Оценка хозяйственно-ценных признаков картофеля в ускоренном сортоиспытании

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

ФГБНУ АФИ

Оценка хозяйственно-ценных признаков картофеля в ускоренном сортоиспытании

Шелоухова Н.А.

Хомяков Ю.В.

Аннотация

В статье показан пример реализации методики экологического сортоиспытания по принципу ускоренного испытания генотипов для новых сортов картофеля. Экологическое сортоиспытание в условиях регулируемой агроэкосистемы позволило получить объективные характеристики сортов картофеля по физиологическим признакам и свойствам, охарактеризовать новые сорта по устойчивости к биотическим и абиотическим факторам среды, сократить объём клубневого материала без потери объективности оценки по ряду хозяйственно-полезных признаков.

Ключевые слова: факторы среды, экологическое сортоиспытание, Solanum tuberosum, регулируемая агроэкосистема

В Государственное сортоиспытание передаётся только 9-15 % новых сортов и гибридов. Для выявления потенциальных возможностей селекционных образцов картофеля перед сдачей их в Госсортоиспытание (ГСИ) селекционерами проводится обязательное экологическое сортоиспытание (ЭСИ) в течение 1-2 лет в разных экологических пунктах внутри региона, что позволяет более детально оценить новые образцы, не допуская к передаче в ГСИ сортов, не отвечающих современным требованиям [1, 2].

Целесообразно проводить ускоренное ЭСИ в каждом пункте [3, 4]. Такое испытание позволяет за короткий срок выявить отзывчивость селекционных образцов на регулируемые факторы и устойчивость к нерегулируемым условиям, оценить адаптивность и пластичность новых гибридов. Целью исследования было использовать принцип ускоренного испытания генотипов [5] для выявления в ЭСИ среди группы сортов картофеля таких, которые имеют потенциал адаптивности, пластичности и наиболее ценные биохимические свойства в контрастных условиях минерального питания растений.

Материал и методы

Опыты проводили в условиях регулируемой агроэкосистемы - вегетационные с естественным освещением, в 2006-2012 г.г., в Ленинградской области с посадкой во второй декаде мая. Объекты изучения - сорта и гибриды картофеля селекции ФГБНУ Ленинградский НИИСХ «БЕЛОГОРКА», в том числе стандарт Невский, Холмогорский (выведен совместно с ФГУП «Холмогорское» ПФ ФГБУН ФИЦКИА РАН -АрхНИИСХ) и Снегирь. Репродукция картофеля не ниже элиты. Клубни мелкие по 20-40 г, с одинаковым количеством и размером глазков для каждого образца, с характерной для образца формой клубня, равным наибольшим поперечным диаметром, здоровые. Проводили проращивание посадочных клубней в светлом тёплом помещении 30-35 дней. Опыты закладывали в сосудах объёмом 5 л. Корнеобитаемой средой растений служила почвенная смесь. Посадку проводили при среднесуточной температуре воздуха от 6є С и выше. Перед посадкой в сосудах в течение недели поддерживали заданную влажность, в день посадки почвенную смесь в сосудах увлажняли. Два фактора среды были заданы перед посадкой клубней (табл. 1). Клали по 2 клубня в один сосуд на глубину 7-9 см и засыпали оставшейся почвенной смесью. Повторность 2-4-кратная (по 4-8 растений, или 2-4 сосуда). Для испытания образца потребовалось 18-36 сосудов и 36-72 клубня. Данные о динамике температур получали по записям недельного термографа М-16А [6]. Для предотвращения попадания в сосуды атмосферных осадков устанавливали плёночное укрытие. Влажность почвы в сосудах поддерживали на заданном уровне (opt) от полной влагоёмкости почвы (ПВП) посредством ежедневного полива.

