциях (Кокшетау, 1994, 1999, 2002 гг.; Шортанды, 2000 г.; Омск, 1997 г.; Улан-Батор, 2001 г.; Абакан, 2002 г.) и опубликованы в 76 работах общим объемом 39 п. л., в том числе девять работ опубликованы в ведущих рецензируемых научных журналах.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 456 страницах, состоит из введения, восьми глав, общих выводов, предложений для практической селекции и производства, содержит 190 таблиц, 27 рисунков и 31 приложение. Библиографический список включает 400 источников, в том числе 18 зарубежных авторов.

УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Экспериментальная часть работы выполнена в течение 19772008 гг. на опытных полях СибНИИСХ. Почва селекционного севооборота чернозем слабовыщелоченный, среднегумусовый, тяжелосуглинистый.

Для периода проведения исследований характерно всё многообразие гидротермических условий. Количество осадков за вегетационный период меньше нормы 12 лет (1981, 1985, 1988, 1989, 1992, 1995, 1997, 1998, 1999, 2001, 2004,2008), близко к средней многолетней 12 лет (1977, 1978, 1980, 1982, 1983, 1984, 1990, 1991, 1996, 2000, 2005, 2006) и больше нормы 8 лет (1979, 1986, 1987, 1993, 1994, 2002, 2003, 2007). Однако распределение осадков в течение периода майавгуст было неравномерным. Майская засуха проявилась в течение 9 лет (1978, 1980, 1981, 1991, 1993, 1997, 1999, 2001, 2003), июньская 12 лет ( 1982, 1985, 1987, 1988, 1989, 1991, 1994, 1995, 1997, 1998, 2000, 2008), в июле неблагоприятные условия сложились в 1977, 1980, 1984, 1985, 1988, 1989, 1991, 1992, 1997, 1998, 1999, 2000, 2002, 2004 гг.

Теплообеспеченность ячменя была достаточно благоприятной, недостаток тепла в период созревания отмечался в 1977, 1978, 1980, 1991, 1996, 2006 годах.

Объекты исследования сорта, образцы из коллекции ВИР и поступлений других НИУ, созданные селекционные линии, гибридные популяции СибНИИСХ.

Фенологические наблюдения, оценки и учеты в коллекционном питомнике вели согласно методике ВИР по изучению коллекции ячменя и овса (Методические указания по изучению мировой коллекции ячменя и овса. Л., 1981. 35 с.).

В основе генетических исследований использован метод полного диаллельного анализа. Изучение проводили в полевых условиях при посеве растений 20 х 10 см. Высевали 20 гибридных семян F1 и 60 зерен F2 в трехкратной повторности. Комбинационную способность определяли по Гриффингу (Griffing B.Concept of general and specific combining ability in relation to diallel crossing system // Austral. J. Biol. Sci. 1956. Vol.9. P.463493.), генетический анализ по Хейману (Драгавцев В.А., Цильке Р.А., Рейтер Б.Г. Генетика признаков продуктивности яровой пшеницы в Западной Сибири. Новосибирск: Наука, 1984. 229 с.).

Селекционная проработка материала велась по общепринятой схеме на основе методики ГСИ (Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Вып.1. Общая часть. М.: Колос, 1985. 250 с.). Оценку на устойчивость к болезням определяли в лаборатории иммунитета, а содержание белка, крахмала, лизина и жира в зерне в лаборатории физиологии и биохимии СибНИИСХ.

