Исходный материал для селекции овса посевного Avena sativa l. в условиях центральной Якутии

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

06.01.05 - «Селекция и семеноводство»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Исходный материал для селекции овса посевного Avena sativa l. в условиях центральной Якутии

Амбросьева Лидия Владимировна

Новосибирск - 2008



Работа выполнена в Государственном научном учреждении Якутском научно-исследовательском институте сельского хозяйства Россельхозакадемии

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Осипова Галина Михайловна

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Железнов Анатолий Валентинович,

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Борадулина Вера Анатольевна

Ведущая организация - Государственное научное учреждение Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства

Защита диссертации состоится «22» августа 2008 г. в 10 часов на заседании объединенного диссертационного совета ДМ 006.058.01 при Государственном научном учреждении Сибирском научно-исследовательском институте кормов СО Россельхозакадемии (630501, Новосибирская область, Новосибирский район, п. Краснообск, ГНУ СибНИИ кормов СО Россельхозакадемии, факс: 8 (383) 348-39-11; e-mail: korma@online.nsk.su; web: www.sibkorma.ru, ученому секретарю)

С диссертацией можно ознакомиться в ученой части ГНУ СибНИИ кормов СО Россельхозакадемии

Автореферат разослан 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Осипова Г.М.



ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Рост животноводства, которое занимает значительное место в валовой продукции сельского хозяйства Республики Саха (Якутия), во многом зависит от состояния кормовой базы. Имеющиеся площади естественных кормовых угодий Якутии, малопродуктивны, и по этой причине не в состоянии обеспечить животноводство кормами в полном объеме. Важную роль в решении проблемы кормопроизводства играют зернофуражные культуры. Производство зерна, как продовольственного, так и кормового назначения остается одним из приоритетных направлений в земледелии и растениеводстве. В настоящее время в Республике Саха (Якутия) реализуется программа «Корма», в которой большая роль отводится овсу.

Овес имеет большое народнохозяйственное значение как культура разностороннего использования, важный источник растительного белка, жира и крахмала. Основные его направления использования: кормовое зерновое, пищевое зерновое, кормовое укосное и на выпас.

В зоне многолетней мерзлоты из небогатого набора зернофуражных культур, возделываемых на кормовые цели, именно овес является второй после ячменя ведущей зернофуражной культурой. Он возделывается в чистом виде, в смеси с различными бобовыми, масличными культурами, на сено, силос, сенаж, витаминную муку. В структуре посевных площадей овес занимает до 35% с небольшими отклонениями по годам.

Один из важнейших факторов повышения урожаев и улучшения качества сельскохозяйственной продукции - хороший сорт и полноценные семена. Особо важную роль в этом должны занимать сорта, созданные для конкретных почвенно - климатических условий Якутии. Несмотря на то, что в Госреестр селекционных достижений на 2007 год включено по Восточно-Сибирскому региону 18 сортов овса, в Якутии возделывается в настоящее время, в основном, всего 2 сорта (Покровский и Покровский 9). Таким образом, существует необходимость в интенсификации селекционных исследований в условиях Якутии, и в частности, в создании исходного, перспективного селекционного материала для выведения новых сортов овса для ее экстремальных условий.

Цель и задачи исследований. Цель исследований - изучить и создать исходный материал для селекции овса посевного зернофуражного направления использования в условиях Центральной Якутии.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

- провести комплексное изучение коллекции овса различного селекционного и эколого - географического происхождения по основным хозяйственно важным признакам и свойствам;

- выделить источники скороспелости, урожайности зерна и устойчивости к основным болезням для селекции в условиях Центральной Якутии;

- изучить сопряженность основных хозяйственно важных признаков и свойств у овса (А. sativa L., A. byzantina C. Koch) и выявить косвенные критерии отбора на высокую урожайность зерна;

- создать новый исходный материал для селекции овса посевного с использованием метода гибридизации в условиях Центральной Якутии;

- отобрать и оценить новый гибридный материал в селекционных и контрольных питомниках и выделить перспективные селекционные номера для конкурсного сортоиспытания.

Научная новизна исследований. Впервые в условиях Центральной Якутии проведено комплексное изучение коллекционных образцов овса посевного (А. sativa L.) и византийского (A. byzantina C. Koch) с использованием методов многомерного анализа, включая многомерное ранжирование и кластерный анализ.

Выявлены надежные косвенные критерии отбора сортообразцов А. sativa L. и A. byzantina C. Koch с высокой урожайностью зерна для условий Центральной Якутии. С использованием методов внутривидовой и межвидовой гибридизации, создан новый исходный материал для селекции овса посевного. овес селекционный скороспелость урожайность

Положения, выносимые на защиту:

- результаты комплексной оценки коллекционных сортообразцов овса посевного и византийского.

- косвенные критерии отбора на высокую урожайность зерна у овса посевного и византийского для условий Якутии.

- новый исходный материал для селекции овса посевного в условиях Центральной Якутии.

Практическая значимость и реализация результатов исследований. Создан перспективный селекционный материал, который проходит оценку в селекционных и контрольных питомниках лаборатории селекции и семеноводства зерновых культур ГНУ ЯНИИСХ Россельхозакадемии.

Выявленные корреляционные взаимоотношения между основными хозяйственно ценными признаками, а также филогенетические связи между изучаемыми сортообразцами по максимуму коэффициента корреляций позволяют интенсифицировать селекционный процесс на начальных этапах за счет повышения эффективности подбора пар для скрещиваний и отбора лучших образцов и гибридов в условиях Центральной Якутии.

