Размещено на http://www.allbest.ru/

4

2

КОРМОВЫЕ БОБЫ КАК ОБЪЕКТ СЕЛЕКЦИОННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ (ОБЗОР)

Ю.Н. КУРКИНА,

Рассматривается значимость кормовых бобов в народном хозяйстве. Представлен краткий анализ степени изученности культуры в селекционно-генетическом отношении. Обсуждается целесообразность проведения исследований качественного разнообразия исходного материала кормовых бобов в зоне, где климатические условия отдельных лет для них могут быть экстремальными.

Summary

FODDER BEANS AS A SUBJECT OF SELECTION INVESTIGATIONS (review)

Yu.N. Kurkina, I.K. Tkachenko

The importance of fodder beans for national economy is considered. The brief analysis of a level of selection-genetic investigations was presented. The authors discussed the expediency of investigations of a qualitative diversity of origin crops of fodder beans for zones with extreme climatic conditions during individual years.

селекция исходный материал корма бобы

Бобы -- древняя, но на сегодня незаслуженно заброшенная культура, растения которой по урожайности зеленой массы (около 400 ц/га) и зерна (25-35 ц/ га) превосходят все традиционные бобовые культуры (1-3). Показатели качества кормовой массы и зерна также свидетельствуют в пользу бобов: содержание белка, жира, безазотистых экстрактивных веществ и золы составляет соответственно 4,4; 0,4; 9,8 и 2 % (на сухое вещество) (4). Даже кожура бобов по кормовым достоинствам равноценна сену многолетних трав с переваримостью свыше 58 %. По количеству же кормовых единиц на 1 кг зерна (1,2-1,3) бобы в 2 раза превосходят вико-овсяную смесь, в 3 раза -- зерно овса и почти в 4 раза -- ячменя, несколько уступая лишь сое (5). В 1 кг семян бобов содержится 300-350 г переваримого протеина, в состав которого входит большое количество незаменимых аминокислот и особенно лизина, метионина, триптофана; в то время как 50 % концентрированных кормов в наших хозяйствах несбалансированы по аминокислотам (3, 4, 6, 7). Следует отметить, что белки бобов состоят из легкорастворимых и легкоусвояемых компонентов -- альбуминов и глобулинов, суммарное содержание которых в зерне превышает 70 %. Высокое качество этих белков позволяет использовать бобы для кормления молодняка крупного рогатого скота и свиней: по переваримости белка (свыше 87 %) бобы уступают только сое (8). При этом с урожаем зерна формируется до 7, а с урожаем биомассы -- до 10 ц/га сырого протеина (9). У нас в стране это самый высокий сбор белка с 1 га среди зернобобовых культур (10). Будучи хорошими улучшителями почвенного плодородия, кормовые бобы являются отличным предшественником для большинства культур и особенно сахарной свеклы.

Таким образом, кормовые бобы могут служить существенным подспорьем в решении белковой проблемы страны. Недаром западноевропейские страны, для того чтобы избавиться от американской зависимости по завозу кормовых сырьевых добавок, в последнее время интенсифицируют производство кормовых бобов (11). Об этом стоит задуматься и нашим сельхозпредприятиям, где дефицит переваримого протеина в кормовых рационах значительно снижает продуктивность отечественного животноводства, делая его низкоконкурентноспособным: в последние годы дефицит протеина в кормах составил 1,9 млн т (6, 12).

Родиной бобов считается Среднеазиатский центр происхождения культурных растений и Средиземноморье, что и обусловливает высокую вариабельность и некоторую требовательность к теплу и влаге (13-15). Все возделываемые в мире сорта бобов относятся к одному виду -- бобы конские -- Faba bona Medik. (синонимы Vicia faba L., Faba vulgaris Moench., Faba sativa Bernh.), которые в диком состоянии не сохранились. По хозяйственному использованию бобы делят на две группы: кормовые (полевые) и пищевые (овощные). Последние (чаще крупносеменные) обычно возделывают на огородах, а мелкосеменные -- как в качестве кормовых, так и овощных, особенно в северных районах (10, 16). Несмотря на высокую ценность культуры бобы занимают небольшие площади посева не только в нашей стране (до 10 тыс. га), но и во всем мире (5-7 млн га), хотя их выращивают почти во всех странах (8, 17, 18).