Математическую обработку с целью выявления существенных различий проводили методом дисперсионного анализа. Кроме того, были использованы вариационный и корреляционный анализы (Доспехов Б.А. Методика полевого опыта с основами статистической обработки результатов исследований. 6-изд. доп. и перераб. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.). Расчеты параметров экологической пластичности по S.A. Eberhart, W.A. Russel (Eberhart S.A., Russel W.A. Stability parameters for comparing varieties // Crop. sci. 1966. Vol. 6, №1. P.3640.), G.C. Tai (Tai G.C. Genotypic stability and its application to Potato Regional trials //Crop Sciense. 1971. V.11, №2. P.184190), C.I. Wricke (Wricke C.I. Under line methode zur Ertassung der ecologischen Strendbreite in Feldversuchen //Z. Ptlanrenruchtung. 1962. Vol.47, N1. P.9296.), В.В. Хангильдину (Хангильдин В.В. О принципах моделирования сортов интенсивного типа //Генетика количественных признаков сельскохозяйственных растений. М.: Наука, 1978. С.111115), В.А. Драгавцеву (Драгавцев В.А., Цильке Р.А., Рейтер Б.Г. Генетика признаков продуктивности яровой пшеницы в Западной Сибири. 229 с.)., Э.Д. Неттевичу (Неттевич Э.Д., Моргунов А.И., Максименко М.И. Повышение эффективности отбора яровой пшеницы на стабильность урожайности и качества зерна //Вестник с.-х. науки. 1985. №1. С.6673.). Экономическую эффективность возделывания новых сортов оценивали по методике Б.С. Кошелева (Кошелев Б., Мирошников Ю., Косаченко Л. Экономическая оценка комплексных программ НПО "Колос". Новосибирск, 1987. 63 с.).

2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исходный материал в селекции ярового ячменя

Успех селекционной работы, как известно, определяется в значительной мере ценностью исходного материала. Исключительное значение при этом имеет мировая коллекция Всероссийского НИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова. Однако для выбора наиболее ценных сортов и форм следует изучить их в конкретных условиях. Нами оценено 2511 образцов различного эколого-географического происхождения (табл.1). Кроме того, с 2001 по 2006 гг. было изучено 453 образца голозерного ячменя.

Нечерноземная зона. В процессе изучения сортов этой зоны обнаружено, что среди раннеспелых сортов преобладают шестирядные: Полярный 14, Белогорский, Невский, Северный, Гатчинский с вегетационным периодом 6270 суток. В группе среднеспелых сортов двурядные: Риск, Дина, Андрей, Агат с вегетационным периодом 7180 суток. Образцы Вологодской (к9520, к9795), Архангельской (к16399) областей, Карелии (к3221) имели 5557 зёрен в колосе с массой 1000 зерен 4446 г. Среди сортов ячменя с высокой продуктивностью выделены: Луч и Московский 121. Методом индивидуального отбора из сорта популяции Белогорский был получен многорядный ячмень Омский 85.

Северо-Кавказский район. В изучаемом наборе (84 образца) доминировали среднеспелые сорта: Корнет, Почин, Максим, Зерноградский 73, Зерноградский 274 с урожайностью зерна 460550 г/м2. Максимальная масса 1000 зерен 68,8 г отмечена у образца из Дагестана к15021. СевероКавказские сорта используются для усиления засухоустойчивости и иммунности селекционного материала. При вовлечении в гибридизацию озимого сорта Циклон был создан иммунный сорт ярового ячменя Омский 89.

Поволжье и Урал. Испытание 136 сортов этой группы показало, что в качестве источников продуктивности и устойчивости к засухе можно использовать сорта: Вымпел, Кинельский 61, Кумир, Скиф, Поволжский и остепадные сорта Нутанс 4639 и Нутанс 9056. Созданные в Поволжском НИИСХ пивоваренные сорта Совместный и Волгарь в наших условиях лишь во влажные годы подтверждают свои пивоваренные качества. Уральские сорта: Ильмень, Квант, Рейд, Торос на 34 суток позднеспелее Омского 87, но значительно урожайнее.

Таблица 1 Количество изученных образцов ярового ячменя коллекции ВИР в СибНИИСХ

Отбор растений из сложной гибридной комбинации, полученной с участием двух уральских (Таганай, Торос) и двух сибирских (Омский 95, Сибирский авангард) сортов, позволил создать ряд перспективных линий с вегетационным периодом 7882 суток, устойчивых к полеганию с урожайностью зерна 4,86,2 т/га. Генофонд Оренбургской области представлен высокорослыми сортами (90115 см) с удлиненным верхним междоузлием. Преимущество по урожайности сортов этой зоны возрастает в засушливые годы, что указывает на возможность использования их в селекции на засухоустойчивость. С участием сорта Оренбургский 16 был создан сорт Вариант.

Западная и Восточная Сибирь. Нами изучено 142 образца сибирского происхождения, представленные стародавними сортами, современным сортиментом, включая районированные и перспективные линии из селекционных учреждений (табл.2).