Выделены источники основных хозяйственно ценных признаков у овса посевного и византийского, которые используются в селекционном процессе для создания новых сортов овса посевного зернофуражного направления использования.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на IX генетико-селекционной школе- семинаре (Новосибирск, 2004), ученых советах и на методических комиссиях по растениеводству в ЯНИИСХ (2001-2007 гг.). По материалам диссертации опубликовано 4 научных работы.

Объём и структура диссертации. Диссертация изложена на 198 страницах машинописного текста, содержит 32 таблицы, 19 рисунков и 34 приложения. Состоит из введения, 6 глав, выводов, предложений селекционной практике, списка использованных источников литературы, включающего 190 наименований, в том числе 8 иностранных авторов.

Экспериментальная часть проведена в ГНУ ЯНИИСХ Россельхозакадемии в соответствии с тематическим планом института. Номера государственной регистрации - 15070.6111004668.06.8.005.5.

УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились на Покровской опытной станции по зерновым культурам и ГНУ ЯНИИ сельского хозяйства в условиях Центральной Якутии в течение 1999-2007 гг.

Климатические и метеорологические условия. Климат Центральной Якутии - засушливый, резко - континентальный. Период с температурой воздуха выше 100 С продолжается 90-100 дней, безморозный период - 60 - 100 дней. Годовое количество осадков 180 - 270 мм, из них за период с температурой выше 100 С выпадает 105 - 135 мм. Поздневесенние заморозки в отдельные годы вероятны до конца июня, раннеосенние начинаются с 20 августа.

Годовая сумма положительных температур воздуха колеблется в пределах 1700-19000С, при этом соответствующие суммы активных температур воздуха (выше +100 С) составляют 1300-16000С, даты устойчивого перехода через +100С - весной 22 мая и осенью 30 августа.

Почвы опытного участка мерзлотные таежно-палевые, легкосуглинистые, характеризуются низким содержанием общего азота - 0,15-0,19%, высоким валового фосфора 0,19-0,22%. Обеспеченность подвижным фосфором 60-150 мг/кг, содержание обменного калия высокое. Имеют нейтральную или слабощелочную реакцию.

Метеорологические условия вегетации в годы испытания (1999-2007 гг.) были разнообразными, что позволило наиболее полно выявить достоинство сортообразцов. По количеству осадков, выпавших в вегетационном периоде исследуемых лет, их можно разделить на 3 группы: 1) засушливые - 2001, 2002; 2) недостаточного увлажнения - 2000, 2005; 3) влажные - 2003, 2004, 2006, 2007.

Исходный материал и методика исследований. Для исследования привлечены инорайонные сортообразцы из генофонда коллекции ВНИИР им. Н.И. Вавилова отечественной и зарубежной селекции - 229 образцов А. sativa L., 13 - А. byzantina С. Koch, 9 сортообразцов, полученных от Е.И. Вахромеевой для анализа, а также селекционный материал и сорта, созданные на Покровской опытной станции с применением методов гибридизации и различных отборов.

Основными методами исследований были полевые опыты и лабораторные анализы. Наблюдения и учеты в коллекционных питомниках проводили согласно международному классификатору СЭВ рода Avena L. (1984) и методическим указаниям по изучению мировой коллекции ячменя и овса (1973). Морфобиологическое изучение, гибридизация, учеты и наблюдения в селекционных, контрольных питомниках проводили согласно классификатору семейства Poaceae (1974) и международному классификатору СЭВ рода Avena L. (1984). Химические анализы были проведены в лаборатории биохимии ЯНИИСХ согласно общепринятым методикам (Разумов, 1982).

Экспериментальный материал обработан статистически по Б. А Доспехову (1985) и Д. Снедекору (1961) с использованием ПК (Pentium 4) с помощью пакета прикладных программ «SNEDECOR» (Сорокин, 2004).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Оценка коллекции овса различного селекционного и эколого - географического происхождения по основным хозяйственно важным признакам и свойствам в условиях Центральной Якутии

В связи с большим разнообразием оцениваемых сортообразцов, сложными задачами, стоящими перед селекционерами Якутии при создании и выделении исходного материала для селекции овса посевного, многочисленности изучаемых параметров и дефиците семенного материала для закладки коллекционных питомников с учетом повторений, анализ данных проводили многомерными методами статистического анализа.

Результаты оценки хозяйственно важных признаков и свойств коллекционных образцов овса методом многомерного ранжирования. Ранжирование сортообразцов Avena sativa L. и Avena byzantina C. Koch по комплексу хозяйственно важных признаков и свойств (длина вегетационного периода, высота растений, длина метелки, продуктивная кустистость, число колосков, зерен, масса зерна с метелки, масса 1000 зерен, масса зерна с растения, урожайность зерна и выход зерна), позволило разделить их на группы «лучших», «средних» и «худших».

Из коллекционных питомников 1999-2001 гг. изучения в группу «лучших» номеров по комплексу хозяйственно важных признаков и свойств вошло 44% образцов из Сибирского региона, 24% - из Канады, Финляндии, Эстонии, Швеции и Архангельской обл. Доля остальных образцов, включенных в эту группу была небольшой - 32%. Это - образцы из мест с более благоприятными почвенно-климатическими условиями.

В коллекционных питомниках 2002-2004 и 2006-2007 гг. изучения доля образцов, входящих в группу «лучших» по комплексу хозяйственно важных признаков и свойств из районов с более неблагоприятными почвенно-климатическими условиями составила соответственно 38,5 и 37%.

Наряду с общей оценкой и отбору лучших по комплексу признаков и свойств, отражающих хозяйственную ценность коллекционных сортообразцов, они были проанализированы также по отдельным хозяйственно важным признакам и свойствам.

