Адаптивность и стабильность лука репчатого в условиях юга Западной Сибири

Оценка в одном пункте позволяет определить наиболее часто формирующийся селекционный фон в течение трёх - четырёх лет, полная характеристика генотип-средовых отношений определяется при более длительном изучении среды.

3.1.1 Оценка среды при длительном испытании в одном географическом пункте

При оценке среды резкоконтинентального климата как фона для отбора лука репчатого на стабильную урожайность нами установлено, что в течение 11 лет повторяемость параметра dk (продуктивность) по «общей урожайности», «товарной урожайности» и «массе луковицы» по годам испытания различная. Результаты испытаний первых пяти лет показывают, что среда в основном среднепродуктивна. Затем один год (2001) она высокопродуктивна.

Таблица 13 Основные параметры среды для общего, товарного урожая и массы луковицы лука репчатого (Барнаул)

Увеличение срока испытаний до 11 лет показало, что среда зоны в основном среднепродуктивна. Следовательно, расчет параметра продуктивности, по любому показателю признаков продуктивности, по результатам четырёх - шестилетнего испытания даёт представление о возможном характере продуктивности среды (таблица 13).

Для выявления потенциала продуктивности лука репчатого в пункте Барнаул желательно формировать более продуктивную среду, как фона для отбора, или включить в сеть испытания другие более информативные по продуктивности пункты.

Дифференцирующая способность среды меняется по годам испытания. Воздействие на растения экологического фона по признаку общая урожайность нивелирующее (6 лет), 4 года стабилизирующее. По товарной урожайности 5 лет стабилизирующий фон (1997, 1999, 2002-2004), 4 года нивелирующий фон (1996, 2001, 2002, 2007). По массе луковицы фон в основном (6 лет - 1996, 2002-2005, 2007) был стабилизирующий, четыре года нивелирующий (1998-2001). Дестабилизирующее действие среды - способность среды дифференцировать генотипы по признакам «общая урожайность» и «товарная урожайность» была отмечена в 2005 году, а на признак «масса луковицы» в 1997. Преобладающий характер взаимодействия среда х генотип выражена в проявлении стабилизирующего, реже нивелирующего фона. Такой фон более пригоден для ведения селекционной работы на последних этапах и семеноводства. Для выявления полиморфизма популяций и определения разнообразия генотипов на начальных этапах селекции необходимо вести ежегодный контроль за параметром Sgi. Только при подтверждении уровня дифференцирующего действия экологического фона в год проведения испытаний, результаты оценки можно считать достоверными. Для повышения эффективности оценки экологической устойчивости генотипов по данным признакам следует использовать среды испытания с анализирующим фоном.

Типичность среды, в наших исследованиях, является более константным параметром, чем продуктивность и дифференцирующая способность. Уже по двух - четырёхлетним результатам можно говорить о характеристике типичности среды, в основном повторяющейся в последующие годы.

По нашим результатам типичность среды в зоне проведения испытаний - средняя. Высокая типичность фона по признаку «товарная урожайность» была отмечена в 1997 и 1998 годах, по «массе луковицы» - 1996-1998, 2000 и 2004 годы. Из этого следует, что параметр tk (типичность среды) также следует ежегодно контролировать.

По полученным данным можно выделить среды, где типичность среды сочеталась с высокой дифференцирующей способностью: для «общего урожая» это 1997 и 2003 годы, для «товарной урожайности» - 1997, 1998 и 2003 годы, для «массы луковицы» - 1996, 1997 и 2004 годы. Эти среды, для каждого признака отдельно, обладали высокой предсказующей способностью. А условия 1997 года наиболее типичны для всех изученных признаков.

Нами была определена корреляционная зависимость между основными параметрами среды (приложение 20). Коэффициенты корреляции между dk и Sek по признакам общая и товарная урожайность имеют сильную отрицательную связь (-0,85 и -0,80, соответственно). Сильная прямая положительная корреляция у tk и Sek (0,77 и 0,84, соответственно) по общей урожайности и массе луковицы. Таким образом, связь всех признаков с Sek сильная, причём с повышением дифференцирующей способности среды её продуктивность снижается, а типичность увеличивается.

Из этого следует, что условия года неравноценны для отбора по различным признакам, поэтому нельзя использовать данные одного года для успешной селекционной работы. Необходимо иметь данные за несколько лет испытания и ежегодно дополнять их результатами, полученными в оцениваемой среде.

3.1.2 Характеристика среды разных сроков испытания в одном географическом пункте

О.В. Юриной и др. (1998) отмечено, что для установления адаптивной способности сортопопуляции необходимо проводить наблюдения в различных условиях. При изменении зоны выращивания меняется весь комплекс условий, при неизменном месте выращивания подобное может быть достигнуто разными сроками посева.