Таблица 2 Характеристика сортов ячменя сибирского происхождения, включенных в Госреестр (в среднем за 19952002 гг.)

Ячмени Восточной Сибири были представлены шестирядными, реже двурядными сортами, а ячмени Западной Сибири, в первую очередь, двурядными и очень редко многорядными сортами. Скороспелые сорта ячменя, созданные в Восточной Сибири, в наших условиях созревают на 34 суток раньше селекционных сортов из Западной Сибири. Характерной особенностью многорядных сортов ячменей является низкая продуктивная кустистость растений. Их положительной особенностью является высокое число зерен в главном колосе, особенно у образцов Красноярского края (к-5820, к-8335, к-16013), Иркутской области (к-4836, к-10379). Вместе с тем, у этих ячменей низкая масса 1000 зерен 38,940,1 г. Из испытанных сортов в настоящее время в Сибири допущено к использованию в сельскохозяйственном производстве 39. Двадцать из них занесены в списки ценных, 11 - в списки пивоваренных. Созданные за последние годы сорта: Омский 88, Омский 89, Омский 90, Омский 91, Омский голозерный 1 (СибНИИСХ); Новосибирский 80, Баган (СибНИИРС); Красноярский 80, Бахус, Вулкан, Кедр, Соболек (Красноярский НИИСХ); Кузнецкий, Никита (Кемеровский НИИСХ); Золотник, Сигнал (АлтайНИИСХ) выведены с участием местного материала и коллекции ВИР, являются лучшими, наиболее приспособленными к данному региону.

Украина, Беларусь, Молдова. Четвертую часть посевов ячменя в СНГ долгое время занимали засухоустойчивые сорта донецкой селекции (Донецкий 4, Донецкий 6, Донецкий 8, Донецкий 9). При использовании двух последних в гибридизации нами было создано три сорта ячменя: Омский 86, Омский 88 и Омский 90. По продуктивности выделяются сорта УкрНИИРС имени В.Я. Юрьева: Харьковский 60, Харьковский 67, Харьковский 70 и Харьковский 99. Сорт Харьковский 70 является одним из родителей сортов Омский 87 и Омский 95. Среди пивоваренных сортов, созданных В.С. Губернатором, выделяются: Черниговский 5, Носовский 5, Носовский 9. С участием последнего совместно с Кемеровским НИИСХ выведен пивоваренный сорт Никита.

Известные высокопродуктивные, засухоустойчивые сорта ячменя из Одессы с повышенным иммунитетом и качеством зерна (Одесский 100, Одесский 115, Прерия, Кумир одесский) и в настоящее время возделываются в 10 регионе Российской Федерации. Сорт Одесский 100 - родоначальник сортов Омский 91, Омский голозерный 1, Омский голозерный 2.

Средняя Азия и Республика Казахстан. В СибНИИСХ изучено 136 сортов этих регионов. Нами отмечена высокая засухоустойчивость сортов Целинный 5, Целинный 213, Приишимский. Сортам-двуручкам Нутанс 27 и Унумли-Арпа свойственна устойчивость к высоким температурам при массе 1000 зерен -7072 грамма. Сорта Целинный 5, Приишимский, Тогузак использованы при создании сортов Новоомский, Омский 86 и Омский 95 .

Абиссинская (эфиопская) агроэкологическая группа. Коллекция ячменей Эфиопии (79 образцов) была представлена среднеспелыми двурядными разновидностями пленчатого и голозерного ячменя. У образцов AHOR 2720, AHOR 3861/64, Hiproly в условиях Западной Сибири изреживание посевов достигало 9598 %. Устойчиво крупным зерном с массой 1000 зерен 68 г характеризовались сорта WGA-65-6 и C.J.9819. Урожайность выше стандарта (226240 г/м2) имели к-20430 и к-20440. По содержанию белка в зерне размах варьирования составил от 15,7 до 18,8 %. Максимальными показателями характеризовались C.J.9819 17,7%; Hiproly 18,8 %. Комплексной устойчивостью к головневым заболеваниям обладают Jet, к-8681, к-8695, к-18703.