Длина вегетационного периода. Представленные в нашей коллекции сортообразцы различались по темпам роста и развития. Длина вегетационного периода всех сортообразцов за годы исследований варьировала в среднем от 55 до 78-81 и более дней для тех образцов, которые были выбракованы, как не вызревающие в условиях Центральной Якутии.

В коллекционных питомниках 1999-2001 гг. изучения среди сортообразцов овса посевного Avena sativa L. выделено 13, которые созревали раньше стандарта на 3-8 дней. Из них наиболее скороспелыми были образцы из Ленинградской (КВИР-14268), Львовской (КВИР-14036) областей и Мексики (КВИР-14382). Они созревали раньше стандарта на 7-8 дней. Варьирование по годам составило от 55 до 63 дней. Среди образцов овса византийского Avena byzantina C. Koch выделился один КВИР - 14383 из Мексики, созревающий на 6 дней раньше сорта Покровский. Длина его вегетационного периода варьировала по годам от 57 до 66 дней.

Анализ данных по длине вегетационного периода у сортообразцов в коллекционных питомниках 2002-2004 и 2006-2007 гг. показал, что наиболее скороспелыми среди Avena sativa L. были образцы: из Омской области сорт Олимпийский 80 (КВИР-13475), созревающий на 5 дней раньше стандарта, из США (КВИР -14733) и Казахстана (КВИР -4096) местной селекции - на 6 дней. Среди образцов Avena byzantina C. Koch выделен один из США (КВИР -14735), созревающий раньше стандарта также на 6 дней.

В целом, среди сортообразцов Avena sativa L. из коллекционных питомников выделено 24 скороспелых, а Avena byzantina C. Koch - два. Выделенные образцы могут быть использованы как источники скороспелости в селекционном процессе при создании сортов, вызревающих в условиях Центральной Якутии.

Устойчивость овса к поражению красно-бурой пятнистостью. В условиях Центральной Якутии на посевах овса массовое ежегодное распространение имеет красно-бурая пятнистость, а поражение другими болезням встречается крайне редко. Оценка коллекционного материала на естественном фоне в течение 1999 - 2007 гг. показала, что наиболее устойчивыми к поражению красно - бурой пятнистостью были 24 образца. Из них наиболее скороспелыми были сортообразцы из Великобритании (КВИР-14424), Польшы (КВИР-14522), Краснодарского (КВИР-14574) и Красноярского (КВИР-14572) краев. Последние два образца наряду с устойчивостью к данному заболеванию, скороспелостью имели и более высокую урожайность зерна, чем стандарт, соответственно на 23,7 и 48,5%. По урожайности зерна выделен из них также образец из Чили (КВИР-14535). Выделившиеся образцы могут быть использованы в селекционном процессе как комплексные источники устойчивости к красно-бурой пятнистости, скороспелости и высокой урожайности.

Урожайность зерна и ее основные элементы. Анализ данных урожайности зерна по годам в коллекционных питомниках 1999-2007 гг. показал, что наиболее стабильную по годам урожайность среди выделившихся сортообразцов имели: КВИР - 13802 из Финляндии, КВИР - 14386 из Франции, КВИР - 11614, 14555 из США, КВИР - 14377 из Омской обл., КВИР - 13941 из Канады и КВИР - 14387 из Нидерландов. Сортообразцы, выделившиеся по комплексу признаков (не менее, чем на 10 % превышающие стандарт), не вошли в группу наименее варьирующих по годам сортообразцов по урожайности зерна. Так, из сортообразцов овса посевного 1999-2001 г.г. изучения выделено три образца (из Швеции, КВИР - 12046; Франции, КВИР - 14376; Омской обл., КВИР - 3590) превышающие стандарт, как по урожайности зерна на 50,3; 38,3 и 25,6% соответственно, так и ее основным элементам на 10-31%. Тем не менее, размах вариации по годам у них был довольно большим (R=190-229 г/м2. Аналогичная картина наблюдалась и для сортообразцов из питомников 2002-2004 и 2006-2007 гг. изучения. Для гарантированного урожая зерна по годам, видимо более предпочтителен отбор на «золотую середину», так как наиболее выдающиеся по урожайности зерна образцы не являются стабильными по годам.

Среди скороспелых сортообразцов, созревающих раньше стандарта на 3-5 дней, выделено три из коллекции 1999-2001 гг. изучения (КВИР - 12245 из Томской обл., КВИР - 14399 из Чехии, КВИР - 13802 из Финляндии), превышающие стандарт по урожайности зерна соответственно на 10,8 - 39.4 %. Из коллекции 2002-2004 гг. изучения выделено два сортообразца (КВИР - 14450 из Эстонии, 13475 из Омской обл.), которые превышают стандарт на 23,7 - 33,4 %. Среди скороспелых сортоообразцов Avena byzantina C. Koch по урожайности зерна выделен КВИР - 14383 из Мексики на 14%, превышающий стандарт. По урожайности зерна и ее основным элементам превысили стандарт и четыре сортообразца 1976-1981 гг. изучения, в том числе образец из Финляндии (КВИР - 14274), который созревал на 5 дней раньше стандарта.

Сравнивая результаты оценки методом многомерного ранжирования сортообразцов по комплексу хозяйственно важных признаков и результаты анализа по отдельным хозяйственно важным признакам, мы пришли к выводу, что все образцы, которые выделились по урожайности зерна и ее основным элементам, вошли в группу «лучших» по всем изучаемым питомникам (КВИР - 12046, 3590, 14376, 14572 и 14786). Из других, также урожайных сортообразцов 75% вошло в группу «лучших» из коллекционных питомников 1999-2007 гг., 2002-2004 гг. и 100% - 2006-2007 гг. Образцы, с хорошей урожайностью, включенные в группу «средних» на основании метода многомерного ранжирования составили всего 25% для первых двух коллекционных питомников.