В селекционно-генетическом отношении культура изучена слабо. Из-за сравнительно небольшого числа семян и сложности искусственных скрещиваний затруднена гибридизация в широких масштабах. Известно, что все формы вида конских бобов диплоидные (2n = 14). Имеются отрывочные сведения о наследовании отдельных признаков и свойств. Например, типичная (розово-желтая) окраска семян доминирует над серой и зеленой, черная и фиолетовая доминируют над розово-желтой. Черная окраска рубчика доминантна по отношению к светлой, совершенно белую окраску цветка подавляет черно-белая, а гены белой окраски цветков оказывают эпистатическое действие на окраску проростков. Наследование размеров семян носит промежуточный характер, а плоская форма семян доминирует над округло-яйцевидной (19).

Для селекционной практики важным является высокая изменчивость, приспособительная возможность растений кормовых бобов, о чем свидетельствует наличие шести следующих крупных региональных экотипов: приморский экотип с крупными семенами, нерастрескивающимися бобами и полегающим стеблем; континентальный -- с крепким стеблем и растрескивающимися бобами; северный -- скороспелый, с низким стеблем и большим числом бобов; индийский -- с очень мелкими семенами; высокогорный -- с мелкими семенами, скороспелый; иранский -- с высоким хорошо облиственным ветвистым стеблем. Такое разнообразие экотипов с разными признаками и свойствами дает возможность селекционеру комбинировать необходимые, ценные в хозяйственном отношении формы, и создавать сорта для любых регионов и зон, то есть имеются благоприятные предпосылки успешной синтетической селекции этой ценной кормовой и продовольственной культуры.

В последнее время у кормовых бобов открыто явление ядерной и цитоплазматической мужской стерильности, а также выявлена тенденция к доминированию низкой восстановительной способности. Представляет ценность тот факт, что внешние условия почти не влияют на проявление стерильности (20). Установлено, что развитие пыльцы у линий с цитоплазматической мужской стерильностью прекращается на разных стадиях развития в зависимости от состава цитоплазмы и генотипа ядра (21). В исследованиях института селекции в Кембридже показано, что мужская стерильность контролируется цитоплазматическим фактором, а фертильность восстанавливается благодаря доминантному гену Rf (22). Все это может служить предпосылкой для развития гетерозисной селекции кормовых бобов (23).

Следует отметить, что селекция кормовых бобов и в прошлом не отличалась большой интенсивностью. Некоторое оживление в нашей стране наблюдалось в конце 50-х -- начале 60-х годов прошлого столетия. Тогда было создано и районировано 11 сортов, часть из которых и сегодня находится в производстве. Эти сорта были получены классическими методами индивидуального или массового отбора. Правда, предпринимались попытки использовать вегетативную и половую межвидовую гибридизацию, а также физический и химический мутагенез (24-26). Однако эти работы не увенчались успехом из-за недостаточного масштаба и нестабильности, поэтому необходимо более целеустремленное и систематическое проведение исследований, а учитывая специфику культуры, можно ожидать положительного эффекта от применения метода мутагенеза.

Кормовые бобы имеют хорошо развитые корни, которые проникают на глубину до 1,5 м, и на них образуются клубеньки уже на 5-8-е сут после появления всходов. В оптимальных условиях симбиоза на одном растении формируется до 250-300 клубеньков общей сырой массой до 5-7 г, или 1500-1600 кг/га. За вегетационный период растения кормовых бобов могут усваивать из воздуха до 300 кг азота на 1 га, что намного больше, чем другие зерновые бобовые культуры. Это делает их отличным растениеводческим компонентом экологического земледелия.

Хотя кормовые бобы сравнительно южные растения, их всходы выдерживают заморозки до -6 ^оС, однако высоких температур не выносят -- температура 30 ^оС угнетает их рост. Растения бобов также сильно реагируют на снижение влажности почвы до 40-45 % наименьшей влагоемкости, когда начинает разрушаться симбиотический аппарат и резко снижается урожайность.

Селекционно-биологической особенностью этого вида растений является двоякий характер опыления: самоопыление (обычно с 6 до 12 ч дня, когда цветки еще закрыты) и перекрестное опыление пчелами и шмелями (после 13-14 ч дня, когда цветки открываются). Степень перекрестного опыления колеблется от 15 до 35 %.

Зерно бобов содержит дубильные, вяжущие вещества -- таннины, но этот недостаток легко устраним. Уже простое дробление, размалывание, горячее прессование, пропаривание сырого материала, а также обработка инфракрасными лучами значительно повышают энергию метаболизма. При необходимости содержание таннинов можно уменьшить посредством селекционной проработки.