Анатолийская экологическая группа. Изученные 130 образцов ячменей Турции имеют массу 1000 зерен 4551 г и выделяются устойчивостью к засухе, в полевых условиях устойчивы к ржавчине и гельминтоспориозу. По урожайности имеют преимущество к-6831, к-6881, к-6889. С использованием к-6848, к_6829, к-6857 выведены засухоустойчивые сорта Омский 86, Омский 88, Омский 91, Омский голозерный 1.

Западно-Европейская экологическая группа. Изучено 317 сортов. Они отнесены к среднеспелым и позднеспелым группам. Высокая устойчивость к полеганию (7,99,0 баллов) связана с короткой соломиной (51,276,0 см). По крупности зерна обнаружена депрессия в засушливые годы, когда масса 1000 зерен падает с 58,6 до 43,3 г. Селекционную ценность представляют новые пивоваренные сорта со стабильной урожайностью зерна и низким содержанием белка в зерне: Luc, Rolf, Vista (Великобритания); Regina, Polka (Франция); Fransista, Aspana, Ciombi, Ho-465, Myllita (Германия); Polon (Польша); Km 246-3/78 (Чехия). Образцы к-900 (Франция), Вайент тефанер, Донариарх Фирлбек, Унион, Фогельзангер, к-2093 (Германия) были использованы при создании сортов: Омский 80, Омский 87, Омский 89, Омский 90, Омский 95, Никита, Омский голозерный 1, Омский голозерный 2, Сибирский авангард, Саша.

Северо-Американская (Маньжурская) экологическая группа. Испытано 324 образца из Канады, США, Мексики, а также отдельные сорта из Перу, Боливии и Аргентины. В большинстве своем они представлены многорядными формами. Наиболее скороспелые из числа многорядных Leduc, Robust RI 476976, из двурядных- Bedford, Elrose. Использование Канадских образцов к-920, Stm 48076 и Паллисер привело к созданию сортов Омский 80, Омский 87, Омский 90, Омский 95, Омский голозерный 1, Сибирский авангард, Саша. Интерес для селекции представляет устойчивость к пыльной головне известных американских доноров: Fox, Brock, Bonanra, C.J.13662, C.J.13664, Keystone. С использованием последнего были созданы иммунные сорта: Омский 85, Омский 89 и Омский голозерный 2. Мексиканские сорта: S-351, S-368, S-369 отнесены к скороспелой группе с вегетационным периодом 6570 суток. Урожайность зерна на уровне стандарта и содержание белка в зерне до 16,3 % имели образцы: S-351, S-275, S-368, S-369.

Голозерный ячмень. В результате изучения 453 образцов голозерного ячменя выявлены: высокопродуктивные Челябинский (Челябинск), Сложный гибрид (Мексика), к-4526 (Ивановская обл.), Н5/95, Н28/96, Н19/95, Н11/95 (Кемерово); с содержанием белка в зерне более 17 %: Местный (Таджикистан), Н31/96, H11/95 (Кемерово), к-4526 (Ивановская обл.), Местный (Сев. Осетия); иммунные: Н11/95, Н3/96 (Кемерово), к-25894 (Япония). Многолетнее изучение исходного материала позволило выделить и сконцентрировать генетический фонд (рабочую коллекцию) по отдельным признакам, на его основе создать сорта и новый селекционный материал (табл.3).

Изучение исходного материала продолжается. Этот процесс непрерывный, так как в мире ежегодно создается большое количество новых сортов и образцов.

Таблица 3 Селекционная ценность изученного исходного материала ячменя (в среднем за 19772006 гг.)

Селекционно-генетические аспекты в наследовании признаков ячменя в условиях Западной Сибири

Эффективность селекции во многом зависит от ценности родительских форм, включаемых в скрещивания. Для этой цели необходимо перед включением генотипов в гибридизацию изучить их по комплексу хозяйственно-ценных признаков, определить характер наследования, основные генетические параметры в местных условиях.

Результаты исследований показали наличие достоверного генетического разнообразия как у сортов, так и у их гибридов по изучаемым показателям. В сложившихся условиях вегетации определена норма реакции растений ячменя, а также долевой вклад условий года и генотипа в изменчивость хозяйственно-ценных признаков.