Таким образом, полученные нами данные с использованием метода многомерного ранжирования подтверждают в целом анализ урожайности зерна и ее основных элементов.

Кластерный анализ коллекционных сортообразцов. Результаты кластеризации по максимуму коэффициента корреляций для сортообразцов из коллекционных питомников 1999-2007 гг. изучения указывают на большое различие по происхождению между ними (рис.1-3). Число кластеров в зависимости от изучаемых сортообразцов варьировало от 4 до 7, которые могли включать и подкластеры. Наиболее тесная связь сорта якутской селекции Покровский за 1999-2007 гг. изучения обнаружена с образцами из Ивановской (КВИР -3104), Томской (КВИР -11899), Омской (КВИР -12104) обл., Алтайского края (КВИР - 6529), Финляндии (КВИР -1380), Австралии (КВИР -14483), Германии (КВИР -14587) и Венгрии (КВИР -11610), а сорта Якутский образцом из Финляндии (КВИР -11582). Максимум коэффициента корреляций между ними и стандартами варьировал от 0,63 до 0,94.

Рис.1. Дендрограмма кластеризации по максимуму коэффициента корреляций между сортообразцами в коллекционных питомниках 1999-2001 гг. изучения (стандарт во втором кластере, второй номер)

Рис.2. Дендрограмма кластеризации по максимуму коэффициента корреляций между сортообразцами в коллекционных питомниках 2002-2004 гг. изучения (стандарт в третьем кластере, второй номер)

Рис.3. Дендрограмма кластеризации по максимуму коэффициента корреляций между сортообразцами в коллекционных питомниках 2006-2007 гг. изучения (стандарт в седьмом кластере, второй номер)

2. Изменчивость и корреляция основных хозяйственно ценных признаков и свойств хозяйственно ценных признаков и свойств у овса

Корреляционные связи и их изменчивость. Анализировалось 12 признаков: 1-длина вегетационного периода; 2-высота растений; 3-урожайность зерна; 4-длина метелки; 5-число колосков в метелке; 6-число зерен в метелке; 7-масса зерна с метелки; 8-продуктивная кустистость; 9-масса зерна с растения; 10-масса 1000 зерен; 11-выход зерна; 12-отношение соломы к зерну.

Овес посевной (Avena sativa L.). Достоверные положительные сильные и средние корреляционные связи, за исключением 2003 и 2004 гг., выявлены с признаками «масса зерна с растения», «масса зерна с метелки», число колосков в метелке» и «число зерен в метелке» (табл. 1). Анализ метеоданных за 2003-2004 гг. показал, что вегетационный период этих лет исследований был неблагоприятным для формирования генеративных органов овса посевного. Таким образом, в относительно благоприятные для роста и развития растений годы, эти признаки являются надежными критериями отбора при селекции овса посевного на высокую урожайность зерна. Следует отметить, что еще в 30-е годы известным селекционером А.Н. Скалозубовой при отборе на высокую урожайность зерна визуально использовался признак «число зерен в метелке». Направление связей между урожайностью зерна и основными элементами структуры урожая, в целом, оставалось постоянным за все годы исследований. Немногочисленные отрицательные взаимосвязи были незначимы.

Анализ корреляционных плеяд с 12-ю признаками показывает, что стабильные и положительные за 1999-2007 годы исследований связи на 5-ном уровне значимости наблюдались между урожайностью зерна и массой зерна с растения, высотой растения и длиной метелки, числом колосков и зерен в метелке, числом зерен в метелке и массой зерна с метелки. Выявлены также средние положительные, достоверные и стабильные связи урожайности зерна с выходом зерна, массой зерна с метелки, числом зерен и колосков в метелке. Наиболее нестабильные связи были с признаками «длина вегетационного периода» и «масса 1000 зерен», что указывает на сложность создания скороспелых форм овса посевного с высокой урожайностью зерна в условиях Центральной Якутии (рис. 4).

Таблица 1 - Корреляционные связи между урожайностью зерна и основными элементами структуры урожая у A. sativa L. (данные за 1999-2007 годы)

Год	Продуктивная кустистость	Число колосков в метелке	Число зерен в метелке	Масса зерна с метелки	Масса 1000 зерен	Длина метелки	Масса зерна с растения
1999	-0.14	0.32*	0.44*	0.57*	0.35*	0.28	0.96*
2000	0.22*	0.38*	0.61*	0.75*	0.35*	0.38*	0.94*
2001	0.46*	0.55*	0.57*	0.65*	-0.03	0.63*	0.97*
2002	0.05	0.45*	0.72*	0.73*	0.46*	0.10	0.93*
2003	-0.17	0.05	-0.01	0.29*	0.37*	-0.12	0.73*
2004	0.35	0.01	0.17	0.25	0.38*	0.09	0.89*
2006	0.29*	0.32*	0.47*	0.56*	0.29*	0.41*	0.69*
2007	0.26	0.34*	0.54*	0.65*	0.26	0.13	0.94*

Примечание. * - 5-ный уровень значимости.

Овес византийский (Avena byzantina C. Koch). Сильные и средние достоверные корреляционные связи урожайности зерна в среднем за 2001-2007 гг. наблюдались с продуктивной кустистостью, массой зерна с растения, метелки и массой 1000 зерен, соответственно коэффициенты корреляции 0.70, 0.96, 0.51 и 0.56.