В течение вегетации проводили фенологические наблюдения, измеряли фотосинтетическую способность листьев. Проводили продуктивный и биохимический анализы растений. Биохимический анализ клубней включал определение сухого вещества (%), азота общего (% в а.с.в.), крахмала (% в сыр. в-ве), нитратов (мг/кг в сыр.в-ве) стандартными методами [7, 8]. Для обработки результатов использовали методы статистики - дисперсионный анализ, нелинейное оценивание функции, приближение методом наименьших квадратов.

Таблица 1. Пределы факторов среды для ускоренного ЭСИ картофеля

Результаты и обсуждение

Список исследованных признаков представлен в таблице 2. При обработке результатов была использована программа «DiFactor», созданная в ФГБНУ АФИ [9, 10].

Таблица 2. Перечень количественных признаков картофеля

Программа «DiFactor» позволяет исследовать широту нормы реакции сорта на агрометеорологические условия среды и определить средний ранг сорта по группе признаков [9]. К примеру, широта нормы реакции нескольких сортов картофеля по признаку урожайности (крахмалистости и т.п.) в градиенте среды, описанной двумя предикторными переменными, была представлена поверхностью отклика. Сечение «колоколообразной» поверхности на уровне 99% максимальной урожайности самого низкоурожайного сорта показывало элипсообразные проекции сечения графика, соответствующие урожайности сортов, большей этого значения [5] (рис. 1).

Так, например, по комплексу продуктивных и биохимических признаков в группе из трёх сортов картофеля в условиях регулируемой агроэкосистемы были выделены ранние сорта Холмогорский и Снегирь, которые имели стабильную продуктивность под давлением смоделированных факторов среды: N и тяжёлых металлов (табл. 3). Программное описание сортов по биохимическим свойствам, полученное за одну вегетацию в регулируемой агроэкосистеме, соответствовало результатам ЭСИ в одном пункте.

Рис. 1. Проекции распределения крахмалистости клубней (%) по двум градиентам среды: N и Cu+Ni, в регулируемой агроэкосистеме для трёх сортов картофеля

клубень сортоиспытание картофель крахмалистость

Таблица 3. Усреднённые показатели ранговой оценки продуктивных и биохимических признаков (an) сортов в регулируемой агроэкосистеме

1.7 - жирным шрифтом обозначены наименьшие ранги (лучше стандарта)

Определение адаптивности сортов в регулируемой агроэкосистеме проводили с использованием фактора EI (индекс среды). По уравнению регрессии Y=a·EI+b определяли коэффициент а. Если a<1, сорт считали устойчивым, обладающим свойствами адаптивности к неблагоприятной среде. Если a>1, то сорт имеет сниженные свойства адаптивности (табл. 4). Сорт Невский в комплексном градиенте среды проявил наибольшую адаптивность, то есть способность формировать стабильный урожай при большом градиенте органно-минеральных индикаторов. Сорт Холмогорский и Снегирь по результатам этого теста не являлись адаптивными, то есть в низкопродуктивной среде имели гораздо меньший урожай, чем при достаточном минеральном питании растений.

Таблица 4. Уравнения линейной регрессии урожайности сортов картофеля относительно индекса среды, представленного органно-минеральными почвенными индикаторами

Примечания:

r - коэффициент корреляции,

p - значимость коэффициента корреляции,

* - при p<0.05 коэффициент корреляции значим,

а - коэффициент уравнения регрессии,

** - если а<1, сорт устойчив к среде, адаптивность его высокая

Описание свойств адаптивности и пластичности в регулируемой агроэкоситеме по хозяйственно-ценным признакам соответствовало рекомендациям по использованию сортов, полученным в ГСИ. Так, по сведениям из Госреестра, сорт Снегирь районирован с 2001 г. в 9 регионах, сорт Холмогорский районирован с 2005 г. на севере России в двух регионах, стандарт Невский районирован с 1982 г. во всех регионах.