Для получения оценки характеристики среды разных сроков испытания в одном географическом пункте (в течение 11 лет) изучали 12 генотипов лука репчатого (приложение 21). Анализ, полученных данных показал, что продуктивность среды (dk) по признаку «общая урожайность» - невысокая по всем 11 годам изучения, за исключением 2001 года (высокая продуктивность). По показателям параметра «типичность среды» (tk) среда, в основном, - средняя и отмечено это было шесть лет исследования. Последующие испытания подтвердили данный вывод.

Продуктивность среды (dk) по признаку «общая урожайность» - невысокая по всем 11 годам изучения, за исключением 2001 года (высокая продуктивность), следовательно, по этому показателю необходимы 6 лет исследований для формированиябанка данныхс целью расчёта параметров среды.

Ранги сред по dk адекватны при анализе данных максимального набора сред и четырёх лет испытания. Для определения показателя tk необходимо минимум шесть лет. Уровень параметра Sek не зависит от длительности испытания. Следовательно, для определения параметров адаптивности среды при испытании лука репчатого достаточно шести лет испытания.

3.1.3 Характеристика среды при испытании различного количества генотипов в одном географическом пункте

Характеристика сред, полученная при анализе результатов испытания четырёх, шести, восьми, десяти и двенадцати генотипов лука репчатого для признаков «товарность урожая» и «масса луковицы», совпадает по показателю продуктивности, по типичности и дифференцирующей способности при испытании восьми, десяти и двенадцати генотипов (таблица 14).

Таблица 14 Результаты расчета параметров среды при испытании различного количества генотипов лука репчатого (Барнаул, 1996-2005,2007 годы)

Таблица 15 Характеристика среды различных пунктов в разные годы по признаку «масса луковицы» лука репчатого

3.2 Информативность среды государственных сортоиспытательных участков как фона для оценки адаптивности лука репчатого

Репрезентативная оценка селекционной ценности генотипов для создания сортов с общей и специфической адаптивностью возможна при использовании особых природных фонов, часто не совпадающих по информативности относительно разных показателей (потенциальная продуктивность, экологическая устойчивость и др.). Использование таких фонов для оценки селекционного материала на разных этапах селекционного процесса позволит ускорить ведение селекции на адаптивность (Кравчук и др., 1989, 1993; Пивоваров, Добруцкая, 2000). Для этой цели некоторые исследователи (Кравчук и др., 1989, 1993; Кильчевский и др., 1997; Добруцкая и др., 2008 и др.) рекомендуют использовать Госсортоучастки (ГСУ), на которых ведётся широкое испытание сортов, кандидатов для включения в Госреестр селекционных достижений. Такое испытание, по их мнению, позволит дать оценку сортоучасткам по параметрам адаптивности и даст возможность выделить зоны наиболее информативные для разных этапов селекционного процесса.

Совместно с Госкомиссией по сортоиспытанию РФ нами были собраны и обработаны (по методике Кильчевского А.В., Хотылевой Л.В., 1985) данные по ГСИ трёх сортов лука репчатого, селекции ФГБНУ «Западно-Сибирская овощная опытная станция» ВНИИО: Однолетний сибирский, Юконт, Ермак (1997-2002 годы).

Результаты расчёта параметров сред были объединены в блоки, включающие итоги испытания двух сортов (Юконт, Ермак) в шести пунктах, учитывая различные годы испытания (12 сред), двух сортов (Однолетний сибирский, Ермак) в шести пунктах (12 сред), двух сортов (Однолетний сибирский, Юконт) в 5 пунктах (25 сред), трёх сортов в шести пунктах (30 сред) (приложение 22,23,24,25,26).

Полученные данные позволяют дать характеристику среды каждого пункта испытания и выделить зоны наиболее информативные для разных этапов селекционного процесса, ведения семеноводства и производства продукции.

Свердловский ГСУ. Анализировали данные 14 сред. В зависимости от набора сортов, пунктов и лет испытания, продуктивность среды данного ГСУ в основном низкая, реже средняя. Низкопродуктивная среда формируется чаще (11 лет из 14 испытываемых). Типичность среды от высокой до низкой, в зависимости от набора испытываемых сортов. Дифференцирующая способность среды низкая (7 лет из 14), стабильная (4 года из 14), анализирующий фон был три года из 14. Пригодность пункта для производства овощей средняя, так как среда в основном низкопродуктивная. Для селекции среда так же молопригодна, так как дестабилизирующие свойства среды проявляются редко.

Такие же показатели условий пункта выявлены и на Киренском ГСУ (Иркутская область). Средний и низкий уровень продуктивности. Типичность среды в основном высокая. Дифференцирующая способность среды низкая. Условия пункта больше соответствуют требованиям овощеводства и малопригодны для селекции.

Среда Барнаульского ГСУ (Алтайский край) характеризуется очень высокой продуктивностью (два года из 14), высокой (шесть лет из 14), два года она среднепродуктивная и четыре года низкопродуктивная. При оценке типичности среды, среде данного пункта можно дать высокую оценку, так как её типичность в основном высокая. Дифференцирующая способность среды в основном соответствует нивелирующему или анализирующему фону, реже (два года из 14) - стабилизирующему.