Анализ корреляционных плеяд показывает, что сильные положительные и значимые на 5%-ном уровне связи были между продуктивной кустистостью и массой зерна с растения, массой зерна с метелки и числом зерен в метелке, числом зерен в метелке и числом колосков в метелке (см. рис. 4). Длина вегетационного периода положительно и достоверно коррелировала с урожайностью зерна, продуктивной кустистостью, массой зерна с растения и массой 1000 зерен.

Следовательно, надежными косвенными критериями отбора на высокую урожайность зерна у сортообразцов этого вида, также как и у A. sativa L. может быть отбор на массу зерна с метелки и растения. Однако для этого вида характерны и свои особенности корреляционных связей. Так, отбор на продуктивную кустистость и массу 1000 зерен может привести к повышению урожайности зерна, что не обнаружено для A. sativa L.

Отсутствие отрицательных по годам и стабильных корреляционных связей между урожайностью зерна и длиной вегетационного периода у A. sativa L., а также наличие положительных корреляционных связей у A. byzantina C. Koch свидетельствует о сложности создания скороспелых форм овса с высокой урожайностью зерна в условиях Центральной Якутии.

Изменчивость основных хозяйственно ценных признаков. Данные анализа характера варьирования основных хозяйственно ценных признаков у овса (Avena sativa L. и Avena byzantina C. Koch) в условиях Центральной Якутии за 1999-2007 годы свидетельствуют о том, что наиболее подвержены изменению под влиянием условий года следующие признаки: урожайность зерна, масса зерна с растения и выход зерна. Наиболее слабо варьирующим по годам признаком была длина вегетационного периода. Коэффициенты вариации не превышали 10%. Значительная по годам изменчивость обнаружена и для таких элементов структуры урожая как масса зерна с метелки, число колосков и зерен в метелке и продуктивной кустистости.

Avena sativa L. Avena byzantina С. Кoch

Рис.4. Общие фенотипические корреляционные плеяды основных хозяйственно ценных признаков у Avena byzantina С. Кoch и Avena sativa L. для стабильных и значимых на 5%-ном уровне связей за 1999-2007гг.; толстая линия - r>0,7, тонкая- r=0,3-0,7; cплошная линия - положительная и пунктирная - отрицательные связи

3. Гибридизация - метод создания исходного материала для селекции овса в условиях Центральной Якутии

Подбор пар для скрещиваний. При подборе родительских пар для скрещиваний в первую очередь мы руководствовались тем, что одним из родителей должен быть сорт, хорошо приспособленный к условиям Якутии. Он содержит в своем генотипе гены из сортов местной селекции, которые прошли жесткий естественный и искусственный отборы. Так, в гибридизацию мы включили следующие сорта якутской селекции: Покровский, Хангаласский, Покровский 9 и Вилюйский. Первые два сорта содержат гены от стародавних сортов якутской селекции, которые использовали в качестве материнского родителя. Это сорта - Маганский 044 (автор - Скалозубова А.Н.) и Якутский 1708 (автор - Шерстова К.Н.). Последние два сорта имеют гены сорта Хибины 2 селекции Мурманской опытной станции, который использовался в качестве отцовского родителя. Эти сорта прошли естественный и искусственный отборы в крайне неблагоприятных условиях среды.

Анализируя результаты кластеризации коллекционных сортообразцов, мы пришли к выводу о том, что сорта якутской селекции, используемые в наших исследованиях в качестве стандартов имеют наиболее тесную связь по максимуму коэффициента корреляций с указанными выше 9-ю сортообразцами. Учитывая, что видимо, эта группа сортообразцов имеет общие филогенетические связи, следует ожидать и хорошую совместимость их генотипов при скрещивании, что в свою очередь при эффективном отборе позволит получить более устойчивый по годам, в частности по урожайности зерна, селекционный материал.

Наряду с вышеуказанными принципами подбора пар для скрещиваний, мы вели подбор пар, основанный на концепции признака. Это нам позволили сделать результаты комплексной оценки коллекционного материала, в частности и по основным хозяйственно важным признакам и свойствам. Подбор пар в этом случае мы вели по взаимодополняемости. В гибридизацию были включены образцы, выделившиеся из коллекции по скороспелости, урожайности зерна и ее основным элементам и устойчивости к болезням.

Так, выделенный из коллекции по урожайности зерна и ее основным элементам, а также имеющий сходство со стандартом по комплексу хозяйственно важным признаков и свойств (rmax=0,63), образец К ВИР - 11582 из Финляндии был включен в гибридизацию и выделен как перспективный в селекционных и контрольных питомниках.

Таким образом, при селекции овса для условий Центральной Якутии основными принципами подбора пар для скрещиваний у нас были: эколого - географический, филогенетический и подбор по взаимодополняемости признаков.

Завязываемость семян при межвидовых (Avena sativa L. и Avena byzantina C. Koch) и внутривидовых (Avena sativa L.) скрещиваниях. Использование в гибридизации Avena byzantina C. Koch с целью создания исходного материала для селекции овса посевного в условиях Центральной Якутии вызвано тем, что во-первых, у представителей этого вида уровень плоидности (2n=42) совпадает с таковым Avena sativa L., что в значительной степени обеспечивает успех скрещиваний. Во-вторых, среди сортообразцов Avena byzantina C. Koch из коллекции генофонда ВИР нами для условий Якутии выделены образцы с хозяйственно ценными признаками и свойствами.