Признаки по доле генотипа в убывающем порядке распределились следующим образом: число зерен в колосе (87,5 %) > масса 1000 зерен (75,4 %) > содержание крахмала в зерне (11,6 %) > продуктивная кустистость растений (2,0 %) > масса зерна растения (1,5 %) > содержание белка в зерне (1,1 %) > содержание жира в зерне (0,2 %). Значительная зависимость показателей от условий вегетации объясняется природой признака (стабильность, лабильность), межсортовыми различиями (рис.1).

Рис.1 Доля влияния факторов на изменчивость признаков

I число зерен в колосе; II масса 1000 зерен; III содержание крахмала в зерне; IV продуктивная кустистость; V масса зерна растения; VI содержание белка в зерне; VII содержание жира в зерне

Изучение комбинационной способности показало (табл.4), что по числу зерен в колосе доля варианс ОКС составила 92,2; 81,8 %, по продуктивной кустистости 88,6; 62,1 %, по массе 1000 зерен 50,4; 55,7 %, содержанию в зерне: белка 61,7; 54,9%, крахмала 38,6; 55,0 %, жира 29,3; 59,5%. В менее благоприятных условиях периода вегетации в изменчивости признаков возрастают эффекты аллельного (доминирования) и неаллельного взаимодействия генов (эпистаз). Доля варианс СКС по массе 1000 зерен, содержанию в зерне крахмала, жира, массе зерна растений варьировала от 32,5 до 73,9 %.

Таблица 4 Доля варианс комбинационной способности и реципрокного эффекта

Наибольшее влияние реципрокного эффекта отмечено по признакам: масса зерна растения 20,7, 10,8 %, содержание жира в зерне 17,9, 2,4 %, крахмалистость зерна 16,4, 12,5 %.

Исходя из анализа групповых средних сортов и гибридов F1, изучен характер наследования хозяйственно-ценных признаков. В наследовании признаков выявлены все известные типы наследования от сверхдоминирования до депрессии. По продуктивной кустистости отмечено промежуточное наследование; по числу зерен колоса промежуточное и доминирование менее озерненного генотипа (двурядные сорта); по массе 1000 зерен гетерозис и доминирование крупнозерных генотипов; по массе зерна растения промежуточное и сверхдоминирование; по содержанию белка в зерне промежуточное и доминирование генотипов с более высоким его содержанием (голозерные сорта); по содержанию крахмала в зерне доминирование родителей с низкой крахмалистостью зерна; по содержанию жира в зерне депрессия.

Анализ графиков Хеймана и генетических параметров показал, что число зерен в колосе увеличивают рецессивные гены многорядных сортов, а продуктивную кустистость растений и крупность зерна доминантные гены двурядных. На величину продуктивности растения оказывают влияние как доминантные, так и рецессивные гены. Показатели качества зерна детерминируются рецессивными генами голозерных разновидностей (табл.5).

Таблица 5 Генетические параметры хозяйственно-ценных признаков ярового ячменя

Приступая к отбору продуктивных форм в расщепляющихся гибридных популяциях F2 необходимо учитывать различные системы генетического контроля. При превалировании аддитивно-доминантной системы генов отбор должен быть жестким, а при наличии сверхдоминирования и эпистаза менее интенсивным. Повторный отбор желателен в более поздних поколениях гибридов F4F6, когда большинство генотипов перейдет в гомозиготное состояние. В качестве маркерных признаков для отбора продуктивных форм в жестких погодных условиях предлагается использовать массу зерна колоса и число зерен в нем, а в более благоприятных продуктивную кустистость растений.

В качестве доноров на увеличение хозяйственно-ценных признаков для включения в селекционные программы предлагаются: по продуктивной кустистости- Омский голозерный 1, Омский 88; по числу зерен колоса -Омский 85, Омский голозерный 2; по массе 1000 зерен - Омский 90, Омский 88; по массе зерна растения- Омский 90, Омский 85, Омский голозерный 1; по содержанию белка, крахмала и жира в зерне- Омский голозерный 1, Омский голозерный 2 (табл.6).