Среда участка пригодна для выращивания овощей. Отбор и оценка образцов при селекции на стабильную урожайность должны проводиться более четырёх лет.

Продуктивность среды на Искитимском ГСУ (Новосибирская область) меняется от очень высокой до очень низкой. Фон среды в основном нивелирующий. Типичность (семь лет из 10) - высокая. Такая среда менее пригодна для семеноводства, так как условия среды участка затрудняют оценку семеноводческих посевов, сортовые признаки могут не появиться.

Условия Авдеевского ГСУ (Тамбовская область) обладают низкой продуктивностью. Типичность пункта нестабильна, от низкой до высокой. Дифференцирующая способность среды соответствует стабилизирующему или нивелирующему фону. Эту среду можно использовать для семеноводства, однако могут возникнуть трудности при апробации, так как изменения, происходящие в популяции, могут быть не выявлены.

Наиболее часто формируются условия низкопродуктивной среды (13 лет из 14 испытываемых) на Катайском ГСУ (Курганская область). Дифференцирующая способность среды может оказывать на растения нивелирующее, стабилизирующее и анализирующее действие. Соотношение их зависит в основном от набора испытываемых сортов. Так при испытании сортов Однолетний сибирский и Ермак фон среды был нивелирующий, а при сочетании Ермак - Юконт и Однолетний сибирский - Юконт стабилизирующий и анализирующий. Из этого следует, что условия пункта могут быть использованы для оценки определённого набора сортов. Фон среды необходимо контролировать, так как возможно формирование дифференцирующей способности среды и как следствие - дестабилизирующее воздействие фона на сортовую популяцию. Пункт пригоден для ведения селекционной работы и ведения семеноводства.

Продуктивность условий Шушенского ГСУ (Красноярский край) в основном низкая (четыре года из семи), один год - высокая, два года - средняя. Пункт малопригоден для селекции на адаптивность - дифференцирующая способность среды соответствует нивелирующему фону. Условия участка пригодны для промышленного возделывания лука репчатого.

Среда Тюменского ГСУ характеризуется стабильно по годам анализирующим фоном, высокой и низкой типичностью. Такие условия пригодны для оценки и отбора при селекции на адаптивность.

Орловский ГСУ обладает низкой продуктивностью. Типичность высокая. На этом участке возможно проявление дестабилизирующего эффекта среды (анализирующий фон). Это определяет необходимость ежегодного контроля значений параметров среды, что даст возможность контролировать сортовые качества семян при ведении семеноводства, а при селекции сделать оценку и отбор образцов на адаптивность.

Для оценки среды различных экологических зон, как селекционного фона, Кильчевским А.В.(1986) было предложено использовать коэффициент предсказуемости (Pk).

Результаты анализа данных испытания позволили ранжировать пункты по параметрам предсказуемости среды (Pk). Расположение пунктов от более высокой в сторону более низкой информативности следующее: Киренский ГСУ (Pk=0,41), Катайский ГСУ (Pk=0,40), Барнаульский ГСУ (Pk=0,34), Искитимский ГСУ (Pk=0,27), Свердловский ГСУ (Pk=0,26), Тюменский ГСУ (Pk=0,22), Орловский ГСУ (Pk=0,14), Авдеевский ГСУ(Pk=0,11), Шушенский ГСУ (Pk=0,04). Ведение селекционных испытаний в регионах со средой имеющих низкую предсказующую способностью может привести к ошибочной оценке исходного материала в нетипичных средах и в последующем потере ценного генетического материала.

По результатам исследований, в зависимости от взаимодействия генотипов со средой определены регионы, где можно вести планомерную работу по селекции, семеноводству и производству продукции лука репчатого.

Было выявлено, что для селекции на адаптивность наиболее пригодны Тюменский ГСУ(Тюменская область), Катайский ГСУ (Курганская область), Барнаульский ГСУ (Алтайский край), Орловский ГСУ (Орловская область).

Для ведения семеноводства можно использовать среды: Барнаульского ГСУ (Алтайский край), Авдеевского ГСУ (Тамбовская область), Катайского ГСУ (Курганская область), Орловского ГСУ (Орловская область).

Развитию производства продовольственного лука репчатого наиболее соответствуют среды Барнаульского ГСУ (Алтайский край), Искитимского ГСУ (Новосибирская область), Шушенского ГСУ (Красноярский край).

3.3 Адаптивная способность и экологическая стабильность генотипов лука репчатого для создания сортов с высокой продуктивностью

3.3.1 Характеристика генотипов, различающихся по уровню параметров адаптивности признаков продуктивности

За период экологического, эколого-географического, сезонного изучения образцов, проводимого нами в 1996-2007 годах, собран обширный банк данных, позволяющий дать характеристику образцам по адаптивности и стабильности признаков продуктивности. Продуктивность культуры зависит не только от генетической конституции сорта, но и от экологических факторов, оказывающих влияние на развитие растений в течение всего периода вегетации.