Объем работ по гибридизации представлен в табл. 2. За 1999-2007 гг. получены гибриды от 163 комбинаций скрещиваний. В целом, число завязавшихся семян в метелке варьировало по годам от 7 до 175, соответственно их завязываемость от 3,4 до 14%. Завязываемость семян в полевых условиях зависела от года гибридизации. Наименьшей она была в 2000, 2003, 2004 и 2006 гг. для Avena sativa L., а для Avena byzantina C. Koch - в 2005 и 2006 гг. Анализ метеоданных указывает на, что эти годы были неблагоприятными для завязываемости семян. В первой декаде июля - период гибридизации, в эти годы наблюдалась высокая среднесуточная температура воздуха, что отрицательно повлияло на завязываемость семян. Завязываемость семян от внутривидовых скрещиваний (7,98%) была выше, чем от межвидовых (1,9%). Разница достоверна на 5%-ном уровне значимости.



Таблица 2 - Объем работ по гибридизации овса за 1999-2007 годы

Год	Количество комбинаций	Число кастрированных	Число завязавшихся семян в метелке	% завязавшихся семян	Всего получено семян F1
		метелок	цветков
1999	23	20	1893	96	5,1	94
2000	20	15	520	12	2,3	12
2001	20	15	1380	144	10,4	144
2002	20	20	1688	164	9,7	164
2003	20	15	482	20	4,1	20
2004	20	15	205	7	3,4	7
2006	20	15	274	11	4,0	11
2007	20	15	1248	175	14,0	175
Всего	163	130	7690	629	53,0	627

Результаты отбора межсортовых гибридов овса по основным хозяйственно ценным признакам. Полученные гибриды F1 мы размножаем до F2. В зависимости от наличия семян, отборы мы проводили не только в F2, но иногда в F3, в крайнем случае и в F4.

Для того, чтобы установить эффективность отбора с помощью выявленных нами критериев, мы провели сравнительное изучение по основным хозяйственно важным признакам отобранных в F2 межсортовых гибридов овса посевного и выбракованных.

Результаты этого исследования приведены в табл. 3. Разница по урожайности зерна между отобранными и выбракованными гибридами была достоверна на высоком уровне значимости (Р > 0,999). Разница была также достоверной по высоте растений (Р > 0,99) и массе 1000 зерен (Р>0,95). Дальнейшее изучение отобранных гибридов проводили в селекционных и контрольных питомниках.

Таким образом, метод гибридизации, в частности межсортовой в пределах А. sativa L, при использовании выявленных нами критериев отбора и подбора пар для скрещиваний является эффективным для создания исходного материала в условиях Центральной Якутии.

4. Результаты изучения межсортовых гибридов овса посевного (Avena sativa L.) в селекционных и контрольных питомниках

Изучение гибридов F2 - F4 в селекционных питомниках. В селекционных питомниках гибриды оценивали, начиная с F2 по F4 в течение 2001-2003 гг. В связи с большим объемом работы их оценивали до фазы выметывания визуально и выбраковывали худшие растения или семьи. Затем после этой фазы лучшие гибриды изучали по основным хозяйственно важным признакам, и, прежде всего по тем, которые лимитируют возделывание культуры овса в условиях Центральной Якутии.

Ранжирование отобранных гибридов овса посевного по комплексу хозяйственно важных признаков методом многомерного анализа позволило нам выделить группы селекционных номеров для дальнейшей селекции. В группу «лучших» объектов вошло 8 селекционных номеров, в том числе и стандарт - сорт Покровский, «средних» - 7 номеров.

Таблица 3 - Результаты отбора межсортовых гибридов овса посевного F2 по основным хозяйственно-ценным признакам в селекционных питомниках за 2000-2007 гг.

Признаки	Отбор (n=40)	Браковка (n=34)
	х±sх	lim	c.v., %	t	х±sх	Lim	c.v., %
Урожайность зерна, г/м2	258,8±12,5	98.7-500,0	30,7	5,39***	165,0±12,1	65-310	42,7
Вегетациoнный период, дней	65,4±0,91	55,0-75,0	8,8	1,73	68,5±1,55	56-79	13,1
Высота растений, см.	88,5±1,40	69,8-109,5	10,0	3,16**	81,2±1,84	65,4-121,3	13.3
Длина метелки, см	17,2±0,16	15,2-20,5	6,1	1,52	16,7±0,30	14,3-18,5	10,5
Число колосков в метелке, шт.	31,2±0,74	22,3-47,6	14,9	1,10	30,7±0,82	21,5-42,0	15,6
Масса 1000 зерен, г.	37,1±0,38	28,6-43,9	6,6	2,37*	34,8±0,41	28,3-39,0	6,9

Примечание. х - среднее арифметическое, sх - ошибка х, Р - порог доверительной вероятности * - Р > 0,95; ** - Р >0,99; *** - Р >0,999; t - нормированное отклонение, lim - максимальное и минимальное выражение признака, с.v., % - коэффициент вариации.

Анализ лучших гибридов по основным хозяйственно важным признакам показал, что среди них наиболее скороспелыми были гибриды под номерами 4857, 4880 и 4902. По урожайности зерна наибольшее превышение над стандартом имели номера 4739 и 4850. Длина вегетационного периода у них была на уровне стандарта. Причем, номер 4850 имел наибольшее число колосков в метелке. На этом этапе селекционного процесса гибриды, выделенные в группу «лучших», не отличались ни по высоте растений, ни по длине метелки друг от друга и от стандарта. Два скороспелых номера (4901 и 4957), созревающие в среднем за годы исследований, на 3 дня раньше стандарта, вошли по ранжированию в группу «худших» объектов.