Урожайность кормовых бобов существенно варьирует в зависимости от температуры воздуха и влажности почвы, поэтому при селекции на этот признак необходимо учитывать стабильность урожаев по годам и рост общего потенциала продуктивности (27). Для адаптивной селекции бобов большое значение будет иметь подбор и формирование исходного материала. Здесь селекционеры сталкиваются с таким явлением, как неограниченный рост и цветение до фазы созревания, что в значительной степени затрудняет технологию возделывания этой ценной культуры. Однако и этот барьер при более широком внедрении бобов в производство может быть устранен. Так, оказалось, что при уменьшении высоты стебля и фотосинтезирующей площади поверхности листьев усиливается перемещение продуктов фотосинтеза в генеративные органы, что способствует интенсивному притоку питательных веществ к цветкам, увеличению доли оплодотворенных цветков и степени завязывания плодов (18, 27). Более того, в результате самоопыления получены детерминантные формы с укороченными междоузлиями в верхней части стебля, имеющими на конце цветки. Эти формы могут послужить родоначальниками сортов с ограниченным ростом (28).

По данным зарубежных исследователей, за последние годы урожайность кормовых бобов повысилась на 24 %, из которых на долю селекции приходится 13 % (29). Это достигнуто за счет создания новых сортов с более высокой устойчивостью к вредителям и использования автофертильности и гетерозиготности (30, 31).

При селекции на повышение урожайности и качества продукции под строгим контролем находятся все основные признаки и свойства культуры -- скороспелость, устойчивость к болезням и вредителям, засухоустойчивость, содержание белка, а также количественные признаки (23, 30). Так, при селекции на повышение урожайности учитывали такие элементы структуры урожая, как число бобов на растении, число семян в бобе и на растении, масса 1000 зерен. В работах последних лет выявлено сверхдоминирование в наследовании числа бобов и частичное доминирование -- числа семян в бобе, продуктивности одного растения и массы 1000 семян. При этом число семян в бобе считается наиболее податливым признаком при отборах. В работах селекционеров отмечена сложная взаимосвязь между компонентами урожая (27). Поэтому требуется тщательный учет всех количественных признаков, но особенно таких, как масса зерен и число семян на растении.

Наши исследования были посвящены изучению исходного материала кормовых бобов, которому селекционеры постоянно уделяют большое внимание, сознавая первостепенное значение в селекции (32, 33). К сожалению, приходится признать, что набор образцов этой культуры немногочисленный вообще (в отличие от растений кукурузы, пшеницы, люцерны и др.), но он качественно очень разнообразен по всем признакам. Изучение кормовых бобов в зоне, где эта культура не районирована, имеет свои преимущества, так как в Нечерноземье наблюдаются резкие колебания по влагообеспеченности почвы и тепловому режиму, благодаря чему представляется возможность объективно оценить образцы по основным улучшаемым признакам (угнетение роста и развития в условиях повышенной температуры воздуха и почвенной засухи, поражаемость болезнями и вредителями, особенно тлей). Культура, имеющая огромное значение в развитии экологического земледелия, должна быть проверена на всех контрастных фонах. При этом выявленные образцы, свободные от этих недостатков, могут послужить исходным материалом при создании сортов кормовых бобов.

Итак, кормовые бобы обладают целым рядом достоинств, и требуются детальные исследования по таким направлениям, как наследственность и изменчивость количественных признаков, приспособленность к условиям возделывания и устойчивость к вредителям.

ЛИТЕРАТУРА

1.Зубрицкий В.А., Копуловский В.В., Варич Н.А. Кормовые бобы в уплотненных посевах. Кормопроизводство, 1996, 2: 22-27.

2.Дегунова Н.Б., Данилова Ю.Б. Однолетние бобовые культуры в Новгородской области. Агро ХХI, 2000, 9: 16-17.

3.Коренев Г.В., Подгорный П.И., Щербак С.Н. Растениеводство с основами селекции и семеноводства. М., 1990.

4.Смирнова - Иконникова М.И. Химический состав зерновых бобовых культур. Однолетние бобовые культуры на корм. М., 1972.

5.Васютин А.С. Зернобобовые культуры -- основной источник растительного белка. Кормопроизводство, 1996, 4: 26-29.