Таблица 6 Донорские способности сортов ярового ячменя

Расщепление на пленчатые и голозерные формы у гибридов F2. В гибридных популяциях F2 при изучении расщепления на пленчатые и голозерные линии проанализировано 1600 растений. Из них 76 % оказались пленчатыми, а 24 % голозерными. То есть, получено типично мендельское расщепление при моногибридном скрещивании (3 пленчатых : 1 голозерное). Однако анализ конкретных гибридных комбинаций показывает, что отмеченное соотношение не всегда подтверждается.

Так, например, количество голозерных растений, где компонентом скрещиваний является сорт Омский 90, несколько завышено, а с сортом Омский 85 в прямых скрещиваниях, наоборот, занижено (табл.7).

Отмеченные отклонения, по-видимому, можно объяснить малой выборкой растений, включенных в анализ. Дальнейшие исследования в этом направ-лении, возможно, подтвердят или опровергнут полученные результаты.

Таблица 7 Доля голозерных растений у гибридов F2

Экологическая адаптивность селекционного материала

При испытании исходного и селекционного материала сорта и гибриды показывают разную реакцию признаков продуктивности в градиентах среды. Одни генотипы более стабильны, другие менее, причем различия весьма существенны. В связи с этим возникает необходимость измерять стабильность продуктивности в конкретных математических выражениях.

При определении экологической пластичности устанавливается сам факт наличия взаимодействия генотипа и среды. Мы провели трехфакторный анализ урожайности зерна 32-х сортов за 19801985 гг. в трех зонах (рис.2), двухфакторные анализы 32-х за 19801985 гг. и 12 сортов за 19771985 гг. в Омске.

Рис.2 Доля влияния факторов на урожайность зерна сортов ячменя

Результаты анализа показали, что действие на урожайность факторов и их взаимодействие достоверно во все годы испытания (Fф > F05). Следует отметить сильное влияние на урожайность фактора "год" и взаимодействия "год х пункт".

S.A. Eberhart, W.A. Rassell (Eberhart S.A., Rassell W.A Stability parameters for comparing varieties //Crop. sci. 1966. Vol. 6, N1. P. 36-40) разделили сумму квадратов взаимодействия генотип-среда по каждому сорту на две части: линейный компонент, который выражают через коэффициент регрессии (bi) и нелинейную часть, определяемую средним квадратическим отклонением от линии регрессии (у2d). Анализ урожайности за 19771985 гг. позволил выделить три группы сортов. Первая группа сорта Луч и Белогорский, у которых bi = 1,13; 1,32, что говорит о прогрессивном увеличении урожайности под влиянием улучшения условий выращивания. Вторая группа с bi от 0,96 до 1,03 включает сорта: Целинный 5, Зерноградский 73, Донецкий 8, Харьковский 70, Новоомский, у которых полное соответствие урожайности изменению условий выращивания. Третья группа: сорта Омский 13709, Сибирский 2, Днепровский 425, Обской с коэффициентом регрессии меньше 1 характеризуются слабой отзывчивостью на улучшение условий выращивания (табл.8). Показатель отклонения от линии регрессии использовался как степень стабильности сортов. Высокой стабильностью урожайности характеризуются Омский 13709, Сибирский 2, Зерноградский 73, Днепровский 425. Низкая степень стабильности отмечена у сортов Целинный 5, Луч, Белогорский (табл.8).

Таблица 8 Оценка сортов ярового ячменя по параметрам адаптивности и урожайности, Омск (в среднем за 19771985 гг.)

Метод C.C. Wricke (Wricke C. Under line methode zur Ertassung der ecologischen Strenbreite in Feldversuchen //Z. Ptlanrenruchtung. 1962. Vol. 47, N1. P. 92-96) предусматривает расчет для каждого сорта экологической дисперсииэковаленты (Wi). Автором доказано, что чем меньше доля, тем он стабильней в испытываемых условиях произрастания. Применение данного метода показало, что высокой степенью стабильности характеризуются сорта: Омский 13709, Сибирский 2, Зерноградский 73, Днепровский 425.

В.В. Хангильдин (Хангильдин В.В., Самигуллин С.Н. Гомеостатичность и структура урожая зерна у сортов яровой пшеницы в условиях Башкирии //Физиологические и биохимические аспекты гетерозиса растений. Уфа, 1976. С. 210-230) отмечает, что изучение гомеостатичности имеет большое значение, так как именно высокая адаптивность сорта может обеспечить его стабильность в разных экологических условиях. По данным исследований высокую гомеостатичность (Hom) проявляют сорта: Сибирский 2, Донецкий 8, Днепровский 25, Обской, низкую Луч.