Изучение гибридов F5 - F7 в контрольных питомниках. Учитывая, что в более поздних поколениях гибридов наблюдается уменьшение гетерозиготности, в результате чего гибридная популяция превращается практически в смесь гомозиготных генотипов, в контрольных питомниках мы изучали гибриды F5 - F7. При проведении отборов предполагали, что растения практически гомозиготны и потомство их не будет расщепляться. Поэтому отбор проводили только по семьям. Было изучено 40 отобранных семей (селекционных номеров) разных комбинаций скрещиваний в сравнении с сортом Покровский.

Результаты изучения показали, что по урожайности зерна выделилось 6 селекционных номеров (4725, 4430, 4739, 4850, 4880 и 4902), превышающих стандарт на 7,7 - 57,1% (табл.4). Причем по пяти номерам превышение над стандартом было достоверно за все годы исследований, а по номеру 4902 лишь за 2000 год. Этот номер (Покровский х Чиж) был наиболее скороспелым среди номеров с повышенной урожайностью зерна. Кроме того, он имел более крупное зерно с низкой пленчатостью, высоким содержанием протеина и жира. В связи с этим он выделен также наряду с вышеуказанными номерами как перспективный для дальнейшего изучения в конкурсном сортоиспытании.

Наиболее высокую урожайность зерна среди изученных номеров и стандарта имели селекционные номера 4430 и 4739. При их создании в качестве отцовского родителя использовали сорт якутской селекции - Покровский 9. Превышение над стандартом за 3 года исследований составило соответственно 38,5 и 57,1%. Эти номера имели и более крупное зерно по сравнению со стандартом. Номер 4739 отличался высоким содержанием протеина и жира в зерне, а 4430 - наиболее низкой пленчатостью (см.табл.4).

Как было указано выше, для условий Центральной Якутии особо важным среди селектируемых признаков является скороспелость. Метод гибридизации, и в частности межсортовой, позволил нам получить гибриды, которые вызревали на 4-8 дней раньше стандарта. Однако среди них лишь номер 4902 с хозяйственной точки зрения имел преимущество перед стандартом. Тем не менее эти гибриды могут быть использованы в качестве источников скороспелости при создании перспективного селекционного материала и сортов, вызревающих в условиях Якутии.

Таким образом, при использовании метода внутривидовой (межсортовой) гибридизации A.sativa L. в сочетании с отборами и на основе эколого-географического, филогенетического и взаимодополняемого по признакам подбора пар для скрещиваний создан перспективный селекционный материал для выведения новых сортов овса посевного для условий Центральной Якутии.

Таблица 4 - Характеристика лучших внутривидовых гибридов, выделившихся по урожайности зерна в контрольных питомниках за 2004-2007 гг.

Сорт, селекционный номер	Происхождение	Урожайность, т/га	Вегетационный период, дн.	Масса 1000 зерен, г	Натура зерна, г/л	Пленчатость, %	Протеин, %	Жир, %
		х	%к st	Х	±к st	х	%к st	х	%к st	х	±кst	х	±кst	х	±кst
st	Покровский	1,3	100	75,6	0	34,8	0,0	513,6	0,0	24,1	0,0	19,28	0,0	2,58	0,0
4430	К-10268 х Покровский 9	1,8	138,5*	73,0	-3	40,4*	116,1	503,1	97,9	21,1*	-3,0	19,04	-0,24	3,25*	+0,67
4725	245-Н-78-231-8 (11582 х Хибины 2) х Покровский	1,7	121,4*	74,6	-1	38,6*	110,9	527,5	102,7	22,3*	-1,8	19,38*	+0,1	3,19*	+0,61
4739	К-14036 х Покровский 9	2,2	157,1*	75,0	-1	41,4*	118,9	535,9	104,3	23,4	-0,7	19,73*	+0,45	3,25*	+0,67
4850	Хангаласский х 3476	1,9	135,7*	76,6	+1	40,5*	116,4	539,0	105,0	22,9*	-1,2	19,53*	+0,25	3,15*	+0,57
4880	Покровский 9 х 2154	1,7	121,4*	73,6	-2	38,5*	110,6	521,7	101,5	22,8*	-1,3	19,86*	+0,58	3,19*	+0,61
4902	Покровский 9 х Чиж	1,4	107,7	71,0*	-5	35,8	102,8	525,6	102,3	21,4*	-2,7	19,33*	+0,05	3,74*	+1,16

Примечание. st - стандарт, х - средние данные за 2004 - 2007 годы, * - достоверно на 5 - ном уровне значимости.

ВЫВОДЫ

1. Результаты комплексного изучения 242 сортообразцов овса из коллекции генофонда ВИР показали большое их разнообразие по хозяйственно важным признакам и свойствам. Выделен ценный исходный материал для селекции овса посевного зернофуражного использования в условиях Центральной Якутии:

- скороспелые образцы: Avena sativa L. - КВИР - 14268 из Ленинградской, КВИР - 13475 Омской, КВИР - 14036 Львовской областей, КВИР - 14382 из Мексики, КВИР - 14733 из США, КВИР - 4096 из Казахстана; Avena byzantina C. Koch - КВИР - 14383 из Мексики, КВИР - 14735 из США;

- сочетающие скороспелость и урожайность: Avena sativa L. - КВИР - 13802 из Финляндии, КВИР - 14399 из Чехии, КВИР - 12245 из Томской области; Avena byzantina C. Koch - КВИР - 14383 из Мексики;

- устойчивый к поражению красно - бурой пятнистостью образец КВИР - 14062 из Испании;

- с высокой урожайностью зерна и ее основных элементов Avena sativa L.: КВИР - 12046 из Швеции, КВИР - 14376 из Франции, КВИР - 3590 из Омской области и КВИР - 14572 из Красноярского края.