Таким образом, в регулируемой агроэкосистеме было проведено исследование урожайности одной экогруппы сортов картофеля в комплексном градиенте факторов органо-минерального питания. Нам удалось выявить границы одинаковой пластичности сортов (более 100% к средней урожайности по всем сортовариантам), в которых можно рекомендовать программирование урожайности в целом для картофеля. Сортовые отличия характерны как при отсутствии удобрений, так и при избытке. Были выделены два сорта, давшие стабильные средние урожаи: Невский как самый адаптивный (формирующий хорошую урожайность в низкопродуктивной среде) и Холмогорский как обладающий самой широкой экологической потенцией (рис. 2).

По результатам дисперсионного анализа на биохимические показатели оказали влияние сорт и минеральное питание растений (за счёт минерального удобрения). Данные приведены в таблице 5.

Рис. 2. Клубни с одного типичного растения картофеля по 9 вариантам среды (NPKмин./NPKорг.) для двух сортов: Невский (стандарт) и Холмогорский

Таблица 5. Данные биохимического исследования клубней картофеля двух сортов

При значительном повышении дозы минеральных удобрений содержание сухого вещества в клубнях картофеля снижалось в 1,1-1,4 раза, содержание общего азота увеличивалось в 1,4-2,7 раза. Оба сорта проявили отзывчивость на удобрения по признаку «содержание» крахмала с увеличением содержания крахмала в клубнях в 1,2-1,4 раза в сравнении с контролем.

Таким образом, исследование новых сортов картофеля в условиях ускоренного ЭСИ за одну вегетацию в одном пункте делает экологическую оценку нового сортообразца более точной уже на стадии ЭСИ, еще до передачи в ГСИ. Так, был выделен перспективный по своим свойствам (адаптивности, пластичности и устойчивости к накоплению токсикантов) сорт Холмогорский. Относительно новые сорта Снегирь и Холмогорский по своим хозяйственно-ценным признакам не уступали сорту-стандарту Невский, и признаны перспективными для возделывания.

Список использованных источников

Синицына С.М., Евдокимова З.З., Данилова Т.А., Стефанова Н.А. Методические указания по выполнению научных исследований в НИУ СЗНЦ Россельхозакадемии по заданию 17.01.03 НТП «Агро Северо-Запад-2005». - СПб-Пушкин: ВИЗР. - 2001. - 18 с.

Lykova N.A., Danilova T.A., Sinitsyna S.M., Yevdokimova Z.Z., Golovina L.N., Kotova Z.P., Kozub I.I., Mileyeva Y.B. Complex diagnostics of phytopathogens in ecological trial of potato strains // Biotechnology in Agriculture and the Food Industry. - New York: Nova Science Publishers. - 2004. - P. 51-61.

Лыкова Н.А. Способы проведения экологического сортоиспытания картофеля в условиях СЗФО // Инновац. технол. в селекц. и семенов. с.-х. культ. Т1. - М.: ВНИИССОК. - 2006. - С. 176-178.

Котова З.П., Лыкова Н.А. Перспективные сорта картофеля в экологическом испытании на территории Карелии // Земледелие. - 2006, №5. - C. 44-45.

Lykova N.A. Principle of accelerated genotype testing // Russian Agricultural Sciences. - 2008, N 34. - P. 139-141 doi: 10.3103/S1068367408030014.

Лосев А.П. Практикум по агрометеорологическому обеспечению растениеводства. - СПб: «Гидрометеоиздат». - 1994. - 244 с.

Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур // Вып.7. Методы хим. анализов сортов и гибридов. - М.: «Колос». - 1970. -

Пронина Н.Б. Биохимический анализ метаболических параметров белкового и азотистого обмена. - М.: МСХА. - 2003. - 71 с.

Лыкова Н.А., Алексеева Д.И., Воропаев В.В., Костыгова В.В., Никитина Л.И. Технологические качества картофеля в сравнительном сортоиспытании в условиях Ленинградской области // Аграрная наука. - 2009, №2. - С. 17-19.

Топаж А.Г., Хворова Л.А. Количественная оценка фенотипической пластичности в модели оптимального роста растений // Известия АлтГУ. - 2014, №81. - C. 182-187. doi: 10.14258/izvasu(2014)1.1-40.

Размещено на Allbest.ru