В.А. Драгавцев и др. (Драгавцев В.А., Цильке Р.А. , Рейтер Б.Г. Генетика признаков продуктивности яровой пшеницы… 229 с.) считают, что более объективной мерой гомеостаза будет коэффициент мультипликативности (КМ). Чем выше числовое значение коэффициента, тем сильнее изменяется урожайность сорта в различных условиях. Анализируя характер гомеостатичности сортов за 19771985 гг., можно выделить сорта: Обской, Рассвет, Сибирский 2, Омский 13709, которые характеризуются слабой реакцией на изменение условий выращивания, а Луч и Белогорский высокой.

Рис.3 Распределение сортов ячменя на классы по пластичности и стабильности (19771985 гг.), Омск

Э.Д. Неттевич с сотрудниками (Неттевич Э.Д., Моргунов А.И., Максименко М.И. Повышение эффективности отбора яровой пшеницы… С. 66-73.) для оценки экологической пластичности сорта предложил комплексный показатель (Пусс), учитывающий одновременно уровень и вариабельность урожайности. Результаты наших исследований за 19771985 гг. в Омске позволили выделить две группы по степени стабильности генотипов. Первая представлена сортами: Омский 13709, Сибирский 2, Донецкий 8, Белогорский, Обской, превосходящими по степени стабильности стандарт. Сорта: Зерноградский 73, Луч, Харьковский 70, Новоомский характеризуются меньшей стабильностью.

Дальнейшее развитие оценки стабильности урожайности сделал C.C. Tai, (Tai C.C. Genotypic stability and its application to Potato Regional trials. P. 184-190.). Он ввел новый этап анализа геометрическую интерпретацию оценки. С помощью дисперсионного анализа строится парабола, которая на выбранном уровне вероятности делит поле на три зоны. Если точка оказалась выше параболы, то соответствующий ей сорт активно откликается на изменение среды, если ниже, то слабо реагирует на изменение условий (рис.3). В наших опытах достоверно по стабильности урожайности выделяются сорта: Омский 13709, Сибирский 2, Зерноградский 73, Обской.

Сравнение коэффициентов регрессии по результатам испытания сортов ячменя за 19771985 гг. и за 19801985 гг. в Омске показало наличие различий, r = 0,348. Подобная картина наблюдается при сравнении коэффициентов регрессии в опытах за 19771985 гг. в Омске и за 19801985 гг. в трех зонах (табл.9).

Таблица 9 Сравнение методов оценки экологической пластичности сортов ячменя

* Достоверно при t05

Это положение обусловлено, вероятно, тем, что в опытах изучалось разное количество сортов: в 19771985 гг. двенадцать, в 19801985 гг. тридцать два, в том числе двенадцать предыдущих. Высокая положительная связь получена лишь при сравнении двух вариантов опытов, проведенных в 19801985 гг.

в Омске и в трех зонах Омской области. Аналогичная закономерность наблюдается и при сравнении показателей стабильности (Wi, у2d). В то же время, сравнение показателей стабильности, предложенных В.В. Хангильдиным (Хангильдин В.В., Самигуллин С.Н. Гомеостатичность и структура урожая зерна у сортов яровой пшеницы в условиях Башкирии //Физиологические и биохимические аспекты гетерозиса растений. Уфа, 1976. С. 210-230.), Э.Д. Неттевич (Неттевич Э.Д., Моргунов А.И., Максименко М.И. Повышение эффективности отбора яровой пшеницы… С. 66-73.) указывает на высокую положительную связь между ними во всех опытах, что дает основание оценивать сорта по этим показателям.

Для более успешной селекционной работы оценка стабильности генотипов по возможности должна быть дана на более ранних этапах селекционного процесса.

Выбор более жесткого фона для отбора, различные условия отбора, оценка селекционного материала на этапе конкурсного сортоиспытания по разным предшественникам, срокам посева позволили создать адаптивные сорта с высоким качеством зерна. Результаты селекции на адаптивность наглядно просмат...