2. Установлена сопряженность основных хозяйственно ценных признаков и ее особенности для сортообразцов овса посевного Avena sativa L. и овса византийского Avena byzantina C. Koch.

В благоприятные для роста и развития растений годы наиболее надежными косвенными критериями отбора на высокую урожайность зерна у Avena sativa L. являются следующие ее элементы: масса зерна с растения (r = 0,69…0,97), метелки (r = 0,56…0,75), число зерен в метелке (r = 0,44…0,72); у Avena byzantina C. Koch - масса зерна с растения (r = 0,96) и продуктивная кустистость (r = 0,70).

3. Не обнаружено устойчивых по годам и отрицательных корреляционных связей между урожайностью зерна и длиной вегетационного периода, как у Avena sativa L., так и Avena byzantina C. Koch, что свидетельствует о сложности создания сортов овса, сочетающих скороспелость и высокую урожайность зерна в условиях Центральной Якутии.

4. Выявлено, что наиболее изменчивыми по годам из основных хозяйственно ценных признаков у Avena sativa L. и Avena byzantina C. Koch являются: урожайность зерна (с.v.=27,4-65,8), масса зерна с растения (с.v.=27,4-141,4) и выход зерна (с.v.=16,9-67,7).

5. На основе кластерного анализа сортообразцов из коллекционных питомников по максимуму коэффициента корреляций выделены образцы, имеющие тесную связь (сходство) с сортами якутской селекции - Покровский и Якутский (r max = 0,63-0,94).

6. Показано, что завязываемость семян, как при межсортовых в пределах вида Avena sativa L., так и межвидовых (Avena sativa L., Avena byzantina C. Koch) в условиях Центральной Якутии варьирует по годам соответственно от 0,7 до 40,0 % и 2,4-10,0%. Снижение завязываемости семян происходит в годы с повышенной среднесуточной температурой воздуха в период гибридизации.

7. Использование метода межсортовой гибридизации пределах вида Avena sativa L. в сочетании с отборами на основе эколого-географического, филогенетического и взаимодополняемого по признакам подбора пар для скрещиваний позволяют создать исходный и перспективный селекционный материал для выведения новых сортов в условиях Центральной Якутии.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКЕ

В качестве исходного материала для селекции в условиях Центральной Якутии рекомендуем использовать следующие сортообразцы овса посевного и византийского:

? на скороспелость: Avena sativa L. - Олимпийский 80, Ранний, Аком (Россия), Tar x Юбилейный (Мексика), Н-833 (США), Местный (Казахстан); Avena byzantina C. Koch - Tar x Юбилейный 73 F5 (Мексика), La sale (США);

? на сочетание скороспелости и урожайности: Avena sativa L. - Lo 1057 (Финляндия), Кr 3813/73 (Чехия), Таежник (Россия); Avena byzantina C. Koch - Tar x Юбилейный 73 F5 (Мексика);

- на высокую урожайность зерна и ее основных элементов Avena sativa L.: SV 68289 (Швеция), Amlanche (Франция), Траверс и Местный, Омская обл. (Россия).

2. Для отбора селекционного материала овса посевного на высокую урожайность зерна предлагаем использовать следующие ее основные элементы: число колосков, зерен в метелке, массу зерна с метелки и растения, а при подборе родительских пар для скрещиваний - принципы эколого-географического, филогенетического и подбора по взаимодополняемости признаков.

3. Созданный новый гибридный и перспективный селекционный материал рекомендуем использовать для выведения новых сортов как в условиях Центральной Якутии (ГНУ ЯНИИСХ), так и в работе других селекционных учреждений.



ПУБЛИКАЦИИ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1. Амбросьева Л.В. Краткий обзор основных сортов овса, культивируемых в Якутии (признаки и различия) / Л.В. Амбросьева // Роль аграрной науки в развитии сельскохозяйственного производства Якутии: сб. мат. науч.- практ. конф., посвящ. 50-летию Якут. НИИСХ СО РАСХН (Якутск, 25 июля 2006 г.) / РАСХН. Сиб отд-ние, Якут НИИСХ.- Новосибирск, 2007. - С. 353.

2. Рожин В.С. Итоги селекционной и семеноводческой работы с зерновыми культурами в ЯНИИСХ за 50 лет / В.С. Рожин, В.С. Иванова, Е.И. Вахрамеева, Е.А. Еремеева, Л.В. Амбросьева // Роль аграрной науки в развитии сельскохозяйственного производства Якутии: сб. мат. науч.-практ. конф., посвящ. 50-летию Якут. НИИСХ СО РАСХН (Якутск, 25 июля 2006 г.) / РАСХН. Сиб отд-ние, Якут НИИСХ. - Новосибирск, 2007. - С. 426.

3. Рожин В.С. Сорта зерновых культур для регионов с низким биоклиматическим потенциалом / В.С. Рожин, Л.В. Амбросьева, И.Н. Константинова, В.В. Чичигинаров // Научное обеспечение АПК Сибири, Монголии и Казахстана : материалы 10-й междунар. конф. по науч. обеспечению азиат. территорий (Улан-Батор, 3-6 июля 2007 г.). - Новосибирск, 2007. - С. 178.

4. Амбросьева Л.В. Сопряженность основных хозяйственно ценных признаков у овса посевного (Avena sativa L.) в условиях Центральной Якутии / Л.В. Амбросьева, Г.М. Осипова, В.С. Рожин // Сиб. вестн. с.-х. науки. - 2008. - № 5. - С. 65-69.

Размещено на Allbest.ru

...