6.Игловиков В.Г. Полевое кормопроизводство в Центрально-Черноземной области России. Вест. РАСХН, 1993, 5: 26-28.

7.Справочник по кормлению сельскохозяйственных животных. М., 1983.

8.Эберт Д., Клейн В., Фокке И. и др. Выращивание зернобобовых культур на промышленной основе. М., 1981.

9.Гришин И.А., Котлярова Л.Л. Роль зернобобовых в решении белковой проблемы. Кормопроизводство, 1997, 5-6: 19-21.

10.Вавилов П.П., Пасыпанов Г.С. Бобовые растения и проблема растительного белка. М., 1983.

11.Пенчуков В.И., Дебелый Г.А., Задорин А.Д. Зерновые бобовые культуры могут решить проблему белка. Аграрная наука, 1992, 4: 4-6.

12.Фицев А.И. Способы улучшения питательности зернобобовых. Кормопроизводство, 1997, 5-6: 22-25.

13.Вавилов Н.И. Избранные произведения. Л., 1967, 1.

14.Гуляев Г.В., Дубинин А.П. Селекция и семеноводство полевых культур с основами генетики. М., 1980.

15.Брежнев Д.Д. Использование мировых растительных ресурсов в селекции сельскохозяйственных культур. Достижения отечественной селекции. М., 1967.

16.Муратова В.С. Конские бобы. Л., 1926.

17.Ившин Г.И. Кормовые бобы -- на поля России. Аграрная наука, 1998, 11-12: 21-22.

18.Основы сельского хозяйства /Под ред. И.М. Ващенко. М., 1987.

19.Частная селекция полевых культур /Под ред. Ю.Б. Коновалова. М., 1990.

20.Дорофеев В.Ф., Лаптев Ю.П., Чекалин Н.М. Цветение, оплодотворение и гибридизация растений. М., 1990.

21.Moussel B., Moussel C., Audran S.C. Nucleocytoplasmic male sterility in faba bean (Vicia faba L.). Phytomorphology, 1990, 40, 1-2: 69-77.

22.Bond D.A., Drayner J.M. Male sterility in field beans (Vicia faba L.) jield trials of F1 hybrid winter beans produced with aid of male sterility. The fournal of agricultural science, 1964, 63, 2: 223-234.

23.Polignano G.B., Spagletti Z. Genetic distances on multivariate basis among selected entries of Vicia faba L. J. Genet. and Breed, 1993, 47, 2: 139-144.

24.Будвитете А. Селекция кормовых бобов в Литве. Мат. конф. молодых ученых и аспирантов. М., 1991: 73-74.

25.Герасименко И.И., Енкен В.Б., Трошина А.И. Влияние химических мутагенов и гамма-лучей на кормовые бобы. В сб.: Практика химического мутагенеза. М., 1971.

26.Володин В.И. Изменчивость трипсин- и хемотрипсинингибирующей активности белков семян некоторых зернобобовых под действием химических мутагенов. В сб.: Улучшение культурных растений и химический мутагенез. М., 1988.

27.Abul - Naas A.A., Abdel - Rarry A.A. Breeding studies on yield and its components in faba beans Vicia vafa L. Egupt. J. Agronomie, 1989, 14, 1-2: 117-144.

28.Измалков В.И. О селекции зернобобовых культур в Чехословакии. Селекция и семеноводство, 1980, 4: 45-46.

29.Knott C.M. The contribution of plant breeding to improvment in yield, agronomic and qualty characters for field beans (Vicia faba L.). Plant varieties and Seeds, 1997, 10, 2: 65-80.

30.Bond D.A, Jellis G.J., Rowland G.G. e.a. Present status and future strategy in breeding faba beans (Vicia faba L.) for resistance to biotic stresses. Euphytica, 1993, 73, 1-2: 151-166.

31.Link W. Autofertility and rate of crossfertilization: crucial characters for breeding synthetic varieties in faba beans (Vicia faba L.). Theoret appl. Genet, 1990, 79, 5: 713-717.

32.Куркина Ю.Н., Ткаченко И.К. Кормовым бобам -- достойное место в хозяйствах. Кормопроизводство, 2002, 6: 26-28.

33.Куркина Ю.Н. Актуальные вопросы генетики и селекции бобов. В сб.: Флора и растительность Центрального Черноземья. Курск, 2002: 94-98.

Размещено на Allbest.ru